DE2803578B1 - Verfahren zum Erzwingen einer bestimmten Temperaturverteilung in einer Pumpe waehrend des Stillstandes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzwingen einer bestimmten Temperatur-Verteilung während des Stillstandes im Rotor und Stator einer bei von der Umgebungstemperatur abweichendem Temperaturniveau arbeitenden Pumpe, insbesondere einer Speisepumpe für den Arbeitsmittelkreislauf eines Kraftwerks, welche Pumpe im Bereich der Wellenabdichtung einen in sich geschlossenen Sperrkreislauf aufweist, in dem mittel einer Hilfsfördereinrichtung während des Betriebs Fördermittel mindestens über einen Kühler und einen Filter umgewälzt wird.

Pumpen der vorstehend genannten Art, deren Wellenabdichtung — beispielsweise in dem Buch E. Mayer »Axiale Gleitringdichtungen« 6. Auflage, Düsseldorf, 1977, in Bild 195 auf Seite 211 gezeigt ist, werden entweder durch die Thermo-Syphon-Wirkung ihres Sperr- oder Kühlkreislaufs für die Wellendichtung oder sogar durch einen separaten Kühlkreislauf, durch den aus Elastomeren bestehende Dichtelemente kühlgehalten werden, auch während des Stillstandes gekühlt. Dadurch kommt es in den Pumpenteilen zu Temperaturschichtungen mit schiefwinklig zur Wellenachse verlaufenden Gradienten; diese Schichtungen können zu einem Verziehen des Rotors und damit zu einem Streifen beim Wiederanlaufen der Pumpe führen. Die erwähnten Schwierigkeiten treten besonders bei Speisepumpen für Kraftwerke auf, bei denen eine überschüssige Einheit, zu anderen Pumpen parallel geschaltet, vorhanden ist, die dauernd im stand-by-Betrieb für raschen Einsatz bei Störungen in einer der anderen Einheiten gehalten wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, in einer derartigen Pumpe während des Stillstandes eine Temperaturverteilung zu erzwingen, durch die das geschilderte Verziehen der sich auf der Oberseite gegenüber der Unterseite

ίο unterschiedlich abkühlenden Pumpenteile zumindest so weit vermindert wird, daß ein Anlaufen der Pumpe gefahrlos erfolgen kann.

Bei Pumpen mit der erwähnten Wellendichtungs-Konstruktion wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in den Sperrkreislauf während des Stillstandes der Pumpe eine zusätzliche Menge Fördermittel geeigneter Temperatur unter Druck eingespeist und mindestens teilweise in den Fördermittelraum der Pumpe gepreßt wird.

Durch diese Maßnahme wird ein zusätzliches Fördermittel-Volumen geeigneter Temperatur — z. B. aus dem Kraftwerkskreislauf entnommenes Kondensat bei Speisewasserpumpen — in den mit Fördermittel als Sperrmittelkreislauf für die Wellendichtung gepreßt.

Für dieses Volumen muß ein entsprechendes Volumen relativ heißen Sperr- bzw. Fördermittels aus dem System verdrängt werden; die einzige Möglichkeit dafür besteht in einem Abfließen durch die Spalten zwischen Rotor und Stator in den Fördermittel- bzw. Saugraum

jo der Pumpe hinein. Durch das relativ kalte zufließende Fördermittel-Volumen werden dabei in den Pumpenteilen mindestens annähernd zur Wellenachse senkrecht verlaufende Temperatur-Schichtungen erzwungen und so ein Verziehen der Oberseite der Teile — insbesondere des Rotors — gegenüber der Unterseite verhindert.

Um eine verbesserte Verteilung des eingespeisten kalten Fördermittel-Volumens über den Umfang der Spalten zu erreichen, ist es zweckmäßig, wenn das zusätzliche Fördermittel entgegen der Strömungsrichtung in dem Sperrkreislauf vor dem Kühler in diesen eingespeist wird. Dadurch wird die im allgemeinen als Hilfsfördereinrichtung für den Sperrkreislauf auf der Welle vorhandene Förderschnecke als Drosselstrecke für das in den Fördermittelraum der Pumpe abfließende, verdrängte Volumen ausgenützt.

Eine Pumpenanordnung zur Durchführung des neuen Verfahrens, bei der ein über eine Hilfsfördereinrichtung, einen Filter und einen Kühler geschlossener Sperrkreislauf vorhanden ist, in dem als Sperrmittel Fördermedium zirkuliert, zeichnet sich durch eine mit einem Absperrorgan versehene Zuführleitung aus, die den Sperrkreislauf mit einer Stelle des Pumpenkreislaufs verbindet, die bei Stillstand der Pumpe bezüglich des Drucks über dem Zulaufdruckniveau und bezüglich der Temperatur unter dem für die Dichtungsmaterialien maximal zulässigen Temperaturniveau liegt.

Wie bereits erwähnt, eignet sich als einzuspeisendes Fördermittel beispielsweise nach der Kondensatpumpe, jedoch vor dem Vorwärmer entnommenes Kondensat; derartiges Kondensat hat neben einem geeigneten Druckniveau eine Temperatur bis etwa 5O⁰C, die die im allgemeinen aus Elastomer-Material bestehenden Gleit- und/oder O-Ringe der Dichtungen nicht schädigt.

Weiterhin ist es konstruktiv einfach, als Absperrorgan in der Verbindungsleitung eine Rückschlagklappe zu verwenden, die bei sich infolge des Anlaufens der Pumpe aufbauendem Druck in dem Sperrkreislauf selbständig schließt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.

Die Figur zeigt in einem Schnitt schematisch eine Gleitringdichtung mit einem dazu gehörigen Sperrkreislauf an einer Wellendurchführung durch ein Pumpengehäuse.

In einem nur bruchstückhaft gezeigten Pumpengehäuse 1 einer Zentrifugalpumpe ist der Durchtritt einer Welle 2, an die auf der linken Seite der Darstellung ein nicht gezeigter Antrieb angeschlossen werden kann, mit Hilfe einer Gleitringdichtung abgedichtet; die Welle 2 setzt sich auf der rechten Seite durch den Saugraum der Pumpe hindurch zu ebenfalls nicht gezeigten Laurädern fort.

In die sich nach innen stufenförmig verengende Wellenöffnung des Gehäuses 1 ist von außen die Gleitringdichtung einschließlich eines zusätzlichen Kühlsystems als patronenartiges Ganzes eingeschoben und über einen Gehäusedeckel 3 mittels Schrauben 4 im Gehäuse 1 befestigt.

Das innerste Element der »Patrone« ist eine Wellenhülse 6, an der ein umlaufender Gegenring 7 der Dichtung über einen Trägerring 8 befestigt ist. Mit dem Gegenring 7 wirkt ein stationärer Gleitring 9 zusammen, der in einem Gehäusering 10 gehalten ist; diese wiederum stützt sich über Federelemente 11 im Gehäusedeckel 3 ab.

Den beiden Ringen 7 und 8 fördermittelseitig vorgelagert ist ein die Welle 2 umschließender Kühlmantel 12, der über Kanäle 31 und 32 an einen externen, nicht weiter dargestellten Kühlkreislauf angeschlossen ist. Der Kühlmantel 12 ist mit einem Kühleinsatz 14 fest verbunden, z. B. verschweißt, der seinerseits mit Schrauben 28 am Gehäusedeckel 3 befestigt ist.

Über Dichtringe 13 ist der sich außen entsprechend den Stufen der Gehäuseöffnung erweiternde Kühlmantel 12, der das äußerste Element der Dichtungspatrone bildet, gegen das Gehäuse 1 abgedichtet. Weitere Dichtungen sind mit 5 bezeichnet.

Sich gegenüberstehend sind am umlaufenden Trägerring 8 und im Kühlmantel 12 Fördergewinde 15 vorgesehen, die die Hilfsfördereinrichtung eines geschlossenen Sperrkreislaufs 16 bilden. Dieser führt von dem — bei laufender Pumpe — druckseitigen Ende des Fördergewindes 15 über einen Spalt 29, den fördermittelseitig der Gleitringe gelegenen Raum 17, einen Austrittskanal 18 und einen Filter 19, der mittels der Absperrorgane 20 und eines Bypasses 21 überbrückt ist, zu einem Kühler 22. Von diesem aus wird der Kreislauf 16 über einen Kanal 23 und einen Kammerraum 24 auf der Saugseite der Förderstrecke 15 geschlossen.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mündet in diesen Kreislauf 16, der bei laufender Pumpe in Richtung der angedeuteten Pfeile von dem Sperrmittel durchströmt wird, stromaufwärts des Filters 19 eine Zuführleitung 25, in der eine Rückschlagklappe 26 und ein weiteres Absperrorgan 27 vorgesehen sind. Das Organ 27 dient zum Abschließen des Systems bei evtl. notwendiger Wartung der Klappe 26.

Diese Leitung 25 beginnt, wie bereits erwähnt, an einer geeignet ausgewählten Stelle des Pumpenkreislaufs, der Fördermittel geeigneten Druckes und geeigneter Temperatur entnommen werden kann, um so

— entgegen der Durchflußrichtung in dem dauernd mit Sperrmittel gefüllten Kreislauf 16 während des Betriebs

— bei Stillstand der Pumpe durch den Austrittskanal 18, den Raum 17 und den Spalt 29 zunächst bis zu dem Fördergewinde 15 gepreßt zu werden. Dieses bildet zunächst einmal einen erhöhten Widerstand für den Fluß des zugeführten Fördermittels, wodurch dieses im Raum 17 und dem Spalt 29 zu einer verbesserten Verteilung in Umfangsrichtung gezwungen wird, ehe es das Fördergewinde 15 passiert und durch den Raum 24 und einen Spalt 30 zwischen der Wellenhülse 6 und dem Kühleinsatz 14 hindurch in den Fördermittelraum der Pumpe fließt. Durch dieses zusätzlich eingespeiste Fördermittel-Volumen niedriger Temperatur wird relativ heißes Sperr- bzw. Fördermittel aus einem Teil des Kreislaufs 16 und den Räumen 17 und 24 sowie dem Spalt 29 und dem wesentlichen Spalt 30 verdrängt. Rotor und Stator werden durch nachfließendes relativ kaltes Fördermittel auf dem ganzen Umfang gleichmäßig gekühlt; auf diese Weise wird die gewünschte Temperaturschichtung möglichst senkrecht zur Wellenachse erzwungen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Erzwingen einer bestimmten Temperatur-Verteilung während des Stillstandes im Rotor und Stator einer bei von der Umgebungstemperatur abweichendem Temperaturniveaus arbeitenden Pumpe, insbesondere einer Speisepumpe für den Arbeitsmittelkreislauf eines Kraftwerkes, welche Pumpe im Bereich der Wellenabdichtung einen in sich geschlossenen Sperrkreislauf aufweist, in dem mittels einer Hilfsfördereinrichtung während des Betriebs Fördermittel mindestens über einen Kühler und ein Filter umgewälzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in diesen Sperrkreislauf (16) während des Stillstandes der Pumpe eine zusätzliche Menge Fördermittel geeigneter Temperatur unter Druck eingespeist und mindestens teilweise in den Fördermittelraum der Pumpe gepreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 für eine Pumpe, bei der als Hilfsmittelfördereinrichtung eine mit der Welle verbundene Förderstrecke vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Fördermittel entgegen der Strömungsrichtung in dem Sperrkreislauf vor den Kühler in diesen eingespeist wird.

3. Pumpenanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei der ein, über eine Hilfsfördereinrichtung, einen Filter und einen Kühler geschlossener Sperrkreislauf vorhanden ist, in dem aus dem Pumpenraum stammendes Fördermedium zirkuliert, gekennzeichnet durch eine mit einem Absperrorgan (26) versehene Zuführleitung (25), die den Sperrkreislauf (16) mit einer Stelle des Pumpenkreislaufs verbindet, die bei Stillstand der Pumpe bezüglich des Drucks über dem Zulaufdruckniveau und bezüglich der Temperatur unter dem für die Dichtungsmaterialien (5, 7, 9, 13) maximal zulässigen Temperaturniveau liegt.