DE3026541A1

DE3026541A1 - Schmutzabscheider fuer stroemungsmaschinen

Info

Publication number: DE3026541A1
Application number: DE19803026541
Authority: DE
Inventors: Robert Dr. 6710 Frankenthal Dernedde
Original assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Current assignee: KSB SE and Co KGaA
Priority date: 1980-07-12
Filing date: 1980-07-12
Publication date: 1982-02-04
Also published as: US4386780A; FR2486596A1; DE3026541C2; GB2079191B; GB2079191A; FR2486596B1

Description

Schmutzabscheider für Strömungsmaschinen

Die Erfindung betrifft einen Schmutzabscheider zum Schutz empfindlicher Teile von Strömungsmaschinen, insbesondere Kreiselpumpen und Turbinen, welcher zwischen einem Bereich mit verschmutzter Flüssigkeit und einem Reinflüssigkeitsbereich angeordnet ist.

In verunreinigtes Medium fördernden Strömungsmaschinen tritt die Notwendigkeit auf, die empfindlichen Teile der Maschine, z.B. die Dichtungen oder Lager, vor der Einwirkung der in dem Fördermedium vorhandenen Schmutzpartikel zu schützen. Um dies zu erreichen, werden vielfach Schmutzabweiser angeordnet, mit deren Hilfe die Strömung so geführt werden soll, daß im Fördermedium enthaltene Schmutzpartikel an dem zu schützenden Flüssigkeitsraum vorbeigefuhrt werden. Dies kann durch Ausnützen der Fliehkraft mit Hilfe von Umlenkungen oder ähnlichen Mitteln erfolgen. Bei Stillstand der Maschine bzw. bei ruhendem Medium muß dafür gesorgt werden, daß im Medium enthaltene Partikel, die infolge eines zum Medium unterschiedlichen spezifischen Gewichtes entweder absinken oder aufsteigen, ebenfalls an dem zu schützenden Raum vorbeigeführt werden.

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Da die Abscheidewirkung der bisher bekannten Mittel und Maßnahmen unvollkommen ist und für viele Anwendungsfälle nicht ausreicht, muß oftmals dem hu schützenden Raum zusätzlich sauberes Medium zugeführt werden. Dieses saubere Medium kann durch von außen kommendes Sperrmedium, auch Einspritz- oder Injektionsmedium genannt, gebildet werden. Es ist aber auch möglich, das in dem zu schützenden Raum befindliche Medium über Filter zu leiten. Dies kann dadurch geschehen, daß die von der laufenden Maschine zwangsläufig erzeugten Druckdifferenzen oder eine zusätzlich vorgesehene Umwälzeinrichtung das Medium im Kreislauf über die Filtereinrichtung fördert. Die hier verwendeten bekannten Verfahren haben sich im großen und ganzen bewährt, sie besitzen aber u.a. den Nachteil, daß sie zwar das Medium in dem zu schützenden Raum durch direkte Umwälzung oder im Nebenkreislauf säubern, den Schmutz jedoch zunächst einmal in den Raum eindringen lassen, bevor er vom Filter erfaßt wird. Auf dem Strömungsweg dorthin kann es daher bereits zu Ablagerungen von Schmutzpartikeln kommen. In ungünstigen Fällen können eingedrungene Schmutzpartikel auch zunächst mehrfach umgewälzt werden, also auch Verschleiß herbeiführen, ehe sie schließlich abgeschieden werden.

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Der Austausch zwischen dem zu schützenden Raum und dem Bereich mit verschmutztem Medium läßt sich meist nicht vollständig unterbinden, weil z.B. Leckagen der Dichtungen für ein ständiges schleichendes Nachströmen sorgen oder weil unvermeidliche Druckschwankungen, die von dem Prozeß, in dem die Maschine eingesetzt ist, aufgeprägt werden, und als Folge davon Volumenschwankungen für Ausgleichströmungen sorgen.

Bin weiterer Nachteil der bekannten Einrichtungen liegt darin, daß einerseits zur Abfuhr der im Inneren des zu schützenden Raumes entstehenden Reibungswärme ein großer Umlauf benötigt wird, andererseits die Filter entweder sehr groß werden oder einen hohen Widerstand haben, wenn genügend gute Abscheidegrade erzielt werden soll en. Dies wiederum verursacht einen verhältnismäßig großen Energieaufwand zur Aufrechterhaltung des internen Kreislaufes, wobei die so entstehende Wärme zusätzlich über den Kühler abgeführt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schmutzabscheider der eingangs genannten Art zu schaffen, der mit geringem Aufwand einen sicheren Schutz der empfindlichen Teile der Strömungsmaschine gegen im Fördermedium vorhandene

Schrnutepartikel bietet ³ ° ° ^{6 5} ' ° ^ 8

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen im Anspruch 1 näher gekennzeichneten Schmutzabscheider.

Zweckmäßige Ausgestaltungen dieses Schnnutzabscheiders ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Anhand verschiedener Ausfuhrungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Die Fig. 1 bis 3 zeigen Ausschnitte aus Kreiselpumpen mit erfindungsgemäß gestalteten Schmutzabscheidern, die sich bezüglich der verwendeten Fördereinrichtungen und der Ausgestaltungen der Schmutzabscheidekammer voneinander unterscheiden.

In allen drei Varianten ist auf einer Welle 1 unter Zwischenschaltung einer Nabe 2 jeweils ein Schmutzabscheider angeordnet. Der Schmutzabscheider befindet sich jeweils zwischen einem Bereich 3 mit verschmutzter Flüssigkeit und einem Reinflüssigkeitsbereich 4. Der vor Verunreinigungen zu schützende Teil der Pumpe ist ein Spalt 5.

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Der in der Fig.1 dargestellte Schmutzabscheider besteht aus einem Gehäuse 6, welches eine Schmutzabscheidekammer 7 und eine Pufferkammer 8 umschließt. Beide Kammern sind durch einen Kanal 22 miteinander verbunden. Die Schmutzabscheidekammer 7 enthält ringförmige Blechteller 9, die durch Noppen oder ähnliche Mittel auf einem solchen Abstand gehalten werden, daß zwischen ihnen die verschmutzte Flüssigkeit fließen kann. Die Schmutzabscheidekammer 7 ist über einen im Gehäuse 6 angeordneten Einlaß 10 mit dem verschmutzte Flüssigkeit enthaltenden Raum 3 verbunden. Das Gehäuse 6 besitzt außerdem einen Auslaß 11 und einen Auslaß 12.

Ein enger Dichtspalt wird von der Außenwand des rotierenden Gehäuses 6 und der Innenseite eines mit dem feststehenden Pumpengehäuse verbundenen Ringes 13 gebildet. Dieser Spalt enthält zwei ein- oder zweiseitig geschnittene Fördergewinde und 15. In den zwischen den Fördergewinden 14, 15 freibleibenden Raum mündet der Auslaß 11 des Schmutzabscheiders. Die Fördergewinde 14, 15 halten den für die Schmutzabscheidung notwendigen Flüssigkeitskreislauf aufrecht.

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Bei der in der Fig. 2 dargestellten Ausführung wird die
Förderwirkung dadurch erreicht, daß die Auslässe 16, 17 auf
größeren Abständen von der Drehachse des rotierenden Gehäuses angeordnet sind als dessen Einlaß 19.

Die Fig. 3 schließlich zeigt eine Ausführung, bei der die
Förderwirkung durch die Rippen 20., 21 erzielt wird.

Der Förderung der verschmutzten Flüssigkeit dienen vor allem die in der Strömungsmaschine wirkenden Druckdifferenzen, die in vielen Anwendungsfällen durchaus einen Verzicht auf weitere Fördermittel erlauben. Erst bei sich ergebender Notwendigkeit können ergänzende Fördermittel vorgesehen werden, die schließlich auch miteinander zu kombinieren sind. Dies wird in den drei Fig. dargestellt. So besitzen alle drei Ausführungen im Puffer raum vorgesehene Rippen 20. Bei der in der Fig. 3 dargestellten
Variante ergänzen Fördergewinde 14, 15 die Förderwirkung
der Rippen 20, 21.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Schmutzabscheiders, die bei den drei Ausführungsbeispielen von grundsätzlich gleicher Art ist, wird anhand des in der Fig. 1 dargestellten Beispiels

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Die Fördergewinde 14, 15 fördern bei rotierender Welle 1 Flüssigkeit aus der Schmutzabscheidekammer 7 und dem Puffer raum 8 über den Reinflüssigkeitsbereich 4 in den Bereich verunreinigter Flüssigkeit 3, wo eine starke Austauschbewegung mit dem Fördermedium stattfindet. Eine entsprechend große Menge verunreinigter Flüssigkeit strömt aus dem Bereich 3 durch den Einlaß 10 in die Schmutzabscheidekammer 7, wobei sie die Umfangsgeschwindigkeit des Gehäuses 6 annimmt. Bei diesem Vorgang werden größere Partikel an die Außenwand der Kammer 7 zentrifugiert. Kleinere Teilchen gelangen in die Spalte des Tellerpaketes 9 und werden dort wegen des kurzen Segimentationsweges abgeschieden. Sie werden entlang der Innenseite der Teller entgegen der mittleren Strömungsgeschwindigkeit nach außen transportiert und von den Tellerrändern ebenfalls nach außen geschleudert. Dieses Trennprinzip ist vom Tellerseparator her bekannt und bewährt.

Die in der Schmutzabscheidekammer 7 abgeschiedenen Verunreinigungen werden durch den Auslaß 11 und das Fördergewinde 14 in den Bereich verschmutzter Flüssigkeit 3 gefördert. Die am Innenrand der Teller 9 abströmende saubere Flüssigkeit gelangt durch die Pufferkammer 8 und den Auslaß 12 in den Reinflüssigkeitsbereich

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Sollten hier noch Verunreinigungen vorhanden sein, so werden sie durch die sich dort ergebenden Mischbewegungen immer weiter verdünnt, weil eine der zufließenden Menge entsprechende Flüssigkeitsmenge über die Fördergewinde 14, 15 in den Bereich gefördert wird.

Über den zu schützenden Spalt 5 findet bei normalem Betrieb nur ein geringer Flüssigkeitsaustausch statt. Da jedoch im Fall größerer Druckänderungen im Raum 3 der Raum hinter dem Spalt 5 derart nachgiebig ist, daß es zu größeren Nachströmungen kommt, muß ein wirksamer Schutz gegen ein Eindringen von verschmutzter Flüssigkeit in dem Spalt 5 vorhanden sein. Dieser Schutz ist dadurch gegeben, daß der Reinflüssigkeltsbereich 4 und die Pufferkammer 8 so dimensioniert sind, daß bei einem starken Nachströmen verunreinigter Flüssigkeit entgegen der Förderrichtung der vorgesehenen Fördermittel die Räume 4 und diese Partikel noch aufzunehmen vermögen, ohne daß ein den Spalt 5 gefährdender Verschmutzungsgrad erreicht wird.

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Leerseite

Claims

Klein, Schanzlin & Becker Aktiengesellschaft

Patentansprüche

Schmutzabscheider zum Schutz empfindlicher Teile von Strömungsmaschinen, insbesondere Kreiselpumpen und Turbinen, welcher zwischen einem Bereich mit verschmutzter Flüssigkeit und einem Reinflüssigkeitsbereich angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine mit der Maschinenwelle (1) umlaufende Schmutzabscheidekammer (7) und eine über einen Kanal (22) mit dieser verbundenen Pufferkammer (8), wobei die auf einen der örtlichen Umfangsgeschwindigkeit angenäherten Wert gebrachte verschmutzte Flüssigkeit durch die in der Strömungsmaschine wirkenden Druckdifferenzen und/oder eine oder mehrere Fördereinrichtungen über einen Einlaß (10) in die Schmutzabscheidekammer (7) und von dort einerseits über einen Auslaß (11) direkt in den Bereich verschmutzter Flüssigkeit (3) und andererseits über den Kanal (22), die Pufferkammer (8), einen Auslaß (12) und den Reinflüssigkeitsbereich (4) in den Bereich verschmutzter Flüssigkeit (3) gefördert wird.

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2. Schmutzabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmutzabscheidekammer (7) mit von außen nach innen durchströmten tellerartigen Einsätzen (9) ausgestattet ist.
3. Schmutzabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmutzabscheidekammer (7) mit Einbauten in Form von radialen oder axialen Rippen (20, 21), Scheiben oder mit Noppen versehenen Scheiben versehen ist.
4. Schmutzabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung für die verschmutzte Flüssigkeit durch ein oder mehrere Fördergewinde (14, 15) gebildet wird, die zwischen den rotierenden und den festen Bauteilen angeordnet sind.
5. Schmutzabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Förderung der verschmutzten Flüssigkeit der Auslaß (11) aus der Schmutzabscheidekammer (7) und der Auslaß (12) aus der Pufferkammer (8) auf einem größeren Durchmesser angeordnet ist als der Einlaß (10) in die Schmutzabscheidekammer (7).

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6. Schmutzabscheider nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein der Förderung der verschmutzten Flüssigkeit dienendes Schöpfrohr.
7. Schmutzabscheider nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein der Förderung der verschmutzten Flüssigkeit dienendes Hilfslauf rad.
8. Schmutzabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferkammer (8) unmittelbar in den Reinflüssigkeitsbereich (4) übergeht.

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