EP0442883A1 - Strömungsmaschine - Google Patents
StrömungsmaschineInfo
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- EP0442883A1 EP0442883A1 EP89906085A EP89906085A EP0442883A1 EP 0442883 A1 EP0442883 A1 EP 0442883A1 EP 89906085 A EP89906085 A EP 89906085A EP 89906085 A EP89906085 A EP 89906085A EP 0442883 A1 EP0442883 A1 EP 0442883A1
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- ring element
- shaft
- impeller
- face
- turbomachine according
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
- F04D29/426—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for liquid pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/08—Sealings
- F04D29/10—Shaft sealings
- F04D29/12—Shaft sealings using sealing-rings
- F04D29/126—Shaft sealings using sealing-rings especially adapted for liquid pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D7/00—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
- F04D7/02—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type
- F04D7/04—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type the fluids being viscous or non-homogenous
Definitions
- the invention relates to a turbomachine according to the preamble of the main claim.
- the invention is based on the object of providing a measure for a fluid-flow machine which is supplied with a conveying medium containing solids of the aforementioned size by means of which a space surrounding the shaft seal and the shaft seal itself can be protected against erosion wear .
- This object is achieved in accordance with the characterizing part of the main claim.
- Embodiments of the invention described in claims 4 to 8 have the effect that no signs of wear and tear were detectable either on the shaft seal or in the space surrounding the shaft seal.
- the split ring seal was damaged within a very short time without the ring element. If instead an annular element according to the invention was arranged in the space receiving the shaft seal, no signs of wear were detectable even on the split ring seal after a long test period.
- the configurations of claims 9 to 11 describe the different possibilities for producing the ring element.
- FIG. 1 shows a housing (1) of a turbomachine, which is designed here as a centrifugal pump, and an impeller (2) arranged inside the housing (1).
- the impeller is equipped with split ring seals (3, 4) on the suction and pressure side.
- the impeller (2) is fastened on a shaft (5), on which a shaft protection sleeve (6) and a shaft seal (7) designed as a mechanical seal are also fastened.
- the impeller (2) has axial thrust compensation bores (9) in the area of the impeller hub (8) in the impeller cover disk on the pressure side.
- the housing (1) Inside the space (10) surrounding the shaft seal (7), the housing (1), here a pressure-side housing cover (11), has an attached ring element (12). It extends in the area between the split ring (13) attached to the impeller and the impeller hub (8) and the shaft seal (7).
- the free end face of the ring element (11) has a surface (14) running radially to the shaft, to the smallest diameter of which a nozzle (15) pointing in the axial direction to the shaft seal (7) is attached.
- the ring element (12) formed here as a sheet metal part can also be designed as a solid part which would have a backward rotation on the side facing the shaft seal. Furthermore, it can be formed in one piece with the split ring (16) fixed to the housing.
- FIG. 2 largely corresponds to that of FIG. 1.
- the ring element (12) is provided on its free end face only with a surface (14) running in the radial direction to the shaft.
- Fig. 3 shows a truncated cone-shaped ring element (12) which runs diagonally to the shaft axis, its free end face (17) facing the shaft (5).
- a nozzle (15) attached to it shown in FIGS. 1 and 2 Tear-off edge, with the aid of which erosion wear can be prevented within the space (10).
Landscapes
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
Beschreibung
Strömungsmaschine
Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Bei Strömungsmaschinen, die mit einem Feststoffe enthaltenden Fördermedium beaufschlagt sind, besteht die Gefahr eines Erosionsverschleisses innerhalb der Strömungsmaschine. Dem kann zwar durch eine entsprechende Auskleidung des Gehäuses entgegengewirkt werden, jedoch existiert eine besonders gefährdete Stelle im Bereich der Wellenabdichtung. Im Fördermedium enthaltene Feststoffe, welche eine Körnung von bis zu 1 mm aufweisen können, sind in der Lage, die Wellenabdichtung selbst oder die Wellenabdichtung haltende Gehäuseteile zu zerstören. Eine vorzeitiger Ausfall der Strömungsmaschine wäre dadurch gegeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Strömungs¬ maschine, die mit einem Feststoffe der vorgenannten Größen¬ ordnung enthaltenden Fördermedium beaufschlagt ist, eine Maßnahme vorzusehen, mit deren Hilfe ein die Wellenabdichtung umgebender Raum und die Wellenabdichtung selbst vor Erosions¬ verschleiß geschützt werden kann. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches.
In praktischen Versuchen hat sich in überraschender Weise gezeigt, daß mit einem gemäß dem Hauptanspruch gestalteten Ringelement ein Erosionsverschleiß durch im Fördermedium
enthaltene Feststoffe, wobei bis zu 100 mg Feststoffanteil pro dm3 gegeben war, ein Erosionsverschleiß abgestellt werden konnte. Die Unteransprüche 2 und 3 geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung und die Lage der freien Stirnseite des Ringelementes an.
In den Ansprüchen 4 bis 8 beschriebene Ausgestaltungen der Erfindung bewirken, daß gefährdende Verschleißspuren weder an der Wellenabdichtung noch in dem die Wellenabdichtung umgebenden Raum feststellbar waren. Bei Versuchen mit einem Laufrad, welches auf der der Wellenabdichtung zugekehrten Seite mit einer Spaltringdichtung versehen war, wurde ohne das Ringelement die Spaltringdichtung innerhalb kürzester Zeit beschädigt. Wurde stattdessen in dem die Wellenab¬ dichtung aufnehmenden Raum ein erfindungsgemäßes Ringelement angeordnet, dann waren nach langer Versuchszeit selbst an der Spaltringdichtung keine Verschleißspuren feststellbar. Die Ausgestaltungen der Ansprüche 9 bis 11 beschreiben die unterschiedlichen Möglichkeiten zur Herstellung des Ringelementes.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Die
Fig. 1 bis 3 zeigen hierbei unterschiedlich geformte Ringelemente.
Die Fig. 1 zeigt ein Gehäuse (1) einer Strömungsmaschine, welche hier als Kreiselpumpe ausgebildet ist sowie ein innerhalb des Gehäuses (1) angeordnetes Laufrad (2). Bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel ist das Laufrad mit saug- und druckseitigen Spaltringdichtungen (3, 4) ausgerüstet. Das Laufrad (2) ist auf einer Welle (5) befestigt, auf der weiterhin eine Wellenschutzhülse (6) und eine als Gleitring¬ dichtung ausgebildete Wellenabdichtung (7) befestigt ist.
Desweiteren weist das Laufrad (2) im Bereich der Laufradnabe (8) in der druckseitigen Laufraddeckscheibe angebracht Axialschubausgleichsbohrungen (9) auf.
Innerhalb des die Wellenabdichtung (7) umgebenden Raumes (10) ist das Gehäuse (1), hier einem druckseitigen Gehäusedeckel (11), befestigte Ringelement (12) angeordnet. Es erstreckt sich im Bereich zwischen dem am Laufrad angebrachten Spaltring (13) sowie der Laufradnabe (8) und der Wellen¬ abdichtung (7). Die freie Stirnseite des Ringelementes (11) weist eine radial zur Welle verlaufende Fläche (14) auf, an deren kleinsten Durchmesser ein in axialer Richtung zur Wellenabdichtung (7) weisender Stutzen (15) angebracht ist. Das hier als Blechformteil ausgebildete Ringelement (12) kann auch als massives Formteil ausgebildet sein, welches auf der zur Wellenabdichtung weisenden Seite eine Hinterdrehung aufweisen würde. Desweiteren kann es mit dem gehäusefesten Spaltring (16) einteilig ausgebildet sein.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 entspricht weitgehend dem der Fig. 1. Ein Unterschied besteht darin, daß das Ring¬ element (12) an seiner freien Stirnseite nur mit einer in radialer Richtung zur Welle verlaufenden Fläche (14) versehen ist.
Die Fig. 3 zeigt ein im Querschnitt kegelstumpfför ig ausgebildetes Ringelement (12), welches diagonal zur Wellenachse verläuft, wobei seine freie Stirnseite (17) der Welle (5) zugekehrt ist. Infolge der kegelstumpfförmigen Ausbildung des Ringelementes (12) existiert an seiner freien Stirnseite (17), ebenso wie an den daran angebrachten, in den Fig. 1 und 2 gezeigten kleinsten Durchmessern der Fläche (14) bzw. eines daran angebrachten Stutzens (15) eine Abreißkante, mit deren Hilfe innerhalb des Raumes (10) ein Erosions¬ verschleiß verhindert werden kann.
Claims
1. Strömungsmaschine, insbesondere Kreiselpumpe mit innerhalb eines Gehäuses angeordnetem Laufrad und einer dem Laufrad nachgeordneten Wellenabdichtung, insbesondere Gleitringdichtung, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) ein die Wellenabdichtung (7) ganz oder teilweise überdeckendes, mit seiner einen Stirnseite am Gehäuse (1,11) anliegend befestigtes Ringelement (12) angeordnet ist, daß die freie andere Stirnseite des Ringelementes (12) dem Laufrad (2) zugekehrt ist, daß zwischen der freien Stirnseite und Welle (5) und/oder Laufradnabe (8) ein Zwischenraum besteht und daß das Ringelement (12) annähernd parallel oder in Richtung der freien Stirnseite zur Welle geneigt verläuft.
2. Strömungsmaschine nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß das Ringelement (12) mit seiner freien Stirnseite im Bereich zwischen einem am Laufrad (2) angeordneten Spaltring (13) und der Welle (5) angeordnet ist.
3. Strömungsmaschine nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die freie Stirnseite des Ringelementes (12) in einem von im Laufrad (2) angeordneten Axialschubausgleichs¬ bohrungen (9) überdeckten Durchmesserbereich angeordnet ist.
4. Strömungsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringelement (12) im Querschnitt kegelstumpfförmig ausgebildet ist.
5. Strömungsmaschine nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet, daß an der freien Stirnseite des Ringelementes (12) eine radial zur Welle (5) verlaufende Fläche (14) angebracht ist.
6. Strömungsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringelement (12) überwiegend parallel zur Welle (5) verläuft, wobei an seiner freien Stirnseite eine radial zur Welle verlaufende Fläche (14) angebracht ist.
7. Strömungsmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen einem überwiegend' parallel zur Welle (5) verlaufenden Ringelement (12) und einem mit dem Laufrad (2) rotierenden Spaltring (13) um ein Vielfaches größer ist als der Abstand innerhalb der Spaltringdichtung (4).
8. Strömungsmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der radial zur Welle verlaufenden Fläche (14) auf kleinstem Durchmesser ein in axialer Richtung zur Wellenabdichtung (7) weisender Stutzen (15) angebracht ist.
9. Strömungsmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringelement (12) und ein in das Gehäuse (1, 11) eingesetzter fester Spaltring (16) einteilig ausgebildet sind.
10. Strömungsmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringelement (12) als Blechformteil ausgebildet ist.
11. Strömungsmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringelement (12) als massives Bauteil ausgebildet und mit einer auf der dem Laufrad (2) abgekehrten Seite angeordneten Hinterdrehung versehen ist.
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