DE2034586A1

DE2034586A1 - Einrichtung zum Abdichten und Kuhlen der Antriebswelle von Kreiselpumpen zur Forderung heißer Medien

Info

Publication number: DE2034586A1
Application number: DE19702034586
Authority: DE
Inventors: Walter 6701 Dannstadt Wessa
Original assignee: HALBERGERHUETTE GmbH
Current assignee: HALBERGERHUETTE GmbH
Priority date: 1970-07-11
Filing date: 1970-07-11
Publication date: 1972-01-20
Also published as: ES384801A1; GB1301309A; FR2097710A5; DE2034586B2; DE2034586C3

Description

Einrichtung zum Abdichten und Kühlen der Antriebswelle von Kreiselpumpen zur Förderung heißer Medien

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Abdichten und Kühlen der Antriebswelle von Kreiselpumpen zur Förderung heisser Medien wie Heißwasser, heißes öl und dergleichen.

Der störungsfreie Betrieb von Kreiselpumpen zur Förderung heißer Medien erfordert eine wirksame Kühlung der Antriebswelle an ihrem Durchtritt durch das Pumpengehäuse, damit ein unkontrolliertes Ansteigen der Temperatur zwischen Pumpenraum und Atmosphäre,in den Wellenlagern usw., hervorgerufen durch Wärmeleitung längs der Antriebswelle, vermieden wird.

Bekannte Einrichtungen, wie sie beispielsweise in der deutschen Gebrauchsmusterschrift 1 988 062 beschrieben werden, bestehen aus einem Kühlgehäuse, welches die Welle ringartig umgibt, wobei zwischen diesem Gehäuse und der Welle eine

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Stopfbuchspackung angeordnet ist. Dieses Kühlgehäuse ersetzt außerdem die druckseitige Wand des Pumpengehäuses.

Die KUhlwirkung einer solchen Einrichtung auf die Welle ist sehr gering, da die Stopfbuchspackung, ein äußerst schlechter Wärmeleiter, zwischen der Kühlfläche und der Pumpenwelle angeordnet ist. Der Hauptkühleffekt wird durch die ^roße, gekühlte, druckseitige Gehäusewand bewirkt. Wie Versuche gezeigt haben, ™ ist dies jedoch wenig zweckmäßig, da hierbei im Fördermedium bis zu 15 % Wärmeverluste auftreten. Durch eine solche Einrichtung müssen also starke Wärmeverluste in der Anlage in Kauf genommen werden.

Weitere bekannte Einrichtungen vermeiden bereits die vorerwähnten Nachteile, vergleiche die deutschen Patentschriften 877 und 884 756. Aus.diesen Patentschriften sind Hochdruckkreiselpumpen bekannt, bei denen die an sich vorhandene Wellenschutzt hülse mehrwandig ausgeführt ist, so daß im Inneren Ringspalte oder -kanäle entstehen, durch welche Kühlwasser geleitet wird. Hierbei ist die Kühlwasserzu- und -abführung äußerst problematisch, weil die Wellenschutzhülse auf der Pumpenwelle angebracht ist, also mit dieser umläuft und man nur über das stationäre Pumpenteil das Kühlwasser zu- bzw. wieder abführen kann. Außerdem ist die Fertigung solcher Wellenschutzhülsen recht schwierig und kostspielig. Schließlich ist das Dichthalten der Wellenschutzhülsen während des Betriebes nicht immer gewährleistet, da örtlich eine starke Erwärmung der Außenwand

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durch Packungsreibung auftreten kann, welche man durch Einführen bzw. Einbringen von Schmier- und Gleitmitteln zwischen die äußere WellenschutzhÜlsenwand und die Stopfbuchspackung zu verhindern trachtet.

Eine weitere bekannte Ausführung ist in der deutschen Patentschrift 475 253 beschrieben. Sie betrifft eine Kühlvorrichtung für umlaufende Wellen und besteht darin, daß die Welle an der zu kühlenden Stelle eingeschnürt und mit einer Hülse überzogen "ist. Die dadurch entstehenden Hohlräume werden von Kühlmittel durchflossen, wobei radiale Bohrungen in der Hülse für den Zu-■ und-Abfluß sorgen. Nachteilig ist bei dieser Ausführung, daß ein Vermischen von Kühlmittel und Fördermedium stattfindet.

Ähnlich verhält es sich mit einer anderen, in der deutschen Patentschrift 528 898 beschriebenen Einrichtung. Dort ist die Antriebswelle koaxial zu einer Hohlwelle durchbohrt und wieder am Wellenende verschlossen. Radiale Bohrungen in der Welle sorgen für den Kühlwasserzu- bzw. -abfluß. Als Kühlmedium wird ein Teilstrom des Pumpenfördermediums verwendet, der vorher über einen Wärmetauscher abgekühlt wurde.

Eine andere Einrichtung ist aus der deutschen Patentschrift · ■ 496 365, insbesondere Abbildung 1, bekannt. Hier ist die Pumpenwelle zwischen der Wellenabdichtung (Stopfbuchse) und dem Pumpenraum mit größerem Durchmesser als Förderschnecke (Schraubenpumpe) ausgebildet, deren Förderrichtung zum Pumpenraum geht. An beiden Enden dieser Förderschnecke sind im stationären Pumpenteil

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(Gehäuse) Sammelräume angeorßnet, welche "über Leitungen mit einem Wärmetauscher verbunden sind. Bei laufender Pumpe wird al- ' so ein Teil des Fördermediums über den Wärmetauscher geleitet,

dort heruntergekühlt und vor der Packung wieder eingeführt. Mit dieser Einrichtung wird die Temperatur des Mediums vor der Stopfbuchspackung herabgesetzt und der Wärmefluß in der Welle, z. B. zu den Lagern hin, gut reduziert. Weiter vermeidet diese Einrichtung einen unnötigen Wärmeabzug aus dem Fördermedium. Nachteilig ist allerdings der Wärmetauscher, der einen relativ ™ großen Platz beansprucht, zusätzlich Kühlmedium benötigt und somit erhebliche Zusatzkosten verursacht.· Die Technik strebt nach Kreiselpumpen, welche einfach, billig und trotzdem betriebssicher sind, einen möglichst kleinen Platz beanspruchen, also äußerst kompakt ausgeführt bzw. aufgebaut sind und gegebenenfalls in einfacher Weise für andere Einsatzzwecke umgerüstet werden können. Außerdem sollen sie ohne zusätzliche Baugruppen, wie beispielsweise separate Wärmetauscher usw. einsatzbereit sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln eine Einrichtung zum Abdichten und Kühlen der Antriebswelle von Kreiselpumpen zur,Förderung heißer Medien bereitzustellen, welche äußerst wirksam und betriebssicher ist, mit relativ kleinem Kühlmittelbedarf auskommt, einen hohen Anlagenwirkungsgrad garantiert und ein Vermischen des Kühlmittels, z. B. des Kühlwassers, mit dem Fördermedium sicher vermeidet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an der

Wellendurchtrittsstelle im stationären Pumpengehäuse, ζ. B. im Pumpendeckel, vor der Stopfbuchspackung eine die Welle mit einem engen Ringspalt umgebende, vom Kühlmedium durchflossen, zur Welle hin dünnwandig ausgeführte, längere Kühlbuchse eingeschoben und flüssigkeitsdicht gehaltert ist, das Pumpengehäuse an dieser Stelle Kühlmittelzu- und -äbflüsse aufweist und die nach außen (zur Atmosphäre) gelegene Stirnseite der Kühlbuchse mit entsprechender Formgebung den ersten Packungsring der Stopfbuchspackung aufnimmt.

Weiter kann erfindungsgemäß die flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen der Kühlbuchse und dem Pumpengehäuse durch an sich bekannte, in Ringräumen oder -kammern eingelegte, elastische Rundringe mit rundem oder anderem Profil bewerkstelligt werden. Es kann aber auch die Kühlbuchse auf ihrer zum Pumpeninnenraum gelegenen Seite mittels an sich bekannter Ring-Spannelemente im Pumpengehäuse dichtend gehaltert sein, wobei auf der andern Seite ein Rundring, wie oben beschrieben, die Abdichtung übernimmt.

Eine besondere Ausführungsform sieht vor,· daß die Kühlbuchse an sich bekannte schraubenartig ausgebildete Rippen zur besse ren Kühlmittelführung und Oberflächenvergrößerung zwischen, dem Kühlmittelein- und -austritt aufweist.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß die Kühlbuchse an sioh bekannte Längsrippen zur mäanderartigen Kühlmittelführung aufweist.

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Erfindungsgemäß kann man auch so verfahren, daß die Kühlbuchse flanschartig ausgeführt und entsprechend im Pumpengehäuse be» ■■ festigt ist, wobei der zylindrische Teil der Buchse gegen das- ^: Wellenlager bzw. die Atmosphäre weist. ^{: r}

Eine weitere Ausführungsform sieht noch vor, daß die Kühlbuchae .. zylindrisch ausgeführt, von außen in dai. Punrperjgehäuse einger - ,. schoben und durch die Stopfbuchsbrille unter Zwischenschaltung , von Druckring und Stopfbuchspackung gegen einen Bund;, des .Pumpengehäuses oder einen in das Pumpengehäuse eingelegten Sicherungsring, Sprengring oder dergleichen verspaijnt ist. _{; ;}

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen: : Figur 1 einen Längsschnitt einer Kreiselpumpe mit Anordnung der

Kühlbuchse,
Figur 2 eine weitere Kühlbuciisenausführung*

Die Figur 1 zeigt eine Pumpenwelle 1 mit Wellenschutzhülse ΐβ * und Laufrad 2. Im stationären Pumpengehäuse 3, hier z. 3. im Gehäusedeckel, wird die erfindungsgenäJ3e Kühlbuchse 4 vom Pumpeninnenraum aus in eine Bohrung, die dem Packungsau.ßendurch- , messer entspricht, mit ihrem zylindrischen Teil eingeschoben ... und mittels nicht' näher bezeichneter Schrauben flanschähnlich am Gehäuse befestigt. An beiden Enden des zylindrischen Teils der Kühlbuchse 4 sind von außen Ringräume 5 eingedreht, in de-· nen elastische Rundringe z. B. aus Perbunan, Vi^jsn bzw. ähnlichen oder anderen Werkstoffen zusammen mit der Gehäusebohrung

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ein sicheres Abdichten des Kühlmediums in der Kühlbuchse 4 gegenüber dem Fördermedium gewährleisten. Weiter zeigt die Kühlbuchse 4 innerhalb ihrsr Abdichtungen 5 Ringräume 6 und 7-sowie eine, diese verbindende, schraubenartig um die Kühlbuchseninnenwand geführte Rippe 8, die bewirkt, da3 das Kühlmedium zwangsweise auf relativ langen wegen zwischen den beiden Ringräumen geführt wird und die Buchse großflächig berührt. Außerdem liegen In der Höhe der beiden Ringräume 6 und 7 der Kühlbuchse 4 im Gehäuse 2 Bohrungen 9 und 10, welche das Kühlmedium von aussen zur Kühlbuchse 4 zu-, bzw. von dieser wieder abführen.

Weiter dient die außenliegende Stirnfläche 17 der Kühlbuchse 4 als Anlage- oder Stützfläche für den ersten Packungsring der Stopfbuchspackung 12. Die Stopfbuchspackung selbst wird zum Teil durch die Bohrung im Teil 5 und einem zusätzlichen Packungs-'führungsring 13 von außen geführt und mittels der Brille 15 und deren nicht näher bezeichneten Spannteilen, ζ. B. Schrauben, unter Zwischenschaltung eines Druckringes l4, wie an sich bekannt, gepreßt.

Die Kühlbuchse 4 bildet zusammen mit der Pumpenwelle 1, bzw, ihrer Wellenschutzhülse l6, einen längeren, relativ engen Ringspalt 11, der immer vom Pumpenfördermedium ausgefüllt ist.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Figur 2 dargestellt. Sie zeigt, wie die Kühlbuchse 4, auf ihrer zum Pumpeninnenraum

gelegenen Seite von einem Ring-Spannelement 19 und einem Druckflansch 1 8 im Pumpengehäuse > dichtend gehaltert wird, wobei

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nicht näher bezeichnete Schrauben die Anpreßkraft erzeugen.

Der besondere Vorteil der erfindungsgeraäSen Wellenabdichtungsund -kühleinrichtung besteht darin, daß deren Kühlwirkung auf , die Welle erheblich ist und raan dies durch eine relativ kleine Kühlinittelmenge erreichen kann* Das wird dadurch erreicht, daß die Kühlbuchse sehr dünnwandig ausgeführt und-an der zweckmäßigsten Stelle der Pumpe angeordnet ist, so daß eine gute Dämmung eintritt und dem Hauptförderstrom der Pumpe keine Wärme entzogen wird. Der dünnwandige Innenteil der Kühlbuchse bildet zusammen mit der Pumpenwelle bzw. der Weliensehutzhülse einen längeren, engen Ringspalt, in welchem das Fördermedium vor der Stopfbuchspackung mit etwa der halben Winkelgeschwindigkeit der Pumpenwelle rotiert und hier als vorgekühlter Teil des Fördermediums erhalten bleibt, wenn man von dem kleinen Leckstrom, welcher durch die Packung abwandert, absieht. Dadurch werden besonders günstige WärmeübergangsVerhältnisse geschaffen, Außerdem besitzt dieser Leckstrom eine wesentlich tiefere Temperatur, so daß Innerhalb der Packung kein Verdampfen eintreten kann und damit der Stopfbuchspackung gute Gleit- und Sehmiereigenschaften erhalten bleiben und lange Standzelten für die Packung und die Wellensclmtzhülse erreicht werden.

Auch sind die Bauteile der erfindungsgemäßen Einrichtung von einfacher Gestaltung und damit fertigungsgünstig. Weiter kann beispielsweise auch eine einfache Kreiselpumpe, welche mit einer normalen Packungsstopfbuchse geliefert wurde, nachträglich, z. B. auch beim Betreiber, mit der erfindungsgeraäßen Einrieb.-

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tung nächgerüstet werden, ohne daß wesentliche Nacharbeiten und entsprechende Zusatzkosten entstehen. .

Außerdem bietet die erfindungsgerr.aße Ausführung für den Hersteller große Vorteile bezüglich der Lagerhaltung, weil jede normale Serienpumpe bereits entsprechend hergestellt werden kann und diese durch die Ergänzung der wenigen Zusatzteile bei der Endmontage auch als Heißwasser- oder -ölpumpe geliefert werden kann.

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Claims

Patentansprüche

1.)Einrichtung zum Abdichten und Kühlen dor Antriebswelle von Kreiselpumpen zur Förderung heißer Medien wie Heißwasser oder heißes öl,
dadurch gekennzeichnet,

daß an der Wellendurchtrittsstelle im stationären Purupengehäuse, z. B. im Pumpendeckel, vor der Stopfbuchspackung eine die Welle mit einem engen Ringspalt umgebende, vom Kühlmedium durchflossene, zur l/elle hindünnwandig;, ausgeführte, längere Kühibuchse eingeschoben und 'flüssigkeitsdicht gehaltert ist, das-Pumpengehäuse an dieser Stelle Kühlmittelzu- und -abflüsse aufweist und die nach au2en (zur Atmosphäre) gelegene Stirnseite der Kühibuchse mit ent sprechender Formgebung den ersten Packungsring der Stopfbuchspackung aufnimmt. ·

2. Einrichtung nach Anspruch 1, ., ,
dadurch gekennzeichnet,

daß die flüssigkeitsdichte Verbindung·zwischen der Kühlbuchse und dem Pumpengehäuse durch an sich bekannte, in Ringräumen oder -kammern eingelegte, elastische Hundrlnge mit rundem oder anderem Profil bewerkstelligt wird.

3· Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur flüssigkeitsdichten Verbindung von Kühlbuchse und

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Gehäuse die Kühlbuchse auf ihrer zum Purnpeninnenraum gelegenen Seite mittels an sich bekannter Ring-Spannelemente im Pumpengehäuse dichtend gehaltert ist, wobei auf der anderen Seite ein« in einem Ringrauni eingelegter, elastischer Rundring abdichtet. ,.....,„

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4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis j>,

dadurch gekennzeichnet, '

daß die Kühlbuchse an sich bekannte schraubenartig ausgebildete Rippen zur besseren Kühlmittelführung und Oberflächenvergrößerung zwischen dem Kühlmittelein- und -austritt aufweist.

5.« Einrichtung nach Anspruch 1 bis J5*

dadurch gekennzeichnet, .

daß die Kühlbuchse an sich bekannte Längsrippen zur mäanderartigen Kühlmittelführung aufweist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5* .

dadurch gekennzeichnet, '

daß die Kühlbuchse flanschartig ausgeführt und entsprechend im Pumpengehäuse befestigt ist, wobei der zylindrische Teil der Buchse gegen das Wellenlager bzw. die Atmosphäre weist.

f. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, · .

dadurch gekennzeichnet, ,

daß die Kühlbuchse zylindrisch ausgeführt, von außen In da«

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Pumpengehäuse eingeschoben und durch die Stopfbuchsbrille unter Zwischenschaltung von Druckring und Stopfbuchspackung gegen einen Bund des Pumpengehäuses oder einen in das Pumpengehäuse eingelegten Sicherungsring, Sprengring oder dergleichen verspannt ist.

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