DE2117766C3

DE2117766C3 - Wellenabdichtung für ein zweistufiges Kreiselpumpenaggregat

Info

Publication number: DE2117766C3
Application number: DE2117766A
Authority: DE
Inventors: Richard Beck Jun.; James A. Jefferson Col. Ferguson (V.St.A.); Homer E. Gravelle
Original assignee: Sundstrand Corp
Current assignee: Sundstrand Corp
Priority date: 1970-04-23
Filing date: 1971-04-07
Publication date: 1978-11-30
Also published as: NL165816C; JPS525081B1; US3639073A; NL165816B; NL7105534A; DE2117766B2; DE2117766A1; FR2090588A5; GB1349903A

Description

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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 wesentlichen tangentialen Auslaß sowie eine 4^ri 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 ^r>o 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 μ Druckanstieg z. B. mittels eines zweistufigen Kreiselpumpenaggregates zu erreichen, hat sich gezeigt, daß die Dichtungen des Kreiselptimpenaggregates übermäßig stark belastet werden und zwar erforderte der hohe Druckabfall an den Dichtungen der zweiten Stufe die h^r, Einhaltung sehr enger Toleranzen wie u.a. auch die Verwendung von Hoehdiuckdichtungen, womit jedoch der Wirkungsgrad der zweiten Stufe nicht wesentlich

erhöht werden konnte.

Es ist eine Dichtungsanordnung für eine einstufige Kreiselpumpe bekannt (GB-PS 7 95 623), 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 (DE-AS 10 34 032), 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 Zulaiifdruck 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, d&ß 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 Pumpcnflüssigkeit 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 minimalisicrt, 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 Kreiselpumpcnaggregates mit einer erfindungsgemäßen Wellenabdichtung und

Fig. 2 ein Längsschnitt durch die zweite Stufe des Kreiselpumpenaggreagats.

Die Fig. 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. Oie in der ersten Stufe 12 durch den P.inlaß 20 einströmende Flüssigkeit wird in ihrem Druck erhöht

und durch einen Auslaß und ein nicht dargestelltes Rohr zl'.ti 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 ersten Sufe ist mit Gleitringdichtungen 26 und 28 und mit einer Fliehkraftabdichtung 30 ausgestattet.

Die Kreiselpumpe 14 der zweiten Stufe ist mit Gleitringdichlu.'.gen 32 und 34 sowie mit einer Fliehkraftabdichtung 36 ausgestattet, die den Druck vor der Gleitringdichtung 34 herabsetzt.

Das Getriebegehäuse i8 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 >5 sind.

Eine Abdeckplatte 51 umgibt das Laufrad 52 Jer ersten Stufe und trägt einen Einlaßeinsatz 53, der sich nach außen bei 55 erweitert.

Das Laufrad 52 ist ein offenes Laufrad mit Schaufeln -o 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 j^r> 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 4<i 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 v, 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 w 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 s^r> 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 mi werden.

Die entgegengesetzte .Seitenwandung 84 des Getriebegehauses 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 GewindeDolzen 94 befestigt sind.

Das offene Ende des Gehäuses 88 wird von einer Abdeckplatte % 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 verlaufenden Mantel 133 und aus einer Anzahl 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 Druck 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 Düsenplattt 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

Patentansprüche:

1. Wellenabdichtung für ein zweistufiges Kreiselpumpenaggregat mit einer in der ersten Stufe angeordneten Kreiselpumpe, die «in 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 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 Pumpenraumseiie der Hilfslaufräder (128 bis 130) vorgesehen ist.

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