CH557472A

CH557472A - Turbopumpe.

Info

Publication number: CH557472A
Application number: CH1342472A
Authority: CH
Original assignee: Sulzer Ag
Priority date: 1972-09-13
Filing date: 1972-09-13
Publication date: 1974-12-31

Description

Die Erfindung betrifft eine Turbopumpe zur Förderung heisser Medien, wobei eine Teilmenge des Fördermediums in einem geschlossenen Kühlkreislauf zur Kühlung der Wellendichtung und 'oder eines Wellenlagers umgewälzt wird.

Bei Turbopumpen der genannten Art, z.B. bei Heisswas- serpumpen. in denen Temperaturen von 300"C und mehr erreicht werden können, ist es erforderlich, die Wellenabdichtung und gegebenenfalls das Laufradseitige Wellenlager mit Hilfe eines Kühlkreislaufes zu kühlen. Zu diesem Zweck sind Konstruktionen bekannt, bei denen aus dem Hauptstrom heissen Fördermittels eine Teilmenge abgezweigt in einem Zyklonabscheider oder einer Filterkombination gereinigt.

durch einen Kühler geführt und den zu kühlenden Bereichen der Pumpe zugeführt wird. Da die als Kühlmittel benutzte Fördermittelteilmenge nach einmaligem Durchlaufen durch das Kühlsystem - abgesehen von der Leckage - wieder in den Hauptstrom eingespeist wird, erfordern diese Konstruktionen eine Abfuhr erheblicher Wärmemengen in entsprechend grossen Kühlern.

Bei anderen bekannten Pumpen sind im wesentlichen in sich geschlossene Kühlkreisläufe vorgesehen, in denen überwiegend immer das gleiche Medium mit Hilfe von Umwälzeinrichtungen - z.B. mit einem zusätzlichen Umwälzlaufrad auf der Welle oder einer separaten Umwälzpumpe - oder aufgrund der Wirkung eines thermischen Siphons über einen Kühler umgewälzt wird. Diese bekannten Anordnungen sind dabei unter Umständen ebenfalls mit Filtern oder Zyklonabscheidern ausgerüstet, um zusätzliches Fördermittel zu reinigen, das dem Kühlsystem aus dem Hauptstrom ständig als Ersatzt für die Leckage zufliessen muss. Bei diesen Konstruktionen besteht die Gefahr, dass die Filter sehr rasch verstopfen, daraufhin umgangen werden müssen und unwirksam werden; mit Zyklonabscheider versehene Kühlsysteme dieser Art müssen dagegen eine relativ hohe Förderhöhe für die Umwälzung des Arbeitsmittels aufweisen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlsystem zu schaffen, bei dem dem im wesentlichen in sich geschlossenen Kühlsystem aus dem Hauptkreislauf nur gereinigtes Fördermittel zufliesst, ohne dass im Kühlsystem selbst Reinigungsmittel vorhanden sind, wegen denen die für den Kühlmittelumlauf benötigte Förderhöhe beträchtlich erhöht werden müsste.

Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich dadurch aus, dass laufradseitig dem Kühlkreislauf ein aus der Druckseite mit heissem Fördermedium gespeister Sperrkreislauf vorgelagert ist, in dem ein Zyklonabscheider vorhanden ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 und 2 zeigen schematisch je eine Pumpe mit einem Kühlkreislauf und einem vorgeschalteten Sperrkreislauf, wobei Fig. 2 - im Gegensatz zu Fig. 1 - zusätzlich ein von Fördermittel geschmiertes Lager aufweist, das in den Kühlkreislauf einbezogen ist.

Die vertikal angeordnete, einstufige Radialpumpe, deren fliegend gelagertes Laufrad 1 über eine Welle 2 angetrieben ist, fördert heisses Medium, beispielweise Heisswasser von etwa 300"C, aus einer Saugleitung 5 über eine Druckspirale 3 in eine Druckleitung 4. Über eine auf die Welle 2 aufgekeilte Kupplung 7 ist die Pumpe, unter Umständen unter Zwischenschaltung eines Getriebes, an einen nicht dargestellten Antriebsmotor angeschlossen.

Der Laufradraum ist nach oben durch einen Hauptdeckel 8 abgeschlossen. der in einen die Welle 2 umschliessenden Gehäusekörper 9 übergeht, der seinerseits an seinem oberen Ende einen Dichtungseinsatz 10 trägt. Dieser Einsatz 10 enthält die zu kühlende Wellendichtung 11, die beispielsweise als Weichstopfbüchse oder als ein- bzw. mehrstufige Gleitringdichtung ausgebildet sein kann. Durch einen Deckel 12 wird die Dichtung 11 in dem Einsatz 10 gehalten.

Oberhalb des Einsatzes 10 sind im Beispiel 1 ein Lagerbock 14 und ein ölgeschmiertes Lager 13 angeordnet.

Der Gehäusekörper 9 umschliesst einen Hohlraum 15, in dem sich als Umwälzeinrichtung für das Kühlmittel ein auf der Antriebswelle 2 sitzendes zusätzliches Hilfspumpenrad 16 befindet. Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, in Leitungen 17 und 18, die den Hohlraum 15 durch den Körper 9 bzw. den Einsatz 10 hindurch mit einem Kühler 19 verbinden, eine getrennt angetriebene Umwälzpumpe vorzusehen, oder die Kühlmittelzirkulation aufgrund des natürlichen Umlaufes infolge einer Thermosiphonwirkung aufrecht zu erhalten.

Erfindungsgemäss ist im Kühlsystem ein Sperrkreislauf laufradseitig vorgelagert; in diesem wird aus der Druckleitung 4 über eine Leitung 20 heisses Wasser in einen Zyklonabscheider 21 eingespeist und dort von im Hauptstrom mitgeführten Verunreinigungen befreit, wobei gleichzeitig eine Entspannung auf einen Druck stattfindet, der nur geringfügig über dem Saugdruck des Laufrades 1 liegt. Das gereinigte Wasser fliesst aus dem Zyklon 21 über eine Leitung 22 einem die Welle 2 ringförmig umgebenden Sperraum 23 zu, während die ausgeschiedenen Verunreinigungen mittels einer Leitung 24 in den Saugkanal 5 zurückgeführt werden.

Vom Sperraum 23 aus sind entlang der Welle 2 spaltartige Öffnungen 25 und 26 vorhanden. die einerseits in den Hohlraum 15 des Kühlsystems und andererseits in einen Raum 27 hinter dem Laufrad 1 führen, von dem aus durch Bohrungen 28 im Laufrad 1 eine Verbindung auf die Saugseite der Pumpe besteht. Das Wasser aus dem Sperraum 23, in dem sich ein, um das für seinen Abfluss notwendigen Druckgefälle gegen über dem Saugseitendruck der Pumpe erhöhter Druck einstellt, fliesst entweder durch den Spalt 26 und die Bohrungen 28 auf die Saugseite der Pumpe zurück oder wird durch den Spalt 25 in den Kühlkreislauf eingespeist, um dort an den Dichtungen 11 auftretende Leckverluste zu ersetzen.

Im Beispiel nach Fig. 2 ist das Lager 13 lediglich durch ein wassergeschmiertes Lager 29 ersetzt, das in das Kühlsystem einbezogen ist. Der Gehäusekörper 9 und der Hohlraum 15 sind deshalb gegenüber dem ersten Beispiel vergrössert.

Mit Hilfe des erfindungsgemässen Sperrkreislaufes ist gewährleistet, dass dem Kühlsystem nur sauberes Wasser zufliessen kann. so dass die erwähnten Schwierigkeiten bekannter Konstruktionen vermieden sind.

Die im Sperrkreislauf zirkulierende Wassermenge und die im Kühlkreislauf umgewälzte Menge betragen im allgemeinen je etwa bis zu 1% der Fördermenge des Hauptstromes. In welchem Masse die Menge des Sperrkreislaufes sich auf die Spalte 25 und 26 aufteilt, ist in weiten Grenzen unterschiedlich und hängt von der durch die Dichtungen 11 abströmenden Leckagemenge ab. Als Anhaltspunkt sei erwähnt, dass die dem Kühlkreislauf zufliessende Menge bei einer einzigen Dichtung unter 1 ovo und bei Dichtungen mit mehreren Druckstufen bis zu 50% der im Sperrkreislauf zirkulierenden Mengen betragen kann.

PATENTANSPRUCH

Turbopumpe zur Förderung heisser Medien, wobei eine Teilmenge des Fördermediums in einem geschlossenen Kühlkreislauf zur Kühlung der Wellendichtung und/oder eines Wellenlagers umgewälzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass laufradseitig dem Kühlkreislauf (16 - 19) ein aus der Druckseite (4) mit heissem Fördermedium gespeister Sperrkreislauf (20 - 28) vorgelagert ist, in dem ein Zyklonabscheider (21) vorhanden ist.

**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.

Claims

**WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **.

Die Erfindung betrifft eine Turbopumpe zur Förderung heisser Medien, wobei eine Teilmenge des Fördermediums in einem geschlossenen Kühlkreislauf zur Kühlung der Wellendichtung und 'oder eines Wellenlagers umgewälzt wird.

Bei Turbopumpen der genannten Art, z.B. bei Heisswas- serpumpen. in denen Temperaturen von 300"C und mehr erreicht werden können, ist es erforderlich, die Wellenabdichtung und gegebenenfalls das Laufradseitige Wellenlager mit Hilfe eines Kühlkreislaufes zu kühlen. Zu diesem Zweck sind Konstruktionen bekannt, bei denen aus dem Hauptstrom heissen Fördermittels eine Teilmenge abgezweigt in einem Zyklonabscheider oder einer Filterkombination gereinigt.

durch einen Kühler geführt und den zu kühlenden Bereichen der Pumpe zugeführt wird. Da die als Kühlmittel benutzte Fördermittelteilmenge nach einmaligem Durchlaufen durch das Kühlsystem - abgesehen von der Leckage - wieder in den Hauptstrom eingespeist wird, erfordern diese Konstruktionen eine Abfuhr erheblicher Wärmemengen in entsprechend grossen Kühlern.

Bei anderen bekannten Pumpen sind im wesentlichen in sich geschlossene Kühlkreisläufe vorgesehen, in denen überwiegend immer das gleiche Medium mit Hilfe von Umwälzeinrichtungen - z.B. mit einem zusätzlichen Umwälzlaufrad auf der Welle oder einer separaten Umwälzpumpe - oder aufgrund der Wirkung eines thermischen Siphons über einen Kühler umgewälzt wird. Diese bekannten Anordnungen sind dabei unter Umständen ebenfalls mit Filtern oder Zyklonabscheidern ausgerüstet, um zusätzliches Fördermittel zu reinigen, das dem Kühlsystem aus dem Hauptstrom ständig als Ersatzt für die Leckage zufliessen muss. Bei diesen Konstruktionen besteht die Gefahr, dass die Filter sehr rasch verstopfen, daraufhin umgangen werden müssen und unwirksam werden; mit Zyklonabscheider versehene Kühlsysteme dieser Art müssen dagegen eine relativ hohe Förderhöhe für die Umwälzung des Arbeitsmittels aufweisen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlsystem zu schaffen, bei dem dem im wesentlichen in sich geschlossenen Kühlsystem aus dem Hauptkreislauf nur gereinigtes Fördermittel zufliesst, ohne dass im Kühlsystem selbst Reinigungsmittel vorhanden sind, wegen denen die für den Kühlmittelumlauf benötigte Förderhöhe beträchtlich erhöht werden müsste.

Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich dadurch aus, dass laufradseitig dem Kühlkreislauf ein aus der Druckseite mit heissem Fördermedium gespeister Sperrkreislauf vorgelagert ist, in dem ein Zyklonabscheider vorhanden ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 und 2 zeigen schematisch je eine Pumpe mit einem Kühlkreislauf und einem vorgeschalteten Sperrkreislauf, wobei Fig. 2 - im Gegensatz zu Fig. 1 - zusätzlich ein von Fördermittel geschmiertes Lager aufweist, das in den Kühlkreislauf einbezogen ist.

Die vertikal angeordnete, einstufige Radialpumpe, deren fliegend gelagertes Laufrad 1 über eine Welle 2 angetrieben ist, fördert heisses Medium, beispielweise Heisswasser von etwa 300"C, aus einer Saugleitung 5 über eine Druckspirale 3 in eine Druckleitung 4. Über eine auf die Welle 2 aufgekeilte Kupplung 7 ist die Pumpe, unter Umständen unter Zwischenschaltung eines Getriebes, an einen nicht dargestellten Antriebsmotor angeschlossen.

Der Laufradraum ist nach oben durch einen Hauptdeckel 8 abgeschlossen. der in einen die Welle 2 umschliessenden Gehäusekörper 9 übergeht, der seinerseits an seinem oberen Ende einen Dichtungseinsatz 10 trägt. Dieser Einsatz 10 enthält die zu kühlende Wellendichtung 11, die beispielsweise als Weichstopfbüchse oder als ein- bzw. mehrstufige Gleitringdichtung ausgebildet sein kann. Durch einen Deckel 12 wird die Dichtung 11 in dem Einsatz 10 gehalten.

Oberhalb des Einsatzes 10 sind im Beispiel 1 ein Lagerbock 14 und ein ölgeschmiertes Lager 13 angeordnet.

Der Gehäusekörper 9 umschliesst einen Hohlraum 15, in dem sich als Umwälzeinrichtung für das Kühlmittel ein auf der Antriebswelle 2 sitzendes zusätzliches Hilfspumpenrad 16 befindet. Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, in Leitungen 17 und 18, die den Hohlraum 15 durch den Körper 9 bzw. den Einsatz 10 hindurch mit einem Kühler 19 verbinden, eine getrennt angetriebene Umwälzpumpe vorzusehen, oder die Kühlmittelzirkulation aufgrund des natürlichen Umlaufes infolge einer Thermosiphonwirkung aufrecht zu erhalten.

Erfindungsgemäss ist im Kühlsystem ein Sperrkreislauf laufradseitig vorgelagert; in diesem wird aus der Druckleitung 4 über eine Leitung 20 heisses Wasser in einen Zyklonabscheider 21 eingespeist und dort von im Hauptstrom mitgeführten Verunreinigungen befreit, wobei gleichzeitig eine Entspannung auf einen Druck stattfindet, der nur geringfügig über dem Saugdruck des Laufrades 1 liegt. Das gereinigte Wasser fliesst aus dem Zyklon 21 über eine Leitung 22 einem die Welle 2 ringförmig umgebenden Sperraum 23 zu, während die ausgeschiedenen Verunreinigungen mittels einer Leitung 24 in den Saugkanal 5 zurückgeführt werden.

Vom Sperraum 23 aus sind entlang der Welle 2 spaltartige Öffnungen 25 und 26 vorhanden. die einerseits in den Hohlraum 15 des Kühlsystems und andererseits in einen Raum 27 hinter dem Laufrad 1 führen, von dem aus durch Bohrungen 28 im Laufrad 1 eine Verbindung auf die Saugseite der Pumpe besteht. Das Wasser aus dem Sperraum 23, in dem sich ein, um das für seinen Abfluss notwendigen Druckgefälle gegen über dem Saugseitendruck der Pumpe erhöhter Druck einstellt, fliesst entweder durch den Spalt 26 und die Bohrungen 28 auf die Saugseite der Pumpe zurück oder wird durch den Spalt 25 in den Kühlkreislauf eingespeist, um dort an den Dichtungen 11 auftretende Leckverluste zu ersetzen.

Im Beispiel nach Fig. 2 ist das Lager 13 lediglich durch ein wassergeschmiertes Lager 29 ersetzt, das in das Kühlsystem einbezogen ist. Der Gehäusekörper 9 und der Hohlraum 15 sind deshalb gegenüber dem ersten Beispiel vergrössert.

Mit Hilfe des erfindungsgemässen Sperrkreislaufes ist gewährleistet, dass dem Kühlsystem nur sauberes Wasser zufliessen kann. so dass die erwähnten Schwierigkeiten bekannter Konstruktionen vermieden sind.

Die im Sperrkreislauf zirkulierende Wassermenge und die im Kühlkreislauf umgewälzte Menge betragen im allgemeinen je etwa bis zu 1% der Fördermenge des Hauptstromes. In welchem Masse die Menge des Sperrkreislaufes sich auf die Spalte 25 und 26 aufteilt, ist in weiten Grenzen unterschiedlich und hängt von der durch die Dichtungen 11 abströmenden Leckagemenge ab. Als Anhaltspunkt sei erwähnt, dass die dem Kühlkreislauf zufliessende Menge bei einer einzigen Dichtung unter 1 ovo und bei Dichtungen mit mehreren Druckstufen bis zu 50% der im Sperrkreislauf zirkulierenden Mengen betragen kann.

PATENTANSPRUCH

Turbopumpe zur Förderung heisser Medien, wobei eine Teilmenge des Fördermediums in einem geschlossenen Kühlkreislauf zur Kühlung der Wellendichtung und/oder eines Wellenlagers umgewälzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass laufradseitig dem Kühlkreislauf (16 - 19) ein aus der Druckseite (4) mit heissem Fördermedium gespeister Sperrkreislauf (20 - 28) vorgelagert ist, in dem ein Zyklonabscheider (21) vorhanden ist.