Kreiselpumpe zur Förderung heisser Flüssigkeiten

Abstract

 Kreiselpumpe zur Förderung von insbesondere heißen Flüssigkeiten mit mindestens einem Wellendurchtritt durch das Pumpengehäuse nach außen und Abdichtung des Wellendurchtritts mittels einer Gleitringdichtung (14, 15) sowie einem aus dem Fördermedium abgezweigten Spül- und Kühlstrom für die Gleitringdichtung. Dieser Strom wird von einem Raum höheren Drucks, dem Druckraum (3), Spiralraum (6) oder Spiralseitenraum (7) der Pumpe entnommen und durch wenigstens einen in einem Gehäusedeckel (10) vorgesehenen Kanal (8) einem zwischen dem Gehäusedeckel (10) und einem von der Laufradseite in den Gehäusedeckel eingesetzten Zwischengehäuse (11) gebildeten Ringspalt (13) und von diesem nahe der Dichtfläche der Gleitringdichtung (14, 15) in den die Gleitringdichtung enthaltenden Dichtungsraum geführt. Nach dem Durchfließen des Dichtungsraums (16) wird der Strom über einen Drosselspalt (17) einem Raum niederen Drucks der Pumpe zugeführt. Zur Verbesserung der Spül- und Kühlwirkung ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß zwischen dem Kanal (8) und dem Ringspalt (13) ein Verteilungsringraum angeordnet ist, dessen Weite ein Mehrfaches des mit radialer Richtungskomponente auf den Dichtflächenbereich der Gleitringdichtung (14, 15) gerichteten Ringspalts (13) ist und daß der Druckabfall im Drosselspalt (17) mehrfach größer als der Druckabfall von dem Raum höheren Drucks (7) zum Dichtungsraum (14) ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe zur Förderung von insbesondere heißen Flüssigkeiten mit mindestens einem Wellendurchtritt durch das Pumpengehäuse nach außen und Abdichtungen des Wellendurchtrittes mittels einer Gleitringdichtung sowie einem aus dem Fördermedium abgezweigten Spül- und Kühlstrom für die Gleitringdichtung, der von einem Raum höheren Drucks, vorzugsweise dem Druck-, Spiral- oder Spiralseitenraum der Pumpe, entnommen wird und durch wenigstens einen in dem Gehäusedeckel gebildeten Kanal einem zwischen dem Gehäusedeckel und einem von der Laufradseite in den Gehäusedeckel eingesetzten Zwischengehäuse gebildeten Ringspalt und von diesem nahe der Dichtfläche der Gleitringdichtung in den die Gleitringdichtung enthaltenden Dichtungsraum geführt ist und nach Durchfließen des Dichtungsraums über einen Drosselspalt einem Raum niederen Drucks der Pumpe zugeführt ist.

[0002] Bei einer bekannten Pumpe dieser Art (DE-A 34 38 662, Fig. V und VI) wird der Spül- und Kühlstrom dem Spiralseitenraum entnommen, über eine der Einstellung dienende Drossel dem Kanal im Gehäusedeckel und anschließend einem Ringspalt zugeführt, der eng und axial langgestreckt ausgeführt ist, um im Wärmeaustausch mit der Oberfläche des Gehäusedeckels der Kühlung zu dienen. Der Strom tritt aus dem Ringspalt achsparallel in den Dichtungsraum ein. Bevor er am Ende des Dichtungsraums zum Dichtspaltbereich umgelenkt wird, durchläuft er eine Strecke, die in dem Bereich der durch die Gleitringdichtung in Rotation versetzten Flüssigkeit liegt. Diese wird ihn ablenken und daher die Intensität seiner Kühlwirkung im Dichtspaltbereich beeinträchtigen. Er wird auch selbst eine Rotationskomponente erhalten, die deshalb besonders ungünstig ist, weil in rotierender Flüssigkeit die darin evtl. befindlichen Gasblasen aufgrund der Zentrifugalwirkung nach innen gedrängt werden, wo sie die Gleitringdichtung vom Kühlstrom abschirmen und somit die Kühlwirkung beeinträchtigen. Auch der unmittelbare Dichtspaltbereich wird davon betroffen, wenn der Spül- und Kühlstrom dort bereits mit einer Rotationskomponente seiner Bewegung ankommt, zumal wenn an der Stelle des Dichtspalts der Durchmesser der Gleitringdichtung geringer als in der Nachbarschaft ist. Ferner ist bei der bekannten Pumpe nachteilig, daß ein beträchtliches Druckgefälle im Strömungsweg vor dem Dichtungsraum stattfindet, das zum einen durch die im Hinblick auf die Kühlwirkung vorgesehene Enge und Länge des Ringspalts verursacht ist und zum anderen durch eine am Beginn es Kanals vorzusehende Drossel noch gesteigert werden kann. Zwar findet eine Drosselung auch dann noch statt, wenn der Spül- und Kühlstrom den Dichtungsraum durch den drosselnd wirkenden Spalt das Wellenlager verläßt; jedoch führt die im Strömungsweg vor dem Dichtungsraum vorgesehene Drosselwirkung zu einem vergleichsweise geringen Druck im Dichtungsraum, der die Gasblasenentstehung begünstigt.

[0003] Bekannt ist auch eine Pumpe (DE-Q 86 01 166), bei der der Spül- und Kühlstrom durch eine Radialbohrung des Zwischengehäuses dem Dichtungsraum zugeführt wird, wobei zwischen dem Zwischengehäuse und dem Gehäusedeckel ein Ringraum vorgesehen ist, der den Strom von dem Kanal im Gehäusedeckel der Bohrung des Zwischengehäuses zuführt. Eine solche Anordnung hat den Nachteil, daß durch einseitiges Auftreffen des Spül- und Kühlstroms auf die Dichtungsanordnung die Spülung und Kühlung ungleichmäßig erfolgen, was einerseits zu thermischem Verzug und Erosion der Gleitringdichtung und andererseits zu Ansammlung von Gasblasen im Dichtungsraum führen kann.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wärmeabfuhr von der Gleitringdichtung zu verbessern.

[0005] Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß zwischen dem Kanal und dem Ringspalt ein Verteilungsringraum angeordnet ist, dessen Weite ein Mehrfaches des mit radialer Richtungskomponente auf den Dichtflächenbereich der Gleitringdichtung gerichteten Ringspalts ist und daß der Druckabfall im Drosselspalt mehrfach größer als der Druckabfall von dem Raum höheren Drucks zum Dichtungsraum ist.

[0006] Dadurch wird erreicht, daß ein über den Umfang gleichmäßiger Kühlstrom auf den Dichtspaltbereich einwirkt, der eine gleichmäßige und intensive Kühlung bewirkt. Zweitens wird gewährleistet, daß Gas- oder Luftbläschen, die sich in diesem Bereich ansammeln, von der Flüssigkeit mitgenommen und aus dem Gleitringdichtungsraum heraustransportiert werden. Drittens wird durch die Beeinflussung des Druckgefälles in solcher Weise, daß im Dichtungsraum ein vergleichsweise hoher Druck herrscht, die Gasblasenbildung vermindert und die Gefahr von Verdampfung im Dichtspalt herabgesetzt. Unter der im Anspruch erwähnten Weite des Ringraums bzw. Ringspalts sind jeweils die Abmessungen quer zur Strömungsrichtung zu verstehen.

[0007] Der Ringspalt sollte möglichst steil auf den Dichtflächenbereich gerichtet sein, nämlich unter einem Winkel von weniger als 60° zur Achse.

[0008] Der Ringspalt sollte auf den Dichtspalt selbst oder auf den ihm auf der dem Drosselspalt abgesandten Seite unmittelbar benachbartem Bereich gerichtet sein, da sich die im Bereich der Umlenkung des Stroms erhöhte Wärmeübergangszahl in besserer Kühlung des Dichtspaltbereichs auswirkt. Auch läßt sich durch dieses Merkmal erreichen, daß der freie Weg des Stroms in dem Dichtungsraum kurz und damit die Gefahr seiner Beeinträchtigung durch die in dem Dichtungsraum rotierende Flüssigkeit gering ist.

[0009] Damit ein möglichst großer Teil des vor dem Dichtungsraum zur Verfügung stehenden Druckabfalls durch Druck-Geschwindigkeitsumsetzung im Ringspalt der Bildung eines intensiven Spül- und Kühlstrahls zugute kommt, sollte der größte Teil dieses Druckabfalls in dem Ringspalt stattfinden.

[0010] Der Drosselspalt, der zwischen einem feststehenden Gehäuseteil und einem mit der Welle umlaufenden Teil angeordnet wird, wird nach der Erfindung bei möglichst geringem Durchmesser angeordnet, weil auf diese Weise der größtmögliche Druckabfall eingestellt werden kann. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Drosselspalt zwischen der Welle oder einer Wellenhülse einerseits und einer radial nach innen gezogenen Wand des Zwischengehäuses andererseits gebildet ist. Unter der Wellenhülse kann auch ein Nabenteil des Laufrads oder dergleichen verstanden werden. Der Drosselspalt wird zweckmäßigerweise lagerfrei ausgeführt, um nicht durch die Lagerabmessungen festgelegt zu sein. Zweckmäßigerweise wird in dem Gehäusedeckel ein Gehäuseeinsatz zur Aufnahme des Gegenrings der Gleitringdichtung angeordnet, der zusammen mit dem Zwischengehäuse den Ringspalt bildet.

[0011] Die Erfindung wird im Folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel in einer Figur im schematischen Längsschnitt darstellt.

[0012] In dem Pumpengehäuse 1 mit Saugstutzen 2 und Druckstutzen 3 rotiert ein Laufrad 4 auf der Welle 5. Seitlich der Spirale 6, die das Laufrad umgibt, ist ein Spiralseitenraum 7 angeordnet, von dem eine Bohrung 8 in dem Gehäusedeckel 10 Flüssigkeit als Spül- und Kühlstrom für die Gleitringdichtung 14, 15 in den Verteilungsringraum 9 transportiert, der begrenzt wird von dem Gehäusedeckel 10, dem Zwischengehäuse 11 und dem Gehäuseeinsatz 12. Der Kanal 8 und der Verteilungsringraum 9 sind mit großem Strömungsquerschnitt ausgeführt, um die Flüssigkeit mit geringem Druckverlust und gleichmäßig über den Umfang verteilt dem Ringspalt 13 zuzuführen, der zwischen einander gegenüberstehenden Konusflächen des Zwischengehäuses 11 und des Gehäuseeinsatzes 12 gebildet ist. Über diesen Ringspalt wird die Kühl- und Spülflüssigkeit gleichmäßig über den Umfang verteilt der Gleitringdichtung zugeführt. Der Spül- und Kühlstrom ist dabei entweder direkt auf den Dichtspalt gerichtet, der radial zwischen dem Gleitring 14 und dem Gegenring 15 der Gleitringdichtung liegt, oder aber auf den dem Dichtspalt unmittelbar benachbarten Bereich, und zwar vorzugsweise auf der dem Drosselspalt abgewandten Seite. Erfindungsgemäß soll der Strom den Dichtspalt erreichen, so lange er noch in Umlenkung begriffen ist und dadurch eine hohe Wärmeübergangszahl gewährleistet. Ferner wird durch die Erfindung erreicht, daß der Strom den Bereich des Dichtspalts erreicht, bevor er durch rotierende Teile der Dichtung oder durch den rotierenden Bereich der Flüssigkeit geschwächt, aufgelockert oder in Drehung versetzt werden kann. Dadurch wird derjenige Bereich, in welchem die Gasblasen sich vorzugsweise nahe der Gleitringdichtung befinden, von dem Dichtspaltbereich abgedrängt.

[0013] Der von dem Dichtspaltbereich abströmende Spül- und Kühlstrom transportiert die in diesem Bereich vorhandenen Gas- und Luftbläschen ab.

[0014] Der Spül- und Kühlstrom streicht dann in axialer Richtung über die Gleitringdichtung hinweg durch den Dichtungsraum 16 und wird, ggf. mit Gas- oder Luftbläschen beladen, durch den Drosselspalt 17 wieder dem Pumpenraum zugeführt. Der Drosselspalt wird gebildet zwischen der von dem Zwischengehäuse 11 radial nach innen ragenden Wand 18 und der Nabe des Laufrads 4.

Ansprüche

1. Kreiselpumpe zur Förderung von insbesondere heißen Flüssigkeit mit mindestens einem Wellendurchtritt durch das Pumpengehäuse nach außen und Abdichtung des Wellendurchtritts mittels einer Gleitringdichtung (14, 15) sowie einem aus dem Fördermedium abgezweigten Spül- und Kühlstrom für die Gleitringdichtung, der von einem Raum höheren Drucks, vorzugsweise dem Druckraum (3), Spiralraum (6) oder Spiralseitenraum (7) der Pumpe entnommen wird und durch wenigstens einen in einem Gehäusedeckel (10) gebildeten Kanal (8) einem zwischen dem Gehäusedeckel (10) und einem von der Laufradseite her in den Gehäusedeckel (10) eingesetzten Zwischengehäuse (11) gebildeten Ringspalt (13) und von diesem nahe der Dichtfläche der Gleitringdichtung (14, 15) in den die Gleitringdichtung enthaltenden Dichtungsraum (16) geführt ist und der nach Durchfließen des Dichtungsraums (16) über einen Drosselspalt (17) einem Raum niederen Drucks der Pumpe zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kanal (8) und dem Ringspalt (13) ein Verteilungsringraum (9) angeordnet ist, dessen Weite ein Mehrfaches des mit radialer Richtungskomponente auf den Dichtflächenbereich der Gleitringdichtung (14, 15) gerichteten Ringspalts (13) ist und daß der Druckabfall im Drosselspalt (17) mehrfach größer ist als der Druckabfall von dem Raum höheren Drucks (3, 6, 7) zu Dichtungsraum (16).

2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt (13) unter einem Winkel von weniger als 60° zur Achse geneigt ist.

3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt (13) auf den Dichtungsspalt oder den diesem auf der dem Drosselspalt abgewandten Seite unmittelbar benachbarten Bereich gerichtet ist.

4. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselspalt (17) lagerfrei zwischen der Welle oder einer Wellenhülse einerseits und einer radial nach innen gezogenen Wand (18) des Zwischengehäuses (11) andererseits gebildet ist.

5. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäusedeckel (10) ein Gehäuseeinsatz (12) zur Aufnahme des Gegenrings (15) der Gleitringdichtung (14, 15) enthalten ist und dieser zusammen mit dem Zwischengehäuse (11) den Ringspalt bildet.

6. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Teil des Druckabfalls zwischen dem Raum höheren Drucks (3, 6, 7) und dem Dichtungsraum (16) in dem Ringspalt (13) stattfindet.

Zeichnung