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Dichtungsvorrichtung für Schleuderpumpen zum Fördern von Säuren und
anderen ätzenden Flüssigkeiten. In der Schwefelsäureindustrie hat sich in neuerer
Zeit immer mehr und mehr das Bedürfnis nach einer betriebssicheren Säurepumpe, die
auch Säure auf größere Höhen (bis zu 25 m und darüber) bei wirtschaftlichem Kraftverbrauch
zu fördern vermag, herausgestellt. Man hat für diesen Zweck Zentrifugalpumpen, wie
sie ja für chemisch indifferente Flüssigkeiten längst in allen Leistungsgraden üblich
sind; als grundsätzlich geeignet erkannt. Die Anwendung irgendeiner bekannten Konstruktion
von Zentrifugalpumpen hat sich jedoch, wie zahlreiche praktische Versuche ergaben,
für die Förderung von Säure, besonders Schwefelsäure auf größere Höhen, nicht bewährt,
da ein Dichthalten der Stopfbüchsen auch bei Verwendung säurefester Packungen nicht
zu erreichen war. Die Packungen wurden entweder sehr schnell zerstört, oder sie
wurden unter dem Einftuß der Säure hart, griffen die Welle stark an und dichteten
nicht mehr und wirkten dann auch infolge des notwendigen stärken Anziehens bremsend
auf die Welle, so daß auch der Kraftverbrauch für solche Pumpen eine unwirtschaftliche
Höhe erreichte. Ein Dichthalten der Stopfbüchse war aber unbedingt erforderlich,
da sonst die austretende Säure in der Umgebung gefährliche Zerstörungen anrichtete.
Die Schwierigkeiten einer guten Abdichtung der Pumpe wachsen im Falle der Förderung
von Schwefelsäure namentlich bei größeren Förderhöhen noch insofern, als das spezifische
Gewicht der Schwefelsäure bekanntlich verhältnismäßig groß ist und infolgedessen
ein höherer Flüssigkeitsdruck auf allen zu dichtenden Teilen lastet.
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Trotz zahlreicher sinnreicher Konstruktionen war es daher bisher nicht
möglich, eine betriebssichere, allen vorkommenden Leistungen gerecht werdende Säurepumpe
zu schaffen. Diese Aufgabe wird nun durch die vorliegende Erfindung gelöst. Die
Erfindung besteht darin, daß die Wand des Flügelrades unmittelbar gegenüber der
Fuge zwischen Welle und Gehäuse einen ringförmigen Schlitz hat, und daß der zwischen
diesem Schlitz und der Gehäusewand liegende Saugraum nach dem Druckraum der Pumpe
und nach der Außenluft hin durch je eine Labyrinthdichtung abgedichtet ist. Diese
Einrichtung hat die Folge; daß bei Betrieb der Pumpe die Fuge zwischen Welle und
Gehäuse unter der Saugwirkung des Saugraumes steht, so daß fortwährend eine kleine
Menge Luft durch die Fuge eingesaugt wird. Die eindringende Luft verhindert das
Eintreten von Säure in die Fuge, wirkt also dichtend, so daß eine Stopfbüchse nicht
nötig ist.
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Durchbrechungen des Flügelrades sind auf
der dem Flüssigkeitszutritt
entgegengesetzten Seite bei bekannten Schleuderpumpen an sich bekannt; doch kann
durch diese Durchbrechungen des Flügelrades eine dichtende Wirkung nicht erzielt
werden, da diese Durchbrechungen zur Hervorbringung einer genügenden Saugwirkung
ungeeignet und offenbar dafür überhaupt nicht bestimmt sind. Auch fehlen die für
ein zuverlässiges Arbeiten der Einrichtung unbedingt notwendigen Labyrinthdichtungen.
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Die Einrichtung der neuen Pumpenkonstruktion ist aus der Zeichnung
ersichtlich. Die Abbildung stellt einen senkrechten Längsschnitt dar.
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i und 2 sind die beiden durch Packung dicht miteinander verbundenen
Teile des Pumpengehäuses. An den Teile wird das Saugrohr 3 angeschlossen. Das in
dem Gehäuse sitzende Flügelrad 4 hat eine mit Gewinde versehene Nabe g, durch die
es mit der Antriebswelle 6 verschraubt ist. Rings um die Nabe g herum hat das Flügelrad
Ausschnitte 7. Diese liegen, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, unmittelbar
vor der Fuge zwischen Pumpengehäuse und Welle. Diese Ausschnitte setzen also diese
Fuge unmittelbar mit dem Saugraum des Flügelrades in Verbindung. Weiterhin ist das
Flügelrad gegen den Gehäuseteil i durch Labyrinthgänge 8 abgedichtet. Der Gehäuseteil
i hat auf der Wellenseite einen kurzen Ansatz ii. - Innerhalb dieses Ansatzes ist
ebenfalls eine Labyrinthdichtung vorgesehen. Zweckmäßig ist der auf der Welle sitzende
Teil g dieser Labyrinthdichtung, ebenso wie der in dem Gehäuseansatz sitzende Teil
io auswechselbar gestaltet. Auf dem Ansatz ii sitzt eine Schmierbüchse i2, die den
Labyrinthgängen zwischen Welle und Gehäuse ein Schmiermittel zuführt.
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Die Wirkungsweise einer so gedichteten Pumpe ist nun folgende: Das
schnell, etwa mit 3 000 Umdrehungen in der Minute, umlaufende Flügelrad saugt
durch das Saugrohr 3 die Säure, z. B. Gloversäure von 6o° B6 an und drückt sie durch
das Steigrohr 13 nach der Verbrauchsstelle. Die Labyrinthdichtung 8 zwischen Flügelrad
und Gehäuseteil i sichert zunächst den Raum zwischen Welle und Gehäuse gegen den
Übertritt von Säure aus dem Druckraum. Die Säure, die hier dennoch hindurchsickert,
wird durch die offenen Ausschnitte 7 in den Saugraum aufgenommen. Zugleich wirken
die Ausschnitte auch saugend auf die Fuge zwischen M'elle und Gehäuse und bewirken
so einen Durchtritt von etwas Luft zwischen Welle und Gehäusewand. Auf diese Weise
wird einem etwaigen Eintritt von Säure zwischen Welle und Gehäusewand wirksam vorgebeugt.
Diese Saugwirkung des Flügelrades kann jedoch nur eintreten, wenn die Ausschnitte
rings um die Welle angebracht sind, so daß ständig die Berührungsstelle zwischen
Welle und Gehäuse mit dem Saugraum in Verbindung bleibt. Sind zwischen den einzelnen
Ausschnitten größere Zwischenräume, so findet erfahrungsgemäß eine genügende Saugwirkung
nicht statt, und es zieht sich Säure zwischen Welle und Gehäuse hinein, von wo sie
dann allmählich nach außen sickert. Um nun die Fuge zwischen Welle und Gehäuse noch
weiter abzudichten und auch bei Stillständen der Pumpe, wo eine Saugwirkung nicht
stattfindet, ein Vordringen der unter dem Druck einer hob-en Flüssigkeitssäule stehenden
Säure möglichst zu verhindern, sind die erwähnten Labyrinthgänge g und io zwischen
Welle und Gehäuse vorgesehen. Da diese Labyrinth__ dichtung mit einem entsprechenden
Spielraum ausgeführt werden muß, so ist nicht zu vermeiden, daß bei Stillstand der
Pumpe sich doch etwas Säure in die Labyrinthgänge hineinpreßt. Bei . längerem Stillstand
greift die Säure das Metall an und bewirkt ein Sichfestsetzen der Labyrinthdichtung,
so daß die Pumpe beim erneuten Anlassen nicht anlaufen kann. Um dies zu verhindern,
wird den Labyrinthgängeh auf der Welle ein. Schmiermittel aus der Schmierbüchse
12 zugeführt. Dieses Fett füllt die engen Zwischenräume aus und verhindert so einerseits
den Eintritt von Säure, andererseits schützt es, wenn dennoch etwas Säure hineingepreßt
wird, die Metallflächen gegen deren Angriff.
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Durch das Zusammenwirken aller dieser Mittel, ist es gelungen, eine
stopfbüchsenlose und daher betriebssichere Pumpe zu schaffen, deren Leistung und
Kraftbedarf sich außerordentlich günstig stellt.