DD141701A1

DD141701A1 - Hochdruckkreiselpumpe

Info

Publication number: DD141701A1
Application number: DD21147079A
Authority: DD
Inventors: Christoph Priesnitz; Rudolf Prager
Original assignee: Christoph Priesnitz; Rudolf Prager
Priority date: 1979-03-08
Filing date: 1979-03-08
Publication date: 1980-05-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine zwei» oder mehrstufige Hochdruckkreiseipumpe mit gutem Kavitationsverhalten. Die Aufgabe der Erfindung beinhaltet, die Kompaktheit zwei- oder mehrstufiger Hochdruckkreiselpumpen mit in einem Pumpengehäuse befindlicher Ansaug» und Hochdruckstufe, die unterschiedliche Drehzahlen aufweist, zu verbessern. Das Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß das Kochdrucklaufrad durch eine hochtourige, bekannte nichtdrehzahl- oder drehzahlregelbars Antriebsmaschine über eine Welle angetrieben ist und der Antrieb des niedrigtourigen Ansauglaufrades durch dasHochdrucklaufrad über eine zwischen Hochdrucklaufrad und Ansauglaufrad angeordnete Strömungskupplung mit entsprechendem Schlupf oder über ein Strömungsgetriebe erfolgt.

Description

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Titel der Erfindung: Hochdruckkreiselpumpe

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Bio Erfindung betrifft eine zwei- oder mehrstufige Hochdruckkreiselpumpe in vertikaler oder horizontaler Bauform für Ein-. satzfälle, bei denen große Förderhöhen verlangt werden und auf ein gutes Kavitationsverhalten Wert gelegt wird·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen: Zur Förderung von Flüssigkeiten auf große Förderhöhen verwendet man vorwiegend mehrstufige Kreiselpumpen, die zum Teil mit über 10 Stufen ausgerüstet sind. Diese Pumpen erfordern einen hohen Materialaufwand und sind hinsichtlich der mechanischen Fertigung und Montage außerordentlich arbeitsaufwendig, um einen einwandfreien Lauf derartiger Maschinen zu gewährleisten. Es sind auch mehrstufige Kreiselpumpen bekannt, bei denen zur Erzielung höherer Drehzahlen zwischen der Antriebsmaschine und der Pumpe ein Getriebe zxTischengesehaltet ist. (Technisches Handbuch Pumpen, VSB Verlag Technik, Berlin, 5. Auflage 1976; kleines Pumpenhandbuch für Chemie und Technik, Verlag Chemie GmbH, v7einheim 196?)o

Diesen Pumpen haftet der Kachteil an, daß, bezogen auf die Baugröße, das Erreichen einer größeren Förderhöhe, einer guten Saugfähigkeit und damit einer guten Zuverlässigkeit einschließlich eines guten Wirkungsgrades mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand nicht gegeben ist.

Die bekannten mehrstufigen Kreiselpumpen konventioneller Bauart steilen auch unter Berücksichtigung des Betriebsverhaltens, insbesondere des Schwingungs- und Verschleißverhaltens, keine zufriedenstellenden Ökonomischen Lösungen dar» ·

Da bei vorgegebener Leistung der Laufraddurchmesser umso kleiner wird, je höher die Antriebsdrehzahl gewählt ist, wird das gesamte Pumpenaggregat umso kompakter und ökonomischer in der Herstellung, Anschaffung, Installation und im Betrieb, je höher die vorgesehene Antriebsdrehzahl ist. Ausgehend von diesen Argumenten sind ein- bzw« zweistufige hochtourige Getriebekreiselpumpen für den Leistungsbereich V bis 160 m^/h. und H bis 1700 bekannt geworden. Da die Saugfähigkeit solcher Pumpen relativ schlecht ist, wird der Hochdrückstufe ein Inducer vorgeschaltet. Die auf einer durch einen Drehstrom-Asynchronmotor angetriebenen Welle sitzende Saug- und Hochdruckstufe laufen somit mit gleicher

—1 Drehzahl. Die Motordrehzahl von 3000 min wird hierbei auf Ab&riebsdrehzahlen durch das zwischen Antriebsmaschine und Pumpe geschaltete Getriebe bis ca_o 4-0 000 min übersetzte (Kleines. Pumpenhandbuch für Chemie und Technik, Verlag Chemie GmbH, Weinheim 1967; DE-OS 22 13 731). Die Veränderung des Förderstromes erfolgt in bestimmten Grenzen vorrangig durch die unwirtschaftliche Drosselregelung.

Es wurde ein Hochdruckkreiselpumpenaggregat vorgeschlagen, bei dem einer in einem ein- oder mehrteiligen Pumpengehäuse befindlichen niedrigtourigen Ansaugstufe eine oder mehrere hochtourige Hochdruckstufen axial nachgeordnet sind und der Antrieb der Ansaugstufe und einer oder mehreren Hochdruckstufen unabhängig voneinander mit konstanter oder veränderlicher Drehzahl erfolgt. (WP F 04 D/205 613 - 616)

Der Vorteil der vorgenannten erfinderischen Lösung besteht darin, daß eine zwei- oder mehrstufige Kreiselpumpe geringer Abmessung und Masse mit niedrigtouriger Ansaugstufe und einer oder mehrerer hochtouriger Hochdruckstufen zu einem kompakten Aggregat vereint sind und gleichzeitig und unabhängig voneinander durch je eine niedrigtourige und hochtourige Antriebsmaschine mit konstanter oder stufenlos veränderlicher Drehzahl angetrieben sind. Durch die drehzahlmäßige Unabhängigkeit von. Ansaug- und Hochdruckstufe ist bei einem sehr guten Ansaugverhalten gleichzeitig eine große Förderhöhe und ein ökonomisch vertretbarer Wirkungsgrad gewährleistet. .

Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß für Ansaug- und Hochdruckstufe je eiⁿ niedrig- und hochtouriger Antriebsmotor erforderlich ist.

Ziel der Erfindung:

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine gegenüber allen bekannten bzw. vorgeschlagenen Ausführungen in technischer und ökonomischer Hinsicht überlegene Hochdruckkreiselpumpe zu schaffen.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Aufgabe der Erfindung ist es, die Kompaktheit zwei- oder mehrstufiger Hochdruckkreiselpumpen mit in einem Pumpengehäuse befindlichen Ansaug- und Hochdruckstufe, die unterschiedliche Drehzahlen aufweisen, zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Hochdrucklaufrad durch eine hochtourige, bekannte nichtdrehzahl- oder drehzahlregelbare Antriebsmaschine über eine Welle angetrieben ist und der Antrieb des niedrigtourigen Ansauglaufrades durch das Hochdrucklaufrad über eine zwischen Hochdrucklaufrad und Ansauglaufrad angeordnete Strömungskupplung mit entsprechendem Schlupf oder über ein Strömungsgetriebe erfolgt. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Drehzahl des Ansauglaufrades durch Veränderung des Abstandes zwischen den Hälften der Strömungskupplung, durch Veränderung des Killungsgrades der Strömungskupplung oder durch Abbremsen des Ansauglaufrades, von außen geregelt.

Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß sich die Drehzahl des Ansauglaufrades in Abhängigkeit von einer Volumenstromvergrößerung und des damit vom Ansauglaufrad benötigten größeren Drehmomentes selbst regelt.

Gemäß der Erfindung steht das in der Strömungskupplung befindliche Fördermedium über Verbindungskanäle mit Räumen höheren und niederen Druckes in Verbindung.

Ein Merkmal der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß das Ansauglaufrad und das erste Hochdrucklaufrad radial hintereinander angeordnet sind und sich zwischen beiden Laufrädern keine oder eine bekannte radiale Leiteinrichtung befindet. ¥/eiterhin ist bei Anordnung eines Ansauglaufrades und eines Hochdrucklaufrades axial hintereinander die Drehrichtung der beiden Laufräder gegensinnig, wobei die beiden Hälften der »Strömungskupplung in oder an den Tragscheiben der beiden Laufräder vorgesehen und die beiden Stufen durch eine bekannte TT^/iihrungsleitung verbunden sind. . .

Schließlich besteht ein Merkmal der Erfindung darin, daß bei Anordnung eines Ansauglaufrades und mehrerer Hochdrucklaufräder axial hintereinander die Drehrichtung des" Ansauglaufrades und der Hochdrucklaufräder gleichsinnig ist und eine Hälfte der Strömungskupplung in oder an der Tragscheibe des Ansauglaufrades und die andere Hälfte der Strömungskupplung in öder an einer auf der Antriebswelle befestigten Scheibe vorgesehen sind und der Übergang von der Saug- zur Druckstufe durch eine bekannte Leit- und Umführungsei'nrichtung erfolgt. Das Ansauglaufrad ist ein- oder beidseitig im Saugstutzen, Gehäuse oder auf einer Welle gelagert.

Ausführungsbeispiel:

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

In den zugehörigen Zeichnungen zeitigen

Pig·'1: Hochdruckkreiselpumpe mit radial hintereinander angeordneten Ansaug- und Hochdrucklaufrad und Lagerung des Ansauglaufrades im Saugstutzen

Fig. 2ϊ gemäß Pig» 1, jedoch Lagerung des Ansauglaufrades auf einer Welle

Figo 3i gemäß Fig. 2, jedoch Anordnung einer radialen Leitein- · richtung zwischen Ansaug- und Hochdrucklaufrad

Fig. 4ϊ Hochdruckkreiselpumpe mit axial und gegensinnig angeordneten Ansaug- und Hochdrucklaufrad

Fig« 5i Hochdruckkreiselpumpe mit axial und gleichsinnig angeordneten Ansaug«- und Hochdrucklaufrad

Die Ausführung nach Figo 1 zeigt ein radial hintereinander angeordnetes Ansauglaufrad 2 und ein Hochdrucklaufrad 3· Der Antrieb des Ansauglaufrades 2 erfolgt über eine Strömungskupplung 1 oder über ein Strömungsgetriebe durch die Antriebswelle 6. Das Ansauglaufrad 2 isfe im Saugstutzen 5 des Pumpengehäuses4 gelagert. Die beiden Hälften der Strömungskupplung 1 befinden sich in oder an den Tragscheiben der Laufräder 2 und 3· Die Ausführung nach Figo 2 entspricht der nach Fig. 1, zeigt aber die Lagerung des Ansauglaufrades 2 auf der Antriebswelle Fig, 3 zeigt eine Ausführung, bei der zwischen Ansauglaufrad und Hochdrucklaufrad 3 eine Leiteinrichtung 7 angeordnet ist· Die Strömungskupplung Ί entspricht den Ausführungen gemäß Fig.-"1

Die axiale, gegensinnige Anordnung des Ansauglaufrades 2 und des Hochdrucklaufrades 3 ist in Fig. 4- dargestellt. Das Fördermedium wird vom Ansauglaufrad 2 und einer bekannten Leiteinrichtung durch eine Umführungsleitixng 10 zum Hochdrucklaufrad 3 geleitet« Die Strömungskupplung 1 befindet sich in oder an den Eragscheiben der Laufräder 2 und 3· "

Die Ausführung nach Fig. 5 stellt das Ansauglaufrad 2 und das Hochdrucklaufrad 3 in axialer, gleichsinniger Anordnung dar. Eine Hälfte der Strömungskupplung 1 befindet sich in oder an der (Pragseheibe des Ansauglaufrades 2. Die andere Hälfte befindet sich in einer gesonderten Scheibe 9j die auf der Antriebswelle 6 befestigt ist. Das Fördermedium wird durch einen beschaufelten Leit- und Rückführkanal 8 oder eine andere übliche Leiteinrichtung vom Ansauglaufrad 2 zum Hochdrucklaufrad 3 geführt.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß eine niedrigtourige Aiisaugstufe und eine oder mehrere hochtourige Hoch-· druckstufen in einem Gehäuse zu einer kompakten Einheit zusammengefaßt sind und für den Antrieb der Stufen mit unterschiedlicher Drehzahl nur eine Antriebsmaschine erforderlich ist. Während die Hochdruckstufen durch eine drehzahlregelbare Antriebsmaschine geregelt werden, ist eine davon unabhängige Regelung der Ansaugstufe durch Einflußnahme auf die Strömungskupplung oder Strömungsgetriebe von außen möglich. Das geschieht durch Veränderung des Abstandes zwischen den Kupplungshälften, durch Verändern des Füllungsgrades oder durch Abbremsen des Ansauglaufrades.

Die Strömungskupplung oder das Strömungsgetriebe als Antriebseinrichtung des Ansauglaufrades erfordert wenig Raum und M_asse, weil sie relativ klein ausgeführt sein muß, um den nötigen Schlupf des Ansauglaufrades gegenüber der Antriebswelle zu gewährleisten und weil der Leistungsbedarf des Ansauglaufrades möglichst gering gehalten wird*

Neben den Masse- und Raumeinsparungen an der Pumpe selbst ergeben sich auch am Gesamtaggregat durch Verwendung nur einer Antriebsmaschine wesentliche Masseeinsparungen. Ein weiterer Vorteil besteht in. dem günstigen Selbstregelverhalten der Ansaugstufe, deren Drohzahl sich mit steigendem Förderstrom verringert, wodurch ein günstiges Kavitationsverhalten erzielt wi±d.

Claims

Erfindungsanspruch .-..'. . *

1. Zwei- oder mehrstufige Hochdruckkreiselpumpe zur Förderung von Flüssigkeiten auf große Förderhöhen mit einem in einem ein-» oder mehrteiligen Pumpengehäuse angeordneten niedrigtourigen Ansauglaufrad und einein oder mehreren hochtourigen Eochdrucklaufrädern, gekennzeichnet dadurch., daß das Hochdrucklaufrad (3) durch eine ho eh. tourige, bekannte nichtdrehzahloder drehzahlregelbare Antriebsmaschine über eine Antriebswelle (6) angetrieben ist und der Antrieb des niedrigtourigen Ansauglaufrades (2) durch das Hochdrucklaufrad (3) über eine zwischen Hochdrucklaufrad (3) und Ansauglauf«» rad (2( angeordnete Strömungskupplung (1) mit entsprechendem Schlupf oder über ein Strömungsgetriebe erfolgt.

2» Zwei- oder mehrstufige Hochdruckkreiselpumpe nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Drehzahl des Ansauglaufrades (2) durch Veränderung des Abstandes zwischen den Hälften der Strömungskupplung (1), durch Veränderung des Füllungsgrades der Strömungskupplung (1) oder durch Abbremsen des Ansauglaufrades (2) von außen geregelt ist»

3·.Zwei- oder mehrstufige Hochdruckkreiselpumpe, nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß sich die Drehzahl des Ansauglaufrades (2) in Abhängigkeit von einer VolumenstromvergröJßerung und des damit vom Ansauglaufrad benötigten größeren Drehmomentes selbst regelt«

4» Zwei«« oder mehrstufige Hochöj?uckkreiselpumpe nach Punkt 1-3 gekennzeichnet dadurch^ daß das in der Strömungskupplung (1) befindliche Fördermedium über Verbindungskanäle mit Bäumen höheren und niederen Druckes in Verbindung steht*

5_& Zwei- oder mehrstufige HochdrucMcx'eiselpumpe nach Punkt 1*-4, gekennzeichnet, dadurch," daß das Ansauglaufrad (2) und das erste Hochdrucklaufrad (3) radial hintereinander angeordnet sind und sich zwischen beiden Laufrädern (2; 3) keine oder eine bekannte radiale Leiteinrichtimg (7) befindet· .

6« Zwei- oder mehrstufige Hochdruckkreiselpumpe nach Punkt 1.-4, gekennzeichnet dadurch, daß bei gegensinniger Anordnung eines Ansauglaufrades (2) und eines Hochdrucklaufrades (3) axial hintereinander die "beiden Hälften der Strömungskupplung (1) in oder an den Treg-scheiben der beiden. Lauf-

räder (2; J5) vorgesehen und die beiden Stufen durch eine bekannte Umführungsleitung (10) verbunden sind.

7· Zwei— oder mehrstufige Hochdruckkreiselpumpe nach Punkt 1—4-, gekennzeichnet dadurch, daß bei gleichsinniger Anordnung eines Ansauglaufrades (2) und mehrerer Eochdrucklaufräder (3) axial hintereinander eine Hälfte der Strömungskupplung (1) in oder an der Tragscheibe des Ansauglaufrades (2) und die andere Hälfte der Strömungskupplung (1) in oder an einer auf der Antriebswelle (6) befestigten Scheibe (9) vorgesehen sind und der Übergang von der Saug- zur Druckstufe durch eine bekannte Leit- und ^führungseinrichtung erfolgt.

8. Zwei- oder mehrstufige Hochdruckkreiselpumpe nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Ansauglaufrad (2) ein oder beidseitig im Saugstutzen (5), Pumpengehäuse (4-) oder auf der Antriebswelle (6) gelagert ist·

HierzuLjüLSelten Zeichnungen