DE933849C - Einrichtung zum Schutze von Kreiselpumpen mit hydraulischer Achsschubentlastung durch Regelung der in den Zulaufbehaelter rueckgefuehrten Entlastungsfluessigkeitsmenge - Google Patents

Description

• Einrichtung zum Schutze von Kreiselpumpen mit hydraulischer Achsschubentlastung durch Regelung der in den Zulaufbehälter rückgeführten Entlastungsflüssigkeitsmenge Bei Hochdruck-Kreiselpumpen mit hydraulischer Achsschubentlastung zur Förderung von Flüssigkeiten in der Nähe ihrer Sättigungstemperatur, wie z. B. Speisewasser, müssen besondere Schutzmaßnahmen getroffen werden, um bei Schwach- und Nullast gefährliche Verdampfung bei Entspannung des Entlastungswassers in der Entlastungseinrichtung zu verhindern. Bekanntlich ist die Leistungsaufnahme von Hochdruck-Kreiselpumpen bei Schwach- und Nullast immer noch etwa halb so groß wie bei Vollast. Diese Leistung wird bei Nulllast ganz, bei Teillast immer noch zu einem beträchtlichen Teil in Wärme umgewandelt und führt somit zu einer Aufheizung der in der Pumpe befindlichen Flüssigkeit. Es besteht daher bei Unterschreitung der von den Betriebsverhältnissen der Pumpe abhängigen Mindestbelastung schon nach kurzer Zeit Verdampfungsgefahr an .der hydraulischen Entlastungseinrichtung, in welcher die Flüssigkeit auf den Zulaufdruck der Pumpe entspannt wird. Um diese Gefahr zu beseitigen, wird bisher 'eine Nebenauslaßleitung in der Druckleitung vorgesehen, durch die bei Schwach- oder Nullast die eine unzulässige Erwärmung verhindernde Mindestmenge durch die Pumpe durchgesetzt und in den Zulaufbehälter entspannt werden kann. Die Betätigung des Nebenauslasses kann sowohl mittels eines handbetätigten Ventils als auch selbsttätig durch ein sogenanntes Mindestmengenventil erfolgen.
• Die Nachteile der manuellen Betätigung des Nebenauslasses sind offensichtlich, da bei plötzlichen Belastungsschwankungen das Nebenauslaßventil oft nicht rasch genug betätigt werden kann, ganz abgesehen davon, daß .die meist durch abseits. liegende Steuerorgane hervorgerufene Veränderung der. Pumpenbelastung vom Bedienungspersonal nicht immer rechtzeitig bemerkt wird. Das selbsttätige Mindestmengenventil am Druckstutzen der Pumpe wird dagegen unmittelbar vom Mengenstrom gesteuert und öffnet bei Erreichen der Mindestmenge selbsttätig den Nebenauslaß, hat also diesen Nachteil nicht, dafür aber Mängel, die bei allen ähnlichen Schwachlastschutzeinrichtungen auftreten und auf der Notwendigkeit beruhen, die Fördermenge bei Schwach- und Nullast mittels einer durch einen druckseitig vorgesehenen Nebenauslaß in einer Stufe entspannten sogenannten Mindestmenge nicht unter das von Fall zu Fall notwendige Maß absinken zu lassen. Es treten hierbei nämlich an den Drosselelementen, seien es nun Ventil- oder Schieberorgane, nach einiger Betriebszeit Erosionen auf, die ein sicheres Abdichten des Nebenauslasses bei Normalbelastung der Pumpe nicht mehr gewährleisten.
• Man hat auch schon vorgeschlagen, schädliche Verdampfung bei Schwach- und Nullast zu verhindern, indem dem Entlastungswasser bei Durchtritt durch die Entlastungseinrichtung die in der schwachbelasteten Pumpe aufgenommene Verlustwärme entzogen wird. Während beim ersten Verfahren der Schwachlastschutz in der Aufrechterhaltung einer nicht zu unterschreitenden Mindestmenge besteht, wird beim zweiten die in Wärme umgewandelte Verlustleistung bei Schwach- und Nullast durch Kühlung des Entlastungswassers vor der Entlastungseinrichtung abgeführt.
• Die Kühlung des Entlastungswassers ist, falls mit Rohwasser gekühlt wird, mit großen Wärmeverlusten verbunden, denn die im Kühlwasser abgeführte Wärme, die bei großen Pumpenleistungen über i Million kcal/H betragen.karnn, wird, dem Kreislauf unwiederbringlich entzogen. Außerdem ist die Betriebssicherheit dieses Schwachlastschutzes abhängig von einer absolut zuverlässigen Kühlwasserzufuhr. Letztere kann aber im praktischen Betrieb Störungen unterliegen, welche die Entlastungswasserkühlung zum Ausfall bringen kann, wodurch schwere Pumpenschäden die Folge wären.
• Weiterhin ist bekanntgeworden, das Entlastungswasser, um Wärmeverluste zu vermeiden, in den Zulaufbehälter zurückzuführen, und die Menge des zurückzuführenden Entlastungswassers durch ein einstellbares Regelorgan zu beeinflussen. Dieses Regelorgan ist auf einen Mindestquerschnitt eingestellt, der bei Normalbelastung gerade den Durchsatz der zur hydraulischen Entlastung notwendig-en Flüssigkeitsmenge erlaubt.
• Durch die Erfindung wird nunmehr eine Einrichtung zum Schutz von Kreiselpumpen mit hydraulischer Achsschubentlastung geschaffen, bei welcher die Mengenregelung der abzuführenden Mindestflüssigkeit durch ein als Drosseleinrichtung ausgebildetes Regelorgan in Abhängigkeit von der Pumpenbelastung derart erfolgt, daß bei Übergang zurr Schwachlastbetrieb die Drosselwirkung vermindert wird.
• Die bei Schwach- und Nullast notwendige Vergrößerung der Durchsatzmenge durch die Entlastungseinrichtung über den für die hydraulische Entlastung notwendigen Mindestbetrag von etwa 3 bis 5 % der Vollastförderung hinaus kann durch zwei verschiedene Maßnahmen erreicht werden. Die eine besteht darin, den der Entlastungsscheibe vorgeschalteten Drosselspalt zwischen Welle und Drosselbüchse zu erweitern, so daß sich durch die geringere Drosselwirkung ein höherer Druck vor der Entlastungsscheibe einstellt, der diese weiter von der Gegenscheibe abhebt, wodurch ein höherer Durchsatz erreicht wird.
• Die andere Möglichkeit besteht darin, bei üblicher Weite des der Entlastungsscheibe vorgeschalteten Drosselspaltes in den Raum vor der Entlastungsscheibe zusätzlich Wasser vom Druckstutzen oder einer geeigneten Stufe hineinzuleiten, wodurch ebenfalls der Druck vor der Entlastungsscheibe und damit auch der gesamte Durchsatz durch die Entlastungseinrichtung erhöht wird.
• Das bereits erwähnte Drosselorgan zur Mengenregulierung des Entlastungswassers wird im ersten Fall der Entlastungseinrichtung nachgeschaltet, kann also z. B. in der Entlastungswasserleitung zum Behälter angeordnet werden. Im zweiten Fall wird das Drosselorgan in einer besonderen Kurzschlußleitung vom Druckstutzen oder einer geeigneten Stufe zum Raum vor der Entlastungsscheibe eingebaut.
• Fernerhin kann die Drosselung in der Entlastungseinrichtung so bemessen sein, daß bei weitester Öffnung des nachgeschalteten Drosselorgans nur eine um einen Sicherheitszuschlag größere Wassermenge durchtreten kann, als es der bei Nulllast abzuführenden Mindestwassermenge entspricht.
• Der Impuls zur Steuerung des regulierbaren Drosselorgans kann von der Größe der Fördermenge abhängig sein, und in diesem Fall kann der Impulsgeber z. B. eine mengenabhängige Differenzdruckeinrichtung sein..Ebenso kann der Impuls zur Steuerung des regulierbaren Drosselorgans aus der Temperaturänderung der die Pumpe durchströmenden Flüssigkeit entnommen werden, die beim Abschalten oder Zuschalten der Pumpe auftritt. Vorteilhafterweise wird hierbei der Impulsgeber als ein in dem Raum hinter der Entlastungseinrichtung oder der daran anschließenden Rohrleitung angebrachter Temperaturfühler ausgebildet.
• In den Abb. i und a sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt, und zwar zeigt Abb. i eine Einrichtung mit hinter die Entlastungseinrichtung geschaltetem Drosselorgan, während in der Abb. z das Drosselorgan in eine parallel zum Spalt zwischen Welle und Drosselbüchse geführte Leitung eingeschaltet ist, die an einer Stelle hohen Druckes beginnt und vor der Entlastungseinrichtung endet.
• Man erkennt in der Abb. i die Kreiselpumpe i mit der Entlastungseinrichtung z und dem Raum 3 hinter der Entlastungseinrichtung. An den Raum 3 schließt sich die Leitung 4. an, welche das regelbare Drosselorgan 5 enthält. Die Steuerung des Drosselorgans 5 erfolgt durch den in dem Raum 3 eingeschalteten Temperaturfühler 6. Die Flüssigkeitsmenge, welche durch das Drosselorgan 5 hindurchtritt, fließt durch die Leitung 7 in den Zulaufbehälter 8, so daß die in dieser Flüssigkeit enthaltene Wärmemenge nicht verlorengeht. Der Drosselspalt vor der Entlastungseinrichtung 2 zwischen Wellenschutzbüchse 9 und Drosselbüchse io ist über das sonst übliche Maß erweitert.
• Bei der Anordnung nach Abb. 2 hat der Drosselspalt zwischen Wellenschutzbüchse 9 und Drosselbüchse io sein normales Maß. Der Druck im Raum vor der Entlastungseinrichtung 2 wird durch Zuführung von Druckwasser aus dem Druckstutzen i i über die Leitung 12 erhöht. In die Leitung 12 ist das regelbare Drosselorgan 5 eingeschaltet, welches in diesem Beispiel durch den Differenzdruckmesser 13 in Abhängigkeit von der Fördermenge gesteuert wird.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zum Schutz von Kreiselpumpen mit hydraulischer Achsschubentlastung, bei welcher zwecks Verhinderung einer unzulässigen Temperatursteigerung des Fördermittels in der Pumpe bei Schwach- und Nullast eine Mindestflüssigkeitsmenge durch die Entlastungseinrichtung in den Zul'aufbehälter der Pumpe zurückgeführt wird, wobei die Menge der rückgeführten Flüssigkeit durch ein einstellbares Regelorgan beeinflußt wird, das auch bei Volllast einen Mindestquerschnitt aufweist, der gerade den Durchsatz der zur hydraulischen Entlastung notwendigen Flüssigkeitsmenge erlaubt, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelorgan als Drosseleinrichtung ausgebildet ist und die Mengenregelung in Abhängigkeit von der Pumpenbelastung derart erfolgt, daß bei übergang zu Schwachlastbetrieb die Drosselwirkung vermindert wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan hinter der Entlastungsscheibe angeordnet ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan in eine parallel zum Drosselspalt vor die Entlastungsscheibe geführte Leitung eingeschaltet ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselung in der Entlastungseinrichtung so bemessen ist, daß bei weitester Öffnung des nachgeschalteten Drosselorgans nur eine um einen Sicherheitszuschlag größere Wassermenge durchtreten kann, als es der bei Nullast abzuführenden Mindestwassermenge entspricht.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch i bis 4 oder einem derselben, dadurch gekennzeichnet, daß der Impuls zur Steuerung des regulierbaren Drosselorgans von der Größe der Fördermenge abhängig ist.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber eine mengenabhängige Differenzdruckeinrichtung ist.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch i bis 4 oder einem derselben, dadurch gekennzeichnet, daß der Impuls zur Steuerung des regulierbaren Doppelorgans der Temperaturänderung der die Pumpe durchströmenden Förderflüssigkeit entnommen wird. B. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber aus einem vorzugsweise im Raum hinter der Entlastungseinrichtung oder in der daran anschließenden Rohrleitung angebrachten Temperaturfühler besteht. Angezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 1 936 o66; deutsche Patentschrift Nr. 48o o67.