DE1222333B

DE1222333B - Solidification box

Info

Publication number: DE1222333B
Application number: DEG37925A
Authority: DE
Inventors: Hans Timm
Original assignee: KERNENERGIEVERWERT GES fur; Schiffahrt M B H
Current assignee: KERNENERGIEVERWERT GES fur; Schiffahrt M B H
Priority date: 1963-06-10
Filing date: 1963-06-10
Publication date: 1966-08-04

Description

Erstarrungsstopfbüchse Die Erfindung bezieht sich auf eine Erstarrungsstopfbüchse für die Abdichtung von Wellendurchführungen an Gehäusen, die ein bei Abkühlung erstarrendes Medium enthalten, mit einer nachgeschalteten Gleitringdichtung, bei welcher im Betrieb ein Gleitring von der Gegendichtfläche abhebbar ist, vorzugsweise für Kreiselpumpen.Solidification stuffing box The invention relates to a solidification stuffing box for the sealing of shaft bushings on housings, which solidify when cooled Contain medium, with a downstream mechanical seal, in which during operation a sliding ring can be lifted off the mating sealing surface, preferably for centrifugal pumps.

Bei der Behandlung von Flüssigkeiten mit Rührwerken, Pumpen od. dgl. ist es oft erforderlich, eine Anlage zu wählen, bei welcher keinerlei Leckverluste auftreten. Dies ist beispielsweise erforderlich, wenn es sich darum handelt, eine in einem Reaktor zu bestrahlende Flüssigkeit umzuwälzen. So wird z. B. für die Bestrahlung organischer Flüssigkeiten in einem Reaktor eine Umlaufpumpe benötigt, die eine Umwälzung der zu bestrahlenden Flüssigkeit mit etwa 0,6 bis 1 cbm pro Stunde bewirkt. Um über längere Zeiträume einwandfreie Arbeitsbedingungen zu erzielen, muß die Pumpe möglichst lange wartungsfrei laufen, wobei einerseits aus Sicherheitsgründen und andererseits zur Erzielung einwandfreier Ergebnisse auch bei längerer Laufdauer keine Substanzverluste zugelassen sind.When treating liquids with agitators, pumps or the like. it is often necessary to choose a system with which no leakage losses whatsoever appear. This is necessary, for example, when it comes to creating a to circulate liquid to be irradiated in a reactor. So z. B. for irradiation Organic liquids in a reactor require a circulation pump that circulates of the liquid to be irradiated at about 0.6 to 1 cbm per hour. To over To achieve perfect working conditions for longer periods of time, the pump must if possible run maintenance-free for a long time, on the one hand for safety reasons and on the other hand to achieve perfect results, no loss of substance even with longer running times allowed are.

Aus diesem Grunde wurden bisher gekapselte Pumpen verwendet, bei denen sich auch der Antriebsmotor im umlaufenden Medium befand. Diese gekapselten Pumpen haben den Nachteil, daß die Arbeitsbedingungen stark eingeengt werden, weil die Motorwicklung auf etwa 150° C gekühlt werden muß.For this reason, encapsulated pumps have been used in which the drive motor was also in the circulating medium. These enclosed pumps have the disadvantage that the working conditions are severely restricted because the Motor winding must be cooled to about 150 ° C.

Falls in dem Reaktor eine Flüssigkeit bestrahlt werden soll, deren Schmelzpunkt im Bereich der Kühltemperatur liegt, treten Schwierigkeiten auf. Aus diesem Grunde wurde bisher bei der Umwälzung derartiger Medien eine normale Kreiselpumpe mit Faltenbalg-Gleitringdichtung verwendet. Dabei mußte in Kauf genommen werden, daß die Dichtung einen Leckverlust von mindestens 100 g pro Woche aufweist, solange sich die Gleitringe in einwandfreiem Zustand befinden. Handelt es sich bei der umzuwälzenden Flüssigkeit um eine solche mit schlechter Schmierfähigkeit, z. B. um Diphenyl, so verringert sich die Lebensdauer der Gleitringe merklich, und es tritt bereits nach kurzer Einsatzzeit ein wesentlich höherer Leckverlust auf, falls die Anlage nicht stillgelegt und die Gleitringe ausgewechselt werden.If a liquid is to be irradiated in the reactor, its The melting point is in the range of the cooling temperature, difficulties arise. the end For this reason, a normal centrifugal pump has hitherto been used to circulate such media used with bellows mechanical seal. It had to be accepted that the seal has a leakage loss of at least 100 g per week as long as the slip rings are in perfect condition. Is it the one to be turned over? Liquid around those with poor lubricity, e.g. B. Diphenyl, so the service life of the sliding rings is noticeably reduced, and it already occurs A significantly higher leakage loss for a short period of use, if the system does not shut down and the slip rings replaced.

Es sind Gewindegangdichtungen bekannt, denen eine Gleitringdichtung nachgeschaltet ist. Dabei sind bereits Maßnahmen getroffen, einen Gleitring mit Hilfe eines Fliehkrafthebels von der Gegendichtfläche abzuheben, um bei umlaufender Welle eine Abnützung der Gleitflächen zu vermeiden. Es ist auch bekannt, das Abheben eines Schleifringes mit Hilfe eines willkürlich betätigbaren Handhebels vorzunehmen. Hierbei ist aber zumindest bei niedriger Drehzahl immer noch eine Abnutzung vorhanden, und es ist eine einwandfreie Dichtung bei Nenndrehzahl nicht gewährleistet, falls die Viskosität des die Dichtung beaufschlagenden Mediums aus irgendeinem Grunde zu gering sein sollte.There are known thread seals, which have a mechanical seal is downstream. Measures have already been taken with a sliding ring With the help of a centrifugal lever it can be lifted off the counter-sealing surface in order to Shaft to avoid wear of the sliding surfaces. It is also known to take off make a slip ring with the help of an arbitrarily actuated hand lever. Here, however, there is still wear and tear, at least at low speed, and a perfect seal at the rated speed is not guaranteed, if the viscosity of the medium acting on the seal for any reason should be too low.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Erstarrungsstopfbüchse der genannten Art zu schaffen, die sehr lange betriebsbereit bleibt und die in jedem Fall eine sichere Dichtung gewährleistet.The invention is based on the object of a solidification stuffing box to create the type mentioned, which remains operational for a very long time and which in each Case ensures a secure seal.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der abhebbare Gleitring an einem Wärmedehnrohr angeordnet ist, das eine Wand des Erstarrungsstopfbüchsspaltes bildet, mit dem aus der Wellendichtung des Pumpengehäuses austretenden Medium in Berührung steht und dessen dem Gleitring abgewandtes Ende derart fest angeordnet ist, daß bei einer zu starken Erwärmung des abzudichtenden Mediums im Stopfbüchsspalt ein Schließen des Gleitringdichtungsspaltes erfolgt.The invention is characterized in that the slide ring which can be lifted off is arranged on a thermal expansion tube, which is one wall of the solidification stuffing box gap forms, with the medium emerging from the shaft seal of the pump housing in Contact is and the end facing away from the sliding ring is so firmly arranged is that if the medium to be sealed heats up too much in the stuffing box gap the mechanical seal gap is closed.

Hierdurch wird eine Steuerung des Gleitringdichtungsspaltes in der Weise erreicht, daß er sich schließt, wenn wegen zu großer Erwärmung und damit Verflüssigung des Mediums im Stopfbüchsspalt ein Austreten des Mediums zu befürchten ist.This is a control of the mechanical seal gap in the Way that it closes when due to excessive heating and thus liquefaction of the medium in the stuffing box gap, the medium is to be feared.

Falls im Bereich des Stopfbüchsdichtungsspaltes die Welle in bekannter Weise mit einem Rückfördergewinde versehen ist, kann das Dehnrohr den Fördergewindeabschnitt umgeben.If in the area of the stuffing box sealing gap the shaft is in a known position Way is provided with a return thread, the expansion tube can the conveying thread section surround.

Das Dehnrohr ist vorzugsweise feststehend angeordnet.The expansion tube is preferably arranged in a stationary manner.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung beschrieben, in der ein Axialschnitt durch eine Wellenverbindung zwischen Antrieb und Pumpe dargestellt ist. Im Pumpengehäuse 10 ist ein Läufer 11 angeordnet, der über eine Welle 12 von einem nicht dargestellten Motor angetrieben wird. Die Pumpe saugt das umzuwälzende Medium an der Saugseite 13 an und gibt es über die Druckseite 15 wieder ab. Die Welle 12 ist am Eingang des Gehäuses 10 in einem Lager 14 gelagert. Das Pumpengehäuse wird von einem Stutzen 16 abgeschlossen, der innen an dem zum Gehäuse hin liegenden Ende das Lager 14 abstützt und sich zum anderen Ende hin bei 17 verjüngt. An den verjüngten Abschnitt 17 des Stutzens 16 schließt' ein aus Aluminium bestehendes Dehnrohr 20 an. Dieses Dehnrohr umschließt den Abschnitt 18 der Welle 12, der als Förderspindel ausgebildet ist. Durch ein Gewinde 21 ist das Dehnrohr fest mit einer Kühlvorrichtung 22 verbunden, die bei 19 an das verjüngte Ende des Stutzens 16 angeschweißt ist. Die Kühlvorrichtung besteht aus einem ersten Kühlsystem 23. das einen Zufluß 24 und einen Abfluß 26 aufweist. Daran schließt sich ein zweites Kühlsystem 28 an, das mit Kühlwasserzufluß 30 und Kühlwasserabfluß 32 versehen ist. Diese beiden Kühlsysteme können hintereinander oder parallel betrieben werden.An exemplary embodiment of the invention is described below in connection with the accompanying drawing, in which an axial section through a shaft connection between the drive and the pump is shown. A rotor 11, which is driven via a shaft 12 by a motor (not shown), is arranged in the pump housing 10. The pump sucks in the medium to be circulated on the suction side 13 and discharges it again via the pressure side 15. The shaft 12 is mounted in a bearing 14 at the entrance of the housing 10. The pump housing is closed by a connecting piece 16 which supports the bearing 14 on the inside at the end facing the housing and tapers at 17 towards the other end. An expansion tube 20 made of aluminum connects to the tapered section 17 of the connecting piece 16. This expansion tube encloses the section 18 of the shaft 12, which is designed as a conveyor spindle. The expansion tube is firmly connected by a thread 21 to a cooling device 22 which is welded to the tapered end of the connecting piece 16 at 19. The cooling device consists of a first cooling system 23 which has an inlet 24 and an outlet 26. This is followed by a second cooling system 28 which is provided with cooling water inflow 30 and cooling water outflow 32. These two cooling systems can be operated in series or in parallel.

Das vom Inneren des Pumpengehäuses 10 her in den Wellengang eindringende Medium wird durch die Kühlvorrichtung 22 so stark gekühlt, daß es in dem von den Kühlvorrichtungen umschlossenen Abschnitt erstarrt und von der Schnecke 33 auf dem Wellenabschnitt 18 zum Pumpengehäuse hin zurückgedrückt wird.That penetrating from the inside of the pump housing 10 into the swell Medium is so strongly cooled by the cooling device 22 that it is in the of the Cooling devices enclosed section solidified and by the screw 33 on the Shaft section 18 is pushed back towards the pump housing.

An dem zum Motor hin liegenden Ende des von denn Dehnrohr 20 und dem Stutzen 16 gebildeten Wellenkanals sitzt ein Gleitring 34, der zusammen mit einem. Gleitring 36 eine Gleitringdichtung bildet. Der Gleitring 34 ist durch eine Gewindeverbindung 35 auf dem Dehnrohr 20 feststehend angeordnet. Dagegen ist der Gleitring 36 über die Teile 44, 42, 43 zur Drehung mit der Welle 12 verbunden. Der Gleitring 34 besteht zweckmäßig aus Bronze, während der Gleitring 36 aus einer gegossenen Hartmetallegierung, z. B. Stellit, hergestellt ist. Im normalen Betrieb der Pumpe bei eingeschaltetem Kühlwasserumlauf ist zwischen den beiden Gleitringen 34 und 36 ein schmaler Spalt von 0,1 bis 0,2 mm vorgesehen. Die Breite des Spaltes ist einstellbar. Zu diesem Zweck sind in den Gleitring 36 Haltestifte 44 eingeschraubt, die von einem Justierring 42 übergriffen werden, welcher in axialer Richtung verschiebbar auf einer Muffe 43 sitzt. Eine Feder 46 sorgt dafür, daß der Gleitring 36 in Richtung auf den Gleitring 34 unter einer Vorspannung steht, so daß dadurch auch die Stifte 44 in Eingriff mit dem Justierring 42 gehalten werden.At the end of the shaft channel formed by the expansion tube 20 and the connector 16, which is towards the engine, sits a sliding ring 34 which, together with a. Slide ring 36 forms a mechanical seal. The sliding ring 34 is fixedly arranged on the expansion tube 20 by means of a threaded connection 35. In contrast, the sliding ring 36 is connected to the shaft 12 for rotation via the parts 44, 42, 43. The sliding ring 34 is expediently made of bronze, while the sliding ring 36 is made of a cast hard metal alloy, e.g. B. Stellite is made. During normal operation of the pump with the cooling water circulation switched on, a narrow gap of 0.1 to 0.2 mm is provided between the two sliding rings 34 and 36. The width of the gap is adjustable. For this purpose, retaining pins 44 are screwed into the sliding ring 36 and are overlapped by an adjusting ring 42 which is seated on a sleeve 43 so as to be displaceable in the axial direction. A spring 46 ensures that the sliding ring 36 is pretensioned in the direction of the sliding ring 34, so that the pins 44 are also held in engagement with the adjusting ring 42 as a result.

Zur Abdichtung dient weiter noch ein Faltenbalg 38, welcher den Gleitring 36 mit einem Ring 40 verbindet, der am Boden der Muffe 43 angeordnet ist. Der Ring 40 ist durch eine Klemmdichtung 48 in abgedichteter Verbindung mit der Welle 12.A bellows 38, which forms the sliding ring, is also used for sealing 36 connects to a ring 40 which is arranged at the bottom of the sleeve 43. The ring 40 is in sealed connection with the shaft 12 by means of a clamping seal 48.

Zwischen dem Motor und der Wellendichtung ist noch ein Lagerbock 50 vorgesehen, in welchem die Welle 12 mittels Lagern 52 und 54 gelagert ist. Zusammen mit dem Lager 14 sind demnach zwischen Pumpe 10 und Motor drei Lager für die Welle vorgesehen, um damit eine schwindungsfreie Führung der durch den Fördergewindeabschnitt verlängerten Welle zu gewährleisten.A bearing block 50, in which the shaft 12 is supported by means of bearings 52 and 54, is also provided between the motor and the shaft seal. Together with the bearing 14, three bearings for the shaft are accordingly provided between the pump 10 and the motor in order to ensure a non-shrinking guidance of the shaft lengthened by the conveying thread section.

Der Spalt zwischen den Gleitringen 34 und 36 wird derart eingestellt, daß er bei zu starker Erwärmung des Mediums im Stopfbüchsenspalt durch die dabei auftretende Wärmedehnung des Dehnrohres 20 geschlossen wird. Dadurch wird das bei zu starker Erwärmung durch die Erstarrungsstopfbüchse hindurchsickernde Medium von der Gleitringdichtung abgefangen,The gap between the sliding rings 34 and 36 is set in such a way that it is closed when the medium in the stuffing box gap is excessively heated by the thermal expansion of the expansion tube 20 that occurs in the process. As a result, the medium seeping through the solidification stuffing box if it is too hot is intercepted by the mechanical seal,

Claims

Claims: 1. Solidification gland for sealing Shaft seals on housings that contain a medium that solidifies when cooled, with a downstream mechanical seal, in which a sliding ring during operation can be lifted off the counter-sealing surface, preferably for centrifugal pumps, characterized in that that the liftable sliding ring is arranged on a thermal expansion tube that has a wall of the solidification stuffing box gap, with which from the shaft duct of the The medium escaping from the pump housing is in contact and that facing away from the sliding ring The end is fixed in such a way that if the to be sealed is excessively heated Medium in the stuffing box gap, the mechanical seal gap is closed.

2. solidification stuffing box according to claim 1, characterized in that the known Arrangement of a conveying thread on the shaft, the expansion tube, the conveying thread section surrounds.

3. solidification stuffing box according to claim 1 or 2, characterized in that that the expansion tube is fixed. Considered publications: Swiss Patent No. 253 781; French Patent No. 1260 957; U.S. Patent Nos. 1997 613, 2,747,901, 2,799,522, 1539,941; »Ehernical engineering«, April 1937, p. 253; Karl Trutnowsky, »Touch seals«, Springerverlag, 1958, Pp. 142 and 143.