Kreiselpumpenanordnung

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe zur Förderung eines Mediums mit einer Wellendichtung, die ein System aufweist, das eine Entlüftungsanordnung und einen Kühler umfasst, wobei in dem System ein Medium zirkuliert.

Kreiselpumpen beruhen auf dem Wirkprinzip der Energieübertragung, an ein Fluid durch Dralländerung infolge eines Drehmoments, das von einem gleichförmig rotierenden Laufrad auf das durch dieses strömende Fluid ausgelöst wird.

Die Kreiselpumpe ist nach der Richtung des Energieflusses eine Arbeitsmaschine, nach der Art der Energieumsetzung eine Strömungsmaschine und nach der Art des Fluids eine hydraulische Strömungsmaschine. Kreiselpumpen sind in der Lage, große Fördermengen kontinuierlich auf hohe Drücke zu fördern.

Beispielsweise kann die Erfindung bei einer Mantelgehäusepumpe eingesetzt werden. Die Mantelgehäusepumpe, die oft auch als Topfgehäusepumpe bezeichnet wird, gehört in der Kraftwerkstechnik zu den Speisepumpen und ist eine von einem topfähnlichen, druckführenden Gehäuse umgebene Kreiselpumpe. Der mit einem Saugstutzen und Druckstutzen versehene Topf wird an den Stirnseiten mit einem Druckdeckel und einem Einlaufring verschraubt. Die Antriebswelle wird druckseitig durch den Deckel und saugseitig durch den Einlaufring geführt und jeweils mittels einer Wellendichtung abgedichtet. Bei einer Demontage der Pumpe kann somit das Topfgehäuse mit den Rohrleitun- gen und dem Pumpenfundament verbunden bleiben. Häufig ist bei der Höchstdruckpumpe das Topfgehäuse auch in der Rohrleitung eingeschweißt. Topfgehäusepumpen sind mehrstufige Pumpen meist in horizontaler Bauweise. Sie finden als Höchst- und Hochdruckpumpe, insbesondere als Kesselspeisepumpe, Verwendung.

Pumpen werden als mehrstufig bezeichnet, wenn mehrere Laufräder hintereinander angeordnet sind und vom Förderstrom seriell durchströmt werden. Im Wesentlichen wird die Förderhöhe einer einstufigen Kreiselpumpe durch die Bauform des Laufrades und die Umfangsgeschwindigkeit bestimmt. Kann die Drehzahl aufgrund anderer Randbedingungen nicht weiter erhöht werden und/oder führt die Vergrößerung des Laufraddurchmessers zu sehr kleinen spezifischen Drehzahlen und damit zu unwirtschaftlichen Wirkungsgraden, so kann durch die Hintereinanderschaltung mehrerer Stufen die Förderhöhe auch unter ökonomischen Aspekten gesteigert werden. Durch die Veränderung der Stufenzahl bei sonst gleichbleibenden Abmessungen und Drehzahlen verändert sich der Förderstrom einer solchen mehrstufigen Pumpe nicht, während sich der Leistungsbedarf und die Förderhöhe proportional zur Stufenzahl verhalten.

Die Wellendichtung ist eine Dichtung, die eine Kreiselpumpe an der Durchführung der rotierenden Pumpenwelle aus dem feststehenden Pumpengehäuse so abdichtet, dass der Leckageverlust oder die von außen eindringende Luft auf ein bestimmtes Maß reduziert, wobei ein etwaiger Verschleiß der Dichtflächen so gering wie möglich gehalten wird.

Gleitringdichtungen sind eine spezielle Ausführung einer Wellendichtung und weisen einen Dichtspalt auf, der in der Regel rechtwinklig zur Wellenachse steht. Wellendichtungen dieser Bauart werden auch als axiale oder hydrodynamische Gleitringdichtungen bezeichnet. Solche Gleitringdichtungen benötigen gegenüber anderen Dichtungssystemen einen kleineren Raum und weisen einen geringeren Wartungsaufwand auf. Sie bewähren sich sowohl bei niedrigen als auch bei hohen abzudichtenden Drücken bzw. Umfanggeschwindigkeiten. Im Betrieb gleiten Dichtflächen aufeinander, die durch hydraulische und/oder mechanische Kräfte aufeinandergedrückt werden. Zwischen diesen beiden feinst bearbeiteten Gleitflächen eines rotierenden Elements und eines stationären Elements der Gleitringdichtungen, befindet sich ein Dichtspalt mit einem meist flüssigen Schmierfilm. Die geringe Leckage gelangt bei Gleitringdichtungen beim Austritt i.d.R. in die Atmosphäre.

In der DE 199 28 141 A1 wird eine Dichtungsanordnung beschrieben, bei der eine Welle durch ein Gehäuse einer Kreiselpumpe geführt wird. Die Anordnung umfasst eine Wellenhülse, auf der Gleitringdichtungen mit einem rotierenden Element und einem stationären Element positioniert sind, zwischen denen ein Dichtspalt für einen Schmierfilm angeordnet ist.

Bei manchen Anwendungsgebieten werden Kreiselpumpen zur Förderung von Heißwasser oder Wärmeträgem eingesetzt. Daher sollte die Temperatur zumindest durch eine spezielle Gehäuseanordnung zur Wärmeabgabe, die zwischen dem Pumpengehäuse und der Wellendichtung angeordnet ist, soweit abgebaut werden, dass beispielsweise eine Gleitringdichtung zur Wellendichtung verwendet werden kann.

Da die thermischen und meist auch chemischen Belastungen bei der Förderung von Heißwasser und Wärmeträgem hoch sind, weisen solche Kreiselpumpen bereits bei der Werkstoffauswahl für die Medien und druckseitig beanspruchten Bauteile wie Gehäuse, Laufrad und Spaltringe eine besondere Werkstoffauswahl auf, die auf diese hohen Belastungen ausgerichtet sind. Eine besondere Bedeutung kommt dabei der Gehäuseanordnung zur Wärmeabgabe zu, die als Distanzstrecke zum Temperaturabbau dient.

Die temperaturempfindlichen Bauteile, wie beispielsweise die Wellendichtung, werden auf Abstand zu dem heißen Pumpengehäuse gehalten und sind meist in einem speziellen Dichtungsgehäuse verbaut, das durch einen Dichtungsdeckel nach außen begrenzt wird. Ziel ist es, den Wärmefluss vom Pumpengehäuse zum Wellendichtungsraum so gering wie möglich zu halten. Die Wellenabdichtung besteht bei solchen Pumpen häufig aus einer Gleitringdichtung. Die EP 1 134 424 B1 offenbart ein Aggregat zur Aufnahme heißer Fluide, insbesondere eine Kreiselpumpe zur Förderung heißer Fluide, wobei eine Welle einen Dichtungsraum mit mindestens einer darin angeordneten Gleitringdichtung durchdringt, zwischen Aggregat und Dichtungsraum eine fluidführende Verbindung besteht, und das dem Aggregat entnommene Fluid die Gleitringdichtung kühlt und spült. Die Gleitringdichtung wird durch eine Beabstandung mithilfe einer langen Laterne vor zu heißen Temperaturen geschützt.

Die DE 10 2017 209 803 A1 beschreibt eine Kreiselpumpe zur Förderung heißer Medien mit mindestens einem Laufrad, das in einem Pumpengehäuse angeordnet ist und über eine Welle mit einem Antrieb in Verbindung steht, wobei sich an das Pumpengehäuse eine Gehäuseanordnung zur Wärmeabgabe anschließt und die Welle mit mindestens einer Gleitringdichtungsanordnung und mindestens einer Lagerung versehen ist. Die Gleitringdichtungsanordnung wird über eine wärmesperrende Beabstandung vom heißen Medium getrennt.

Externe Kühlkreisläufe von Wellendichtungen an Kreiselpumpen bzw. Speisepumpenaggregaten dürfen keine Lufteinschlüsse im Kühlmedium aufweisen und müssen für eine betriebsgerechte Funktion einer Wellendichtung entlüftet werden. Eine Entlüftung eines solchen Kühlkreislaufes bei der Erstbefüllung mit Medium ist im Stand der Technik ausreichend bekannt. Jedoch verbleibt nach einer Entlüftung bei der Erstbefüllung immer auch Restluft bzw. Restgas im Kühlkreislauf.

Eine solche Entlüftung bei Betriebsaufnahme geschieht in der Regel bei atmosphärischem Druck. Der Betrieb von Speisepumpen und dabei auch der Betrieb eines externen Kühlkreislaufes kann unter erhöhtem Druck erfolgen. Ein Medium zum Kühlen unter erhöhtem Druck kann einen größeren Anteil an Gas lösen. Gelöstes Gas neigt jedoch bevorzugt im Spalt einer Wellendichtung zum Ausgasen und damit zu einer Verschlechterung der Hydrodynamik und in Folge dessen zu einer starken Wärmeentwicklung im Spalt. Ungünstigerweise kann dadurch eine Wellendichtung, insbesondere eine Gleitringdichtung, in einer kurzen Zeitspanne zerstört werden. Zusätzlich wirkt sich vorhandenes Gas im Kühlmedium in Form einer Zweiphasenströmung ungünstig aus, da sich das Gas aus dem Kühlmedium aufgrund der Zentripetalwirkung bei der Zuströmung zur Wellenmitte am Spalt der Wellendichtung sammelt und dadurch die weitere Zuströmung des Kühlmediums sperrt.

Zudem kann in manchen Prozessen, gerade im Dauerbetrieb, Gas kontinuierlich aus dem Hauptförderkreis beim Nachströmen in die Dichtung in den Kühlkreislauf gelangen, das dann ohne kontinuierliche Entlüftungsvorrichtung zum Ausfall der Wellendichtung führen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es eine Kreiselpumpe mit einer Wellendichtung, insbesondere Gleitringdichtung, bereitzustellen, bei der die Entlüftung des Mediums gewährleistet werden kann. Darüber hinaus sollte die Entlüftung auch bei höheren Betriebsdrücken erfolgen können. Weiterhin soll sich die Kreiselpumpe mit einer Wellendichtung auch im Dauerbetrieb bewähren können. Der Austausch von Ersatzteilen sollte durch die Konstruktion der Kreiselpumpe mit einer Wellendichtung begünstigt sein. Die Kreiselpumpe mit einer Wellendichtung sollte einfach und kostengünstig realisiert werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kreiselpumpe mit einer Wellendichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Varianten sind den nebengeordneten Hauptansprüchen, den Unteransprüchen, der Beschreibung und aus den Zeichnungen zu entnehmen.

Erfindungsgemäß umfasst die Entlüftungsanordnung eine erste Entlüftungsvorrichtung und eine zweite Entlüftungsvorrichtung.

Das System dient vorteilhafterweise zur Kühlung und/oder zur Schmierung der Wellendichtung. Gegebenenfalls dient das System auch zur Reinigung eines im Kreislauf befindlichen Mediums bzw. Kühlmediums. Weiterhin umfasst das System vorzugsweise die Entlüftungsanordnung und einen Kühler. Bei einer besonders günstigen Variante der Erfindung weist das System mindestens einen Filter, insbesondere einen Magnetfil- ter, auf. Dabei können auch zwei Filter parallel angeordnet sein, die wechselseitig betrieben werden. Die Wellendichtung ist mit dem System verbunden und auch leitend angeschlossen, wobei ein Medium durch die Wellendichtung zur Kühlung eben jener fließt. Das Medium wird von der Wellendichtung über mindestens einen Filter über die Entlüftungsanordnung in den Kühler und wieder zurück zur Wellendichtung geführt.

Bei einer vorteilhaften Variante der Erfindung entspricht das Medium dem Prozessmedium, das in der Kreiselpumpe gefördert wird.

Alternativ kann das System und die Wellendichtung auch von einem Sperr- und/oder Kühlmedium durchströmt werden, das sich von dem Prozessmedium unterscheidet.

Die Entlüftungsanordnung umfasst vorzugsweise einen Entlüftungsbehälter, an den die erste und die zweite Entlüftungsvorrichtung angeschlossen sind. Der Entlüftungsbehälter weist einen Zulauf aus dem System und einen Rücklauf in das System auf. Idealerweise können sowohl der Zulauf als auch der Rücklauf mithilfe von Absperrarmaturen vom System kurzzeitig oder dauerhaft getrennt werden.

Vorzugsweise sind die erste und die zweite Entlüftungsvorrichtung direkt und unmittelbar mit dem Entlüftungsbehälter verbunden.

Bei einer günstigen Variante weist die Entlüftungsanordnung ein Ventil, insbesondere ein Regelventil, zur Erzeugung eines einstellbaren Druckverlustes auf. Der Druckverlust bewirkt ein Entgasen von in dem Medium gelösten Molekülen, die dann im Entlüftungsbehälter eine Ansammlung bilden und über eine Entlüftungsvorrichtung von dem Medium abgetrennt und aus dem System ausgeschleust werden können.

Darüber hinaus kann die Entlüftungsanordnung eine Drossel aufweisen, die zur Erzeugung eines konstanten Druckverlustes führt und eine vorteilhafte Entgasung von gelösten, gasförmigen Bestandteilen führt. Idealerweise umfasst die Entlüftungsanordnung einen Bypass und mindestens eine Stellarmatur. In Abhängigkeit von der Stellung der Stellarmatur bzw. von den Armaturstellungen kann das Medium komplett über den Entlüftungsbehälter oder komplett am Entlüftungsbehälter vorbei über den Bypass oder zum Teil über den Bypass und zum Teil über den Entlüftungsbehälter geführt werden. Auf diese Weise können unterschiedliche Entlüftungsvananten innerhalb des Systems in Abhängigkeit der Armaturstellung ausgeführt werden.

Idealerweise ist die Wellendichtung als Gleitringdichtung ausgebildet. Diese Wellendichtung hat sich aufgrund ihrer gekühlten Schmierung besonders bewährt als langlebig, hochbelastbar und einfach handhabbar.

Bei einer besonders vorteilhaften Variante der Erfindung ist die erste Entlüftungsvorrichtung als selbsttätige Entlüftungsvorrichtung ausgeführt. Selbsttätig kann im erfinderischen Sinne mechanisch selbsttätig miteinschließen. Dadurch arbeitet die erste Entlüftungsvorrichtung kontinuierlich und erzielt damit einen permanenten Entlüftungsvorgang. Das Medium, welches durch das System strömt, kann dadurch auch bei Aufnahme von Gasen dauerhaft entlüftet werden, wodurch die Wellendichtung wirksam vor einem Schmierfilmabriss durch ausgegaste Bestandteile des Mediums im schmalen Schmierspalt der Wellendichtung geschützt wird.

Idealerweise kann bei der kontinuierlichen Entlüftung über die selbsttätige, erste Entlüftungsvorrichtung anhand eines unterschiedlichen Druckniveaus entlüftet werden, das sich aufgrund einer Drossel bzw. eines Ventils innerhalb der Entlüftungsanordnung einstellt. Ein solches Druckniveau ergibt sich anhand der Ventilstellung prozentual zum Druck im System.

Beispielsweise kann die Kreiselpumpe bei einem Druck von ca. 30 bar arbeiten, wobei dieser Druck dann auch im System herrscht. Über die in der Entlüftungsanordnung eingebaute Drossel wird ein Druckverlust von beispielsweise 0,5 bar erzeugt, der wiederum zu einem permanenten Entgasen im Entlüftungsbehälter führt. Idealerweise umfasst die erste Entlüftungsvorrichtung eine Stellarmatur und ein Entlüftungselement. Die erste Entlüftungsvorrichtung ist direkt mit dem Entlüftungsbehälter verbunden und führt direkt entgaste Bestandteile über das Entlüftungselement aus dem System. Die Stellarmatur kann insbesondere zum Absperren für eine alternative Entlüftungsvariante oder zum Austausch des Entlüftungselements genutzt werden.

Bei einer besonders günstigen Variante der Erfindung ist die zweite Entlüftungsvorrichtung als gesteuerte Entlüftungsvorrichtung ausgeführt. Diese Variante umfasst insbesondere ein diskontinuierliches Entlüften des Entlüftungsbehälters.

Das diskontinuierliche Entlüften kann automatisiert, beispielsweise elektronisch, ausgeführt sein, kann aber auch in der einfachsten Variante händisch betrieben werden.

Vorzugsweise umfasst die zweite Entlüftungsvorrichtung eine Stellarmatur und ein Auffangelement. Dabei ist die zweite Entlüftungsvorrichtung direkt und unmittelbar mit dem Entlüftungsbehälter verbunden.

Bei einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung umfasst die Entlüftungsanordnung einen Entlüftungsbehälter zur Phasentrennung.

Vorteilhafterweise kann durch das Betätigen der Stellarmaturen der Entlüftungsbehälter vom System, insbesondere für eine kurze Zeitspanne, abgetrennt werden. Das Medium strömt dabei vorzugsweise über den Bypass. Durch das Öffnen, insbesondere für einen kurzen Zeitraum, der Stellarmatur der zweiten Entlüftungsvorrichtung kann es zu einem schlagartigen und kompletten Druckabfall des Mediums kommen, wodurch eine enorme Entgasung des Mediums im Entlüftungsbehälter erzeugt wird. Die entgasten Bestandteile im Entlüftungsbehälter können sowohl über die erste als auch über die zweite Entlüftungsvorrichtung aus dem System ausgeschleust werden. Idealerweise können durch den schlagartigen Druckabfall auch gelöste Gasbestandteile aus dem Medium entgasen, die bei der kontinuierlichen Entgasung mithilfe eines konstanten und wesentlich kleineren Druckverlustes noch nicht entgasen. Hierdurch lässt sich besonders vorteilhaft der sichere Betrieb der Wellendichtung gewährleisten.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Entlüften eines zirkulierenden Mediums, das eine Wellendichtung kühlt, in einer Entlüftungsanordnung mit folgenden Schritten durchgeführt: Das Medium wird vor dem Entlüftungsbehälter gedrosselt, wobei dann im Entlüftungsbehälter das Medium teilweise ausgast und die erste Entlüftungsvorrichtung den Entlüftungsbehälter selbsttätig und/oder kontinuierlich entlüftet.

Idealerweise wird das Medium im System, insbesondere bei der Inbetriebnahme, über die zweite Entlüftungsvorrichtung am Entlüftungsbehälter gesteuert und diskontinuierlich entlüftet.

Vorzugsweise wird die Entlüftungsanordnung periodisch über die zweite Entlüftungsvorrichtung gesteuert und diskontinuierlich entlüftet. Dies kann entweder händisch oder automatisiert, beispielsweise über eine speicherprogrammierte Ablaufsteuerung, in definierten Zeitintervallen erfolgen.

Bei einer besonders günstigen Variante der Erfindung erfolgt die diskontinuierliche Entlüftung mithilfe der geschlossenen Stellarmaturen, die den Entlüftungsbehälter vom System kurzzeitig abkoppeln, wobei die Kühlung der Wellendichtung weiterhin über den Bypass um den Entlüftungsbehälter betrieben werden kann. Das schlagartige Öffnen über eine Stellarmatur führt zu einem stoßartigen Entspannen des Entlüftungsbehälters gegen Atmosphäre. Dabei sinkt der Druck auf ein atmosphärisches Druckniveau und gelöstes Gas nimmt die eigene Phase wieder an und gast aus dem Medium aus. Die ausgegasten Gasbestandteile können vorzugsweise über die erste Entlüftungsvorrichtung aus dem Entlüftungsbehälter ausgeschleust werden. Die Entlüftung kann dabei ebenso über die zweite Entlüftungsvorrichtung geschehen. Die Entlüftung kann vorzugsweise kontinuierlich oder diskontinuierlich und sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich zugleich erfolgen.

Idealerweise wird die Entlüftung mithilfe einer forcierten Phasentrennung durch einen maximalen Druckabfall intensiviert, wodurch ein sicherer Betrieb der Kreiselpumpe auch im Falle einer kontinuierlichen Gasaufnahme in das Medium, wie es beispielsweise bei Kreiselpumpen im Kraftwerksbereich vorkommt, gewährleistet wird.

Vorteilhafterweise stellt das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Entgasung eines Gases aus einem Medium sicher. Das Medium kann beispielsweise Wasser sein, aber auch jede andere Flüssigkeit, die von einer Kreiselpumpe gefördert wird. Das Gas kann zum Beispiel Luft sein, aber auch jedes andere Gas, das sich beim Betrieb einer Kreiselpumpe im Medium beim Kühlen einer Wellendichtung löst.

Erfindungsgemäß wird die Entlüftungsanordnung zum Entlüften eines Mediums zum störungsfreien Betrieb einer Wellendichtung verwendet. Dadurch wird der langlebige Betrieb der Wellendichtung und somit der Kreiselpumpe vorteilhaft gewährleistet.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen und aus den Zeichnungen selbst.

Dabei zeigt:

Fig. 1 eine mehrstufige Kreiselpumpe,

Fig. 2 einen Detailschnitt einer Wellendichtung,

Fig. 3 ein beispielhaftes System,

Fig. 4 einen schematischen Aufbau einer Entlüftungsanordnung,

Fig. 5 einen schematischen Aufbau einer weiteren Variante der Entlüftungsanordnung.

In der Fig. 1 ist eine bekannte mehrstufige Kreiselpumpenanordnung 1 in horizontaler Aufstellung dargestellt. Eine vertikale oder schräge Aufstellung ist ebenfalls möglich. Die Kreiselpumpe 1 weist ein Mantelgehäuse 2 auf. In dem Mantelgehäuse 2 ist ein Einschub 3 angeordnet. Der Einschub 3 umfasst eine um eine Drehachse A drehbar antreibbare Welle 4, auf der mehrere Laufräder 5 hintereinander angeordnet sind. Bei den Laufrädern 5 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um Radialräder.

Jedes Laufrad 5 ist von einem Stufengehäuse 6 umgeben. Benachbarte Stufengehäuse 6 grenzen aneinander an. Die Trennfuge zwischen den Stufengehäusen 6 ist im Ausführungsbeispiel metallisch dichtend.

Am Mantelgehäuse 2 ist ein Saugstutzen 7 vorgesehen, durch den das Fluid in die Kreiselpumpe 1 eintritt. Über einen Druckstutzen 8 verlässt das Fluid die Kreiselpumpe 1 .

Die Welle 4 verfügt in dieser Ausführungsvariante über eine Ausstattung von fünf Laufrädern. Das Fluid strömt in den Pumpeneinlauf 7 ein und verlässt die Pumpe über den Pumpenauslauf 8. Eine Fluid, beispielsweise ein Prozessmedium in der Kraftwerkstechnik unter erhöhtem Druck, strömt in Richtung der ersten Pumpenstufe 9 mit einem Laufrad 5 zu. Dieses als Sauglaufrad wirkende erste Laufrad 5 fördert in eine Leiteinrichtung 10. Dabei bildet das Gehäuse 2 die Hauptkomponente der äußeren Druckhülle der Mantelgehäusepumpe. Die Leiteinrichtung 10 umfasst eine Leitbeschaufelung zur zusätzlichen Druckerhöhung sowie eine Rückführbeschaufelung, mit der das Fluid einer weiteren Pumpenstufe mit einem weiteren Laufrad zugeleitet wird. Dabei bilden jeweils ein Laufrad 5 und eine Leiteinrichtung 10 zusammen mit dem dazugehörigen Stufengehäuse 6 eine Einheit, die sogenannte Pumpenstufe, in der dargestellten fünfstufigen Kreiselpumpenausführung. Die in der Fig. 1 beispielhaft gezeigte Kreiselpumpenanordnung 1 umfasst zwei Wellendichtungen 11 .

Fig. 2 zeigt die Detailansicht einer Wellendichtung 11 , die in dieser Ausführungsvariante als Gleitringdichtung ausgeführt ist. Dabei sitzt eine Wellenhülse 12 auf der Welle 4, wobei ein rotierender Gleitring 13 mit der Wellenhülse 12 verbunden ist. Eine Spannscheibe 14 positioniert die Wellenhülse 12 auf der Welle 4. Über einen Dichtungsdeckel 15 ist ein Gleitringträger 16 mit einem weiteren Gleitring 17 als nicht drehendes Teil der Wellendichtung 11 ausgebildet. Der Gleitringdichtungsträger 16 ist mittels einer Sekundärdichtung 18 am Gleitringdeckel 15 dichtend verbunden.

Über einen Ein- bzw. Austrittsanschluss an einem in Fig. 3 gezeigten Dichtungsgehäuse 19 eines Systems 20 in der Ausführung eines Kühlkreislaufes gelangt das Medium zur im Dichtungsgehäuse 19 verbauten Wellendichtung 1 1. Dabei strömt das Medium durch einen in der Fig. 3 angedeuteten Eintritt 21 in das Dichtungsgehäuse 19 ein, um mittels des Pumprings 22 am Dichtspalt 23 vorbei wieder zum Austritt 24 in den Kreislauf des Systems 20 befördert zu werden.

Mehrstufige Kreiselpumpen 1 weisen große Gleitgeschwindigkeiten an der Wellendichtung 11 auf. Der Wärmeeintrag aus dem Pumpenmedium und die anfallende Reibungswärme werden mithilfe des Mediums aus der Wellendichtung 1 1 abgeführt. Die Wärme kann über das Medium in das in der Fig. 3 dargestellte beispiehafte System 20 abgegeben werden, wobei das Medium über einen Kühler 25 gekühlt wird, so dass die Wellendichtung 11 deutlich unter 100°C temperiert werden kann.

In Fig. 3 ist eine schematische Anordnung des Systems 20 gezeigt, das als Kühlkreislauf ausgeführt ist. Die Wellendichtung 11 im Dichtungsgehäuse 19, hier ohne die Kreiselpumpe 1 dargestellt, ist direkt und unmittelbar mit dem System 20 verbunden, wobei das Medium von der Wellendichtung 11 durch das System 20 zur Wellendichtung 1 1 zurück in einem Kreislauf strömt.

Das Medium strömt dabei von der Wellendichtung 11 durch wenigstens einen Magnetfilter 26, der für ein partikelfreies Medium sorgt, um eine Verstopfung des Dichtspaltes 23 der Wellendichtung 11 zu vermeiden und dadurch eine Überhitzung der Gleitringe 13 und 16 zu verhindern. Danach strömt das Medium in eine Entlüftungsanordnung 27, um von dort aus in den Kühler 25 zu strömen. Der Kühler 25 temperiert die Temperatur des Kühlmediums auf den Arbeitsbereich der Wellendichtung 11 . Vom Kühler 25 wird das Medium über eine Leitung 28 zum Dichtungsgehäuse 19 in die Wellendichtung 11 geleitet. Die Entlüftungsanordnung 27 eliminiert als wesentliche Komponente die Luftanteile bzw. Gasanteile im Medium zuverlässig. Der für die Wellendichtung 11 schädliche Trockenlauf kann beim Betrieb einer ungefüllten Pumpe, bei starkem Gaseinbruch oder hohem Gasgehalt oder bei Verdampfung des Fördermediums eintreten. Die Gasanteile zentripedieren dabei aufgrund der geringen Dichte immer zu kleinen Durchmessern hin, was bei der Wellendichtung 11 meist der Dichtspalt 23 ist. Luft bzw. Gas an dieser Stelle führt zum Trockenlauf und verhindert auch eine ausreichende Wärmeabfuhr am Dichtspalt 23, was in kürzester Zeit zu einer thermischen Überlastung der Dichtflächen sowie dem Ausfall der Wellendichtung 11 führen kann.

Fig. 4 zeigt einen schematischen Aufbau der Entlüftungsanordnung 27. Über eine Zulaufleitung 29 strömt das Medium durch ein Regelventil 30 in einen Entlüftungsbehälter 31 . Die Zulaufleitung 29 ist über die Magnetfilter 26 mit dem Austritt 24 verbunden. Das Medium fließt über eine Rückführleitung 32 in den Kreislauf des Systems 20 zurück. Die Rückführleitung 32 ist mit dem Kühler 25 verbunden. Zwischen der Zulaufleitung 29 und der Rückführleitung 32 ist ein Bypass 33 implementiert. In der Rückführleitung 32 ist eine Stellarmatur 34 vorgesehen. Im Bypass 33 ist eine Stellarmatur 35 angeordnet.

Mit dem Entlüftungsbehälter 31 sind unmittelbar und direkt eine erste Entlüftungsvorrichtung 36 und eine zweite Entlüftungsvorrichtung 37 verbunden. Die erste Entlüftungsvorrichtung 36 umfasst eine Stellarmatur 38 und ein Entlüftungselement 39. Die zweite Entlüftungsvorrichtung 37 umfasst eine Stellarmatur 40 und ein Auffangelement 41 .

Das Regelventil 30 erzeugt in Abhängigkeit der Ventilstellung einen Druckabfall im Medium, wodurch im Medium gelöstes Gas im Entlüftungsbehälter 31 ausgasen kann. Bei der Variante der kontinuierlichen Entlüftung wirkt die erste Entlüftungsvorrichtung 36 selbsttätig. Über die geöffnete Stellarmatur 38 gelangen die gasförmigen Bestandteile an das Entlüftungselement 39, welches die gasförmigen Bestandteile aus der Entlüftungsanordnung 27 ausschleust. Die zweite Entlüftungsvorrichtung 37 arbeitet im Rahmen einer gesteuerten und diskontinuierlichen Entlüftung. Dazu werden die Stellarmatur 38 der ersten Entlüftungsvorrichtung 36, die Stellarmatur 34 in der Rückführleitung 32 sowie das Regelventil 30 in der Zulaufleitung 29 geschlossen. Das Medium strömt über den Bypass 33 und die geöffnete Stellarmatur 35 in den Kreislauf des Systems 20 weiter. Das kurzzeitige Öffnen der Stellarmatur 40 der zweiten Entlüftungsvorrichtung 37 entspannt den Entlüftungsbehälter 31 auf atmosphärischen Druck, wobei das Auffangelement 41 unkontrollierten Medienaustritt verhindert. Bei der Entspannung auf atmosphärischen Druck entgasen gasförmige Bestandteile aus dem Medium nahezu vollständig. Nach dem Schließen der Stellarmatur 40 werden die gasförmigen Bestandteile über die erste Entlüftungsvorrichtung 36 durch Öffnen der Stellarmatur 38, über das Entlüftungselement 39 aus der Entlüftungsanordnung 27, ausgeschleust. Anschließend kann durch Öffnen des Regelventils 30 und der Stellarmatur 34 sowie dem Schließen der Stellarmatur 35 im Bypass 33 wieder auf eine Durchströmung des Entlüftungsbehälters 31 und eine kontinuierliche, selbsttätige Entlüftung über die erste Entlüftungsvorrichtung 36 umgestellt werden.

Der schematische Aufbau der Entlüftungsanordnung 27 in Fig. 5 entspricht zu großen Teilen der Darstellung in Fig. 4. Anstatt des Regelventils 30 ist hier eine Kombination aus einer Stellarmatur 42 und einer nachgeschalteten Drossel 43 vor dem Entlüftungsbehälter 31 angeordnet. Für die diskontinuierliche Entlüftung schließt in dieser Ausführungsvariante nicht das Regelventil 30, sondern die strömungstechnisch vor der Drossel 43 angeordnete Stellarmatur 42.