DE3331466A1 - Kreiselpumpe - Google Patents

Description

KRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen

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Kreiselpumpe

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe für Flüssigkeiten mit einer Gleitringdichtung am Pumpenläufer und einem längs dieser Dichtung geführten mediumgleichen Kühlstrom, der über ein Filter zufließt, das durch eine Spülströmung laufend gereinigt wird.

In dem Buch von E.Mayer "Axiale Gleitringdichtungen", VDI-Verlag Düsseldorf, 1982, Seiten 233 bis 235 sind verschiedene Filter, zum Beispiel auch Magnetfilter, sowie Zyklon-Schmutzabscheider mit eigenem Gehäuse beschrieben, die es ermöglich sollen, anstelle des separaten Sperrmediums das Fördermedium der Pumpe zur Kühlung der einfachen Gleitringdichtung heranzuziehen.

Man spart damit den erheblichen Aufwand zur Bereitstellung eines besonderen Sperrmediums mit erhöhtem Druck und den Aufwand für eine zweite Gleitringdichtung, muß aber dafür sorgen, daß sich die Filter nicht verstopfen. Bei dem Zyklonabscheider erfolgt dies durch die kräftige Spülströmung am Austritt. Leider sind Zyklone dieser Art unwirksam bei Schmutzpartikeln, deren Dichte nicht höher als das Fördermedium ist, zum Beispiel bei Textilfasern in Wasser.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, ohne aufwendige Filter, wie Magnetfilter,und ohne häufigen Filterwechsel, der in Kernkraftwerken durch Unzugänglichkeit, zum Beispiel wegen Strahlungsgefahr,unmöglich sein kann, eine Kühlung für die Dichtungen einer Kreiselpumpe zu erhalten, bei der das gefilterte Kühlmittel in einem einfachen, auf die Pumpe beschränkten Kreis geführt

Sm 2 Hgr / 25.08.1983

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werden kann, wobei nur ein geringer Energieverbrauch entsteht. Die Kühlung der Gleitringdichtung und Freiheit von Partikeln bieten dann Gewähr für eine hohe Standzeit dieser Dichtung.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß das Filter mit einem spülbaren Siebmantel versehen ist und so am Pumpengehäuse angeschlossen ist, daß die Spülströmung des Filters höchstens den halben Förderdruck der Pumpe als Druckverlust verbraucht. Dabei ist für mehrstufige Pumpen der halbe Förderdruck einer Pumpenstufe gemeint.

Bei der Erfindung erhält man eine Reinigung des Kühlmittelstromes, ohne daß besondere Leitungen außerhalb der Pumpe erforderlich sind. Deshalb genügt für die Spülströmung im Filter schon eine geringe Antriebsenergie, die von der Pumpe in Form einer Druckdifferenz bereitgestellt werden muß. Dies ist deshalb wichtig, weil die Spülströmung des Filters mit zum Beispiel 2 1/sec in der Regel wesentlich größer ist als die eigentliche Kühlmittelströmung, die eine gefilterte Nutzwassermenge von zum Beispiel 0,5 l/sec umfaßt. Würde man die vorgenannten Mengen mit der vollen Förderhöhe der Pumpe antreiben, so ergäbe sich bei einer Förderhöhe der Pumpe von 50 m ( = 5 bar Förderdruck) eine verlorene Motor-Dauerleistung von etwa 1,4 kW. Dieser dauernde Energieverlust wäre ein hoher Preis für die selbständige Reinigung des Kühlmittelfilters.

Die Erfindung kann bei einer Kreiselpumpe mit einem dem Pumpenläufer in Förderrichtung nachgeschalteten Leitapparat vorteilhaft so verwirklicht werden, daß die Spülwasserströmung vom Leitapparat in den Bereich des Pumpenläuferaustritts verläuft. Dort herrscht nämlich

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in der Strömung ein Druck, der in der Regel wesentlich über dem Mittelwert der Drücke im Saug- und im Druckstutzen der Pumpe liegt. Er bewirkt, daß zur Erzeugung der Spülströmung nur die Druckdifferenz am Leitapparat verwendet zu werden braucht, die nur einen Bruchteil von zum Beispiel 20% des Förderdruckes der Pumpe ausmacht und gut angezapft werden kann. Hier wird also der für die Spülströmung benötigte Energieaufwand auf 1/5 des Wertes verringert, der bei der Benutzung des vollen Förderdruckes vorhanden wäre. Wie einfache Rechnungen zeigen, ist dieser bescheidene Differenzdruck voll ausreichend, wenn die Zu- und Ableitungen kurz sind und einen reichlichen Querschnitt haben. Die Kanäle der Spülwasserströmung verlaufen vorteilhaft durch einen Druckdeckel, der ein den Pumpenläufer umfassendes topfförmiges Gehäuseteil abschließt. Das Filter braucht kein eigenes Gehäuse, es ist lediglich ein den Filtereinsatz tragender Druckdeckel vorhanden.

In dem Druckdeckel kann auch das Filter parallel zur Pumpenachse sitzen. Die für die Kanäle aufzubringenden Bohrungen und auch die Aufnahmebohrung für das Filter können dann mit geringem Aufwand hergestellt werden.

Allerdings kann auch eine Anordnung der Filterachse rechtwinklig zur Pumpenachse bei beengten Platzverhältnissen günstig sein.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben, das in der Zeichnung in Fig. 1 in einem Schnitt durch eine Kreiselpumpe längs der Pumpenachse und in Fig. 2 in einer vergrößerten Detaildarstellung gezeichnet ist.

Die in Fig. 1 dargestellte Pumpe für den Zwischenkühl-

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kreislauf eines Kernkraftwerkes besitzt ein Pumpengehäuse 1 mit einem topfförmigen Teil 2 mit nahezu zylindrischem Außenmantel, aus dem der Druckstutzen heraustritt, einem in der Achse der Pumpe liegenden Ansaugstutzen 4 und einem Druckdeckel 5. Im Druckdeckel 5 ist die den Pumpenläufer 6 tragende Antriebswelle mit einer Gleitringdichtung 8 abgedichtet. Im Inneren des Pumpengehäuses 1 sitzt ein ringförmiger Leitapparat 10 mit Leitschaufeln 11.

Die Pumpenwelle 7 ist durch ein Lagergehäuse 12 geführt und endet in einem Kupplungsstutzen 13, an dem ein nicht weiter dargestellter Elektromotor anzuschließen ist. Die Fördermenge der Pumpe beträgt zum Beispiel 350 1/sec bei einer Förderhöhe H von 75 m.

Im Druckdeckel 5 sitzt in einer horizontalen Bohrung 15 ein herausnehmbarer Verschlußstopfen 16, der in Fig. 2 näher dargestellt ist. Er umfaßt einen zentrisehen Verdrängungskörper 17, einen an eine Bohrung angeschlossenen Kanal 19 und trägt als Filter 20 einen zylindrischen Blechmantel 21 (^40 mm) mit feinen, in der Fig. 2 nicht sichtbaren Längsschlitzen. Die Schlitze sind etwa 2 mm lang und 0,1 mm breit.

Zur Kühlung der die Pumpenwelle 7 abdichtenden Gleitringdichtung 8 wird aus dem von der Pumpe geförderten Zwischenkühlwasser ein Teilstrom abgezweigt. Dieser Teilstrom wird, wie in Fig. 2 besonders deutlich zu sehen ist, an der Stelle des höchsten Druckes hinter dem Leitapparat 10 durch die Bohrung 18 (φ 20 mm) im Druckdeckel 5 zu dem Filter 20 geführt. Durch die Schlitze des Filters 20 hindurchtretendes Kühlwasser gelangt durch eine weitere Bohrung 22 (φ 12 mm) zu der Gleitringdichtung 8 an der Pumpenwelle 7. Diese

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Kühlströmung "beträgt etwa 0,5 l/sec und gewährleistet eine hohe Standzeit der Gleitringdichtung 8.

Die an der Innenseite des Blechzylinders 21 abgesetzten Verunreinigungen, zum Beispiel Faserteilchen oder Sand oder Korrosionsprodukte, werden, um eine Verstopfung zu verhindern, von der durch die Pfeile 25 angedeuteten Spülströmung weggeschwemmt, die mit einer Menge von 2 l/sec durch eine Bohrung 26 (φ 20 mm) in den Bereich des Austritts des Pumpenläufers 6 führt. Die Spülströmung verbraucht wegen der Anordnung der Bohrungen 15, 18 und 26 im Pumpengehäuse 1 nur den am Leitapparat 10 entstehenden Druckabfall von zum Beispiel weniger als 20 m Förderhöhe, entsprechend etwa 2 bar, weil der zylindrische Verdrängungskörper 17 gegenüber dem Siebzylinder 21 nur einen Ringspalt 27 von etwa 3 mm Breite für die Spülströmung freiläßt. Die Spülströmung erreicht bei den dargestellten Verhältnissen Geschwindigkeiten von etwa 4 m/sec, so daß die am Filter 20 zurückgehaltenen Fremdkörper mit Sicherheit wegbefördert werden. Ein Verstopfen des Filters 20 ist damit ausgeschlossen.

Im Gegensatz zur Spülströmung gelangt das als Kühlmittel der Dichtung 8 wirkende Filtrat in den Einlaßbereich des Pumpenläufers 6. Die dafür verbrauchte Fördermenge ist jedoch viel kleiner als die durch die Bohrung 18 abgezweigte Gesamtmenge.

Selbstverständlich kann die Erfindung auch bei Pumpen mit mehreren Stufen oder mit andersartigen Leiteinrichtungen (zum Beispiel Spiralgehäusen) angewendet werden. Ein Leitapparat ist hier definiert als ein beschaufelter oder nichtbeschaufelter Diffusor in Form eines

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Ringes, Spiralgehäuses oder Trichters, der die Strömung verzögert und dadurch eine Drucksteigerung bewirkt .

4 Patentansprüche
2 Figuren

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Claims (4)

1. VPA 83 P 6 O 5 1 DE

   Patentansprüche

   [V) Kreiselpumpe für Flüssigkeiten mit einer Gleitringdichtung am Pumpenläufer und einem längs dieser Dichtung geführten mediumgleichen Kühlstrom, der über ein Filter zufließt, das durch eine Spülströmung laufend gereinigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (20) mit einem Sieb (21) versehen ist und so am Pumpengehäuse (1) angeschlossen ist, daß die Spülströmung des Filters (20) höchstens durch den halben Förderdruck der Pumpe als Druckdifferenz erzeugt wird.
2. 2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 mit einem dem Pumpenläufer in Förderrichtung nachgeschalteten Leitapparat,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Spülströmung vom Austritt des Leitapparats (10) über das Sieb (21) in den Bereich des Pumpenläuferaustritts geführt wird.
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3. 3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (18, 26) der Spülströmung durch einen Druckdeckel (5) verlaufen, der ein den Pumpenläufer (6) umfassendes topfförmiges Gehäuseteil (2) abschließt.
4. 4. Kreiselpumpe nach Anspruch 3» d a d u r ch gekennzeichnet, daß das Sieb (21) eine zylindrische Mantelform hat und ohne eigenes Gehäuse in einer Bohrung (15) des Druckdeckels (5) angeordnet ist und daß der Siebmantel (21) zusammen mit einem Verdrängungskörper (17) auf einem herausnehmbaren Verschlußstopfen (16) befestigt ist.