WO2023208769A1 - Kreiselpumpenanordnung - Google Patents

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WO2023208769A1
WO2023208769A1 PCT/EP2023/060436 EP2023060436W WO2023208769A1 WO 2023208769 A1 WO2023208769 A1 WO 2023208769A1 EP 2023060436 W EP2023060436 W EP 2023060436W WO 2023208769 A1 WO2023208769 A1 WO 2023208769A1
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WO
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venting
medium
centrifugal pump
arrangement
shaft seal
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/060436
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas ELSÄSSER
Original Assignee
KSB SE & Co. KGaA
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Publication date
Application filed by KSB SE & Co. KGaA filed Critical KSB SE & Co. KGaA
Publication of WO2023208769A1 publication Critical patent/WO2023208769A1/de

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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
    • F04D7/00—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F04D7/02—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type
    • F04D7/06—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type the fluids being hot or corrosive, e.g. liquid metals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D1/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D1/06—Multi-stage pumps
    • 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
    • F04D29/06—Lubrication
    • F04D29/061—Lubrication especially adapted for liquid pumps
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3404—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal

Definitions

  • the invention relates to a centrifugal pump for conveying a medium with a shaft seal, which has a system that includes a ventilation arrangement and a cooler, a medium circulating in the system.
  • Centrifugal pumps are based on the principle of energy transfer to a fluid through a change in twist as a result of a torque that is triggered by a uniformly rotating impeller on the fluid flowing through it.
  • the centrifugal pump is a work machine, according to the type of energy conversion it is a fluid machine and according to the type of fluid it is a hydraulic fluid machine. Centrifugal pumps are able to continuously deliver large quantities to high pressures.
  • the casing pump which is often also referred to as a pot casing pump, is one of the feed pumps in power plant technology and is a centrifugal pump surrounded by a pot-like, pressure-carrying casing.
  • the pot which is equipped with a suction port and a pressure port, is screwed to the front sides with a pressure lid and an inlet ring.
  • the drive shaft is guided through the cover on the pressure side and through the inlet ring on the suction side and is sealed by a shaft seal.
  • the pot housing can be connected to the pipework. remain connected to the pump foundation.
  • the pot housing of the high-pressure pump is often welded into the pipeline. Pot casing pumps are multi-stage pumps, usually in a horizontal design. They are used as ultra-high and high-pressure pumps, especially as boiler feed pumps.
  • Pumps are called multi-stage if several impellers are arranged one behind the other and the flow flows through them in series.
  • the head of a single-stage centrifugal pump is essentially determined by the design of the impeller and the peripheral speed. If the speed cannot be increased further due to other boundary conditions and/or the increase in the impeller diameter leads to very low specific speeds and thus to uneconomical efficiencies, the delivery head can also be increased from an economic point of view by connecting several stages in series. By changing the number of stages with dimensions and speeds remaining the same, the flow rate of such a multi-stage pump does not change, while the power requirement and the delivery head are proportional to the number of stages.
  • the shaft seal is a seal that seals a centrifugal pump at the passage of the rotating pump shaft from the stationary pump housing in such a way that the leakage loss or the air penetrating from outside is reduced to a certain level, while any wear on the sealing surfaces is kept as low as possible.
  • Mechanical seals are a special version of a shaft seal and have a sealing gap that is usually perpendicular to the shaft axis. Shaft seals of this type are also referred to as axial or hydrodynamic mechanical seals. Compared to other sealing systems, such mechanical seals require a smaller space and require less maintenance. They prove their worth at both low and high sealing pressures and circumferential speeds.
  • sealing surfaces slide on one another and are pressed against one another by hydraulic and/or mechanical forces. Between these two finely machined sliding surfaces of a rotating element and a stationary element of the mechanical seals, there is a sealing gap with a mostly liquid lubricating film. The small amount of leakage from mechanical seals usually escapes into the atmosphere when they exit.
  • DE 199 28 141 A1 describes a sealing arrangement in which a shaft is guided through a housing of a centrifugal pump.
  • the arrangement includes a shaft sleeve on which mechanical seals with a rotating element and a stationary element are positioned, between which a sealing gap for a lubricating film is arranged.
  • centrifugal pumps are used to pump hot water or heat transfer fluid. Therefore, the temperature should at least be reduced by a special housing arrangement for heat dissipation, which is arranged between the pump housing and the shaft seal, to such an extent that, for example, a mechanical seal can be used to seal the shaft.
  • centrifugal pumps Since the thermal and usually also chemical loads when pumping hot water and heat transfer fluid are high, such centrifugal pumps have a special selection of materials when selecting materials for the media and components subject to pressure on the pressure side, such as the housing, impeller and wear rings, which are geared towards these high loads .
  • the housing arrangement for heat dissipation, which serves as a distance for temperature reduction, is of particular importance.
  • the temperature-sensitive components such as the shaft seal
  • the aim is to keep the heat flow from the pump housing to the shaft seal chamber as low as possible.
  • the shaft seal in such pumps often consists of a mechanical seal.
  • EP 1 134 424 B1 discloses a unit for receiving hot fluids, in particular a centrifugal pump for conveying hot fluids, wherein a shaft penetrates a sealing space with at least one mechanical seal arranged therein, there is a fluid-carrying connection between the unit and the sealing space, and the fluid removed from the unit the mechanical seal cools and flushes.
  • the mechanical seal is protected from excessively hot temperatures by spacing it using a long lantern.
  • the DE 10 2017 209 803 A1 describes a centrifugal pump for conveying hot media with at least one impeller, which is arranged in a pump housing and is connected to a drive via a shaft, with a housing arrangement for heat dissipation adjoining the pump housing and the shaft with at least one mechanical seal arrangement and at least one bearing is provided.
  • the mechanical seal arrangement is separated from the hot medium via a heat-blocking spacing.
  • Such venting when starting operation usually occurs at atmospheric pressure.
  • the operation of feed pumps and also the operation of an external cooling circuit can take place under increased pressure.
  • a medium for cooling under increased pressure can dissolve a larger proportion of gas.
  • dissolved gas tends to outgas, preferably in the gap of a shaft seal, and thus to a deterioration in the hydrodynamics and, as a result, to a strong development of heat in the gap.
  • a shaft seal in particular a mechanical seal, can be destroyed in a short period of time.
  • existing gas in the cooling medium has an unfavorable effect in the form of a two-phase flow, since the gas from the cooling medium collects at the gap in the shaft seal due to the centripetal effect during the inflow to the center of the shaft and thereby blocks the further inflow of the cooling medium.
  • gas can continuously flow from the main delivery circuit into the cooling circuit as it flows into the seal, which can then lead to failure of the shaft seal without a continuous venting device.
  • the object of the invention is to provide a centrifugal pump with a shaft seal, in particular a mechanical seal, in which the ventilation of the medium can be guaranteed.
  • ventilation should also be possible at higher operating pressures.
  • the centrifugal pump with a shaft seal should also be able to prove itself in continuous operation.
  • the exchange of spare parts should be facilitated by the design of the centrifugal pump with a shaft seal.
  • the centrifugal pump with a shaft seal should be simple and cost-effective to implement.
  • the venting arrangement comprises a first venting device and a second venting device.
  • the system advantageously serves to cool and/or lubricate the shaft seal. If necessary, the system also serves to clean a circulating medium or cooling medium. Furthermore, the system preferably includes the ventilation arrangement and a cooler. In a particularly favorable variant of the invention, the system has at least one filter, in particular a magnetic filter. ter, on. Two filters can also be arranged in parallel and operated alternately.
  • the shaft seal is connected to the system and is also conductively connected, with a medium flowing through the shaft seal to cool it. The medium is led from the shaft seal via at least one filter via the ventilation arrangement into the cooler and back to the shaft seal.
  • the medium corresponds to the process medium that is pumped in the centrifugal pump.
  • system and the shaft seal can also be flowed through by a barrier and/or cooling medium that is different from the process medium.
  • the venting arrangement preferably comprises a venting container to which the first and second venting devices are connected.
  • the vent tank has an inlet from the system and a return into the system. Ideally, both the inlet and return can be temporarily or permanently separated from the system using shut-off valves.
  • the first and second venting devices are directly and immediately connected to the venting container.
  • the venting arrangement has a valve, in particular a control valve, for generating an adjustable pressure loss.
  • the pressure loss causes molecules dissolved in the medium to degas, which then form an accumulation in the venting container and can be separated from the medium via a venting device and discharged from the system.
  • the ventilation arrangement can have a throttle, which leads to the generation of a constant pressure loss and leads to an advantageous degassing of dissolved, gaseous components.
  • the ventilation arrangement includes a bypass and at least one control valve. Depending on the position of the control valve or the valve positions, the medium can be guided completely via the venting container or completely past the venting container via the bypass or partly via the bypass and partly via the venting container. In this way, different ventilation options can be carried out within the system depending on the valve position.
  • the shaft seal is designed as a mechanical seal. Due to its cooled lubrication, this shaft seal has proven to be particularly durable, highly resilient and easy to handle.
  • the first venting device is designed as an automatic venting device.
  • automatic can include mechanically automatic.
  • the first venting device works continuously and thus achieves a permanent venting process.
  • the medium that flows through the system can be permanently vented even when gases are absorbed, which effectively protects the shaft seal from a lubricant film breakage caused by outgassed components of the medium in the narrow lubricating gap of the shaft seal.
  • a different pressure level which is established due to a throttle or a valve within the venting arrangement.
  • a pressure level is determined based on the valve position as a percentage of the pressure in the system.
  • the centrifugal pump can work at a pressure of approx. 30 bar, and this pressure then also prevails in the system.
  • a pressure loss of, for example, 0.5 bar is generated via the throttle installed in the ventilation arrangement, which in turn leads to permanent degassing in the ventilation container.
  • the first venting device comprises an actuating valve and a venting element.
  • the first venting device is connected directly to the venting container and directly leads degassed components out of the system via the venting element.
  • the actuating valve can be used in particular to shut off an alternative ventilation variant or to replace the ventilation element.
  • the second ventilation device is designed as a controlled ventilation device.
  • This variant particularly includes discontinuous venting of the venting container.
  • the discontinuous venting can be carried out automatically, for example electronically, but can also be operated manually in the simplest variant.
  • the second ventilation device comprises an actuating valve and a collecting element.
  • the second ventilation device is directly and immediately connected to the ventilation container.
  • the venting arrangement comprises a venting container for phase separation.
  • the ventilation container can be separated from the system, especially for a short period of time, by activating the control valves.
  • the medium preferably flows via the bypass.
  • the control valve of the second venting device By opening, especially for a short period of time, the control valve of the second venting device, a sudden and complete drop in pressure of the medium can occur, which creates an enormous degassing of the medium in the venting container.
  • the degassed components in the venting container can be removed from the system via both the first and the second venting device.
  • the sudden drop in pressure can also degas dissolved gas components from the medium that do not yet degas during continuous degassing using a constant and much smaller pressure loss. This makes it particularly advantageous to ensure safe operation of the shaft seal.
  • a method for venting a circulating medium that cools a shaft seal is carried out in a venting arrangement with the following steps: The medium is throttled in front of the venting container, the medium then partially outgassing in the venting container and the first venting device automatically and/or or continuously vented.
  • the medium in the system is controlled and vented intermittently via the second venting device on the venting container.
  • the venting arrangement is periodically controlled via the second venting device and vented discontinuously. This can be done either manually or automatically, for example via a memory-programmed sequence control, at defined time intervals.
  • the discontinuous venting takes place using the closed control valves, which briefly disconnect the venting container from the system, whereby the shaft seal can still be cooled via the bypass around the venting container.
  • the sudden opening via an actuating valve leads to a sudden release of the venting container against the atmosphere.
  • the pressure drops to an atmospheric pressure level and the dissolved gas returns to its own phase and gases out of the medium.
  • the outgassed gas components can preferably be removed from the venting container via the first venting device.
  • the ventilation can also take place via the second ventilation device.
  • the venting can preferably take place continuously or discontinuously and both continuously and discontinuously at the same time.
  • ventilation is intensified using forced phase separation through a maximum pressure drop, which ensures safe operation of the centrifugal pump even in the event of continuous gas absorption into the medium, as occurs, for example, with centrifugal pumps in power plants.
  • the method according to the invention and the device according to the invention ensure degassing of a gas from a medium.
  • the medium can be water, for example, but also any other liquid that is pumped by a centrifugal pump.
  • the gas can be, for example, air, but also any other gas that dissolves in the medium when a shaft seal is cooled when a centrifugal pump is operating.
  • the venting arrangement is used to vent a medium for trouble-free operation of a shaft seal. This advantageously ensures long-lasting operation of the shaft seal and thus of the centrifugal pump.
  • Fig. 1 shows a multi-stage centrifugal pump
  • Fig. 5 shows a schematic structure of a further variant of the ventilation arrangement.
  • the centrifugal pump 1 shows a known multi-stage centrifugal pump arrangement 1 in a horizontal position. Vertical or inclined installation is also possible.
  • the centrifugal pump 1 has a casing 2.
  • An insert 3 is arranged in the casing 2.
  • the insert 3 comprises a shaft 4 which can be driven rotatably about an axis of rotation A and on which several impellers 5 are arranged one behind the other.
  • the wheels 5 in the exemplary embodiment are radial wheels.
  • Each impeller 5 is surrounded by a stage housing 6. Adjacent stage housings 6 border one another. The joint between the stage housings 6 is metal-sealing in the exemplary embodiment.
  • a suction port 7 is provided on the casing 2, through which the fluid enters the centrifugal pump 1.
  • the fluid leaves the centrifugal pump 1 via a pressure port 8.
  • shaft 4 is equipped with five wheels.
  • the fluid flows into the pump inlet 7 and leaves the pump via the pump outlet 8.
  • a fluid for example a process medium in power plant technology under increased pressure, flows in the direction of the first pump stage 9 with an impeller 5.
  • This first impeller 5, which acts as a suction impeller, conveys into a guide device 10.
  • the housing 2 forms the main component of the outer pressure envelope of the casing pump.
  • the guide device 10 includes a guide blade for additional pressure increase and a return blade with which the fluid is fed to a further pump stage with a further impeller.
  • An impeller 5 and a guide device 10 together with the associated stage housing 6 form a unit, the so-called pump stage, in the five-stage centrifugal pump design shown.
  • the centrifugal pump arrangement 1 shown as an example in FIG. 1 comprises two shaft seals 11.
  • Fig. 2 shows the detailed view of a shaft seal 11, which in this embodiment variant is designed as a mechanical seal.
  • a shaft sleeve 12 sits on the shaft 4, with a rotating slide ring 13 being connected to the shaft sleeve 12.
  • a clamping disk 14 positions the shaft sleeve 12 on the shaft 4.
  • a sliding ring carrier 16 with a further sliding ring 17 as a non-rotating part is connected via a sealing cover 15 Shaft seal 11 is formed.
  • the mechanical seal carrier 16 is sealingly connected to the mechanical seal cover 15 by means of a secondary seal 18.
  • the medium reaches the shaft seal 1 1 installed in the seal housing 19 via an inlet or outlet connection on a seal housing 19 shown in FIG. 3 of a system 20 in the form of a cooling circuit.
  • the medium flows through an inlet 21 indicated in FIG into the seal housing 19 in order to be conveyed past the sealing gap 23 to the outlet 24 into the circuit of the system 20 by means of the pump ring 22.
  • Multistage centrifugal pumps 1 have high sliding speeds on the shaft seal 11.
  • the heat input from the pump medium and the resulting frictional heat are dissipated from the shaft seal 1 1 using the medium.
  • the heat can be released via the medium into the exemplary system 20 shown in FIG. 3, the medium being cooled via a cooler 25, so that the shaft seal 11 can be kept at a temperature well below 100 ° C.
  • FIG 3 shows a schematic arrangement of the system 20, which is designed as a cooling circuit.
  • the shaft seal 11 in the seal housing 19, shown here without the centrifugal pump 1, is directly and immediately connected to the system 20, with the medium flowing from the shaft seal 11 through the system 20 to the shaft seal 11 back in a circuit.
  • the medium flows from the shaft seal 11 through at least one magnetic filter 26, which ensures a particle-free medium in order to avoid clogging of the sealing gap 23 of the shaft seal 11 and thereby prevent overheating of the sliding rings 13 and 16.
  • the medium then flows into a ventilation arrangement 27 and from there flows into the cooler 25.
  • the cooler 25 tempers the temperature of the cooling medium to the working area of the shaft seal 11.
  • the medium is passed from the cooler 25 via a line 28 to the seal housing 19 into the shaft seal 11.
  • the ventilation arrangement 27 reliably eliminates the air components or gas components in the medium as an essential component. Dry running, which is harmful to the shaft seal 11, can occur when operating an unfilled pump, when there is a strong influx of gas or a high gas content, or when the pumped medium evaporates.
  • FIG. 4 shows a schematic structure of the ventilation arrangement 27.
  • the medium flows via a feed line 29 through a control valve 30 into a ventilation container 31.
  • the inlet line 29 is connected to the outlet 24 via the magnetic filters 26.
  • the medium flows back into the circuit of the system 20 via a return line 32.
  • the return line 32 is connected to the cooler 25.
  • a bypass 33 is implemented between the supply line 29 and the return line 32.
  • An actuating valve 34 is provided in the return line 32.
  • An actuating valve 35 is arranged in the bypass 33.
  • a first venting device 36 and a second venting device 37 are directly and directly connected to the venting container 31.
  • the first venting device 36 comprises an actuating valve 38 and a venting element 39.
  • the second venting device 37 comprises an actuating valve 40 and a collecting element 41.
  • the control valve 30 generates a pressure drop in the medium depending on the valve position, whereby gas dissolved in the medium can outgas in the venting container 31.
  • the first venting device 36 acts automatically.
  • the gaseous components reach the venting element 39 via the open control valve 38, which discharges the gaseous components from the venting arrangement 27.
  • the second ventilation device 37 works as part of a controlled and discontinuous ventilation.
  • the actuating valve 38 of the first venting device 36, the actuating valve 34 in the return line 32 and the control valve 30 in the inlet line 29 are closed.
  • the medium flows further into the circuit of the system 20 via the bypass 33 and the open control valve 35.
  • the brief opening of the control valve 40 of the second venting device 37 relaxes the venting container 31 to atmospheric pressure, with the collecting element 41 preventing uncontrolled media escape.
  • gaseous components from the medium are almost completely degassed.
  • the gaseous components are discharged from the venting arrangement 27 via the first venting device 36 by opening the actuating valve 38 via the venting element 39.
  • the schematic structure of the ventilation arrangement 27 in FIG. 5 largely corresponds to the illustration in FIG. In this embodiment variant, it is not the control valve 30 that closes for the discontinuous venting, but rather the actuating valve 42 arranged in front of the throttle 43 in terms of flow.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpenanordnung zur Förderung eines Mediums mit einer Wellendichtung (11), die ein System (20) aufweist, das eine Entlüftungsanordnung (27) und einen Kühler (25) umfasst, wobei in dem System (20) ein Medium zirkuliert. Erfindungsgemäß umfasst die Entlüftungsanordnung (27) eine erste Entlüftungsvorrichtung (36) und eine zweite Entlüftungsvorrichtung (37).

Description

Beschreibung
Kreiselpumpenanordnung
Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe zur Förderung eines Mediums mit einer Wellendichtung, die ein System aufweist, das eine Entlüftungsanordnung und einen Kühler umfasst, wobei in dem System ein Medium zirkuliert.
Kreiselpumpen beruhen auf dem Wirkprinzip der Energieübertragung, an ein Fluid durch Dralländerung infolge eines Drehmoments, das von einem gleichförmig rotierenden Laufrad auf das durch dieses strömende Fluid ausgelöst wird.
Die Kreiselpumpe ist nach der Richtung des Energieflusses eine Arbeitsmaschine, nach der Art der Energieumsetzung eine Strömungsmaschine und nach der Art des Fluids eine hydraulische Strömungsmaschine. Kreiselpumpen sind in der Lage, große Fördermengen kontinuierlich auf hohe Drücke zu fördern.
Beispielsweise kann die Erfindung bei einer Mantelgehäusepumpe eingesetzt werden. Die Mantelgehäusepumpe, die oft auch als Topfgehäusepumpe bezeichnet wird, gehört in der Kraftwerkstechnik zu den Speisepumpen und ist eine von einem topfähnlichen, druckführenden Gehäuse umgebene Kreiselpumpe. Der mit einem Saugstutzen und Druckstutzen versehene Topf wird an den Stirnseiten mit einem Druckdeckel und einem Einlaufring verschraubt. Die Antriebswelle wird druckseitig durch den Deckel und saugseitig durch den Einlaufring geführt und jeweils mittels einer Wellendichtung abgedichtet. Bei einer Demontage der Pumpe kann somit das Topfgehäuse mit den Rohrleitun- gen und dem Pumpenfundament verbunden bleiben. Häufig ist bei der Höchstdruckpumpe das Topfgehäuse auch in der Rohrleitung eingeschweißt. Topfgehäusepumpen sind mehrstufige Pumpen meist in horizontaler Bauweise. Sie finden als Höchst- und Hochdruckpumpe, insbesondere als Kesselspeisepumpe, Verwendung.
Pumpen werden als mehrstufig bezeichnet, wenn mehrere Laufräder hintereinander angeordnet sind und vom Förderstrom seriell durchströmt werden. Im Wesentlichen wird die Förderhöhe einer einstufigen Kreiselpumpe durch die Bauform des Laufrades und die Umfangsgeschwindigkeit bestimmt. Kann die Drehzahl aufgrund anderer Randbedingungen nicht weiter erhöht werden und/oder führt die Vergrößerung des Laufraddurchmessers zu sehr kleinen spezifischen Drehzahlen und damit zu unwirtschaftlichen Wirkungsgraden, so kann durch die Hintereinanderschaltung mehrerer Stufen die Förderhöhe auch unter ökonomischen Aspekten gesteigert werden. Durch die Veränderung der Stufenzahl bei sonst gleichbleibenden Abmessungen und Drehzahlen verändert sich der Förderstrom einer solchen mehrstufigen Pumpe nicht, während sich der Leistungsbedarf und die Förderhöhe proportional zur Stufenzahl verhalten.
Die Wellendichtung ist eine Dichtung, die eine Kreiselpumpe an der Durchführung der rotierenden Pumpenwelle aus dem feststehenden Pumpengehäuse so abdichtet, dass der Leckageverlust oder die von außen eindringende Luft auf ein bestimmtes Maß reduziert, wobei ein etwaiger Verschleiß der Dichtflächen so gering wie möglich gehalten wird.
Gleitringdichtungen sind eine spezielle Ausführung einer Wellendichtung und weisen einen Dichtspalt auf, der in der Regel rechtwinklig zur Wellenachse steht. Wellendichtungen dieser Bauart werden auch als axiale oder hydrodynamische Gleitringdichtungen bezeichnet. Solche Gleitringdichtungen benötigen gegenüber anderen Dichtungssystemen einen kleineren Raum und weisen einen geringeren Wartungsaufwand auf. Sie bewähren sich sowohl bei niedrigen als auch bei hohen abzudichtenden Drücken bzw. Umfanggeschwindigkeiten. Im Betrieb gleiten Dichtflächen aufeinander, die durch hydraulische und/oder mechanische Kräfte aufeinandergedrückt werden. Zwischen diesen beiden feinst bearbeiteten Gleitflächen eines rotierenden Elements und eines stationären Elements der Gleitringdichtungen, befindet sich ein Dichtspalt mit einem meist flüssigen Schmierfilm. Die geringe Leckage gelangt bei Gleitringdichtungen beim Austritt i.d.R. in die Atmosphäre.
In der DE 199 28 141 A1 wird eine Dichtungsanordnung beschrieben, bei der eine Welle durch ein Gehäuse einer Kreiselpumpe geführt wird. Die Anordnung umfasst eine Wellenhülse, auf der Gleitringdichtungen mit einem rotierenden Element und einem stationären Element positioniert sind, zwischen denen ein Dichtspalt für einen Schmierfilm angeordnet ist.
Bei manchen Anwendungsgebieten werden Kreiselpumpen zur Förderung von Heißwasser oder Wärmeträgem eingesetzt. Daher sollte die Temperatur zumindest durch eine spezielle Gehäuseanordnung zur Wärmeabgabe, die zwischen dem Pumpengehäuse und der Wellendichtung angeordnet ist, soweit abgebaut werden, dass beispielsweise eine Gleitringdichtung zur Wellendichtung verwendet werden kann.
Da die thermischen und meist auch chemischen Belastungen bei der Förderung von Heißwasser und Wärmeträgem hoch sind, weisen solche Kreiselpumpen bereits bei der Werkstoffauswahl für die Medien und druckseitig beanspruchten Bauteile wie Gehäuse, Laufrad und Spaltringe eine besondere Werkstoffauswahl auf, die auf diese hohen Belastungen ausgerichtet sind. Eine besondere Bedeutung kommt dabei der Gehäuseanordnung zur Wärmeabgabe zu, die als Distanzstrecke zum Temperaturabbau dient.
Die temperaturempfindlichen Bauteile, wie beispielsweise die Wellendichtung, werden auf Abstand zu dem heißen Pumpengehäuse gehalten und sind meist in einem speziellen Dichtungsgehäuse verbaut, das durch einen Dichtungsdeckel nach außen begrenzt wird. Ziel ist es, den Wärmefluss vom Pumpengehäuse zum Wellendichtungsraum so gering wie möglich zu halten. Die Wellenabdichtung besteht bei solchen Pumpen häufig aus einer Gleitringdichtung. Die EP 1 134 424 B1 offenbart ein Aggregat zur Aufnahme heißer Fluide, insbesondere eine Kreiselpumpe zur Förderung heißer Fluide, wobei eine Welle einen Dichtungsraum mit mindestens einer darin angeordneten Gleitringdichtung durchdringt, zwischen Aggregat und Dichtungsraum eine fluidführende Verbindung besteht, und das dem Aggregat entnommene Fluid die Gleitringdichtung kühlt und spült. Die Gleitringdichtung wird durch eine Beabstandung mithilfe einer langen Laterne vor zu heißen Temperaturen geschützt.
Die DE 10 2017 209 803 A1 beschreibt eine Kreiselpumpe zur Förderung heißer Medien mit mindestens einem Laufrad, das in einem Pumpengehäuse angeordnet ist und über eine Welle mit einem Antrieb in Verbindung steht, wobei sich an das Pumpengehäuse eine Gehäuseanordnung zur Wärmeabgabe anschließt und die Welle mit mindestens einer Gleitringdichtungsanordnung und mindestens einer Lagerung versehen ist. Die Gleitringdichtungsanordnung wird über eine wärmesperrende Beabstandung vom heißen Medium getrennt.
Externe Kühlkreisläufe von Wellendichtungen an Kreiselpumpen bzw. Speisepumpenaggregaten dürfen keine Lufteinschlüsse im Kühlmedium aufweisen und müssen für eine betriebsgerechte Funktion einer Wellendichtung entlüftet werden. Eine Entlüftung eines solchen Kühlkreislaufes bei der Erstbefüllung mit Medium ist im Stand der Technik ausreichend bekannt. Jedoch verbleibt nach einer Entlüftung bei der Erstbefüllung immer auch Restluft bzw. Restgas im Kühlkreislauf.
Eine solche Entlüftung bei Betriebsaufnahme geschieht in der Regel bei atmosphärischem Druck. Der Betrieb von Speisepumpen und dabei auch der Betrieb eines externen Kühlkreislaufes kann unter erhöhtem Druck erfolgen. Ein Medium zum Kühlen unter erhöhtem Druck kann einen größeren Anteil an Gas lösen. Gelöstes Gas neigt jedoch bevorzugt im Spalt einer Wellendichtung zum Ausgasen und damit zu einer Verschlechterung der Hydrodynamik und in Folge dessen zu einer starken Wärmeentwicklung im Spalt. Ungünstigerweise kann dadurch eine Wellendichtung, insbesondere eine Gleitringdichtung, in einer kurzen Zeitspanne zerstört werden. Zusätzlich wirkt sich vorhandenes Gas im Kühlmedium in Form einer Zweiphasenströmung ungünstig aus, da sich das Gas aus dem Kühlmedium aufgrund der Zentripetalwirkung bei der Zuströmung zur Wellenmitte am Spalt der Wellendichtung sammelt und dadurch die weitere Zuströmung des Kühlmediums sperrt.
Zudem kann in manchen Prozessen, gerade im Dauerbetrieb, Gas kontinuierlich aus dem Hauptförderkreis beim Nachströmen in die Dichtung in den Kühlkreislauf gelangen, das dann ohne kontinuierliche Entlüftungsvorrichtung zum Ausfall der Wellendichtung führen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Kreiselpumpe mit einer Wellendichtung, insbesondere Gleitringdichtung, bereitzustellen, bei der die Entlüftung des Mediums gewährleistet werden kann. Darüber hinaus sollte die Entlüftung auch bei höheren Betriebsdrücken erfolgen können. Weiterhin soll sich die Kreiselpumpe mit einer Wellendichtung auch im Dauerbetrieb bewähren können. Der Austausch von Ersatzteilen sollte durch die Konstruktion der Kreiselpumpe mit einer Wellendichtung begünstigt sein. Die Kreiselpumpe mit einer Wellendichtung sollte einfach und kostengünstig realisiert werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kreiselpumpe mit einer Wellendichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Varianten sind den nebengeordneten Hauptansprüchen, den Unteransprüchen, der Beschreibung und aus den Zeichnungen zu entnehmen.
Erfindungsgemäß umfasst die Entlüftungsanordnung eine erste Entlüftungsvorrichtung und eine zweite Entlüftungsvorrichtung.
Das System dient vorteilhafterweise zur Kühlung und/oder zur Schmierung der Wellendichtung. Gegebenenfalls dient das System auch zur Reinigung eines im Kreislauf befindlichen Mediums bzw. Kühlmediums. Weiterhin umfasst das System vorzugsweise die Entlüftungsanordnung und einen Kühler. Bei einer besonders günstigen Variante der Erfindung weist das System mindestens einen Filter, insbesondere einen Magnetfil- ter, auf. Dabei können auch zwei Filter parallel angeordnet sein, die wechselseitig betrieben werden. Die Wellendichtung ist mit dem System verbunden und auch leitend angeschlossen, wobei ein Medium durch die Wellendichtung zur Kühlung eben jener fließt. Das Medium wird von der Wellendichtung über mindestens einen Filter über die Entlüftungsanordnung in den Kühler und wieder zurück zur Wellendichtung geführt.
Bei einer vorteilhaften Variante der Erfindung entspricht das Medium dem Prozessmedium, das in der Kreiselpumpe gefördert wird.
Alternativ kann das System und die Wellendichtung auch von einem Sperr- und/oder Kühlmedium durchströmt werden, das sich von dem Prozessmedium unterscheidet.
Die Entlüftungsanordnung umfasst vorzugsweise einen Entlüftungsbehälter, an den die erste und die zweite Entlüftungsvorrichtung angeschlossen sind. Der Entlüftungsbehälter weist einen Zulauf aus dem System und einen Rücklauf in das System auf. Idealerweise können sowohl der Zulauf als auch der Rücklauf mithilfe von Absperrarmaturen vom System kurzzeitig oder dauerhaft getrennt werden.
Vorzugsweise sind die erste und die zweite Entlüftungsvorrichtung direkt und unmittelbar mit dem Entlüftungsbehälter verbunden.
Bei einer günstigen Variante weist die Entlüftungsanordnung ein Ventil, insbesondere ein Regelventil, zur Erzeugung eines einstellbaren Druckverlustes auf. Der Druckverlust bewirkt ein Entgasen von in dem Medium gelösten Molekülen, die dann im Entlüftungsbehälter eine Ansammlung bilden und über eine Entlüftungsvorrichtung von dem Medium abgetrennt und aus dem System ausgeschleust werden können.
Darüber hinaus kann die Entlüftungsanordnung eine Drossel aufweisen, die zur Erzeugung eines konstanten Druckverlustes führt und eine vorteilhafte Entgasung von gelösten, gasförmigen Bestandteilen führt. Idealerweise umfasst die Entlüftungsanordnung einen Bypass und mindestens eine Stellarmatur. In Abhängigkeit von der Stellung der Stellarmatur bzw. von den Armaturstellungen kann das Medium komplett über den Entlüftungsbehälter oder komplett am Entlüftungsbehälter vorbei über den Bypass oder zum Teil über den Bypass und zum Teil über den Entlüftungsbehälter geführt werden. Auf diese Weise können unterschiedliche Entlüftungsvananten innerhalb des Systems in Abhängigkeit der Armaturstellung ausgeführt werden.
Idealerweise ist die Wellendichtung als Gleitringdichtung ausgebildet. Diese Wellendichtung hat sich aufgrund ihrer gekühlten Schmierung besonders bewährt als langlebig, hochbelastbar und einfach handhabbar.
Bei einer besonders vorteilhaften Variante der Erfindung ist die erste Entlüftungsvorrichtung als selbsttätige Entlüftungsvorrichtung ausgeführt. Selbsttätig kann im erfinderischen Sinne mechanisch selbsttätig miteinschließen. Dadurch arbeitet die erste Entlüftungsvorrichtung kontinuierlich und erzielt damit einen permanenten Entlüftungsvorgang. Das Medium, welches durch das System strömt, kann dadurch auch bei Aufnahme von Gasen dauerhaft entlüftet werden, wodurch die Wellendichtung wirksam vor einem Schmierfilmabriss durch ausgegaste Bestandteile des Mediums im schmalen Schmierspalt der Wellendichtung geschützt wird.
Idealerweise kann bei der kontinuierlichen Entlüftung über die selbsttätige, erste Entlüftungsvorrichtung anhand eines unterschiedlichen Druckniveaus entlüftet werden, das sich aufgrund einer Drossel bzw. eines Ventils innerhalb der Entlüftungsanordnung einstellt. Ein solches Druckniveau ergibt sich anhand der Ventilstellung prozentual zum Druck im System.
Beispielsweise kann die Kreiselpumpe bei einem Druck von ca. 30 bar arbeiten, wobei dieser Druck dann auch im System herrscht. Über die in der Entlüftungsanordnung eingebaute Drossel wird ein Druckverlust von beispielsweise 0,5 bar erzeugt, der wiederum zu einem permanenten Entgasen im Entlüftungsbehälter führt. Idealerweise umfasst die erste Entlüftungsvorrichtung eine Stellarmatur und ein Entlüftungselement. Die erste Entlüftungsvorrichtung ist direkt mit dem Entlüftungsbehälter verbunden und führt direkt entgaste Bestandteile über das Entlüftungselement aus dem System. Die Stellarmatur kann insbesondere zum Absperren für eine alternative Entlüftungsvariante oder zum Austausch des Entlüftungselements genutzt werden.
Bei einer besonders günstigen Variante der Erfindung ist die zweite Entlüftungsvorrichtung als gesteuerte Entlüftungsvorrichtung ausgeführt. Diese Variante umfasst insbesondere ein diskontinuierliches Entlüften des Entlüftungsbehälters.
Das diskontinuierliche Entlüften kann automatisiert, beispielsweise elektronisch, ausgeführt sein, kann aber auch in der einfachsten Variante händisch betrieben werden.
Vorzugsweise umfasst die zweite Entlüftungsvorrichtung eine Stellarmatur und ein Auffangelement. Dabei ist die zweite Entlüftungsvorrichtung direkt und unmittelbar mit dem Entlüftungsbehälter verbunden.
Bei einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung umfasst die Entlüftungsanordnung einen Entlüftungsbehälter zur Phasentrennung.
Vorteilhafterweise kann durch das Betätigen der Stellarmaturen der Entlüftungsbehälter vom System, insbesondere für eine kurze Zeitspanne, abgetrennt werden. Das Medium strömt dabei vorzugsweise über den Bypass. Durch das Öffnen, insbesondere für einen kurzen Zeitraum, der Stellarmatur der zweiten Entlüftungsvorrichtung kann es zu einem schlagartigen und kompletten Druckabfall des Mediums kommen, wodurch eine enorme Entgasung des Mediums im Entlüftungsbehälter erzeugt wird. Die entgasten Bestandteile im Entlüftungsbehälter können sowohl über die erste als auch über die zweite Entlüftungsvorrichtung aus dem System ausgeschleust werden. Idealerweise können durch den schlagartigen Druckabfall auch gelöste Gasbestandteile aus dem Medium entgasen, die bei der kontinuierlichen Entgasung mithilfe eines konstanten und wesentlich kleineren Druckverlustes noch nicht entgasen. Hierdurch lässt sich besonders vorteilhaft der sichere Betrieb der Wellendichtung gewährleisten.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Entlüften eines zirkulierenden Mediums, das eine Wellendichtung kühlt, in einer Entlüftungsanordnung mit folgenden Schritten durchgeführt: Das Medium wird vor dem Entlüftungsbehälter gedrosselt, wobei dann im Entlüftungsbehälter das Medium teilweise ausgast und die erste Entlüftungsvorrichtung den Entlüftungsbehälter selbsttätig und/oder kontinuierlich entlüftet.
Idealerweise wird das Medium im System, insbesondere bei der Inbetriebnahme, über die zweite Entlüftungsvorrichtung am Entlüftungsbehälter gesteuert und diskontinuierlich entlüftet.
Vorzugsweise wird die Entlüftungsanordnung periodisch über die zweite Entlüftungsvorrichtung gesteuert und diskontinuierlich entlüftet. Dies kann entweder händisch oder automatisiert, beispielsweise über eine speicherprogrammierte Ablaufsteuerung, in definierten Zeitintervallen erfolgen.
Bei einer besonders günstigen Variante der Erfindung erfolgt die diskontinuierliche Entlüftung mithilfe der geschlossenen Stellarmaturen, die den Entlüftungsbehälter vom System kurzzeitig abkoppeln, wobei die Kühlung der Wellendichtung weiterhin über den Bypass um den Entlüftungsbehälter betrieben werden kann. Das schlagartige Öffnen über eine Stellarmatur führt zu einem stoßartigen Entspannen des Entlüftungsbehälters gegen Atmosphäre. Dabei sinkt der Druck auf ein atmosphärisches Druckniveau und gelöstes Gas nimmt die eigene Phase wieder an und gast aus dem Medium aus. Die ausgegasten Gasbestandteile können vorzugsweise über die erste Entlüftungsvorrichtung aus dem Entlüftungsbehälter ausgeschleust werden. Die Entlüftung kann dabei ebenso über die zweite Entlüftungsvorrichtung geschehen. Die Entlüftung kann vorzugsweise kontinuierlich oder diskontinuierlich und sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich zugleich erfolgen.
Idealerweise wird die Entlüftung mithilfe einer forcierten Phasentrennung durch einen maximalen Druckabfall intensiviert, wodurch ein sicherer Betrieb der Kreiselpumpe auch im Falle einer kontinuierlichen Gasaufnahme in das Medium, wie es beispielsweise bei Kreiselpumpen im Kraftwerksbereich vorkommt, gewährleistet wird.
Vorteilhafterweise stellt das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Entgasung eines Gases aus einem Medium sicher. Das Medium kann beispielsweise Wasser sein, aber auch jede andere Flüssigkeit, die von einer Kreiselpumpe gefördert wird. Das Gas kann zum Beispiel Luft sein, aber auch jedes andere Gas, das sich beim Betrieb einer Kreiselpumpe im Medium beim Kühlen einer Wellendichtung löst.
Erfindungsgemäß wird die Entlüftungsanordnung zum Entlüften eines Mediums zum störungsfreien Betrieb einer Wellendichtung verwendet. Dadurch wird der langlebige Betrieb der Wellendichtung und somit der Kreiselpumpe vorteilhaft gewährleistet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen und aus den Zeichnungen selbst.
Dabei zeigt:
Fig. 1 eine mehrstufige Kreiselpumpe,
Fig. 2 einen Detailschnitt einer Wellendichtung,
Fig. 3 ein beispielhaftes System,
Fig. 4 einen schematischen Aufbau einer Entlüftungsanordnung,
Fig. 5 einen schematischen Aufbau einer weiteren Variante der Entlüftungsanordnung.
In der Fig. 1 ist eine bekannte mehrstufige Kreiselpumpenanordnung 1 in horizontaler Aufstellung dargestellt. Eine vertikale oder schräge Aufstellung ist ebenfalls möglich. Die Kreiselpumpe 1 weist ein Mantelgehäuse 2 auf. In dem Mantelgehäuse 2 ist ein Einschub 3 angeordnet. Der Einschub 3 umfasst eine um eine Drehachse A drehbar antreibbare Welle 4, auf der mehrere Laufräder 5 hintereinander angeordnet sind. Bei den Laufrädern 5 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um Radialräder.
Jedes Laufrad 5 ist von einem Stufengehäuse 6 umgeben. Benachbarte Stufengehäuse 6 grenzen aneinander an. Die Trennfuge zwischen den Stufengehäusen 6 ist im Ausführungsbeispiel metallisch dichtend.
Am Mantelgehäuse 2 ist ein Saugstutzen 7 vorgesehen, durch den das Fluid in die Kreiselpumpe 1 eintritt. Über einen Druckstutzen 8 verlässt das Fluid die Kreiselpumpe 1 .
Die Welle 4 verfügt in dieser Ausführungsvariante über eine Ausstattung von fünf Laufrädern. Das Fluid strömt in den Pumpeneinlauf 7 ein und verlässt die Pumpe über den Pumpenauslauf 8. Eine Fluid, beispielsweise ein Prozessmedium in der Kraftwerkstechnik unter erhöhtem Druck, strömt in Richtung der ersten Pumpenstufe 9 mit einem Laufrad 5 zu. Dieses als Sauglaufrad wirkende erste Laufrad 5 fördert in eine Leiteinrichtung 10. Dabei bildet das Gehäuse 2 die Hauptkomponente der äußeren Druckhülle der Mantelgehäusepumpe. Die Leiteinrichtung 10 umfasst eine Leitbeschaufelung zur zusätzlichen Druckerhöhung sowie eine Rückführbeschaufelung, mit der das Fluid einer weiteren Pumpenstufe mit einem weiteren Laufrad zugeleitet wird. Dabei bilden jeweils ein Laufrad 5 und eine Leiteinrichtung 10 zusammen mit dem dazugehörigen Stufengehäuse 6 eine Einheit, die sogenannte Pumpenstufe, in der dargestellten fünfstufigen Kreiselpumpenausführung. Die in der Fig. 1 beispielhaft gezeigte Kreiselpumpenanordnung 1 umfasst zwei Wellendichtungen 11 .
Fig. 2 zeigt die Detailansicht einer Wellendichtung 11 , die in dieser Ausführungsvariante als Gleitringdichtung ausgeführt ist. Dabei sitzt eine Wellenhülse 12 auf der Welle 4, wobei ein rotierender Gleitring 13 mit der Wellenhülse 12 verbunden ist. Eine Spannscheibe 14 positioniert die Wellenhülse 12 auf der Welle 4. Über einen Dichtungsdeckel 15 ist ein Gleitringträger 16 mit einem weiteren Gleitring 17 als nicht drehendes Teil der Wellendichtung 11 ausgebildet. Der Gleitringdichtungsträger 16 ist mittels einer Sekundärdichtung 18 am Gleitringdeckel 15 dichtend verbunden.
Über einen Ein- bzw. Austrittsanschluss an einem in Fig. 3 gezeigten Dichtungsgehäuse 19 eines Systems 20 in der Ausführung eines Kühlkreislaufes gelangt das Medium zur im Dichtungsgehäuse 19 verbauten Wellendichtung 1 1. Dabei strömt das Medium durch einen in der Fig. 3 angedeuteten Eintritt 21 in das Dichtungsgehäuse 19 ein, um mittels des Pumprings 22 am Dichtspalt 23 vorbei wieder zum Austritt 24 in den Kreislauf des Systems 20 befördert zu werden.
Mehrstufige Kreiselpumpen 1 weisen große Gleitgeschwindigkeiten an der Wellendichtung 11 auf. Der Wärmeeintrag aus dem Pumpenmedium und die anfallende Reibungswärme werden mithilfe des Mediums aus der Wellendichtung 1 1 abgeführt. Die Wärme kann über das Medium in das in der Fig. 3 dargestellte beispiehafte System 20 abgegeben werden, wobei das Medium über einen Kühler 25 gekühlt wird, so dass die Wellendichtung 11 deutlich unter 100°C temperiert werden kann.
In Fig. 3 ist eine schematische Anordnung des Systems 20 gezeigt, das als Kühlkreislauf ausgeführt ist. Die Wellendichtung 11 im Dichtungsgehäuse 19, hier ohne die Kreiselpumpe 1 dargestellt, ist direkt und unmittelbar mit dem System 20 verbunden, wobei das Medium von der Wellendichtung 11 durch das System 20 zur Wellendichtung 1 1 zurück in einem Kreislauf strömt.
Das Medium strömt dabei von der Wellendichtung 11 durch wenigstens einen Magnetfilter 26, der für ein partikelfreies Medium sorgt, um eine Verstopfung des Dichtspaltes 23 der Wellendichtung 11 zu vermeiden und dadurch eine Überhitzung der Gleitringe 13 und 16 zu verhindern. Danach strömt das Medium in eine Entlüftungsanordnung 27, um von dort aus in den Kühler 25 zu strömen. Der Kühler 25 temperiert die Temperatur des Kühlmediums auf den Arbeitsbereich der Wellendichtung 11 . Vom Kühler 25 wird das Medium über eine Leitung 28 zum Dichtungsgehäuse 19 in die Wellendichtung 11 geleitet. Die Entlüftungsanordnung 27 eliminiert als wesentliche Komponente die Luftanteile bzw. Gasanteile im Medium zuverlässig. Der für die Wellendichtung 11 schädliche Trockenlauf kann beim Betrieb einer ungefüllten Pumpe, bei starkem Gaseinbruch oder hohem Gasgehalt oder bei Verdampfung des Fördermediums eintreten. Die Gasanteile zentripedieren dabei aufgrund der geringen Dichte immer zu kleinen Durchmessern hin, was bei der Wellendichtung 11 meist der Dichtspalt 23 ist. Luft bzw. Gas an dieser Stelle führt zum Trockenlauf und verhindert auch eine ausreichende Wärmeabfuhr am Dichtspalt 23, was in kürzester Zeit zu einer thermischen Überlastung der Dichtflächen sowie dem Ausfall der Wellendichtung 11 führen kann.
Fig. 4 zeigt einen schematischen Aufbau der Entlüftungsanordnung 27. Über eine Zulaufleitung 29 strömt das Medium durch ein Regelventil 30 in einen Entlüftungsbehälter 31 . Die Zulaufleitung 29 ist über die Magnetfilter 26 mit dem Austritt 24 verbunden. Das Medium fließt über eine Rückführleitung 32 in den Kreislauf des Systems 20 zurück. Die Rückführleitung 32 ist mit dem Kühler 25 verbunden. Zwischen der Zulaufleitung 29 und der Rückführleitung 32 ist ein Bypass 33 implementiert. In der Rückführleitung 32 ist eine Stellarmatur 34 vorgesehen. Im Bypass 33 ist eine Stellarmatur 35 angeordnet.
Mit dem Entlüftungsbehälter 31 sind unmittelbar und direkt eine erste Entlüftungsvorrichtung 36 und eine zweite Entlüftungsvorrichtung 37 verbunden. Die erste Entlüftungsvorrichtung 36 umfasst eine Stellarmatur 38 und ein Entlüftungselement 39. Die zweite Entlüftungsvorrichtung 37 umfasst eine Stellarmatur 40 und ein Auffangelement 41 .
Das Regelventil 30 erzeugt in Abhängigkeit der Ventilstellung einen Druckabfall im Medium, wodurch im Medium gelöstes Gas im Entlüftungsbehälter 31 ausgasen kann. Bei der Variante der kontinuierlichen Entlüftung wirkt die erste Entlüftungsvorrichtung 36 selbsttätig. Über die geöffnete Stellarmatur 38 gelangen die gasförmigen Bestandteile an das Entlüftungselement 39, welches die gasförmigen Bestandteile aus der Entlüftungsanordnung 27 ausschleust. Die zweite Entlüftungsvorrichtung 37 arbeitet im Rahmen einer gesteuerten und diskontinuierlichen Entlüftung. Dazu werden die Stellarmatur 38 der ersten Entlüftungsvorrichtung 36, die Stellarmatur 34 in der Rückführleitung 32 sowie das Regelventil 30 in der Zulaufleitung 29 geschlossen. Das Medium strömt über den Bypass 33 und die geöffnete Stellarmatur 35 in den Kreislauf des Systems 20 weiter. Das kurzzeitige Öffnen der Stellarmatur 40 der zweiten Entlüftungsvorrichtung 37 entspannt den Entlüftungsbehälter 31 auf atmosphärischen Druck, wobei das Auffangelement 41 unkontrollierten Medienaustritt verhindert. Bei der Entspannung auf atmosphärischen Druck entgasen gasförmige Bestandteile aus dem Medium nahezu vollständig. Nach dem Schließen der Stellarmatur 40 werden die gasförmigen Bestandteile über die erste Entlüftungsvorrichtung 36 durch Öffnen der Stellarmatur 38, über das Entlüftungselement 39 aus der Entlüftungsanordnung 27, ausgeschleust. Anschließend kann durch Öffnen des Regelventils 30 und der Stellarmatur 34 sowie dem Schließen der Stellarmatur 35 im Bypass 33 wieder auf eine Durchströmung des Entlüftungsbehälters 31 und eine kontinuierliche, selbsttätige Entlüftung über die erste Entlüftungsvorrichtung 36 umgestellt werden.
Der schematische Aufbau der Entlüftungsanordnung 27 in Fig. 5 entspricht zu großen Teilen der Darstellung in Fig. 4. Anstatt des Regelventils 30 ist hier eine Kombination aus einer Stellarmatur 42 und einer nachgeschalteten Drossel 43 vor dem Entlüftungsbehälter 31 angeordnet. Für die diskontinuierliche Entlüftung schließt in dieser Ausführungsvariante nicht das Regelventil 30, sondern die strömungstechnisch vor der Drossel 43 angeordnete Stellarmatur 42.

Claims

Patentansprüche
1. Kreiselpumpenanordnung zur Förderung eines Mediums mit einer Wellendichtung (11 ), die ein System (20) aufweist, das eine Entlüftungsanordnung (27) und einen Kühler (25) umfasst, wobei in dem System (20) ein Medium zirkuliert, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsanordnung (27) eine erste Entlüftungsvorrichtung (36) und eine zweite Entlüftungsvorrichtung (37) umfasst.
2. Kreiselpumpenanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Entlüftungsvorrichtung (36) als selbsttätige Entlüftungsvorrichtung ausgeführt ist.
3. Kreiselpumpenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Entlüftungsvorrichtung (36) eine Stellarmatur (38) und ein Entlüftungselement (39) umfasst.
4. Kreiselpumpenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Entlüftungsvorrichtung (37) als gesteuerte Entlüftungsvorrichtung ausgeführt ist.
5. Kreiselpumpenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Entlüftungsvorrichtung (37) eine Stellarmatur (40) und ein Auffangelement (41 ) umfasst.
6. Kreiselpumpenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsanordnung (27) eine Drossel (43) aufweist.
7. Kreiselpumpenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsanordnung (27) ein Regelventil (30) aufweist.
8. Kreiselpumpenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsanordnung (27) einen Bypass (33) mit einer Stellarmatur (35) umfasst.
9. Kreiselpumpenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das System (20) mindestens einen Filter (26) aufweist.
10. Kreiselpumpenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsanordnung (27) einen Entlüftungsbehälter (31 ) zur Phasentrennung umfasst.
11. Verfahren zum Entlüften eines zirkulierenden Mediums, das eine Wellendichtung (11 ) kühlt, in einer Entlüftungsanordnung (27) mit folgenden Schritten:
- Drosseln des Mediums vor dem Entlüftungsbehälter (31 ),
- Teilweises Entgasen des Mediums im Entlüftungsbehälter (31 ),
- Selbsttätiges Entlüften des Entlüftungsbehälters (31 ) über eine erste Entlüftungsvorrichtung (36).
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüftungsbehälter (31 ) bei Inbetriebnahme über die zweite Entlüftungsvorrichtung (37) gesteuert entlüftet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsanordnung (27) periodisch über die zweite Entlüftungsvorrichtung (37) gesteuert entlüftet wird.
14. Verwendung einer Entlüftungsanordnung (27) zum Entlüften eines Mediums zum störungsfreien Betrieb einer Wellendichtung (11 ).
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