DE3404964C2 - Keiselpumpe mit einer Wellenabdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe, insbesondere zur Förderung von Heißwasser, mit einer Wellenabdichtung nach dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruches.

Die Wellenabdichtung bei Kreiselpumpen zur Förderung von Heißwasser ist sehr problematisch, da zum einen infolge des hohen Dampfdruckes von Wasser (bei 250°C etwa 40 bar) gegen relativ hohe Drücke abgedichtet werden muß und es zum anderen an den Gleitflächen der Gleitringdichtung zu keiner Dampfbildung kommen darf; diese würde einen Trockenlauf darstellen. Eine zuverlässige Abdichtung ist nur möglich, indem man die Temperatur an der Gleitringdichtung durch Kühlung erheblich absenkt.

Bei bekannten Wellenabdichtungen wird entweder eine sehr lange Kühl- und Drosselstrecke zwischen dem Pumpen- und dem Dichtungsraum gebraucht, um im Dichtungsraum eine erträgliche Temperatur zu erhalten oder der Sekundärflüssigkeitsumlauf in der Dichtungskammer wird - gemäß der gattungsbildenden Literaturstelle: E. Mayer "Axiale Gleitringdichtungen", VDI-Verlag GmbH Düsseldorf, 1970, S. 200-205 - nach außen in einen separaten Kühler geleitet, in dem die Wärme abgeführt wird.

In jedem Falle sind die Vorkehrungen sehr umfangreich und beanspruchen viel Platz, so daß die Kreiselpumpen zur Förderung von Heißwasser im Wellen- und Dichtungsbereich erheblich größer als Pumpen für normale Einsatzfälle bauen und dementsprechend teurer sind. Nachteilig ist auch, daß außen installierte Wärmeaustauscher anfällig gegen Beschädigungen sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kreiselpumpe der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, daß bei gleichzeitig erhöhter Funktionssicherheit der Bauaufwand und auch das Bauvolumen erheblich verringert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre nach dem unabhängigen Patentanspruch; die Unteransprüche geben günstige Weiterbildungen an.

Erfindungsgemäß wird der Flüssigkeitsumlauf durch die Dichtungskammer und durch wenigstens einen durch die Kühlkammer geführten Kanal geleitet, wobei in der Dichtungskammer ein Förderorgan für den Flüssigkeitsumlauf vorgesehen ist. Zudem soll das Förderorgan ein am Gleitring vorgesehenes Fördergewinde sein.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung übernimmt die Kühlkammer der Kühl- und Drosselstrecke gleichzeitig die Funktion des Kühlers für den Sekundärflüssigkeitsumlauf. Die Kühlwirkung ist sehr intensiv, so daß die Kühl- und Drosselstrecke sehr kurz gehalten werden kann.

Wie Versuche gezeigt haben, ist normalerweise die Kühlstrecke nicht länger auszuführen als das Maß des hier vorhandenen Wellendurchmessers.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Wellenabdichtung benötigt daher wenig Platz für den Einbau in der Pumpe, so daß in der Regel die wesentlichen Bauteile üblicher Kreiselpumpen nach DIN 24 255 und DIN 24 256 wie Spiralgehäuse, Lagerträger, Pumpenwelle, Laufräder voll übernommen werden können.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist bei der - eine ihre Welle umgebende und mit einem äußeren Ringbund versehene Wellenhülse aufweisenden - Kreiselpumpe der Gleitring auf die Wellenhülse aufgesetzt und gegen Federn axial verschieblich gelagert, die sich gegen den Ringbund der Wellenhülse abstützen, wobei dieser anderseits dem Pumpendeckel als Anschlag gegenübersteht.

Der Pumpendeckel vermag mit der die Kühl- und Drosselstrecke bildenden Bohrung jene Wellenhülse vorzuzentrieren, auf der der Gleitring der Gleitringdichtung lagert und axial abgestützt ist. Der Ringbund der Wellenhülse dient als Anschlag zum Pumpendeckel in Richtung der Federkraft des Gleitringes zur Begrenzung des Axialweges im Pumpendeckel.

Diese Ausführung hat den Vorteil, daß der Pumpendeckel und sämtliche Wellenabdichtungsteile als Baueinheit vormontiert werden können und bei der Montage in der Pumpe als Einheit auf die Pumpenwelle geschoben werden können. Somit kann auch in Reparaturfällen von relativ ungeschultem Personal die Wellenabdichtung ausgewechselt werden.

Dank der kleinen Bauabmessungen ist es jetzt möglich, nur durch Austausch der Pumpendeckel-Baueinheit - bei gleichen Anschlußmaßen von Pumpengehäuse und Lagerträger aus einer Serien-Normpumpe aus entsprechendem Werkstoff - eine Heißwasserpumpe entstehen zu lassen. Umgekehrt kann die Heißwasserpumpe jederzeit zu einer normalen Kreiselpumpe umgebaut werden. Beim Hersteller und vor allen Dingen auch bei Kundendienstwerkstätten wird dadurch die Lagerhaltung ganz erheblich vereinfacht.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; dessen einzige Figur zeigt einen Querschnitt durch eine Kreiselpumpe.

Die dargestellte Kreiselpumpe umfaßt ein Pumpengehäuse 1 und ein Laufrad 2, das mit einer Überwurfmutter 3 auf einer Pumpenwelle 4 befestigt ist. Die Pumpenwelle 4 ist in einem nur teilweise dargestellten Lagerträger 5 mit Kugellagern 6 gelagert.

Das Pumpengehäuse 1 ist wellenseitig mit einem Pumpendeckel 7 verschlossen, der aus gießtechnischen Gründen aus den beiden Teilen 7a und 7b besteht. Der Pumpendeckel 7 weist eine Kühl- und Drosselstrecke 8 auf, die eine auf der Pumpenwelle 4 aufgeschobene Wellenhülse 9 umgibt. Letztere wird durch eine Schulter bzw. einen Ringbund 10 axial positioniert. Der Pumpendeckel 7 selbst umfaßt zwei voneinander getrennte Räume, nämlich eine Kühlkammer 11 und eine Dichtungskammer 12.

Zum Einleiten und zum Abfließen des Kühlmittels in die Kühlkammer 11 sind Anschlüsse 13 und 14 vorgesehen. Die Kühlkammer 11 ist gegenüber dem Pumpeninneren ab­ geschlossen, so daß als Kühlmittel beispielsweise Wasser aus dem Wassernetz genommen werden kann. Die Dichtungskammer 12 hingegen steht über den Drosselspalt 8 mit dem Pumpeninneren in Verbindung, wodurch der bei Heißwasserpumpen vorhandene hohe Druck auch auf der Abdichtung lastet.

Als eigentliche Wellenabdichtung ist eine Gleit­ ringdichtung 15 vorgesehen, die im wesentlichen aus einem Gleitring 16 und einem stationären Gegenring 17 gebildet wird, der in einem Abschlußdeckel 18 des Pumpendeckels 7 mittels eines Dichtungsringes 19 eingesetzt ist. Der Gleitring 16 ist auf der Wellenhülse 9 gegen die Federkraft von Federn 20 axial verschieblich gelagert. Ein weiterer Dichtungsring 21 sichert die Abdichtung zwischen dem Gleitring 16 und der Wellen­ hülse 9.

Auf dem Gleitring 16 ist weiter ein Fördergewinde 22 ausgebildet, das bei Drehung der Pumpenwelle 4 von der An­ triebsseite zur Pumpenseite Flüssigkeit fördert. Die Dichtungskammer 12 enthält einen Kanal 23 - bei einem nicht wiedergegebenen Ausführungsbeispiel mehrere Kanäle 23 -, wodurch eine durch das Fördergewinde 22 bewegte Sekundär­ strömung vom pumpenseitigen Ende der Dichtungskammer 12 zum antriebsseitigen Ende der Dichtungskammer 12 ent­ sprechend der eingetragenen Pfeilrichtung entsteht.

Die Sekundärströmung wird - getrennt durch eine Wand 24 - durch die Kühlkammer 11 geleitet, wobei ihr ein Großteil der Wärme entzogen wird; der Dichtfläche am Gleitring 16 wird so sehr stark ab­ gekühltes Wasser zugeführt.

Die Länge der Kühl- und Drosselstrecke 8, die radiale Ausdehnung der Kühlkammer 11 sowie die Länge des Kanals 23 bestimmen dabei neben der Temperatur des Kühl­ mediums die Höhe der Temperaturabsenkung. Versuche haben ergeben, daß die Kühlwirkung so intensiv ist, daß annähernd in dem für eine normale Gleit­ ringdichtung erforderlichen Bauvolumen die er­ findungsgemäße Anordnung untergebracht werden kann. Durch die Effizienz der Wärmeabführung von den Dichtflächen der Gleitringdichtung 15 sind die Wartungs­ kosten für die Kühlung sehr gering. Da bei der Wellenabdichtung der Gleitring 16 auf der Wellenhülse 9 aufgesetzt und die Federn 20 an einem Ringbund 25 der Wellenhülse 9 abgestützt sind, wird die Wellenhülse 9 bei nicht aufgesetztem Laufrad 2 durch die Federn 20 der Gleit­ ringdichtung 15 bis zu einer Schulter 26 des Ringbundes 25 an den Pumpendeckel 7 gedrückt, ohne daß der Gleitring 16 und der Gegenring 17 voneinander abheben. Da die Wellenhülse 9 weiter durch die spaltförmige Kühl- und Drosselstrecke 8 vorzentriert ist, kann der Pumpendeckel 7 zusammen mit der gesamten Gleitringdichtung 15 von der Pumpenwelle 4 abgezogen werden. Umgekehrt kann die Gleitringdichtung 15 zusammen mit der Wellenhülse 9 und dem Pumpendeckel 7 vollständig vormontiert und als gesamte Einheit bei der Montage der Kreiselpumpe auf die Pumpenwelle 4 gesteckt werden.

Claims (3)

1. Kreiselpumpe, insbesondere zur Förderung von Heißwasser, mit einer Wellenabdichtung, die einen in einer Dichtungskammer eines Pumpendeckels angeordneten Gleitring enthält, mit einer zwischen einem Pumpenraum und der Dichtungskammer ausgebildeten Kühl- und Drosselstrecke sowie einem Flüssigkeitsumlauf zur Spülung und zusätzlichen Kühlung des Gleitringes, wobei der Kühl- und Drosselstrecke eine gesonderte, gegenüber dem Pumpeninneren abgeschlossene Kühlkammer mit Kühlmittelanschlüssen zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsumlauf durch die Dichtungskammer (12) und durch wenigstens einen durch die Kühlkammer (11) geführten Kanal (23) geleitet ist, wobei in der Dichtungskammer (12) ein Förderorgan (22) für den Flüssigkeitsumlauf vorgesehen ist.

2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderorgan (22) ein am Gleitring (16) vorgesehenes Fördergewinde ist.

3. Kreiselpumpe mit ihre Welle umgebender und einen äußeren Ringbund aufweisender Wellenhülse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (16) auf die Wellenhülse (9) aufgesetzt und gegen Federn (20) axial verschieblich gelagert ist, die sich gegen den Ringbund (25) der Wellenhülse abstützen, wobei dieser anderseits dem Pumpendeckel (7) als Anschlag gegenübersteht.