DE3708956C1 - Spaltringdichtung einer Kreiselpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spaltringdichtung einer Kreiselpumpe der durch den Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Gattung.

Für das in der Industrie ziemlich breit gefächerte Anwen­ dungsgebiet der Kreiselpumpen hat sich in den letzten Jah­ ren zunehmend herauskristallisiert, daß zur Erzielung von anwendungsorientierten Maximalstandzeiten die maßgeblichen Verschleißteile der Pumpe aus Werkstoffen gefertigt werden, die in bezug auf das jeweils in Frage stehende Fördermedium die entsprechend optimalen Werkstoffeigenschaften verspre­ chen. Für diese somit entsprechend individuelle Werkstoff­ auswahl in der Anpassung an die unterschiedlichsten Förder­ medien sind neben einer Berücksichtigung von deren in aller Regel sehr hohen Strömungsgeschwindigkeit durch die Pumpe noch weitere, sich hauptsächlich an den Schadensursachen für eine Werkstoffzerstörung orientierende Kriterien maß­ gebend. Diese Kriterien lassen sich im wesentlichen zusam­ menfassen unter die dafür berücksichtigten Einflüsse einer Korrosion, einer Erosion, einer Kavitation und/oder auch von Kombinationen davon, wobei die Einordnung an der Vor­ gabe von bestimmten Parametern der Fördermedien orientiert wird, so insbesondere dem pH-Wert, dem Feststoffgehalt, der Temperatur und der Strömungsgeschwindigkeit der Medien.

Die für hochbelastete Kreiselpumpen in der Orientierung an den vorerwähnten Kriterien bis heute am häufigsten ver­ wendeten Werkstoffe sind in der Anwendung beispielsweise für stark aggressive Fördermedien ein martensitisches chrom­ molybdän-legiertes Gußeisen der DIN-Bezeichnung G-X 250 CrMo 15 3, wobei für diesen Werkstoff in der Zeitschrift "cav 8/86", S. 87-90, angegeben ist, daß er an Härte und Verschleißbe­ ständigkeit nur von reinen Metalloxiden/-carbiden oder auch Harzpanzerungen übertroffen wird, denen gegenüber er aber den Vorteil einer spanabhebenden Bearbeitbarkeit im weich­ geglühten Zustand hat. Nach der gleichen Literaturstelle sind weitere korrosionsbeständige Sonderwerkstoffe, die sich auch für stark feststoffbeladene Fördermedien eignen, ein austenitisch-ferritischer Stahl der DIN-Bezeichnung G-X 3 CrNiMoCu 24 6 und ein ebenfalls chrom-molybdän-legierter Hartguß der DIN-Bezeichnung G-X 170 CrMo 25 2 neben den grundsätzlich noch verwendeten, mehr gängigen Gußwerkstof­ fen GG-25, GGG-40.3 usw. Da alle diese Sonderwerkstoffe relativ teuer sind, ist ihre Verwendung bis heute im we­ sentlichen auf das Laufrad beschränkt worden und nur an­ wendungsorientiert daneben noch auf Einzelteile, die sich wie beispielsweise die beiden Ringe der bei jeder Kreisel­ pumpe an der vorderen Deckscheibe des Laufrades angeordne­ ten Spaltringdichtung als besonders verschleißanfällige Austauschteile erweisen. Aus der Zeitschrift "Werkstofftech­ nik", Bd. 17, Oktober 1986, S. 378-384, sind daneben die Ergebnisse von Vergleichsversuchen für eine Werkstoffzer­ störung unter Kavitationsbelastung zwischen dem vorerwähn­ ten austenitisch-ferritischen Stahl der DIN-Bezeichnung G-X 3 CrNiMoCu 24 6 und einem durch die aktivierte anio­ nische Polymerisation von monomerem Laurinlactam herge­ stellten Gußpolyamid bekannt. Dieses Gußpolyamid hat sich im Vorfeld der vorliegenden Erfindung bereits als ein über­ aus widerstandsfähiger Alternativwerkstoff zu einem hochwer­ tigen Chrom-Nickelstahl erwiesen, indem es für eine Schleiß­ scheibe von Kreiselpumpen zur Förderung von in der Zucker­ industrie anfallenden, stark abrasiven Medien eingesetzt wurde.

Die durch die Patentansprüche gekennzeichnete Erfindung löst die Aufgabe, eine bei den Kreiselpumpen ebenfalls be­ sonders verschleißbehaftete Spaltringdichtung der angegebe­ nen Gattung bereitzustellen, bei welcher die für den Pumpen­ bau erlangten Erkenntnisse einer Verwendungsmöglichkeit des vorerwähnten Gußpolyamids als Alternativwerkstoff für sol­ che weiteren kritischen Pumpenteile erweitert werden.

Die erfindungsgemäße Spaltringdichtung ergibt die Vorteile, daß durch die gekennzeichnete Verbundanordnung des Gußpoly­ amids mit einem Sinterwerkstoff dessen hauptsächlich harte, verschleißfeste und temperaturbeständige Werkstoffeigenschaf­ ten jetzt optimal genutzt werden, da die wegen der großen Härte andererseits nur minimale Stoßfestigkeit mit dem Guß­ polyamid optimal ausgeglichen wird. Dieser folglich für eine mehr oder weniger große Bruchgefahr erhaltene Ausgleich wird dabei gleichzeitig durch die Möglichkeit begünstigt, daß wegen einer unter Gießbedingungen relativ dünnflüssi­ gen Schmelze des Gußpolyamids dessen Verbundanordnung mit den beiden Ringen praktisch ohne eine nähere Berücksichtigung der für die Gesamtheit der Spaltringdichtung geltenden konstruk­ tiven Einzelheiten vorgenommen werden kann. Dabei ist es her­ stellerseitig selbstverständlich auch möglich, die Schmelze des Gußpolyamids noch vor ihrem Vergießen mit den Ringen mit den üblichen Verstärkungsmitteln, wie Glasfasern oder Glas­ kugeln, mit Füllstoffen, wie Kieselgur oder Metallpulver, mit Gleitmitteln, wie Graphit oder Molybdänsulfat, oder mit anderen, vor der Polymerisation zugesetzten Zusatzstoffen zu modifizieren. Die Verbundanordnung mit dem Gußpolyamid läßt es schließlich auch zu, daß jeder der beiden Ringe bezüglich der für ihre Herstellung maßgeblichen Toleranzen jetzt weniger kritisch erscheint, weil für ihre wechsel­ seitige Zuordnung jetzt praktisch nur die Einhaltung der Spaltgröße zu beachten ist, die mit dem üblichen Maß von etwa 0,1 mm reichlich unkritisch ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungs­ gemäßen Spaltringdichtung mit einem Meridianschnitt einer Kreiselpumpe gezeigt.

Die Kreiselpumpe umfaßt eine Pumpenwelle 1, auf der ein Laufrad 2 drehfest angeordnet ist. Das Laufrad 2 ist von einem Pumpengehäuse 3 umgeben, das gegen die Pumpenwelle 1 durch eine Gleitringdichtung oder alternativ eine Weich­ packung 4 abgedichtet ist. An der Saugseite 5 der Kreisel­ pumpe ist das Laufrad 2 mit einer vorderen Deckscheibe 6 versehen, an welcher ein Innenring 7 einer Spaltringdich­ tung 8 befestigt ist, die noch einen an dem angrenzenden Bereich 9 des Pumpengehäuses befestigten Außenring 10 um­ faßt.

Die beiden Ringe 7, 10 der Spaltringdichtung 8 bestehen aus einem Sinterwerkstoff auf der Basis eines Metall­ silicids oder aus einem Hartmetall auf der Basis von Silici­ umcarbid. Weiterhin bestehen die vordere Deckscheibe 6 und wenigstens der an den Außenring 10 der Spaltringdichtung 8 angrenzende Bereich 9 des Pumpengehäuses 3 aus einem durch die aktivierte anionische Polymerisation von monomerem Lau­ rinlactam hergestellten Gußpolyamid, das mit den beden Rin­ gen 7, 10 jeweils vergossen ist. Eine Alternative für dieses Vergießen kann bezüglich des Innenringes 7 ein Aufschrump­ fen auf eine dafür dann an der Deckscheibe 6 koaxial ausge­ formte Nabe sein, wobei das Aufschrumpfen mit einem Unter­ kühlen des Nabenteils der Schleißscheibe bewirkt werden kann. Für den Außenring 10 kann eine nur kraftschlüssige Verbin­ dung mit dem angrenzenden Bereich 9 des Pumpengehäuses 3 in Form einer Verschraubung oder einer Verkrallung vorgesehen werden.

Die Ausbildung der Deckscheibe 6 aus dem vorerwähnten Guß­ polyamid läßt es zweckmäßig erscheinen, daß die Gesamtheit des Laufrades 2, sofern es gußtechnisch möglich ist, aus diesem Gußpolyamid hergestellt wird. Gleiches gilt auch für die Gesamtheit des Pumpengehäuses 3, wobei die vorstehend ausgesprochene Beschränkung nur auf den an den Außenring 10 der Spaltringdichtung 8 unmittelbar angrenzenden Bereich 9 gleichzeitig so zu verstehen ist, daß damit auch eine ein­ fache Reparaturmöglichkeit bei Kreiselpumpen angesprochen wird, bei denen die Gesamtheit des Pumpengehäuses aus einem anderen Werkstoff besteht. Eine Reparaturmaßnahme für eine abweichend ausgebildete und zerstörte Spaltringdichtung kann dann bei einer solchen abweichend ausgebildeten Kreiselpumpe lediglich die Bereitstellung einer entsprechenden Verbundan­ ordnung aus dem aus einem Sinterwerkstoff bestehenden Außen­ ring 10 und einem an das vorhandene Pumpengehäuse angepaßten Gehäusebereich als ein entsprechendes Austauschteil erforder­ lich machen. Der Austausch ist dann allerdings zweckmäßig zu kombinieren mit einem gleichzeitigen Ersatz des vorhandenen Pumpenrades ebenfalls durch ein Austauschteil, bei dem wenig­ stens die Deckscheibe 6 aus dem Gußpolyamid hergestellt und mit dem zugehörigen Innenring 7 einer Spaltringdichtung 8 versehen ist.

Claims (3)

1. Spaltringdichtung einer Kreiselpumpe, die mit einem an der vorderen Deckscheibe des Laufrades angeordneten Innenring und einem am Pumpengehäuse angeordneten Außenring gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ringe (7, 10) der Spaltringdichtung (8) aus einem Hartmetall auf der Basis eines Metallsilicids oder aus einem Sinterkeramik­ werkstoff auf der Basis von Siliciumcarbid bestehen und daß wenigstens die Deckscheibe (6) sowie wenigstens der an den Außenring (10) angrenzende Bereich (9) des Pumpengehäuses (3) aus einem durch die aktivierte anionische Polymerisation von monomeren Laurinlactam hergestellten Gußpolyamid be­ stehen, mit dem die beiden Ringe (7, 10) jeweils kraft- oder formschlüssig verbunden sind.

2. Spaltringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (7) auf eine an der Deckscheibe (6) koaxial ausgeformte Nabe aufgeschrumpft oder mit dem Gußpolyamid der Deck­ scheibe (6) vergossen ist.

3. Spaltringdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (10) mit dem Gußpolyamid des angrenzenden Bereichs (9) des Pumpengehäuses (3) vergossen ist.