DK168771B1 - Centrifugalpumpe til transport af varme medier og med en glideringstætning mellem pumpeaksel og hus - Google Patents

Description

i DK 168771 B1

Opfindelsen angår en centrifugalpumpe til transport af varme væsker, og som omfatter mindst én ud gennem pumpehuset ført akseludgang med en glideringstætning, der er anbragt i et tætningsrum, som indeholder den transporte-5 rede væske og er adskilt fra pumpehuset ved hjælp af et afstandsstykke med snævert aksespillerum, samt midler til at sætte væsken i tætningsrummet i cirkulation således, at glideringstætningens glideflader omstrømmes.

10 Højt belastede glideringstætninger omstrømmes for at fjerne den varme, der opstår ved glidefladerne. Denne omstrømning finder ved den fra patentskriftet DE-A-21 40 959 kendte pumpe sted ved hjælp af en væskecirkulation i tætningsrummet. Til dette formål er en til 15 glideringstætningen hørende omløbende del forsynet med et transportgevind, som samvirker med det snævert udformede tætningshus og danner en aksial strøm, der ledes således tilbage gennem en kanal, der forbinder tætningsrummets ender, at strømmen træffer glideringstætningens glidefla-20 der. Den af skyllestrømmen optagne varme afgives i returkanalområdet til den omgivende luft. Fjernelse af varme som følge af, at væske i tætningsrummet udveksles med pumpens transportstrøm, er praktisk udelukket, eftersom tætningsrummet kun står i forbindelse med pumpen via en 25 snæver akselspalte.

Denne indretning har vist sig velegnet til væsker, såsom varmeoverføringsolier, men når den anvendes til varmt vand, har der vist sig vanskeligheder ved glideringstæt-30 ningen. Opfindelsen omfatter en erkendelse af de afgørende grunde til dette forhold. Selv om tætningsrummet ved opstart er fuldstændigt fyldt med varmt vand, kan der * lidt efter lidt udskilles gas, der samler sig i tætningsrummet. Denne proces holder ikke op, når den væskemængde, 35 der befinder sig i tætningsrummet, har afgivet sit gasindhold, da der stadig finder en mindre væskeudveksling med pumpen sted og derfor stadigt udskilles små gasmæng- DK 168771 B1 2 der, der som følge af konstruktionen ikke kan skylles ud af tætningsrummet. Som følge af centrifugalkraftens påvirkning af den væske, der roterer med glideringstætnin-gen i tætningsrummet, er den udskilte gas tilbøjelig til 5 at samle sig ved glideringstætningen og forstyrre den nødvendige skyllevirkning på dette sted. Dette udsætter kølingen og smøringen af glidefladerne for fare.

Disse problemer optræder ikke ved pumper af anden art, 10 hvor tætningsrummet står i strømningsforbindelse med transportstrømmen, da eventuelle gasudskillelser, såsom ligeledes faste fremmede stoffer i dette tilfælde bliver ført ud af tætningsrummet. Fra patentskriftet DE-A-34 38 662 kendes således en pumpe, hvor tætningsrum-15 met via en første kanal står i forbindelse med et pumpeområde med højt tryk og via en anden kanal med et pumpeområde med mindre tryk. Ved en anden fra patentskriftet DE-A-31 37 692 kendt pumpe er der ved udformning af en rørvæg inde i tætningsrummet dannet en cirkulationsvej, 20 der tjener til at skylle fremmedstoffer, såsom sand væk fra glideringstætningen.

Formålet med opfindelsen er at anvise en centrifugalpumpe af den indledningsvis nævnte art, som er velegnet til at 25 blive anvendt til gasholdige væsker.

Dette opnås, idet centrifugalpumpen ifølge opfindelsen i kombination omfatter, 30 - midler til i afstand fra glideringstætningen at dæmpe væskecirkulation, - et strømningsdæmpende, udlufteligt opsamlingsrum med et stort volumen til udskilt gas, og 35 - en indretning til at fjerne den opsamlede gas.

DK 168771 B1 3

Det første funktionselement ifølge opfindelsen består i den intensive omstrømning af i det mindste glideringstæt-ningens glideflader for at fjerne gasbobler, der har sat sig fast på glideringstætningen eller samlet sig i områ-5 det ved denne. Til dette formål kan anvendes i og for sig kendte skylleindretninger.

Det andet funktionselement ifølge opfindelsen består i, at væskecirkulationen i afstand fra glideringstætningen 10 dæmpes for at muliggøre udskillelsen af de gasbobler, der er ført bort fra glideringstætningen. Dette træk kan på kendt måde realiseres af en fagmand, især ved indretning af. store strømningstværsnit i afstand fra glideringstætningen .

15

Endelig består det tredje funktionselement ifølge opfindelsen i, at der indrettes et opsamlingsrum med tilstrækkeligt stort volumen til at rumme den udskilte gas, og som fortrinsvis ligger i tætningsrummets øverste område.

20 Strømningen må være dæmpet så meget i dette rum, at den gas, der befinder sig i rummet, ikke på ny bliver revet med i cirkulationen. Tætningsrummet må endvidere kunne udluftes således, at gassen i hvert fald periodisk kan fjernes. Det bemærkes, at der mellem de dele af cirkula-25 tionsvejen, hvor gasudskillelsen finder sted, og opsamlingsrummet må være en forbindelse, således at gassen kan komme ind i opsamlingsrummet fra strømningskredsløbet.

Ifølge opfindelsen kan tætningsrummet fortrinsvis ved 30 hjælp af en i det væsentlige rørformet væg være opdelt i et indre og et ydre område, som tilsammen danner cirkulationsvejen, og som mindst har én forbindelse i nærheden af glideringstætningens glideflade og én i aksial afstand fra denne liggende anden forbindelse.

Væskestrømmens intensive omskylning af glideringstætningen kan ifølge opfindelsen forbedres ved at indrette 35 DK 168771 B1 4 mindst én ribbe, der på nær en lille afstand (f.eks. 1-2 mm) er ført helt ind til gi iderings tætningens ydre omkreds, hvor dens inderkant fremkalder en kraftig turbulens, der løsriver de gasbobler, som befinder sig her, 5 således at gasboblerne kan føres med af væskecirkulationen. Det har i denne forbindelse vist sig at være en fordel, når ribben er anbragt under akselhøjde, altså i tætningsrummets geodætisk nedre område, og/eller forløber skråt i forhold til aksialretningen.

10

En af disse ribber kan være tilstrækkelig, især når tætningsrummets indre og ydre område er indbyrdes adskilte af en rørvæg. Uden særskilt adskillelse mellem de to områder kan der imidlertid også være anbragt flere ribber, 15 som strækker sig tværs gennem begge områder fra tætningsrummets væg til glideringstætningen, hvorved der mellem de enkelte ribber og tætningsrummets begrænsning dannes kamre, som i nærheden af glideringstætningen danner et i det indre snævert område og uden for dette et bredere om-20 råde, således at cirkulationsstrømmen, og især ved ribberne, forløber hastigt og turbulent omkring glideringstætningen i det indre område og forløber dæmpet uden for dette.

25 Ribberne kan være udformet med udskæringer, hvorigennem den udskilte gas kan stige op i gasopsamlingsrummet.

Når tætningsrummets indre og ydre område er adskilte af en i det væsentlige rørformet væg, kan der til intensive-30 ring af cirkulationen - som i og for sig kendt - være indrettet et transportgevind, som virker mellem væggen og en del, som roterer sammen med glideringstætningen. Der opnås herved først og fremmest under pumpens opstart-ningsfase en intensiv gennemstrømning, som sørger for en 35 fuldstændig og hurtig afgasning.

DK 168771 B1 5

Gasoptagerrummet eller strømningsdæmpningen i dette kan være dannet af mindst en på tværs af omkredsen forløbende ribbe, som er anbragt fortrinsvis foroven i tætningsrummets ydre område, og som fortrinsvis ligger f.eks. ca.

5 45° før toppunktet, set i pumpens omdrejningsretning.

Gassen kan da samles i det dæmpede rum bag ribben. Ribben er herunder således indrettet, at den efterlader et lille gennemstrømningstværsnit, hvorigennem gassen kan trænge ind i opsamlingsrummet, uden at dæmpningen af strømmen 10 nedsættes. Dette lille gennemstrømningstværsnit dannes fortrinsvis af en spalte mellem ribben og den ydre afgrænsning af det delområde, som indeholder ribben.

Yderligere kan tætningsrummet ifølge opfindelsen være 15 forbundet med et område med højt tryk på pumpens trykside. Når tætningsrummet desuden er forbundet med et område med lavt tryk i pumpen, er det hensigtsmæssigt i sidstnævnte forbindelse at indrette en drossel, som eksempelvis kan være udformet som et glideleje, der. ligger mellem 20 pumpen og afstandsstykket. Forbindelsen med området med højt tryk i pumpen kan være udformet som en særskilt omledningskanal. Denne indretning bevirker, at der i glide-ringstætningsrummet indstiller sig et tryk, som omtrent svarer til det høje tryk i pumpen. Forudsætning herfor 25 er, at drosselvirkningen i omledningskanalen er betydeligt mindre end drosselvirkningen i glidelejet eller afstandsstykket. Herved opnås, at mediet i glideringstæt-ningen kommer til at befinde sig i større afstand fra kogefasen og derfor muliggør en sikker drift af gliderings-30 tætningen.

Det er ikke nødvendigt, at hele gasopsamlingsvolumenet ligger i tætningsrummet, idet der i dette ifølge opfindelsen også kan være indrettet en udluftningslomme, som 35 stiller et yderligere opsamlingvolumen til rådighed og er forsynet med en udluftningsindretning. Tilsvarende som ved de tidligere udformninger må der også i dette tilfæl DK 168771 B1 6 de i tætningsrummet være et ydre strømningsdæmpende opsamlingsrum, hvorfra gassen kan komme ind i udluftningslommen.

5 Udluftningsindretningen kan være automatisk eller manuelt betjent. Udluftningen skal naturligvis finde sted, hvor gassen samler sig, sædvanligvis på det geodætisk højest beliggende punkt. Desuden kan der i tætningsrummet eller udluftningslommen være anbragt en eller flere sensorer 10 til at overvåge driftsforholdene. Dette kan eksempelvis tjene til at styre den nødvendige udluftning af tætningsrummet eller til at slå pumpeaggregatet fra, hvis glide-ringstætningen kommer i fare.

15 Opfindelsen forklares nedenfor, idet der beskrives de udførelsesformer, der er vist på tegningen, hvor fig. 1 viser et længdesnit gennem pumpen, 20 fig. 2 et længdesnit gennem en første udførelsesform for tætningsindretning, fig. 3 et snit efter linien A-Λ i fig. .2, 25 fig· 4 et længdesnit gennem en anden udførelsesform for tætningsindretningen, fig. 5 et snit efter linien B-B i fig. 4, 30 fig. 6 et længdesnit gennem en tredje udførelsesform for et tætningshus, og fig. 7 et snit efter linien C-C i fig. 6.

35 Fig. 1 viser en centrifugalpumpe med et pumpehus, som blandt andet består af et spiralhus 1 og et husdæksel 2, samt af et tilhørende løbehjul 3 på en aksel 4, hvis ud- DK 168771 B1 7 gang gennem huset er tætnet ved hjælp af en giiderings-tætning 5. Akslen 4 er dels lejret i et uden for pumpehuset anbragt kugleleje 6, dels i et inde i pumpehuset anbragt glideleje 7. Mellem dette leje og glideringstæt-5 ningen 5 ligger et til husdækslet 2 hørende afstandsstykke 8, der er udformet som en rørformet del, og som omgiver pumpeakselen 4 med et snævert spaltemellemrum. Glide-ringstætningen 5 befinder sig i et tætningsrum 9, som af-grænses af et tætningshus 10, der i sit geodætisk højest 10 liggende område har en udluftningsindretning 11. Tætningsrummet er udvidet, således at det har et stort volumen. Herved kan det indeholde en større væskemængde, hvorved væskeforsyningen til glideringstætningen forbedres, og der opnås større mulighed for at kunne opsamle 15 gas. Som følge af husets forøgede overflade opnås desuden en forstærket udstråling af varme.

Husdækslet 2 er udformet med flere vægge for at forøge temperaturfaldet. X dækslet 2 er der udformet to forbin-20 delser mellem tætningsrummet og pumpens strømningskanaler, nemlig for det første glideleje 7, som virker drøvlende og forbinder tætningsrummet med et afsnit med lavt tryk, og for det andet en særskilt kanal 23, der forbinder tætningsrummet med et afsnit med højt tryk.

25 Denne kanal 23 er forbundet med et rum 24 på den side af glidelejet 7, hvor tætningen ligger. Som følge af glide-lejet 7’s drøvlevirkning, som også kan opnås ved hjælp af en særskilt drossel, såfremt der på dette sted renonceres på et glideleje, står rummet 24 og hermed tætningsrummet 30 9 under højt tryk. Der opnås herved en større trykdiffe rence i forhold til atmosfæretrykket, hvorved der ikke finder nogen eller i hvert fald høj st en meget ringe fordampning sted af mediet i tætningsspalten, således at sandsynligheden for, at der opstår driftsforstyrrelser, 35 bliver betydeligt mindre. Som følge af at kanalen 23 er tilsluttet rummet 24 på den side af afstandsstykket 8, som vender mod pumpen, opnås desuden, at strømmen af DK 168771 B1 8 frisk og gasholdigt medium ikke via kanalen 23 når frem til tætningsrummet 9, således at der ikke her skal finde en ekstra gasudskillelse sted.

5 I den i fig. 2 og 3 viste udførelsesform for tætningsindretningen er tætningsrummet 9 delt op af en fortrinsvis cylindrisk væg 12 i et indre område 13 og et ydre område 14. Disse områder er indbyrdes forbundne dels via en ringspalte 15 i nærheden af gi iderings tætningens tæt-10 ningsflade, dels i et i aksial afstand herfra liggende område via boringer 16. En ribbe 17 strækker sig fra væggen 12 på det geodætisk dybest liggende sted ind i det indre område til nogle få millimeter fra glideringstæt-ningen 5's ydre periferi. Denne ribbe kan eventuelt være 15 anbragt således, at den forløber skråt i forhold til længderetning (ikke akse-parallelt) med henblik på at opnå en større strømningshastighed og bedre afbøjningsvirkning.

20 En ribbe 18, som set i omdrejningsretningen ligger ca.

45° før toppunktet, strækker sig fra væggen 12 ud i det ydre område 14 til tætningsrummets væg på nær en smal spalte 19, således at der her finder en stærkt hæmmet gennemstrømning sted, især af den gas, der har samlet sig 25 foran ribben.

Der indstiller sig da en cirkulationsstrømning, der via boringerne 16 løber fra det indre til det ydre område og tilbage igen via spalten 15 til giideringstætningens gli-30 defladeområde. Den indre ribbe 17 skaber en kraftig turbulens ved giideringstætningens periferi, således at udskilte gasbobler her rives med og af cirkulationsstrømmen føres ud i det ydre område 14, som har et større strømningstværsnit, således at strømmen især i det i fig. 2 35 til venstre for snitlinien A-A liggende område er stærkt dæmpet, hvorved gassen udskilles og kan stige op og samle sig i toppunktsområdet i læ af ribben 19. Strømmen i det- DK 168771 B1 9 te område dæmpes som følge af ribben 18 og af, at der ikke findes nogen boring 16. Gassen, som har samlet sig her, holdes således siden ude af den cirkulerende strøm. Størrelsen af det rum, der står til rådighed til opsam-5 ling af gassen, er valgt således, at det er tilstrækkelig stort til længere tids drift.

Den i fig. 5 viste udførelsesform svarer til den i fig. 2 og 3 viste udførelsesform, for så vidt andet ikke fremgår 10 af det i det følgende anførte. Væggen 12, som adskiller det indre område 13 fra det ydre område 14, har en afstand på blot få millimeter fra glideringstætningen 5' s periferi. Mellem en til glideringstætningen hørende roterende del og væggen 12 er der indrettet et transportge-15 vind 20. Boringerne 16 til at forbinde de to områder er udformet i væggen 12's flangedel. Transportgevindet 20 tjener til at transportere væsken i det indre område hen til boringerne 16, således at væsken efter at have passeret det ydre område 14 når frem til glideringstætningens 20 glidefladeområde via ringspalten 15. Det indre område 13’s snæverhed i forbindelse med den tvungne gennemstrømning sørger for at fjerne udskilt gas fra glideringstætningen. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Ved den i fig. 6 og 7 viste udførelsesform er der i gli 2 deringens tætningsform 9 anbragt to radiale ribber 21, 3 der strækker sig ind til glideringstætningen 5's ydre pe 4 riferi på nær nogle få millimeter. Disse ribber 21 omfat 5 ter udskæringer 22, der kan være udformet som boringer i 6 selve ribbefladen og/eller som spalter mellem ribben og 7 tætningsrummets ydre afgrænsning, og som muliggør en gen 8 nemstrømning af væske og gas, hvorved strømningen (i det 9 mindste i toppunktsområdet) er dæmpet så meget, at der 10 her kan opsamles udskilt gas. Ribberne bevirker, at der 11 ved glideringstætningens periferi opstår en kraftig turbulens, som tjener til at rive gas, som har udskilt sig i dette område, med. Ribberne bevirker samtidigt, at strøm- 10 DK 168771 B1 ningen dæmpes i det område, der radialt ligger længst væk fra glideringstætningen, således at gassen kan udskilles og stige op i toppunktsområdet, hvorfra den på et givet tidspunkt kan fjernes via udluftningsåbningen 11.

5 10 15 20 25 30 35

Claims (15)

1. Centrifugalpumpe til transport af varme væsker, og som 5 omfatter mindst én ud gennem pumpehuset (1, 2) ført aksel med en glideringstætning (5), der er anbragt i et tætningsrum (9), som indeholder den transporterede væske og er adskilt fra pumpehuset (1, 2) ved hjælp af et af standsstykke (8) med snævert akselspillerum, samt midler 10 (12, 20, 21) til at sætte væsken i tætningsrummet (9) i cirkulation således, at glideringstætningens (5) glide-f lader omstrømmes, kendetegnet ved, at pumpen i kombination yderligere omfatter, 15. midler (12, 18, 21) til i afstand fra glideringstætnin- gen (5) at dæmpe væskecirkulationen, - et strømningsdæmpende, udlufteligt opsamlingsrum med et stort volumen til udskilt gas, og 20 - en indretning (11) til at fjerne den opsamlede gas.

2. Centrifugalpumpe ifølge krav 1, kendetegnet ved, at tætningsrummet (9) ved hjælp af en i det væsent- 25 lige rørformet væg (12) er opdelt i et indre (13) og et ydre område (14), som har en forbindelse (15) i nærheden af glideringstætningens (5) glideflade og en i afstand fra denne liggende anden forbindelse (16).

3. Centrifugalpumpe ifølge krav 1 eller 2, kende tegnet ved, at der er indrettet mindst én ribbe, (17; 21), der er ført helt ind til glideringstætningens (5) ydre omkreds på nær en lille afstand.

4. Centrifugalpumpe ifølge krav 3, kendetegnet ved, at ribben (17; 21) er anbragt under akselhøjde. DK 168771 B1 12

5. Cervtrifugalpumpe ifølge krav 2 eller 3, kendetegnet ved, at ribben (17; 21) forløber skråt i forhold til akselretningen.

6. Centrifugalpumpe ifølge et eller flere af kravene 1-5, kendetegnet ved, at et antal ribber (21) strækker sig ind mod glideringstætningen (5) fra tætningsrummets væg.

7. Centrifugalpumpe ifølge et eller flere af kravene 3-6, kendetegnet ved, at ribberne (21) er forsynet med udskæringer.

8. Centrifugalpumpe ifølge et eller flere af kravene 1-5, 15 kendetegnet ved, at der mellem væggen (12) og en med glideringstætningen (5) roterende del er indrettet et transportgevind (20).

9. Centrifugalpumpe ifølge et eller flere af-kravene 6-8, 20 kendetegnet ved, at det ydre område (14) indeholder mindst en på tværs af periferien over akselhøjde anbragt ribbe (18; 21), som lader et lille gennemstrømningstværsnit være frit.

10. Centrifugalpumpe ifølge krav 9, kendetegnet ved, at ribben (18; 21) er anbragt før toppunktet, set i omdrej ning sretningen.

11. Centrifugalpumpe ifølge krav 9 eller 10, kende-30 tegnet ved, at det lille gennemstrømningstværsnit er en yderst i tætningsrummet liggende spalte (19; 22).

12. Centrifugalpumpe ifølge et eller flere af kravene 1-11, kendetegnet ved, at tætningsrummet (9) er 35 forbundet med et område med højt tryk i pumpen, og at en eventuel forbindelse med et område med lavt tryk i pumpen omfatter en drossel (7). 13 DK 168771 B1

13. Centrifugalpumpe ifølge krav 12, kendetegnet ved, at området med højt tryk udmunder på den mod afstandsstykket (8) vendende side af pumpen.

14. Centrifugalpumpe ifølge et eller flere af kravene 1- 13, kendetegnet ved, at der i tætningsrummet (9) er indrettet en udluftningslomme med en udluftningsindretning .

15. Centrifugalpumpe ifølge et eller flere af kravene 1- 14, kendetegnet ved, at tætningsrummet (9) eller udluftningslommen indeholder en sensor til at overvåge driftstilstanden. 15 20 25 30 35