DE2523213A1

DE2523213A1 - Kompakte mehrstufige kreiselpumpe mit zwischenentnahme und wiedereinspeisung

Info

Publication number: DE2523213A1
Application number: DE19752523213
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Scharffenberger; Juergen Schreiner
Original assignee: Halberg Maschinenbau GmbH
Current assignee: Halberg Maschinenbau GmbH
Priority date: 1975-05-26
Filing date: 1975-05-26
Publication date: 1976-12-02
Also published as: FR2312669B1; NL7600333A; DE2523213C3; CH601671A5; DE2523213B2; FR2312669A1

Description

Kompakte mehrstufige Kreiselpumpe mit Zwischenentnahme und Wiedereinspeisung

Die Erfindung betrifft eine kompakte mehrstufige Kreiselpumpe mit radial angeordneten Stutzen bestehend aus einer doppelflutigen Vorstufe mit nachgeschaltetem Sammelraum, Überströmkanal und Entnahmestutzen und einer Hauptpumpe mit Zulaufstutzen und Zulaufkanal zur Wiedereinspeisung des Fördermediums.

Mehrstufige Kreiselpumpen, aus denen das Fördermedium nach der Vorpumpe herausgeführt wird, um es beispielsweise zu reinigen, thermisch oder chemisch zu behandeln und danach dem Hochdruckteil der Pumpe wieder zuzuführen, sind an sich bekannt. Sie können zum Beispiel als Kondensatpumpen in Dampfkraftwerken eingesetzt werden.

In einer bekannten Ausführung, vergl. DT-PS 2 000 428 wird vorgeschlagen, nach der Vorstufe ein geschweißtes Maschinengehäuse anzuschließen und dieses im Bereich des Sammefraumes der Vorstufe und des Verteilerraumes für die Hauptpumpe mit einem ringförmigen größeren zweiten Gehäuse zu umschließen, das durch zwei radia!verlaufende Trennwände in zwei Teilräume unterteilt ist, von denen der eine mit dem Sammelraum der Vorpumpe und der andere mit dem Verteilerraum der Hauptpumpe über Durchtrittsöffnungen im Maschinengehäuse in Verbindung steht. An jedem der beiden Teil räume des äußeren Gehäuses sind Stutzen für das Ab- bzw. Zuführen des Fördermediums vorgesehen.

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ORlQiNAL INSPECT^

Der Nachteil derartiger Kreiselpumpen besteht in ihrer relativ großen Baulänge. Die Innenräume sind nach dem Verschweißen nicht mehr zugänglich, sind strömungsfechnisch ungünsfig ausgebildet, bilden Wirbel und Toträume für das Fördermedium mit der Gefahr der Bildung von unerwünschten Ablagerungen wie Schmutz oder Korrosionsprodukten.

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In der Ausführung nach DT-PS 614 777 sind der Sammelraum nach der Vorpumpe und Verteiler- oder Zulaufraum zum Hochdruckteil im wesentlichen als in sich geschlossene Ringräume mit gleichbleibender Höhe bzw. Breite ausgebildet und in Reihe geschaltet, so daß eine solche Ausführung ebenfalls lang baut. Außerdem sind die Innenwände dieser Räume nach dem Fertigen nicht mehr, beispielsweise für Reinigungsoperationen, zugänglich.

Die gleichen Mängel weist eine bekannte Ausführung nach DT-PS 567 846 auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine kompakte mehrstufige Kreiselpumpe mit kurzer Welle bereitzustellen, die neben guten Saugeigenschaften eine große Laufruhe aufweist, lange Laufzeiten erreicht und in Kreisläufen von Kernkraftwerken einsetzbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das zwischen Saug- und Druckgehäuse oder ersten Stufengehäuse eingespannte ringartige Zwischengehäuse einen der Zulaufkanäle der doppelflutigen Vorstufe, den Sammelraum nach der Vorstufe mit Überströmkanal und Entnahmestutzen, den Zulaufstutzen, Zulaufkanal zur Hauptpumpe für die Wiedereinspeisung enthält, wobei die genannten Kanäle

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und Räume so ineinandergefügt sind, daß sie das Volumen des Zwischengehäuses im wesentlichen ausfüllen und deren Trennwände so gestaltet sind, daß sich optimale · Strömungsverhältnisse für das Fördermedium im Zwischengehäuse ergeben und in seiner Längsachse Mittel zur Zwischen lagerung, Selbstzentrierung und Schwingungsdämpfung der Pumpenwelle besitzt.

Eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführung sieht vor, daß die Radseitenräume der doppelflutigen Vorstufe mit Schikanen oder Schleißwänden abgedeckt sind, die die Radseitenräume so gestalten, daß deren Weiten zum Laufradaußendurchmesser hin stetig abnehmen und daß die Radseitenräume der Hauptpumpe die gleichen Merkmale aufweisen.

Als weitere Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, die Querlager mit dem Fördermedium zu schmieren, sie vorwiegend als Mehrflächen lager auszubilden und dem antriebseitigen Querlager noch eine Gewinderillendichtung vorzuschalten. Besonders vorteilhaft ist es, wenn in der im Zwischengehäuse angeordneten Drosselbuchse mehrere Keilflächen oder keilartige Taschen eingearbeitet sind.

Erfindungsgemäß kann man auch diese Drosselbuchse beidseitig im Zwischengehäuse flUssigkeitsdicht haltern und im Zwischengehäuse eine Ringk ammer vorsehen, diese mit einer Druckwasser-Einrichtung, z.B. auch mit der ersten Stufe des Hochdruckteils und einer Rohrleitung, verbinden und noch in der Drosselbuchse selbst radiale Bohrungen einbringen, die in die keilartigen Taschen münden und innerhalb der Buchse, also zu beiden Seiten der Taschen Drosselspalte mit Gewinderiliendich-

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tungen vorsehen, deren Förderrichtungen in Richtung Taschen gehen, so daß sich innerhalb der Taschen verstärkte Staufelder höheren Druckes bilden, deren Kräfte eine zentrierende und damit stabilisierende, jedoch vergrößerte Wirkung auf die Pumpenwelle ausüben.

Als erfindungsgemäße Variante können in der vorerwähnten Drosselbuchse beidseitig der keilartigen Taschen als Drosselstrecken auch gekammerte Schwimmringe, die durch elastische O-Ringe vorzentriert sind, angeordnet sein, wobei die Schwimmringe axial gegenüber ihren L-förmigen Gehäusen, die kammerartig die Schwimmringe umschließen, ein kleines Spiel aufweisen und wo zusätzlich noch auf ihrer Hochdruckstirnseite mehrere radialverlaufende Nuten eingearbeitet sind. In eine dieser Nuten greift ein Stift ein, der in einer Kammerstirnseite befestigt ist und als Verdrehsicherung für den Schwimmring dient.

Als weitere Ausgestaltung der Erfindung ist noch vorgesehen, daß eine doppelwirkende Gleitringdichtung, deren Mittelteil so auf der Pumpenwelle festklemmbar ist, daß beide Gleitringe die gleiche Vorspannung erhalten, zum Einsatz kommt.

Anhand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung im folgenden näher erläutert.

Es zeigen die Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Kreiselpumpe, die Fig. 2 einen Schnitt gemäß A-A von Fig. 1 (vereinfacht dargestellt), die Fig. 3 einen Schnitt gemäß B-B von Fig. 1, die Fig. 4 einen Längsschnitt durch

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eine Drosselbuchse mit Schwimmringdichtungen (oberer Teil) und ei.ien Längsschnitt durch eine Drosselbuchse mit Gewinderillendichtungen (unterer Teil) und die Fig. 5 einen Schnitt gemäß C-C von Fig. 4.

Es bedeuten 1 die Pumpenwelle, 35 und 37 ihre Querlager, die im Sauggehause 2, bzw, im Druckge'.äuse 30 befestigt sind. Das gesamte Gehäuse der erfindungsgemäßen Kreiselpumpe setzt sich zusammen aus dem Sauggehäuse 2 mit Saugstutzen 3, dem Zwischengehäuse 20 mit Entnahmestutzen 19 und Zulaufstutzen 21, den Stufengehäusen 44 (in Fig. 1 nicht dargestellt) und dem Druckgehäuse 30 mit Druckstutzen 31, wobei alle Teile durch mehrere Gehäuseschrauben 42 bzw. 41 druck- und flUssigkeitsdicht verbunden sind.

Im Sauggehäuse 2, das zum Zwischengehäuse hin vollkommen offen ist, ist ein doppelflutiges Laufrad 10 mit einem Leitrad 15 angeordnet. Beiderseits des Laufrades sind Schikanen 32 und 33 angeordnet, die die sonst größeren Radseitenräume 13 und 14 abdecken.

Weiter sind im Sauggehäuse 2 vom Saugstutzen 3 ausgehend zwei Zulaufkanäle und 5 angeordnet. Durch diese fließt das Fördermedium dem doppeIflutigen Laufrad 10 gleichmäßig zu. Beide Kanäle sind in ihren geometrischen Abmessungen gleich gestaltet, jedoch innerhalb der Pumpe spiegelbildlich angeordnet. Beispielsweise ist der Zulaufkanal 4 räumlich gekrümmt, weist eine Führungsrippe 6 auf und endet in einer Trennrippe 7. Beide Rippen enden nahe der Pumpenwelle und teilen damit räumlich den Saugmund 11.

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Der Zulaufkanal 4 ist im Querschnitt so gestaltet, daß das Fördermedium kontinuierlich und stetig beschleunigt wird, wobei es durch die Form und Lage der Führungsrippe 6 bzw. der Trennrippe 7 so gerichtet wird, daß das Medium vorwiegend radial in den Saugmund Π des Laufrades 10 eintritt. Weiter wird noch eine verbesserte Strömung in Kanal 4 erreicht, wenn die Führungsrippe 6 den Kanal unsymmetrisch, etwa im Verhältnis 2:1 trennt und die lrennrippe 7 nicht gegenüber dem Führungsrippenauslauf angeordnet wird, sondern wenn diese Rippe in Richtung zum verengten Teilkanal verschoben wird.

Analog dem vorbeschriebenen sind auch die weiteren Zulaufkanäle 5 und 22 ausgebildet, die im Zwischengehäuse 20 angeordnet sind. Sie haben, wie bei Kanal 4 beschrieben, Führungsrippen 8 bzw. 23 und Trennrippen 9 bzw. 24 und gleiche für Kanal 5, bzw. ähnliche für Kanal 22, Querschnittsverhältnisse bzw. -verlaufe.

Außerdem befindet sich im Zwischengehäuse 20 der an das Leitrad 15 anschließende Sammelraum 16 für den Förderstrom der Vorpumpe mit Überleitung in die Erweiterung 17 und den Überströmkanal 18 zum Entnahmestutzen 19, wobei die größte radiale Erstreckung oder Erweiterung des Kanals 18 etwa auf Höhe der Trennrippen 9 und 24 liegt.

Vom Entnahmestutzen 19 führt eine Leitung zu nicht dargestellten Aggregaten oder Anlagen, in denen das Fördermedium beispielsweise gereinigt und thermisch oder chemisch behandelt wird. Nach dem Durchfluß durch vorerwähnte Anlagen fließt es

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der Pumpe wieder zu und tritt durch den Zulaufstutzen 21 und den Zulaufkanal 22 in die Hauptpumpe zur weiteren Druckerhöhung ein.

Der Hochdruckteil ist in der Regel mehrstufig ausgebildet. Er wurde aber in Fig. 1 nur einstufig dargestellt, weil die Stufengehäuse 44, deren Laufräder 45 und Leiträder 46 und Schleißwände 47 keine Besonderheiten aufweisen. Die Laufräder entsprechen dem dargestellten Laufrad 25, die Leiträder dem Leitrad 29 und die
Schleißwände der Schleißwand 34. Weiter haben alle Laufräder des Hochdruckteils zum Schubausgleich an sich bekannte saug- und druckseitige Spaltdichtungen 48 und 49 und sogenannte Druckausgleichslöcher oder -öffnungen 50, wobei die Spaltdichtungen auch als Labyrinth-Ausführung gefertigt sein können.

Außerdem sind alle Radseitenräume 27 und 28 im Hochdruckteil so ausgebildet, daß sie sich zum Radaußendurchmesser hin stetig und konstant verengen, wobei der saugseitige Radseitenraum 27 der ersten Hochdruckstufe mit einer Schleißwand 34, die das Zwischengehäuse 20 abschließt, begrenzt wird.

Im Druckgehäuse 30 befindet sich etwa auf der Höhe des Druckstutzens 31 ein
fördermediumgeschmiertes Querlager 37, dem, in Durchflußnehrung gesehen, noch eine Gewinderillendichtung 38 vorgeschaltet ist.

Das Druckgehäuse 30 wird durch das Wellenabdichtungsgehäuse 54 abgeschlossen, das beispielsweise eine an sich bekannte Gleitringdichtung 40 aufnimmt. Außerdem ist an diesem Gehäuse 54 eine Rohrleitung 39 als SchmiermittelabfUhrung angeschlossen, die das Schmiermittel beispielsweise in den Zulaufkanal 4 des Sauggehäuses 2 zurückführt. Das andere Querlager 35 ist im Sauggehäuse 2 neben dem Laufrad 10

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sind Schwimmringe 65 eingelegt, weiche durch in Ringnuten όό eingelegte -ias'iich O-Ringe 67 vorzentriert werden und axial in den Kammern ihre*· L-förmigen Schwimmringgehäuse 63 ein kleines .Spiel 74 besitzen. An der Iv nseife der Schwimmringe 65 befinden sieh rreh.oie 'adiaI .erlaufende Nuten 06, in eine diese·- Nuten 68 greift als Verdrehsicheruⁿq ein Stift 69 ein. Die Dros^elbuchse 56 erhält in Richtung Ringraum 59 im ZwiscSc .gehäuse 20 Bohrungen 70, der Einsatz 6) --lvf keilartigen Taschen 62 etwa in Höhe Jieser ßc^;:runf!en Bohrungen 7), welche innen in den kei !artigen Taschen 62 münden.

Im Betrieb wird in den Ringraum 59 cL^js Zwis hengehäuses 20 Fördermedium mit erhöhtem Druck z.B. von der ersten Hochdruck tute eingeleitet, welches durch die Bohrungen 70 und 71 in die keilartigen Taschen 62 gelebt und von dort durch die Schwimmringdichtungen nach beiden Seiten in den Saugmund der ersten Hochdruckstufe 26 bzw. in den Saugmund 12 der Vorstufe.

Anstelle der Schwimmringdichtungen können zu beiden Seiten des Einsatzes 61 auch Gewinderillendichtungen vorgesehen weiden, deren Gewinde so geschnitten sind, daß das Fördermedium zu den Taschen hin gefördert wird.

Bei einer Vertikal-Ausfuhrung eier K: eire !pumpe ist zwischen der Pumpenwelle und dem Motoruntersatz eint in Längsrichtung starre Kupplung angeordnet und im Motoruntersatz noch ein Längslager vorgesehen, das der Pumpenwelie im Betrieb eine gewisse freie Läng;^L --v.-«gung gestatte'· und im Stand das Ro'oreiqenqewicht cufnimrr'·.

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'i5r.snder'VGfSSf^i" ur.ii ciarnSt noch korripaki'er angeordnet ΐΐ;:ί, Daraus resultier»· ein '■.:':":ZM Aßev'j'id ;·βΓ Hs villager..- .'er m. Vsrb?:tdunv;j mit dsn nechfolgenden MarkmaSei sjfiSfTi fangsn ruhigen störungsfreien Lcüf der fumpe zur Folge hat. Vorteilhaft' sind femer aufgrund der ineir.cnderGt-schachrelten Kanäle und ScrrsEnel- bzw. Überströmräume für das Fördermedium kurze und strömungstechnisch optimal gestaltete SirSmungsv/ege ohne schädliche Toträume oder Erweiterung^. Durch die Konstruklisn nach der Erfindung ergeben sich neben einer bemerkenswerten Laufruhe insbesondere euch üpHma'e S;röir:c.;gsvei-häIbisse für die Zula^fkanäle und fUr die Umlenkzonen vor den Laufrädetn, wo das Fördermedium kontinuierlich und stetig beschleunigt w!rd. Die erfindungsgemäßen MehrfSachen-Queriagsr ergeben in Vert^?r_;-dung mit der Drosselbuchse im Zwischengehäuse mit Ks^fiieh 'i eine große Laufrubs der Kreiselpumpe, Diese Einrichtungen wirken bei verfikaüer Aufste-buung der Pumpe selbstzentrierend und damit stabilisierend auf die Welle sin.

Di© neue Gestaltung der Radseiienräurne, deren V/siten zurr. Laufraddurchmesser hin stetig abnehmen, wirken sich ebenfalls günstig auf die Lauf ruhe der Pumpe aus, da hierdurch Ablösungen des strömenden Mediums von den Wändsrs und Wirbel ver- !ii>edan werden» Auße-risw, ^lv:·.' ..'"sse MaOr^Hme sine sti^;riHsier3nde Wirkung auf den

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internen Axialschubausgleich, weil kleinste Läuferbewegungen in Längsrichtung darin erhebliche Druckänderungen erzeugen. Dies wiederum schafft andee Kräfteverhältnisse, was sich vorwiegend im Raum nahe des Radaußenciurchmessers abspielt.

Besonders wichtig ist auch die leichte Zugänglichkeit der vom Fördermedium durchströmten Räume im Zwischengehäuse. Nach dem Gießen kann die Oberflache dieser Räume leicht von der Gußhaut befreit und geglättet werden. Ferner kann die Oberfläche nach einfachem Auseinanderschrauben der Pumpe jederzeit von Ablagerungen gereinigt oder nachpoliert werden.

Mit der erfindungsgemäßen Konstruktion wird eine optimale Fuhrung des strömenden Fördermediums in der Pumpe erreicht, werden alle störenden Toträume und Taschen in der Leitungsführung vermieden. Dies wirkt der Ablagerung von Schmutzteilen und der Korrosion entgegen und verhindert die förderleistungsbeeinträchrigende und geräuscherzeugende Bildung von Wirbeln.

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Claims

j NACHeEREICHT I

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!"iompokre mehrstufige Kreiselpumpe bestehen:! aus einer dop~alf!utigen Vorsiuie mit Zv/ischenenfnahme und einer geciGbenenfalb mehrstufigen Hauptpumpe mit Wiedereinspeisung angeordnet· in iinem mehrte!!igen, durch Verbfndungs:chrauben verspennten Gehäuse, bestehend aus Sauggehäuse, Z'-A^schengehäuse, gegebenenfalls Stufengehäuse und Druckgehäuse, dadurch gekennzeichnet,

dcC ~kv ?^Λ·7*?οΗβΓ: Saug- ^/2) und Druckj3'iä';:e (30) cder ersten Stufenge- iiovte (it) e:ngespanni"C i-Ingariige Zv/isc'nsngeHciuse (20) einen der Zulaufkcifi&iQ :*5) der doppeirjüM^e^ Vorsfufe (10), den Sammelraurn (16) nach der ^?%i»aij?3 (10) mit Übersirörnkanal (18) und Eninahmestutzen (19) , den Zulauf- s'asizs?! (21) , Zulaufkanal (22) zw Haupipurnpe für die Wiedereinspeisung ent-

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hält, wobsi die genannten Kanäle und Räume so ineinandergefügt sind, daß sie das Volumen des Zwischengehäuses im wesentlichen ausfüllen und deren Trennwände so gestaltet sind, daß sich optimale Strömungsverhältnisse für das Fördermedium im Zwischengehäuse ergeben und in seiner Längsachse Mittel zur Zwischen lagerung und Schwingungsdämpfung der Pumpenwelle besitzt.
2. Kompakte mehrstufige Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Radseitenräume (13, 14) der zweiflutigen Vorstufe mit zwischen Sauggehäuse (2) und Zwischengehäuse (20) eingelegten Schleißwänden (32, 33) abgedeckt sind, welche die Radseitenraumweiten zum Radaußendurchmesser hin stetig verengen und daß der Radseitenraum (27) der Hauptpumpe mit einer zwischen Zwischengehäuse (20) und Druckgehäuse (30) eingelegten Schleißwand (34) mit gleichen Merkmalen abgedeckt ist.
3. Kompakte mehrstufige Kreiselpumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Querlager (35 unc 37) der Pumpenwelle vom Fördermedium geschmiert sind und dem antriebseitigen Querlager (37) eine Gewinderillendichtung (38) vorgeschaltet ist, die zum Laufrad hin fördert und beide Queriager (35 und 37) vorwiegend als Mehrflächen lager ausgebildet sind.

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4. Kompakte mehrstufige Kreiselpumpe nach Anspruch 1,2 und 3, dadurch gekennzeichnet,

daß im Zwischengehäuse (20) zwischen den Räumen (5 und 22) eine Drosselbuchse (52) angeordnet ist, die vorzugsweise innen mehrere Keilflächen (53) oder keilartig ausgebildete Taschen, gegen das Ende mit höherem Druck zu, aufweist.
5. Kompakte mehrstufige Kreiselpumpe nach Anspruch 1,2 und 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die im Zwischengehäuse (20) angeordnete Drosselbuchse (52) aus einem oder mehreren Teilen besteht, beidseitig im Zwischengehäuse flüssigkeitsdicht (57 und 58) gehaltert ist und in ihrem Inneren etwa bei ein Drittel ihrer Länge verschoben nach dem Ende höheren Druckes keilartig eingearbeitete Taschen (62) aufweist, in welche radialverlaufende Bohrungen (71) münden, auf beiden Seiten an die Taschen Drosselspalte mit Gewindenf'endichtungen (72 und 73) anschließen, die in Richtung Taschen (62) fördern und das Zwischengehäuse (20) auf Höhe der radialverlaufenden Bohrungen (71 und / oder 70) einen abgeschlossenen ringartigen Raum (59) bildet, der mit Fördermedium höheren Druckes aus der ersten Hochdruckstufe beaufschlagt ist.

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6. Kompakte mehrstufige Kreiselpumpe nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet,

daß innerhalb des Drosselbuchseneinsatzes (56) ein Einsatz (61) mir keüartigen Taschen (62) sowie zu beiden Seiten dieses Einsatzes Schwimmringe (65) in L-förmigen Schwimmringgehäusen (63) eingelegt sind, wobei die Schwimmringe (65) durch elastische O-Ringe (67) vorzentriert sind, axial gegenüber ihren Schwimmringgehäusen (63) ein kleines Spiel (74) aufweisen und stirnseitig mehrere radialverlaufende Nuten (68) besitzen, wobei in eine dieser Nuten ein Stift (69) als Verdrehsicherung eingreift, der in der Kammerstirnseite befestigt ist und in der Drosselbuchse (56) sowie in dem Einsatz (61) Bohrungen (71 und 70) vorgesehen sind, welche innen in den keilartigen Taschen (62) enden, der Drosselbuchseneinsatz (56) beidseitig im Zwischengehäuse (20) flüssigkeitsdicht (57 und 58) gehaltert ist und das Zwischengehäuse auf Höhe der radialverlaufenden Bohrungen (70) einen abgeschlossenen ringartigen Raum (59) bildet, der mit Fördermedium höheren Druckes beaufschlagt ist.
7. Kompakte mehrstufige Kreiselpumpe nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß als Wellenabdichtung auf der Druckseite eine doppeltwirkende Gleitringdichtung (40) vorgesehen ist, deren Mittelteil mit der Wellenhülse (55) verbunden ist und die auf der Pumpenwelle (1) flUssigkeitsdicht und längsverschiebbar so festgeklemmt ist, daß beide Gleitringe die gleiche Vorspannung erhalten.

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