DE1072100B - - Google Patents

Description

Bei einer verbreiterten Bauart mehrstufiger Kreiselpumpen für hohe Drücke besteht das Gehäuse aus einzelnen den Druckstufen entsprechenden Gliedern, die in axialer Richtung durch an den beiderseitigen Deckeln angreifende Ankerschrauben zusammengehalten werden.

Bei solchen Gliederpumpen müssen die Ankerschrauben so bemessen sein, daß sie die Kräfte aus dem gesamten Druckunterschied, der sich aus den Differenzdrücken zwischen den einzelnen Stufen zusammensetzt, zwischen Saugseite und Druckseite der Pumpe aufnehmen können. Um eine Abdichtung zwischen den einzelnen Gliedern zu erzielen, müssen diese an ihren jeweils aneinanderliegenden Dichtflächen mit einem Druck zusammengepreßt werden, welcher von Stufe zu Stufe zunächst anwächst und der sich aus dem Druckunterschied zwischen äußerer Atmosphäre und absolutem Stufendruck ergibt. Die zur Erzielung der Dichtkräfte erforderliche Druckkraft wird dadurch in die Konstruktion eingeleitet, ao daß die Ankerschrauben mit einer ausreichenden Vorspannung angezogen werden. Sie müssen also so stark sein, daß sie außer den aus dem Druckunterschied zwischen Saugseite und Druckseite herrührenden Kräften auch die zusätzliche Kraft aufnehmen können, die zur Erzeugung der Vorspannung dient. Bei Pumpen zur Förderung heißer Medien, wie z. B. bei Kesselspeisepumpen, müssen die Ankerschrauben noch mit einer erheblichen Reserve zur Aufnahme auftretender Wärmedehnungsspannungen versehen sein. Die Axialkräfte, welche die Ankerschrauben zwischen saug- und druckseitigem Deckel beanspruchen, entstehen demnach durch die Surnmierung der von Stufe zu Stufe gleichmäßig anwachsenden Drücke.

Da die erforderliche Vorspannkraft von den Bean-Spruchungsverhältnissen in der letzten Stufe, also derjenigen höchsten Druckes abhängt, müssen die Glieder aller vorhergehenden Stufen höhere Kräfte aufnehmen, als den Verhältnissen in ihnen selbst entspricht. Sowohl in den Ankerschrauben als auch in den Zwischenstücken wird ein hoher Materialaufwand notwendig, denn über die ganze Länge des Pumpengehäuses sind ein bestimmter Querschnitt der Ankerschrauben, eine bestimmte Wandstärke der Glieder und mit Rücksicht auf die zulässige spezifische Flächenpressung eine bestimmte Dichtflächengröße notwendig, die sich nach den Bedingungen der Stufe höchsten Druckes richtet, was einen um so größeren Nachteil bedeutet, je höher der Druck wird.

Es ist zwar auch eine Kreiselpumpenbauart bekanntgeworden, bei der die Mantelteile der Gehäuseglieder nach der Saugseite zu geringer werdende Wandstärken besitzen, jedoch werden auch hier die axialen Kräfte vom Saugdeckel bis zum Druckdeckel

Kreiselpumpe in Gliederbauart

Anmelder:

Klein, Schanzlin & Becker Aktiengesellschaft, Franken thai (Pfalz), Johann-Klein-Str. 4/9

Dr.-Ing. Fritz Krisam und Walter Sdrwengler₁ Frankenthal (Pfalz), sind als Erfinder genannt worden

über sämtliche Glieder übertragen, so daß sich die geringste Wandstärke und auch die geringste Dichtungsfläche nach der GesamtdruckdifTerenz zwischen Saug- und Druckseite richten müssen. Dadurch wird eine Herabsetzung der Wandstärke nach der Saugseite zu nur entsprechend den geringeren Radialkräften, die vom jeweiligen Stufendruck abhängig sind, möglich. Unterschiede in der Größe der Dichtflächen der einzelnen Gehäuseglieder und in der Stärke der Verbindungsschrauben können bei dieser Bauart somit nicht erzielt werden, so daß eine nennenswerte Verbesserung in bezug auf Materialausnutzung bzw. Gewichtsersparnis nicht gegeben ist.

Durch die Erfindung werden die genannten Nachteile vermieden und eine Hochdruckpumpe mit bester Materialausnutzung geschaffen. Diese besteht erfindungsgemäß in einer mehrstufigen Kreiselpumpe in Gliederbauart, bei welcher die Mantelteile der Glieder nach der Saugseite zu geringer werdende Wandstärken besitzen, wobei das zwischen Saug- und Druckdeckel eingespannte Gliedergehäuse durch Einschaltung eines oder mehrerer als Zwischenspannstücke ausgebildeter Glieder, an denen die Ankerschrauben angreifen, in mehrere axial für sich verspannte Gliedergehäusegruppen aufgeteilt ist, innerhalb deren Bereich die im Kraftfluß liegenden Gehäuseteile (Gliederwände, Dichtflächen, Ankerschrauben) mit solchen Abmessungen versehen sind, wie sie sich aus dem in der betreffenden Gruppe auftretenden höchsten Stufendruck ergeben.

Die Ankerschrauben werden hierbei jeweils mit dem dem höchsten Stufendruck innerhalb einer Gruppe entsprechenden Querschnitt für jede Gruppe gesondert ausgeführt oder auch als für alle Gruppen gemein-

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samer Anker mit wechselndem Querschnitt ausgebildet. Im letzteren Falle können die Ankerschrauben durch Muttern an den mit Augen oder einem Flansch versehenen Zwischenspannstücken angepreßt werden, es können jedoch auch zweiteilige Ringe verwendet werden, die in Nuten der Ankerschrauben eingesetzt und durch übergeschobene Hülsen gesichert werden. Die Hülsen können bei der letztgenannten Bauart durch einen nach innen gerichteten Flansch zugleich als Unterlegscheiben mit den Verhältnissen angepaßter Stärke dienen. Innerhalb jeder Gliedergruppe kann die Wandstärke der Glieder dem höchsten Druck innerhalb derselben angepaßt werden. Auch können die die Axialkräfte übertragenden Dichtflächen innerhalb jeder Gruppe diesem Druck angepaßt sein. Die im saugseitigen Gehäuseteil erforderliche, gegenüber derjenigen im druckseitigen Gehäuseteil wesentlich geringere Vorspannkraft erlaubt eine leichtere Ausführung des Saugdeckels, welcher bei einem Gliedergehäuse bekannter Ausführung trotz des kleineren Innendruckes auf der Saugseite mit Rücksicht auf den Enddruck auf der Druckseite und die davon abhängige hohe Vorspannkraft der Ankerschrauben entsprechend dickwandig ausgeführt werden mußte. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen werden auch die druckseitigen Zwischenstückkräfte wesentlich herabgesetzt, was geringere Dichtflächengrößen mit entsprechendem Einfluß auf die Schraubenkräfte ermöglicht. Wird mehr als ein Zwischenstück verwendet, so können auch die nach der Saugseite zu liegenden Zwischenspannstücke gegenüber dem Druckdeckel und den nach der Druckseite zu liegenden Zwischenspannstücken entsprechend schwächer ausgeführt werden.

Besonders vorteilhaft ist es, die erfindungsgemäße Kreiselpumpe für die Verwendung bei höchsten Drücken und Temperaturen unter Anwendung der bekannten Maßnahmen zur Erzielung axialer Elastizität auszuführen, wobei die einzelnen Glieder entsprechend dünnwandig ausgebildet sind und auch in zylindrische Ringe zur druckelastischen Übertragung der Axialkraft und diese umschließenden Ringe zur Aufnahme der vom Innendruck herrührenden Radialkräfte aufgeteilt sein können. Hierbei werden nur die Glieder elastisch gemacht, welche keine Zwischenspannstücke bilden, während diese selbst ähnlich wie die druck- und saugseitigen Deckel mit größerer Wandstärke, axial unelastisch und größerer Breite ausgeführt werden, damit die von den Ankerschrauben eingeleiteten Kräfte sicher übertragen werden können.

Durch Anwendung der erfindungsgemäßen Konstruktionsprinzipien können zur Kesselspeisung und ähnlichen Zwecken dienende Pumpen für höchste Drücke und Temperaturen gebaut werden, bei denen Druck- und Wärmedehnungskräfte mit gegenüber dem bekannten, wesentlich verminderten Aufwand sicher aufgenommen werden.

Man kann bei der erfindungsgemäßen Aufteilung des Pumpengehäuses zwei Gehäuseteile unterscheiden, nämlich ein druck- und ein saugseitiges, wobei die entsprechenden Vorspannkräfte nach saugseitigem und druckseitigem Enddruck bestimmt werden und aus diesem Grunde verschieden groß sein können. Die Anordnung des Zwischenspannstückes zwischen den Gliedern ist dann richtig gewählt, wenn die maximale spezifische Belastung der im Kraftfluß liegenden Teile im saugseitigen und im druckseitigen Gehäuseteil zumindest annähernd gleich groß ist. Die Kräfte bleiben gegenüber denjenigen in den bisherigen Gehäuseausführungen wesentlich kleiner, so daß die Förderhöhe gegenüber ähnlichen bekannten Pumpen gesteigert werden kann.

In den Abb. 1 und 2 sind Pumpen der bisher bekannten und der erfindungsgemäßen Bauart schematisch unter Beifügung von Kräftediagrammen dargestellt.

Abb. 1 zeigt eines der bekannten Pumpengehäuse der Gliederbauart mit dem saugseitigen Deckel 1, dem druckseitigen Deckel 2, den Gliedern 3 und den ίο Ankerschrauben 4.

Abb. 2 zeigt dagegen die schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Pumpengehäuses als Ausführungsbeispiel mit durchgehenden, abgestuften Ankerschrauben. Das Gliedergehäuse ist in die Gehäusegruppe A und B aufgeteilt, von welchen die saugseitige Gruppe A mit geringeren Dimensionen ausgeführt ist als die druckseitige Gruppe B. Beide Gruppen sind unter Einschaltung eines Zwischenspannstückes 5, das zugleich ein Gehäuseglied bildet, ao vermittels der durchgehenden Ankerschrauben 4 zwischen saugseitigem Deckel 1 und druckseitigem Deckel 2 verspannt. Ebenso wie die Glieder 3 sind die Ankerschrauben 4 im Bereich der druckseitigen Gruppe B stärker ausgeführt als im Bereich der saugas seitigen Gruppe A. Das Zwischenspannstück ist mit einem Flansch 6 versehen, gegen welchen die Verspannung mit Hilfe der über den schwächeren Teil der Ankerschrauben 4 geschobenen Muttern 7 erfolgt. Die Verspannung des Zwischenstückes 5 mit Hilfe eines zweiteiligen Ringes 8, der in eine Nut 9 der Ankerschrauben 4 eingelegt ist, zeigt die Abb. 3. Die Hülse 10 hält die Ringhälften zusammen und bildet zugleich mit ihrem Flansch 11 die Unterlegscheibe für den Angriff der Ankerschraubenkräfte.

In den Diagrammen der Abb. 1 und 2 bedeutet:

Pf (Pf₁; Pf_a usw.) = Flüssigkeitskräfte.

Pf₁ = maximale Flüssigkeitskraft.

Ps, cf S = saugseitige Gehäuse-

beanspruchung.

Pd, aD = druckseitige Gehäuse

beanspruchung.

ΔΡ, Δσ — saugseitiger, über das not-

= wendige Maß hinausgehender

Mehrbetrag der Gehäusebeanspruchung.

Pr = Vorspannkraft der Verbindungsschraube.
P_Ä = zujn Abdichten erforderliche

Kraft.

Pa_s

= zum Abdichten erforderliche maximale Kraft.

= Kraft infolge Temperaturdifferenz zwischen Verbindungsschraube und Gehäuse.

Der schraffierte Teil in dem Diagramm nach Abb. 1 zeigt den Betrag der pro Stufe anfallenden Gehäusebeanspruchungen, um den der saugseitige Teil der Pumpe geringer belastet und daher auch geringer bemessen werden könnte. Das Diagramm nach Abb. 2 zeigt dagegen mit den schraffierten Teilen, um wieviel dieser über das notwendige Maß hinausgehende Betrag der Beanspruchungen bei Einbau z. B. eines Zwischenspannstückes herabgesetzt wird.

Abb. 4 zeigt eine Ausführung mit axial elastisch ausgeführten Gehäusegliedern 3, die relativ dünnwandig ausgebildet mit ihren zylindrischen Teilen 12 die Axialkräfte druckelastisch aufnehmen, während

Claims (13)

die Ringe 13 zur Aufnahme der radialen Drücke bestimmt sind. Auch diese Teile sind im saugseitigen Gruppenbereich A schwächer ausgeführt als im Gruppenbereich B. Das Zwischenstück 5 ist unelastisch und von größerer Breite als die anderen Glieder. Patentansprüche:

1. Mehrstufige Kreiselpumpe in Gliederbauart, bei welcher die Mantelteile der Glieder nach der Saugseite zu geringer werdende Wandstärken besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen Saug- und Druckdeckel eingespannte Gliedergehäuse durch Einschaltung eines oder mehrerer als Zwischenspannstücke ausgebildeter Glieder, an denen die Ankerschrauben angreifen, in mehrere axial für sich verspannte Gliedergehäusegruppen aufgeteilt ist, innerhalb deren Bereich die im Kraftfluß liegenden Gehäuseteile (Gliederwände, Dichtflächen, Ankerschrauben) mit solchen Abmessungen versehen sind, wie sie sich aus dem in der betreffenden Gruppe auftretenden höchsten Stufendruck ergeben.

2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verspannung der Gehäuseglieder für jede Gehäusegruppe besondere Ankerschrauben mit bei jeder Gruppe anderem Querschnitt angeordnet sind.

3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verspannung der Gehäuseglieder über die gesamte Gehäuselänge durchgehende Ankerschrauben mit für die einzelnen Gruppen abgestuftem Querschnitt angeordnet sind.

4. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Zwischenspannstücke ausgebildeten Gehäuseglieder mit Flanschen oder Augen für den Angriff der Ankerschrauben ausgebildet sind.

5. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerschrauben gegenüber den Zwischenspannstücken durch über den schwächeren Teil derselben hinüberschiebbare Muttern verspannt sind.

6. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerschrauben gegenüber den Zwischenspannstücken durch in Nuten eingelegte zweiteilige Ringe mit übergeschobenen Sicherungshülsen verspannt sind.

7. Kreiselpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungshülsen mit nach innen gerichteten Flanschen versehen sind, die in ihrer Stärke so bemessen sind, daß sie als den jeweiligen Verhältnissen angepaßte Unterlegscheiben für die Übertragung der Kräfte von zweigeteilten Ringen auf die Zwischenspannstücke dienen.

8. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 bis 7 oder einem derselben, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der Gehäuseglieder innerhalb jeder Gruppe dem höchsten in derselben auftretenden Stufendruck angepaßt ist.

9. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 bis 8 oder einem derselben, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der die axialen Druckkräfte übertragenden Dichtflächen innerhalb jeder Gruppe dem höchsten in derselben auftretenden Stufendruck angepaßt ist.

10. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 bis 9 oder einem derselben, dadurch gekennzeichnet, daß der saugseitige Gehäusedeckel schwächer ausgeführt ist als der druckseitige Deckel.

11. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 bis 10 oder einem derselben, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von mehr als einem Zwischenspannstück die nach der Saugseite zu liegenden Zwischenspannstücke schwächer ausgeführt sind als die nach der Druckseite zu liegenden.

12. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 bis 7 oder einem derselben, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Gehäuseglieder, welche keine Zwischenspannstücke bilden, in an sich bekannter Weise derartig dünnwandig ausgebildet sind, daß sie sich bei Wärmedehnungen elastisch deformieren, <z. B. unter Aufteilung in zylindrische Ringe zur Übertragung der Axialkräfte und solche zur Aufnahme der vom Innendruck herrührenden Radialkräfte, wobei die Wandstärke von Gruppe zu Gruppe verschieden ist.

13. Kreiselpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die die Zwischenspannstücke bildenden Glieder ähnlich wie die druck- und saugseitigen Deckel unelastisch mit größerer Wandstärke und Breite ausgeführt sind als die axial deformierbaren Gehäuseglieder.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 430 382.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

& 909 690/349 12.