DE2739684A1

DE2739684A1 - Vorrichtung bei einer eintauchbaren hydraulisch angetriebenen und mit lotrechter achse rotierenden pumpe

Info

Publication number: DE2739684A1
Application number: DE19772739684
Authority: DE
Inventors: Leiv Bjerke
Original assignee: Thune Eureka AS
Current assignee: Thune Eureka AS
Priority date: 1976-10-21
Filing date: 1977-09-02
Publication date: 1978-04-27
Also published as: NO763590L; GB1559902A; JPS5351504A; SE425814B; NO140903B; NO140903C; SE7710173L; US4162137A; ES462363A1

Description

Thune-Eureka A/S

Postboks 38

3401 LIERBYEN, Norwegen

Erfinder: Lei μ* Bjerke

Konventveien 18c,

OsIn 3. Norweqen.

Vorrichtung bei einer eintauchbaren hydraulisch angetriebenen und mit lotrechter Achse rotierenden Pumpe

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung bei einer eintauchbaren, hydraulisch angetriebenen und mit lotrechter Achse rotierenden Pumpe mit kurzer Welle zwischen dem hydraulischen Motor und dem Pumpenlaufrad, wobei vom Pumpengehäuse bis über den Ladungsfüllstand ein die hydraulischen Rohre und den hydraulischen Motor abdeckender Kofferdamm mit einer Einrichtung zur Wellenabdichtung zwischen Motor und Laufrad vorgesehen ist.

Bei einer eintauchbaren, hydraulisch angetriebenen Punpe ist es von grösster Bedeutung, dass keine Leckage von hydraulischem Öl in die Ladung oder von der Ladung ins hydraulische System vorkommt. Besonders wichtig ist dies, wenn die Ladung einer derartigen Beschaffenheit ist, dass eine eventuelle Leckage gefährliche chemische Reaktionen mitsichführen oder veranlassen könnte, dass eine kostspielige Ladung wegen Verunreinigung nicht verwendet werden kann.

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Es ist bekannt, einen Kofferdamm oder ein Schutzrohr um sämtliche hydraulische Rohre und den hydraulischen Motor herum vorzusehen. Dieser sich bi; zum Pumpengehäuse hinab erstreckende Kofferdamm schützt die hydraulischen Bauteile gegen angriffsfähige Flüssigkeiten und sorgt gleichzeitig dafür, dass eine eventuelle Leckage von hydraulischem 01 ohne Verunreinigung der Ladung aufgefangen wird.

Zwischen Motor und Laufrad muss die Welle abgedichtet werden und es sind mehrere geeignete Abdichtungseinrichtungen zu diesem Zweck bekannt. Somit ist e.; bekannt, eine geeignete Kammer um die Welle mittels mit der WeIIo zusammenwirkenden mechanischen Dichtungen abzudichten, wobei diese Kammer als Barriere zwischen einem Raum, wo sich das hydiaulische Öl befindet, und der Ladung dient. Diese Barrierenkamm' l kann auch mit einer geeigneten Sperrflüssigkeit angefüllt .sein.

Ferner ist der Einsatz des Taucherglockenprinzips bekannt, wobei der untere der Ladumj zugewandte Teil des Kofferdams als eine nach unten offene Taucherglocke·gestaltet ist, in welche die Ladung aufsteigen und Gas komprimieren kann, wodurch ein Gegendruck erzeugt wird,welcher ein weiteres Eindringen der Ladung unterbindet.

Die vorliegende Erfindung bezweckt in erster Linie eine Kombination der Sperrflüssigkeits- und Taucherglockenprinzipien zur Erzielung einer doppelten Sicherung gegen Mischung von hydraulischem Öl und ladung, wobei Aufbau und Wartung des Abdichtungssystems gleichzeitig einfach sind und keine besonders komplizierte Ausrüstung, z.U. zur Beseitigung von Leckagen fordern.

Dies wird derart erzielt, dass man zwischen dem hydraulischen Motor und der Pumpeneinheil an sich drei !Kammern vorsieht. Die oberste Kammer, die Leckkanimer, sammelt das vom hydraulischen Motor herrührende Lecköl. Dieses Lecköl wird durch eine Leitung zum Hydraulikölbehälter zuiückgeleitet. Die nächste Kammer, die Sperrflüssigkeitskammer, ist oben und unten mittels mechanischer Dichtungen gegen die Vvelle abgedichtet. Die obere Wellendichtung sperrt gegen Lecköl vom hydraulischen Motor und die untere Wellendichtung sperrt gegen die dritte Kammer, die Taucherglockenkammer. Die Sperrflüssigkeitskammer ist über zwei Rohre mit einem oberhalb des LadungstullStandes vorgesehenen Pegelglas verbunden. Durch Anfüllen mit Spot;rflüssigkeit bis ganz hinauf im Pegelglai wird die Sperrf lüssigksits!. :mmer unter Druck gesetzt und man erhält gleichzeitig eine And* utung über den Zustand des Dichtungs-

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systems, indem sich der Peo>1 im Pegelglas ändert, falls im Sperrflüssigkeitssystem eir.o Leckage vorkommt. Die unterste Kammer ist als zweiteilige Tauche», glockenkammer gestaltet, indem sie in eine Auffangkammer und eine Verdichtungskammer unterteilt ist. Die Verdichtungskammer steht im unteren Endbereich in direktem Kontakt mit der Ladung, während sie oben in offener Verbindung mit der Auffangkammer steht und zu. ^rnmen mit der Letzteren mittels der erwähnten mechanischen Abdichi ung gegen die Sperrflüssigkeitskammer abgedichtet ist. Wenn in df.ia Tank wo die Pumpe vorgesehen ist, eine Ladung eingefüllt wird, sucht diese bei steigendem Ladungsfüllstand in die Taucherglocke einzusingen. Das in der Taucherglocke eingeschlossene Gas wird indessen verdichtet, wodurch stets ein Gegendruck herrscht, welch-, ι das weitere Eindringen der Ladung in die Taucherglocke verhindert. Die Verdichtungskammer und die Auffangkammer sind derart gestaltet, dass die Ladung auch bei vollem Tank nicht so hoch steigen kann, dass sie in die Auffangkammer eindringt. Diese Kammer ist somit stets leer und kann derart jederzeit Sperrflüssigkeit auffangen, falls die untere mechanische Wellendichtung versagen solLte. Die Auffangkammer ist derart abgemessen, dass sie die gesarm.e Flüssigkeitsmenge auffangen kann. Derart sind zwei Sicherungen gegen Verunreinigung der Ladung geschaffen. Falls die Ladurq in die Sperrflüssigkeitskammer eindringen soll, müssen zuersi die Taucherglocke und dann die untere mechanische Dichtung versagen. Dies ergibt ebenfalls zwei Sicherungen gegen Vermischung. Das Taucherglockenprinzip kann in gewissen Fällen ungeeignet sein, d.h. bei einer besonders explosionsgefährlichen Ladung. Bei einer derartigen Ladung ist es wichtig, dass keine Luftblasen im Tank vorkommen und man müsste zur Vermeidung von Luftblasen ggf. für eine eigene Entlüftung der Taucherglocke sorgen. Eine derartige Entlüftung würde aber den Aufbau komplizierter machen. Erfindungsgemäss kann man dieses Problem derart vermeiden, djss eine Dichtung für die dritte Kammer gegenüber der Ladung vorgesehen wird, wobei die Verdichtungskammer wegfällt. Diese untere Dichtung wird auch als eine zusätzliche Sicherung dienen, weil die eingeschlossene dritte Kammer bei Verschleiss der Dichtung als übliche Taucherglocke wirkt.

Erfindungsgemäss ist somit eine Vorrichtung bei einer eintauchbaren, hydraulisch angetriebenen und mit lotrechter Achse rotierenden Pumpe mit 'iurztc Welle zwischen dem hydraulischen Motor und dem Laufrad ier 1 umpe, und wo vom Pumpengehäuse und bis

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über den Ladungsfüllstand ^in Kofferdamm um die hydraulischen Rohre und den hydraulischen Motor und zwischen Motor und Laufrad eineWellenabdichtung vorgesehen ist, geschaffen. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kofferdamm mit drei um die Welle und hintereinander angebrachten Kammern zwischen dem hydraulischen Motor und dem Pumpen-Laufrad gestaltet ist, wo die erste Kammer Lecköl vom hydraulischen Motor aufnimmt, die nächste zweite Kammer eine Sperrflüssigkeit unter Druck enthält und oben und unten mittels je einer mechanischen Wellendichtung gegen die obere, erste kammer bzw. g.jgen die unterste dritte Kammer abgedichtet ist. Vorteilhaft iül. die unterste, dritte Kammer als eine in eine Auffangkammer und eine unten zur Ladung zu offene Verdichtungskammer unterteilte Taucherglocke gestaltet, wobei die Auffangkammer die gesamte Sperrtliissigkeitsleckage durch die erwähnte untere Wellendichtung auffangen kann und mit dem oberen Bereich der Verdichtungskammer in oJfener Verbindung steht.

Vorteilhaft ist die zweite Kammer mittels zwei Rohren an ein über dem LadungsfüllsLand vorgesehenes Pegelglas angeschlossen.

Bei einer zweckmässigen Gestaltung erstreckt sich die obere, erste Kammer um die zweite Kammer hinab, derart, dass Lecköl in der ersten Kammer die Spen tflüssigkeitskammer und Wellendichtung umgibt und zur Kühlung derselben dient. Vorteilhaft kann sich die Auffangkammer um die \erdictitungskammer herum erstrecken, wodurch eine gedrängte Bauart der gesamten Pumpe erzielt wird.

In besonderen Fällen kann die dritte Kammer wie erwähnt eine Dichtung gegen die Ladung aufweisen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, wo Fig. 1 einen schematisehen Schnitt durch eine eintauchbare Pumpe mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung und Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch eine abgeänderte Ausführung der Pumpe darstellen.

In der Zeichnung ist ein Pumpengehäuse einer Zentrifugalpumpe mit 1 bezeichnet. Im Elampengehäuse ist ein Laufrad 3 mit einer Welle drehbar gelagert. Der Einlauf ins Pumpengehäuse ist mit 4 bezeichnet, und sein /uslauf und Steigrohr ist mit 5 bezeichnet.

Die Welle 2 verläuft von einem hydraulischen Motor 6, dem Hydrauliköl durch das Rohr 7 zugeführt wird. Lekköl vom Motor dringt wie mit den Pfeilen 8 angedeutet bei der Welle 2 aus und geht durch eine Leitung 9 mit Rückschlagventil 10 über den Ladungszustand hinauf. Die Leitung 9 führt zum Hydraulikbehälter

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Ein Kofferdanun 12 erstreck!, sich vom Pumpengehäuse 1 und über den Ladungsfüllstand, z.B. bis zum oberen Deck, wenn die Pumpe in einem Schiff eingesetzt wird, und umschliesst die hydraulischen Rohre und andere Leitungen, die man zum Pumpenaggregat an sich hinabzuführen wünscht.

Der Kofferdamm ist in Bereich beim Pumpenaggregat an sich in drei Kammern unterteilt., nämlich eine Leckölkammer 13, eine Sperrflüssigkeitskammer IA und eine Taucherglockenkammer 15. Die Taucherglockenkammer 15 isi in eine Auffangkammer 16 und eine Verdichtungskammer 17 unterteilt.

Oben ist die Leckölkömuier 13 durch eine Querwand 18 begrenzt und unten ist die Leckölköi j.ier durch eine Querwand 19 und einer die Sperrflüssigkeitskamme.: 14 begrenzende Wand 20 begrenzt. Die Sperrflüssigkeitskammer ΐεΐ oben mittels einer mechanischen Wellendirchtung 21 und unten miu.els einer mechanischen Wellendirchtung 22 abgedichtet. Auf der Weile 2 ist ein Abwurfring 23 in der Auffangkammer 16 vorgesehen.

Die Sperrf lüssigkeits.'iammer steht über dünne Rohre 24, 25 mit einem Pegelglas 26 oberhalb des Ladungsfüllstandes in Verbindung. Derart wird die Sperrflüssigkeit in der Kammer 14 unter Druck gehalten.

In Figur 1 ist die Pum.pe eingetaucht dargestellt. Ladung ist in die Verdichtungskanjner ι ? hinauf gedrungen, in der Taucherglocke eingeschlossenes Gas ist verdichtet, wodurch ein das weitere Eindringen der Ladung in die 'taucherglocke verhindernder Gegendruck entstanden ist. Die Verdichtungskammer 17 und die Auffangkammer 16 sind derart gestaltet, dass die Ladung sogar bei vollem Tank keine Möglichkeit hat, so hcch hinaufzudringen, dass sie in die Auffangkammer 16 gelangen karn. Diese Kammer ist somit stets leer und bereit. Sperrflüssigkeit aufzufangen, falls die untere mechanische Wellendichtung 22 versagen sollte. Die Auffangkammer 16 ist derart abgemessen, dass sie die gesamte Sperrflüssigkeit auffangen kann. Derart ist für zwei Sicherungen gegen Verunreinigung der Ladung gesorgt.

Damit die Ladung in die Sperrflüssigkeitskammer 14 eindringen soll, muss zuerst die Taucherglocke und dann die untere mechanische Dichtung 22 versagen. Auch dies gibt eine doppelte Gewähr gegen Vermischung.

Die Druckverhältrisse zwischen den drei Kammern 13,14 und 15

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ist für Leckage zwischen d^n Kammern von Bedeutung, da eine Leckage nur aus einer Kammer mit höherem Druck als derjenige der Umgebungen stattfinden kann.

Für die Leckagekammer 13 bestehen zwei Alternative bezüglich der Druckhöhe, nämlich bei Betrieb des hydraulischen Systems und bei nicht angetriebenen hydraulischen System. Für die letztere Alternative kann man damit rechnen, dass in der Leckagekammer kein Überdruck herrscht, w·..A1 das Rückschlagventil 10 sperrt und das Öl sich gleichzeitig wooen Abkühlung etwas zusammenzieht. Es sei erwähnt, dass die Betriebstemperatur des hydraulischen Öls etwa 60⁰C ist.

Bei angetriebener Pumpe strömt Lecköl in die Kammer 13. Das Rückschlagventil öffnet sich und Lecköl steigt zum Deck und in den hydraulischen Behälter 11 zurück. Der Druck in der Kammer 13 entspricht somit der Summe ues Druckgefälles über das Rückschlagventil A P_c, des Reibungsverlustes in der Leitung Λ Pp und der statischen Höhe zum Speisetjnk hinauf, d.h. Y (H_L + H_c -Hq), wobei y das Eigengewicht des Leoköls ist.·

In der SperrflüssigkeiLskammer 14 wird ein dem statischen Druck entsprechender Druck herrschen, vorausgesetzt, dass die Kammer dicht ist und dass die Flüssigkeit die Möglichkeit hat, sich bei eventueller Erwärmung zu erweitern. Dieser Druck ist

B(H +H- ^H ), wobei "\ B = das Eigengewicht der Sperrflüssigkeit.

In der Taucherglo^kenkämmer erhält man einen Druck, welcher dem statischen Druck dar umgebenden Ladung entspricht, d.h.

' C ' ⁿC wuue-L τ _c _ _aas Kigengewicht der Ladung.

Wenn sich somit i η Tank eine Ladung befindet, ist der Druckunterschied zwischen d3r Sperrflüssigkeits- und Taucherglockenkammer gering und bei Leckage in der einen oder anderen Richtung kann man rasch einen Druckausgleich erzielen, welcher weitere Leckage verhindert.

Dasselbe trifft fir die Lecköl- und Sperrflüssigkeitskammer zu, während das hydraulische System in Betrieb ist. Bei Stillstand erfolgt eine eventuell3 Leckage aus der Sperrflüssigkeitskammer. Dies wird wiederum im Pegelglas angegeben und sagt an, dass das Dichtungssystem kontrolliert werden muss.

Die in Fig. 2 dargestellte Pumpengestaltung entspricht im wesentlichen derjenige ι der Figur 1, und es sind somit entsprechende

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Teile mit den gleichen Bezutjszeichen versehen. Der einzige Unterschied von Fig. 1 ist, dass die dritte Kammer 15 als eine übliche Kammer um die Welle 2 herum gestaltet ist, und dass sie gegenüber der Ladung mit einer Wellendichtung 27 abgedichtet ist. Diese besondere Pumpengestaltung kann vorteilhaft für explosionsgefährliche Ladungen eingesetzt werden, bei denen es wesentlich ist, dass es im Lasttank keine Luftblasen gibt.

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L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche

Γΐ.) Vorrichtung bei einer cintauchbaren hydraulisch angetriebenen und mit lotrechter Achse rotierenden Pumpe mit einer kurzen Welle zwischen dem hydraulischen Motor und dem Pumpenlaufrad, und wobei vom Pumpengehäuse und bis ul.er den Ladungsfüllstand hinauf ein Kofferdamm um die hydraulischen Rohre und den hydraulischen Motor herum mit einer Wellendichtung zwischen Motor und Laufrad vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kofferdamm (12) mit drei um die Welle (2) und hinter einander vorgesehenen Kammern (13, Ii, 15) zwischen dem hydraulischen Motor (6) und dem Laufrad (3) ge:,l altet ist, wobei die oberste, erste Kammer (13) Lecköl vom hydi ;ulischen Motor (6) aufnimmt, die nächste, zweite Kammer (14) eine Sperrflüssigkeit unter Druck enthält und oben und unten mittels je einer mechanischen Wellendichtung (21,22) gegenüber der erste;. Kammer (13) bzw. der untersten, dritten Kammer (15) abgedichtet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d'a durch gekennzeichnet, dass die unterste, dritte Kammer (15) als eine in eine Auffangkammer (16) und eine unten gegen die Ladung offene Verdichtungskammer (17) unterteilte Taucherglocke gestaltet ist, wobei die Auffangkamme." (16) die gesamte Sperrf lüssigkeitsleckage durch die erwähnte, un :ere mechanische Wellendichtung (22) auffangen kann und eine offene: Verbindung mit dem oberen Bereich der Verdichtungskammer (17 1 hat.
3. Vorrichtung nach .jinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Auffangkammer (16) um die Verdichtungskammer'(17) herum erstreckt.
4. Vorrichtung nach -Anspruch 1_# dadurch gekennzei chnet, dass die dritte Kammer (15) gegenüber der Ladung mit einer Wellendichtung (27) abgedichtet ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekonnzeichnet, dass die zweite Kammer (14) über zwei liohre (24,25) an ein oberhalb des Ladungsfüllstandes vorgesehenes Pegelglas (26) angeschlossen ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die obere erste Kammer (13) um die zweite Kammer (14) herum erstreckt.

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