DE2117766B2 - Wellenabdichtung für ein zweistufiges Kreiselpumpenaggregat - Google Patents
Wellenabdichtung für ein zweistufiges KreiselpumpenaggregatInfo
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Description
40
Die Erfindung betrifft eine Fliehkraftdichtungsanordnung für ein zweistufiges Kreiselpumpenaggregat mit
einer in der ersten Stufe angeordneten Kreiselpumpe, die ein offenes erstes Laufrad, einen axialen Einlaß und
einen im wesentlicher tangentialen Auslaß sowie eine ständig geschlossene Gleitringdichtung aufweist und
mit einer in der zweiten Stufe angeordneten Pumpe, die ein offenes zweites Laufrad, eine ständig geschlossene
Gleitringdichtung sowie einen Ein- und Auslaß aufweist, wobei ersterer mit dem Auslaß der in der ersten Stufe
angeordneten Kreiselpumpe verbunden ist.
Es ist bekannt, hohe Förderdrucke mit Pumpenaggregaten zu erzeilen, die mehrere Kolben aufweisen, wobei
jedoch der pulsierende Ausgang derartige Pumpenaggregate in nachteiliger Weise zu einem Ausfall von
Pumpenteilen führen kann. Es ist auch möglich, hohe Förderdrücke mit mehrstufigen Kreiselpumpenaggregaten
zu erreichen, wobei jedoch meist unerwünscht viele Stufen zur Erzielung des erforderlichen Druckanstiegs
notwendig sind. Bei Versuchen, den hohen Druckanstieg z. B. mittels eines zweistufigen Kreiselpumpenaggregates
zu erreichen, hat sich gezeigt, daß die Dichtungen des Kreiselpumpenaggregates übermäßig
stark belastet werden, und zwar erforderte der hohe Druckabfall an den Dichtungen der zweiten Stufe die
Einhaltung sehr enger Toleranzen wie u. a. auch die Verwendung von Hochdruckdichtungen, womit jedoch
der Wirkungsgrad der zweiten Stufe nicht wesentlich
erhöht werden konnte.
Es ist eine Dichtungsanordnung für eine einstufige Kreiselpumpe bekannt (GB-PS 7 95 628), bei der eine
dynamische Dichtung im Betrieb der Pumpe die Flüssigkeit längs der Welle des Laufrades ansaugt und
radial nach außen befördert und bei der eine mechanische Dichtung sich nach dem Anlauf der Pumpe
öffnet, wobei an der Innenseite des Laufrades ein Unterdruck besteht und die Flüssigkeitsströmung bei
diesem Unterdruck an der Laufradseite radial nach außen geleitet wird.
Es ist weiterhin bei einer einstufigen Kreiselpumpe bekannt (DT-AS 1034 032), daß die mechanische
Dichtung der Pumpenstufe ständig geschlossen ist, und daß zwischen der mechanischen Dichtung der Pumpenstufe
und dem Laufrad der Pumpenstufe eine Fliehkraftdichtung angeordnet ist, die dem Laufrad Flüssigkeit
unter einem Druck zuführt, der den Zulaufdruck der Pumpenstufe übersteigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wellenabdichtung für ein zweistufiges Kreiselpumpenaggregat
gemäß der eingangs erwähnten Art derart zu gestalten, daß der Druck an der ständig geschlossenen
Gleitringdichtung der zweiten Stufe des Kreiselpumpenaggregats vermindert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine zwischen der Gleitringdichtung der zweiten Pumpe
und dem zweiten Laufrad derart gestalteten Fliehkraftdichtung, daß diese dem zweiten Laufrad die Flüssigkeit
unter einem Druck zuführt, der den Enddruck der zweiten Stufe übersteigt, und durch Kanäle zum
Zuführen eines Teils der Pumpenflüssigkeit vom Einlaß der Pumpe der ersten Stufe zu der laufradabgewandten
Seite der Fliehkraftdichtung der zweiten Pumpe.
Vorteilhafterweise weist die Fliehkraftdichtung auf der Welle der zweiten Pumpe mehrere hintereinandergeschaltete
radiale Hilfslaufräder auf, deren Saugseiten der Gleitringdichtung zugewandt sind.
Weiterhin ist eine Anzahl radialer Rückführschaufeln auf der Pumpenraumseite der Hilfslaufräder vorgesehen.
Mit der Erfindung wird vorteilhafterweise ein Sieden der Flüssigkeit beim Durchströmen der Fliehkraftdichtungsanordnung
minimalisiert, und an der ständig geschlossenen Gleitringdichtung der zweiten Stufe
besteht ein so hoher Druck, daß eine Strömung der Pumpenflüssigkeit von der Laufradseite zur laufradabgewandten
Seite der Fliehkraftdichtung der zweiten Pumpe ausgeschaltet wird. Mit dem zweistufigen
Kreiselpumpenaggregat ist somit das Pumpen korrodierender Flüssigkeiten ohne die Gefahr einer Beeinträchtigung
des Pumpenbetriebes möglich.
Die Erfindung wird nunmehr an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnungen beschrieben. In
letzteren sind:
Fig. 1 ein Längsschnitt durch die erste Stufe eines zweistufigen Kreiselpumpenaggregates mit einer erfindungsgemäßen
Wellenabdichtung und
Fig.2 ein Längsschnitt durch die zweite Stufe des
Kreiselpumpenaggreagats.
Die F i g. 1 und 2 zeigen ein Kreiselpumpenaggregat mit einer Kreiselpumpe 12 der ersten Stufe und mit
einer Kreiselpumpe 14 der zweiten Stufe, wobei die beiden Kreiselpumpen von einer gemeinsamen Welle 16
in einem Getriebegehäuse 18 angetrieben werden, das zwischen den Kreiselpumpen 12 und 14 angeordnet ist.
Die in der ersten Stufe 12 durch den Einlaß 20 einströmende Flüssigkeit wird in ihrem Druck erhöht
und durch einen Auslaß und ein nicht dargestelltes Rohr
zum Einlaß 22 der Kreiselpumpe 14 der zweiten Stufe geleitet In der Kreiselpumpe der zweiten Stufe wird der
Druck der Pumpenflüssigkeit weiter erhöht und aus dem Auslaß 24 der zweiten Stufe weitergeleitet.
Die Kreiselpumpe 12 der erster. Stufe ist mit Gleitringdichtungen 26 und 28 und mit einer Fliehkraftabdichtung
30 ausgestattet.
Die Kreiselpumpe 14 der zweiten Stufe ist mit Gleitringdichtungen 32 und 34 sowie mit einer
Fliehkraftabclichtung 36 ausgestattet, die den Druck vor der Gleitringdichtung 34 herabsetzt.
Das Getriebegehäuse 18 der Kreiselpumpe 12 der ersten Stufe weist eine seitliche Montageplatte 37 auf,
die ein Lager 38 für die mit hoher Drehzahl umlaufenden Welle 16 trägt. Die Drehzahl der Welle 16
kann, z.B. 10.000 bis 30.000 U/min betragen. An der Montageplatte 37 ist ein Gehäuse 40 befestigt das in der
Mitte mit einer öffnung 42 versehen ist, in der eine
Gleitringdichtungstragplatte 43, eine Verteilerplatte 44 und eine rückseitige Deckplatte 45 für den Pumpenraum
angeordnet sind. Die Platte 43 ist am Gehäuse 40 mit Hilfe von Befestigungselementen 47 befestigt, während
die Verteilerplatte 44 und die Platte 45 in der Gehäuseöffnung 42 mittels Gewindebolzen 49 befestigt
sind.
Eine Abdeckplatte 51 umgibt das Laufrad 52 der ersten Stufe und trägt einen Einlaßeinsatz 53, der sich
nach außen bei 55 erweitert.
Das Laufrad 52 ist ein offenes Laufrad mit Schaufeln
58, die radial verlaufen und die nach außen verjüngt zulaufend und komplementär zu einer kegelförmigen
Fläche 60 gestaltet sind, die von der Platte 51 gebildet ist.
Die Gleitringdichtung 28 soll im wesentlichen gleich der sein, die die Kreiselpumpe 12 gegen das
Getriebegehäuse 18 abdichtet.
Die Gleitringdichtung 26 soll in erster Linie eine Abdichtung der Pumpenflüssigkeit bewirken.
Ein Teil der Pumpenflüssigkeit aus der Kreiselpumpe 12 der ersten Stufe wird zu einer Fliehkraftdichtung 36
der Kreiselpumpe 14 der zweiten Stufe geleitet. Zu diesem Zweck wird die Pumpenflüssigkeit, die längs
einer Wellenbuchse 76 durchsickert und die infolge des offenen Laufrades 52, den gleichen Druck wie die
Flüssigkeit am Einlaß 20 aufweist, aus dieser durch einen Leitapparat 78, durch einen radialen Durchlaß 79 im
Leitapparat 78 und durch einen radialen Durchlaß 80 in der Verteilerplatte 44 abgelassen, der mit einem
Ablaßrohr in Verbindung steht, das zu einem Durchlaß 82 der Kreiselpumpe 14 der zweiten Stufe führt. Die
Pumpenflüssigkeit wird dadurch unter dem Einlaßdruck der Kreiselpumpe 12 der ersten Stufe zur Fliehkraftabdichtung
der zweiten Stufe geleitet, wodurch eine Erhitzung und ein Sieden in einer Gleitringdichtung 34
der zweiten Stufe vermindert oder vermieden wird.
Die Kreiselpumpe 14 der zweiten Stufe weist allgemein den gleichen Aufbau wie die Kreiselpumpe 12
der ersten Stufe auf, so daß die beiden Kreiselpumpen gemeinsamen Bauteile nicht ausführlich beschrieben
werden.
Die entgegengesetzte Seitenwandung 84 des Getriebegehäuses trägt ein Lager 86 für die Welle 16 und ein
Gehäuse 88 der Kreiselpumpe 14 der zweiten Stufe, das in der Mitte mit einer öffnung 89 versehen ist, in die eine
Gleitringdichtungstragplatte 90 eine Verteilerplatte 91 und eine rückseitige Deckplatte 92 für den Pumpenraum
99 eingesetzt sind. Die Platte 90 ist am Gehäuse 88 mit Hilfe von Gewindebolzen 94 befestigt, während die
Verteilerplatte 91 und die Platte 92 in der in der Mitte gelegenen öffnung 89 mittels Gewindebolzen 94
befestigt sind.
Das offene Ende des Gehäuses 88 wird von einer Abdeckplatte 96 abgeschlossen, die einen das zweite
Laufrad 100 umschließenden Hohlraum 99 bildet. Wie das erste Laufrad 52 ist auch das zweite Laufrad 100 ein
offenes Laufrad mit an der Welle 16 befestigten Schaufeln 102. Die Abdeckplatte 96 weist in der Mitte
einen Einsatz mit einem konischen Einlaß 106 auf, der mit einer Einlaßöffnung 108 einer an der Abdeckplatte
96 befestigten Einlaßplatte 110 in Verbindung steht.
Die Gleitringdichtung 32 soll in erster Linie die Kreiselpumpe gegen den Innenraum des Getriebegehäuses
abdichten.
Die Gleitringdichtung 34 soll in erster Linie die Abdichtungsflüssigkeit für die Fliehkraftdichtung 36
abdichten.
Die Fliehkraftdichtung 36 weist auf der Welle 16 der
zweiten Kreiselpumpe 14 drei hintereinandergeschaltete radiale Hilfslaufräder 128, 129 und 130 auf. Die
Hilfslaufräder 128 bis 130 sind einander gleich und bestehen aus einem Nabenteil 132, einen radial
verläufenden Mantel Ϊ33 und aus einsr Anzshl von
radial verlaufenden Schaufeln 136, die dem Laufrad 100 der zweiten Stufe abgewandt sind. Um die Abdichtungsflüssigkeit von dem einen Hilfslaufrad zu einem anderen
Hilfslaufrad zu leiten, ist eine Anzahl von ortsfesten und radial verlaufenden Flügeln 138 an den Außenseiten von
Platten 133 unter Einhaltung eines verhältnsimäßig großen radialen Spielraums 140 vorgesehen, so daß die
Abdichtungsflüssigkeit zu dem radial am weitesten innen gelegenen Teil der zu den nächsten Hilfslaufrädern
129,130 gehörenden Schaufeln strömen kann. Die Fliehkraftdichtung 36 sorgt für einen ausreichenden
Druckanstieg, so daß der Druclc der vom letzten Hilfslaufrad 130 abströmenden Abdichtungsflüssigkeit
den Enddruck der ersten Stufe übersteigt Hierdurch wird verhindert daß die Pumpenflüssigkeit an der
Innenseite der Schaufeln 102 längs eines Bauteils 141 nach innen strömt.
Die Flüssigkeitsströmung aus der Kreiselpumpe 12 der ersten Stufe wird, wie erwähnt, zum Durchlaß 82
geleitet, der zum Einlaß des Hilfslaufrades 128 über Durchlässe 142 in der Verteilerplatte 91 führt, die einen
radialen Durchlaß 143 in letzterer mit radialen Durchlässen 145 in einer ortsfesten Düsenplatte 147 und
über einen radialen Spielraum zwischen der Düsenplatte 147 und der zum Hilfslaufrad 128 gehörende Nabe
132 verbindet.
Die Pumpenflüssigkeit wird auf diese Weise von der Kreiselpumpe der ersten Stufe zur Fliehkraftdichtung
36 der zweiten Kreiselpumpe 14 geleitet, wodurch ein Erhitzen und ein Sieden in den Hilfslaufrädern
vermieden und damit verbundene Probleme ausgeschaltet werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Wellenabdichtung für ein zweistufiges Kreiselpumpenaggregat mit einer in der ersten Stufe
angeordneten Kreiselpumpe, die ein offenes erstes Laufrad, einen axialen Einlaß und einen im
wesentlichen tangentialen Auslaß sowie eine ständig geschlossene Gleitringdichtung aufweist, und mit
einer in der zweiten Stufe angeordneten Pumpe, die ι ο ein offenes zweites Laufrad, eine ständig geschlossene
Gleitringdichtung sowie einen Ein- und Auslaß aufweist, wobei ersterer mit dem Auslaß der in der
ersten Stufe angeordneten Kreiselpumpe verbunden ist, gekennzeichnet durch eine zwischen
der Gleitringdichtung (32, 34) der zweiten Pumpe (14) und dem zweiten Laufrad (100) derart
gestalteten Fliehkraftdichtung (36), daß diese dem zweiten Laufrad (100) die Flüssigkeit unter einem
Druck zuführt, der den Enddruck der ersten Stufe übersteigt, und durch Kanäle (79 bis 82) zur
Zuführung eines Teils der Pumpenflüssigkeit vom Einlaß (20) der Pumpe (12) der ersten Stufe zu der
laufradabgewandten Seite der Fliehkraftdichtung (36) der zweiten Pumpe (14).
2. Fliehkraftdichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehkraftdichtung
(36) auf der Welle (16) der zweiten Pumpe (14) mehrere hintereinandergeschaltete
radiale Hilfslaufräder (128 bis 130) aufweist, deren Saugseiten der Gleitringdichtung (32,34) zugewandt
sind.
3. Fliehkraftdichtungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl
radialer Rückführschaufeln (13) auf der Pumpenraumseite der Hilfslaufräder (128 bis 130) vorgesehen
ist.
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