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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpenanordnung gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Pumpenanordnungen
sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt.
Pumpenanordnungen werden beispielsweise zur Förderung von
Zellstofflösungen in der Papierindustrie verwendet. Eine
bekannte Pumpenanordnungen ist beispielsweise in der
DE 10 2005 045 850.5 A offenbart.
Diese bekannte Pumpenanordnung umfasst einen Ansaugstutzen und einen
Druckstutzen sowie eine doppelt wirkende Gleitringdichtungsanordnung
mit Sperrfluidvorlage. Ein Sperrfluidraum der Gleitringdichtungsanordnung
weist einen Einlass auf, über welchen Sperrfluid zuführbar
ist, welches ein Teil des von der Pumpe geförderten Mediums
ist. Hierbei ist eine direkte Verbindung von dem Druckstutzen der
Pumpe zum Sperrfluidraum ausgeführt, wobei der Sperrfluidraum
keinen Auslass aufweist. Wenn eine derartige Pumpenanordnung zur
Förderung von Zellstofflösung verwendet wird, können
sich im Sperrfluidraum Probleme aufgrund der im Medium enthaltenen
Fasern ergeben. Um dies zu vermeiden, wird vorgeschlagen, in die
Verbindung zwischen dem Druckstutzen und dem Sperrfluidraum einen
Filter anzuordnen. Dies hat jedoch den Nachteil, dass der Filter
in relativ kurzer Zeit mit Fasern zugesetzt ist. Von daher müssen
relativ kurze Wartungsintervalle zur Säuberung des Filters
vorgesehen werden.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pumpenanordnung bereitzustellen,
welche bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit
eine Förderung von mit Feststoffen versetzten Medien ermöglicht
und hierbei einen sicheren und langen Betrieb mit langen Wartungsintervallen
sicherstellt.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Pumpenanordnung mit den Merkmalen des Anspruches
1 gelöst. Die Unteransprüche zeigen bevorzugte
Weiterbildungen der Erfindung.
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Die
erfindungsgemäße Pumpenanordnung mit den Merkmalen
des Anspruches 1 weist den Vorteil auf, dass sie eine Gleitringdichtungsanordnung umfasst
und dabei auf eine separate aufwendige Sperrdruckanlage für
die Gleitringdichtungsanordnung verzichten kann. Somit können
die Gesamtkosten der Pumpenanordnung signifikant reduziert werden.
Dabei kann die erfindungsgemäße Pumpenanordnung
auch bei schwierigen Medien, beispielsweise mit Feststoffen versetzte
Medien wie eine Zellstofflösung in der Papierindustrie,
eingesetzt werden. Hierbei ist die erfindungsgemäße
Pumpenanordnung insbesondere sehr wartungsfreundlich und kann sicherstellen,
dass immer ein sauberes Sperrdruckfluid bereitgestellt werden kann.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass
die Pumpenanordnung einen Zyklonabscheider umfasst, welcher mit
einem Druckbereich einer Pumpe der Pumpenanordnung verbunden ist.
Aus dem Druckbereich wird Medium in den Zyklonabscheider zugeführt
und dort werden Feststoffe von der Flüssigkeit getrennt.
Die Flüssigkeit wird durch einen ersten Auslass in einem
oberen Bereich des Zyklonabscheiders abgeführt und als Sperrfluid
einem Sperrfluidraum der Gleitringdichtungsanordnung zugeführt.
Feststoffe und verbleibende Flüssigkeit wird über
einen zweiten Auslass in einem unteren Bereich des Zyklonabscheiders
abgeführt. Somit wird bei der erfindungsgemäßen
Pumpenanordnung das Sperrfluid aus dem im Druckbereich befindlichen
Medium entnommen und Feststoffe im Zyklonabscheider abgeschieden.
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Vorzugsweise
weist der Sperrfluidraum einen Auslassanschluss auf, aus welchem
Sperrfluid abgeführt werden kann. Hierdurch kann eine kontinuierliche
Zirkulation des Sperrfluids durch den Sperrfluidraum erhalten werden
und hierdurch beispielsweise eine Kühlung der Gleitringdichtungsanordnung erreicht
werden. Der Sperrfluidraum kann dabei mit einer Saugseite der Pumpenanordnung
verbunden sein.
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Um
mit Sicherheit die Möglichkeit auszuschließen,
dass Feststoffe, wie z. B. Fasern, in den Sperrfluidraum gelangen,
ist vorzugsweise am ersten Auslass des Zyklonabscheiders ein Filter
angeordnet. Um ein Zusetzen des Filters zu vermeiden, ist weiter
bevorzugt eine Abstreifvorrichtung am Filter angeordnet, welche
eine Vielzahl von Flügeln aufweist, die durch die im Zyklonabscheider
herrschende Strömung angetrieben werden. Durch die Rotation
der Flügel werden Abstreifer am Filter angetrieben, welche
den Filter von einem Zusetzen freihalten. Als Filter kann ein Maschenfilter
oder ein Vlies verwendet werden.
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Um
möglichst geringe Verluste durch das Abzweigen von gefördertem
Medium und die Umwandlung in Sperrfluid zu haben, weist eine Leitung
zwischen einem Druckbereich der Pumpe und einem Einlass des Zyklonabscheiders
einen Leitungsquerschnitt auf, der es ermöglicht, dass
zwischen 1% und 5%, vorzugsweise zwischen 2% und 3%, des zum Druckstutzen
geförderten Mediums zum Zyklonabscheider abgezweigt wird.
Weiter bevorzugt ist ein Leitungsquerschnitt des ersten Auslasses
des Zyklonabscheiders derart gewählt, dass durch den ersten Auslass
eine zwischen 0,5% und 2% des zum Zyklonabscheider zugeführten
Mediums abgeführt wird.
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Die
Gleitringdichtungsanordnung der Pumpenanordnung, welcher eine Antriebswelle
der Pumpe gegenüber der Atmosphäre abdichtet,
ist eine einfache Gleitringdichtungsanordnung mit einem Paar von
Gleitringen oder alternativ eine doppelte Gleitringdichtungsanordnung
mit zwei Paaren von Gleitringen. Wenn zwei Paare von Gleitringen
vorgesehen sind, ist der Sperrfluidraum vorzugsweise in axialer Richtung
der Welle zwischen den beiden Paaren von Gleitringen angeordnet.
Hierdurch wird ein besonders kompakter Aufbau erreicht.
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Die
erfindungsgemäße Pumpenanordnung wird vorzugsweise
in der Papierindustrie zur Förderung von Zellstofflösung
verwendet. Die erfindungsgemäße Pumpenanordnung
kann jedoch bei allen Arten von Förderaufgaben, bei denen
ein mit Feststoffen versetztes Medium gefördert werden
soll, verwendet werden.
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Nachfolgend
werden unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung im Detail beschrieben.
In der Zeichnung ist:
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1 eine
schematische Ansicht einer Pumpenanordnung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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2 eine
vergrößerte Schnittdarstellung eines Teiles eines
Zyklonabscheiders der in 1 gezeigten Pumpenanordnung,
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3 eine
schematische Draufsicht auf eine Abstreifvorrichtung des Zyklonabscheiders,
und
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4 eine
schematische Schnittansicht einer Pumpenanordnung gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 eine
Pumpenanordnung 1 gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
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Die
Pumpenanordnung 1 dient zur Förderung von Zellstofflösung,
wie sie beispielsweise in der Papierindustrie verwendet wird. Die
Pumpenanordnung 1 umfasst neben einem Zyklonabscheider 2 eine
Pumpe 3 mit einem Gehäuse 3a und einer
Vielzahl von Pumpenflügeln 3b, sowie eine Antriebswelle 17,
auf welcher die Pumpenflügel 3b angeordnet sind.
Die Antriebswelle 17 ist mit einem Antrieb (nicht dargestellt)
verbunden. Zur Abdichtung der Antriebswelle 17 ist eine
Gleitringdichtungsanordnung 4 mit einer ersten Gleitringdichtung 5 und
einer zweiten Gleitringdichtung 6 vorgesehen. In Axialrichtung
X-X ist zwischen den beiden Gleitringdichtungen 5, 6 ein Sperrfluidraum 7 angeordnet.
Der Sperrfluidraum 7 wird, wie nachfolgend noch im Detail
beschrieben, mit einem Sperrfluid beaufschlagt, um zu verhindern, dass
Zellstofflösung aus dem Pumpenraum in die Umgebung austritt.
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Die
Pumpe 3 weist, wie in 1 gezeigt,
einen Saugbereich 10 und einen Druckbereich 11 auf. In 1 ist
durch den Pfeil A eine Ansaugung von Zellstofflösung angedeutet
und der Pfeil B deutet eine Abfuhr der Zellstofflösung
an. Am Druckbereich 11 ist eine erste Leitung 8 vorgesehen,
welche Zellstofflösung aus dem Druckbereich 11 zum
Zyklonabscheider 2 führt. Wie aus 1 ersichtlich
ist, ist die Leitung 8 mit einem Einlass 21 des
Zyklonabscheiders 2 verbunden. Der Zyklonabscheider 2 weist
ferner einen ersten Auslass 22 und einen zweiten Auslass 23 sowie
einen trichterförmigen Abscheidebereich 20 auf.
An einem oberen Bereich des Zyklonabscheiders 2 ist der
erste Auslass 22 angeordnet und an einem unteren Bereich
am Ende des trichterförmigen Abscheidebereichs 20 der
zweite Auslass 23. Durch den ersten Auslass 22 wird
von Fasern gereinigte Flüssigkeit abgeführt. Über
den zweiten Auslass 23 werden Fasern und die Restflüssigkeit
abgeführt. In 1 bezeichnet der Pfeil C die
Strömungsrichtung der Zellstofflösung vom Druckbereich 11 zum
Zyklonabscheider 2, der Pfeil D bezeichnet die Strömungsrichtung
der im Zyklonabscheider 2 gereinigten Flüssigkeit
aus dem ersten Auslass 22 und der Pfeil E bezeichnet die
Strömungsrichtung der abgeschiedenen Fasern mitsamt der
Restflüssigkeit aus dem zweiten Auslass 23. Vom
zweiten Auslass 23 führt eine Leitung wieder zurück
zum Saugbereich 10 der Pumpe 3. Der erste Auslass 22 ist
ferner mittels einer zweiten Leitung 9 mit dem Sperrfluidraum 7 der Gleitringdichtungsanordnung 4 verbunden.
Somit wird die von den Fasern gereinigte Zellstofflösung
als Sperrfluid für die doppelt wirkende Gleitringdichtungsanordnung 4 verwendet.
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Um
zu verhindern, dass Fasern in den Sperrfluidraum 7 gelangen
und eventuell die Funktion der Gleitringdichtungsanordnung beeinträchtigen
können, erfolgt erfindungsgemäß zuerst
eine Trennung von Flüssigkeit und Fasern im Zyklonabscheider 2. Wie
aus 1 ersichtlich ist, wird dabei über den
ersten Auslass 22 dann die derart gereinigte Flüssigkeit abgezogen.
Um vollständig sicher zu sein, dass keinerlei Fasern in
der Flüssigkeit enthalten sind, ist ferner ein Filter 25 vor
dem ersten Auslass 22 angeordnet. Wie aus der vergrößerten
Ansicht von 2 ersichtlich ist, ist der erste
Auslass 22 an einem rohrförmigen Endbereich 24,
welcher in den inneren Bereich des trichterförmigen Abscheidebereich 20 vorsteht, ausgebildet.
Die Öffnung des rohrförmigen Endbereichs 24 ist
mittels des Filters 25 abgedeckt. Zwischen dem Filter 25 und
dem rohrförmigen Endbereich 24 ist ferner noch
eine Dichtung 32 vorgesehen. Der Filter 25 ist
mittels einer Muffe 33 befestigt, wobei die Muffe 33 auf
den rohrförmigen Endbereich 24 aufgeschraubt ist.
Hierzu ist der Endbereich mit einem Außengewinde versehen.
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Um
zu verhindern, dass der Filter 25 durch Fasern o. Ä.
zugesetzt wird, ist ferner eine Abstreifvorrichtung 26 vorgesehen.
Die Abstreifvorrichtung 26 umfasst eine Vielzahl von Flügeln 27 sowie
vier Abstreifer 28, welche fest mit den Flügeln 27 verbunden
sind. Ferner umfasst die Abstreifvorrichtung 26 eine Mittelachse 29,
welche an einem ersten Lager 30 im Bereich des Flügels 25 und
einem zweiten Lager 31 im Inneren des ersten Auslasses 22 gelagert ist.
Die Abstreifvorrichtung 26 ist dadurch frei drehbar gelagert
und die vier Abstreifer 28 befinden sich mit der in Strömungsrichtung
vor dem Filter 25 liegenden Seite des Filters in Kontakt.
Wenn die Abstreifvorrichtung gedreht wird, streifen somit die Abstreifer 28 an der
Oberfläche des Filters 25 entlang und entfernen dadurch
Fasern, welche am Filter 25 hängen geblieben sind.
Die erfindungsgemäße Abstreifvorrichtung 26 braucht
dabei keinen separaten Antrieb, da die Vielzahl der Flügel 27 in
der Strömung im trichterförmigen Abscheidebereich 20 angeordnet
sind.
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Wie
aus 2 ersichtlich ist, wird die vom Druckbereich 11 zugeführte
Zellstofflösung tangential in den trichterförmigen
Abscheidebereich 20 geleitet, so dass sich eine spiralförmige
Wandströmung am trichterförmigen Abscheidebereich 20 ergibt. Hierbei
liegen die Flügel 27 direkt im Bereich der Strömung,
so dass durch die Strömung eine Rotation der Abstreifvorrichtung 26 erreicht
wird. Da die Flügel 27 fest mit den Abstreifern 28 verbunden
sind, beginnt sofort mit einer Rotation auch eine Säuberung des
Filters 25 über die Abstreifer 28. Somit
muss kein separater Antrieb für die Abstreifvorrichtung
vorgesehen werden und trotzdem kann im Betrieb kontinuierlich eine
Reinigung des Filters 25 durch die Abstreifer 28 erreicht
werden.
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Somit
kann zur Trennung der Fasern von der Flüssigkeit der Zellstofflösung
neben dem Zyklonabscheider 3 auch ein Filter 25 verwendet
werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass Fasern den Filter 25 zusetzen.
Zwar wird durch das Antreiben der Abstreifvorrichtung durch die
Strömung der Strömung etwas Energie entzogen,
jedoch wirkt sich dies nicht negativ auf die Abscheideleistung des
Zyklonabscheiders 2 aus. Erfindungsgemäß kann
somit eine besonders einfach und kompakt aufgebaute Abstreifvorrichtung 26 bereitgestellt
werden, welche im Betrieb mittels der Strömung im Zyklonabscheider 2 angetrieben
werden kann und für eine kontinuierliche Reinigung des
Filters 25 sorgt.
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Somit
kann bei der erfindungsgemäßen Pumpenanordnung
auf eine separate Sperrfluidanlage mit eigenem Sperrfluid verzichtet
werden, da erfindungsgemäß das Sperrfluid aus
dem geförderten Medienstrom entnommen wird, durch den Zyklonabscheider 2 in
flüssige und feste Bestandteile getrennt wird und ein Teil
der flüssigen Bestandteile als Sperrfluid verwendet wird.
Zur Sicherheit kann noch ein Filter 25 vorgesehen werden,
welcher zur Vermeidung von Verstopfungen eine durch den im Zyklonabscheider
herrschende Strömung angetriebene Abstreifvorrichtung 26 aufweist.
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Zur
Reduzierung von Verlusten aufgrund des aus dem Produktstrom im Druckbereich 11 entnommenen
Mediums wird das aus dem zweiten Auslass 23 abgeführte
Medium (Pfeil E) vorzugsweise wieder in den Saugbereich 10 der
Pumpe 3 zugeführt. Weiterhin ist es auch möglich,
dass ein Auslass des Sperrfluidraums 7 zur Si cherstellung
einer kontinuierlichen Durchströmung des Sperrfluidraums
mit dem Saugbereich 10 verbunden ist.
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf 4 eine Pumpenanordnung 1 gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben,
wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen
wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind.
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Das
zweite Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem
ersten Ausführungsbeispiel, wobei die Pumpenanordnung 1 des
zweiten Ausführungsbeispiels eine Gleitringdichtungsanordnung
mit nur genau einer Gleitringdichtung 40 aufweist. Die Gleitringdichtungsanordnung
des zweiten Ausführungsbeispiels weist einen Sperrfluidraum 7 auf,
welcher über eine zweite Leitung 9 mit einem Sperrfluid aus
dem Zyklonabscheider 2 versorgt wird. Ferner weist die
Gleitringanordnung des zweiten Ausführungsbeispiels einen
Anschluss 41 auf, welcher über eine Leitung 42 mit
dem Saugbereich 10 der Pumpe verbunden ist. Hierdurch kann
eine kontinuierliche Zirkulation von Sperrfluid durch den ringförmigen Sperrfluidraum 7 erreicht
werden, so dass auch eine Kühlung der Gleitringdichtungsanordnung
mittels des vom Produktstrom abgezweigten Sperrfluids erreichbar
ist. Ferner ist eine Leitung 43 vorgesehen, welche den
zweiten Auslass 23 des Zyklonabscheiders 2 mit dem
Saugbereich 10 der Pumpe 3 verbindet. Somit ist
auch beim zweiten Ausführungsbeispiel keine separate Sperrfluidanlage
mit einem Sperrmedium notwendig, so dass ein einfacher und kompakter
Aufbau der Pumpenanordnung 1 erreicht werden kann. Ansonsten
entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel,
so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005045850
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