DE2600505A1 - Hydrostatische wellenabdichtung - Google Patents

Description

Klein, Schanzlin & Becker, Aktiengesellschaft

Hydrostatische Wellenabdichtung

Die Erfindung betrifft eine ein- oder mehrstufige hydrostatische Wellenabdichtung (Gleitringdichtung) für Reaktorkühlmittelpumpen mit einem, mit der vertikalen Pumpenwelle in einem Dichtraum rotierenden und einem am Pumpengehäuse feststehenden Dichtring, zwischen deren Dichtflächen sich ein sogenannter LeckflUssigkeitsdichtspait ergibt und hat zur Aufgabe, das Anfahrverhaiten derselben zu verbessern.

Bei Anfahrvorgängen von Reaktorkühlmirteipumpen können nämlich system- und anlagebedingte Druck- und Temperaturtransienten auftreten, die störende Auswirkungen folgender Ursache auf die Wellenabdichtung haben können: Die hydrostatische Wellenabdichtung erfordert zum einwandfreien Funktionieren eine Mindest-Druckdifferenz damit die Dichtungsringe durch ihren sich dadurch einstellenden Arbeitsspalt berührungsfrei und somit verschleißfrei bleiben. Beim Anlagen- und Pumpenstart unter Mindest-Druckbedingungen können aber auftretende Systemdruckeinbrüche dazu führen, daß die Dichtungsringe in Berührung kommen und damit geschädigt werden. Außerdem können durch Anlagenstörungen Temperaturänderungen des abzudichtenden Mediums auftreten, die oft zu thermischen Verformungen der Dichtungsringe und damit zu unerwünschten Dichtungsieckstromänderungen führen. c

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Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht demzufolge in der Vermeidung dieser Nachteile und geschieht erfindungsgemäß durch einen dem Dichtungsleckstrom überlagerten, automatisch wirkenden Zusatzkreislauf bestehend aus einer Hilfsfördereinrichtung, dem Dichtraum, einem Drosselspalt an dem am Pumpengehäuse stillstehenden Dichtungsring und aus Strömungskanälen-, welche einen Raum hinter dem Drosselspalt mit einem Raum vor der Fördereinrichtung verbinden.

Mit einem solchen Zusatzkreislauf nach der Erfindung für die genannte hydrostatische Wellenabdichtung wird eine wesentliche Verbesserung ihres Anfahrverhaltens unter Entschärfung von Druck- und Temperaturtransienten, d.h. schlechthin die Vermeidung aller genannten Nachteile erreicht.

Als zweckmäßige Ausgestaltung des Zusatzkreislaufes nach der Erfindung kann ein Puffervolumen zur Dämpfung von Temperaturänderungen in Form einer Kammer als Speicherraum im Verlauf der genannten Strömungskanäle innerhalb oder außerhalb des Wellenabdichtungsbereiches angeordnet werden und zusätzlich oder an Stelle des Puffervolumens eine zusätzliche Kühleinrichtung vorgesehen werden.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen Aufbau und Wirkung der hydrostatischen Wellenabdichtung nach der Erfindung deren Dichtungsringpaar, bestehend aus dem mit der

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Pumpenwelle rotierenden Ring 1 und dem am Pumpengehäuse feststehenden Ring 2 mit ihren außerhalb der Sekundärdichtelemente 3 und dem Dichtspalt 4 befindlichen Oberfläche frei im Dichtungsraum 5 angeordnet ist. Über dieser Oberfläche herrscht praktisch das gleiche Druckniveau. Das abzudichtende Medium wird der Dichtungskammer 5 zugeführt und durch den Dichtspalt 4 in den Niederdruckraum 6 des Dichtungssystems entspannt.

Die Hilfsfördereinrichtung 7 kann dabei an beliebiger Stelle des Zusatzkreislaufes angeordnet sein, z.B. auch als Teil des rotierenden Dichtringes 1 oder als Teil einer evtl. an der Pumpe vorhandenen anderen Fördermöglichkeit.

Die Strömungskanäle 9 können entweder auf kürzestem Weg die Räume 10 und verbinden, sie können aber auch, falls erwünscht, über eine zusätzliche Kammer führen, die dann als Speicherraum dient, um vom System herrührende Temperaturtransienten für den Dichtungsbereich abzudämpfen.

Das anlageseitige abzudichtende Medium kann der Wellenabdichtung sowohl im Raum 11 als auch im Raum 10 zugeführt werden.

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Die Gesamtwirkungsweise ist folgende: Bei einer hydrostatischen Wellenabdichtung stellt sich ein Arbeitsspalt 4 zwischen rotierendem und feststehendem Dichtring ein, dessen Weite über einen großen Betriebsbereich annähernd konstant ist. Bei ReaktorkUhlmitteIpumpen ist die Pumpenwelle vertikal und der stehende Dichtring obenliegend oder untenliegend angeordnet. Beim Fahrbetrieb mit niederen Systemdrücken und auftretenden Drucktransienten kann daher das Ringgewicht einschließlich der Federkräfte oder nur die Federkräfte allein die öffnenden Dichtspaltkräfte übersteigen, so daß ein Berühren der Dichtringe erfolgt.

Durch die Fördereinrichtung 7 wird das abzudichtende Medium in dem Zusatz-Kreislauf gebildet aus Dichtungskammer 5, Drosselspalt 8, Raum 10, Strömungskanälen 9, Raum 12 und 11 und Fördereinrichtung 7, umgewälzt. Durch den Drosselspalt 8 entsteht zwischen den Räumen 5 und 10 eine Druckdifferenz, wobei der Druck im Raum 10 kleiner als im Raum 5 ist. Der geringere Druck im Raum reicht bis an das Sekundärdichtelement 3 des stehenden Ringes 2. Im Dichtspalt herrscht am Außendurchmesser der Druck des Raumes 5. Dieser Druck wird im Dichtspalt 4 auf den Druck des Raumes 6 reduziert. Es verbleibt aber zwischen dem Dichtungsspalt 4 und dem Raum 10 eine Druckdifferenz, welche eine zusätzliche öffnende Kraffkomponente für den Dichtspalt 4 darstellt. Da diese zusätzliche Kraftkomponente nur in geringem Umfang vom Systemdruck beeinflußt wird, bleibt

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sie über dem gesamten Betriebsdruckbereich nahezu konstant. Diese zusätzliche Öffnungskraft kann durch die Wahl der Förderleistung der Hilfsfördereinrichtung 7 einerseits und der Ausführung des Drossel spalte; 8 andererseits einmalig optimiert werden. Ein weiterer Eingriff in das System ist nicht erforderlich.

Da die natürliche resultierende Öffnungskraft des Dichtspaltes 4 bei niederem Systemdruck gering und bei hohem Systemdruck entsprechend größer ist, wirkt sich die zusätzliche Öffnungskraft durch den Einsatz des Zusatzkreislaufes für die Anfahrentlastung nur, wie erwünscht, im Bereich niederen Systemdruckes stark aus, während der zusätzliche Öffnungseinfluß bei hohem Sysfemdruck relativ gering ist. Die Auswirkung ist in Fig. 3 prinzipmäßig dargestellt.

Zur Abdämpfung von Temperaturtransienten ist gemäß Fig. 2 in die Strömungskanäle ein unter dem gleichen Druck stehendes Puffervolumen 12 zwischengeschaltet, das beliebig innerhalb oder außerhalb des Dichfungsbereiches angeordnet sein kann. Dadurch könnten rasche, anlagenseitige Temperaturänderungen von der Wellenabdichtung ferngehalten werden, da der Umwälzstrom der Anfahrentlastung wesentlich größer ist als der Leckstrotn durch die Wellenabdichtung.

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Claims (3)

1. Patentansprüche

   ].) Ein- oder mehrstufige hydrostatische Wellenabdichtung (Gleitringdichtung) für Reaktorkühlmittelpumpen mit einem, mit der vertikalen Putnpenwelle in einem Dichtraum rotierenden und einem am Pumpengehäuse feststehenden Dichtring zwischen deren Dichtflächen sich ein sogenannter Leckflüssigkeitsdichtspalt ergibt, gekennzeichnet durch einen dem Dichtungsleckstrom überlagerten, automatisch wirkenden Zusatzkreislauf bestehend aus einer Hilfsförderemrichtung (7), dem Dichtraum (5), einem Drosselspalt (8) in dem am Pumpengehäuse stillstehenden Dichtungsring (2) und aus Strömungskanälen (9), welche einen Raum (10) hinter dem Drosselspalt (8) mit einem Raum (11) vor der Fördereinrichtung verbinden.
2. 2. Wellendichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anordnung eines Pufiervolumens für die Verkleinerung von Temperaturänderungen cn der Wellenabdichtung in Form einer Kammer (12) als Speicherraum, welches im Verlauf der Strömungskanäle (9) innerhalb oder außerhalb des Wellenabdichtungsbereichs angeordnet ist.
3. 3. Wellendichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusammen mit der Kammer (12) oder an Stelle der sefben eine zusätzliche Kühleinrichtung im Zusatzkreislauf angeordnet ist.

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   ORIGINAL INSPECTED