DE1072100B

DE1072100B -

Info

Publication number: DE1072100B
Application number: DE19561072100D
Authority: DE
Filing date: 1956-10-02
Publication date: 1959-12-24

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.In a widened design of multistage centrifugal pumps for high pressures, the housing consists of individual ones links corresponding to the pressure stages, which are carried out in the axial direction on both sides Lids attacking anchor bolts are held together.

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.In such sectional pumps, the anchor bolts must be dimensioned so that they take the forces the total pressure difference, which is made up of the differential pressures between the individual stages, can accommodate between the suction side and pressure side of the pump. To create a seal between To achieve the individual links, these must be applied to their abutting sealing surfaces are compressed with a pressure which initially increases from stage to stage and which results from the pressure difference between the external atmosphere and the absolute stage pressure. the The compressive force required to achieve the sealing forces is thereby introduced into the construction, ao that the anchor bolts are tightened with sufficient pre-tension. So you must be so strong be that they result from the difference in pressure between the suction side and the pressure side Forces can also absorb the additional force that is used to generate the preload. at Pumps for pumping hot media, such as B. in boiler feed pumps, the anchor bolts still have to be be provided with a considerable reserve to absorb any thermal expansion stresses that occur. The axial forces that the anchor bolts stress between the suction and pressure-side cover are created accordingly by the summation of the pressures, which increase evenly from step to step.

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.Since the required preload force depends on the stress conditions in the last stage, i.e. depends on the highest pressure, the members of all the preceding stages must have higher forces take up as corresponds to the conditions within themselves. Both in the anchor bolts and in The intermediate pieces require a lot of material because over the entire length of the pump housing are a certain cross-section of the anchor bolts, a certain wall thickness of the links and with regard to the permissible specific surface pressure, a certain sealing surface size necessary, which depends on the conditions of the stage of highest pressure, which is all the greater Disadvantage means the higher the pressure.

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 DruckdeckelIt is true that a centrifugal pump design has also become known in which the casing parts of the housing members have decreasing wall thicknesses after the suction side, but here too the axial forces from the suction cover to the pressure cover

Kreiselpumpe in GliederbauartArticulated centrifugal pump

Anmelder:Applicant:

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

Dr.-Ing. Fritz Krisam und Walter Sdrwengler₁ Frankenthal (Pfalz), sind als Erfinder genannt wordenDr.-Ing. Fritz Krisam and Walter Sdrwengler ₁ Frankenthal (Pfalz), have been named as inventors

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.transferred over all links, so that the smallest wall thickness and also the smallest sealing surface must be based on the total pressure difference between suction and pressure side. This will a reduction in the wall thickness towards the suction side to only correspond to the lower radial forces, which are dependent on the respective step pressure are possible. Differences in the size of the sealing surfaces the individual housing members and the strength of the connecting screws can be used in this design can therefore not be achieved, so that a notable improvement in terms of material utilization or Weight saving is not given.

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.The invention avoids the disadvantages mentioned and provides a high-pressure pump with the best Material utilization created. According to the invention, this consists of a multistage centrifugal pump Link construction in which the shell parts of the links decrease in wall thickness towards the suction side have, with the jointed housing clamped between the suction and pressure cover by switching on a or several members designed as intermediate clamping pieces, on which the anchor bolts engage, in a plurality of axially braced link housing groups is divided, within the area of the Power flow lying housing parts (sectional walls, sealing surfaces, anchor bolts) with such dimensions are provided, as they result from the highest stage pressure occurring in the group in question result.

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-The anchor bolts are each with the highest stage pressure within a group appropriate cross-section for each group carried out separately or as common for all groups

90» 690/34990 »690/349

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.Same anchor formed with a changing cross-section. In the latter case, the anchor bolts are pressed by nuts on the intermediate clamping pieces provided with eyes or a flange, However, two-part rings can also be used, which are inserted into the grooves of the anchor bolts and secured with sleeves pushed over. The sleeves can in the latter type by an inwardly directed flange at the same time as washers adapted to the circumstances Serve strength. Within each link group, the wall thickness of the links can be subjected to the highest pressure be adjusted within the same. The sealing surfaces that transmit the axial forces can also be inside each group to be adapted to this pressure. The one required in the suction-side housing part opposite that in the pressure-side housing part, which is considerably lower, allows a lighter design the suction cover, which in a link housing known design despite the smaller Internal pressure on the suction side with regard to the final pressure on the pressure side and the dependent one high pretensioning force of the anchor bolts had to be designed with correspondingly thick walls. The measures according to the invention also make the intermediate piece forces on the pressure side essential reduced, which means smaller sealing surface sizes with a corresponding influence on the screw forces enables. If more than one intermediate piece is used, the ones on the suction side can also be closed lying intermediate clamping pieces opposite the pressure cover and those to the pressure side Intermediate clamping pieces are made correspondingly weaker.

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.It is particularly advantageous to use the centrifugal pump according to the invention at the highest Pressures and temperatures using the known measures to achieve axial elasticity execute, the individual members are designed accordingly thin-walled and also in cylindrical Rings for the pressure-elastic transmission of the axial force and these surrounding rings for absorption the radial forces resulting from the internal pressure can be divided. Only the Links made elastic, which do not form intermediate clamping pieces, while these themselves are similar to the pressure-side and suction-side cover with greater wall thickness, axially inelastic and greater width executed so that the forces introduced by the anchor bolts can be safely transmitted.

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.By using the design principles according to the invention, the boiler feed and Pumps for similar purposes are built for the highest pressures and temperatures at which Compared to the known, significantly reduced effort, pressure and thermal expansion forces are safe be included.

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 the case of the division of the pump housing according to the invention, a distinction can be made between two housing parts, namely one on the pressure side and one on the suction side, with the corresponding pre-tensioning forces on the suction side and final pressure on the pressure side can be determined and for this reason can be of different sizes. the Arrangement of the intermediate clamping piece between the links is selected correctly when the maximum specific load of the parts lying in the power flow in the suction-side and pressure-side housing part at least is approximately the same size. The forces remain compared to those in the previous housing designs much smaller, so that the delivery head is increased compared to similar known pumps can be.

In den Abb. 1 und 2 sind Pumpen der bisher bekannten und der erfindungsgemäßen Bauart schematisch unter Beifügung von Kräftediagrammen dargestellt. In Figs. 1 and 2 pumps of the previously known and the inventive design are schematically shown with the addition of force diagrams.

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. Fig. 1 shows one of the known pump housing of the sectional construction with the suction-side cover 1, the pressure-side cover 2, the limbs 3 and the ίο anchor screws 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 contrast, Fig. 2 shows the schematic representation of a pump housing according to the invention as an exemplary embodiment with continuous, stepped anchor screws. The sectional housing is divided into housing groups A and B , of which the suction-side group A is designed with smaller dimensions than the pressure-side group B. Both groups are interposed by means of the through anchor screws 4 , with the inclusion of an intermediate clamping piece 5, which also forms a housing element suction-side cover 1 and pressure-side cover 2 clamped. Just like the members 3 , the anchor bolts 4 are made stronger in the area of the pressure-side group B than in the area of the suction-side group A. The intermediate clamping piece is provided with a flange 6 , against which the bracing is pushed with the help of the weaker part of the anchor bolts 4 Nuts 7 takes place. The bracing of the intermediate piece 5 with the help of a two-part ring 8, which is inserted into a groove 9 of the anchor bolts 4 , is shown in Fig. 3. The sleeve 10 holds the ring halves together and at the same time forms with its flange 11 the washer for the attack of the anchor screw forces .

In den Diagrammen der Abb. 1 und 2 bedeutet:In the diagrams in Fig. 1 and 2:

Pf (Pf₁; Pf_a usw.) = Flüssigkeitskräfte. Pf (Pf ₁ ; Pf _a etc.) = fluid forces.

Pf₁ = maximale Flüssigkeitskraft. Pf ₁ = maximum fluid force.

Ps, cf S = saugseitige Gehäuse- Ps, cf S = suction-side housing

beanspruchung.stress.

Pd, aD = druckseitige Gehäuse Pd, aD = pressure-side housing

beanspruchung.stress.

ΔΡ, Δσ — saugseitiger, über das not- ΔΡ, Δσ - on the suction side, via the emergency

= wendige Maß hinausgehender= more maneuverable dimensions

Mehrbetrag der Gehäusebeanspruchung. Additional amount of the housing stress.

Pr = Vorspannkraft der Verbindungsschraube.
P_Ä = zujn Abdichten erforderliche Pr = pretensioning force of the connecting screw.
P _Ä = required for sealing

Kraft.Force.

Pa_s Pa _s

= zum Abdichten erforderliche maximale Kraft.= maximum force required for sealing.

= Kraft infolge Temperaturdifferenz zwischen Verbindungsschraube und Gehäuse.= Force due to the temperature difference between the connecting screw and the housing.

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.The hatched part in the diagram according to Fig. 1 shows the amount of the housing stresses occurring per stage, around which the suction-side part of the pump is less loaded and therefore also dimensioned less could be. The diagram according to Fig. 2, on the other hand, shows how much with the hatched parts this amount of stresses beyond what is necessary when installing z. B. one Intermediate clamping piece is reduced.

Abb. 4 zeigt eine Ausführung mit axial elastisch ausgeführten Gehäusegliedern 3, die relativ dünnwandig ausgebildet mit ihren zylindrischen Teilen 12 die Axialkräfte druckelastisch aufnehmen, währendFig. 4 shows an embodiment with axially elastic housing members 3, which are relatively thin-walled with their cylindrical parts 12 absorb the axial forces elastically, while

Claims

the rings 13 are intended to accommodate the radial pressures. These parts are also made weaker in the group area A on the suction side than in the group area B. The intermediate piece 5 is inelastic and of greater width than the other links. Patent claims:

1. Multi-stage centrifugal pump in link design, in which the shell parts of the links have wall thicknesses that are decreasing towards the suction side, characterized in that the link housing clamped between the suction and pressure cover is made by engaging one or more links designed as intermediate clamping pieces on which the anchor bolts engage, is divided into several axially braced link housing groups, within the area of which the housing parts (link walls, sealing surfaces, anchor bolts) are provided with such dimensions as are obtained from the highest stage pressure occurring in the group in question.

2. Centrifugal pump according to claim 1, characterized in that for bracing the housing members for each housing group special anchor bolts with a different cross-section for each group are arranged.

3. Centrifugal pump according to claim 1, characterized in that through anchor bolts are arranged with a stepped cross-section for the individual groups for bracing the housing members over the entire length of the housing.

4. Centrifugal pump according to claim 1, characterized in that the housing members designed as intermediate clamping pieces are designed with flanges or eyes for the attack of the anchor bolts.

5. Centrifugal pump according to claim 1, 3 and 4, characterized in that the anchor bolts are braced with respect to the intermediate clamping pieces by nuts which can be pushed over the weaker part of the same.

6. Centrifugal pump according to claim 1, 3 and 4, characterized in that the anchor screws are braced with respect to the intermediate clamping pieces by two-part rings inserted into grooves with locking sleeves pushed over.

7. Centrifugal pump according to claim 6, characterized in that the locking sleeves are provided with inwardly directed flanges which are so dimensioned in their thickness that they serve as washers adapted to the respective conditions for the transmission of the forces from two-part rings to the intermediate clamping pieces.

8. Centrifugal pump according to claim 1 to 7 or one of the same, characterized in that the wall thickness of the housing members within each group is adapted to the highest step pressure occurring in the same.

9. Centrifugal pump according to claim 1 to 8 or one of the same, characterized in that the size of the sealing surfaces transmitting the axial compressive forces within each group is adapted to the highest step pressure occurring in the same.

10. Centrifugal pump according to claim 1 to 9 or one of the same, characterized in that the suction-side housing cover is made weaker than the pressure-side cover.

11. Centrifugal pump according to claim 1 to 10 or one of the same, characterized in that when using more than one intermediate clamping piece, the intermediate clamping pieces to be located on the suction side are made weaker than those to be located on the pressure side.

12. Centrifugal pump according to claim 1 to 7 or one of the same, characterized in that those housing members which do not form intermediate clamping pieces, are designed in a known manner such thin-walled that they deform elastically in the event of thermal expansion, <z. B. subdividing into cylindrical rings for transmitting the axial forces and those for absorbing the radial forces resulting from the internal pressure, the wall thickness differing from group to group.

13. Centrifugal pump according to claim 12, characterized in that the members forming the intermediate clamping pieces, similar to the pressure and suction side covers, are made inelastic with greater wall thickness and width than the axially deformable housing members.

Considered publications:
U.S. Patent No. 2,430,382.

For this purpose 2 sheets of drawings

& 909 690/349 12.& 909 690/349 12.