DE2443788A1

DE2443788A1 - Pitotpumpe mit einer vorrichtung zum ausschalten eines leckverlustes aus lagern

Info

Publication number: DE2443788A1
Application number: DE19742443788
Authority: DE
Inventors: John W Erickson; Carter P Williams
Original assignee: Kobe Inc
Current assignee: Kobe Inc
Priority date: 1974-09-13
Filing date: 1974-09-13
Publication date: 1976-03-25

Description

Dipl.-Ing. A. Wasmeier Dipl.-Ing. W. Langewiesche

Dipl.-Ing. H. Graf

Patentanwälte 8400 Regensburg Postfach 382

D 8400 REGENSBURG

An das greflinger strasse 7

Patentamt

8 München 2

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Kobe, Inc. 3040 East Slauson Avenue, Huntington Park, Calif.90255,

USA

Pitotpumpe mit einer Vorrichtung zum Ausschalten eines Leckverlustes aus

Zusammenfassung

Gegenstand der Erfindung ist eine Pitotpumpe mit in Deckung "befindlichen axialen Einlassen in benachbarten Endwandungen des äußeren Gehäuses und des inneren Drehmantels, mit einem Lager zwischen den Endwandungen, und einer Abdichtung, die axial außerhalb des Lagers vorgesehen ist, um den Strömungsmittelleckverlust in das äußere Gehäuse außerhalb des Drehmantels so klein wie möglich zu halten. Letzterer ist mit radialen Schaufeln zur Erzeugung eines positiven Druckes im Gehäuse und am Lager versehen, damit ein Leckverlust durch die Dichtung nicht in das Lager eintreten kann, so daß er durch einen Austritt im Gehäuse entweichen kann.

Die Erfindung bezieht sich auf Zentrifugalpumpen und insbesondere auf eine Zentrifugalpumpe vom Pitottyp; eine derartige Pumpe weist als wesentliche Elemente einen Drehmantel, eine Einlaßvor-

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richtung zur Abgabe eines in den Drehmantel zu pumpenden Strömungsmediums, eine Abgabeleitung, die koaxial zu dem Drehmantel verläuft, und ein Pitotrohr im Drehmantel zur Aufnahme eines Strömungsmittels in der Nähe des inneren Umfanges des Mantels mit Staueffekt und zur Abgabe des Strömungsmediums an die Abgabeleitung auf. Insbesondere erstreckt sich die Pitotpumpe in radialer Richtung zum Drehmantel und ist in der Nähe seines äußeren Endes mit einem Einlaß in der Nähe des inneren Umfanges des Drehmantels angeordnet und in die Richtung entgegengesetzt der Drehrichtung des Drehmantels gerichtet; das Pitotrohr weist in der Nähe seines inneren Endes einen Auslaß auf, der mit der Abgabeleitung in Verbindung steht. Die Strömungsmitteleinlaßvorrichtung weist sich in Deckung befindliche axiale Einlasse in benachbarten Endwandungen des Drehmantels und ein äußeres Gehäuse, das den Drehmantel umschließt, auf; ferner ist ein Lager zwischen den Endwandungen zur Aufnahme des Drehmantels vorgesehen. Eine Abdichtvorrichtung erstreckt sich in axialer Richtung vom Lager nach außen und setzt die Gefahr eines Leckverlustes in das Gehäuse in Form von Strömungsmittel, das durch den axialen Einlaß in der Endwandung des Gehäuses in den axialen Einlaß in der Endwandung des Drehmantels fließt, auf ein Minimum. Jeder Leckverlust, der auftritt, entweicht durch einen Austritt im äußeren Gehäuse. Die Abgabeleitung, die mit dem Pitotrohr in Verbindung steht, erstreckt sich in axialer Richtung durch die axialen Einlasse in den benachbarten Endwandungen des Drehmantels und des äußeren Gehäuses und durch die Lager- und Abdichtvorrichtung zum Äußeren des Gehäuses, wobei die erwähnten axialen Einlasse ringförmige Einlasse sind, die die Abgabeleitung umgeben.

Pitotpumpen sind an sich bekannt und haben den Vorteil eines sehr einfachen Aufbaues für die Pumpmedien bei hohen Drücken und im verhältnismäßig kleinen Volumina. Eine Pitotpumpe bekannter Art ist beispielsweise in US-PS 5.384.024- angegeben.

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Ein entscheidender Nachteil von Pitotpumpen mit dem vorstehend angegebenen Aufbau ist darin zu sehen, daß wenigstens ein Teil des Leckverlustes durch.die Abdichtvorrichtung in das Lager eindringt, statt direkt in den hierfür vorgesehenen Austritt zu fließen. Bei vielen Strömungsmedren, von denen Wasser nur ein Beispiel ist, bewirkt ein solcher Leckfluß in das Lager eine ernsthafte Beschädigung des Lagers, die häufig ein Austauschen des Lagers erforderlich macht.

Die Tendenz des Leckflusses, durch die Abdichtvorrichtung zu entweichen und in das Lager einzudringen, statt durch den Austritt . im Gehäuse, der speziell für einen solchen Leckverlust vorgesehen ist, zu entweichen, beruht auf der Tatsache, daß der Druck am Lager zwischen dem Drehmantel und dem Gehäuse normalerweise leicht negativ ist, z.B. 0,5 - 0,75 ⁰^ Wassersäule unter Atmosphärendruck. Selbst ein derartig geringfügiger negativer Druck kann einen erheblichen Leckfluß durch das Lager bewirken, der das Lagerschaiermittel abführt und schließlich eine Beschädigung des Lagers bewirkt.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es somit, eine Pumpe, und insbesondere eine Pitotpumpe anzugeben, die Mittel zur Erzeugung eines positiven Druckes zxiischen dem Gehäuse und dem Drehmantel am Lager aufweist, um einen Leckfluß durch die Lichtung am Eintritt in das Lager zu hindern, und zu bewirken, daß ein solcher Leckfluß durch den speziell hierfür vorgesehenen Abfluß entweicht.

Gemäß der Erfindung wird dies bei einer Pumpe erreicht, die gekennzeichnet ist durch ein äußeres Gehäuse mit axial versetzten Enden und einem axialen Einlaß in einem Ende für das zu pumpende Strömungsmittel, einen Drehmantel im Gehäuse, der axial versetzte · Enden aufweist, von denen eine eine benachbart dem Ende des Gehäuses ist und mit einem axialen Einlaß versehen ist, der mit dem

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axialen Einlaß in einem solchen Ende des Gehäuses in.Verbindung steht, ein Lager zwischen dem einen Ende des Gehäuses und dem einen Ende des Drehmantels, eine Abdichtvorrichtung zwischen dem vorerwähnten Ende des Gehäuses und dem Drehmantel und axial außerhalb des Lagers, um einen Leckfluß an Strömungsmittel in das Gehäuse auf ein Minimum herabzusetzen, wenn das Strömungsmittel durch den Einlaß im Gehäuse in den Einlaß im Drehmantel strömt, einen Auslauf im Gehäuse für einen Leckfluß durch die Abdichtvorrichtung, und eine Vorrichtung am Drehmantel, die einen positiven Druck im Gehäuse am Lager erzeugt, um zu verhindern, daß ein Leckfluß durch die Abdichtvorrichtung in das Lager eintritt, wodurch der Leckfluß durch den Austritt entweichen kann.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß ein Pitotrohr im Mantel vorgesehen ist und einen in Umfangsrichtung orientierten Einlaß aufweist, der in einer Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung des Mantels gerichtet ist, daß das Pitotrohr eine Bohrung besitzt, die radial nach innen von dem in Umfangsrichtung orientierten Einlaß gerichtet ist, und daß Mittel vorgesehen sind, die einen axialen Auslaßkanal bilden, der mit dem Kanal im Pitotrohr in Verbindung steht und durch den Mantel und das Gehäuse verläuft. Die axialen Einlasse in dem einen Ende des Gehäuses und des Mantels können dabei ringförmig ausgebildet sein, und der Austrittskanal kann sich in axialer Richtung durch die axialen Einlasse, das Lager und die Abdichtvorrichtung zum Äußeren des Gehäuses erstreckte.

Ferner wird mit vorliegender Erfindung ein Pitotrohr des vorbeschriebenen Aufbaues vorgeschlagen, bei dem Mittel zur Erzeugung eines positiven Druckes innerhalb des Gehäuses am Lager vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung verlaufende, versetzte, radiale Schaufeln auf dem Drehmantel aufweisen. Diese radialen Schaufeln können beispielsweise an dem Ende des Drehmantels

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entgegengesetzt zu dem Ende, das den axialen Einlaß aufweist, angeordnet sein.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Längsschnittansicht einer Pitotpumpe -gemäß der Erfindung,

Figur 2 eine Q? eil schnitt ansieht nach der Linie 2-2 aus Figur 1, und

Figur 3 eine Teilansicht, die einen Ausschnitt aus der Figur 1 in größerem Maßstab wiedergibt und im Längsschnitt verschiedene Teile zeigt, die in Figur 1 in Aufsicht angedeutet sind.

In der Zeichnung stellt die Ziffer 10 eine Pitotpumpe dar, die ein äußeres Gehäuse 12 mit axial versetzten Enden 14 und 16 aufweist und einen Drehmantel 18 besitzt, der axial im Abstand angeordnete Enden 20 und 22 in der Nähe der Gehäuseenden 14 und 16 hat. Bei der speziellen, dargestellten Konstruktion wird der Drehmantel 18 drehbar innerhalb des Gehäuses 12 in Lagern 24 und 26 gelagert; das Lager 24 ist zwischen Gehäuse und Mantelenden 14 und 20 angeordnet und steht in Eingriff mit ihnen, während das Lager 26 zwischen dem Gehäuse und den Lagerenden 16 und 22 angeordnet ist und mit diesen in Eingriff steht. Eine Antriebswelle 28 ist mit dem Mantelende 22 verbunden und erstreckt sich durch das Gehäuseende 16 in der speziellen, dargestellten Konstruktion.

Das Gehäuseende 14 weist, wie am besten in Figur 3 gezeigt ist,

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eine Einlaßöffnung 30 für das zu pumpende Strömungsmittel auf; ein solcher Einlaß steht mit einer Einlaßkammer 32 in Verbindung, die ihrerseits mit einem ringförmigen axialen Einlaß 34· im Gehäuseende 14 verbunden ist. Mt dem axialen Einlaß 34 ist ein axialer Einlaß 36 im Gehäuseende 20 ausgerichtet. Das zu pumpende Strömungsmittel strömt in radialer Richtung von dem axialen Einlaß 36 im Drehmantel 18 nach außen durch Bohrungen 38 im Mantelende 20; ein solches Strömungsmittel tritt in das Innere des Drehmantels in der Nähe seines Umfanges ein.

Innerhalb des Drehmantels 18 ist eine Pitotröhre 40 vorgesehen, die benachbart dem inneren Umfang des Drehmantels einen in Umfangsrichtung orientierten Einlaß 4-2 aufweist, der in eine Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung des Mantels gerichtet ist. Der Pitotrohreinlaß 42 steht über eine radiale Bohrung 44 im Pitotrohr mit einem axialen Pitotrohrauslaß 46 in Verbindung, der zu einer axialen Abgabeleitung Ί-8 führt, die sich durch die Gehäuse- und Mantelenden 14 und 20 und das Lager 24 zum Äußeren des Gehäuses 12 erstreckt und in einer Abgabeöffnung 50 endet. Die Abgabeleitung 48 wird von den axialen Einlassen 34 und 36 in den Gehäuse- und Mantelenden 14 und 20 umschlossen.

Ein axialer Raum zwischen dem axialen Gehäuseeinlaß 34 und dem axialen Manteleinlaß £6 wird von einer Abdichtvorrichtung 52 überspannt, die in herkömmlicher Weise ausgebildet ist und die als wesentlichste Teile einen stationären Abdichtring 54, der von dem Gehäusende 14 aufgenommen wird, und einen umlaufenden Abdichtring 56, der von dem Mantelende 20 aufgenommen wird und mit dem Abdichtring 54 in Eingriff steht, aufweist. Die Funktion der Abdichtvorrichtung 52 besteht darin, einen Strömungsraittelleckverlust so gering wie möglich zu halten, wenn das zu pumpende Strömungsmittel von dem Gehäuseeinlaß 34· in den Manteleinlaß 36 strömt, wobei jeder Leckfluß zwischen den Abdichtringen 54 und 56 in eine Abflußkammer 58 entweicht, die im Gehäuseende 14 ^N angeordnet ist und die mit einer Austrittsöffnung 60 versehen ist.

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Das Gehäuse 12 ist auf seiner unteren Seite mit einer Austrittsöffnung 62 für einen Leckfluß durch die Abdichtvorrichtung 52 ausgebildet, der durch die Abflußkammer 58 und durch die Austrütsöffnung 60 nicht entweicht.

Die in-soweit beschriebene Pitotpumpe ist mehr oder weniger herkömmlicher Ausgestaltung und hat den Nachteil, daß nicht der gesamte Leckfluß durch die Abflußvorrichtung 52 durch die Austrittskammer 58 und die Austrittsöffnung 60 in der beabsichtigten Weise entweicht. Insbesondere fließt ein Teil des Leckflusses durch die Abflußvorrichtung. 52 nach innen durch das Lager 24 und versucht das Lagerschmiermittel wegzuspülen, was schließlich zu einem Unbrauchbarwerden des Lagers führen kann. Der Grund für diese Erscheinung in der Pitotpumpe 10 ist der, daß ein geringer negativer Druck zwischen den Gehäuse- und Mantelenden 14 und 20 in der Nähe des Lagers 24 vorhanden ist; ein derartiger negativer Druck liegt in der Größenordnung von 0,5 bia 0,75 cm Wassersäule unter Atmosphärendruck. Dieser negative Druck ist zwar klein, er ist jedoch genügend groß, damit ein ausreichender Strömungsmittelfluß durch das Lager 24 entsteht, der ein Schadhaftwerden des Lagers verursachen kann, insbesondere, wenn das Strömungsmittel ein Strömungsmittel geringer Schmierkraft ist, z.B. Wasser, oder aber korrodierend ist.

Vorliegende Erfindung löst dieses Problem dadurch, daß eine Vorrichtung am Drehmantel 18 zur Erzeugung eines positiven Druckes im Gehäuse 12 am Lager 24 vorgesehen ist, um einen Leckfluß durch die Abdichtvorrichtung 52 am Eintritt in das Lager zu hindern; ein derartiger Leckfluß wird dabei gezwungen, durch die Austrittskammer 58 und die Austrittsöffnung 60 in der beabsichtigten Weise zu entweichen.

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Me Vorrichtung zur Erzeugung eines positiven Druckes innerhalb des Gehäuses 12 am Lager 24 ist allgemein mit 66 bezeichnet und kann, wie am besten den Figuren 1 und 2 zu entnehmen ist, einfach aus einer Vielzahl von in Umfangsrichtung versetzten, radialen Schaufeln 68 auf der Außenfläche des Iiantelendes 22 bestehen. Der Mantel 18 wirkt somit als ein Gebläse zur Erzeugung des gewünschten positiven Druckes an dem axial inneren Ende des Lagers 24 und ergibt eine sehr einfache Lösung für das vorbeschriebene Lagerfehlerproblem, was für vorliegende Erfindung von besonderer Bedeutung ist. Das durch die Schaufeln 68 gebildete Gebläse nimmt atmosphärische Luft über eine Einlaßöffnung 70 auf τ οίο. gibt diese Luft durch einen kleinen, ringförmigen Spalt zwischen der umlaufenden Dichtung 56 und der Gehäusewano. 14 ab, wobei jeder Überschuß d\j Ja die Austritt söfihung 62 entweicht.

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£AD ORIGINAL

Claims

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Patentansprüche

Pumpe mit einer Vorrichtung zur Verhinderung des Schadhaftwerdens eines Lagers durch Leckverlust eines Strömungsmittels, gekennzeichnet durch

a) ein äußeres Gehäuse (12) mit axial versetzten Enden (14,16) und einem axialen Einlaß (34) in einem Ende desselben für eine zu pumpende Flüssigkeit,

Td) einen Drehmantel (18) in dem Gehäuse (12), der axial versetzte Enden (20, 22) aufweist, von denen einer benachbart dem einen Ende des Gehäuses ist und mit einem axialen Einlaß versehen ist, der mit dem axialen Einlaß in dem einen Ende des Gehäuses in Verbindung steht,

c) ein Lager (24) zwischen dem einen Ende (14) des Gehäuses (12) und dem einen Ende (20) des Mantels (18),

d) eine Abdichtvorrichtung (52) zwischen dem einen Ende des Gehäuses und dem Mantel axial außerhalb des Lagers (24), um den Leckverlust in das Gehäuse so klein wie möglich zu halten, wenn Strömungsmittel durch den Einlaß im einen Ende des Gehäuses in den Einlaß im einen Ende des Mantels fließt,

e) einen Auslauf (58, 60) in dem Gehäuse (12) für einen Leckverlust durch die Dichtung (52), und

f) eine Vorrichtung (66), die mit einer Gasquelle außerhalb des Gehäuses in Verbindung steht, damit ein positiver Gasdruck im Kaum zwischen dem Gehäuse und dem Drehmantel und an dem Lager erzeugt wird, um zu verhindern, daß ein Leckfluß durch die Dichtung in das Lager auftritt, so daß dieser

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Leckfluß durch den Auslauf entweicht, und die in ümfangsrichtung versetzte radiale Schaufeln (68) auf der Außenfläche des Gehäuses (13) aufweist.
2. Pumpe nach Anspruch 1, die als Pitotpumpe ausgebildet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

a) ein Pitotrohr (40) in dem Mantel (18) vorgesehen ist und einen in Umfangsrichtung orientierten Einlaß (42) aufweist, der in einer Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung des Mantels (18) gerichtet ist,

b) das Pitotrohr eine Bohrung (44) besitzt, die radial nach innen von dem in Umfangsrichtung orientierten Einlaß gerichtet ist, und

o) eine Vorrichtung (48) einen axialen Austrittskanal aufweist, der mit dem Kanal (44) im Pitotrohr (40) in Verbindung steht und durch den Mantel und das Gehäuse verläuft.
3. Pitotpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Einlasse in dem einen Ende des Gehäuses und dem Mantelringformig ausgebildet sind und daß der Austrittskanal sich in axialer Richtung durch die axialen Einlasse, das Lager und die Abdichtvorrichtung zum äußeren des Gehäuses erstreckt.
4. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (68) an dem anderen Ende (22) des Mantels (18) vorgesehen sind.

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