DE202018004819U1 - Rotary positive displacement pump with mechanical seal - Google Patents
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Abstract
Rotierende Verdrängerpumpe mit Gleitringdichtung, insbesondere zur Förderung von mit Feststoffen durchsetzten Fördermedien, mit einem einen Förderraum (1) ausbildenden Pumpengehäuse (8) und darin positioniert mindestens eine angetriebene rotierende Welle (4) mit mindestens einem Rotor (5), und mit einem einen Dichtungsraum (2) ausbildenden Pumpengehäuse (8), und darin positioniert eine ein- oder mehrfachwirkenden Gleitringdichtung (3) vom Typ einer befederten Gleitringdichtung oder einer Laufwerkdichtung, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Förderraum (1) und dem Dichtungsraum (2) eine zusätzlich separierend wirkende Anordnung als Separator (6) befindlich ist, umfassend eine nachgiebige Einlage aus beispielsweise textilem Halbzeug (7) und eine Differenzdruckentlastung dieser Einlage mittels mindestens eines Druckentlastungskanals (11) als Verbindung zwischen dem Förderraum (1) und dem Dichtungsraum (2).Rotary positive displacement pump with mechanical seal, in particular for conveying conveyed through with solids, with a pumping chamber (1) forming pump housing (8) and positioned therein at least one driven rotating shaft (4) with at least one rotor (5), and with a sealing space (2) forming pump housing (8), and positioned therein a single or multi-acting mechanical seal (3) of the type of a spring-loaded mechanical seal or a drive seal, characterized in that between the delivery chamber (1) and the seal chamber (2) an additional separating acting Arrangement as a separator (6) is located, comprising a resilient insert of, for example, textile semifinished product (7) and a differential pressure relief of this insert by means of at least one pressure relief channel (11) as a connection between the delivery chamber (1) and the seal chamber (2).
Description
Die Erfindung betrifft eine rotierende Verdrängerpumpe mit Gleitringdichtung, insbesondere zur Förderung von mit Feststoffen durchsetzten Fördermedien, mit einem einen Förderraum ausbildenden Pumpengehäuse und darin positioniert mindestens eine angetriebene rotierende Welle mit mindestens einem Rotor, und mit einem einen Dichtungsraum ausbildenden Pumpengehäuse, und darin positioniert eine ein- oder mehrfachwirkenden Gleitringdichtung vom Typ einer befederten Gleitringdichtung oder einer Laufwerkdichtung.The invention relates to a rotary positive displacement pump with mechanical seal, in particular for conveying solidified with a pumping pump housing and positioned therein at least one driven rotating shaft with at least one rotor, and with a seal chamber forming a pump housing, and positioned therein - or multi-acting mechanical seal type of a spring-loaded mechanical seal or a drive seal.
Eine rotierende Verdrängerpumpe der eingangs beschriebenen Art ist bekannt durch die
Gleitringdichtungen haben sich, nicht zuletzt aufgrund ihrer geringen Leckageraten, in der Praxis als Dichtungsstandard für rotierende Verdrängerpumpen etabliert. Eine Gleitringdichtung besteht dabei aus zwei rotationssymmetrischen Ringen, wobei der erste Ring durch Verbindungselemente mit dem stationären Pumpengehäuse verbunden wird und der zweite Ring mit der rotierenden Welle. Durch eine axiale Vorspannung eines der beiden Ringe, beispielsweise durch Federn bei einer Gleitringdichtung oder einen O-Ring bei einer Laufwerkdichtung, werden beide Ringe gegeneinander gedrückt und bilden bei Eindringen von Flüssigkeit in den Spalt einen Dichtspalt aus. Wenn eine Dichtung der beschriebenen Art für die Förderung von feststoffbeladenen Fördermedien eingesetzt wird, können die Feststoffanteile im Fördermedium schnell die Funktion einer solchen Dichtung beeinträchtigen, insbesondere die einer Gleitringdichtung. Bei der Förderung von faserartigen Feststoffen können sich die Fasern im Dichtungsbereich um die Rotationswelle sammeln. Wickeln sich immer mehr Fasern um die Welle, bilden diese eine zusammenhängende Fläche, welche sich immer mehr verdichtet und die den freien Raum verstopfen kann. Auch können sich Fasern an einer einzigen Stelle sammeln und sich zopfartig um die Dichtung wickeln, was als Verzopfung bezeichnet wird. Solche zopfartigen Gebilde können einseitig drücken, was zu einem Öffnen des Dichtspalts an der Gleitringdichtung führt. Sobald dies geschieht, können Feststoffe höherer Härte, beispielsweise Steine, in den Dichtspalt eindringen und die Gleitfläche dauerhaft schädigen.Mechanical seals have established themselves in practice as a seal standard for rotary positive displacement pumps, not least because of their low leakage rates. A mechanical seal consists of two rotationally symmetrical rings, wherein the first ring is connected by connecting elements with the stationary pump housing and the second ring with the rotating shaft. By an axial bias of one of the two rings, for example, by springs in a mechanical seal or an O-ring in a drive seal, both rings are pressed against each other and form upon penetration of liquid into the gap a sealing gap. If a seal of the type described is used for the promotion of solids-laden fluids, the solids in the fluid can quickly affect the function of such a seal, in particular that of a mechanical seal. In the promotion of fibrous solids, the fibers in the sealing area can collect around the rotating shaft. As more and more fibers wrap around the shaft, they form a coherent surface, which becomes increasingly dense and which can clog the free space. Also, fibers may gather in a single location and wrap around the seal like a puff, called a clog. Such peat-like structures can press on one side, which leads to an opening of the sealing gap on the mechanical seal. Once this happens, solids higher hardness, such as stones, penetrate into the sealing gap and permanently damage the sliding surface.
Je nach konstruktivem Aufbau einer Gleitringdichtung ist häufig auch die Befederung des Gleitrings auf der dem Förderraum zugewandten Seite der Dichtung angeordnet. In solch einem Fall kommt die Befederung mit dem Fördermedium in Kontakt. Ist dieses mit Feststoffen beladen, so kann die Befederung des Gleitrings durch Faserstoffe im Fördermedium zugesetzt werden, sodass die Funktion der Befederung eingeschränkt wird. Dadurch liegt der Gleitring nicht mehr richtig an und der Dichtspalt öffnet sich, sodass die Gleitringdichtung nicht mehr dichtet. Durch den konstruktiven Aufbau der meisten rotierenden Verdrängerpumpen, beispielsweise bei einer Drehkolbenpumpe, sind die Gleitringdichtungen direkt in Nähe des Förderraums angeordnet, sodass die beschriebene Problematik ein in der Praxis bekannter Sachverhalt ist.Depending on the structural design of a mechanical seal, the feathering of the sliding ring is frequently also arranged on the side of the seal facing the delivery chamber. In such a case, the feathering comes in contact with the fluid. If this is loaded with solids, then the feathering of the slip ring can be added by fibrous materials in the pumped medium, so that the function of feathering is restricted. As a result, the sliding ring no longer lies correctly and the sealing gap opens, so that the mechanical seal no longer seals. Due to the structural design of most rotary displacement pumps, for example in a rotary lobe pump, the mechanical seals are located directly in the vicinity of the pumping chamber, so that the problem described is a known fact in practice.
Eine Lösung zu der beschriebenen Problematik ist durch die
Aus dem Stand der Technik ist ebenfalls eine Gleitringdichtung in der
Auch ist aus der Praxis bekannt, dass die Anordnung einer Gleitringdichtung mit einer vorgeschalteten Dichtung kritisch ist, da auf die Gleitringdichtung der unverminderte Betriebsdruck wirken soll. In Verbindung der Gleitringdichtung mit einer vorgeschalteten Dichtung übernimmt diese aber einen Teil der Dichtwirkung. Auch können sich in dem abgeschlossenen Raum zwischen Gleitringdichtung und einer vorgeschalteten Dichtung undefinierte Druckzustände einstellen, verursacht durch beispielsweise Leckagen oder Wärmeausdehnungen der eingeschlossenen Flüssigkeit. Dies kann zu zu hohen Drücken an der Gleitringdichtung führen.It is also known from practice that the arrangement of a mechanical seal with an upstream seal is critical because the unimpeded operating pressure is to act on the mechanical seal. In conjunction of the mechanical seal with an upstream seal but this takes over part of the sealing effect. Also, in the closed space between the mechanical seal and an upstream seal undefined pressure conditions can occur, caused for example by leaks or thermal expansion of the trapped liquid. This can lead to excessive pressures on the mechanical seal.
Der Erfindung liegt vor dem diskutierten Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine konstruktive Lösung für rotierende Verdrängerpumpen mit einer Gleitringdichtung zu entwickeln, welche ohne den Aufbau einer Dichtwirkung das Eindringen von Faserbestandteilen eines Fördermediums in den Dichtspalt der Gleitringdichtung verhindert, somit die Lebensdauer einer Gleitringdichtung verlängert und selbst ebenfalls verschleißresistent ist.The invention is prior to the discussed prior art, the task to develop a constructive solution for rotary displacement pumps with a mechanical seal, which prevents the penetration of fiber components of a fluid into the sealing gap of the mechanical seal without the construction of a sealing effect, thus the Longer life of a mechanical seal and is itself also resistant to wear.
Die beschriebene Aufgabe wird gelöst durch eine rotierende Verdrängerpumpe der eingangs beschriebenen Art, die zwischen dem Förderraum und dem Dichtungsraum eine zusätzlich separierend wirkende Anordnung als Separator aufweist, umfassend eine nachgiebige Einlage aus beispielsweise textilen Halbzeug und eine Differenzdruckentlastung dieser Einlage mittels mindestens eines Druckentlastungskanals zwischen Förderraum und Dichtungsraum.The described object is achieved by a rotary positive displacement pump of the type described above, which has an additional separating acting arrangement as a separator between the pumping chamber and the seal chamber, comprising a resilient insert of, for example, textile semi-finished product and a differential pressure relief of this insert by means of at least one pressure relief channel between pumping chamber and seal chamber.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist, dass der separierende Gleitring keine Dichtwirkung übernimmt und nicht wie eine weitere der Gleitringdichtung vorgeschaltete Dichtung wirkt. Dadurch werden die in [0007] beschriebenen Nachteile einer solchen Anordnung vermieden.An advantage of the solution according to the invention is that the separating sliding ring does not assume any sealing effect and does not act like another seal which seals the mechanical seal upstream. This avoids the disadvantages of such an arrangement described in [0007].
Um eine Lösung für die erfindungsgemäße Aufgabe zu entwickeln, wird nach Anspruch 1 eine der Gleitringdichtung vorgeschaltete, zusätzliche und separierend wirkende Anordnung als Separator vorgeschlagen. In order to develop a solution for the object according to the invention, an additional and separating arrangement acting as separator is proposed according to claim 1, upstream of the mechanical seal.
Die Anordnung ist zwischen dem Dichtungsraum und Förderraum einer Verdrängerpumpe positioniert. Der Separator besteht hauptsächlich aus zwei Elementen: einer Einlage aus textilem Halbzeug und mindestens einem dazu angeordnetem Druckentlastungskanal. Dabei wirkt die Textileinlage nicht wie eine zusätzliche Dichtung, sondern separiert nur die Feststoffbestandteile vom Flüssigkeitsanteil des Fördermediums und verhindert das Wandern der Fasern längs der Welle vom Förderraum in den Dichtungsraum. Zu diesem Zweck schleift der Separator drucklos auf der Welle, damit sich keine Fasern in dieser Fläche sammeln können und wird deshalb mit einer Einlage aus einem textilen Halbzeug ausgeführt. Textile Halbzeuge sind teilelastische, aber auch robuste Materialien, welche sehr verschleißresistent sind. Um einen Druckaufbau am Separator beziehungsweise der Einlage aus textilem Halbzeug zu vermeiden, werden Druckentlastungskanäle vorgesehen. Sie verlaufen zu diesem Zweck vom Förderraum bis zum Dichtungsraum in einer parallelen Anordnung zu der Einlage aus textilem Halbzeug und enthalten ein stehendes Flüssigkeitsmedium. Somit strömt in ihnen kein Medium, sodass an den Druckentlastungskanälen keine Verstopfungsgefahr besteht. Durch die beschriebene Anordnung der Druckentlastungskanäle kann nicht mehr der Differenzdruck der Pumpe am Separator anliegen, sodass dieser differenzdruckentlastet ist. In einem Ausführungsbeispiel wird der Separator als eine U-förmige Kassette ausgeführt, in welche die Einlage aus textilem Halbzeug eingelegt werden kann. Die Druckentlastungskanäle werden in die Kassette integriert. Die beschriebene Kassettenbauweise baut folglich sehr kompakt und kann auch in engen Bauräumen verwendet werden.The arrangement is positioned between the seal chamber and delivery chamber of a positive displacement pump. The separator consists mainly of two elements: an insert of textile semifinished product and at least one pressure relief channel arranged thereon. The textile insert does not act like an additional seal, but separates only the solid components from the liquid content of the pumped medium and prevents the migration of fibers along the shaft from the pumping chamber into the seal chamber. For this purpose, the separator drags without pressure on the shaft, so that no fibers can collect in this area and is therefore designed with an insert of a textile semi-finished product. Textile semi-finished products are semi-elastic but also robust materials which are very wear-resistant. In order to avoid pressure build-up on the separator or the insert of textile semifinished product, pressure relief channels are provided. They run for this purpose from the pumping chamber to the seal chamber in a parallel arrangement to the insert made of textile semifinished product and contain a stagnant liquid medium. Thus, no medium flows in them, so there is no risk of clogging at the pressure relief channels. Due to the described arrangement of the pressure relief channels, the differential pressure of the pump can no longer rest on the separator, so that this differential pressure is relieved. In one embodiment, the separator is designed as a U-shaped cassette into which the insert of textile semifinished product can be inserted. The pressure relief channels are integrated in the cassette. The described cassette construction thus builds very compact and can also be used in confined spaces.
Um die Gleitringdichtung zusätzlich zu schützen, ist nach Anspruch 8 ein optionaler Spül- oder Schmieranschluss im Dichtungsraum zwischen Separator und Gleitringdichtung vorgesehen. Je nach Art des zu verpumpenden Fördermediums kann der Zwischenraum zwischen Gleitringdichtung und Separator über diesen Zuführkanal mit einer Fett- oder Schmiermittelfüllung versehen werden. Durch das Vorhandensein von Fett oder Schmiermittel wird das Eindringen von Schmutz erschwert. Auch kann eindringender Schmutz durch Abschmieren in den Förderraum zurück gedrängt werden.In order to additionally protect the mechanical seal, according to
Aus der Praxis ist bekannt, dass die Auswahl von eingesetzten Materialien in Pumpen stark vom Betriebsfall abhängt, also von Kenngrößen wie Drehzahl, Betriebsdruck und Beschaffenheit des Fördermediums. Dies ist auch gültig für die Auswahl des textilen Halbzeugs, welches als Einlage vorgesehen ist; Ausgestaltungen sind beschrieben in den Ansprüchen 3 bis 7. Das textile Halbzeug kann dabei von seiner textilen Struktur her als Vlies, Gewebe, Gelege oder Geflecht ausgebildet sein. Bevorzugt kann das textile Halbzeug aus Aramid ausgeführt werden, da dieses Material eine hohe Festigkeit und Zähigkeit aufweist.From practice it is known that the selection of materials used in pumps strongly depends on the operating case, ie of parameters such as speed, operating pressure and nature of the fluid. This is also valid for the selection of the textile semifinished product, which is provided as an insert; Embodiments are described in
Die Erfindung wird in den nachfolgenden Zeichnungen dargestellt. Gleiche Bauteile sind dabei unabhängig von der Figur mit gleichen Zeichen benannt. Die Ausgestaltungen der dargestellten Elemente entsprechen nicht immer den realen Verhältnissen, da diese zu Veranschaulichungszwecken schematisch und vergrößert dargestellt sind.The invention is illustrated in the following drawings. Identical components are named regardless of the figure with the same characters. The embodiments of the illustrated elements do not always correspond to the real conditions, since these are shown schematically and enlarged for illustrative purposes.
-
1 :1 zeigt exemplarisch den schematischen Aufbau einer rotierenden Verdrängerpumpe in einer perspektivischen Ansicht.1 :1 shows an example of the schematic structure of a rotating positive displacement pump in a perspective view. -
2 :2 zeigt den schematischen Aufbau einer Gleitringdichtung mit erfindungsgemäßer separierender Anordnung in einer Schnittansicht.2 :2 shows the schematic structure of a mechanical seal according to the invention with a separating arrangement in a sectional view. -
3 :3 zeigt den schematischen Aufbau einer Gleitringdichtung mit erfindungsgemäßer separierender Anordnung in einem Ausführungsbeispiel in einer Schnittansicht.3 :3 shows the schematic structure of a mechanical seal according to the invention with a separating arrangement in an embodiment in a sectional view.
Der mögliche Aufbau einer rotierenden Verdrängerpumpe wird schematisch in
In einer Schnittansicht wird
Ein Ausführungsbeispiel für den Separator wird in
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Förderraumdelivery chamber
- 22
- Dichtungsraumseal chamber
- 33
- GleitringdichtungMechanical seal
- 44
- Wellewave
- 55
- Förderkolben bzw. RotorDelivery piston or rotor
- 66
- Separatorseparator
- 77
- textiles Halbzeugsemi-finished textile
- 88th
- Pumpengehäusepump housing
- 99
- Spülanschluss bzw. AbschmieranschlussFlush connection or lubrication connection
- 1010
- U-förmige KassetteU-shaped cassette
- 1111
- DruckentlastungskanalPressure relief duct
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102007036714 B4 [0002]DE 102007036714 B4 [0002]
- DE 20010216 U1 [0005]DE 20010216 U1 [0005]
- DD 94536 B1 [0006]DD 94536 B1 [0006]
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DE202018004819.4U DE202018004819U1 (en) | 2018-10-18 | 2018-10-18 | Rotary positive displacement pump with mechanical seal |
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Citations (2)
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DE20010216U1 (en) | 2000-06-09 | 2001-10-18 | Hugo Vogelsang Maschb Gmbh | Axial seal |
DE102007036714B4 (en) | 2006-08-22 | 2011-12-15 | Hugo Vogelsang Maschinenbau Gmbh | Rotary pump with cartridge seal |
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2018
- 2018-10-18 DE DE202018004819.4U patent/DE202018004819U1/en active Active
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: HAVERKAMP PATENTANWAELTE PARTG MBB, DE |