EP0346677A1 - Strömungsmaschine - Google Patents
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- F04D7/02—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type
- F04D7/04—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type the fluids being viscous or non-homogenous
Definitions
- the invention relates to a turbomachine according to the preamble of the main claim.
- the invention has for its object to provide a measure for a turbomachine which is supplied with a conveying medium containing solids of the aforementioned magnitude, by means of which a space surrounding the shaft seal and the shaft seal itself can be protected against erosion wear. This object is achieved in accordance with the characterizing part of the main claim.
- Embodiments of the invention described in claims 4 to 8 have the effect that dangerous wear marks were not detectable either on the shaft seal or in the space surrounding the shaft seal.
- the split ring seal was damaged within a very short time without the ring element. If an annular element according to the invention was instead arranged in the space receiving the shaft seal, no signs of wear were detectable even on the split ring seal after a long test period.
- the configurations of claims 9 to 11 describe the different possibilities for producing the ring element.
- FIG. 1 shows a housing (1) of a turbomachine, which is designed here as a centrifugal pump, and an impeller (2) arranged inside the housing (1).
- the impeller is equipped with split ring seals (3, 4) on the suction and pressure side.
- the impeller (2) is attached to a shaft (5) on which a shaft protection sleeve (6) and a shaft seal (7) designed as a mechanical seal are also attached.
- the impeller (2) has axial thrust compensation bores (9) in the area of the impeller hub (8) in the impeller cover disc on the pressure side.
- the housing (1) Inside the space (10) surrounding the shaft seal (7), the housing (1), here a pressure-side housing cover (11), has an attached ring element (12). It extends in the area between the split ring (13) attached to the impeller and the impeller hub (8) and the shaft seal (7).
- the free end face of the ring element (11) has a surface (14) running radially to the shaft, on the smallest diameter of which a nozzle (15) pointing in the axial direction to the shaft seal (7) is attached.
- the ring element (12) formed here as a sheet metal part can also be designed as a solid part which would have a backward rotation on the side facing the shaft seal. Furthermore, it can be formed in one piece with the split ring (16) fixed to the housing.
- FIG. 2 largely corresponds to that of FIG. 1. A difference is that the ring element (12) is provided on its free end face only with a surface (14) extending in the radial direction to the shaft.
- Fig. 3 shows a frustoconical ring element (12) which extends diagonally to the shaft axis, its free end face (17) facing the shaft (5).
- a frustoconical design of the ring element (12) there is one on its free end face (17), as well as on the smallest diameters of the surface (14) or a nozzle (15) attached to it shown in FIGS. 1 and 2 Tear-off edge, with the help of which erosion wear can be prevented within the space (10).
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
- Bei Strömungsmaschinen, die mit einem Feststoffe enthaltenden Fördermedium beaufschlagt sind, besteht die Gefahr eines Erosionsverschleisses innerhalb der Strömungsmaschine. Dem kann zwar durch eine entsprechende Auskleidung des Gehäuses entgegengewirkt werden, jedoch existiert eine besonders gefährdete Stelle im Bereich der Wellenabdichtung. Im Fördermedium enthaltene Feststoffe, welche eine Körnung von bis zu 1 mm aufweisen können, sind in der Lage, die Wellenabdichtung selbst oder die Wellenabdichtung haltende Gehäuseteile zu zerstören. Eine vorzeitiger Ausfall der Strömungsmaschine wäre dadurch gegeben.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Strömungsmaschine, die mit einem Feststoffe der vorgenannten Größenordnung enthaltenden Fördermedium beaufschlagt ist, eine Maßnahme vorzusehen, mit deren Hilfe ein die Wellenabdichtung umgebender Raum und die Wellenabdichtung selbst vor Erosionsverschleiß geschützt werden kann. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches.
- In praktischen Versuchen hat sich in überraschender Weise gezeigt, daß mit einem gemäß dem Hauptanspruch gestalteten Ringelement ein Erosionsverschleiß durch im Fördermedium enthaltene Feststoffe, wobei bis zu 100 mg Feststoffanteil pro dm³ gegeben war, ein Erosionsverschleiß abgestellt werden konnte. Die Unteransprüche 2 und 3 geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung und die Lage der freien Stirnseite des Ringelementes an.
- In den Ansprüchen 4 bis 8 beschriebene Ausgestaltungen der Erfindung bewirken, daß gefährdende Verschleißspuren weder an der Wellenabdichtung noch in dem die Wellenabdichtung umgebenden Raum feststellbar waren. Bei Versuchen mit einem Laufrad, welches auf der der Wellenabdichtung zugekehrten Seite mit einer Spaltringdichtung versehen war, wurde ohne das Ringelement die Spaltringdichtung innerhalb kürzester Zeit beschädigt. Wurde stattdessen in dem die Wellenabdichtung aufnehmenden Raum ein erfindungsgemäßes Ringelement angeordnet, dann waren nach langer Versuchszeit selbst an der Spaltringdichtung keine Verschleißspuren feststellbar. Die Ausgestaltungen der Ansprüche 9 bis 11 beschreiben die unterschiedlichen Möglichkeiten zur Herstellung des Ringelementes.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Die
- Fig. 1 bis 3 zeigen hierbei unterschiedlich geformte Ringelemente.
- Die Fig. 1 zeigt ein Gehäuse (1) einer Strömungsmaschine, welche hier als Kreiselpumpe ausgebildet ist sowie ein innerhalb des Gehäuses (1) angeordnetes Laufrad (2). Bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel ist das Laufrad mit saug- und druckseitigen Spaltringdichtungen (3, 4) ausgerüstet. Das Laufrad (2) ist auf einer Welle (5) befestigt, auf der weiterhin eine Wellenschutzhülse (6) und eine als Gleitringdichtung ausgebildete Wellenabdichtung (7) befestigt ist. Desweiteren weist das Laufrad (2) im Bereich der Laufradnabe (8) in der druckseitigen Laufraddeckscheibe angebracht Axialschubausgleichsbohrungen (9) auf.
- Innerhalb des die Wellenabdichtung (7) umgebenden Raumes (10) ist das Gehäuse (1), hier einem druckseitigen Gehäusedeckel (11), befestigte Ringelement (12) angeordnet. Es erstreckt sich im Bereich zwischen dem am Laufrad angebrachten Spaltring (13) sowie der Laufradnabe (8) und der Wellenabdichtung (7). Die freie Stirnseite des Ringelementes (11) weist eine radial zur Welle verlaufende Fläche (14) auf, an deren kleinsten Durchmesser ein in axialer Richtung zur Wellenabdichtung (7) weisender Stutzen (15) angebracht ist. Das hier als Blechformteil ausgebildete Ringelement (12) kann auch als massives Formteil ausgebildet sein, welches auf der zur Wellenabdichtung weisenden Seite eine Hinterdrehung aufweisen würde. Desweiteren kann es mit dem gehäusefesten Spaltring (16) einteilig ausgebildet sein.
- Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 entspricht weitgehend dem der Fig. 1. Ein Unterschied besteht darin, daß das Ringelement (12) an seiner freien Stirnseite nur mit einer in radialer Richtung zur Welle verlaufenden Fläche (14) versehen ist.
- Die Fig. 3 zeigt ein im Querschnitt kegelstumpfförmig ausgebildetes Ringelement (12), welches diagonal zur Wellenachse verläuft, wobei seine freie Stirnseite (17) der Welle (5) zugekehrt ist. Infolge der kegelstumpfförmigen Ausbildung des Ringelementes (12) existiert an seiner freien Stirnseite (17), ebenso wie an den daran angebrachten, in den Fig. 1 und 2 gezeigten kleinsten Durchmessern der Fläche (14) bzw. eines daran angebrachten Stutzens (15) eine Abreißkante, mit deren Hilfe innerhalb des Raumes (10) ein Erosionsverschleiß verhindert werden kann.
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