DE19519799A1 - Kreiselpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe. Solche Pumpen müssen normalerweise irgendeine Art einer Drehdichtung an dem Punkt haben, wo die rotierende Welle, die ein Laufrad trägt, durch ein stationäres Gehäuse austritt.

Die Drehdichtung kann die Form einer Vorrichtung haben, die als mechanische Dich­ tung bekannt ist, und mechanische Dichtungen erfordern eine bestimmte Umgebung, um erfolgreich zu arbeiten.

Z. B. ist es wichtig, einen ausreichenden Druck in dem die mechanische Dichtung umgebenden Fluid aufrechtzuerhalten, um ein örtliches Sieden an den Flächen der Dichtung zu vermeiden, da ein Sieden die Dichtung beschädigen und deren Lebensdau­ er vermindern kann. Auch ist es wichtig, suspendierte Feststoffe in dem umgebenden Fluid zu vermeiden, da solche Feststoffe einen beschleunigten Verschleiß der Dich­ tungsflächen hervorrufen können. Schließlich muß vor dem Start oder dem Anlaufen der Pumpe jegliches Gas aus der unmittelbaren Nachbarschaft der Dichtung, d. h. in der sogenannten Dichtungskammer entfernt werden.

Die meisten bestehenden Konstruktionen von Pumpen erreichen die Aufrechterhaltung eines ausreichenden Drucks in dem umgebenden Fluid durch das Vorhandensein von Rückdruck-Freiräumen. Es wird für eine Spülströmung des Fluids Sorge getragen, die von einem Pumpenauslaß des Laufrads zurück zu einer Saugseite des Laufrads über ei­ nen solchen Freiraum führt. Dies schafft höheren Druck in der mechanischen Dichtung und um diese herum. Die Vorrichtung, bei der dies geschieht, wird oft als Halsbuchse oder Grundring bezeichnet, die bzw. der feststehend angeordnet ist, wobei der Frei­ raum zwischen der inneren zylindrischen Fläche des Grundrings und der zylindrischen Fläche der rotierenden Welle besteht.

Ein negativer Effekt von bekannten Grundringen oder Halsbuchsen besteht darin, daß, während ein ausreichender Druck in dem umgebenden Fluid aufrechterhalten wird, sus­ pendierte Feststoffe in dem umgebenden Fluid nicht entfernt werden, und ein getrenn­ tes Entlüftungsloch muß vorgesehen werden, um jegliches Gas vor dem Start oder dem Anlaufen zu entfernen. Jedoch kann der Querschnittsbereich des Entlüftungslochs in bezug auf den Freiraum des Grundrings beträchtlich sein. Dies vermindert den Rück­ druck und fördert auch ein verlustreiches zusätzliches Lecken.

Irgendwelche Feststoffe, die in die Dichtungskammer von dem Laufradauslaß her ein­ strömen, haben eine Tendenz, durch Zentrifugalkraft an die Wände zu gelangen. Diese Feststoffe finden es schwierig, durch den Grundring-Freiraum zu entweichen, da sie sich gegen das Zentrifugalkraftfeld bewegen müssen. Demgemäß besteht für die Fest­ stoffe eine Tendenz, sich an den Wänden der Dichtungskammer anzusammeln, und die­ jenigen Feststoffe, die trotzdem entweichen können, könnten die Welle in der Nachbar­ schaft des Freiraums beschädigen.

Schließlich ist es oft notwendig, die Pumpe auseinanderzunehmen, um die Dichtungs­ kammer vollständig trockenzulegen oder zu entleeren.

Die erfindungsgemäße Pumpe ist in dem Anspruch 1 gekennzeichnet. Die Unteransprü­ che kennzeichnen vorteilhafte Weiterbildungen und Alternativen der Erfindung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung be­ schrieben.

Fig. 1 bis 4 zeigen jeweils schematisch im Querschnitt verschiedene Ausführungsbei­ spiele einer Kreiselpumpe, wobei jede Figur nur einen Teil der Pumpe zeigt.

Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht eines Teils einer Kreiselpumpe mit einer zentralen Achse 1A, die durch eine rotierende Welle 1 definiert ist. Eine Nabe 2 eines Zentrifugallaufrads 3 ist auf der Welle 1 montiert, wobei das Laufrad 3 einen inneren Fluid-Strömungspfad 4 hat, der sich in bekannter Weise anfänglich in einer Richtung im wesentlichen parallel zu der Welle 1 an einem Einlaß oder an der Saugseite 5 er­ streckt und dann zunehmend radial nach außen gerichtet ist, um an einem Pumpenaus­ laß oder Fluidauslaß an der Spitze 6 des Laufrads zu enden.

Die Welle 1 und das Laufrad 3 sind innerhalb eines stationären Gehäuses 7 angeordnet, das eine Vielzahl von Gehäuseteilen aufweist, und eine sogenannte mechanische Dich­ tung 8 ist an dem Punkt vorgesehen, wo die Welle 1 durch das Gehäuse 7 nach außen tritt. Die Dichtung 8 weist im wesentlichen eine feste reibende Fläche 9 auf, die an dem Gehäuse 7 befestigt ist, sowie ein drehbares Glied 10, das an der Welle 1 befestigt ist und das eine reibende Fläche 11 hat, die durch (nicht dargestellte) nachgiebige Mit­ tel in Dichtungskontakt mit der festen Fläche 9 gedrückt wird. Die beiden miteinander in Berührung stehenden Flächen 9 und 11 bilden die erforderliche Abdichtung.

Um die reibenden, abdichtenden Flächen 9 und 11 zu kühlen, ist eine Fluidströmung in dem Bereich dieser Flächen angeordnet.

Wie durch die Strömungspfeile in Fig. 1 angedeutet ist, wird die Haupt-Fluidströmung durch Zentrifugalkraft veranlaßt, von der Saugseite an dem Einlaßende 5 des Laufrads 3 zu dem Austrittsende an der Spitze 6 des Laufrads und aus diesem heraus zu strömen. Der Hauptteil der Strömung wird dann durch das innere Profil des Gehäuses 7 veran­ laßt, einem fortgesetzten Strömungspfad zu folgen. Eine Öffnung 12 ist in der Wand des Gehäuses 7 gegenüber dem Austrittsende des Laufrads 3, also auf dieses zu wei­ send, vorgesehen, und eine Leitung 13 erstreckt sich von der Öffnung 12 und öffnet sich in einen anderen Teil des Gehäuses benachbart zu der mechanischen Dichtung 8.

Die mechanische Dichtung 8 ist in einer Dichtungskammer 14 angeordnet und der Fluid-Strömungspfad durch die Leitung 13 verläuft über die Dichtung 8, durch die Dichtungskammer 14 und dann durch einen Freiraum 15 in der Nabe 2 des Laufrads 3 und durch eine Rückströmöffnung 16 in der Wand des Laufrads 3 zu der Saugseite des Laufrads. Der Freiraum 15 bietet den erforderlichen Rückdruck, um einen ausreichen­ den Druck in dem umgebenden Fluid zu schaffen, damit der Kühlungs-Strömungspfad funktioniert.

In dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 ist der Freiraum 15 durch die äußere zylindri­ sche Fläche der Nabe 2 des Laufrads 3 und die innere ringförmige Fläche 17B eines ringförmigen, eingesetzten Verschleißrings 17 gebildet, der von dem Gehäuse 7 vorragt und an diesem befestigt ist.

Es ist zu sehen, daß der Freiraum 15 radial außerhalb und entfernt von der Welle 1 an­ geordnet und darüber hinaus so ausgebildet ist, daß sein stromaufwärtiges Ende, d. h. das von der Dichtungskammer 14 her führende Ende, im wesentlichen benachbart zu dem inneren Umfang des Gehäuses 7 ist, das die radial äußere Begrenzung der Dich­ tungskammer 14 bildet.

Fig. 1 zeigt auch ein erneuerbares Verschleißteil 18, das an einem Flansch 3A an dem Laufrad 3 befestigt ist, wobei das Verschleißteil 18 eine ringförmige äußere Fläche 17A des eingesetzten Verschleißrings 17 umgibt, wodurch ein zweiter Freiraum 19 zwischen dem Verschleißteil 18 und der äußeren ringförmigen Fläche 17A gebildet ist. Demge­ mäß wird die Fluidströmung von dem Auslaßende des Laufrads auch veranlaßt, durch diesen Freiraum zu strömen, um sich mit der Strömung durch den Freiraum 15 und von dort durch die Öffnung 16 zu vereinigen.

Mit dieser Konstruktion ist die Dichtungskammer 14 in der Lage, beim Start oder beim Anlaufen der Pumpe sich selbst zu entlüften; Feststoffe können automatisch aus der Kammer heraus zentrifugiert werden, und zwar wegen des radial auswärts angeordneten Freiraums 15, und die Dichtungskammer kann auch vollständig trockengelegt oder ent­ leert werden.

Ein weiteres Verschleißteil 20 ist zwischen der Wand des Gehäuses 7 und dem Einlaß oder Saugende 5 des Laufrads vorgesehen.

In dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 ist eine Abwandlung gezeigt, wobei ein weite­ res entfernbares Verschleißteil 21 auf der Nabe 2 des Laufrads vorgesehen ist. Dieses Verschleißteil 21 hat eine äußere ringförmige Oberfläche, die der inneren ringförmigen Oberfläche 17B des ringförmigen eingesetzten Verschleißrings 17 gegenüberliegt und diese umgibt, so daß der Freiraum 15 zwischen dem erneuerbaren Verschleißteil 21 und dem ringförmigen eingesetzten Verschleißring 17 gebildet ist.

In dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine erneuerbare ringförmige Hals­ buchse (Grundring) 22 auf der Welle 1 als Verlängerung der Nabe 2 des Laufrads ange­ bracht, wobei eine äußere zylindrische Oberfläche des Grundrings 22 den Freiraum 15 definiert.

Das erneuerbare Verschleißteil 18 ist etwas anders angeordnet, so daß es auch der inne­ ren ringförmigen Oberfläche 17B des ringförmigen eingesetzten Verschleißrings 17 ge­ genüberliegt, und es ist zu erkennen, daß der Fluidströmungspfad daher über eine ver­ längerte Bohrung 23 durch die Nabe 2 des Laufrads 3 parallel zu der Achse der Welle 1 verläuft.

Das in Fig. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel ist eine Kombination der Beispiele von Fig. 1 und 3, wobei ein Grundring 22 vorgesehen ist, aber das erneuerbare Verschleißteil 18 ist an dem Flansch 3A des Laufrads gehalten, um so der äußeren ringförmigen Oberflä­ che des ringförmigen eingesetzten Verschleißrings 17 gegenüberzuliegen.

In allen Fällen ist der Freiraum 15 ausgerichtet mit dem inneren ringförmigen Profil des Gehäuses 7 angeordnet, wo dieses die äußere Wand der Dichtungskammer 14 bil­ det, um zum Ausräumen von Bruchstücken oder festen Teilchen durch Zentrifugalkraft aus der Kammer 14 beizutragen, während die Notwendigkeit für ein getrenntes Entlüf­ tungsloch vermieden ist und wobei es möglich ist, die Dichtung 8 zu kühlen. Grund­ sätzlich gibt es einen sanften oder geraden Weg zwischen dem äußeren Durchmesser der Dichtungskammer 14 und dem Freiraum 15, um den sanften oder glatten Durch­ gang von Teilchen aus der Kammer 14 zu erleichtern, was als Ergebnis der Zentrifugal­ kraft und der Fluidströmung funktioniert.

In den dargestellten Ausführungsbeispielen haben die Pumpen Wellen 1 mit allgemein waagerechten Achsen 1A. In diesen Fällen gestatten die Ausrichtung der Freiräume 15 und der obersten Bereiche der Dichtungskammer 14 eine natürliche Selbstentlüftung. Jedoch könnten die Wellen 1 auch in Pumpen vorliegen, bei denen die Wellen anders als waagerecht, z. B. lotrecht, angeordnet sind, in welchen Fällen es notwendig sein kann, andere Anordnungen zum Entlüften der Dichtungskammer zu treffen.

Bei den vorliegenden Konstruktionen ist es auch nicht notwendig, die Pumpe auseinan­ derzunehmen, um die Dichtungskammer trockenzulegen oder zu entleeren, da der Ef­ fekt der Zentrifugalwirkung auf einen kurzen Trockenlauf ausreichend sein sollte, um die Dichtungskammer zu reinigen oder freizugeben.

Es ist einzusehen, daß bei den vorliegenden Konstruktionen jeglicher auftretender Ver­ schleiß an erneuerbaren Oberflächen auftritt.

Claims (6)

1. Kreiselpumpe mit einer drehbaren Welle (1) und einem Laufrad (3) auf der Wel­ le, wobei das Laufrad (3) einen inneren Fluidströmungspfad (4) mit einem Fluid­ einlaß (5) im wesentlichen benachbart zu der Welle (1) hat, wobei der Fluidströ­ mungspfad (4) sich von dort in einer zunehmend radialen Richtung erstreckt, um an einem Fluidaustritts-Pumpenauslaß an der Spitze (6) des Laufrads (3) zu en­ den, wobei sich ein Fluidströmungspfad (13) zum Spülen und Kühlen von dem Bereich des Pumpenauslasses durch einen festen Teil (7) der Pumpe in eine Dich­ tungskammer (14), die eine Dichtung (8) für die Welle (1) enthält, sowie durch einen Freiraum (15) zwischen einer Nabe (2) des Laufrads (3) und dem festen Teil (7) erstreckt und durch eine Wand des Laufrads (3) zu einer Saugseite (5) des inneren Fluidströmungspfades (4) zurückkehrt, dadurch gekennzeichnet, daß der Freiraum (15) radial außerhalb zu und entfernt von der Welle (1) angeordnet ist, um dadurch im Betrieb als Entlüftung und zum Austragen von Feststoffen aus der Dichtungskammer (14) zu dienen.

2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, bei der der Freiraum (15) zwischen einem ring­ förmigen eingesetzten Verschleißring (17), der von einem Gehäuse (7) der Pumpe vorragt und daran befestigt ist, und der Nabe (2) des Laufrads (3) angeordnet ist, wobei der eingesetzte ringförmige Verschleißring (17) und das Gehäuse (7) den festen Teil bilden.

3. Kreiselpumpe nach Anspruch 2, bei der die Nabe (2) des Laufrads (3) mit einem erneuerbaren Verschleißteil (18) versehen ist, das eine äußere ringförmige Fläche (17A) des eingesetzten Verschleißrings (17) umgibt, wobei ein zweiter Freiraum (19) zwischen dem erneuerbaren Verschleißteil (18) und der äußeren ringförmi­ gen Fläche (17A) vorgesehen ist.

4. Kreiselpumpe nach Anspruch 3, bei der die Laufradnabe (2) mit einem zweiten erneuerbaren Verschleißteil (21) versehen ist, das eine innere ringförmige Ober­ fläche (17B) des eingesetzten Verschleißrings (17) umgibt, wobei das zweite er­ neuerbare Verschleißteil (21) mit dem eingesetzten Verschleißring (17) den zuerst erwähnten Freiraum (15) bildet.

5. Kreiselpumpe nach Anspruch 2, 3 oder 4, bei der eine Halsbuchse oder ein Grundring (22), die bzw. der ein erneuerbares Verschleißteil bildet, auf der Welle (1) benachbart zu der Nabe (2) des Laufrads (3) befestigt ist und sich auf die innere ringförmige Fläche (17B) des eingesetzten Verschleißrings (17) zu erstreckt, wobei der zuerst erwähnte Freiraum (15) durch einen Spalt zwischen der äußeren zylindrischen Fläche des Grundrings (22) und dem eingesetzten Ver­ schleißring (17) gebildet ist.

6. Kreiselpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Dichtung (8) eine feste reibende Fläche (9), die an dem festen Teil (7) der Pumpe befestigt ist, und ein drehbares Glied (10) aufweist, das auf der Welle (1) befestigt ist und das eine reibende Fläche (11) hat, die durch nachgiebige Mittel in Dichtungsbe­ rührung mit der festen reibenden Fläche (9) gedrückt wird.