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Abdichtung der Welle einer Kreiselpumpe
Die Erfindung bezieht sich auf Wellenspaltabdichtungen von Kreiselpumpen, insbesondere zum Fördern von Laugen, Säuren, heissen Flüssigkeiten und solchen, die schleissend wirkende Bestandteile mitführen.
Sie bezweckt besonders die weitere Ausbildung von Pumpen, bei denen die Wellen nach aussen durch Stopfbüchsen oder sogenannte Schleifringdichtungen abgedichtet wird.
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dichtungen zu erhöhen bzw. zu erhalten, zwischen der Stopfbüchse und dem Pumpenraum eine neutrale Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, einzuleiten, damit die Wellenspaltabdichtung mit der Förderflüssigkeit nicht in Berührung kommt. Es ist gleichfalls vorgeschlagen worden, die Spülflüssigkeit durch ein Hilfsför- derrad in Umlauf zu versetzen und z. B. durch einen Kühler zu pumpen, wodurch die Reibungswärme der Wellenspaltabdichtung ohne Zufuhr frischer Spülflüssigkeit abgeführt wird und beim Fördern von heissen Flüssigkeiten eine Wärmeübertragung vom Pumpenraum über die Welle zur Wellenspaltabdichtung verhindert wird.
Bei diesen bekannten Ausführungen muss die Menge Spülflüssigkeit, die zugeführt wird, so gross bemessen werden, dass auch bei starker Undichtigkeit der Wellenspaltabdichtung noch eine Überschussmenge in den Pumpenraum fliesst, um ein Fliessen der Förderflüssigkeit vom Pumpenraum zur Wellenspaltabdichtung zu verhindern. Bei geringen Undichtigkeiten der Wellendichtung fliessen dann aber verhältnismässig grosse Mengen Sperrflüssigkeit in den Pumpenraum und vermischen sich mit der Förderflüssigkeit.
Besonders dieser Nachteil soll durch die vorliegende Erfindung behoben werden.
Sie beruht im wesentlichen darauf, dass zwischen dem Pumpenraum und dem Hilfsförderrad, welches die Zirkulation der Spülflüssigkeit bewirkt, Sperrgas, z. B. Stickstoff, Pressluft oder Dampf, eingeleitet wird. Sie beruht weiter darauf, dass die Spülflüssigkeit mit gleichem oder geringem Überdruck gegenüber dem am Saugstutzen auftretenden Druck eingeleitet wird und dass zwischen der Gaseinführung und dem Pumpenraum ein weiteres Hilfsförderrad angeordnet ist.
Die im Nachfolgenden beschriebenen und auf den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele sollen die Erfindung erläutern.
Fig. 1 zeigt eine Kreiselpumpe mit einer Stopfbüchse b und einem in einer vom Pumpenraum getrennen Kammer c angeordnetem Hilfsförderrad d. An der Rückseite des Laufrades ist ein weiteres Hilfsförderrad a angeordnet. In der den Pumpenraum und die Kammer c trennenden Zwischenwand ist ein Kanal e bis in die Nähe der Laufradnabe durchgeführt.
Wenn durch den Kanal e Gas eingeleitet wird, dessen Druck etwa gleich oder grösser als der Zulaufdruck am Saugstutzen der Pumpe ist, bildet sich im Hilfsförderrad a innen ein Gaspolster und aussen ein Flübsigkeitsring (Förderflüssigkeit), wodurch verhindert wird, dass Förderflüssigkeit über den Spalt h in die Kammer c eindringen kann. Der Flüssigkeitsring passt sich in seiner Breite selbsttätig den an der Pumpe auftretenden Druckschwankungen an, indem sich das Gaspolster ausdehnt oder zusammengedrückt wird. Bei stark wechselnden Zulaufdrücken der Pumpe, wenn die Anpassung durch den Flüssigkeitsring nicht mehr ausreicht, kann der Gasdruck durch ein nicht gezeichnetes Regelventil dem Zulaufdruck angepasst werden.
Die. Kammer c, in der das Hilfsförderrad d arbeitet, ist mit einem ausserhalb der Pumpe angeordneten
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Kühler g, der mit neutraler Flüssigkeit gefüllt ist, verbunden. Das Hilfsförderrad bewirkt eine Zirkulation der neutralen Flüssigkeit durch den Kühler zum Wellenspalt i vor der Stopfbuchse, wodurch eine gute Ableitung der Reibungswärme der Wellenspaltdichtung erreicht wird, aber auch verhindert wird, dass eine Wärmeübertragung vom Pumpenraum über die Welle zur Stopfbüchse erfolgt. Das Hilfsförderrad d besitzt auf der der Pumpenkammer zugekehrten Seite gleichfalls Förderschaufeln, so dass sich auf dieser Seite aussen ein Flüssigkeitsring (Spülflüssigkeit) und innen ein Gaspolster bildet, wodurch verhindert wird, dass Spülflüssigkeit über den Spalt h in den Pumpenraum gelangen kann.
Der Druckausgleich zwischen dem Zulaufdruck, der Spülflüssigkeit und dem Gasdruck wird in einfacher Weise durch Verbinden der Gasleitung 1 mit dem oberen Teil des Kühlers erreicht, wodurch sich im Kühler und am Spalt i der gleiche Druck bzw. Differenzdruck einstellt wie am Spalt h. Diese Verbindung hat noch den Vorzug, dass die Leckverluste der Wellendichtung selbsttätig ausgeglichen werden, indem der durch austretende Leckmenge im Behälter g frei werdende Raum durch das nachfliessende Gas ausgefüllt wird.
Beim Fördern von heissen Flüssigkeiten mit Temperaturen, die über dem Siedepunkt der Spülflüssigkeit liegen, kann an Stelle von Gas Dampf der Spülflüsoigkeit Pingeleitet werden. Die Einleitung vor Dampf ist besonders dann zweckmässig, wenn als Spülflüssigkeit beispielsweise Wasser verwendet wird und die Förderflüssigkeit mit Pressluft od. dgl. 11Îcht in Berührung kommen soll oder wenn Druckgas nicht verfügbar ist. Beim Einleiten von Wasserdampf, der bei Temperaturen über 1000 C gasförmig ist, übernimmt der Dampf die gleiche Wirkung wie das sonst eingeleitete Gas.
Beim Einleiten von Dampf ergibt sich überdies noch der Vorteil, dass der Dampf im Hilfsförderrad d kondensiert und selbsttätig die Leckverluste der Wellenspaltabdichtung ausgleicht, so dass die Umlaufmenge im Kühler immer gleich bleibt und ein Nachfüllen der Spülflüssigkeit überflüssig wird.
Um eine Wärmeübertragung vom Pumpenraum zur Kammer c weitgehend zu vermeiden, ist in der Zwischenwand eine Isolierschicht f vorgesehen.
Die Anwendung von Dampf ist besonders auch beim Fördern von Flüssigkeiten, die bei niedrigen Temperaturen erstarren, zweckmässig, weil hiebei eine Abkühlung der Fbrderflüssigkeit vermieden wird.
Ein etwa auftretender Wärmeverlust wird durch nachfliessenden Dampf ausgeglichen.
Besonders zweckmässig ist die Anwendung der Erfindung, wenn die Förderflüssigkeit den Pumpen aus Behältern zufliesst, die unter hohem Gas-bzw. Dampfdruck stehen. In diesem Fall kann das Gas oder der Dampf direkt aus dem Gasraum des Behälters in den Kanal c ohne VerwendLng von Reduzier-oder Regelventilen eingeleitet werden.
Wird beispielsweise bei Zellsroffkochern die Kocherlauge durch einen Erhitzer im Kreislauf umgepumpt, so bildet sich oben im Kocher ein Dampfdruck in Abhängigkeit von der Temperatur der Kocherlauge. Dieser Dampfdruck bestimmt zusammen mit der statischen Zulaufhöhe den Zulaufdruck am Saugstutzen der Pumpe. Durch Verbinden des Dampfraumes mit der Einfuhröffnung e wird der Druck im Hilfsförderrad a selbsttätig dem durch den schwankenden Dampfdruck veranderlichen Zulaufdruck angepasst.
Das Hilfsförderrad a braucht daher um so gross bestimmt zu werden, dass es den statischen Zulaufdruck + Förderdruck überwindet.
Eine Vorrichtung entsprechend der Erfindung hat aber auch den Vorteil, dass sie gute Notlaufeigenschaften hat, wenn längere Zeit kein Gas bzw. Dampf zugeführt wird. In diesem Fall wird die gleiche
Menge Förderflüssigkeit in die Kammer c fliessen wie Spülflüssigkeit aus der Wellendichtung austritt. Bei ausreichender Bemessung des Kühlers, der dann zweckmässig ausserhalb der Pumpe angeordnet und mit neutraler Flüssigkeit gefüllt ist, wird dann die Förderflüssigkeit mit der Spülflüssigkeit vermischt und weitgehend neutralisiert und gekühlt, o dass auch in diesem Fall die Wellendichtung vor, der heissen oder oder aggressiven Flüssigkeit entlastet ist.
Fig. 2 zeigt eine konstruktiv vereinfachte Ausführung der Erfindung, die besonders den Vorzug hat, dass die beiden Hilfsfürderräder a und d mit dem Förderrad in einem Werkstück zusammengefasst sind. Der Ringspalt h zwischen Hilfsförderrad d und dem Pumpenraum ist am äusseren Umfang des Hilfsförderrades d gebildet. An Stelle der beim Ausführungsbeispiel nach Fig. l der Pumpenkammer zugekehrten Schaufeln
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