DE2754840B2

DE2754840B2 - Kreiselpumpe

Info

Publication number: DE2754840B2
Application number: DE19772754840
Authority: DE
Inventors: Roland Dr. 7809 Denzlingen Krämer
Original assignee: Hermetic-Pumpen 7803 Gundelfingen De GmbH
Current assignee: Hermetic-Pumpen 7803 Gundelfingen De GmbH
Priority date: 1977-12-09
Filing date: 1977-12-09
Publication date: 1981-04-09
Also published as: FR2411322A1; GB2009849B; FR2411322B1; CH632060A5; DE2754840C3; DE2754840A1; GB2009849A

Description

50

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.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

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.