DE2754840B2 - Kreiselpumpe - Google Patents
KreiselpumpeInfo
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- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D13/00—Pumping installations or systems
- F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
- F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
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Description
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Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe, die über einen Spaltrohrmotor od. dgl. angetrieben sowie vorzugsweise
einstufig ausgebildet ist und insbesondere zum Fördern von verflüssigten Gasen od. dgl. leicht
verdampfenden Medien dient, wobei ein abgezweigter Teilstrom des Fördermediums an einer Stelle höheren
Pumpdrucks entnommen, durch den Rotorspalt sowie die mindestens bereichsweise hohle Antriebswelle unter
Einschaltung eines auf der Antriebswelle sitzenden Hilfslaufrades zurück zur Pumpe geführt wird.
Man kennt bereits aus der DE-PS 11 00 788 eine
Kreiselpumpe der eingangs erwähnten Art. Dort wird jedoch der abgezweigte Teilstrom zunächst am
Motorrotor vorbeigeführt und erst danach zu einem Hilfslaufrad geführt. Dementsprechend erfolgen eine
Erwärmung sowie ein Druckabfall im abgezweigten Teilstrom bereits vor der nachfolgenden Druckerhöhung
im Hilfslaufrad, Das Fördermedium muß deshalb
sowohl bezüglich seiner Temperatur als auch bezüglich
seiner Druckverhältnisse innerhalb des Motor-Kreiselpumpensggregats
in einem Betriebsbereich gehalten werden, der ein Verdampfen des Fördermediums
insbesondere innerhalb der ungünstigen Abschnitte seines abgezweigten Teilstroms mit genügender Sicherheit
ausschließt.
Es ist auch bereits ein Spaltrohrmotorpumpen-Aggregat bekannt, bei dem der abgezweigte Ttilstrom
zunächst dem Rotorraum über ein Hilfslaufrad zugeführt und von dort bzw. hinter einem von dort aus
beaufschlagten Gleitlager über eine außen um das Motorgehäuse führende Rückleitung in den Förderstrom
zurückgeführt wird (DE-GM 72 31 312). Die günstigeren Druckverhältnisse beim abgezweigten
Teilstrom bedingen dort jedoch äußere Rohrleitungen, die leicht beschädigt werden können. Dies bedeutet
insbesondere bei der Förderung von Flüssiggas oder von aggressiven Medien eine erhebliche Gefährdung
der Umgebung des Aggregats.
Es besteht daher die Aufgabe, eine mittels eines Spaltrohrmotors oddgL Antrieb betriebene Kreiselpumpe
mit abgezweigtem Teilstrom zu schaffen, der von unerwünschten äußeren Einflüssen und Beschädigungsgefahr
abgeschirmt und gegenüber Verdampfung weitestgehend geschützt ist
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß die Zuführung des Teilstroms zum am pumpenfernen
Ende des Rotorraums angeordneten Hilfsrad von der Pumpe durch die Antriebswelle hindurch und die
Teilstrom-Rückführung vom pumpenfernen Ende des Rotorraums über den Rotorspalt erfolgt
Durch diese Zuführung des Teilstroms durch die Antriebswelle hindurch können äußere Einflüsse, z. B.
auf die Temperatur des Teilstroms, bzw. eine Beschädigungsgefahr der Teilstromführung vermieden werden.
Dabei ist der konstruktive Aufwand vergleichsweise gering. Außerdem herrschen im Teilstrom-Durchlaufbereich
Temperatur- und/oder Dructverhältnisse, durch die auch nahe ihrer Verdampfungsgrenze befindliche
Medien ohne Verdampfungs- bzw. Kavitationsgefahr gefördert werden können. Eine ins Gewicht fallende
Wärmeaufnahme des Teilstroms erfolgt erst nach Erhöhung seines Drucks im Hilfsrad. Ein Überschreiten
der Siedelinie kann beim Teilstrom leicht vermieden werden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß in einem vorzugsweise von einem gemeinsamen
Lagerschild von Pumpe sowie Antriebsrotor gebildeten Anschlußteil zwischen Pumpe und Rotorraum
Strömungsführungskanäle einerseits zuflußseitig ve m Pumpenlaufradraum zu einer Längsbohrung der
Rotorwelle und andererseits abflußseitig vom pumpenseitigen Ende des Rotorraums zum Pumpenlaufradraum
vorgesehen sind. Dadurch kann man in verhältnismäßig einfacher Weise den abgezweigten Teilstrom einer
Längsbohrung der Rotorwelle zuführen. Die gelegentlich auszuwechselnden Teile (z. B. die Gleitlager)
bleiben gut zugänglich und eine einfache Montage und Wartung der Kreiselpumpe ist gewährleistet.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Teilstromentnahme an einer
Stelle des durch das antriebsnahe Laufrad erhöhten Drucks und die Rückführung des Teilstroms an einer
weiteren Stelle des Förderkreislaufs mit einem gegenüber dem Ansaugdruck der Pumpe erhöhten Druckniveau
angeschlossen ist, wobei gegebenenfalls der Teil-
strom e'intr'ttsseitig etwa am äußeren Strömungsende
der Pumpenleitspirale od, dgl, Strömungsteil und austrittsseitig
in der Gegend des laufradseitigen Eingangs dieser Leitspirale od,dgl angeordnet ist. Dieses
insgesamt erhöhte Druckniveau des Teflstroms yergrö-Bert
in vorteilhafter Weise temperaturseitig den Abstand des Teilstrommediums von seiner Verdampfungsgrenze,
Durch den Anschluß des Teilstroms bei der Leitspirale wird das innerhalb von dieser vorhandene
Druckgefälle für den abgezweigten Teilstrom ausgenützt Dadurch ist eine Unterstützung des Hilfspumpenlaufrades,
gegebenenfalls dessen entsprechend kleinere Dimenfiionierung möglich.
Zweckmäßigerweise kann zumindest der pumpenferne, vom Rotorraum getrennte Lagerraum eine Durchtrittsverbindung
zu der Längsbohrung der Rotorwelle aufweisen. Dadurch bewirkt der abgezweigte Teilstrom
auch beim pumpenfernen Lager eine sichere Lagerschmierung. Außerdem wird eine unerwünschte Beeinflussung
der Temperatur des durch den Rotorspalt zurückfließenden Teilstroms weitgehend vermieden.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen noch näher
erläutert Es zeigt
F i g. 1 ein teilweise im Längsschnitt genaltenes Spaltrohrmotorpumpen-Aggregat
Fig.2 einen Längsschnitt einer Kreiselpumpe mit einer Magnetkupplung und
F i g. 3 eine etwa F i g. 1 entsprechende Darstellung, hier jedoch mit einer abgewandelten Teilstromführung.
Ein Spaltrohrmotorpumpen-Aggregat 1 (Fig. 1) weist einen Spaltrohrmotor 2 auf, der eine einstufige
Kreiselpumpe 3 antreibt Insbesondere zur Lagerschmierung und zur Motorkühlung ist von dem
Förderstrom der Pumpe 3 ein Teilstrom abgezweigt, der den Rotorraum 4 des Spaltrohrmotors 2 durchströmt
Der Förderstrom der Pumpe 3 tritt beim Ansaugstutzen 5 ein und wird durch das Pumpenlaufrad 6 in eine
Leitspirale 7 gefördert Mit 38 ist der am äußeren Ende der Leitspirale 7 vorgesehene Druckanschluß-Stutzen
bezeichnet
Das Aggregat 1 dient vorzugsweise zur Förderung von Flüssigkeiten, die sich in der Nähe ihres
Siedepunktes befinden, z. B. Flüssiggas, so daß in der Regel bezüglich Temperatur und Druck Maßnahmen
getroffen werden, damit das Fördermedium diese nahe Verdampfuagsgrenze nicht erreicht, also im flüssigen
Aggregatzustand bleibt Dies ist insbesondere wegen der geforderten Lagerschmierung u. dgl. beim abgezweigten
Teilstrom notwendig, aber auch wegen eines so einwandfreien Pumpbefc-ebes sowie zur Vermeidung
von Kavitation.
Die F i 3.1 und 2 lassen erkennen, daß der abgezweigte Teilstrom zentral vom pumpenseitigen
Ende 8 des Spaltrohrmotors 2 bzw. der noch näher beschriebenen Kupplung 24 von einem Gebiet höheren
Pumpendrucks in die Antriebswelle 20 und darin zum pumpenfreien Ende 9 geführt wird. Dort ist zur
Druckerhöhung des Teilstroms ein Hilfs-Pumpenlaufrad
10 (kurz: »Hilfsrad 10«) vorgesehen. Von dem pumpenfemen Teil 4a des Rotorraums 4 gelangt der
Teilstrom durch den Spalt 11 zwischen dem Motorrotor
12 und dem Spaltrohr 13 zu dem pumpennahen Teil 4b des Rotorraums 4 und von dort über einen oder mehrere
Durchtritte 14 in den Laufradraum 16. Diese Durchtritte
sind in dem den Rotorraum 4 von dem Laufradraum 16 trennenden Abschluß vorgesehen. Dieser dient hier
zweckmäßigerweise auch als pumpenseitiges Lagerschild 15,
Das Druckniveau an der EntnahmesteHe 17 und an der Rückfßhrungsstelle 18 entspricht jeweils ungefähr
dem Fördeidruck des Pumpenlaufrades 6, Daher ist der gesamte Rotorraum 4 mit dem Pumpendruck überlagert
Mittels des Hilfsrades 10 erfolgt eine Druckerhöhung des abgezweigten Teilstroms, bevor dieser sich am
Motorrotor 12 bzw. Antriebsrotor 26 merkbar erwärmt Dadurch behält das Fördermedium innerhalb des
gesamten Aggregats 1 einen genügenden Abstand von seiner Verdampfungsgrenze.
Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und 2 befinden sich sowohl die EntnahmesteHe 17 als auch die
Rückführungsstelle 18 an Stellen etwa gleichen Druckniveaus; dafür ist jeweils etwa die Gegend des
Umfangsbereiches des Pumpenlaufrades 6 vorgesehen. Der Kreislauf des Teilstroms wird im vorgesehenen
Maß unter Berücksichtigung der notwendigen Durchflußmenge und konstruktiver Gegebenheiten durch das
Hilfsrad 10 bewirkt
In einem das Lagerschild 15 bildenden Abschluß sind Strömungskanäle vorgesehen, dk einerseits vom
Pumpenlaufradraum 16 zu der Welleniäügsbohrung 22 der Welle 20 und andererseits von dem Laufradraum 16
zu dem pumpennahen Teil 4Z> des Rotorraums 4 führen.
Der erste Strömungskanal 34 führt dabei in einen Ringraun 19 innerhalb des Lagerschildes 15. Dieser ist
zur Welle 20 hin offen ausgebildet und über Querbohrungen 21 mit der Wellenlängsbohrung 22 verbunden.
Auch bei dem am pumpenfemen Ende 9 auf der Welle 20 sitzenden Hilfsrad 10 sind Querbohrungen 21a
vorgesehen, die einen Durchtritt des die Wellenlängsbohrung 22 durchfließenden Teilstroms in den Saugbereich
des Hilfsrades 10 erlauben.
Die erfindungsgemäße Führung des Teilstroms kann vorteilhaft auch bei der in F i g. 2 gezeigten Kreiselpumpe
3 eingesetzt werden, die als Antriebsverbindung zwischen einem externen Motor 25 und der Welle 20
eine permanentmagnetische Kupplung 24 aufweist Prinzipiell sind auch hier die Verhältnisse wie bei dem
Spaltrohrmotorpumpen-Aggregat 1, das in F i g. 1 gezeigt ist; nur ist hier im wesentlichen der Motorrotor
12 (Fig. 1) durch den Magnetrotor 26 ersetzt. Der Teilstrom dient hier außer zur Lagerschmierung zur
Abfuhr der sich durch Wirbelstromverluste ergebenden Erwärmung.
Eine etwas abgewandelte Ausfühmngsform eines erfindungsgemäßen Spaltrohrmotorpumpen-Aggregats
ist in Fig.3 erkennbar. Dabei ist der Teilstrom einerseits druckseitig etwa am äußeren Strömungsende
der Pumpen-Leitspirale 7 od. dgl. Strömungsführung und andererseits saugseitig in der Gegend des
laufradseitigen Eingangs dieser Leitspirale 7 angeschlossen.
Bei diesem Spaltrohrmotorpumpen-Aggregat la wird
das innerhalb der Leitspirale 7 od. dgl. bereits vorhandene Druckgefälle für den abgezweigten Teilstrom
ausgenutzt Der Druck am laufradseitigen Eingang 28 der Leitspirale 7 bzw. innerhalb des
druckseitigen Laufradraums 6 ist nämlich geringer als am Ausgang 29 der Leitspirale 7. Diese vorhandene
Druckdifferenz kann in erster Linie zur Unterstützung des Hilfsrades 10 vorgesehen werden, welches dann in
seiner Förderleistung entsprechend kleiner ausgelegt sein kann.
Fig.3 läßt gut srkennen, daß auch bei diesem
Ausfuhrungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spaltrohrmotorpumpen-Aggregats la die gesamte Teil-
Stromführung innerhalb des Aggregat-Gehäuses liegt und somit auch in diesem Fall weitestgehend sicher vor
äußeren Beschädigungen ist.
Am pumpenfernen Lager 31 ist eine Durchtrittsverbindung 32 von der Wellenlängsbohrung 22 zu dem
hinteren Lagerraum 33 vorgesehen, wie in F i g. 1 und 3 strichliniert angedeutet.
Claims (4)
1. Kreiselpumpe, die über einen Spaltrohrmotor od, dgl, angetrieben sowie vorzugsweise einstufig
ausgebildet ist und insbesondere zum Fördern von verflüssigten Gasen od, dgl. leicht verdampfenden
Medien dient, wobei ein abgezweigter Teilstrom des Förderraediums an einer Stelle höheren Pumpdrucks
entnommen, durch den Rotorspalt sowie die mindestens bereichsweise hohle Antriebswelle unter
Einschaltung eines auf der Antriebswelle sitzenden Hilfslaufrades zurück zur Pumpe geführt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung des Teilstroms zum am pumpenfernen Ende (9)
des Rotorraums (4) angeordneten Hilfsrad (10) von der Pumpe (3) durch die Antriebswelle (20) hindurch
und die Teilstrom-Rückführung vom pumpenfernen Ende des Rotorraums über den Rotorspalt (11)
erfolgt
2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß in einem vorzugsweise von einem gemeinsamen Lagerschild (15) von Pumpe (3)
sowie Antriebsrotor (12,26) gebildeten Abschlußteil zwischen Pumpe und Rotorraum (4) Strömungsführungskanäle
(14, 19) einerseits zuflußseitig vom Pumpenlauf radraum (16) zu einnr Längsbohrung (22)
der Rotorwelle und andererseits abflußseitig vom pumpenseitigen Ende (8) des Rotorraumes zum
Pumpenlaufradraum vorgesehen sind.
3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilstromentnahme (17) an
einer Stelle des durch das antriebsnahe Laufrad (6) erhöhten Druckes und die Rückführung (18) des
Teilstroms an einer weitereil Steüe des Förderkreislaufs
mit einem gegenüber dem Ansaugdruck der Pumpe erhöhten Druckniveau angeschlossen ist und
daß gegebenenfalls der Teilstrom eintrittsseitig etwa am äußeren Strömungsende der Pumpenleitspirale
(7) od. dgl. Strömungsteil und austrittsseitig in der Gegend des laufradseitigen Eingangs dieser Leitspirale
od. dgl. angeordnet ist
4. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der pumpenferne,
vom Rotorraum (4) getrennte Lagerraum eine Durchtrittsverbindung (32) zu der Längsbohrung
(22) der Antriebswelle (20) aufweist.
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