DE1971303U - Mechanische dichtung in verbindung mit einem abscheider. - Google Patents

Description

Mechanische Dichtung in Verbindung mit einem Abscheider

Die Neuerung bezieht sich ganz allgemein auf mechanische Dichtungen (Gleitringdichtungen), die ein Lecken von unter Druck stehendem Strömungsmittel zwischen einem Gehäuse und einer umlaufenden Welle verhindern, und bezieht sich insbesondere auf eine mechanische Dichtung, welche mit einem Abscheider kombiniert ist, die dazu dient, das zu der mechanischen Dichtung hingeführte Strömungsmittel zu reinigen.

Mechanische oder umlaufende Dichtungen (Gleitringdichtungen),' wie sie öfter genannt werden, bestehen aus einem oder mehreren Eingen, welche mit Bezug auf das Gehäuse fest gehalten werden und einem oder mehreren Eingen, die derart befestigt sind, daß sie auf oder mit der Welle umlaufen. Jeder Dichtungsring, der als Dichtungselement oder Dichtungsmittel bezeichnet wird, ist mit einer Seite, welche einer Seite eines anderen Dichtungsringes gegenüberliegt, ausgestattet und so angeordnet, daß entweder in Abhängigkeit von einem Strömungsmitteldruck oder einem Federdruek

Hinwels: Diese Unterlage (Beschreibung und Sohutzanspr.) ist die zuletzt eingereichte; sie weicht von der Wort fassuno der ursprünglich eingereichier; U.tter'..;r:-,--n <-·. TVi.; rscht"c!i3 Bsdeufung der Abweichung ist nicht geprüft. Die Ursprünglich eingereichtön Uriiefiogc.i L, _-.-<__ ι .·.„·.' i'i dun Amtsexisn, Sie können jederzeit ohne Nachweis eines rechtlichen Interesses gebührenfrei eingesehen werden. Auf Antrag werden hiervon auch Fotokopien oder FiImneaaflve zu den üblichen Preisen aellefert. Deutsches Patentamt. Gebrauehsrnusterstelle

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oder in Abhängigkeit von beiden zwischen den einander zugewandten Flächen ein Dichtungseingriff vorhanden ist, um eine Dichtung zu bilden, die ein Lecken auf der Welle entlang verhindert. Diese DichtbeZiehung bedeutet nicht unbedingt, daß diese einander zugewendeten Dichtungsflächen sich in unmittelbarer Berührung miteinander befinden, sondern daß ein kleiner Schmierfilm des Strömungsmittels zwischen diesen Flächen vorhanden sein kann, um (im Fall von Metallringen) eine unmittelbare Berührung von Metall auf Metall zu verhindern oder zu vermindern.

Dieser Schmierfilm besteht im allgemeinen aus dem Strömungsmittel, dem gegenüber die Dichtung durchgeführt wird und vermindert die Abnutzung und/oder das Fressen der Dichtungsflächen, enthält jedoch manchmal Feststoffe, oder ein besonderes Material, welches Schaden verursachen kann. Dieses ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn das besondere Material in das Strömungsmittel eintritt, welches sich zwischen den Dichtungsflächen befindet, da diese Flächen im allgemeinen eben_geläppt sind, um jegliche Abnutzung zu vermindern, jedoch leicht beschädigt werden können.

Es ist demzufolge eine Hauptaufgabe der Heuerung, eine mechanische Dichtung (G-leitringdichtung) mit Mitteln vorzusehen, welche das in die mechanische Dichtung eintretende Strömungsmittel reinigen.

Die Neuerung bezieht sich demgemäß auf einen Zyklon-Abscheider in einer mechanischen Dichtung, und zwar in dem Durchflußweg des Strömungsmittels zu der Dichtung, so daß die Feststoffe oder die Feststoffpartikel entfernt werden können.

Eine besondere Aufgabe der Neuerung besteht daher in der - J -

Schaffung einer mechanischen Dichtung in Verbindung mit einem Abscheider zur Säuberung des Strömungsmittels, welches von der Strömungsmittelquelle zu der mechanischen Dichtung hingeführt wird»

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Heuerung gehen aus der Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen einiger Ausfüh~ rungsbeispiele hervor. Es zeigen :

Pig· Λ einen teilweise schematischen Schnitt durch eine mechanische Dichtung zusammen mit einem Zyklon-Abscheider zum Einbau in eine Zentrifugalpumpe in der Art, daß das zu der mechanischen Dichtung hingeführte Strömungsmittel gereinigt wird,

Pig. 2 einen teilweise schematischen Schnitt durch zwei Abscheider als Teil zweier mechanischer Dichtungen zum Einbau in eine Doppelpumpe zur Reinigung des dahingeführten Strömungsmittels,

Fig. J einen vergrößerten Teilschnitt durch einen Zyklon-Abscheider, der entweder in einer Pumpe gemäß der Figo 1 oder Fig» 2 eingebaut wird,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 in Sichtung der Pfeile,

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung, die besonders die typische mechanische Dichtung (Gleitringdichtung) bei der Verwendung in Verbindung mit einem Zyklon-Abscheider nach den Darstellungen in Fig. 1 und 2 veranschaulicht und

Fig. 6 eine schematische Darstellung zweier Zyklone als Teil einer mechanischen Dichtung, die jedoch hintereinander angeordnet sind, um das dorthin geführte Strömungsmittel zu reinigen.

Fig. 1 zeigt eine Zentrifugalpumpe 10 mit einem Pumpenrad 11, das auf einer Welle 12 angeordnet und von einer Kr_aftquelle (nicht gezeigt) angetrieben wird. Das in die Kammer 13 eintretende Strömungsmittel wird von dem Pumpenrad 11 aus der Auslaßkammer 14 herausgetrieben.

Um den Strömungsmittelfluß daran zu hindern, aus dem Pumpengehäuse 15 heraus und auf der Welle 12 entlang zu lecken, ist eine mechanische oder Gleitring-Dichtung 16 vorgesehen. Die mechanische Dichtung 16 steht unter dem Einfluß des Strömungsmittels in der Pumpe und wird in der beschriebenen Ausführungsform durch ein Einlaßrohr oder eine Einlaßleitung 17 dort hingeführt, welche wieder mit einer Auslaßleitung 18 verbunden ist, die unmittelbar mit der Pumpenauslaßkammer 14 in Verbindung steht.

Das Strömungsmittel, welches an die mechanische Dichtung herangeführt wird, kann bei unmittelbarer Führung durch die Leitungen 17 und 18 Stoffe enthalten, welche für den Betrieb der mechanischen Dichtung schädlich sind, und die Neuerung bezieht sich auf die Reinigung des Strömungsmittels und die Verhinderung einer Beschädigung der mechanischen Dichtung«

In der beschriebenen Ausführungsform umfaßt das Mittel für die Reinigung des Strömungsmittels den Zyklon-Abscheider 20, der zwischen der Auslaßleitung 18 und der Einlaßleitung 17 angeordnet

ist und eine Rückführleitung 21 aufweist, die mit dem Pumpeneinlaß 13 in Verbindung steht .

Nachdem jetzt der Bereich, in welchem die Verbindung des Abscheiders und der mechanischen Dichtung zur Verwendung kommen soll, im allgemeinen beschrieben worden ist, folgt jetzt eine ausführlichere Beschreibung der mechanischen Dichtung (Gleitringdichtung) und des Zyklon-Abscheiders sowie deren Betrieb. Fig. 5 zeigt einen vergrößerten Teilabschnitt der mechanischen oder Gleitring-Dichtung gemäß Fig. 1 und umfaßt einen umlaufenden Ring 22 und einen feststehenden Ring 2J, die einander zugewendete Dichtungsflächen 24 bzw. 25 aufweisen.

Der umlaufende Dichtungsring 22 ist auf der Welle 12 befestigt, und zwar eine Hülse 26, welche über die Welle 12 herüberpaßt und übet? welche eine becherförmige Federhalterung 27 herübergeschoben wird. Die Hülse 26 ist auf der Welle befestigt, und die Federhaiterung 27 ist durch einen Kragen 28 und Stifte 30 (von denen einer gezeigt ist), welche sich radial nach außen durch Längsschlitze 3"¹ (von denen einer gezeigt ist) in den Federhalterungen hindurcherstrecken, zum Umlauf mit der Hülse 26 fest angeordnet. Die Hülse 26 bildet ein Mittel zur einstellbaren Befestigung der Federhalterung auf der Welle, um Veränderungen in der Größe der Federhalterung und der Welle aufzunehmen, wie es allgemein üblich ist.

Die Federhalterung unterliegt der Wirkung einer schraubenförmigen Feder 32, welche die Hülse 26 umgibt und die beeherartige Dichtung 33 und den Dichtungsring 22 in Richtung auf den feststehenden Dichtungsring 23 in der üblichen Weise drückt. Die Schlitze

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31 ermöglichen eine begrenzte Axialbewegung des Dichtungsringes 22 und dienen dazu, während des Umlaufes des Dichtungsringes mit der Welle mit den Stiften 3ü zusammenzuwirken.

Der nicht umlaufende, feststehende Dichtungsring 23 wird in einer beliebigen Weise in dem Gehäuse gegenüber einem Umlauf festgehalten, beispielsweise durch Stifte 34- (von denen einer gezeigt ist) , welche in Schlitze 35 in d-em Gehäuseflansch 36 eingreifen«

Aus der Beschreibung geht hervor, daß das Strömungsmittel vom Pumpenauslaß, wenn es in die mechanische Dichtung von der Einlaßleitung 17 eingeführt wird, in die Bohrung 37 in dem Pumpengehäuse 15 einströmen kann, jedoch durch die Dichtungsringe und 23 daran gehindert wird, auf der Welle entlang herauszulecken.

Die umlaufenden und die feststehenden Dichtungsringe, die im allgemeinen aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind, wie z.B. aus Hartmetall, wie Stellit einerseits oder Kohle oder weichem Metall, wie Bronze andererseits, nutzen sich ziemlich schnell ab, wenn sie miteinander in Berührung sind, aueh wenn die Dichtungsflächen optisch eben geläppt sind. Es ist daher ersichtlich, daß das Strömungsmittel, dem gegenüber die Abdichtung erfolgt und das an die mechanische Dichtung herangeführt wird, Peststoffteilchen enthalten kann, welche entfernt werden müssen, um eine Beschädigung der Dichtung zu verhindern.

In den Fig. 3 und 4 ist der Zyklon-Abscheider 20 in einem vergrößerten Querschnitt dargestellt und wird manchmal als Hydro-

zyklon bezeichnet. Der Abscheider 20 umfaßt ein Gehäuse, welches aus zwei Teilen gebildet ist, nämlich einen Körper 38 und eine Abdeckung 39, die aneinander befestigt und gegenüber einem Lecken in einer beliebigen Weise, beispielsweise durch O-Eing~ dichtungen 40 abgedichtet sind. Der Körper 38 ist mit einer konischen Kammer 41, sowie mit einem taqgentialen Einlaß- oder Zufuhrkanal 42 versehen, welcher z.B. durch eine Verschraubung 43 mit der Auslaßleitung 18 verbunden ist, so daß das Strömungsmittel aus der Auslaßkammer 14 der Pumpe tangential in die j£onischwe Kammer eingeführt wird. Somit bildet das Feststoffe enthaltende Strömungsmittel einen Wirbel, welcher eine schnelle Wirbelbewegung um die konische Kammer herum ausführt, mit dem Ergebnis, daß eine Trennung der Feststoffe oder des Feststoffteilchen enthaltenden Materials unter dem Einfluß der Zentrifugal kraft stattfindet. Das feste Material und ein Teil des Strömungs« mittels kann dann durch den Scheitelkanal 44 hindurchströmen, welcher beispielsweise durch ein Gewinde 45 mit de Rücklaufleitung 21 an den Rücklauf des Pumpeneinlasses 13 angeschlossen ist* Bei dem allgemeinen Strömungsmittelverlauf gemäß der Beschreibung kann der Überstrom durch die Austrittsleitung 46, die in der Abdeckung 39 gebildet ist, hindurchströmen, um durch die Einlaßleitung 17» die beispielsweise durch eine Verschraubung 47 mit der mechanischen Dichtung 16 mit der Abdeckung verbunden ist, auszuströmen. Es ist zu beachten, daß der Austrittskanal 46 unterhalb der tangentialen Zufuhr gemäß der Darstellung in Fig. 3 verlängert ist, um die richtige Arbeitsweise des Abscheiders zu ermöglichen»

Aus den Fig. 1 und 3 geht außerdem hervor, daß das Strömungsmittel von der Pumpenauslaßkammer 14 tangential in die konische

Kammer 41 des Abscheiders eingeführt wird, woraufhin in dieser Kammer ein Wirbel aus Flüssigkeit und Partikeln gebildet wird. Wie bereits angedeutet, strömt durch die Tätigkeit der Zentrifugalkraft Festteile und Feststoffteilchen enthaltendes Material, welches in einem Teil der Flüssigkeit des Wirbels enthalten ist, aus dem Scheitelkanai 44 heraus und wird zum Pumpeneinlaß 13 zurückgeführt. Das reinere Strömungsmittel in dem Mittelpunkt des Wirbels strömt aus dem Ablaß 46 über und von dort in die Einlaßleitung 17 zur Abdichtungskammer oder Bohrung 37·

Der Überstrom des Strömungsmittels in die Bohrung 57 hinein kann zum Pumpeneinlaß an der Hülse 26 vorbei und durch die Bohrung in dem Pumpenrad 11 weiterströmen. Die Hülse 26 wirkt als eine Meßvorrichtung zur Regelung des Durchflusses des Strömungsmittels in Richtung auf den Einlaß. Somit wird die Bohrung 57 auf einem Druck gehalten, der den Fluß des Strömungsmittels von der Leitung I7 zum Pumpeneinlaß 13 gestattet, um die richtige Umwälzung des Strömungsmittels aufrechtzuerhalten. Wenn beispielsweise der Druck in der Auslaßleitung 18 9»1 kg/cm beträgt, und der Druck an der Bohrung 37 2,1 kg/cm beträgt, was gleich oder im wesentlichen gleich dem Druck des Einlasses 15 ist, dann wird ein Durchfluß für die mechanische Dichtung und zur Abscheidung des Feststoffteilchen enthaltenden Materials hergestellt und aufrechterhalten.

Fig. 2 zeigt zwei Pumpen 10a und 10b mit einzelnen mechanischen Abdichtungen 1ba und 16b, die so angeordnet sind, daß jede der mechanischen Dichtungen mit ihrem eigenen Zyklon-Abscheider 20a und 20b verbunden ist. In dieser Anordnung fördert ein Pumpen-

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- 9 einlaß 13a und der Pumpenauslaß 14a von einer gemeinsamen Einlaß-

keithmg 18a zu den Abscheidern 20a und 20b und zu einer gemeinsamen Auslaßleitung 21a, und die Abscheider sind parallel zueinander angeordnet, so daß sie die einzelnen mechanischen Dichtungen 16a und 16b versorgen. Da der Betrieb dieser kombinierten Abscheider und mechanischen Dichtungen im wesentlichen mit der Beschreibung, die in Verbindung mit den Fig. 1 und 3 - 5 gegeben wurde, identisch ist, abgesehen von ihrem gemeinsamen Einlaß und Auslaß, wird eine weitere Beschreibung nicht für nötig gehalten« Teile mit identischen funktionen tragen die gleichen Bezugszeichen, abgesehen von dem Kennzeichen (a) oder (b),

Fig. 6 zeigt in einer schematischen Darstellung zwei Zyklon-Abscheider 20c und 2Od, die hintereinander angeordnet sind, so daß der Überstrom von dem Abscheider 20c tangential in den Abscheider 2Od eingeführt wird, woraufhin dessen Überstrom zu der mechanischen Dichtungskammer oder Bohrung 37cL in dem Pumpengehäuse geleitet wird. Die Teile, welche Funktionen haben, welche mit denjenigen der Teile identisch sind, die bereits in den Fig» 1 - 5 beschrieben wurden, haben die gleichen Bezugszeichen erhalten, abgesehen von dem Kennzeichen (c) oder (d), und der Pumpeneinlaß und der Pumpenauslaß als Quelle und Rückfluß des Strömungsmitteldruckes sind schematisch dargestellt worden und haben die entsprechenden Bezugszeichen und zusätzlichen Kennzeichen erhalten, um ihre Funktion in der Verbundanordnung der Abscheider gemäß dieser Figur anzudeuten. Eine weitere Beschreibung derselben wird nicht für erforderlich gehalten.

line ähnliche Anordnung könnte auch verwendet werden, wenn Gas in der Flüssigkeit Schwierigkeiten bereiten würde, indem der Ab-

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scheider 20c veranlaßt wird, das Gas von dem Strömungsmittel, welches aus dem Auslaß 14d heraus zu dem Abscheider 2Od strömt, zu entfernen. Das abgeschiedene gasförmige Material wird dann durch geeignete Leitungen zum Einlaß zurückgeführt, und das entgaste Strömungsmittel fließt zu dem Abscheider 20c. Das Feststoffteilchen enthaltende Material, welches von dem Abscheider 2Od entfernt wurde, kehrt durch die Leitung 21d zurück, während das reine Strömungsmittel weiterhin durch die Leitung 17cL zu der Bohrung 37d fließtο

Während die verschiedenen Teile in der Beschreibung als obere und untere Teile oder in einer rechten oder linken Stellung beschrieben worden sind, beziehen sich diese Beschreibungen nur auf die relative Lage der Teile bei ihrer Darstellung in den Zeichnungen und sind nicht als Begrenzung der Neuerung aufzufassen»

Claims (1)

1. Kreiselpumpe mit einer durch eine Sperrflüssigkeit beaufschlagbaren Wellendichtung zur Abdichtung der Laufradwelle gegenüber dem Gehäuse, die aus einem mit der Laufradwelle umlaufenden und einem im Gehäuse fest angeordneten Teil besteht, dadurch gekennzeichnet, daß im Sperrflüssigkeitskreis ein Zyklon-Abscheider (20) angeordnet ist, welcher einen über die Leitung (18) mit dem Pumpenaulaß (14) verbundenen Einlaß- oder Zuführkanal (42) und zwei Auslaßkanäle (44, 46), von denen der eine mittels der Leitung (21) mit dem Pumpeneinlaß (15) und der andere mittels der Leitung (17) mit der Dichtung (16) in Verbindung steht, aufweisen.

2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Dichtung (16) ein sich über die gesamte Länge der Dichtungsstrecke erstreckender Ringkanal (37) und in der Laufradrückwand nahe der Laufradnabe ein Kanal (48) angeordnet ist, so daß die der Dichtung (1b) zugeführte Sperrflüssigkeit in lichtung zum Pumpeneinlaß (15) abströmen kann.

5. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß

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der Zyklon-Abscheider (20) einen oberen Auslaßkanal (44), der über die Leitung (21) mit dem Pumpeneinlaß (13) verbunden ist, und einen unteren Auslaßkanal (46), der mit der Dichtung (16) über die Leitung (17) in Verbindung steht, aufweist.

4. Kreiselpumpe nach, den Ansprüchen 1 und 2 und/oder 5, dadurch, gekennzeichnet, daß die Zyklon-Abseheideranordnung aus zwei miteinander in Verbindung stehenden Abscheidern (20c, 2Od) besteht und jeder Abscheider einen Einjfiß- oder Zufuhrkanal (42) und zwei Auslaßkanaäle (44, 46) aufweist, und daß bei dem Abscheider (20c) der Einlaß_ oder Zufuhrkanal (42) über die Leitung (18c) mit dem Pumpenauslaß (14d), einer der Auslaßkanäle (44, 46) mittels der Leitung (21c) mit dem Pumpeneinlaß (13<1) und der andere AuslaßkanaS. über die Leitung (17c) mit dem Einlaß- oder Zufuhrkanal (42) des Abscheiders (2Od) in Verbindung steht, wäkrend je einer der Auslaßkanä&e (44, 46) des Abscheiders (2Od) mittels der Leitungen (21d, 17d) mit dem Pumpeneinlaß (13d) bzw. der Diet tung (16) verbunden ist.