BE1030893B1 - Vertikale Turbinenpumpe - Google Patents

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine vertikale Turbinenpumpe (1) mit einem sich entlang einer Achse (4) erstreckenden Steigrohr (5), einer in dem Steigrohr (5) angeordneten Motorwelle (6), einem an einem oberen Steigrohrende (9) angeordneten und die Motorwelle (6) antreibenden Motor (12), einem an einem entgegengesetzten, unteren Steigrohrende (7) angeordneten und von der Motorwelle (6) angetriebenen Laufrad (8) zum Fördern eines Fluids in das Steigrohr (5), und einem druckseitigen, an einem ersten dem Laufrad (8) zugewandten Krümmerende (14) mit dem Steigrohr (5) verbundenen Krümmer (3) aufweisend eine Krümmung stetig weg von der Achse (4) und einen Auslass (16) an einem entgegensetzten zweiten Krümmerende (15) für das geförderte Fluid, wobei sich ein radialer Durchmesser als Höhe des Krümmers (3) von dem ersten Krümmerende (14) hin zu dem zweiten Krümmerende (15) zunächst verringert und daraufhin vergrößert.

Description

Vertikale Turbinenpumpe

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine vertikale Turbinenpumpe mit einem sich entlang einer Achse erstreckenden Steigrohr, einer in dem Steigrohr angeordneten Motorwelle, einem an einem oberen Steigrohrende angeordneten und die Motorwelle antreibenden Motor, einem an einem entgegengesetzten, unteren Steigrohrende angeordneten und von der Motorwelle angetriebenen Laufrad zum Fördern eines Fluids in das Steigrohr, und einem an einem ersten dem Laufrad zugewandten Krümmerende mit dem Steigrohr verbundenen rohrför- migen Krümmer mit einem Auslass an einem entgegensetzten zweiten Krümmerende für das geförderte Fluid.

Hintergrund der Erfindung

Als vertikale Turbinenpumpen, Englisch auch als vertical turbines, als halbaxiale Pumpen oder als Bohrlochpumpen bezeichnet, werden Vertikalpumpen bezeichnet, die beispiels- weise für Brunnen und Bohrlöcher verwendet werden und insbesondere im industriellen

Umfeld eingesetzt werden. Förderhöhen von beispielsweise 40 bis 100 Metern lassen sich durch Hintereinanderschaltung mehrerer Laufräder erreichen.

Vertikale Turbinenpumpen umfassen in der Regel einen Motor, der auf einer Art Sockel oder Motorträger montiert ist. Eine Motorwelle kann entweder direkt an dem Motor befes- tigt oder mit diesem gekoppelt sein, und erstreckt sich durch eine Säulenhalterung oder eine vertikale Rohranordnung, auch Steigrohr genannt, nach unten in Richtung eines Lauf- rads. Das Laufrad enthält mehrere Laufradschaufeln, die sich mit dem Motor und der Mo- torwelle drehen, und derart unten das Fluid in das Steigrohr fördern,

Beispielsweise beschreibt EP 2606238 Al eine Vertikalpumpe, die entlang einer Längs- richtung langgestreckt ist, mit einem Motor und einer drehbar mit dem Motor gekoppelten

Motorwelle, die ein Laufrad antreibt. Das von dem Laufrad in ein Steigrohr vertikal nach oben geförderte Fluid tritt oberhalb einer Bodenplatte durch einen rohrförmigen Krümmer in horizontaler Richtung aus dem Steigrohr aus.

Bei den bekannten vertikalen Turbinenpumpen ist der Motor oberhalb der Bodenplatte angeordnet, während bei den genannten Förderhöhen von beispielsweise 40 bis 100 Metern das Laufrad entsprechend weit beabstandet unterhalb der Bodenplatte angeordnet ist. Im

Falle eines Defektes oder einer Wartung ist äußerst aufwendig, das Steigrohr mit dem

Laufrad aus dem Bohrloch heraus zu ziehen.

Zudem handelt es sich bei den bekannten Krümmern um eine gefertigte Konstruktion, bei der runde Rohrstücke zusammengeschweißt werden, was jedoch nachteilig ist. Denn der

Krümmer wird normalerweise an das sogenannte ‚delivery bend & motor stool‘, DBMS,-

Gehäuse angeschweißt, das auf der Bodenplatte angeordnet ist und an dessen oberem Ende der oftmals sehr schwere Motor vorgesehen ist. Das an einer Oberseite des gebogenen

Krümmers vorgesehene Dichtungsgehäuse, durch welches die Motorwelle in das Steigrohr eintritt, bestimmt ganz wesentlich die vertikale Höhe des DBMS-Gehäuses. Konkret führt bei den bekannten Ausgestaltungen die geschweißte Konstruktion des Krümmers zu einem großen Abstand des Dichtungsgehäuses zu der Bodenplatte und derart zu einer großen Hö- he des DBMS-Gehäuses, was sich negativ auf eine Steifigkeit und Eigenfrequenz der ver- tikalen Turbinenpumpe auswirkt,

An einem Auslass des Krümmers wird in der Regel ein Druck und oftmals auch ein Durch- fluss des geförderten Fluids gemessen. Die geschweißte Ausführung des Krümmers führt regelmäßig zu einer kantigen Form innerhalb des Krümmers. Diese kantige Form und eine mögliche Durchflussbeeinträchtigung durch das Dichtungsgehäuse bewirken Verwirbelun- gen am Auslass. Abgesehen davon, dass sich die Verwirbelungen auf die hydraulischen

Eigenschaften der vertikalen Turbinenpumpe auswirkt, machen die Verwirbelungendie

Messung sehr schwierig und führt oftmals zu falschen Messwerten.

Beschreibung der Erfindung

Ausgehend von dieser Situation ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine ver- tikale Turbinenpumpe mit einem Krümmer, eine entsprechende Verwendung und ein ent- sprechendes Verfahren anzugeben, das nicht durch die vorbeschriebenen Nachteile ge- kennzeichnet ist. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verti- kale Turbinenpumpe mit einem Krümmer anzugeben, die sich gegenüber den aus dem

Stand der Technik bekannten Ausgestaltungen durch eine verbesserte Betriebsstabilität, eine einfachere Wartung, eine verbesserste Messgenauigkeit eines am Auslass vorgesehe- nen Sensors und/oder insgesamt verbesserte hydraulische Eigenschaften auszeichnet.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Demnach wird die Aufgabe gelöst durch eine vertikale Turbinenpumpe mit einem sich entlang einer Achse erstreckenden Steigrohr, einer in dem Steigrohr angeordneten Motorwelle, einem an einem oberen Steigrohrende angeordneten und die Motorwelle antreiben- den Motor, einem an einem entgegengesetzten, unteren Steigrohrende angeordneten und von der Motorwelle angetriebenen Laufrad zum Fördern eines Fluids in das Steigrohr, und einem druckseitigen, an einem ersten dem Laufrad zugewandten Krümmerende mit dem Steigrohr verbundenen Krümmer aufweisend eine Krümmung stetig weg von der

Achse und einen Auslass an einem entgegensetzten zweiten Krümmerende für das geför- derte Fluid, wobei sich ein radialer Durchmesser als Höhe des Krümmers von dem ersten Krümmer- ende hin zu dem zweiten Krümmerende zunächst verringert und daraufhin vergrößert.

Ein wesentlicher, nachfolgend noch näher beschriebener Aspekt der vorgeschlagenen Lö- sung liegt darin, dass der Krümmer nach Art eines ‚Cobra-Kopfes‘ gestaltet sein kann, nämlich die Höhe des Krümmers zwischen den beiden Krümmerenden verringert ist.

Dadurch lässt sich ein Abstand zwischen dem Motor und einer Bodenplatte verringern,

was sich positiv auf die Steifigkeit und Eigenfrequenz, und natürlich auch auf die Herstel- lungskosten der vertikalen Turbinenpumpe, auswirkt. Mit anderen Worten ist die vorge- schlagene vertikale Turbinenpumpe weniger schwingungsanfällig, was die Betriebsstabili- tät der vertikalen Turbinenpumpe verbessert. Durch die geringere vertikale Höhe lässt sich die vertikale Turbinenpumpe einfacher warten oder reparieren, da es im Bedarfsfall einfa- cher, den insbesondere oberirdisch angerochenen Motor und/oder den Krümmer anzuneh- men. Ferner reduziert der Krümmer mit zwischen den beiden Krümmerenden verringerter

Höhe mögliche Verwirbelungen am Auslass, was sich positiv auf eine Messgenauigkeit von Druck und Durchfluss eines am Auslass vorgesehenen Sensors auswirkt. Schließlich verbessert der vorgeschlagene Krümmer auch die hydraulischen Eigenschaften der vertika- len Turbinenpumpe.

Als vertikale Turbinenpumpe werden in der Regel Vertikalpumpen bezeichnet, die sich für

Brunnen- oder Bohrlöcher verwenden lassen. Das Steigrohr kann einen bis zu wenigen

Zentimetern kleinen AuBendurchmesser aufweisen, so dass die vertikale Turbinenpumpe oftmals axial entlang der Achse wesentlich länger als radial breit ist, Das Steigrohr er- streckt sich regelmäßig größtenteils unterhalb der Bodenplatte, auf der die vertikale Turbi- nenpumpe befestigt sein kann. Insofern ist der Motor und der Krümmer vorzugsweise der- art oberhalb der Bodenplatte angeordnet, dass das Steigrohr knapp oberhalb oder an der

Bodenplatte insbesondere fluiddicht mit dem ersten Krümmerende verbunden ist und der

Motor vertikal oberhalb des Krümmers angeordnet ist. Das Steigrohr ist bevorzugt aus

Metall gestaltet und/oder weist einen kreisrunden oder kreisartigen Querschnitt auf.

Die Motorwelle erstreckt sich bevorzugt in axialer Richtung entlang der Mittellinie des

Steigrohrs und tritt dazu in axialer Verlängerung des Steigrohrs an einer Außenseite durch den rohrförmigen Krümmer hindurch. An dieser Außenseite kann insofern eine Öffnung in dem Krümmer vorgesehen sein, durch die die Motorwelle hindurchtritt. Bevorzugt ist eine

Dichtung, insbesondere eine Radialdichtung, vorgesehen, die in der Öffnung angeordnet ist und die Motorwelle radial umlaufend fluiddicht gegenüber dem Krümmer abdichtet, Hin- sichtlich des Merkmals, dass sich die Höhe des Krümmers von dem ersten Krümmerende hin zu dem zweiten Krümmerende zunächst verringert und daraufhin vergrößert, wird im

Rahmen der Offenbarung davon ausgegangen, dass die Öffnung und/oder die Dichtung keinen Einfluss auf die Höhe des Krümmers hat. Das bedeutet, dass selbst wenn die Dich- tung in den Krümmer hineinragt, der hineinragende Teil nicht im Sinne dieses Merkmals zu verstehen ist, also nicht die Höhe des Krümmers beeinflusst. 5 Das Steigrohr und/oder die vertikale Turbinenpumpe weist bevorzugt eine axiale Längser- streckung von > 10, 20, 30, 40 m, oder mehr auf. An dem unteren Steigrohrende können eine Mehrzahl axial hintereinander angeordnete Laufräder vorgesehen ist, durch welche das Fluid in das Steigrohr hinein und axial nach oben hin zu dem Krümmer gefördert wird.

Das zweite Steigrohrende ist bevorzugt fluiddicht mit dem ersten Krümmerende verbun- den, insbesondere verschraubt. Insofern kann der Motor axial beanstandet zu den oberen

Steigrohrende vorgesehen sein, wie nachfolgend beschrieben.

Der Krümmer ist bevorzugt als Rohrbogen oder rohrbogenartig gestaltet und/oder weist in

Seitansicht eine kreisbogenartige oder elliptische Form auf. Der Krümmer erstreckt sich bevorzugt über einen Kreisbogen oder kreisbogenartig über 90°, wobei auch andere Werte wie beispielsweise 80° oder 100° möglich sind. Insofern bedeutet das Merkmal, dass der

Krümmer eine Krümmung stetig weg von der Achse aufweist, gerade nicht, dass sich der

Krümmer zunächst in eine Richtung entgegen den zweiten Krümmerende erstreckt, bei- spielsweise eine S-förmige Form aufweist, sondern sich linear und/oder stetig, insbesonde- rein Seitansicht kreisbogenartig oder elliptisch, hinsichtlich seiner radialen Mittellinie von der Achse bzw. dem Steigrohr kontinuierlich weiter weg erstreckt. Ferner ist das Merkmal, dass der Krümmer eine Krümmung stetig weg von der Achse aufweist, insbesondere syno- nym zu dem Merkmal, dass sich der Krümmer hinsichtlich seiner radialen insbesondere kreisbogenartigen Mittellinie stetig von der Achse weg erstreckt, zu verstehen. Im Falle einer elliptischen sich insbesondere über 90° erstreckenden Form verläuft die Nebenachse der Ellipse bevorzugt parallel zu der Achse und/oder verläuft die Hauptachse horizontal.

Das Merkmal, dass sich der radiale Durchmesser als Höhe des Krümmers von dem ersten

Krümmerende hin zu dem zweiten Krümmerende zunächst verringert und daraufhin ver- größert, bedeutet insbesondere, dass an wenigstens einer Position zwischen dem ersten

Krümmerende und dem zweiten Krümmerende die Höhe des Krümmers geringer ist als die

Höhe an den ersten Krümmerende und/oder an dem zweiten Krümmerende. In Seitansicht weist der Krümmer eine insbesondere ‚abgeflachte‘ Form auf, Insbesondere kann der

Krümmer wiederum in Seitansicht an seiner Außenseite eine ‚eingedellte‘ Form aufweisen, wobei an der ‚Delle‘ die Höhe insbesondere maximal verringert ist. Als radialer Durch- messer wird insbesondere ein radialer Innendurchmesser des Krümmers verstanden, der ein lichte Höhe in dem Krümmer definiert, durch welche das Fluid strömen kann. Insofern kann, wenn von einer Verringerung oder Vergrößerung des Durchmessers gesprochen wird, neben dem Innendurchmesser auch der Außendurchmesser gemeint sein.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung verringert sich der radiale Durchmesser zunächst und vergrößert sich daraufhin stetig. Der radiale Durchmesser kann sich kontinuierlich verringern und/oder vergrößern, wobei es auch möglich ist, dass der radiale Durchmesser streckenweise konstant bleibt, um sich in der Folge zu verringern und/oder zu vergrößern.

Besonders bevorzugt verringert und/oder vergrößert sich der radiale Durchmesser nicht sprungartig, sondern insbesondere linear.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung verringert sich der radiale Durchmesser zwischen dem ersten Krümmerende und dem zweiten Krümmerende gegenüber dem radia- len Durchmesser an dem ersten Krümmerende und/oder an dem zweiten Krümmerende um > 10%, 20%, 30%, 40%, 50% oder 60% verringert. Das bedeutet, dass beispielsweise mittig oder annähernd mittig zwischen dem ersten Krümmerende und dem zweiten Krüm- merende die Höhe des Krümmers 40% der Höhe an dem ersten Krümmerende und/oder an dem zweiten Krümmerende betragen kann, wobei die Höhe bis zur minimalen Höhe linear abnehmen und dann wieder linear zunehmen kann.

Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung vergrößert sich ein axialer Durchmesser als Breite des Krümmers von dem ersten Krümmerende hin zu dem zweiten Krümmerende zunächst und verringert sich daraufhin. Das bedeutet insbesondere, dass an wenigstens einer Position zwischen dem ersten Krümmerende und dem zweiten Krümmerende die

Breite des Krümmers größer als die Breite an den ersten Krümmerende und/oder an dem zweiten Krümmerende ist. In Draufsicht, insbesondere in Richtung eines Radius des

Krümmers, weist der Krümmer eine insbesondere in der Mitte seiner Erstreckung verbrei- tete Form auf. Insbesondere kann der Krümmer wiederum in Draufsicht an eine Ausbeu-

lung aufweisen, wobei an der axialen ‚Beule‘ die Breite insbesondere maximal vergrößert ist. Als axialer Durchmesser wird insbesondere ein axialer Innendurchmesser des Krüm- mers verstanden, der eine lichte Breite innerhalb des Krümmers definiert, durch welche das

Fluid strömen kann.

Gemäß einer noch weiteren bevorzugten Ausgestaltung vergrößert sich der axiale Durch- messer zunächst stetig und verringert sich daraufhin stetig. Der axiale Durchmesser kann sich kontinuierlich vergrößern und/oder verringern, wobei es auch möglich ist, dass der axiale Durchmesser streckenweise konstant bleibt, um sich in der Folge zu vergrößern und/oder zu verringern. Besonders bevorzugt vergrößert und/oder verringert sich der axiale

Durchmesser nicht sprungartig, sondern insbesondere linear.

Nach einer anderen bevorzugten Ausgestaltung vergrößert sich der axiale Durchmesser zwischen dem ersten Krümmerende und dem zweiten Krümmerende gegenüber dem radia- len Durmesser an dem ersten Krümmerende und/oder an dem zweiten Krümmerende um > 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70% oder 80%. Das bedeutet, dass beispielsweise mittig oder annähernd mittig zwischen dem ersten Krümmerende und dem zweiten Krümmerende die Breite des Krümmer 180% der Breite an dem ersten Krümmerende und/oder an dem zweiten Krümmerende betragen kann, wobei die Breite bis zur maximalen Höhe linear zunehmen und dann wieder linear abnehmen kann.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist der Krümmer, insbesondere in perspektivi- scher Ansicht, nach Art eines Kobrakopfes gestaltet. Ein Kobrakopf ist bekanntermaßen durch eine, gegenüber einem einen kreisartigen Querschnitt aufweisenden Kobrakörper, demgegenüber breitere Form mit geringerer Höhe gekennzeichnet, also insbesondere durch eine Höhe des Krümmers, die sich von dem ersten Krümmerende hin zu dem zweiten

Krümmerende zunächst verringert und daraufhin vergrößert, sowie durch eine Breite des

Krümmers, der sich von dem ersten Krümmerende hin zu dem zweiten Krümmerende zu- nächst vergrößert und sich daraufhin verringert. Im Gegensatz zu anderen bekannten Kob- rakäpfen weist der in Rede stehenden Kobrakopf in Seitansicht keine S-förmige Form auf, sondern erstreckt sich hinsichtlich seiner Mittellinie stets von der Achse weg. Gerade durch eine solche Ausgestaltung nach Art eine Kobrakopfs lassen sich die vorbeschriebe-

nen Vorteile erreichen, nämlich besonders effektiv den Krümmer nahe an der Bodenplatte anordnen, so dass durch die dadurch erzielbare tiefere vertikale Anordnung des Motors die

Steifigkeit sowie die hydraulischen Eigenschaften der vertikalen Turbinenpumpe verbes- sert und die Schwingungsanfälligkeit reduziert werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass ein Querschnitt des

Krümmers im Verlauf zwischen dem ersten Krümmerende und dem zweiten Krümmerende stets gleich groß ist. Das bedeutet, dass, wenn sich im Verlauf zwischen dem ersten

Krümmerende und dem zweiten Krümmerende die Höhe des Krümmers verringert, sich die Breite des Krümmers entsprechend vergrößert.

Nach einer anderen bevorzugten Ausgestaltung ist zwischen dem Motor und dem Krüm- mer eine Antriebslaterne mit einer zwischen Motor und Motorwelle vorgesehen Kupplung angeordnet, wobei die Antriebslaterne und der Krümmer einschließlich eines vorzugsweise den Krümmer aufweisenden Krümmergehäuses zweiteilig ausgeführt sind. Bevorzugt wei- sen die Antriebslaterne und/oder das Krümmergehäuse in Draufsicht einen rechteckartigen

Querschnitt auf und/oder sind quaderartig gestaltet. Das Krümmergehäuse ist bevorzugt auf der Bodenplatte oder dergleichen ortsfest montiert, insbesondere verschraubt. Vertikal und/oder axial unterhalb der Bodenplatte erstreckt sich bevorzugt das Steigrohr, welches bevorzugt ebenso mit der Bodenplatte und/oder dem Krümmergehäuse ortsfest montiert, insbesondere verschraubt ist. Bevorzugt in axialer Verlängerung des Steigrohres ist die

Antriebslaterne ortsfest zwischen Krümmergehäuse und Motor fixiert, insbesondere mit dem Krümmergehäuse und dem Motor verschraubt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist der Krümmer zwischen dem ers- ten, einen insbesondere kreisrunden Querschnitt aufweisenden Krümmerende und dem zweiten, einen insbesondere kreisrunden Querschnitt aufweisenden Krümmerende einen sich insbesondere stetig verändernden elliptischen Querschnitt auf. Bevorzugt erstreckt sich die Nebenachse des elliptischen Querschnitts in radialer Richtung bezogen auf den

Krümmer als Höhe des Krümmers, während sich die Hauptachse des elliptischen Quer- schnitts orthogonal dazu als Breite des Krümmers erstreckt. Nach einer anderen bevorzug-

ten Ausgestaltung weisen das erste Krümmerende und das zweiter Krümmerende einen gleich großen insbesondere kreisrunden Querschnitt auf.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung vergrößert sich ein Radius eines radialen inneren Krümmerrandes von dem ersten Krümmerand hin zu dem zweiten Krümmerrand insbesondere stetig. Mit anderen Worten flacht bzw. verringert sich die Krümmung des radialen inneren Krümmerrandes, also derart insbesondere ebenso des Krümmers, von dem ersten Krümmerand hin zu dem zweiten Krümmerrand insbesondere stetig ab. Derart lässt sich der Krümmer bezogen auf die Achse des Steigrohres mit einer geringen Höhe gestal- ten, wodurch der Motor näher an die Bodenplatte rückt, so dass Schwingungen verringert werden, was zu einem stabileren Betrieb der vertikalen Turbinenpumpe führt.

Nach einer anderen bevorzugten Ausgestaltung ist der Krümmer aus Grauguss gestaltet.

Bevorzugt ist das Krümmergehäuse einschließlich des Krümmers aus Grauguss gestaltet.

Als Grauguss wird insbesondere graues Gusseisen verstanden, also eine Gruppe von Eisen-

Kohlenstoff-Legierungen mit einem hohen Anteil von Kohlenstoff, insbesondere > 2 %, wobei der Kohlenstoff in Form von Graphit vorgesehen ist. Zudem kann Silicium zur Ver- besserung einer Gießbarkeit, sowie andere Legierungsanteile wie Mangan, Chrom oder

Nickel enthalten sein. Gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten geschweißten

Krümmern lässt sich der vorgeschlagene Krümmer und derart die vertikale Turbinenpumpe wesentlich einfacher und kostengünstiger herstellen.

Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin gelöst durch eine Verwendung eines rohrförmi- gen Krümmers für eine vertikale Turbinenpumpe aufweisend ein sich entlang einer Achse erstreckendes Steigrohr, eine in dem Steigrohr angeordnete Motorwelle, einen an einem oberen Steigrohrende angeordneten und die Motorwelle antreiben- den Motor, und ein an einem entgegengesetzten, unteren Steigrohrende angeordneten und von der

Motorwelle angetriebenen Laufrad zum Fördern eines Fluids in das Steigrohr, wobei der Krümmer an einem ersten dem Laufrad zugewandten Krümmerende mit dem

Steigrohr verbunden ist, eine Krümmung stetig weg von der Achse und an einem entge- gensetzten zweiten Krümmerende ein Auslass für das geförderte Fluid aufweist, und sich ein radialer Durchmesser als Höhe des Krümmers von dem ersten Krümmer- ende hin zu dem zweiten Krümmerende zunächst verringert und daraufhin vergrößert.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Verwendung ergeben sich für den Fachmann in

Analogie zu der zuvor beschriebenen vertikalen Turbinenpumpe.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen an- hand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer vertikalen Turbinenpumpe mit einem

Krümmergehäuse aufweisend einen Krümmer gemäß einem bevorzugten

Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht des Krümmergehäuses aufweisend den

Krümmer gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 3 eine schematische Seitansicht des Krümmergehäuses aufweisend den

Krümmer mit eine Schnittlinie B-B gemäß dem bevorzugten Ausführungs- beispiel der Erfindung,

Fig. 4 eine schematische Schnittansicht des Krümmergehäuses aufweisend den

Krümmer durch die Schnittlinie B-B gemäß dem bevorzugten Ausführungs- beispiel der Erfindung,

Fig. 5 eine schematische Seitansicht des Krümmergehäuses aufweisend den

Krümmer mit verschiedenen Schnittlinien C-C bis M-M gemäß dem bevor- zugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und

Fig. 6 schematische Schnittansichten des Krümmers durch die Schnittlinien C-C bis M-M gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbespiele

Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer vertikalen Turbinenpumpe 1 mit einem

Krümmergehäuse 2 aufweisend einen Krümmer 3 gemäß einem bevorzugten Ausfüh- rungsbeispiel der Erfindung.

Die vertikale Turbinenpumpe 1 weist ein sich entlang einer Achse 4 erstreckendes Steig- rohr 5 mit einem kreisrunden äußeren Querschnitt auf, das mehrere miteinander verbunde- ne Segmente aufweist. Mittig in dem metallenen Steigrohr 5 erstreckt sich entlang der

Achse 4 und entlang der gesamten Länge des Steigrohrs 5 eine Motorwelle 6 derart, dass radial umlaufend um die Motorwelle 6 zwischen dieser und dem Steigrohr 5 ein Freiraum ausgebildet ist, durch den durch die vertikale Turbinenpumpe 1 gefördertes Fluid axial nach oben steigt. Dazu sind an einem unteren Steigrohrende 7 mehrere axial übereinander angeordnete Laufräder 8 vorgesehen, die durch die Motorwelle 6 angetrieben werden, das

Fluid ansaugen und in den Freiraum fördern.

Das Steigrohr 5 ist mit seinem oberen Steigrohrende 9 an einer Bodenplatte 10 befestigt, so dass sich das Steigrohr 5 von der Bodenplatte 10 vertikal weg nach unten erstreckt. Ober- halb der Bodenplatte 5 schließt sich vertikal bzw. in Richtung der Achse 4 nach oben zu- nächst das Krümmergehäuse 2 an, an welches sich wiederum axial eine Antriebslaterne 11 sowie schließlich einen die Motorwelle 6 antreibenden Motor 12 anschließt, In der An- triebslaterne 11 ist eine Kupplung 13 angeordnet, welche zwischen den Motor 12 und die

Motorwelle 6 geschaltet ist. Das Krümmergehäuse 2 und die Antriebslaterne 11 sind zwei- teilig gestaltet und miteinander verschraubt. Das obere Steigrohrende 9 ist fluiddicht mit einem ersten entsprechend dem Laufrad 8 zugewandten Krümmerende 14 des Krümmers 3 verbunden.

Nunmehr Bezug nehmend auf Fig. 2, die eine schematische Schnittansicht des Krüm- mergehäuses 2 aufweisend den Krümmer 3 gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, weist der Krümmer 3 an einem dem ersten Krümmerende 14 entge- gengesetzt angeordneten zweiten Krümmerende 15 einen Auslass 16 für das geförderte

Fluid auf. Der rohrförmige Krümmer 3 leitet das geförderte Fluid von der Vertikalen in die

Horizontale um, so dass Querschnittsflächen an dem ersten Krümmerende 14 und dem zweiten Krümmerende 15 um 90° versetzt zueinander angeordnet sind, Dazu sind die inne- ren Querschnittsflächen der beiden Krümmerenden 14, 15 einerseits gleich groß und ande- rerseits kreisrund ausgebildet. Hinsichtlich seiner in Fig. 3 gezeigten radialen Mittellinie 17 des Krümmers 4, bezeichnet in der den Krümmer 3 in einer schematischen Seitansicht zeigenden Fig. 3 als Schnittlinie B-B, erstreckt sich der Krümmer 3 von dem ersten

Krümmerende 14 stetig von der Achse 4 weg hin zu dem zweiten Krümmerende 15.

Wiederum Bezug nehmend auf Fig. 2, verringert sich von dem ersten Krümmerende 14 hin zu dem zweiten Krümmerende 15 zunächst ein radialer Innendurchmesser als innere Höhe des Krümmers 3 stetig, um sich in der Folge wieder stetig zu vergrößern. Gegenüber dem radialen Innendurchmesser an dem ersten Krümmerende 14 und dem zweiten Krümmeren- de 15 ist der radiale Innendurchmesser des Krümmers 3 annährend mittig zwischen den dem ersten Krümmerende 14 und dem zweiten Krümmerende 15 um 40% reduziert. Alter- nativ sind andere Relationen wie beispielsweise 30%, 50%, 20% oder 60% möglich.

Diese Verringerung erfolgt unbeachtlich der sich entlang der Achse 4 erstreckenden und in

Figs. 2 ff. nicht gezeigten Motorwelle 6, die durch eine an einer AuBenwand des Krüm- mers 3 entsprechend in Fig. 2 gezeigten Öffnung, auch cut-out genannt, im Bereich der

Achse 4 in den Krümmer 3 eintritt. Die Motorwelle 6 ist in dieser Öffnung gegenüber der

AuBenwand mittels einer nicht gezeigten Dichtung abgedichtet, welche Dichtung in den

Krümmer 3 hereinragen kann, aber im Sinne des vorbeschriebenen Merkmals nicht als

Verringerung des radialen Innendurchmessers gilt.

Nebst dieser wie aus Fig. 2 erkennbaren ‚Abflachung‘ des Krümmers 3 an der Außenwand desselben zwischen dem ersten Krümmerende 14 und dem zweiten Krümmerende 15 ver- görßert sich ein axialer Innendurchmesser als innere Breite des Krümmers 3 von dem ers- ten Krümmerende 14 hin zu dem zweiten Krümmerende 15 zunächst stetig und verringert sich daraufhin wieder stetig, wie aus Fig. 4 erkennbar. Fig. 4 zeigt eine schematische

Schnittansicht des Krümmergehäuses 2 aufweisend den Krümmer 3 durch die Schnittlinie

B-B gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, also entlang der Mittel- linie 17 des Krümmers 3. Gegenüber dem axialen Innendurchmesser an dem ersten

Krümmerende 14 und dem zweiten Krümmerende 15 ist die Breite des Krümmers 3 annäh- rend mittig zwischen den dem ersten Krümmerende 14 und dem zweiten Krümmerende 15 um 30% vergrößert. Alternativ sind andere Relationen wie beispielsweise 20%, 40%, 10% oder 50% möglich.

Derart ist der Krümmer 3 nach Art eines Kobrakopfes gestaltet, also entlang seiner bogen- förmigen Erstreckung von dem ersten Krümmerende 14 hin zu dem zweiten Krümmerende 15, in Seitansicht, einerseits abgeflacht sowie andererseits, in Draufsicht, verbreitert, Kon- kret weist der Krümmer 3, wie aus den Schnitten der Fig. 6 gemäß den Schnittebenen der

Fig. 5 ersichtlich, zwischen dem ersten den kreisrunden Querschnitt aufweisenden Krüm- merende 14, dargestellt als Schnitt M-M mit gegenüber wenigstens Schnitt C-C anderer

Skalierung, und dem zweiten den ebenso kreisrunden Querschnitt aufweisenden Krümmer- ende 15, Schnitt D-D, einen sich stetig zwischen den Schnitten L-L, dargestellt ohne cut- out für die Motorwelle 4, hin zu D-D verändernden elliptischen Querschnitt auf, zunächst von rund auf elliptisch und dann wieder hin zu rund.

Nochmals zurückkommend auf Fig. 2 ist der Krümmer 3 zum Erhalten der in Seitansicht abgeflachten Gestaltung ferner gestaltet, dass ein Radius eines radialen inneren Krümmer- randes 18 des Krümmers 3 sich im Verlauf von dem ersten Krümmerand 15 hin zu dem zweiten Krümmerrand 15 stetig vergrößert. Mit anderen Worten flacht der radiale innere

Krümmerrand 18 ausgehend von dem ersten Krümmerand 15 hin zu dem zweiten Krüm- merrand 15 mit zunehmendem Verlauf immer weniger ab d.h. die Krümmung nimmt mit zunehmendem Verlauf ab. Da die Krümmung zu Beginn des Verlaufs jedoch am größten ist, resultiert eine geringere Höhe des Krümmers 3 bezogen auf die Achse 4 gegenüber einem Verlauf mit gleicher Krümmung.

Der beschriebene gebogene Krümmer 3 einschließlich des den Krümmer 3 aufnehmenden, in Draufsicht einen rechteckartigen Verlauf aufweisenden Krümmergehäuses 2 sind aus

Grauguss hergestellt. Insofern erfolgt das Herstellen des Krümmers 3 mittels einer nicht gezeigten Gussform zum Gießen des Krümmers 3 derart, dass sich, wenn der hergestellte

Krümmer 3 an dem ersten dem Laufrad 6 zugewandten Krümmerende 14 mit dem Steig- rohr 3 verbunden ist, sich der Krümmer 3 sich hinsichtlich seiner radialen Mittellinie 17 stetig von der Achse 4 weg erstreckt, an dem entgegensetzten zweiten Krümmerende 15 der Auslass 16 für das geförderte Fluid vorgesehen ist, und sich der radiale Durchmesser als Höhe des Krümmers 3 von dem ersten Krümmerende 14 hin zu dem zweiten Krüm- merende 15 zunächst verringert und daraufhin vergrößert, wie zuvor beschrieben.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiels sind lediglich Beispiele, die im Rahmen der An- sprüche auf vielfältige Weise modifiziert und/oder ergänzt werden können. Jedes Merkmal, das für ein bestimmtes Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, kann eigenständig oder in

Kombination mit anderen Merkmalen in einem beliebigen anderen Ausführungsbeispiel genutzt werden. Jedes Merkmal, dass für ein Ausführungsbeispiel einer bestimmten Kate- gorie beschrieben wurde, kann auch in entsprechender Weise in einem Ausführungsbei- spiel einer anderen Kategorie eingesetzt werden.

Bezugszeichenliste

Vertikale Turbinenpumpe 1

Krümmergehäuse 2

Krümmer 3

Achse 4

Steigrohr 5

Motorwelle 6

Unteres Steigrohrende 7

Laufrad 8

Oberes Steigrohrende 9

Bodenplatte 10

Antriebslaterne 11

Motor 12

Kupplung 13

Erstes Krümmerende 14

Zweites Krümmerende 15

Auslass 16

Mittellinie 17

Radialer innerer Krümmerrand 18

Claims (14)

Patentansprüche

1. Vertikale Turbinenpumpe (1) mit einem sich entlang einer Achse (4) erstreckenden Steigrohr (5), einer in dem Steigrohr (5) angeordneten Motorwelle (6), einem an einem oberen Steigrohrende (9) angeordneten und die Motorwelle (6) antreibenden Motor (12), einem an einem entgegengesetzten, unteren Steigrohrende (7) angeordneten und von der Motorwelle (6) angetriebenen Laufrad (8) zum Fördern eines Fluids in das Steig- rohr (5), und einem druckseitigen, an einem ersten dem Laufrad (8) zugewandten Krümmeren- de (14) mit dem Steigrohr (5) verbundenen Krümmer (3) aufweisend eine Krümmung stetig weg von der Achse (4) und einen Auslass (16) an einem entgegensetzten zweiten Krümmerende (15) für das geförderte Fluid, wobei sich ein radialer Durchmesser als Höhe des Krümmers (3) von dem ersten Krüm- merende (14) hin zu dem zweiten Krümmerende (15) zunächst verringert und daraufhin vergrößert.

2. Vertikale Turbinenpumpe (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei sich der radiale Durchmesser zunächst stetig verringert und daraufhin stetig vergrößert.

3. Vertikale Turbinenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich der radiale Durchmesser zwischen dem ersten Krümmerende 14) und dem zweiten Krümmerende (15) gegenüber dem radialen Durmesser an dem ersten Krümmerende (14) und/oder an dem zweiten Krümmerende (15) um > 10%, 20%, 30%, 40%, 50% oder 60% verringert.

4. Vertikale Turbinenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich ein axialer Durchmesser als Breite des Krümmers (3) von dem ersten Krümmerende (14) hin zu dem zweiten Krümmerende (15) zunächst vergrößert und daraufhin verringert.

5. Vertikale Turbinenpumpe (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei sich der axiale Durchmesser zunächst stetig vergrößert und daraufhin stetig verringert.

6. Vertikale Turbinenpumpe (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wo- bei sich der axiale Durchmesser zwischen dem ersten Krümmerende (14) und dem zwei- ten Krümmerende (15) gegenüber dem radialen Durmesser an dem ersten Krümmerende (14) und/oder an dem zweiten Krümmerende (15) um > 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70% oder 80% vergrößert.

7. Vertikale Turbinenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Krümmer (3) nach Art eines Kobrakopfes gestaltet ist.

8. Vertikale Turbinenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Querschnitt des Krümmers (3) im Verlauf zwischen dem ersten Krümmerende (14) und dem zweiten Krümmerende (15) stets gleich groß ist.

9. Vertikale Turbinenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer zwischen dem Motor (12) und dem Krümmer (3) vorgesehenen Antriebslaterne (11) mit einer zwischen Motor (12) und Motorwelle (6) vorgesehenen Kupplung (13), wobei die Antriebslaterne (11) und der Krümmer (3) einschließlich eines vorzugsweise den Krüm- mer (3) aufweisenden Krümmergehäuses (2) zweiteilig ausgeführt sind.

10. Vertikale Turbinenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Krümmer (3) zwischen dem ersten, einen insbesondere kreisrunden Querschnitt aufwei- senden Krümmerende (14) und dem zweiten, einen insbesondere kreisrunden Querschnitt aufweisenden Krümmerende (15) einen sich insbesondere stetig verändernden ellipti- schen Querschnitt aufweist,

11. Vertikale Turbinenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Krümmerende (14) und das zweite Krümmerende (15) einen gleich großen insbe- sondere kreisrunden Querschnitt aufweisen.

12. Vertikale Turbinenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Radius eines radialen inneren Krümmerrandes (18) sich von dem ersten Krümmerende (14) hin zu dem zweiten Krümmerende (15) insbesondere stetig vergrößert.

13. Vertikale Turbinenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Krümmer (3) aus Grauguss gestaltet ist.

14. Verwendung eines rohrförmigen Krümmers (3) für eine vertikale Turbinenpumpe (1) aufweisend ein sich entlang einer Achse (4) erstreckendes Steigrohr (5), eine in dem Steigrohr (5) angeordnete Motorwelle (6), einen an einem oberen Steigrohrende (9) angeordneten und die Motorwelle (6) antreibenden Motor (12), und ein an einem entgegengesetzten, unteren Steigrohrende (7) angeordneten und von der Motorwelle (6) angetriebenen Laufrad (8) zum Fôrdern eines Fluids in das Steigrohr (5), wobei der Krümmer (3) an einem ersten dem Laufrad (8) zugewandten Krümmerende (14) mit dem Steigrohr (5) verbunden ist, eine Krümmung stetig weg von der Achse (4) und an einem entgegensetzten zweiten Krümmerende (15) ein Auslass (16) für das ge- fôrderte Fluid aufweist, und sich ein radialer Durchmesser als Hôhe des Krümmers (3) von dem ersten Krüm- merende (14) hin zu dem zweiten Krümmerende (15) zunächst verringert und daraufhin vergrößert,