DE2803578C2 - Verfahren zum Erzwingen einer bestimmten Temperaturverteilung in einer Pumpe während 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 Tcmperaturniveau arbeitenden Pumpe, insbesondere einer Speisepumpe für den Arbciismittclkrcislauf 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 gezeigi ist, werden entweder durch die Thcrmo-Syphon-Wirkung ihres Sperr- oder Kühlkrcislaufs für die Wellendichtung oder sogar durch einen separaten Kühlkreislauf, durch den aus Elastomeren bestehende Dichtelemcnte kühigehalten werden, auch während des Stillstandes gekühlt. Dadurch kommt es in den Piimpenteilen zu Temperatur-Schichtungen mit schiefwinklig zur Wellenachsc verlaufenden Gradienten; diese Schichtungen können zu einem Verziehen des Rotors und damit zu einem Streifen beim Wiederanläufen 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 Temperalurverteilung zu erzwingen, durch die das geschilderte Vrrziehen der sich auf der Oberseite gegenüber der Unterseite

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

Bei Pumpen mit der erwähnten Weilendichtungs-Konstruktion wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in

ι 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.

ι 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. Fördermiitels 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 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 — insbesonde-

; re 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 vier Strömungsrichlung in dem Sperrkreislauf vor dem Kühler in diesen eingespeist wird. Dadurch wird die im allgemeinen als Hilfsfördercinrichtung für den Sperrkreislauf auf der Welle vorhandene Förderschnecke als Drosselstrecke für das in den Fördcrmittclraum 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 Fördermedi-

,.-. um zirkuliert, zeichnet sich durch eine mit einem Absperrorgan versehene Zuführleitung aus, die den Spcrrkreislauf 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 50"C, 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 Vcrbindungslcitung 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 i befestigt.

Das innerste Element der »Patrone« ist eine Wellenhülse 6, an der ein umlaufender Gegenrkig 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 U im Gehäusedeckel 3 ab.

Den beiden Ringen 7 und 8 fördermiitelseitig 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 J2 Fördergewinde 15 vorgesehen, die die Hilfsfördereinrichtung eines geschlossenen Sperrkrtislaufs !6 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 überbrück! 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 Veifahrens 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 geeignet.:.) 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 Ra'tui 17 und den Spall 29 zunächst bis /ti dem Fördergewinde 15 gepreßt zu werden. Dieses biklel zunächst einmal einen erhöhten Widerstand für den HuU des /!!geführten Fördermittel*, wodurch dieses im Raum 17 und dem Spalt 29 /u eintr verbesserten Verteilung in Umiangsrichliing gezwungen wird, ehe es das (ordtrgcwiiulc 15 passiert und durch den Kaum 24 und einen Spalt 50 /wischen der Wcllenhülse 6 und dem Kiihlcinsat/ 14 hindurch iii den Fordermiltelraiim der Pumpe fließl. Durch dieses zusätzlich eingespeiste Fördermittel· Volumen niedriger Temperatur wird rcla uv heißes Sperr bzw. Fördermittel aus einem Teil des Kieisl.iufs lh und den Räumen 17 und 24 sowie dem Spült 29 und dem wesentlichen Spalt .VS vcrdrjngi. Knliir und Stator werden durch nachflicßcndcs rel,ili\ kaltes Fördermittel auf dem ganzen Umfang gleichmäßig gekühlt; auf diese Weise wird die gewünschte TemperaUirschichtung möglichst senkrecht zur Wellen achse erzwungen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

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 Fördermitielraum der Pumpe gepreßt wird.

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

J. Pumpenanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, 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 Sperrkrcislauf (16) mit einer Stelle des Pumpenkreislaufs verbindet, d^;- bei Stillstand der Pumpe bezüglich des Drucks über dem Zulaufdruckniveau und bezüglich der Temperatur unter dem für die Dichtungsmaterialicn (5, 7, 9, 13) maximal zulässigen Tcmpcralurniveau liegt.