DE4310467A1 - Topfgehäusepumpe - Google Patents
TopfgehäusepumpeInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D1/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
- F04D1/06—Multi-stage pumps
- F04D1/063—Multi-stage pumps of the vertically split casing type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
- F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
- F04D29/445—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for liquid pumps
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe gemäß dem Oberbegriff
des Hauptanspruches.
Derartige Kreiselpumpenbauarten auch als Doppelgehäusepumpen,
Mantelgehäusepumpen und/oder sogenannte "Barrel-Type" -Pumpen
bekannt, sind Kreiselpumpen, die von einem topfähnlichen
Gehäuse umgeben sind. Der mit Saug- und Druckstutzen versehene
Topf wird in einer senkrecht zur Welle liegenden Ebene mit
einem Deckel fest verschlossen. Die Antriebswelle wird hierbei
durch den Deckel sowie eine Wellenabdichtung hindurchgeführt.
Der Vorteil dieser Gehäusebauart besteht darin, daß bei einer
Demontage der Pumpe das Topfgehäuse mit den Rohrleitungen und
dem Fundament verbunden bleiben kann. Gewöhnlich handelt es
sich hierbei um mehrstufige Pumpen zur Verwendung als
Hoch- und Höchstdruckpumpen, insbesondere auch als
Kesselspeisepumpen. Als Topf kann hierbei ein geschmiedetes
Gehäuse Verwendung finden, welches gegenüber den auftretenden
Drücken den höchsten Widerstand aufweist. Um diese
Pumpenbauart mit bestmöglichem Wirkungsgrad zu betreiben, ist
für den jeweiligen Einsatzzweck eine ganz genaue Abstimmung
von Laufrädern und nachgeordneten Leiträdern erforderlich.
Dies bedingt für jeden Verwendungszweck einen erheblichen
konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für derartige
Pumpengehäusebauarten eine Bauform zu entwickeln, mit deren
Hilfe bei verbessertem Wirkungsgrad eine leichtere Anpassung
an unterschiedliche Anlagen möglich ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem kennzeichnenden
Teil des Hauptanspruches. Praktische Versuche haben gezeigt,
daß mit dieser Bauform der Wirkungsgrad der letzten
Pumpenstufe um 3 bis 4% verbessert werden kann. Dies bedeutet
selbst bei bis zu sechsstufigen Pumpenbauarten eine deutliche
Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades, so daß mit Hilfe der
Energiekosteneinsparung eine schnellere Amortisation der Pumpe
möglich wird. Die Ausbildung in Form von Einsätzen ermöglicht
bei der Konstruktion der Pumpe durch eine Kombination
verschiedener Einsätze in einfachster Weise eine leichte
Anpassung an die jeweils bestehende Anlage.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die radial
und/oder axial entwickelte Spirale Bestandteil eines
Gehäusedeckels und/oder des letzten Stufengehäuses ist. Als
vorteilhaft hat sich eine Spiralform erwiesen, welche sich
zunächst in radialer Richtung und im Anschluß daran in axialer
Richtung entwickelt. Sollten größere Räumlichkeiten zur
Verfügung stehen, dann sind auch andere Entwicklungsrichtungen
der Spirale möglich. Somit kann in vorteilhafter Weise auf
eine Vergrößerung des Topfes verzichtet werden und der bisher
zur Verfügung stehende Ringraum, in dem das aus der
Kreiselpumpe austretende Fördermedium gesammelt und dem
Druckstutzen zugeführt wird, für wirkungsgradverbessernde
Maßnahmen benutzt werden. Durch die entsprechende Gestaltung
des den Topf verschließenden Deckels sowie dessen Verwendung
als leistungssteigerndes strömungsführendes Bauteil kann das
Bauvolumen der Pumpe konstant gehalten werden.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß der Spiraleinsatz in
Strömungsrichtung gesehen nach dem Leitradeinsatz angeordnet
ist. Dadurch besteht die Möglichkeit, innerhalb eines
gewünschten nq-Bereiches des Laufrades nur den Leitradeinsatz
einem abgedrehten und/oder breiteren Laufrad anzupassen.
Änderungs- oder Anpaßarbeiten an dem Spiraleinsatz können
somit vollständig entfallen. Es ist auch möglich, den
Leitradeinsatz selbst schaufellos auszubilden und
gewissermaßen als Ringdiffusor vorzusehen, aus dem eine
Überleitung in den Spiraleinsatz erfolgt. Dies ist abhängig
von den gesamten Gegebenheiten, unter denen die Pumpe
Verwendung finden soll.
Zur sicheren Befestigung und einfachen Abdichtung des
ebenfalls eine weitere Anpassung ermöglichenden
diffusorförmigen Druckstutzeneinsatzes sieht eine andere
Ausgestaltung der Erfindung vor, daß dieser vom Gehäuseinnern
aus in den Druckstutzen einsetzbar ist. So ist es ohne
weiteres möglich, beispielsweise mit einem vorstehenden Bund,
den Einsatz direkt am Topfgehäuse anliegen zu lassen. Überdies
ergibt sich damit der Vorteil, daß der diffusorförmige Einsatz
aus einem besonders widerstandsfähigen Material gefertigt sein
kann, um gegenüber den hohen Strömungsgeschwindigkeiten im
Bereich der letzten Pumpenstufe Bestand haben zu können. Das
Topfgehäuse selbst kann dann aus einem preislich günstigeren
Material hergestellt werden, welches aus Gründen der
Verschleißbeständigkeit mit einer entsprechenden Plattierung
im Bereich der flüssigkeitsführenden Flächen versehen ist.
Das Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen
dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
die
Fig. 1 einen Querschnitt durch den Druckstutzeneinsatz und den
Spiraleinsatz, die
Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Pumpengehäuse im Bereich
der letzten Pumpenstufe, die
Fig. 3 eine Darstellung der Entwicklung des Spiraleinsatzes
und die
Fig. 4 einen Querschnitt durch den Spiraleinsatz bei ungefähr
180° Spiralentwicklung.
In der Fig. 1 ist ein Meridianschnitt durch den Spiraleinsatz
1 mit nachgeordnetem Diffusoreinsatz 2 gezeigt, wobei aus
Gründen der Übersichtlichkeit der Leitradeinsatz nicht
dargestellt wurde. Vom Beginn an erweitert sich im
Spiraleinsatz 1 die Spirale 3 über ungefähr 100° bis auf ihren
maximalen Durchmesser D, um dann bei gleichbleibendem
Durchmesser eine Querschnittserweiterung in axialer Richtung
zu erfahren. Im Bereich des Überganges vom Spiraleinsatz 1 in
den Druckstutzeneinsatz 2 weist der Spiraleinsatz eine größte
Querschnittsfläche auf. Die Spirale beginnt im Bereich des
Leitradaustrittsdurchmessers DL.
Der Druckstutzeneinsatz 2 verfügt in seinem Innern über eine
diffusorförmige Erweiterung 4, welche im Bereich des
Austrittes 5 weitgehend dem Querschnitt einer anzuschließenden
Druckleitung entspricht. Die dem Spiraleinsatz 1 zugekehrte
Fläche 6 des Diffusoreinsatzes 2 ist zylinderförmig
ausgekehlt, um somit eine gute Anpassung an den Spiraleinsatz
1 zu ermöglichen. Ein vorstehender Bund 7 dient der Halterung
des Diffusoreinsatzes 2 innerhalb des - hier lediglich durch
eine Schraffur angedeuteten - Topfgehäuses.
Die Darstellung in Fig. 2, einem Schnitt gemäß II-II von
Fig. 1, entspricht einem Längsschnitt durch ein Topfgehäuse 8
im Bereich der letzten Stufe. Hierbei ist erkennbar, daß in
das Topfgehäuse 8 vom Pumpeninnern aus ein Diffusoreinsatz 2
in den Druckstutzen 9 eingeschoben ist. Ein von außen in das
Topfgehäuse 8 eingeschobenes letztes Stufengehäuse 10 hält den
Diffusoreinsatz 2 in seiner Position. Zwischen einer
Stirnfläche 11 des letzten Stufengehäuses 10 und einem das
Topfgehäuse 8 verschließenden Deckel 12 ist ein Leitradeinsatz
13 angeordnet, welcher durch verdrehsichernde Elemente 14 in
seiner Position gehalten wird. Das hier gezeigte letzte
Laufrad 15 ist auf einer Welle 16 angeordnet, die von einem
innerhalb des Deckels 12 befindlichen Dichtungs- und
Lagergehäuses 17 gehalten wird. Durch eine entsprechende
Kombination von Leitrad-, Stufengehäuse- und Spiraleinsätzen
sowie Laufrädern kann in einfachster Weise eine
wirkungsgradsteigernde Anpassung an die jeweiligen Anlagen
verhältnisse erfolgen. Der Spiraleinsatz 1, der hier als
eigenständiges Bauteil ausgebildet wurde, kann auch integraler
Bestandteil des das Topfgehäuse 8 verschließenden Deckels 12
sein. Gleiches gilt für den Leitradeinsatz 13. Es ist auch
ohne weiteres möglich, die Funktion des Spiraleinsatzes
und/oder des Leitradeinsatzes 13 auf das letzte
Stufengehäuseteil 10 zu übertragen. Der freie Spiral
querschnitt ist hier mit 18 gekennzeichnet.
In der Darstellung von Fig. 3 sind die einzelnen Querschnitts
erweiterungen der Spirale gezeigt. Die mit starker
Strichstärke umrandete Fläche entspricht einem freien
Spiralquerschnitt 18 bei 360° Umschlingungswinkel, d. h. am
Spiralaustritt. Die innerhalb dieser Fläche angeordneten
dünnen Linien, die mit Gradzahlen versehen sind, geben
denjenigen Spiralquerschnitt wieder, der mit gleichlautenden
Gradzahlen in der Fig. 1 markiert ist. Im Bereich ab ca. 100°
Spiral-Umschlingungswinkel verfügt die Spirale über einen
konstanten Außendurchmesser. Der Spiralquerschnitt verändert
sich dann nur noch seitlich in axialer Richtung und
gegebenenfalls auch radial nach innen.
Die Fig. 4 zeigt gemäß Linie IV-IV aus Fig. 1 einen Schnitt
durch die letzte Stufe der Pumpe bei etwa 180°-Spiralwinkel.
Der Spiralquerschnitt 18 der Spirale entspricht dem aus Fig. 3
bei 180°.
Claims (5)
1. Kreiselpumpe in Topfgehäusebauart mit zwischen den
einzelnen Pumpenlaufrädern eingesetzten strömungsführenden
Stufengehäusen, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des
Topfgehäuses (8) im Bereich des letzten Stufengehäuses (10)
ein Leitradeinsatz (13), ein radial und/oder axial
entwickelter Spiraleinsatz (1) und ein diffusorförmiger
Druckstutzeneinsatz (2) angeordnet sind.
2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der radial und/oder axial entwickelte Spiraleinsatz (1)
Bestandteil eines Gehäusedeckels (12) und/oder des letzten
Stufengehäuses (10) ist.
3. Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Spiraleinsatz (1) in
Strömungsrichtung gesehen nach dem Leitradeinsatz (13)
angeordnet ist.
4. Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der diffusorförmige Druckstutzen
einsatz (2) vom Gehäuseinnern aus in den Druckstutzen (9)
einsetzbar ist.
5. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Leitradeinsatz (13) schaufellos
ausgebildet ist.
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