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Kreiselpumpe
Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe des bekannten Typs, bei der durch besondere Ausbildung der Stopfbüchse eine betriebssichere Arbeitsweise auch bei Förderung aggressivster Medien ermöglicht wird. Sie weist dabei gegenüber den hinsichtlich Betriebssicherheit vergleichbaren vertikalen Eintauchpumpen eine kurze gedrungene Bauart auf und ermöglicht einen besonders geringen Bauaufwand.
Es sind Säurepumpen bekannt, die ohne Abdichtung der Wellendurchführung durch Verwendung des sogenannten Spaltrohr-Motors als dichtungslose Pumpen in den Handel gebracht werden. Diese Pumpen haben den Nachteil eines schlechten Motor-Wirkungsgrades, der durch das zwischen Stator und Rotor gelagerte Spaltrohr bedingt ist.
Bei andern Pumpenausführungen wird das Problem der säuredichten Wellendurchführung mit einer im Bereich der Stopfbüchse konisch ausgeführten und axial verschiebbaren Welle gelöst. Bei Stillstand der Pumpe wird die Welle, beispielsweise durch Federkraft, derart verschoben, dass sich der Konus in die Packungsringe hineindrückt und somit einen propfenartigen Verschluss bildet (Wellenspaltventil). Nach Inbetriebsetzen und Erreichen der vollen Drehzahl ziehen Fliehgewichte die Welle in die entgegengesetzte Richtung, wodurch die mechanische Stopfbüchsendichtung entlastet und unwirksam wird. Anstatt dessen tritt eine hydraulische Abdichtung in Funktion, die in ebenfalls bekannter Weise durch einen Hilfskreisel erreicht wird.
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass die axiale Bewegung der Welle auch durch Verwendung eines Verschiebe-Anker-Elektro-Motors erzwungen werden kann.
Diese Pumpen bedingen naturgemäss einen erhöhten Bauaufwand. Ausserdem kann die Betriebssicherheit dadurch in Frage gestellt sein, dass beispielsweise durch eine verschlissene Kupplung oder durch Fremdkörper in der Pumpe oder Korrosion einzelner Pumpenteile die erforderliche leichte axiale Ver- schiebbarkeit der Welle unterbunden wird.
Eine weitere Säurepumpe ist in der Ausführung als sogenannte Eintauchpumpe bekannt geworden. Das Besondere dieser Bau-. art besteht darin, dass die gesamte Pumpe in einen geschlossenen Behälter eingebracht und mit dem Behälterdeckel gasdicht verschraubt wird, in der Weise, dass lediglich der Antriebsmotor mit der Kupplung ausserhalb des Behälters angeordnet ist. Die Abdichtung der Wellendurchführung wird bei dieser Ausführung auf folgende Weise erreicht : Die Stopfbüchse besteht aus zwei hintereinanderliegenden Dichtungs-Elementen. Die der Pumpe zugekehrte Dichtung ist lediglich eine Lagerbüchse, der sowohl die Funktion einer Drosselstrecke oder Labyrinth-Dichtung, als auch die der Wellenlagerung übertragen ist.
Die durch diese Drosselstrecke sickernde Flüssigkeit fliesst in den Behälter bzw. in den Saugmund des Kreiselrades zurück. Das zweite nachgeschaltete Dichtungs-Element wird daher lediglich mit dem über dem Flüssigkeitsspiegel im Behälterinnern herrschenden Gasdruck beaufschlagt, der im allgemeinen nicht viel verschieden von dem ausserhalb des Behälters herrschenden atmosphärischen Druck ist.
Diese Pumpe bedingt einen hohen Materialaufwand wegen ihrer bis auf den Behälterboden reichenden Länge. Insbesondere bei teuren säurebeständigen Werkstoff-Legierungen ergeben sich unverhältnismässig hohe Anschaffungskosten. Hinzu kommt noch der Nachteil, dass eine derart lange Pumpe besonders transportgefährdet ist und die Beschädigung einzelner Pumpenteile, besonders wenn es sich um schlagempfindlichen Werkstoff (wie z. B. Silicium-Guss) handelt, häufig unausbleiblich ist.
Der Erfindungsgedanke besteht darin, die zuletzt beschriebene Art der Säurepumpe, die in dem das zu fördernde Medium enthaltenden Behälter eingebaut ist, als selbstansaugende Kreiselpumpe auszubilden und oberhalb des Flüssigkeitsspiegels anzuordnen mit einer im
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wesentlichen gleichen Abdichtung, wie sie für Tauchpumpen im vorhergehenden beschrieben ist. Das die Welle tragende Lager wirkt also gleichzeitig als Drosselstrecke, und die sich im Raum oberhalb dieser Drosselstrecke sammelnde Leckflüssigkeit kann durch eine Gehäusebohrung direkt in den Behälter zurückfliessen. Das nachgeschaltete Dichtungselement, beispielsweise eine einfache Stopfbüchse, hat dann lediglich den im Behälter herrschenden Innendruck gegen die Atmosphäre abzudichten.
Die erwähnten Nachteile der bekannten Behälter-Tauchpumpen, nämlich die kostspielige und aufwendige Bauart und die dadurch bedingte Anfälligkeit gegen Beschädigungen, werden durch die erfindungsgemässe Ausführung weitgehendst vermieden.
Ausserdem besteht die Möglichkeit, dass die Rückführung des Leckwassers der Drosselstrecke aus dem dafür vorgesehenen Sammelraum in den Behälter mittels einer Schlange oder eines U-Rohres vorgenommen wird. In diesem U-Rohr bzw. in dieser Schlange bildet sich ein Flüssigkeitspfropfen, der den Raum, in welchem sich das Leckwasser der Drosselstrecke sammelt, vom Behälter abschliesst.
Bei einer allfälligen Explosion, die zunächst im Sammelraum des Leckwassers auftreten würde, bedeutet diese Massnahme einen guten Explosionsschutz für den Behälterraum.
Es ist ohne weiteres einleuchtend, dass sich die Pumpe infolge ihrer Selbstansaugfähigkeit in jeden Behälter unabhängig insbesondere von seiner Höhe einbauen lässt. Die Länge der Pumpe wird lediglich durch die Anzahl der Stufen bestimmt, und die Anpassung der Pumpe an die Höhe des Behälters geschieht durch Verwendung eines entsprechend langen Saugrohres. Darüber hinaus fallen die bei der Beschreibung der bekannten Eintauchpumpe angeführten Mängel, wie grosser Materialaufwand und Transportgefährdung, fort.
Die erfindungsgemässe Pumpe ist in der Zeichnung beispielsweise durch zwei Längsschnitte erläutert.
In den Behälter 1 (Fig. 1) ist die vertikale Pumpe eingebracht und mit ihrem Flansch 2 auf den offenen Rand des Behälters aufgesetzt. Der Raum 3 der Pumpe ist flüssigkeitsgefüllt, so dass die selbstansaugende Seitenkanalpumpe mit ihrem Seitenkanal 4 und Flügelrad 5 das Saugrohr 6 entlüftet, den Flüssigkeitsspiegel anhebt und nach beendeter Entlüftung die Flüssigkeit durch den Raum 7 in den Druckstutzen 8 fördert.
Die Büchsen 9 und 10 bilden die Lagerung für die Welle, wobei die Büchse 10 gleichzeitig als Drosselstrecke oder Labyrinthdichtung für den entlang der Welle aus der Pumpe austretenden Leckflüssigkeitsstrom wirksam ist. Dieser Flüssigkeitsstrom tritt aus der Bohrung 11 aus und fliesst in den Behälter zurück. Die Stopfbüchse 12 ist dadurch von der Aufgabe, den Säuredurchtritt aus dem Behälter nach aussen zu verhindern, befreit und soll nur bewirken, dass keine Säuredämpfe in die den Behälter umgebende Atmosphäre dringen.
Die nach Fig. 1 ausgeführte Pumpe kann je nachdem, welche Förderhöhe von der Pumpe verlangt wird, auch mehrstufig ausgeführt werden. So zeigt Fig. 2 z. B. eine dreistufige Pumpe. Allen Ausführungen sind die wesentlichen Einzelteile der in Fig. 1 dargestellten Pumpe gemein, so dass lediglich durch zusätzliche Verwendung der weiteren erforderlichen Pumpenstufen die Anpassung der Grundtype nach Fig. 1 an eine grosse Anzahl von Betriebsbedingungen möglich wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kreiselpumpe, die im Innern eines das zu fördernde Medium enthaltenden Behälters an diesen unmittelbar anmontiert ist und bei der mindestens eine Lagerbüchse gleichzeitig als Drosselstrecke oder Labyrinthdichtung dient, deren Leckflüssigkeit direkt in den Behälter zurückfliesst, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kreiselpumpe der selbstansaugenden Art verwendet und oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Behälter angeordnet wird.
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Centrifugal pump
The invention relates to a centrifugal pump of the known type in which the special design of the stuffing box enables reliable operation even when pumping the most aggressive media. Compared to vertical immersion pumps, which are comparable in terms of operational safety, it has a short, compact design and enables particularly low construction costs.
Acid pumps are known which are marketed as sealless pumps without sealing the shaft leadthrough by using the so-called canned motor. These pumps have the disadvantage of poor motor efficiency, which is caused by the can mounted between the stator and rotor.
In other pump designs, the problem of the acid-tight shaft leadthrough is solved with a shaft that is conical in the area of the stuffing box and axially displaceable. When the pump is at a standstill, the shaft is displaced, for example by spring force, in such a way that the cone presses into the packing rings and thus forms a plug-like seal (shaft gap valve). After starting up and reaching full speed, centrifugal weights pull the shaft in the opposite direction, relieving the mechanical stuffing box seal and making it ineffective. Instead, a hydraulic seal comes into operation, which is also achieved in a known manner by an auxiliary gyro.
For the sake of completeness, it should be mentioned that the axial movement of the shaft can also be forced by using a sliding armature electric motor.
Naturally, these pumps require increased construction costs. In addition, operational safety can be called into question if the required easy axial displaceability of the shaft is prevented, for example, by a worn coupling or foreign bodies in the pump or corrosion of individual pump parts.
Another acid pump has become known as a so-called immersion pump. The special thing about this construction. art is that the entire pump is placed in a closed container and screwed gas-tight to the container cover, in such a way that only the drive motor with the coupling is arranged outside the container. The sealing of the shaft feed-through is achieved in the following way: The stuffing box consists of two sealing elements lying one behind the other. The seal facing the pump is merely a bearing bush, which functions both as a throttle section or labyrinth seal and as a shaft bearing.
The liquid seeping through this throttling section flows back into the container or into the suction mouth of the impeller. The second, downstream sealing element is therefore only subjected to the gas pressure prevailing above the liquid level inside the container, which is generally not much different from the atmospheric pressure prevailing outside the container.
This pump requires a lot of material because of its length reaching to the bottom of the container. In particular, expensive acid-resistant material alloys result in disproportionately high acquisition costs. In addition, there is the disadvantage that such a long pump is particularly at risk for transport and damage to individual pump parts, especially when the material is sensitive to impact (such as silicon cast), is often inevitable.
The idea of the invention is to design the last-described type of acid pump, which is installed in the container containing the medium to be conveyed, as a self-priming centrifugal pump and to arrange it above the liquid level with an im
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essentially the same seal as described above for submersible pumps. The bearing carrying the shaft thus simultaneously acts as a throttle section, and the leakage fluid that collects in the space above this throttle section can flow back directly into the container through a housing bore. The downstream sealing element, for example a simple stuffing box, then only has to seal off the internal pressure prevailing in the container from the atmosphere.
The above-mentioned disadvantages of the known submersible tank pumps, namely the costly and complex design and the susceptibility to damage caused by it, are largely avoided by the design according to the invention.
There is also the option of returning the leakage water from the throttle section from the collecting space provided for this purpose into the container by means of a snake or a U-tube. In this U-tube or in this snake a plug of liquid forms, which closes the space in which the leakage water from the throttle section collects from the container.
In the event of an explosion that would initially occur in the collecting space of the leakage water, this measure means good explosion protection for the container space.
It is obvious that the pump can be installed in any container, in particular regardless of its height, due to its self-priming capability. The length of the pump is only determined by the number of stages, and the adjustment of the pump to the height of the container is done by using a suitably long suction pipe. In addition, the shortcomings cited in the description of the known immersion pump, such as the high cost of materials and the risk of transport, are omitted.
The pump according to the invention is explained in the drawing, for example, by two longitudinal sections.
The vertical pump is introduced into the container 1 (FIG. 1) and placed with its flange 2 on the open edge of the container. The space 3 of the pump is filled with liquid, so that the self-priming side channel pump with its side channel 4 and impeller 5 vents the suction pipe 6, raises the liquid level and, after venting is complete, pumps the liquid through the space 7 into the pressure port 8.
The bushes 9 and 10 form the bearing for the shaft, the bush 10 simultaneously acting as a throttle section or labyrinth seal for the leakage flow flowing out of the pump along the shaft. This stream of liquid emerges from the bore 11 and flows back into the container. The stuffing box 12 is thus freed from the task of preventing the passage of acid from the container to the outside and is only intended to ensure that no acid vapors penetrate into the atmosphere surrounding the container.
The pump designed according to FIG. 1 can also be designed in several stages, depending on the delivery head required by the pump. Thus, Fig. 2 shows z. B. a three-stage pump. All versions have the essential individual parts of the pump shown in FIG. 1 in common, so that the adaptation of the basic type according to FIG. 1 to a large number of operating conditions becomes possible only by additionally using the further required pump stages.
PATENT CLAIMS:
1. Centrifugal pump, which is mounted directly on the inside of a container containing the medium to be conveyed and in which at least one bearing bush simultaneously serves as a throttle section or labyrinth seal, the leakage fluid of which flows back directly into the container, characterized in that a centrifugal pump of the self-priming type is used and is arranged above the liquid level in the container.