Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The present invention relates to a centrifugal pump
according to the preamble of claim 1.
Bei diesen Pumpen ist eine Hauptforderung eine gute
Abdichtung der Antriebswelle gegenüber dem Gehäuse,
wobei die eingesetzten Wellenabdichtungen möglichst
verschleißarm sind und eine hohe Standzeit aufweisen.
Insbesondere bei der Verwendung derartiger Kreiselpumpen
zur Förderung von hochreinen Medien wirkt sich ein Ver
schleiß und der dabei entstehende Abrieb besonders nach
teilig aus, da dann diese Partikel in den Pumpenförder
strom gelangen können. Die vom Anwender geforderte Par
tikel-Konzentration (es werden z. Zt. in der Elektronik
industrie Partikel-Konzentrationen von weniger als 30
Teilchen pro m3 in der Größenklasse über 0,1µm gefordert)
kann im herkömmlichen Sinne nur durch der Pumpe nach
geschaltete, den gesamten Förderstrom filternde und damit
entsprechende teurere Einrichtungen, erzielt werden.A main requirement of these pumps is a good seal of the drive shaft with respect to the housing, the shaft seals used being as wear-resistant as possible and having a long service life. In particular, when using such centrifugal pumps to convey high-purity media, wear and tear and the abrasion that arises in this way have a particularly adverse effect, since these particles can then flow into the pump delivery. The particle concentration required by the user (currently particle concentrations of less than 30 particles per m 3 in the size class above 0.1µm are required in the electronics industry) can only be connected in the conventional sense by the pump, filtering the entire flow and thus correspondingly more expensive facilities can be achieved.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Krei
selpumpe der vorbeschriebenen Art, sowohl die Standzeit
der Wellenabdichtung zu verbessern, als auch Dichtungspar
tikel im Förderstrom zu vermeiden.The invention has for its object in a circle
sel pump of the type described above, both the service life
to improve the shaft seal, as well as sealing par
to avoid particles in the flow.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Kreiselpum
pe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1
gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin
dung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.This task is carried out with a generic centrifugal pump
pe by the characterizing features of claim 1
solved. Further advantageous refinements of the Erfin
are listed in the subclaims.
Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Zusatzdichtung
wird eine Kapselung der Kreiselpumpen-Wellenabdichtung
gegenüber dem zu fördernden Medium erreicht. Dadurch
wird zum einen die Standzeit der Dichtung infolge der
geringeren Druckbeaufschlagung der Dichtung sowie des
verringerten Einflusses der hinter dem Pumpenlaufrad
stattfindenden Strömungszustände auf die Dichtung ver
bessert.With the additional seal proposed according to the invention
becomes an encapsulation of the centrifugal pump shaft seal
compared to the medium to be funded. Thereby
is the service life of the seal due to the
less pressurization of the seal and the
reduced influence of the behind the pump impeller
current flow conditions on the seal ver
improves.
Zum anderen wird ein direkter Kontakt des Förderstroms
mit der Wellenabdichtung vermieden und damit unterbunden,
daß Dichtungsabriebpartikel in den Förderstrom gelangen
und die Partikel-Häufigkeit ansteigt. Umfangreiche Fil
terungsmaßnahmen sind nicht erforderlich. Vielmehr kann
im Falle einer als Spaltdichtung ausgeführten Zusatz
dichtung der dabei entstehende Spaltstrom dazu benutzt
werden, die Dichtungsabriebpartikel aus dem Bereich der
Wellenabdichtung wegzuspülen und z. B. hinter der Wellen
abdichtung zu sammeln und den Spaltstrom gegebenenfalls
unter Zwischenschaltung eines kleinen Filters dem Ver
sorgungstank bzw. der Saugseite der Pumpe wieder zuzufüh
ren, wodurch ein Verlust z. B. eines an sich hochreinen
Gases vorteilhaft vermieden wird. Andererseits kann der
Spaltstrom mit dem Abrieb bei Bedarf auch ins Freie
abgeleitet werden.On the other hand there is a direct contact of the flow
avoided with the shaft seal and thus prevented,
that seal abrasion particles get into the flow
and the particle frequency increases. Extensive fil
Maintenance measures are not necessary. Rather, it can
in the case of an addition designed as a gap seal
seal the resulting gap current used for this
the seal abrasion particles from the area of
Wash away shaft seal and z. B. behind the waves
collect seal and the gap flow if necessary
with the interposition of a small filter Ver
supply tank or the suction side of the pump again
ren, causing a loss z. B. one highly pure in itself
Gases is advantageously avoided. On the other hand, the
Splitting current with the abrasion, if necessary, also outdoors
be derived.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich
nung dargestellt und wird im folgenden näher beschrie
ben.An embodiment of the invention is in the drawing
shown and will be described in more detail below
ben.
In der Zeichnung ist ein Ausschnitt einer an sich bekann
ten Kreiselpumpe 10 zum Fördern hochreiner, vorzugsweise
kryogener Medien, z. B. von hochreinem tiefkalten verflüs
sigten Stickstoff dargestellt. Es handelt sich um eine
fliegend gelagerte Pumpenwellenkonstruktion, die mit
einem nicht dargestellten Antriebsmotor verbunden ist,
wobei das Pumpengehäuse 11 mit einem zentrisch angeordneten
Pumpendeckel 12 dicht verschlossen ist. Der Wellenstumpf
des Motors und somit die Antriebswelle 13, ragt in den
Innenraum des Pumpengehäuses 11 und dient dort zur Aufnahme
des Laufrades 14. Die Befestigung des Laufrades 14 erfolgt
in diesem Fall über eine nicht näher dargestellte Nut-
und Federverbindung, wobei das Laufrad 14 soweit auf
die Welle 13 aufgeschoben wird, bis es zur Anlage an
den Schleifring 16 der Gleitringdichtung 17 kommt.In the drawing, a section of a known centrifugal pump 10 for conveying high-purity, preferably cryogenic media, for. B. of high-purity cryogenic liquefied nitrogen. It is a cantilevered pump shaft construction, which is connected to a drive motor (not shown), the pump housing 11 being sealed with a centrally arranged pump cover 12 . The stub shaft of the motor and thus the drive shaft 13 protrudes into the interior of the pump housing 11 and serves there to accommodate the impeller 14 . In this case, the impeller 14 is fastened via a tongue and groove connection (not shown in more detail), the impeller 14 being pushed onto the shaft 13 until it comes into contact with the slip ring 16 of the mechanical seal 17 .
Zur Abdichtung der Durchführung der Antriebswelle 13
in das Pumpengehäuse 11 und damit des Innenraumes des
Pumpengehäuses gegenüber der Umgebung ist eine als Gleit
ringdichtung 17 ausgebildete Wellenabdichtung vorgese
hen. Diese Gleitringdichtung 17 ist bevorzugt entsprechend
der Dichtung nach der DE-PS 29 45 932 ausgebildet. Ent
sprechend der vorliegenden Erfindung ist die Gleitring
dichtung 17 von einer Zusatzdichtung umgeben, die allgemein
mit dem Bezugszeichen 18 gekennzeichnet ist. Die Zu
satzdichtung 18 ist als berührungsfreie Spaltdichtung
ausgebildet. Die Abdichtung des Innenraums des Pumpenge
häuses 11 und damit des zu fördernden Mediums gegenüber
der Gleitringdichtung 17 erfolgt durch einen engen Ring
spalt 19 zwischen einem die Gleitringdichtung 17 umgeben
den ruhenden Gehäuse 20 und dem rotierenden Laufrad 14.
Das Gehäuse 20 ist dabei über ein Gewinde 21 im Pumpen
gehäuse 11 mediumdicht befestigt, umgibt die Gleitring
dichtung 17 und bildet mit dem Pumpendeckel 12 einen
gekapselten Dichtungsraum 22, in dem sich die Gleitring
dichtung 17 befindet.To seal the implementation of the drive shaft 13 in the pump housing 11 and thus the interior of the pump housing from the environment, a shaft seal 17 designed as a sliding ring seal is hen vorgese. This mechanical seal 17 is preferably designed according to the seal according to DE-PS 29 45 932. Accordingly, the mechanical seal 17 is surrounded by an additional seal, which is generally designated by the reference numeral 18 . To set seal 18 is designed as a non-contact gap seal. The sealing of the interior of the pump housing 11 and thus the medium to be conveyed with respect to the mechanical seal 17 is carried out by a narrow ring gap 19 between a mechanical seal 17 surrounding the stationary housing 20 and the rotating impeller 14th The housing 20 is fixed via a thread 21 in the pump housing 11 medium-tight, surrounds the mechanical seal 17 and forms with the pump cover 12 an encapsulated seal chamber 22 in which the mechanical seal 17 is located.
Der Dichtungsraum 22 steht mit einem Ringkanal 23 in
Verbindung, an den eine Rückführungsleitung 24 ange
schlossen ist, die unter Zwischenschaltung eines Fil
ters 25 an die Saugseite 26 der Pumpe 10 bzw. einen
nicht dargestellten Tank angeschlossen ist. Durch die
Zusatzdichtung 18 wird erreicht, daß die Gleitringdich
tung 17 nicht unmittelbar über die Achsschubausgleichs
bohrungen 15 mit dem Förderstrom (Pfeile A) in Verbindung
steht und damit keine Verschleißpartikel während des
Pumpenbetriebs in den Förderstrom gelangen werden. Die
Gleitringdichtung 17 wird vielmehr nur über den Spaltstrom
(Pfeile C) der Zusatzdichtung 18 vom Medium beaufschlagt.
Die hinter dem Laufrad 14 stattfindenden Strömungszustände
(Pfeile B) können somit keinen störenden Einfluß auf
die Gleitringdichtung 17 ausüben, so daß dadurch vorteil
haft die Standzeit der Gleitrichtung 17 erhöht wird.The seal chamber 22 is connected to an annular channel 23 to which a return line 24 is connected, which is connected with the interposition of a filter 25 to the suction side 26 of the pump 10 or a tank, not shown. Through the additional seal 18 it is achieved that the mechanical seal device 17 is not directly through the axle thrust compensation holes 15 with the flow (arrows A ) in connection and thus no wear particles will get into the flow during pump operation. The mechanical seal 17 is rather only acted upon by the medium via the gap flow (arrows C ) of the additional seal 18 . The flow conditions taking place behind the impeller 14 (arrows B ) can thus have no disruptive influence on the mechanical seal 17 , so that the service life of the sliding direction 17 is thereby advantageously increased.
Dadurch entstehen auch weniger Gleitring-Dichtungs-Ab
riebpartikel pro Zeiteinheit. Durch den Spaltstrom (Pfei
le C) wird der im Dichtungsbereich 28 entstehende Abrieb
(sternförmig in der Zeichnung dargestellt) aus dem Dich
tungsraum 22 gespült und über den Ringkanal 23 und die
Rückführleitung 24 dem Filter 25 zugeführt. Im Filter
25, der entsprechend der geringen Spaltstrommenge klein
dimensioniert werden kann, werden die Verschleißpartikel
bis zu einer vorgegebenen tolerierbaren Größe zurück
gehalten und das so gereinigte Medium dem Tank oder der
Saugseite 26 der Pumpe wieder zugeführt. Damit ist ge
währleistet, daß auch bei der Förderung von hochreinen
Medien mit Kreiselpumpe und Wellenabdichtung die Quali
tät/Partikel-Konzentration durch Dichtungs-Abrieb nicht
beeinträchtigt wird.This also results in fewer mechanical seal abrasion particles per unit of time. Due to the gap current (Pfei le C ), the abrasion in the sealing area 28 (shown in a star shape in the drawing) is rinsed from the sealing chamber 22 and fed to the filter 25 via the annular channel 23 and the return line 24 . In the filter 25 , which can be dimensioned small in accordance with the small amount of gap current, the wear particles are retained up to a predetermined tolerable size and the medium cleaned in this way is returned to the tank or the suction side 26 of the pump. This ensures that the quality / particle concentration is not affected by seal abrasion, even when pumping high-purity media with a centrifugal pump and shaft seal.
Die vorstehend beschriebene Zusatz-Abdichtungseinrichtung
wurde anhand einer Kreiselpumpe erörtert. Es ist selbst
verständlich und liegt im Rahmen der Erfindung, eine
solche Einrichtung auch überall dort einzusetzen, wo
Dichtungs- und Abriebprobleme mit Medien auftreten, z. B.
an der Welle eines Rührwerks in einem Kryostaten.The additional sealing device described above
was discussed using a centrifugal pump. It is itself
understandable and within the scope of the invention, a
to use such a facility wherever
Sealing and abrasion problems with media occur, e.g. B.
on the shaft of an agitator in a cryostat.