NL8302206A - Asafdichting voor een centrifugaal pomp en een werkwijze voor het verkrijgen van de afdichting. - Google Patents

Description

* *' * 833075/Rey/vL

-1-

Korte aanduiding: Asafdichting voor een centrifugaal pomp en een werkwijze voor het verkrijgen van de afdichting

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een asafdichting voor een centrifugaalpomp en op een werkwijze voor het verkrijgen van de afdichting. De asafdichting volgens de uitvinding is hydrodynamisch zelfinstellend, en de druk voor het 5 openen van de mechansiche afdichting die noodzakelijk is bij een hydrodynamische afdichting wordt geproduceerd overeenkomstig de werkwijze volgens de uitvinding. De mechanische afdichting in de ruststand wordt verkregen door middel van bekende afdichtmaterialen .

10 In de pompafdichting volgens het Zweedse octrooischrift 350 309 wordt afdichtwater gebruikt voor het verkrijgen van een hydrodynamische afdichting. Hierbij wordt de afdichting gevormd in een hulpschroepenhuis, dat afzonderlijk van het pomphuis is aangebracht. Binnen de wanden van het hulpschoepenhuis zijn 15 bovendien kanalen gevormd waarin het afdichtwater van de uit-laatzijde van de pomp wordt teruggevoerd naar de zuigzijde van de pomp. Bovendien is een deel van de hulpschoepen die een hydrodynamische afdichting mogelijk maken bevestigd aan de pompas, zodat dit deel in axiale richting kan worden geplaatst, maar 20 het deel van de hulpschoepen is op geen enkele wijze bevestigd aan het mechanische afdichtdeel, dat de afdichting van de pomp handhaaft indien de pomp in rust is.

Bij de asafdichting volgens het Amerikaanse octrooi 3 731 940 wordt een mediumring gevormd die de hydrodynamische 25 afdichting mogelijk maakt zowel in het pomphuis als in het hulpschoepenhuis, dat is bevestigd naast het pomphuis, waarin een speciaal afdichtmedium wordt gevoerd om de mediumring te vormen. Indien de pomp stilstaat wordt de asafdichting mechanisch uitgevoerd door twee elastische afdichtingen die speciaal voor dit 30 doel zijn vervaardigd.

De onderhavige uitvinding beoogt de nadelen van de hierboven beschreven stand der techniek te vermijden en een zelf- 8302206 1 Ir -2- instellende, hydrodynamische asafdichting voor centrifugaalpom-pen te verschaffen. Dit oogmerk wordt volgens de uitvinding bereikt, doordat, de hydrodynamische afdichting wordt verkregen door middel van ten minste één mediumring van het verpompte 5 medium, welke ring wordt gevormd door middel van hulpschoepen die gescheiden zijn ten opzichte van de rotor.

De uitvinding is tevens belichaamd in een werkwijze voor het verkrijgen van een dergelijke asafdichting, welke werkwijze zich onderscheidt doordat indien de pomp wordt gestart, een 10 drukevenwicht wordt gecreëerd door middel van de hulpschoepen tussen de ruimten ten einde een mediumring te verkrijgen in de ruimte, en doordat door middel van de resultante van de aldus gevormde hydrodynamische drukkrachten, de afdichting tussen het afdichtoppervlak en de pakking, gevormd door middel van een 15 drukorgaan, wordt geopend door het afdichtdeel van de rotor af te bewegen in de richting evenwijdig aan de as, en doordat indien de pomp wordt gestopt, de resultante van de hydrodynamische drukkrachten wordt weggelaten, en door middel van het drukorgaan het afdichtdeel wordt terugbewogen naar de stand waarin het af-20 dichtoppervlak tegen de pakking drukt onder het sluiten van de afdichting.

Wanneer de centrifugaalpomp volgens de uitvinding stil staat, wordt de afdichting gevormd door middel van een veer, een pneumatisch, hydraulisch of andere kracht evenwijdig aan 25 de as van de centrifugaalpomp, welke kracht het afdichtoppervlak van een coaxiaal geplaatst afdichtdeel tegen een bijvoorbeeld in de bovenkant van de asopening geplaatst afdichtorgaan drukt. Op dit tijdstip is de in het pomphuis heersende druk dezelfde als in het leidingsysteem.

30 Wanneer de asafdichting volgens de uitvinding is gelegen aan de uitlaatzijde van de pomp wordt op het moment dat de pomp start een druk met de waarde van de werkdruk van de pomp opgewekt tussen de rotor en de hulpschoepen die coaxiaal maar afzonderlijk van de rotor zijn aangebracht. Op hetzelfde moment 35 zorgen de hulpschoepen dat medium van de ruimte tussen de hulpschoepen en de wand van het pomphuis die loodrecht op de as staat wordt verpompt, totdat een drukevenwicht wordt gevormd 8302206 r * -3- in de ruimte tussen de hulpschoepen en de wand van het pomphuis die evenwijdig loopt aan de as. Op dit tijdstip heerst er een evenwicht tussen de door de rotor en de hulpschoepen bepaalde ruimte en de ruimte bepaald door de hulpschoepen en de wand 5 loodrecht op de pompas. Gedurende het bereiken van het evenwicht, wordt een mediumring gevormd aan de omtrek van de hulpschoepen, en de inwendige druk van deze ring neemt af van de buitenomtrek naar de binnenomtrek indien er geen volumestroom is.

10 De druk bij de binnenomtrek is dezelfde als de uitwendige druk van de pomp. De aldus geproduceerde hoge resultante van de druk-krachten, met een hoge absolute waarde, schakelt de afdicht-kracht, bijvoorbeeld veerkracht, uit die de afdichting vormt terwijl de pomp stilstaat. Op dit moment glijdt het afdichtdeel, 15 waaraan tevens de hulpschoepen zijn bevestigd, in een richting evenwijdig aan de pompas van de rotor af, waarbij op hetzelfde moment de mechanische afdichting wordt geopend, die nauwelijks de spanningen weerstaat die worden veroorzaakt door de rotatie van de pompas. Het afdichtdeel kan tevens aan de as worden be-20 vestigd, in welk geval de hulpschoepen ook aan de as zijn bevestigd. In dit geval, beweegt de gehele as indien de mechanische afdichting opent, met zijn rotor daar de mechanische afdicht-kracht is verdwenen. Wanneer de pomp stopt, wordt de waarde van de resulterende kracht, die wordt gevormd door de drukkracht, 25 verkleind en de -veer of overeenkomstig drukorgaan sluit de afdichting weer door de afdichtoppervlakken op elkaar te drukken, naar hun oorspronkelijke stand. Er kunnen een of meerdere groepen van hulpschoepen zijn.

De asafdichting volgens de uitvinding kan tevens aan de 30 inlaatzijde van de pomp zijn geplaatst, in welk geval de door de hulpschoepen opgewekte afdichtdruk dezelfde is als de inlaat-druk van de pomp.

Ten einde doelmatig de mediumring te vormen, die wordt gebruikt bij de hydrodynamische afdichting volgens de uitvinding 35 kan het mechanische afdichtdeel zijn voorzien van een conisch hulpoppervlak, waarvan het schuine oppervlak zo is gericht dat de door de centrifugaalkracht veroorzaakte beweging van het 8302206 -4- « * » medium naar de buitenrand van de hulpschoepen is gericht.

De hulpschoepen die nodig zijn bij de asafdichting volgens de uitvinding kunnen worden bevestigd aan de pompas met behulp van een spie. Hierbij is het doelmatig een mechanische, elas-5 tische afdichting te gebruiken voor de afdichting tussen de as en de hulpschoepen. De spie en de elastische afdichting kunnen bij voorkeur worden teruggevoerd door geribde buisvormige elementen, die de beweging van de hulpschoepen in de bovengenoemde afdichtpunten geleiden.

10 De asafdichting volgens de uitvinding voor centrifugaal- pompen is zelfinstellend en lekvrij. Zodoende is de asafdichting niet afhankelijk van andere variabelen zoals de rotatie-snelheid van de as, daar het drukevenwicht dat wordt gebruikt bij de uitvinding en de hierbij gevormde mediumring om de af-15 dichting uit te vóeren worden geproduceerd en kunnen worden gehandhaafd zelfs bij lage rotatiesnelheden van de as. Daar de afdichting bovendien hydrodynamisch wordt geopend, is geen afzonderlijke bekrachtiging nodig voor het openen, een feit dat de instelling en de onderhoudvereisten van de afdichting ver-20 kleint en hierdoor de bedrijfskosten van de pomp, als het af-dichtsysteem volgens de uitvinding wordt gebruikt.

De asafdichting volgens de uitvinding voor een centrifugaal-pomp is tevens eenvoudig van constructie, wat gedeeltelijk de vervaardigingskosten verkleint van de onderdelen die nodig zijn 25 .voor de asafdichting. De afdichting volgens de uitvinding geeft tijdens het gebruik geen slijtage van de pakking of het afdicht-oppervlak van het afdichtdeel. Deze oppervlakken wrijven alleen tegen elkaar tijdens de korte ogenblikken van het starten en stoppen. Bovendien is de asafdichting voor centrifugaalpompen 30 zodanig uitgevoerd dat het medium dat neigt te ontsnappen de afdichting doet sluiten.

De uitvinding wordt hieronder nader toegelicht met verwijzing naar de bijgaande tekening, waarin:

Fig. 1 gedeeltelijk in doorsnede een zijaanzicht toont van 35 een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding, indien de cen-trifugaalpomp werkt,

Fig. 2 gedeeltelijk in dwarsdoorsnede een zijaanzicht toont 8302206 « *' * 7 -5- van een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding,

Fig. 3 gedeeltelijk in dwarsdoorsnede een zijaanzicht toont •van een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding waarbij de asafdichting aan de inlaatzijde van de pomp is geplaatst.

5 Wanneer de pomp stilstaat, overheerst een druk volgens de inlaatleiding 8 van het pomphuis van de centrifugaalpomp in de ruimte 3 tussen de rotor 1 en de hulpschoepen 2 en in de ruimte 7 tussen de hulpschoepen 2 en de wand 6 van het pomphuis 4, die loodrecht op de as 5 staat. In dit geval drukt een 10 drukorgaan zoals een veer 9 die is aangebracht op de as 5 van de centrifugaalpomp het afdichtoppervlak 10 tegen de pakking 11 die is bevestigd in de afsluitconstructie 16 van de pompope-ning, ten einde lekkage te voorkomen. Het afdichtdeel 20 dat het afdichtoppervlak 10 omvat is bovendien ten opzichte van de 15 as 5 afgedicht door middel van een pakking 15. Bovendien is een uitlaatleiding 17 verbonden met het pomphuis 4, en een mechanisch aandrijforgaan of motor 18 dat de as 5 roteert is met de as 5 verbonden.

Wanneer de pomp start, verhoogt de rotor 1 de druk in de 20 ruimte 3 tot de werkdruk. Op het zelfde moment pompen de hulpschoepen 2 medium van de ruimte 7 totdat een drukevenwicht in de ruimte 13 heerst tussen de hulpschoepen 2 en de wand 12 van het pomphuis 4, die evenwijdig aan de as loopt. Tegelijkertijd wordt een mediumring 14 gevormd in de ruimte 13 aan de omtrek 25 van de hulpschoepen 2, waarbij de inwendige druk van de&nedium-ring 14 afneemt van zijn buitenomtrek naar zijn binnenomtrek.

De druk aan de binnenomtrek van de mediumring 14 is dezelfde als de uitwendige druk van de centrifugaalpomp. De aldus geproduceerde resultante van drukkrachten,met een hoge absolute 30 waarde, heft de door de veer 9 of een gelijksoortig drukorgaan uitgeoefende kracht op. Dit doet het afdichtdeel 20 en tegelijkertijd de hulpschoepen 2 in een richting evenwijdig aan de as 5 bewegen van de rotor af waarbij de afdichting 10-11 tevens wordt geopend, zoals weergegeven in fig. 1. De afdichting wordt 35 op dit moment uitgevoerd door de hydrodynamische mediumring 14.

Fig. 2 toont een uitvoeringsvorm van de uitvinding, die in de praktijk bijzonder doelmatig is gebleken. In deze con- 8302206 *- r % -6- structie komen de verwijzingscijfers overeen met die in fig.1. Bovendien zijn details die de betreffende uitvoeringsvorm voordelig maken aangegeven met hun eigen verwijzingscijfers 21 en 22. Verwijzingscijfer 21 geeft een afgeschuind oppervlak aan, 5 waarvan het schuine oppervlak zodanig is gericht dat de door de centrifugaalkracht veroorzaakte beweging is gericht naar de buitenrand van de hulpschoep 2. Zodoende begint het te verpompen medium, dat natuurlijk doordringt tussen het opperv lak 21 en het betreffende schuine frame-oppervlak 23 wanneer de pomp 10 stilstaat, doelmatig naar de buitenrand van de hulpschoep 2 te worden geslingerd. In de praktijk is gebleken dat indien de genoemde constructie wordt gebruikt geen te verpompen medium door de afdichting kan lekken bij conventionele omstandigheden en in elke bedrijfsfase.

15 Een volgende voordelige eigenschap van de in fig. 2 weer gegeven uitvoeringsvorm is aangegeven met verwijzingscijfer 22, dat geribde buisvormige elementen weergeeft die bijvoorbeeld van metaal kunnen zijn. zoals staal, en die zowel de spie die de hulpschoep 2 met de as 5 verbindt en de met 15 in fig. 1 aange-20 geven pakking kunnen terugplaatsen. Dankzij hun constructie, zijn de geribde buisvormige elementen in staat een hoeveelheid van beweging over te dragen dat voldoende is om de hulpschoep 2 te roteren. Natuurlijk kan tevens een spie worden gebruikt als dit betróuwbaarder lijkt.

25 Volgens fig. 3, wanneer de asafdichting is aangebracht aan de inlaatzijde van de pomp kan de vaste wand van het pomphuis 4 tussen de rotor 1 en de hulpschoepen 2 worden geplaatst, en is het mogelijk om vaste schoepen 19 aan deze vaste wand te bevestigen ten einde het verkrijgen van het hydrodynamische evenwicht 30 te vergemakkelijken en om de beweging van het medium in de ruimte 3 achter de hulpschoepen rustiger te maken.

Wanneer de pomp stopt neemt de waarde van de resultante van de drukkrachten af en het drukorgaan 9 drukt het afdichtdeel 20 naar zijn oorspronkelijke stand en sluit tegelijkertijd de af-35 dichting 10-11.

8302206

Claims (10)

1. Asafdichting voor een centrifugaalpomp, waarbij indien de pomp stilstaat, de afdichtingstussenoppervlakken mechanisch wordt verkregen met behulp van een drukorgaan, een afdichtop-pervlak en een pakking en waarin wanneer de pomp in werking 5 is de afdichting hydrodynamisch wordt verkregen met het kenmerk dat de hydrodynamische afdichting wordt verkregen door middel van ten minste één mediumring (14) van het te verpompen medium, welke ring wordt gevormd door middel van hulpschoepen (2) die zijn gescheiden ten opzichte van de ro-10 tor (1).

2. Asafdichting volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de mediumring (14) wordt gevormd in de ruimte (7) tussen de hulpschoepen (2) en een wand (6) van het pomphuis (4).

3. Asafdichting volgens conclusie 1 of 2 met het 15 kenmerk dat de hulpschoepen (2) zijn bevestigd aan het afdichtdeel (20) .

4. Asafdichting volgens een der conclusies 1, 2 of 3 met het kenmerk dat de hulpschoepen (2) en de hulpkegel (21) stationair zijn bevestigd aan het afdichtdeel (20).

5. Asafdichting volgens een der conclusies 1-4 met het kenmerk dat de hulpschoepen (2) en het afdichtdeel (20) zijn verbonden met de as (5) door middel van momentoverdragend geribt buisvormig element (22).

6. Asafdichting volgens een der conclusies 1-5 met het 25 kenmerk dat de ruimte (7) waarin de afdichtende mediumring (14), de pakking (11) en het afdichtoppervlak (10) ligt is gelegen aan de uitlaatzijde van de pomp.

7. Asafdichting volgens een der conclusies 1 tot 5 met het kenmerk dat de ruimte (7) waarin de afdichtende 30 mediumring (14), de pakking (11) en het afdichtoppervlak (10) ligt is gelegen aan de zuigzijde van de pomp.

8. Werkwijze voor het verkrijgen van een asafdichting volgens conclusie 1 met het kenmerk dat indien de pomp wordt gestart een drukevenwicht wordt gecreëerd door middel van 35 de hulpschoepen (2) tussen de ruimten (3, 7) ten einde een me- 8302206 -8- diumring (14) te produceren in de ruimte (7) , en doordat door . middel van de resultante van de aldus gecreëerde hydrodynami-sche drukkrachten, de afdichting tussen het afdichtoppervlak (10) en de pakking (11) verkregen door middel van een drukor-5 gaan (9), wordt geopend door het afdichtdeel (20) van de rotor (1) af te bewegen in een richting evenwijdig aan de as (5), en dat indien de pomp wordt gestopt, de resultante'van de hydro-dynamische drukkrachten is verdwenen, en het afdichtdeel (20) door middel van het drukorgaan (9) wordt teruggevoerd naar de 10 stand waarin het afdichtoppervlak (1.0) tegen de pakking (11) drukt, onder het afsluiten van de afdichting (10 - 11) .

9. Werkwijze volgens conclusie 8 met het kenmerk dat de mediumring (14) wordt gevormd in een ruimte (7) die is gelegen aan de buitenkant van de pomp.

10. Werkwijze volgens conclusie 8 met het kenmerk dat de mediumring (14) wordt gevormd in een ruimte (7) gelegen aan de zuigzijde van de pomp. 8302206