DE7411459U - Kolbenpumpe - Google Patents

Description

Anmelder: Balcke-Oürr, Aktiengesellschaft, 4030 Ratingen,

Hornberger Straße 2

Kolbenpumpe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenpumpe mit einer nachstellbaren Stopfbüchse aus Packungsringen, die mediumseitig durch eine koaxial zum Plunger angeordnete Feder belastbar sind.

Die Kolbenpumpe dient der Förderung von inkompressiblen flüssigen Medien aus Räumen niedrigen Druckes in Räume höheren Druckes durch die Verdrängerwirkung eines hin- und hergehenden Kolbens bzw. Plungers. Sie eignet sich für hydraulische Anlagen, für Kesselspeisung, für chemische Verfahren und für den

Einsatz in Kernkraftwerken.

Die Kolbenpumpe besitzt mediumseitig ein Druck- und ein Saugventil. Im Betrieb entsteht mediumseitig ein pulsierender Druck. Die Stopfbüchse soll den Arbeitsraum (Zylinder) gegen das Gehäuse bzw. gegen den Außenraum abdichten. Sie besteht wie allgemein bekannt aus einzelnen Packungsringen bzw. Packungsringkombinationen. Der Einbauraum der Stopfbüchse wird in Triebwerksrichtung meistens durch eine Stopfbuchsmutter begrenzt, welche zugleich die Aufgabe hat, die Stopfbüchspackung bei Verschleiß und damit zu großer Leckage nachziehen zu können.

Bei einigen Anwendungsfällen, insbesondere bei Einsatz der Kolbenpumpe in Kernkraftwerken, werden sehr lange Packungsstandzeiten gefordert, weil die Packung nur unter hoher Strahlungsgefährdung der Bedienungsperson nachgestellt werden kann. Um das Packungsnachziehen zu umgehen, wird eine Stopfbuchsfeder verwendet. Diese Feder sitzt mediumseitig (druckseitig). Sie wirkt in ihrer Kraftrichtung gleich dem auf die Stopfbuchspackung wirkenden Druck. Der Einsatz dieser Feder hat folgende Nachteile:

1 . Sie kann wegen des vorhandenen Einbauraumes nicht so bemessen sein, daß die Federkraft die einzelnen Packungsringe absolut dicht zusammen hält. Beim Einfahren der Packung ist die Federkraft folglich meistens zu klein, um ein relativ starkes Bewegen der Packungsringe in Axialrichtung zu verhindern.

2. Bei zu starker Feder und Erwärmung der Stopfbuchspackung kann letztere nicht wachsen und läuft durch Klemmen trocken, wird überhitzt, d.h. zerstört.

3. Die Stopfbuchspackung atmet bei Be- und Entlasten durch den pulsierenden Druck, d.h. sie bewegt sich in ihrer Länge. Es entstehen unter Umständen Kavitationen im Packungsraum und am Verdrängerkolben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Kolbenpumpe der eingangs beschriebenen Gattung hohe Stopfbuchspackungsstandzeiten zu erreichen, ohne daß die Packung nachgestellt werden

Die Lösung besteht darin, daß erfindungsgemäß die Feder zwischen einer Büchse und einem Drosselring angeordnet ist, Büchse und Drosselring unter Freilassen eines Drosselspaltes teleskopartig ineinandergreifen und Büchse und/oder Drosselring jeweils axiale Nuten oder Bohrungen aufweisen, sich die Büchse einerseits an den Packungsringen abstützt und am Stopfbuchsengehäuse ein Anschlag für den Drosselring andererseits vorgesehen ist.

Beim Zusammenfahren von Drosselring und Büchse entsteht vorteilhaft eine Drosselwirkung durch den Drosselspalt, d.h. der Einbau aus Büchse, Feder und Drosselring stellt eine hydraulische Dämpfung dar. Diese läßt eine so geringe Stopfbuchsfederkraft zu, daß ein Wachsen der Stopfbuchspackung bei Erwärmung möglich ist. Die Stopfbuchsfederkraft ist jedoch gleichzeitig so groß, daß ein starkes Bewegen und Atmen der Stopfbuchspackung verhindert wird. Diese an sich widersprüchlichen Forderungen lassen sich

erfüllen, well das Wachsen der Stopfbuchspackung bei Erwärmung langsam, das Atmen der Stopfbuchspackung hingegen mit Hubfrequenz erfolgt. Das Auseinanderfahren erfolgt wegen der axialen Nuten oder Bohrungen ohne besonderen Widerstand.

Die beabsichtigte Drosselwirkung des Drosselspaltes beim Zusammen-' fahren der Vorrichtung läßt sich erhöhen, indem der Drosselspalt mit zusätzlichen Drosselelementen versehen wird, die Gewindeform besitzen oder als Labyrinthdichtung ausgebildet sein können.

O Selbstverständlich umfaßt die Erfindung auch die kinematische Umkehrung von Drosselring und Büchse. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Büchse dem Plunger zugekehrt. Sie kann in diesem Fall vorteilhaft gleichzeitig ein Führungselement für den Plunger tragen.

Zweckmäßig weist die Büchse mindestens einen den Drosselring an einer von der Feder abgewandten Seite hintergreifenden Anschlag auf. Vorteilhaft ist damit ein erleichterter Einbau erreicht, weil die Ausdehnung der Feder durch die Anlage des Drosselringes am Anschlag, z.B. an einem Sicherungsring, begrenzt ist. Büchse, Feder und Drosselring können in zusammengebautem Zustand in das Stopfbuchsgehäuse eingebracht werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine nachstellbare Stopfbuchse und

Fig. 2 eine Stopfbuchse mit Führungselementen für den Plunger.

In den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und 2 befindet sich recht des Plungers 1 die Mediumseite, d.h. der Arbeitsraum mit den Ventilen. Der Plunger 1 ist in einem Stopfbuchsengehäuse 2 geführt.

Zwischen Punger 1 und Stopfbuchsengehäuse 2 befinden sich einerseits Packungsringe 3, die wie durch Pfeile 4 symbolisch angedeutet, durch einen Gegendruck, z.B. eine Sicherung am Stopfbuchsengehäuse 2, gehalten sind, andererseits eine Packungsnachstellvorrichtung. Die Packungsnachstellvorrichtung besteht aus einer Büchse 5, einer . Feder 6 und einem Drosselring 7. Zwischen Büchse 5 und Drosselring 7 befindet sich ein Drosselspalt 8. Die Büchse 5 einerseits stützt sich mit einem Büchsenbund 9 an den Packungsringen 3 ab, der Drosselring 7 andererseits mit einem Bund 10 an einem Anschlag 11 des Stopfbuchsengehäuses 2. Der

O Drosselring 7 und die Büchse 5 besitzen an ihrer Außenseite Axialnuten 1 2.

Die Packungsnachstellvorrichtung hat folgende Wirkungsweise:

Die Kolbenpumpe fährt unter Vollast gegen den Druck des Fördermediums. Beim Verdrängen des Fördermediums werden die Packungsringe 3 durch denGegendruck belastet. Sie nehmen hierbei das kleinste Volumen an. Büchse 5 und Drosselring 7 werden durch die

Eeder 6 auseinandergedrückt, bis die Büchse 5 bzw. der Drosselring 7 an den Packungsringen 3 bzw. am Anschlag 11 des Stopfbuchsengehäuses 2 anstoßen. Beim Auseinanderfahren von ^ Büchse 5 und Drosselring 7 ist die Drosselwirkung des Drossel-

Spaltes 0 unterdrückt bzw. kurzgeschlossen durch die an den Außenseiten von Büchse 5 und Drosselring 7 befindlichen Axialnuten 12. Statt dieser Axialnuten können Bohrungen am Buchsenbund 9 und am Drosselring 7 vorgesehen sein.

Erfolgt beim Saughub eine Druckentlastung, so wollen die Packungsringe 3 ein größeres Volumen einnehmen. Auf die Packungsnachstellvorrichtung wirkt ein Druck, der bewirkt, daß das Fördermedium durch den Drosselspalt 8 zwischen Büchse 5 und Drosselring 7 gedrückt wird. Ein Zurückströmen des Mediums über die Axialnuten 12 ist nicht möglich, da die beiden Stirnflächen von Büchse 5 und Drosselring 7 an den Packungsringen 3 bzw. am Anschlag 11 anliegen,

Es erfolgt ein sehr langsames Wachsen der Stopfbuchspackung bzw. der Packungsringe 3, bis beim Verdrängen des Mediums an der Stopf buchse wieder Druck ansteht, d.h. das Bewegen der Packung ist stark gedämpft. Die Packungsringe 3 nehmen unter dem Druck wieder das kleinste Volumen ein, die Packungsnachstellvorrichtung wird durch die Stopfbuchsenfeder 6 auseinandergedrückt, der Vorgang wiederholt sich.

Bei Verschleiß der Packung bzw. der Packungsringe 3 und damit kleinerem Packungsvolumen verlängert sich die Packungsnachstellvorrichtung und gleicht somit den Stopfbuchsverschleiß selbsttätig aus. ,

Fährt die Kolbenpumpe im Leerlauf, d.h. ohne Druck, so stabilisiert die Feder 6 den Packungseinbau derart, daß die Packungsringe 3 zusammengedrückt sind. Die hydraulische Dämpfung verhindert, daß der Packungseinbau beim Kolbenhub wandern kann.

Fig. 2 zeigt eine Variante zu Fig. 1. Links des Plungers soll sich die Einbauseite, rechts die Mediumseite befinden. Die Büchse 5, die etwas länger ausbauen darf als der Drosselring 7, O trägt ein Führungselement 13, z.B. einen Führung sr inc,·, und an

ihrer verlängerten Seite einen Sicherungsring 14. Vor dem Einbau der Packungsnachstellvorrichtung ist der Drosselring 7 gegen den Sicherungsring gedrückt. Beim Einbauen der Packungsnachstellvorrichtung von links her in das Stopfbuchsengehäuse 2 hebt sich der Drosselring 7 vom Sicherungsring 14 ab. Bei dieser Ausführung ist wegen der Sicherung der Feder 6 gegen ein Auseinanderschnellen der Einbau wesentlich erleichtert«

Es versteht sich, daß das Material des Drosselringes 7 härter ist als das Material der Büchse 5 oder umgekehrt, um ein Fressen im Drosselspalt 8 zu verhindern. Eine leichte Versetzung des Drosselringes 7 aus seiner konzentrischen Lage zum Plunger 1 ist

für die Funktion der Packungsnachstellvorrichtung unproblematisch, weil die wirksame Fläche des Drosselspaltes 8 konstant bleibt.

Die Packungsnachstellvorrichtung verhindert vorteilhaft ein Bewegen der Stopfbuchsenpackung und gleicht einen Stopfbuchsenverschleiß aus.

Claims (6)

An, sprüche

1. Kolbenpumpe mit einer nachstellbaren Stopfbuchse aus Packungsringen, die mediumseitig durch eine koaxial zum Plunger angeordnete Stopfbuchsenfeder belastbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopfbuchsenfeder (6) zwischen einer Büchse (5) und einem Drosselring (7) angeordnet ist, Büchse und Drosselring unter Freilassen eines Drosselspaltes (8) teleskopartig ineinandergreifen und Büchse und/oder Drosselring jeweils Axialnuten oder -bohrungen (12) aufweisen, sich die Büchse einerseits an den Packungsringen (3) abstützt und am Stopfbuchsengehäuse (2) ein Anschlag für den Drosselring andererseits vorgesehen ist.

2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselspalt (8) mit zusätzlichen Drosselelementen versehen ist.

3. Kolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselelemente Gewindeform besitzen.

4. Kolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselelemente als Labyrinthdichtung ausgebildet sind.

5. Kolbenpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse (5) ein Führungselement (13) für den Plunger (1) trägt.

6. Kolbenpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse (5) mindestens einen den Drosselring (7) an einer von der Stopfbuchsenfeder (6) abgewandten Seite hintergreifenden Anschlag aufweist.