DE3015211C2

DE3015211C2 - Schutzeinrichtung für Unterwassermotoren

Info

Publication number: DE3015211C2
Application number: DE3015211A
Authority: DE
Inventors: Herbert 6710 Frankenthal Diederich; Karl 6711 Hessheim Gaffal; Hugo 6900 Heidelberg Scherzer
Original assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Current assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Priority date: 1980-04-19
Filing date: 1980-04-19
Publication date: 1986-05-28
Also published as: FR2480870A1; GB2074649A; JPS5986453A; US4416586A; DE3015211A1; GB2074649B; JPS56162944A; FR2480870B1; JPS6036699B2

Description

Fehlbedienungen arbeitet und die ohne anlagenseitige Hilfseinrichtungen auskommt

Die gestellte Aufgabe wird gelöst durch eine von der Druckseite der Kreiselpumpe ausgehende, über eine Filtereinrichtung geführte und in den von der Welle und dem Gehäuse des Aggregates gebildeten Spalt zwischen dem Pumpen- und dem Motorraum einmündende Sperrwasserleitung.

Die Erfindung macht sich die vorhandenen natürlichen Druckdifferenzen beim Pumpenstart und während des Normalbetriebes zunutze, indem sie einen über eine Filtereinrichtung geführten Wasserkreislauf zirkulieren läßt, der an dem entscheidenden Spalt zwischen Pumpe und Motor einen in Richtung des Pumpenraumes wirkenden Sperrstrom erzeugt Darüber hinaus wird aber von diesem Zirkulationsstrom gereinigten Wassers der durch den Kompressionsvorgang im Unterwassermotor entstandene Nachströmbedarf befriedigt

Die Erfindung und deren in den Unteransprüchen enthaltenen zweckmäßigen Ausgestaltungen werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigt die

F i g. 1 ein Kreiselpumpenaggregat der in Rede stehenden Art in schematischer Darstellung, die

Fig.2 einen Ausschnitt aus einem solchen Kreiselpumpenaggregat mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Schutz des Unterwassermotors, und die

Fig.3 einen in der erfindungsgemäßen Einrichtung verwendeten Magnetfilter.

Das in der F i g. 1 schematisch dargestellte Aggregat besteht aus einer Kreiselpumpe 1 und einem Unterwassermotor 2. Beiden gemeinsam ist die Welle 3. Zwischen den beiden die Kreiselpumpe 1 und den Unterwassermotor 2 aufnehmenden Gehäuseteilen ist eine Wärmesperre 4 angeordnet. Zwischen dem Pumpenraum 5 der Kreiselpumpe 1 und dem Motorraum 6 des Unterwassermotors 2 befindet sich ein von dem Gehäuse der Wärmesperre 4 und der Welle 3 gebildeter Spalt 7.

Vom Druckstutzen 8 der Kreiselpumpe 1 führt eine Rohrleitung 9 zu einer Filtereinrichtung, die im Ausführungsbeispiel durch einen Magnetfilter 10 gebildet wird. Als Filtereinrichtung kann jedoch auch sine nicht verstopfende, mechanisch wirkende Ausführung, z. B. ein Zyklonabscheider, verwendet werden.

Von dem Magnetfilter 10 gehen aus eine Rohrleitung 11 für gereinigtes Wasser und eine Rohrleitung 12 für den Abfluß eines mit ausgefilterten Partikeln beladenen Teilstromes. Die Rohrleitung 11 mündet in einer Bohrung 13 des Gehäuses 4, die zu einer die Welle 3 umgebenden Ringnut 14 führt. Der von der Rohrleitung 12 kommende verunreinigte Strom mündet an einer Gehäusebohrung 15 in den Radseitenraum 16 der Kreiselpumpe 1. Durch die Pumpwirkung des Pumpenlaufrades 17 werden die Feststoffpartikel aus dem Radseitonraum 16 in den Pumpenkreislauf gespült und weggefördert.

Als zusätzliche, jedoch nicht unbedingt notwendige Maßnahme ist eine Fördergewindeeinrichtung 18 am Ausgang des Spaltes 7 mit einer zum Radseitenraum 16 gerichteten Förderung vorgesehen.

Der in der Fig.3 dargestellte Magnetfilter 10 ist durch einen Deckel 19 druckdicht verschlossen. Am Deckel 19 ist die vom Druckstutzen 8 der Kreiselpumpe 1 kommende Rohrleitung 9 angeschlossen. Dieser Anschluß ist innerhalb eines Magnetkernes 20 bis in den unteren Sammelraum 21 des Magnetfilters 10 weitergeführt. Oberhalb des unteren Sammelraumes 21 ist eine Gleichstrommagnetspule 22 in einer Halterung 23 eingebaut. Die Halterung 23 ist als hermetisch geschlossene und druckfeste Kapsel ausgeführt so daß in sie eine hochtemperaturbeständige Magnetspulenwicklung eingesetzt werden kann. Die Magnetspule 22 wirkt auf den Magnetkern 20, mit dem sie einen Spalt 24 bildet

Oberhalb der Magnetspule 22 befindet sich ein weiterer Sammelraum 25, von dem die Leitung 12 zur Abführung des mit Feststoffpartikeln beladenen Teilstromes ausgeht Oberhalb des Sammelraumes 25 ist eine weitere Magnetspule 26 vorgesehen, welche in einer Kapsel 27 angeordnet ist Die Kapsel 27 wiederum bildet mit dem Magnetkern 20 einen Spalt 28. Hierüber befindet sich der obere Sammelraum 29, von dem die Rohrleitung 11 für das gereinigte Sperrwasser ausgeht Am Boden des Magnetfilters 10 schließlich ist eine Entleerungsleitung 30 angeordnet die mittels eines Ventiles 31 absperrbar ist.

Die Wirkungsweise der dargestellten Einrichtung ist folgende:

Aus dem Druckstutzen 8 der Kreiselpumpe 1 fließt mit Feststoffpartikeln verunreinigtes Wasser über die Rohrleitung 9 in den unteren Sammelraum 21 des Magnetfilters 10. Die Fremdstoffpartikel, die in der Regel aus Magnetit bestehen und eine sehr kleine Teilchengröße besitzen, werden zum größten Teil in dem Spalt 24 durch das anliegende Magnetfeld aus dem Sperrwasserstrom ausgeschieden und an den Wandungen des Magnetkernes 20 und der Kapsel 23 festgehalten.

In dem Raum 25 oberhalb der Magnetspule 22 teilt sich der Flüssigkeitsstrom entsprechend den anliegenden Druckdifferenzen auf. Ein Teilstrom, der auch noch Fremdstoffpartikel mit sich führen kann, fließt über die Rohrleitung 12 in den Radseitenraum 16. Ein zweiter Teilstrom fließt über den Ringspalt 28 der zweiten Magnetspule 26 in den oberen Sammelraum 29. Das in dem Ringspalt 28 wirkende Magnetfeld scheidet evtl. noch vorhandene Fremdstoffpartikel aus dem Sperrwasserstrom aus. Vom oberen Sammelraum 29 aus wird das gereinigte Sperrwasser über die Leitung 11 zu der die Welle 3 des Aggregates umgebenden Ringnut 14 geführt.

Zur weiteren Sicherheit gegen das Eindringen von Fremdstoffpartikeln in den Unterwassermotor 2 sind noch zwei zusätzliche Maßnahmen vorgesehen:

Erstens ist der obere Sammelraum 29 des Magnetfüt.ers 10 so groß bemessen, daß die Strömungsgeschwindigkeit in ihm wesentlich geringer ist als in der Ringnut 14. Evtl. in der Aufwärtsströmung mitgeführte Kleinstpartikel werden daher durch die höhere Axialgeschwindigkeit in der Ringnut 14 nach oben in den Radseitenraum 16 gespült, so daß sie nicht in den Motorraum 6 absinken können. Zweitens wird durch die Fördergewindeeinrichtung 17 noch eine zusätzlich von dem zu schützenden Motorraum 6 weggerichtete Pumpwirkung erzeugt.

Das Ausführungsbeispiel zeigt eine Reihe von Maßnahmen die einander zur Erhöhung der Sicherheit der erfindungsgemäßen Einrichtung ergänzen, die aber nicht immer gleichzeitig angewandt werden müssen. Es sind aber andererseits noch weitere Maßnahmen zur Erhöhung der Sicherheit vorstellbar, die in dem Ausführungsbeispiel nicht dargestellt sind. So kann beispielsweise zur besseren Aufteilung von Druckdifferenz, Durchströmmenge und Filterwirkung der Magnetkern 20 im Bereich der Magnetspulen 22 und 26 abgesetzt sein, so daß die Spalte 24 und 28 verschiedene Durchmesser und Querschnitte aufweisen.

Um bei hohem Magnetitanfall in dem von der Kreiselpumpe 1 geförderten Wasser eine Verstopfung des

Magnetfilters 10 zu vermeiden, werden die Magnetspulen 22 und 26 nur während der Hochlaufzeit der Kreiselpumpe 1 und damit gegebenem Flüssigkeitsaustausch zwischen dem Pumpenraum 5 und dem Motorraum 6 eingeschaltet, während des Normalbetriebes aber ausgeschaltet. Dies geschieht mit Hilfe eines nicht dargestellten Zeitrelais, das die Magnetspulen 22 und 26 mit einem Vorlauf zum Pumpenmotorstart einschaltet und nach Beendigung des Pumpenhochlaufes wieder ausschaltet.

Die Trennung der elektrischen Anschlüsse der Magnetspulen 22, 26 erlaubt es, während des Abschlämmens des Spaltes 24 die Magnetspule 26 noch eingeschaltet zu lassen, so daß die freiwerdenden Magnetitteile nicht in den oberen Sammclraum 29 gelangen können. Die angesammelten Magnetitteile werden dadurch vom Raum 25 in den Radseitenraum 16 gespült und von dort in den Kesselkreislauf gepumpt.

In der Leitung 11 kann zur zusätzlichen Sicherheit noch ein Magnetventil angeordnet werden, das bei eingeschalteter Magnetfilterung offen und bei ausgeschalteter Filtereinrichtung geschlossen ist. Durch den Anschluß 30 am Boden des Magnetfilters 10 kann das Pumpengehäuse bei Revisionsarbeiten restlos entleert werden. Bei eingeschalteter Magnetspule 26 und geschlossenem Magnetventil fließt das im Pumpengehäuse befindliche Wasser nach öffnen des Ventils 31 ab, ohne daß Fremdstoffpartikel in den Spalt 7 gelangen können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

35 40 45 50

60 65

Claims

1 2 Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zum Patentansprüche: Schutz des Unterwassermotors eines stopfbuchslosen Kreiselpumpenaggregates gegen das Eindringen von

1. Einrichtung zum Schutz des Unterwassermo- Feststoffpartikeln aus dem Pumpenkreislauf.

tors eines stopfbuchslosen Kreiselpumpenaggrega- 5 Es ist bekannt, bei stopfbuchslosen Kreiselpumpsn-

tes gegen das Eindringen von Feststoffpartikeln aus aggregaten, wie sie beispielsweise als Umwälzpumpen

dem Pumpenkreislauf, gekennzeichnet in Kesselanlagen Verwendung finden, zum Schutz des

durch eine von der Druckseite der Kreiselpumpe Unterwassermotors gegen Fremdstoffpartikel einen

(I) ausgehende, über eine Filtereinrichtung (10) ge- vom Motor- zum Pumpenraum verlaufenden Spülstrom führte und in den von der Welle (3) und dem Gehäu- 10 von reinem und kühlem Wasser vorzusehen. 'Die Spüse (4) des Aggregates gebildeten Spalt (7) zwischen lung kann auf den Niederdruck-Startvorgang bedem Pumpenraum (5) und dem Motorraum (6) ein- schränkt bleiben, sie kann aber auch auf Hochdruckmündende Sperrwasserleitung (9,11,13). Startvorgänge ausgedehnt werden. Bei kleiner Förder-

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- höhe der Pumpenstufe besteht die Möglichkeit, den zeichnet, daß die Sperrwasserleitung (13) in eine die 15 Spü'strom von der Kondensatförderanlage abzuzwei-Welle (3) des Aggregates umgebende Ringnut (14) gen. Bei größerer Pumpenförderhöhe und bei der Hochmündet . druck-Motorspülung ist der Spülstrom der Kesselspei-

3. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet seeinrichtung zu entnehmen. Da die zulässige Motorbedurch eine der Abschlämmung der Filtereinrichtung triebstemperatur begrenzt ist, muß der Spülstrom im (10) dienende, von der Filtereinrichtung (10) zum 20 letztgenannten Fall zusätzlich zur Reinigung noch ge-Radseitenraum (16) der Kreiselpumpe (1) führende kühlt werden.

Leitung (12,15). Die bei den bekannten Einrichtungen zu treffenden

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, da- Maßnahmen erfordern einen entsprechenden hohen durch gekennzeichnet, da die der Sperrwasserzufüh- Aufwand. Es sind Rohrleitungen, Armaturen, Kühler rung und der Abschlämmung dienenden Leitungen 25 und Filter bereitzustellen. Bei Anlagenstörungen oder (9, 11, 12, 13, 15) sowie die Filtereinrichtung (10) in Fehlbedienungen ist dennoch nicht auszuschließen, daß das Gehäuse des Kreiselpumpenaggregates inte- es zu Verunreinigungen des Motorraumes und daraus griert sind. resultierenden Motorlagerausfällen kommt.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Besondere Schwierigkeiten für den Schutz des Unterzeichnet, daß die Filtereinrichtung (10) durch einen 30 wassermotors ergeben sich bei Kreiselpumpenaggrega-Magnetfilter gebildet wird. ten, die mit vertikaler Wellenachse und unterhalb des

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 5, da- Pumpenteiles befindlichem Motorteil in Kesselanlagen durch gekennzeichnet, da der Magnetfilter (10) mit angeordnet sind. Während der Inbetriebnahmephase zwei Magnetspulen (22,26) bestückt ist, die von dem und nach Kesselrevisionen ist mit einem erhöhten Anfall zu reinigenden Wasser nacheinander durchströmt 35 von Korrosionsprodukten, hauptsächlich Magnetit, im werden, wobei zwischen der ersten Magnetspule Umwälzkreislauf zu rechnen. Da eine Umwälzpumpe (22) und der zweiten Magnetspule (26) die der Ab- am tiefsten Punkt einer Umwälzschleife installiert ist, schlämmung dienende Leitung (12) und hinter der kann dabei das Pumpengehäuse bei abgeschaltetem zweiten Magnetspule (26) die Sperrwasserleitung Motor mit Korrosionsprodukten überladen werden.

(II) abgeführt wird. 40 Wird nun die Kreiselpumpe wieder in Betrieb gesetzt,

7. Einrichtung nach Anspruch 1, 5 und 6, gekenn- kann, sofern keine wirksamen Gegenmaßnahmen gezeichnet durch ein Zeitrelais, welches die Magnet- troffen werden, ein Teil der Verunreinigungen vom spulen (22,26) des Magnetfilters (10) mit einem Vor- Pumpenraum in den Motorraum gelangen. Dies geht lauf zum Start des Unterwassermotors (2) ein- und folgendermaßen vor sich:

nach Beendigung des Pumpenhochlaufes ausschal- 45 Beim Start des Unterwassermotors entwickelt die

tet. Pumpe eine Druckdifferenz. Der Druckanstieg im Pum-

8. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 5 bis 7, penraum pflanzt sich über den Spalt zwischen dem dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspulen (22, Pumpen- und dem Motorraum, der von der Welle und 26) des Magnetfilters (10) unabhängig voneinander dem Gehäuse des Aggregates gebildet wird, in den Moschaltbar sind. 50 torraum fort. Da in dem Motorraum trotz selbstentlüf-

9. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 5, da- tender Konstruktion des Unterwassermotors zwischen durch gekennzeichnet, daß in der zur Filtereinrich- den Wickeldrähten und im Statorblechpaket ein Resttung (10) führenden Leitung (9) ein Magnetventil luftvolumen vorhanden ist, diese Luft aber bei einem angeordnet ist, das bei eingeschalteter Filtereinrich- Druckanstieg komprimiert wird, vermag eine dieser Votung (10) offen und bei ausgeschalteter Filtereinrich- 55 lumenminderung entsprechende Flüssigkeitsmenge aus tung geschlossen ist. dem Pumpen- in den Motorraum zu fließen. Hierbei

10. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 5, da- werden zwangsläufig auch im Pumpenraum befindliche durch gekennzeichnet, daß der Magnetfilter (10) an Fremdstoffpartikel mitgeführt. Erst nach Erreichung seinem Boden mit einer verschließbaren Enilee- der vollen Drehzahl des Kreiselpumpenaggregates und rungsöffnung (30) versehen ist. 60 damit Beendigung des Kompressionsvorganges wird

11. Einrichtung nach Anspruch 1 und einem oder die Druckdifferenz zwischen Pumpen- und Motorraum mehreren der folgenden Ansprüche, gekennzeichnet zu Null. Es wird dann kein Flüssigkeitsvolumen zum durch eine im Bereich des Spaltes (7) zwischen Pum- Motorraum mehr ausgetauscht.

penraum (5) und Motorraum (6) vorgesehene, in Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ein-Richtung des Pumpenraumes (5) fördernde an sich 65 richtung zum Schutz des Unterwassermotors gegen das bekannte Fördergewindeeinrichtung (18). Eindringen von Feststoffpartikeln aus dem Pumpenkreislauf zu schaffen, die selbsttätig, d. h. ohne notwendigen Eingriff von außen und damit ohne die Gefahr von