EP1559916A2 - Einsatz von druck- und biegebeanspruchten keramischen Bauteilen in Pumpen - Google Patents

Einsatz von druck- und biegebeanspruchten keramischen Bauteilen in Pumpen Download PDF

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EP1559916A2
EP1559916A2 EP05001629A EP05001629A EP1559916A2 EP 1559916 A2 EP1559916 A2 EP 1559916A2 EP 05001629 A EP05001629 A EP 05001629A EP 05001629 A EP05001629 A EP 05001629A EP 1559916 A2 EP1559916 A2 EP 1559916A2
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EP
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compensation elements
drive shaft
intermediate walls
axial direction
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Stefan Leuchtenberger
Roland Fach
Klaus Engels
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    • F05D2300/40—Organic materials
    • F05D2300/43—Synthetic polymers, e.g. plastics; Rubber

Definitions

  • the invention relates to a pump with a arranged in a metallic housing Drive shaft, which in a pumping room with an impeller for conveying liquid media is connected, in which the delivery chamber to a drive side the drive shaft is connected via a sealing space and the sealing space from arranged on the drive shaft in the axial direction one behind the other Impellers consists, which are arranged between one another in the axial direction Rotate partitions of the housing.
  • Pumps or circulating pumps are used, for example, in the chemical industry used for pumping and / or circulating aggressive media (see EP 0 476 744 B1, EP 1 225 379 A1, EP 1 225 342 A1).
  • the invention is based on the object, an intermediate wall system for the Shaft sealing system in the sealing space to find that the operational safety and availability and reduces maintenance costs.
  • this object is achieved in that the intermediate walls consist of a ceramic and to each other and the housing via elastic Abut compensation elements.
  • Ceramic materials generally tend to brittle fracture in a pressure and Bending load and stresses from a shock and heat load. However, these materials are extremely resistant to aggressive Media.
  • the ceramic partitions according to the invention are therefore almost resistant against these aggressive media. Because these ceramic partitions have a different thermal expansion than the surrounding housing, According to the invention, the intermediate walls against each other and on the housing via elastic compensation elements.
  • the elastic compensation elements consist of a Fluorine elastomer, preferably Viton B.
  • This material is excellently as Compensating element because it has both high chemical resistance and Has sealing property as well as an extremely high elasticity.
  • the ceramic partitions are located to each other via flat gaskets as compensation elements.
  • the intermediate walls are on the housing in the axial direction as well on flat gaskets as compensation elements. Lie on the housing in the radial direction the partitions preferably via O-rings as compensation walls.
  • This single figure shows a shaft sealing system (hereinafter also sealing space called) a pump that promotes aggressive media.
  • a drive shaft 1 drives an impeller (not shown) in a delivery chamber 8.
  • the delivery chamber 8 is from the drive side 9 via a shaft sealing system separated in the sealing space 10.
  • wheels 6 (at This embodiment, there are two wheels 6) arranged with the Drive shaft 1 rotate and in the axial direction of the drive shaft 1 in a row are arranged.
  • the wheels 6 rotate here between one another in the axial direction arranged ceramic partitions 3 a, 3 b, 3 c.
  • compensation elements 5 d - i are in this case fluoroelastomers, preferably Viton B.
  • the conveyor chamber 8 facing intermediate wall 3 a is located on the housing 2 in the radial direction via an O-ring 5 d and in the axial direction via a flat gasket 5 i on.
  • the side facing the drive side 9 intermediate wall 3 c lies in the radial direction of Drive shaft 1 on the rear wall 7 via an O-ring 5 g and in the axial direction 5 h via a flat gasket.
  • a ceramic-ceramic seal pairing (5 e, 5 f) is always over Flat gaskets and a ceramic-metal sealing mating preferred over O-rings.
  • a bore arranged in this, in which a centering and guiding unit 4 inserted is preferably made of wood or plastic.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pumpe mit einer in einem metallischen Gehäuse (2) angeordneten Antriebswelle (1), die in einem Förderraum (8) mit einem Laufrad zum Fördern flüssiger Medien verbunden ist, bei der der Förderraum (8) zu einer Antriebseite (9) der Antriebswelle (1) über einen Abdichtungsraum (10) verbunden ist und der Abdichtungsraum (10) aus auf der Antriebswelle (1) in Axialrichtung hintereinander angeordneten Laufrädern (6) besteht, die zwischen in Axialrichtung hintereinander angeordneten Zwischenwänden (3a, 3 b, 3 c) des Gehäuses (2) rotieren.
Zur Erhöhung der Betriebssicherheit und -verfügbarkeit und Reduzierung der Instandhaltungskosten bestehen erfindungsgemäß die Zwischenwände (3 a, 3 b, 3 c) aus einer Keramik und liegen aneinander und am Gehäuse (2) über elastische Kompensationselemente (5 d - i) an.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe mit einer in einem metallischen Gehäuse angeordneten Antriebswelle, die in einem Förderraum mit einem Laufrad zum Fördern flüssiger Medien verbunden ist, bei der der Förderraum zu einer Antriebseite der Antriebswelle über einen Abdichtungsraum verbunden ist und der Abdichtungsraum aus auf der Antriebswelle in Axialrichtung hintereinander angeordneten Laufrädern besteht, die zwischen in Axialrichtung hintereinander angeordneten Zwischenwänden des Gehäuses rotieren.
Pumpen bzw. Umwälzpumpen werden zum Beispiel in der chemischen Industrie zum Fördern und/oder Umwälzen von zum Teil aggressiven Medien verwendet (siehe EP 0 476 744 B1, EP 1 225 379 A1, EP 1 225 342 A1).
Diese aggressiven Medien bewirken, dass die medienberührten Bauteile einer Pumpe sehr starken Belastungen unterliegen und dadurch eine beschränkte Laufzeit aufweisen. Diese Bauteile unterliegen dann einem Verschleiß und müssen aus Sicherheitsgründen nach festgelegten Laufzeiten ausgetauscht werden.
Diesem Verschleiß unterliegen auch die Zwischenwände im Abdichtungsraum. Zum Austausch dieser Zwischenwände muss die Pumpe abgestellt und durch eine funktionierende Einheit gewechselt werden. Bei einem kontinuierlichen Produktionsprozess fallen neben den Reparaturkosten auch noch Produktionsausfallkosten an.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Zwischenwandsystem für das Wellenabdichtungssystem im Abdichtungsraum zu finden, dass die Betriebssicherheit- und -verfügbarkeit erhöht und die Instandhaltungskosten reduziert.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Zwischenwände aus einer Keramik bestehen und aneinander und am Gehäuse über elastische Kompensationselemente anliegen.
Keramische Werkstoffe neigen allgemein zu Sprödbruch bei einer Druck- und Biegebelastung sowie bei Beanspruchungen aus einer Stoß- und Wärmebelastung. Diese Werkstoffe sind jedoch äußerst widerstandsfähig gegenüber aggressiven Medien.
Die erfindungsgemäßen keramischen Zwischenwände sind daher nahezu resistent gegenüber diesen aggressiven Medien. Da diese keramischen Zwischenwände eine andere Wärmeausdehnung als das umgebende Gehäuse aufweisen, liegen erfindungsgemäß die Zwischenwände aneinander und am Gehäuse über elastische Kompensationselemente an.
Hierdurch ist ein technisches Konzept geschaffen, welches sowohl die unterschiedliche Wärmeausdehnung der Werkstoffe, auch bei hohen Betriebseinsatztemperaturen, als auch eine Kompensation der auftretenden Spannungen aus einer druck- und dynamischen Belastung auffängt. Die Druck- und Biegebeanspruchung wird über die elastischen Kompensationselemente spannungsfrei aufgenommen.
Vorteilhafterweise bestehen die elastischen Kompensationselemente aus einem Fluor-Elastomer, bevorzugt Viton B. Dieser Werkstoff eignet sich vorzüglich als Kompensationselement, weil er sowohl eine hohe chemische Beständigkeit und Dichtungseigenschaft als auch eine äußerst hohe Elastizität aufweist.
Um die auftretenden Spannungen aufzufangen, liegen die keramischen Zwischenwände aneinander über Flachdichtungen als Kompensationselemente an. Die Zwischenwände liegen am Gehäuse in Axialrichtung ebenso über Flachdichtungen als Kompensationselemente an. Am Gehäuse in Radialrichtung liegen die Zwischenwände bevorzugt über O-Ringe als Kompensationswände an.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand einer Figur näher erläutert.
Diese einzige Figur zeigt ein Wellenabdichtungssystem (im folgenden auch Abdichtungsraum genannt) einer Pumpe, die aggressive Medien fördert.
Eine Antriebswelle 1 treibt ein nicht gezeigtes Laufrad in einem Förderraum 8 an. Der Förderraum 8 ist von der Antriebsseite 9 über ein Wellenabdichtungssystem im Abdichtungsraum 10 getrennt. Auf der Antriebswelle 1 sind Laufräder 6 (bei dieser Ausführungsform sind es zwei Laufräder 6) angeordnet, die sich mit der Antriebswelle 1 drehen und in Axialrichtung der Antriebswelle 1 hintereinander angeordnet sind. Die Laufräder 6 rotieren hierbei zwischen in Axialrichtung hintereinander angeordneten keramischen Zwischenwänden 3 a, 3 b, 3 c. Zur Antriebsseite 9 hin ist der Abdichtungsraum 10 durch eine metallische Rückwand 7 abgeschlossen.
Damit die auftretenden thermischen und mechanischen Spannungen aufgefangen werden, liegen die Zwischenwände 3 a, 3 b, 3 c aneinander und am Gehäuse 2 bzw. dessen Teile über elastische Kompensationselemente 5 d - i an.
Diese Kompensationselemente 5 d - i sind in diesem Falle Fluor-Elastomere, bevorzugt Viton B.
Die zum Förderraum 8 gewandte Zwischenwand 3 a liegt am Gehäuse 2 in Radialrichtung über einen O-Ring 5 d und in Axialrichtung über eine Flachdichtung 5 i an.
Weiterhin liegt die Zwischenwand 3 a an der benachbarten Zwischenwand 3 b über eine Flachdichtung 5 e an. Ebenso liegt auch die Zwischenwand 3 b an der Zwischenwand 3 c über eine Flachdichtung 5 f an.
Die zur Antriebsseite 9 gewandte Zwischenwand 3 c liegt in Radialrichtung der Antriebswelle 1 an der Rückwand 7 über einen O-Ring 5 g und in Axialrichtung über eine Flachdichtung 5 h an.
Somit erfolgt eine Keramik-Keramik-Abdichtungspaarung (5 e, 5 f) immer über Flachdichtungen und eine Keramik-Metall-Abdichtungspaarung bevorzugt über O-Ringe.
Zur Zentrierung der Zwischenwände 3 a, 3 b, 3c bei der Montage ist eine Bohrung in diesen angeordnet, in die eine Zentrier- und Führungseinheit 4 gesteckt wird, die bevorzugt aus Holz oder Kunststoff besteht.

Claims (5)

  1. Pumpe mit einer in einem metallischen Gehäuse (2) angeordneten Antriebswelle (1), die in einem Förderraum (8) mit einem Laufrad zum Fördern flüssiger Medien verbunden ist, bei der der Förderraum (8) zu einer Antriebseite (9) der Antriebswelle (1) über einen Abdichtungsraum (10) verbunden ist und der Abdichtungsraum (10) aus auf der Antriebswelle (1) in Axialrichtung hintereinander angeordneten Laufrädern (6) besteht, die zwischen in Axialrichtung hintereinander angeordneten Zwischenwänden (3a, 3 b, 3 c) des Gehäuses (2) rotieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwände (3 a, 3 b, 3 c) aus einer Keramik bestehen und aneinander und am Gehäuse (2) über elastische Kompensationselemente (5 d - i) anliegen.
  2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Kompensationselemente (5 d - i) aus einem Fluor-Elastomer, bevorzugt Viton B bestehen.
  3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwände (3 a, 3 b, 3 c) aneinander über Flachdichtungen (5 e, 5 f) als Kompensationselemente anliegen.
  4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwände (3 a, 3 b, 3 c) am Gehäuse (2) in Radialrichtung über O-Ringe (5 d, 5 g) als Kompensationselemente anliegen.
  5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwände (3 a, 3 b, 3 c) am Gehäuse (2) in Axialrichtung über Flachdichtungen (5 i, 5 h) als Kompensationselemente anliegen.
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