DE2034586C3

DE2034586C3 - Einrichtung zum Abdichten und Kühlen der Antriebswelle von Kreiselpumpen zur Förderung heißer Medien

Info

Publication number: DE2034586C3
Application number: DE19702034586
Authority: DE
Inventors: Walter 6701 Dannstadt Wessa
Original assignee: Halberg Maschinenbau & Co 6700 Ludwigshafen De GmbH
Current assignee: Halberg Maschinenbau & Co 6700 Ludwigshafen De GmbH
Priority date: 1970-07-11
Filing date: 1970-07-11
Publication date: 1982-05-06
Also published as: GB1301309A; DE2034586B2; DE2034586A1; ES384801A1; FR2097710A5

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Abdichten und Kühlen der Antriebswelle von .serienmäßigen Kreiselpumpen zur Förderung heißer M-jdien wie Heißwasser, heißes öl, bestehend aus einer im Pumpengehäuse angeordneten Wellenabdichtung und einer der Wellenabdichtung vorgeschalteten Kühlstrecke, in welcher das Kühlmittel in einem in sich geschlossenen Kreislauf geführt wird.

Aus der Firmenschrift KSB Umwälzpumpen NEH 1123531/2 ist eine Einrichtung dieser Art bekannt, die ein Stopfbuchsgehäuse enthält und zwischen der Stopfbuchspackung und der Kreiselpumpe noch Kanäle zur Kühlung der Antriebswelle. Das Stopfbuchsgehäuse ist an seiner von der Stopfbuchse abgewandten Seite gleichzeitig ein Teil des Deckels des Pumpengehäuses. Das Stopfbuchsgehäuse und der rechte Teil des Spiralgehäuses werden vom Kühlmedium durchflossen, und zwar nicht nur an den der Welle zugewandten Partien. Es entstehen hierbei erhebliche Energieverluste, da das Kühlmedium auch mit Teilen des übrigen Pumpengehäuses in Berührung kommt, die gewöhnlich aus gut wärmeleitendem Metall bestehen und so zusätzlich zur unerwünschten Kühlung des Fördermediums beitragen.

Eine weitere Stopfbuchspackung mit gekühlter vorgeschalteter Drosselbuchse wird in der Monographie A. de Kovats und G. Desmur »Pumpen, Ventilatoren und Kompressoren«, Seiten 233 und 234, Abbildung 183 vorgeschlagen. In dieser Konstruktion wird die Antriebswelle zwischen Kreiselpumpe und Stopfbuchspackung von mehreren Elementen einer Labyrinth-Dichtung umschlossen. Diese Labyrinth-Dichtung besteht aus mehreren abwechselnd eng an der Antriebswelle anliegenden Verengungen, welche zusammen mit der letzteren enge Ringspalle bilden und darauf folgenden Erweiterungen. Die Erweiterungen der Drosselbüchse bilden zur Welle hin offene Ringräume. Die Drosselbüchse besitzt eine zylindrische glatte Außenwand, die z. B. mit Wasser gekühlt wird, aber sie ist relativ klein und erzeugt einen geringen Kühleffekt.

In der US-PS 22 23 519 wird ebenfalls eine Kreiselpumpe mit kühlbarer Antriebswelle beschrieben. Diese Kreiselpumpe besitzt in Schweißkonstruktion fest mit dem Pumpengehäuse verbundene großräumige Kühlkanäle, die zum größten Teil über der Stopfbuchspackung und nur zum kleinen Teil zwischen Stopfbuchspackung und Kreiselpumpe liegen. Eine derartige Vorrichtung hat den Nachteil, daß die Antriebswelle nur relativ gering, das Pumpengehäuse und damit das Fördermedium jedoch stark abgekühlt werden. Die Anordnung von Kühlflächen rund um die Stopfbuchse ist wegen der schlechten Wärmeleitung der Stopfbuchspackung wie z. B. Asbest oder andere Materialien wenig effektiv. Derartige Kreiselpumpen arbeiten bei eingeschalteter Kühlung mit großem Energieverlust Ein weiterer Nachteil der bekannten Konstruktion besteht darin, daß der Kühlmittelkreislauf durch öffnungen 35 bzw. 47 mit dem Stopfbuchsraum in Verbindung steht und damit ein Vermischen von Kühlmedium und Fördermedium möglich wird; gerade dies soll bei Heißölpumpen unbedingt vermieden werden.

Auch die Vorrichtung nach der GB-PS 5 33 623 stellt eine Kreiselpumpe mit fest eingebauten großen Kühlkanälen rund um die Antriebswelle dar, welche gleichzeitig mit der Welle das Pumpengehäuse und damit das Fördermedium stark abkühlen. Derartige Pumpen besitzen bei eingeschalteter Kühlung einen erheblichen Energieverlust Diese Vorrichtung hat weiter den Nachteil, daß der Wärmeübergang von der Kühlbuchse auf der Welle durch das in die Stopfbuchspackung eingepreßte Schmieröl erfolgt Ein Teil dieses ι ο Schmieröls gelangt auf diesem Wege in das Fördermedium und verunreinigt es.

Ferner ist aus der Zeitschrift Mitteilungen der Vereinigung der Großkesselbesitzer Heft 21,1952, Seite 249, Abb. 21 eine Kühlanordnung für eine Gleitringdichtung bekannt die jedoch die erfindungsgemäßen Merkmale nicht aufweist

Aus dem obengenannten Stand der Technik geht hervor, daß eine Einrichtung zum Nachrüsten von einfachen serienmäßigen Kreiselpumpen bisher nicht bekanntgeworden ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zug-unde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art durch Nachrüsten serienmäßiger Kreiselpumpen bereitzustellen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst

Weiter kann erfindungsgemäß die flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen der Kühlbuchse und dem Pumpengehäuse durch an sich bekannte, in Ringräumen oder -kammern eingelegte, elastische Rundringe mit rundem oder anderem Profil bewerkstelligt werden. E-kann aber auch die Kühlbuchse auf ihrer zum Pumpeninnenraum gelegenen Seite mittels an sich bekannter Ring-Spannelemente im Pumpengehäuse dichtend gehaltert sein, wobei auf der anderen Seite ein Rundring, wie oben beschrieben, die Abdichtung übernimmt

Eine besondere Ausführungsform sieht vor, daß die Kühlbuchse an sich bekannte schraubenartig ausgebildete Rippen zur besseren Kühlmittelführung und Oberflächenvergrößerung zwischen dem Kühlmittelein- und -austritt aufweist

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß die Kühlbuchse an sich bekannte Längsrippen zur mäanderartigen Kühlmittelführ.ing aufweist.

Erfindungsgemäß kann man auch so verfahren, daß die Kühlbuchse flanschartig ausgeführt und entsprechend im Pumpengehäuse befestigt ist, wobei der zylindrische Teil der Buchse gegen das Wellenlager bzw. die Atmosphäre weist.

Eine weitere Ausführungsform sieht noch vor, daß die Kühlbuchse zylindrisch ausgeführt, von außen in das Pumpengehäuse eingeschoben und durch die Stopfbuchsbrille unter Zwischenschaltung von Druckring und Stopfbuchspackung gegen einen Bund des Pumpengehäuses oder einen in das Pumpengehäuse eingelegten Sicherungsring, Sprengring oder dergleichen verspannt ist

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt Es zeigt ,

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Kreiselpumpe mit Anordnung der Kühlbuchse,

F i g. 2 eine weitere Kühlbuchsenausführung.

Die F i g. 1 zeigt eine Pumpenwelle 1 mit Wellenschutzhülse 16 und Laufrad 2. Im stationären Pumpengehäuse 3, hier z. B. im Gehäusedeckel, wird die erfindungsgemäße Kühlbuchse 4 vom Pumpeninnenraum aus in eine Bohrung, die dem Packungsaußendurchmesser entspricht, mit ihrem zylindrischen Teil eingeschoben und mittels nicht näher bezeichneter Schrauben flanschähnlich am Gehäuse befestigt An beiden Enden des zylindrischen Teils der Kühlbuchse 4 sind von außen Ringräume 5 eingedreht, in denen elastische Rundringe zusammen mit der Gehäuse· bohrung ein sicheres Abdichten des Kühlmediums in der Kühlbuchse 4 gegenüber dem Fördermedium gewährleisten. Weiter zeigt die Kühlbuchse 4 innerhalb ihrer Abdichtungen 5 Ringräume 6 und 7 sowie eine diese verbindende, schraubenartig um die Kühlbuchseninnenwand geführte Rippe 8, die bewirkt daß das Kühlmedium zwangsweise auf relativ langen Wegen zwischen den beiden Ringräumen geführt wird und die Buchse großflächig berührt Außerdem liegen in der Höhe der beiden Ringräume 6 und 7 der Kühlbuchse 4 im Gehäuse 3 Bohrungen 9 und 10, welche das Kühlmedium von außen zur Kühlbuchse 4 zu- bzw. von dieser wieder abführen.

Weiter dient die außenliegenie Stirnfläche 17 der Kühlbuchse 4 als Anlage- oder Sitzfläche für den ersten Packungsring der Stopfbuchspackung IZ Die Stopfbuchspackung selbst wird zum Teil durch die Bohrung im Teil 3 und einem zusätzlichen Packungsführuncsring 13 von außen geführt und mittels der Brille 15 und deren nicht näher bezeichneten Spannteilen, z. B. Schrauben, unter Zwischenschaltung eines Druckringes 14, wie an sich bekannt, gepreßt

Die Kühlbuchse 4 bildet zusammen mit der Pumpenwelle 1 bzw. ihrer Wellenschutzhülse 16 einen längeren, relativ engen Ringsspalt 11, der immer vom Pumpenfördermedium ausgefüllt ist.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in F i g. 2 dargestellt Sie zeigt wie die Kühlbuchse 4 auf ihrer zum Pumpeninnenraum gelegenen Seite von einem Ring-Spannelement 19 und einem Druckflansch 18 im Pumpengehäuse 3 dichtend gehaltert wird, wobei nicht näher bezeichnete Schrauben die Anpreßkraft erzeugen.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Wellenabdichtungs- und -kühleinrichtung besteht darin, daß deren Kühlwirkung auf die Welle erheblich ist und man dies durch eine relativ kleine KüMmittelmenge erreichen kann. Das wird dadurch erreicht, daß die Kühlbuchse sehr dünnwandig ausgeführt und an der zweckmäßigen Stelle der Pumpe angeordnet ist, so daß eine gute Dämmung eintritt und dem Hauptförderstrom der Pumpe keine Wärme entzogen wird. Der dünnwandige Innenteil der KUhlbuchse bildet zusammen mit der Pumpenwelle bzw. der Wellenschutzhülse einen längeren, engen Ringspalt, in welchem das Fördermedium vor der Stopfbuchspackiiiig mit etwa der halben Winkelgeschwindigkeit der Pumpenwelle rotiert und hier als vorgekühlter Teil des Fördermediums erhalten bleibt, wenn man von aem kleinen Leckstrom, v/elcher durch die Packung abwandert, absieht. Dadurch werden besonders günstige Wärmeübergangsverhältnisse geschaffen. Außerdem besitzt dieser Leckstrom eine wesentlich tiefere Temperatur, so daß innerhalb der Packung kein Verdampfen eintreten kann und damit der Stopfbuchspackung gute Gleit- und Schmiereigenschaften erhalten bleiben und lange Standzeiten für die Packung und die Wellenschutzhülse erreicht werden.

Auch sind d^!°. Bauteile der erfindungsgemäßen Einrichtung von einfacher Gestaltung und damit fertigungsgünstig. Weiter kann beispielsweise auch eine einfache Kreiselpumpe, welche mit einer normalen

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Packungsstopfbuchse geliefert wurde, nachträglich, z. B. für den Hersteller große Vorteile bezüglich der

auch beim Betreiber, mit der erfindungsgemäOen Lagerhaltung, weil jede normale Serienpumpe bereits

Einrichtung nachgerüstet werden, ohne daß wesentliche entsprechend hergestellt werden kann und diese durch Nacharbeiten und entsprechende Zusatzkosten entste- die Ergänzung der wenigen Zusatzteile bei der

hen. i Endmontage auch als Heißwasser- oder -ölpumpe

Außerdem bietet die erfindungsgemäße Ausführung geliefert werden kann. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Einrichtung zum Abdichten und Kühlen der Antriebswelle von serienmäßigen Kreiselpumpen zum Fördern heißer Medien, wie Heißwasser oder heißes öl, bestehend aus einer im Pumpengehäuse angeordneten Wellenabdichtung und einer der Wellenabdichtung vorgeschalteten Kühlstrecke, in welcher das Kühlmittel in einem in sich geschlossenen Kreislauf geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in die Packungsbohrung des Pumpengehäuses (3) eine längere Kühlbuchse (4) eingeschoben ist, die zur Welle hin dünnwandig ausgeführt ist und zusammen mit der Welle einen is engen Ringspalt (11) bildet und dort flüssigkeitsdicht gehaltert ist, die Buchse (4) an ihren Enden Dichtungen (5) aufweist und zwischen diesen liegend noch Ringräume (6 u. 7), weiche miteinander durch eine relative lange und großflächige Kühlmittelführung verbanden sind, die Stirnseite (17) der Buchse mit entsprechender Formgebung gemeinsam mit der Gehäusebohrung den ersten Packungsring aufnimmt und die weiteren Packungsringe teils in der Gehäusebohrung und teils in einem Packungsführungsring (13) angeordnet sind und das Pumpengehäuse (3) auf Höhe der Ringt äume (6 u. 7) Bohrungen (9 u. 10) aufweist, so daß die Einrichtung zum einfachen Nachrüsten von Serien-Kreiselpumpen mit normaler Packungsstopfbuchse für das Fördern heißer Medien geeignet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssigi.eitsdichte Verbindung zwischen der Kühlbuchse (4) und dem Pumpengehäuse (3) durch an sich bek nnte, in Ringräumen oder -kammern (S) eingelegte, elastische Rundringe mit rundem oder anderem Profil bewerkstelligt wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur flüssigkeitsdichten Verbindung von Kühlbuchse (4) und Gehäuse (3) die Kühlbuchse auf ihrer zum Pumpeninnenraum gelegenen Seite mittels an sich bekannter Ring-Spannelemente (19) im Pumpengehäuse (3) dichtend gehaltert sind, wobei auf der anderen Seite ein in einem Ringraum (S) eingelegter, elastischer Rundring abdichtet. «

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlbuchse (4) an sich bekannte schraubenartig ausgebildete Rippen (8) zur besseren Kühlmittelführung und Oberflächenvergrößerung zwischen dem Kühlmittelein- (9) und -austritt (10) aufweist

5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlbuchse (4) an sich bekannte Längsrippen zur mäanderartigen Kühlmittelführung aufweist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kuhlbuchse (4) flanschartig ausgeführt und entsprechend im Pumpengehäuse (3) befestigt ist, wobei der zylindrische Teil der Buchse (4) gegen das Wellenlager bzw. die Atmosphäre &o Weist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlbuchse (4) zylindrisch ausgeführt, von außen in das Pumpengehäuse (3) eingeschoben und durch die Stopfbuchsbrille (15) unter Zwischenschaltung von Druckring (14) und Stopfbuchspackung (12) gegen einen Bund des Pumpengehäuses oder einen in das Pumpengehause eingelegten Sicherungsring, Sperring oder dergleichen verspannt ist