DE3347263A1

DE3347263A1 - Verfahren und vorrichtung zur abdichtung von pumpenwellen

Info

Publication number: DE3347263A1
Application number: DE19833347263
Authority: DE
Inventors: Bruno Dipl.-Ing. 6500 Mainz Auchter; Adolf Dipl.-Ing.(FH) 6202 Wiesbaden-Biebrich Merkel
Original assignee: Rheinhuette Vorm Ludwig Beck & Co GmbH; Rheinhuette Vorm Ludwig Beck & Co 6200 Wiesbaden GmbH; RHEINHUETTE VORM LUDWIG BECK G
Current assignee: Friatec-Rheinhuette & Co 65203 Wiesbaden De GmbH
Priority date: 1983-12-28
Filing date: 1983-12-28
Publication date: 1985-07-11
Anticipated expiration: 2003-12-29
Also published as: DE3347263C2

Description

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Verfahren und Vorrichtung zur Abdichtung von

Pumpenimellen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abdichtung von Pumpenwellen, insbesondere bei Pumpen zur Förderung feststoffbeladener Flüssigkeiten, wobei die Pumpenwelle von einem Dichtungseinsatz umgeben ist, der mit Druck beaufschlagt wird.

Der bekannte Stand der Technik kennt die pneumatische Stillstands- Abdichtung als eine Ergänzung für Chemie-Kreiselpumpen, deren Wellenabdichtung während des Betriebes hydrodynamisch erfolgt. Das pneumatische Abdichtungs-System empfiehlt sich allerdings nicht für besonders wartungsintensive Anlagen, wie Pumpen zur Förderung abrasiver Medien. Auch ist der Einsatzbereich der pneumatischen Stillstands- Abdichtung bei den weitgehend reinen Flüssigkeiten auf eine Betriebstemperatur bis maximal 120 Grad Celsius und einen Druck von weniger als 1 Bar festgelegt. Die Abdichtung nach dem bekannten Stand der Technik erfolgt im allgemeinen im Stillstand durch die Beaufschlagung eines Dichtungseinsatzes mit Luft oder Stickstoff. Die Regelung findet findet über ein Magnetventil statt, so daß das Dichtelement nur im Stillstand an der Wellenhülse anliegt und abdichtet. Während des Betriebes wird die Abdichtung des Wellendurchganges hydrodynamisch von den Laufrad-Rückschaufeln und dem Entlastungsrad übernommen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung aufzuzeigen, wobei die Abdichtung einer Pumpenwelle in allen Betriebszuständen

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mit geringem Verschleiß und bei erhöhten Temperaturen erfolgen kann.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß die Druckbeaufschlagung des Dichtungseinsatzes hydropneumatisch erfolgt. Hierdurch werden die Nachteile des bekannten Standes der Technik vermieden.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Abdichtung während des Betriebs der Pumpe zusätzlich hydodynamisch erfolgt. Hierdurch wird auf einfache Weise die Abdichtung optimiert, bei gleichzeitiger Verminderung des Verschleißes des Dichtungseinsatzes.

In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird vorteilhaft die Flüssigkeit, mittels der die Druckbeaufschlagung erfolgt, im Kreislauf geführt. Mittels dieser Maßnahme kann eine Abdichtung auch bei erhöhten Temperaturen erfolgen.

Vorteilhaft ist nach der Erfindung ferner vorgesehen, daß die Flüssigkeit mit dem Fördermedium verträglich ist. So kann bei der Förderung von Schwefelsäure beispielsweise Aethylen oder Glykol als Flüssigkeit verwendet werden, um auf diese Weise das zu fördernde Medium, nicht zu verunreinigen und chemische Reaktionen zu vermeiden.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Druckbeaufschlagung über einen Regelkreis in Abhängigkeit von den verschiedenen Betriebszuständen der Pumpe gesteuert wird. Hierdurch kann auf einfache Weise eine Regelung und Anpassung der Abdichtung an

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die verschiedenen Betriebszustände erfolgen.

In Ausgestaltung der Erfindung weist der Regelkreis ein Wegeventil und ein Zeitglied auf, wobei das Zeitglied vorzugsweise pneumatisch betätigt wird. Hierbei handelt es sich um eine besonders kostengünstige und funktionssichere Ausführungsform des Zeitgliedes.

Ferner erfolgt zweckmäßigerweise die Druckbeaufschlagung solange, bis die Pumpe ihre volle Drehzahl erreicht hat. Auf diese Weise wird verhindert, daß das Fördermedium während des Anfahrens in den Bereich der Wellenabdichtung gelangt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß beim Anfahren der Pumpe das Wegeventil in Durchlaßstellung (P-A) steht und das Zeitglied und der Thermosiphon mit dem Steuerdruck beaufschlagt werden, wobei das Zeitglied nach einer Verzögerungszeit von vorzugsweise etwa 3 Sekunden den Thermosiphon drucklos schaltet, der dann entlüftet wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß bei Stillstand oder Notstopp der Pumpe das Wegeventil geschlossen und der Thermosiphon mit dem vollen pneumatischen Druck nach einer Zeitverzögerung beaufschlagt wird.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Abdichtung von Pumpenwellen, insbesondere bei Pumpen zur Förderung feststoffbeladener Flüssigkeiten, wobei die Pumpenwelle von einem Dichtungseinsatz umgeben ist, der mit Druck beaufschlagt wird, sieht vorteilhaft vor, daß der zwischen dem Dichtungseinsatz und der Buchse befindliche Druckraum mit einem Flüs-

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sigkeitsbehälter, vorzugsweise einem Thermosiphon, über Druckleitungen in Verbindung steht.

In -weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Verbindung einen Einlauf, eine Vorlaufleitung, einen Auslaß und eine Rücklaufleitung aufweist.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß Einlauf und Auslauf durch den Stopfbuchseinsatz geführt sind und sich in etwa gegenüberliegen, wobei der Einlauf unterhalb der Pumpenwelle und der Auslauf oberhalb der Pumpenwelle angeordnet ist. Hierdurch wird vorteilhaft der Effekt ausgenutzt, daß die sich im Druckraum erwärmende Flüssigkeit nach oben steigt und somit unter Verzicht auf eine Pumpe der Kreislauf der Flüssigkeit zwischen Thermosiphon und Wellenabdichtung aufrecht erhalten wird.

Ferner ist nach der Erfindung mit Vorteil zwischen Thermosiphon und Druckraum in der Verbindungsleitung eine Pumpe zur Förderung der Flüssigkeit angeordnet. Auf diese Weise kann ein Zwangsumlauf der Flüssigkeit erreicht werden, um gegebenenfalls den Kühleffekt zu verbessern.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles.

Es zeigen:
Fig. 1 Verfahrensschema für die Druckbeauf-

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schlaguny der Wellenabdichtung

Fig. 2 Kreiselpumpe mit Wellenabdichtung
im Schnitt

Fig. 3 Wellenabdichtung im Teilausschnitt
gemäß Fig. 2

Figur 1 zeigt schematisch die Wellenabdichtung 10, einen Thermosiphon 11, ein Zeitglied 12, ein Wegeventil 13 und eine Druckluftstation 14. Im Wegeventil 13 bedeutet die Bezeichnung a, daß das Ventil durch Federkraft und b, daß das Ventil bei Bedarf durch einen Magneten betätigt wird. Die Darstellung entspricht der Federbetätigung. .Die Wellenabdichtung 10 ist über die Vorlaufleitung 15 und die Rücklaufleitung 16 mit dem Thermosiphon Il verbunden, über die die Flüssigkeit 17 im Kreislauf geführt wird. Die Druckluftstation 14 ist über die Druckluftleitung 18 mit dem Zeitglied 12 und über die Druckluftleitung 19 mit dem Wegeventil 13 verbunden, wobei ein Druck von etwa 1,5 bis zu 3 bar vorherrscht. Über die Druckluftleitung 20 steht das Wegeventil 13 mit dem Zeitglied 12 in technisch- funktioneller Verbindung. Das Zeitglied 12 weist eine pneumatische Druckleitung 21 zum Thermosiphon Il auf.

Die Kühlflüssigkeit 17, die über die Leitungen 15, 16 zwischen dem Thermosiphon 11 und der Wellenabdichtung 10 zirkuliert, kann in der Vorlaufleitung 15
vorzugsweise eine Temperatur von etwa 20 Grad Celsius und im Rücklauf 16 eine Temperatur von etwa 80 Grad Celsius aufweisen. Sollte eine höhere Kühlleistung erforderlich sein, so besteht die Möglichkeit, den Thermosiphon Il zu kühlen.

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Die Darstellung in Figur 1 zeigt die Ventilstellungen 13, 12 während die Pumpe in Betrieb ist. Der Magnet M erhält Spannung vom Motor, die Leitung 20 ist über das Wegeventil 13 in der Stellung A-R entlüftet. Das Zeitglied 12 ist auf der Seite t drucklos und schließt gegenüber der Druckluftleitung 18 ab. Die Leitung 21 ist gegen die Atmosphäre geöffnet.

Beim Anfahren der abzudichtenden Pumpenwelle steht das Wegeventil 13 in der Stellung P-A, sodaß das Zeitglied 12 über die Leitung 20 mit dem Steuerdruck beaufschlagt wird, der sich über die Leitung 21 im Gasraum 22 über der Flüssigkeit 17 einstellt. Das Zeitglied 12 schaltet nach einer Zeitverzögerung von etwa 3 bis 5 Sekunden die Leitung 21 bei S drucklos, wonach der Thermosiphon 11 über das Zeitglied 12 entlüftet wird. Entsprechend verringert sich der Druck in der Vorlaufleitung 15 und in der Rücklaufleitung 16. Im Normalfall erfolgt die Entlüftung zeitgleich mit dem Motorenstart. Bei größeren Zulaufhöhen ist eine verzögerte Entlüftung mittels Zeitglied 13 zweckmäßig, da eine volle Stopfbuchs- Entlastung bei Hochlauf der Drehzahl des Motors nicht sofort vorhanden ist.

Im Stillstand oder beim Notstopp der abzudichtenden Pumpenwelle übernimmt die Feder a des Wegeventils 13 die Ventilbetätigung, da der Magnet M stromlos ist, wobei dann das Wegeventil 13 in die Stellung P-A kommt, sodaß die Leitung 20 mit der Druckluftzuleitung 19 verbunden ist und Druckluft gemäß dem rechten Pfeil zum Zeitglied 12 strömt , das auf der Seite t damit unter Druck steht. Dadurch wird nach einer Zeitverzögerung die Leitung IB bei P mit der Leitung

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21 bei S verbunden, wodurch der Druck im Gasraum 22 nach der entsprechenden Verzögerungszeit ansteigt.

In Figur 2 ist eine Kreiselpumpe zur Förderung abrasiver Medien im Schnitt dargestellt, mit der Wellenabdichtung 10. Die Wellenabdichtung 10 besteht im wesentlichen aus einem Dichtungseinsatz 30 und der Buchse 31, zwischen denen sich der Druckraum 32 befindet. Die Abdichtung der Pumpenwelle 33 erfolgt gegenüber dem Dichtungseinsatz 30. Der Druckraum 32 steht im oberen Bereich über die Auslaufbohrung 34 im Stopfbuchseinsatz 35 und über den Auslauf 36 mit der Rücklaufleitung 16 (in Fig. 1) in Verbindung. Der untere Bereich des Druckraums 32 ist über die Einlaufbohrung 37 und den Einlauf 38 mit der Vorlaufleitung 15 (in Fig. 1) verbunden.

Im Stillstand, beim Abschalten bzw beim Notstopp, beim Anfahren und bei Betrieb der Kreiselpumpe könnte Fördermedium 40 über das Laufrad 41 und das Entlastungsrad 42 möglicherweise zwischen den Dichtungseinsatz 30 und die Pumpenwelle 33 gelangen. Dieses wird durch die Verfahrensweise nach der Erfindung verhindert.

Figur 3 zeigt die Wellenabdichtung 10 im Detail. Die Wellenabdichtung besteht aus dem Dichtungseinsatz 30 und der Buchse 31, zwischen denen der Hohlraum 32 gebildet wird. Die Druckverbindung des Hohlraums 32 erfolgt über die Bohrung 34 im Stopfbuchseinsatz 35, wobei auch die Buchse 31 einen Durchlaß 50 aufweist. Ferner weist die Wellenabdichtung Runddichtungen 51, 52 und eine Flachdichtung 53, sowie eine Hülse 54 und einen Ring 55 auf. Über den Dichtungsdeckel 56 werden die Dichtungen 51, 52 gespannt. Im Dichtungseinsatz

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30 sind gegenüber der Pumpenwelle 33 mehrere ·Ringräume 57 vorgesehen, mittels derer die hydrodynamische Abdichturg der Pumpe im Betrieb erfolgt. Ferner könnte unabhängig vom beschriebenen Flüssigkeitskreislauf 11, 10, 17, 15, 16 Spülflüssigkeit über den Zulauf 58 in den Spalt 59 gebracht werden, um auf diese Weise das Entlastungsrad 42 zu säubern beziehungsweise zu verhindern, daß feststoffbeladenes Fördermedium zwischen die Pumpenwelle 33 und den Dichtungseinsatz' 30 gelangt.

Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf das in den Zeichnungen schematisch dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann beispielsweise das in Fig. 1 gezeigte Zeitglied 12 auch elektrisch bzw. elektronisch arbeiten.

/J.

- Leerseite

Claims

Anlage zum Patentgesuch der Rh/83/1

RHEINhUTTE

vorm.Ludwig Beck GmbH & Co.

vom 27.12.1983

Patentansprüche

rly Verfahren zur Abdichtung von Pumpenwellen, insbesondere bei Pumpen zur Förderung feststoffbeladener Flüssigkeiten, wobei die Pümpenwelle von einem Dichtungseinsatz umgeben ist, der mit Druck beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbeaufschlagung des Dichtungseinsatzes hydropneumatisch erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung während des Betriebs der Pumpe zusätzlich hydodynamisch erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Flüssigkeit, mittels der die Druckbeaufschlagung erfolgt, im Kreislauf geführt wird.
A. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit mit dem Fördermedium verträglich ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbeaufschlagung über einen Regelkreis in Abhängigkeit von den verschiedenen .. Betriebszuständen der Pumpe gesteuert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß der Regelkreis ein Wegeventil und ein Zeitglied aufweist, wobei das Zeitglied vorzugsweise pneumatisch betätigt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Druckbeaufschlagung solange erfolgt, bis die Pumpe ihre volle Drehzahl erreicht hat.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß beim Anfahren der Pumpe das Wegeventil in Durchlaßstellung steht und das Zeitglied und der Thermosiphon mit dem Steuerdruck beaufschlagt werden, wobei das Zeitglied nach einer Verzögerungszeit von vorzugsweise etwa 3 Sekunden den Thermosiphon drucklos schaltet, der dann entlüftet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Stillstand oder Notstopp der Pumpe das Wegeventil geschlossen und der Thermosiphon mit dem vollen pneumatischen Druck nach einer Zeitverzögerung, beaufschlagt wird.
10. Vorrichtung zur Abdichtung von Pumpenwellen, insbesondere bei Pumpen zur Förderung feststoffbeladener Flüssigkeiten, wobei die Pumpenwelle von einem Dichtungseinsatz umgeben ist, der mit Druck beaufschlagt wird, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der zwischen dem Dichtungseinsatz (30) und der der Buchse (31) befindliche Druckraum (32) mit einem Flüssigkeitsbehälter, vorzugsweise einem Thermosiphon (11), über Druckleitungen (15, 16) in Verbindung steht.

k A rv ArMrsi

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11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindung einen Einlauf (38), eine Vorlaufleitung (15), einen Auslauf (36) und eine Rücklaufleitung (16) aufweist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Einlauf (38) und Auslauf (36) durch den Stopfbuchseinsatz (35) geführt sind und sich in etwa gegenüberliegen, wobei der Einlauf (38) unterhalb der Pumpenwelle und der Auslauf (36) oberhalb der Pumpenwelle (33) angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Thermosiphon (11) und Druckraum (32) in der Verbindungsleitung (15,16) eine Pumpe zur Förderung der Flüssigkeit (17) angeordnet ist.