EP0588259B1 - Entlastungswasserrückführung - Google Patents

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Publication number
EP0588259B1
EP0588259B1 EP93114585A EP93114585A EP0588259B1 EP 0588259 B1 EP0588259 B1 EP 0588259B1 EP 93114585 A EP93114585 A EP 93114585A EP 93114585 A EP93114585 A EP 93114585A EP 0588259 B1 EP0588259 B1 EP 0588259B1
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EP
European Patent Office
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pump
pressure
space
stage
axial thrust
Prior art date
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Application number
EP93114585A
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English (en)
French (fr)
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EP0588259A1 (de
Inventor
Jörg Urban
Hans-Dieter Sturm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KSB AG
Original Assignee
KSB AG
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08—Sealings
    • F04D29/10—Shaft sealings
    • F04D29/12—Shaft sealings using sealing-rings
    • F04D29/126—Shaft sealings using sealing-rings especially adapted for liquid pumps
    • F04D29/128—Shaft sealings using sealing-rings especially adapted for liquid pumps with special means for adducting cooling or sealing fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/04—Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/041—Axial thrust balancing
    • F04D29/0416—Axial thrust balancing balancing pistons

Definitions

  • the invention relates to a centrifugal pump.
  • DE-PS 465 383 shows a shared relief water flow.
  • the partial flow having a higher pressure is optionally introduced into the suction chamber or into the pressure chamber by one of the pump stages.
  • a partial flow of lower pressure which emerges after passing a throttle section in front of the gland sealing the shaft, is discharged into the open.
  • the subject of DE-PS 539 225 which is equipped with a multi-stage relief device, functions in a similar manner.
  • the partial flow of the relief water that accumulates in the space between the shaft seal and the relief device is discharged outdoors.
  • the relief device has a number of stages which corresponds to the number of stages of the pump. Since a partial pressure of 50 bar is to be reduced in each relief stage, a complex piping system is used. According to a selected scheme, this connects the individual relief stages with precisely assigned pump stages, in order to guarantee the specified pressure drop.
  • DE-PS 1 094 592 From DE-PS 1 094 592 it is known that the water that accumulates directly behind the relief device and in front of the shaft seal formed by a stuffing box the suction nozzle or the inlet tank of the pump is supplied.
  • the subject of DE-OS 1 403 846 makes use of the same principle in a complex control engineering implementation.
  • a multi-stage centrifugal pump with mechanical seals is known from US Pat. No. 3,999,882, which has a pressure reducing device behind the last pump stage. Any fluid that escapes from this is fed into the suction port of the centrifugal pump with a return line. Further connecting lines connected to the return line cause a feed into a mechanical seal space, with a large number of throttle elements which are complex to adapt serve to guide the flow. The possible cooling of the mechanical seals and the saving of a heat exchanger is only possible at low temperatures.
  • the invention is therefore based on the problem of developing a less complex solution, with the aid of which a mechanical seal directly acted upon by the relief water can be used in a temperature range> 120 ° C. in multi-stage feed pumps.
  • the solution to this problem is given in the patent claim.
  • the usual and known procedure to connect the space before the shaft seal to the pump suction side ensures a high pressure drop in this room. This relieves the shaft seal considerably, so that the stuffing boxes usually used only have to prevent steam from escaping.
  • Mechanical seals cannot be used for this, however, since they rely on liquid lubrication of the parts sliding on one another. Under such operating conditions, an additional cooling device for a mechanical seal is unavoidable, so as to avoid evaporation of the relief water located in the mechanical seal space.
  • the invention now goes a completely different way by completely dispensing with the use of cooling devices. Instead, the mechanical seal used is directly exposed to the hot relief water. The risk that, due to the additional frictional heat in the sealing gap, evaporation of the relief water occurs and thus the sliding surfaces are destroyed, the invention prevents.
  • the mechanical seal space is connected to the first pump stage or a pump stage of higher pressure by means of a return line. As a result, a pressure is maintained in the mechanical seal space, which prevents the liquid in the space from evaporating, even at high temperatures.
  • the pressure conditions are designed so that there is always a pressure at the mechanical seal that corresponds to the vapor pressure of a conveying medium temperature that is approximately 20 ° C. above the operating temperature of the conveying medium. Since all components of the mechanical seal are matched to the high temperature range, their reliable use is guaranteed when operating in the desired temperature range. Evaporation in the area of the sliding surfaces is thus prevented in the simplest way.
  • a multi-stage pump (1) is equipped with a relief device (2), which is followed by a mechanical seal space (3) for sealing the shaft (4).
  • the relief water emerging from the relief device (2) cools and lubricates the mechanical seal (5) directly.
  • this is connected to the pressure chamber (7) of the first pump stage (8) by a return line (6).
  • the pressure prevailing here prevents the hot liquid in the mechanical seal chamber (3) from evaporating.
  • the return line (6) can also open into another, high-pressure space of the first or another pump stage of higher pressure.
  • This system can be used advantageously for pumps with a drive shaft passage on the pressure side, since the suction side of this machine can therefore be made medium-lubricated.
  • a shaft passage on the suction side would, on the other hand, Mechanical seal always means the application of the inlet pressure or the sealing space would have to be delimited in a complex manner with a throttle system.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe.
  • Auf diesem technischen Gebiet sind die unterschiedlichsten Lösungen bekannt. So zeigt die DE-PS 465 383 einen geteilten Entlastungswasserstrom. Der einen höheren Druck aufweisende Teilstrom wird wahlweise in den Saugraum oder in den Druckraum von einer der Pumpenstufen eingeleitet. Dagegen wird ein Teilstrom geringeren Druckes, welcher nach Passieren einer Drosselstrecke vor der die Welle abdichtenden Stopfbuchse austritt, ins Freie abgeführt. In ähnlicher Weise funktioniert der Gegenstand der DE-PS 539 225, der mit einer mehrstufigen Entlastungseinrichtung ausgestattet ist. Auch hier erfolgt die Abfuhr desjenigen Teilstromes des Entlastungswassers, welches sich in dem Raum zwischen Wellenabdichtung und Entlastungseinrichtung ansammelt, ins Freie. Bei der DE-PS 681 087 weist die Entlastungseinrichtung eine Stufenzahl auf, die der Stufenzahl der Pumpe entspricht. Da in jeder Entlastungsstufe ein Teildruck von 50 bar abgebaut werden soll, findet ein aufwendiges Rohrleitungssystem Anwendung. Dieses verbindet nach einem ausgewählten Schema die einzelnen Entlastungsstufen mit genau zugeordneten Pumpenstufen, um so das vorgegebene Druckgefälle zu gewährleisten.
  • Durch die DE-PS 1 094 592 ist bekannt, daß das hinter der Entlastungseinrichtung und vor der durch eine Stopfbuchse gebildeten Wellenabdichtung sich ansammelnde Wasser direkt dem Saugstutzen bzw. dem Zulaufbehälter der Pumpe zugeführt wird. Von dem gleichen Prinzip macht in aufwendiger regelungstechnischer Ausführung der Gegenstand der DE-OS 1 403 846 Gebrauch.
  • Werden anstelle der Stopfbuchsdichtungen Gleitringdichtungen als Wellenabdichtung eingesetzt, dann sind zusätzliche Kühlsysteme für die Gleitringdichtungen erforderlich. Denn die Gleitringdichtungen sind gegenüber den Druck- und Temperaturverhältnissen des Entlastungswassers nicht direkt einsetzbar und würden schnell zerstört werden.
  • Aus der US-PS 3 999 882 ist eine mehrstufige Kreiselpumpe mit Gleitringdichtungen bekannt, die hinter der letzten Pumpenstufe über eine Druckreduziereinrichtung verfügt. Daraus austretendes Fördermedium wird mit einer Rückführleitung in den Saugstutzen der Kreiselpumpe eingespeist. An die Rückführleitung angeschlossene weitere Verbindungsleitungen bewirken eine Einspeisung in einen Gleitringdichtungsraum, wobei eine Vielzahl von aufwendig anzupassenden Drosselelementen der Strömungsführung dienen. Die damit mögliche Kühlung der Gleitringdichtungen und Einsparung eines Wärmetauschers ist nur bei niedrigen Temperaturen möglich.
  • Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine wenig aufwendige Lösung zu entwickeln, mit deren Hilfe bei mehrstufigen Speisepumpen eine vom Entlastungswasser direkt beaufschlagte Gleitringdichtung in einem Temperaturbereich > 120 °C Verwendung finden kann. Die Lösung dieses Problems gibt der Patentanspruch wieder. Die übliche und bekannte Vorgehensweise, den Raum vor der Wellenabdichtung mit der Pumpensaugseite zu verbinden, gewährleistet eine hohe Druckabsenkung in diesem Raum. Dies entlastet die Wellenabdichtung ganz erheblich, so daß die gewöhnlich Verwendung findenden Stopfbuchsen nur noch einen Dampfaustritt zu verhindern haben. Gleitringdichtungen sind dafür aber nicht verwendbar, da sie auf eine Flüssigkeitsschmierung der aufeinander gleitenden Teile angewiesen sind. Unter derartigen Betriebsbedingungen ist eine zusätzlich Kühleinrichtung für eine Gleitringdichtung unumgänglich, um so ein Verdampfen des im Gleitringdichtungsraum befindlichen Entlastungswassers zu vermeiden. Die Erfindung geht hier nun einen völlig anderen Weg, indem sie auf den Einsatz von Kühleinrichtungen völlig verzichtet. Statt dessen wird die Anwendung findende Gleitringdichtung direkt dem heißen Entlastungswasser ausgesetzt. Die Gefahr, daß aufgrund der zusätzlichen Reibungswärme im Dichtspalt eine Verdampfung des Entlastungswassers auftritt und somit die Gleitflächen zerstört werden, verhindert die Erfindung. Der Gleitringdichtungsraum ist mittels einer Rückführleitung mit der ersten Pumpenstufe oder einer Pumpenstufe höheren Druckes verbunden. Dadurch wird im Gleitringdichtungsraum ein Druck aufrechterhalten, der ein Verdampfen der innerhalb des Raumes befindlichen Flüssigkeit auch bei hohen Temperaturen verhindert. Die Druckverhältnisse sind hierbei so ausgelegt, daß an der Gleitringdichtung immer ein Druck vorherrscht, der dem Dampfdruck einer Fördermitteltemperatur entspricht, die ungefähr 20 °C über der Betriebstemperatur des Fördermittels liegt. Da alle Komponenten der Gleitringdichtung auf den hohen Temperaturbereich abgestimmt sind, ist deren zuverlässiger Einsatz bei einem Betrieb in dem gewünschten Temperaturbereich gewährleistet. Verdampfungen im Bereich der Gleitflächen werden somit in einfachster Weise unterbunden.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Eine mehrstufige Pumpe (1) ist mit einer Entlastungseinrichtung (2) ausgerüstet, welcher ein Gleitringdichtungsraum (3) zur Abdichtung der Welle (4) nachgeordnet ist. Das aus der Entlastungseinrichtung (2) austretende Entlastungswasser kühlt und schmiert direkt die Gleitringdichtung (5). Um Verdampfungen innerhalb des Gleitringdichtungsraumes (3) zu verhindern, ist dieser durch eine Rückführleitung (6) mit dem Druckraum (7) der ersten Pumpenstufe (8) verbunden. Der hier vorherrschende Druck verhindert ein Verdampfen der im Gleitringdichtungsraum (3) befindlichen heißen Flüssigkeit. Die Rückführleitung (6) kann auch in einen anderen, einen hohen Druck aufweisenden Raum der ersten oder einer anderen Pumpenstufe höheren Druckes einmünden.
  • Dieses System ist vorteilhaft einsetzbar bei Pumpen mit druckseitigem Antriebswellendurchtritt, da somit bei dieser Maschine die Saugseite mediumgeschmiert ausgebildet werden kann. Ein saugseitiger Wellendurchtritt würde dagegen für die Gleitringdichtung immer die Beaufschlagung mit dem Zulaufdruck bedeuten oder der Dichtungsraum müßte mit einem Drosselsystem in aufwendiger Weise abgegrenzt werden.

Claims (1)

  1. Kreiselpumpe (1) in mehrstufiger Bauart, insbesondere Speisepumpe, mit einer Entlastungseinrichtung (2) für den Axialschub, der Entlastungseinrichtung nachgeordneten Wellenabdichtung (5), wobei aus der Entlastungseinrichtung austretendes Medium direkt einem Wellenabdichtungsraum (3) zuströmt, die Wellenabdichtung als Gleitringdichtung (5) ausgebildet ist und einte aus einem Gleitringdichtungsraum (3) ausmündende Rückführleitung (6) mit einem Druckraum der ersten Pumpenstufe (8) oder einer Pumpenstufe höheren Druckes verbunden ist.
EP93114585A 1992-09-14 1993-09-10 Entlastungswasserrückführung Expired - Lifetime EP0588259B1 (de)

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DE4230715A DE4230715A1 (de) 1992-09-14 1992-09-14 Entlastungswasserrückführung
DE4230715 1992-09-14

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EP0588259A1 EP0588259A1 (de) 1994-03-23
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