DE2113083C2 - Mehrstufige Pumpe zum Fördern von siedenden oder nahezu siedenden Flüssigkeiten mit niedrigem Zulaufgefälle - Google Patents

Description

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Fig:6 einen Schnitt, längs der Linie 6-6 in Fig.5 Irisch zur Achse verlaufenden äußeren BogenabschniU

durch ein Hauptgehäuseteil, 107 sowie einen sich nach innen anschließenden kurzen

F i g. 7 einen Schnitt längs der Linie 7-7 in F i g. 3, inneren Bogenabschnitt 109 auf. Auf diese Weise ver-

F i g. 8 einen Schnitt längs der Linie 8-8 in F ΐ g. 7, bleibt zwischen dessen innerem Ende und der Mitte des

F ig. 9 einen Schnitt längs der Linie 9-9 in F ig. 7, 5 Zentrifugalpumpenlaufrads 24 ein Raum bzw. eine Lük-

F ί g. 10 einen Schnitt längoder Linie 10-10 in F i g. 8, ke. Es wird also der äußere ringförmige Auslaßabschnitt

F i g. 11 einen Schnitt längs der Linie 11-11 in F i g. 2, 86 des Zentrifugalpumpenlaufrad-Gehäuses 80 durch

und die äußeren Bogenabschnitte 107 der drei äußeren ge-

Fig. 12 einen Schnitt längs der Linie 12-12 in F ig. 3. krümmten Abschnitte 106 gebildet Die sich zwischen

Die mehrstufige Pumpe gemäß F i g. 1 weist ein insge- io benachbarten Bogenabschnitten 107 befindlichen Lük-

samt mit 10 bezeichnetes, auf einem Fuß 12 ruhendes ken stellen die Auslaßöffnungen 100 des Zentrifugal-

Pumpengehäuse auf, mit dessen mittleren Hauptgehäu- pumpenlaufrads 24 dar.

seteil 15 ein vorderes Gehäuseteil 14 und ein hinteres Aufgrund der besonderen Gestaltung der Schaufeln

Gehäuseteil 17, das die WeUenlager für eine Pumpen- 104 gelangt die durch die Ansaugöffnung 88 eintretende

welle 22 aufnimmt, mittels Kopfschrauben 18 verbun- 15 Flüssigkeit sanft auf die rotierende Rückwand 98 und

den ist Zwischen dem mittleren Hauptgehäuseteil 15 wird sodann gleichmäßig längs des inneren gekrümmten

und dem hinteren Gehäuseteil 17 befindet sich ein hinte- Abschnitts 108 und längs des äußeren gekrümmten Ab-

res Abschlußteil 20, das Wellendichtungen aufnimmt Schnitts 106 der Schaufeln 104 nach außen zu den drei

Auf der Pumpenwelle sitzen ein Zeritrifugalpumpen- Auslaßöffnungen 100 in den SpiralV^aal 102 geleitet

laufrad 24 und ein Seitenkanalpumpenlaufrad 26, gesi- 20 Die Schaufeln 104 sind in einer Weise arjeordnet daß

chert durch Keile 28 bzw. 30. die Flüssigkeit beim Austritt durch die Auslaßöffnungen

Das Seitenkanalpumpenrad 26 weist an seinen Stirn- 100 eine stärkere Einengung erfährt als beim Eintritt

seiten durch eine ringförmige Mittelrippe getrennte und durch die Ansaugöffnung 88, so daß an keiner Stelle

seitlich und zum Umfang hin offene Förderzellen 42 innerhalb des Zentrifugalpumpenlaufrads 24 eine

symmetrisch auf. Das Seitenkanalpumpenlaufrad 26 25 Druckabnahme auftritt sondern vielmehr eine stetige

läuft in einem Seitenkanal 44 zwischen einer nach F i g. 1 Drucksteigerung bei möglichst geringer Erzeugung von

rechten Kanalscheibe 46 und einer linken Kanalscheibe Turbulenz der Flüssigkeit Die besondere Ausgestaltung

53 um, welche mit den beiden seitlichen Dichtflächen 48 der Schaufeln 104, bei denen der innere gekrümmte Ab-

des Seitenkanalpumpenlaufrads 26 zusammenwirken. schnitt 108 sich zum Mittelpunkt des Zentrifugalpum-

Das geschlossene Zentrifugalpumpenlaufrad 24 hat λ penlaufrads 24 hin verjüngt, trägt zur Drucksteigerung

ein einteiliges Gehäuse 80 (siehe F i g. 1 und F i g. 7) mit in letzterem bei.

einer rohrförmigen Ansaugnabe 82, einem sich erwei- Innen weist der Spiralkanal 102 eine besondere Austernden Mittelabschnitt 84 und einem ringförmigen gestaltung auf, um eine große, sich auf Siedetemperatur Auslaßabschnitt 86. Das Gehäuse 80 hat auf der nach befindende Flüssigkeitsmenge von den drei Auslaßöff-F i g. 1 linken Seite eine Ansaugöffnung 88, welche mit 35 nungen 100 des Zentrifugalpumpenlaufrads 24 stödem Ansaugkanal 90 des vorderen Gehäuseteils 14 di- rungsfrei in den Seitenkanal 44 der Seitenkanalstufe zu rekl in Verbindung steht Der Ansaugkanal 90 ist im leiten. Zur Vermeidung des Siedens der Flüssigkeit ist es Vergleich zum Gesamtdurchmesser des Zentrifugal- wesentlich, daß der Spiralkanal 102 so ausgestaltet wird, pumpenlaufrads 24 sehr groß. Die Ansaugnabe 82 läuft daß die Flüssigkeit nicht aufgewirbelt wird sondern Turin einer Buchse 92 in einer Ausnehmung 94 am inneren 40 bulenzen zurückgehalten werden.
Ende der zylindrischen Wand 96 des Ansaugkanals 90. . Der Spiralkanal 102 befindet sich im vorderen Ge-Das nach F i g. 1 rechte Ende des Gehäuses 80, also häuseteil 14 und wird auf der nach F i g. 1 rechten Seite dessen Rückseite, ist durch eine Rückwand 98 mit einer durch das Hauptgehäuseteil 15 des Gehäuses 10 sowie mittigen Ns.be 72 abgeschlossen. durch das innere Abschlußteil 103 begrenzt Ein Hohl-Das Zentrifugalpumpenlaufrad 24 weist in der äuße- 45 raum 116 im Gehäuseteil 14 bildet den Spiralkanal 102 ren Mantelfläche des AusiaBabschnitts S6 des Gehäuses und verläuft von der inneren Rückwand 103 und den 80 im gleichen Abstand drei Auslaßöffnungen 100 auf, Auslaßöffnungen 100 des Zentrifugalpumpenlaufrads 24 siehe F i g. 3, 4 und 7, die in direkter Verbindung mit seitlich weg. Im gleichen Abstand springen drei Leiteinem Spiralkanal 102 mit rechteckigem Querschnitt schaufeln 118 rechtwinklig von einer vorderen Stirnstehen, der Jas Zentrifugalpumpenlaufrad 24 umgibt 50 wand 114 in den Spiralkanal 102 vor, siehe F i g. 2 und 3. Das Zentrifugalpumpeniaufrad 24 ist von besonderer Diese Leitschaufeln 118 weisen nahe ihres auslaßseiti-Bauart, die im Vergleich zu bekannten Zentrifugalpum- gen Endes 117 einen abgerundeten Querschnitt mit eipcnlaufrad-Konstruktionen nur einen sehr geringen nem inneren Ausschnitt 120 auf, wobei letzterer die Auf-Druck aufbaut und einen höheren volumetrischen Wir- gäbe hat, den Auslaßabschnitt 86 des Zentrifugalpumkungsgrad besitzt. Disse wird durch tiefreichende be- 55 penlaufrads 24 aufzunehmen. Die drei Schaufeln 118 sonders geformte Schaufeln 104, deren erfindungsgemä- stützen sich über Füße 119 auf einer von der vorderen ße Ausbildung, insbes. in Fig. 3 dargestellt ist, ermög- Stirnwand 114 nach außen verlaufenden schrägen Wand licht Die Schaufeln 104 sind in gleichem Abstand um die 122 ab.

Mitte der Laufradrückwand 98 und der Achse der Pum- Wie aus F i g. 2 hervorgeht, nimmt der Querschnitt

penwelle 22 angeordnet und weisen gleiche Form auf. 60 des Spiralkanals 102 allmählich vom geschlossenen En-

Jede Schaufel 104 hat einen radial äußeren gekrümmten de 124 zum offenen Ende 126 zu, an dem eine Schrägung

Abschnitt 106, welcher im rechten Winkel von der 130 vorgesehen ist, die von der vorderen Stirnwand 114

Rückwand 98 abstsht und eine annähernd konstante vorsteht. Diese ieitti die Flüssigkeit von der Zentrifu-

Dicke besitzt, sowie einen radial inneren gekrümmten galpumpenstufe weiter durch die Einlaßöffnung 131

Abschnitt 108, dessen Dii;!<e von der Mitte des Zentrifu- 65 zum Seitenkanal 44 der Seitenkanalpumpenstufe. Wie in

galpumpenlaufrads 24 divergierend nach außen zu den F i g. 11 dargestellt, erhebt sich die der Führung dienen-

entgegengesetzten Seiten des äußeren gekrümmten de Schrägung 130 zur Lenkung der Flüssigkeit in die

Abschnitts 106 zunimrru. Dieser weist einen konzen- Seitenkanalstufe von der vcrderen Stirnwand 114 in ei-

nem stumpfen Winkel zum äußeren Ende des Spiralkanals 102.

Die Leitschaufeln 118 haben im Betrieb der Zentrifugalpumpenstufe die wichtige Aufgabe, dem aus den Auslaßöffnungen 100 des Zentrifugalpumpenlaufrads 24 s austretenden Flüssigkeitsstrom in eine bestimmte Richtung zu lenken. Dadurch, daß die Leitschaufeln 118 sehr nahe dem Auslaßabschnitt 86 des Zentrifugalpumpenlaufrads 24 angeordnet sind, bilden sie gleichsam für das Zentrifugalpumpenlaufrad 24 mehrere Ausgänge, was eine bessere radiale Kraftverteilung der Baugruppe Zentrifugalpumpenlaufrad-Pumpenwelle zur Folge hat.

Wie in Fi g. 3 dargestellt, weist die Stirnseite 140 des Hauptgehäuseteils 15 gegenüber dem vorderen Gehäuseteil 14 eine flache ringförmige Aussparung 142 auf, is deren Querschnittsform gleich derjenigen des Innenrati.Tis 1!6 bzw. des Spiralkanals !02 des vorderen Gehäuseteils 14 ist. An der Ansaugöffnung 131 des Kanals 146 der Seitenkanalpumpenstufe befindet sich eine leicht geneigte Fläche 144, siehe Fig. 12, welche mit der Schrägung 130, siehe Fig. 11, derart zusammenwirkt, daß die Flüssigkeit sanft in die Seitenkanalstufe gelenkt wird.

Der Kanal 146, der in dem Hauptgehäuseteil 15 verläuft, bildet einen Flüssigkeitsdurchgang zum Seitenka- nal 44, der am Umfang des Seitenkanalpumpenlauf rades 26 in einer nach Fig.7 rechten Kanalscheibe 46 und linken Kanalscheibe S3 ausgebildet ist

Ober der Einlaßöffnung des Seitenkanals 44, siehe F i g. 6, erstreckt sich ein Leitorgan 148, das mit dem Hauptgehäuseteil 15 fest verbunden ist Das in F i g. 7 dargestellte Leitorgan 148 weist einen sich verjüngenden Querschnitt auf, wobei die schrägen Seiten 150 nach außen zusammenlaufen und eine verhältnismäßig scharfe Kante bilden. Das Leitorgan 148 vermeidet, daß die von dem Seitenkanalpumpenlaufrad 26 nach außen geschleuderte Flüssigkeit zuströmende Flüssigkeit behindert

Im Hauptgehäuseteil 15 befindet sich der Auslaßkanal 154 der Seitenkanalstufe, siehe F i g. 6, der mit dem Seitenkanal 44 unmittelbar in Verbindung steht Um zu verhindern, daß die unter Druck stehende Flüssigkeit zur Saugseite der Seitenkanalstufe übertritt sind zwei radiale Sperrwände 156, siehe F i g. 8 und 9, vorgesehen, welche mit den Kanalscheiben 46 und 53 fest verbunden sind und den Seitenkanal 44 in Umfangsrichtung unterteilen.

Im Betrieb der Pumpe tritt die Flüssigkeit in die Ansaugöffnung 88 de, Zentrifugalpumpenlaufrads 24 ein und wird durch die radialen Auslaßöffnungen 100 an dessem Umfang mit erhöhtem Druck und erhöhter Geschwindigkeit in den Spiralkanal 102 abgegeben. Die austretende Flüssigkeit trifft auf die Leitschaufeln 118 auf, welche dem Flüssigkeitsstrom die gewünschte Richtung geben. Es wird sodann in einer wirbelnden Bewe- gung zur vorderen Stirnwand 114 des Spiralkanals 102 und zur Schrägung 130 geführt, wo die Flüssigkeit zur Einlaßöffnung 131 der Seitenkanalstufe gelenkt wird. Hiernach strömt sie durch die Einlaßöffnungen 131 in den Seitenkanal 44. Regenerativ wird im Seitenkanalpumpenlaufrad 26 der Druck aufgebaut und die Flüssigkeit ununterbrochen durch die Förderzellen 42 des Seitenkanalpumpenlaufrads durch den Seitenkanal 44 zum Auslaßkanal 154 gefördert

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Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

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Pa tansDruch· Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Pumpe zum ansp c. Fördern von siedenden oder nahezu siedenden Flüssig-Mehrstufige Pumpe zum Fördern von siedenden keiten mit einem notwendigen Zulaufgefälle von nicht oder nahezu siedenden Flüssigkeiten mit einem not- mehr als ca. 30 cm, die als Ansaugstufc eine Zentrifugalwendigen Zulaufgefälle von nicht mehr als ca. 30 cm, s pumpenstufe und als Hochdruckstufe eine nachgeschaidie als Ansaugstufe eine Zentrifugalpumpenstufe tete Seitenkanalpumpehstufe hat, wie sie im übrigen im und als Hochdruckstufe eine nachgeschaltete Sei- Oberbegriff des Patentanspruchs umrissen ist
tenkanalpumpenstufe hai, bei der die Laufräder bei- Eine gattungsgemäße Pumpe mit den Merkmalen des der Pumpenstufen auf einer gemeinsamen Welle sit- Oberbegriffs des Patentanspruchs ist aus der DE-AS zen, welche ein Pumpengehäuse mit einem ersten io 1152 887 bzw. US-PS 28 75 698 bekannt, in der auch die Pumpenkanal in Form eines sich spiralförmig erwei- Schwierigkeiten, die beim Pumpen einer Flüssigkeit aufternden Äuslaßkanals und einem zweiten Pumpen- treten, deren Temperatur auf dem Siedepunkt liegt oder kanal in Form wenigstens eines Seitenkanals auf- diesen nahezu erreicht, eingehend erörtert sind. Die beweist, bei der das mit in gleichem Winkelabstand kannte Pumpe erfordert nur geringe Zulaufhöhen am vorgesehenen gekrümmten Schaufeln versehene ge- 15 Pumpeneinlaß. Sie hat sich im Betrieb als sehr zufrieschlossene Zentrifugalpumpenlaufrad der Zentrifu- denstellend erwiesen und zwar bei Zulaufhöhea bis hergalpumpenstufe eine rohrförmige, sich axial in den ab zu etwa 30 cm. Die Förderleistung einer solchen Ansaugkansi des Pumpengehäuses erstreckende Pumpe ist dadurch begrenzt, daß das Sieden von FIQs-Ansaugnabemit vergleichsweise großem Innen- sigkeitsteilen beim Ansaugen durch die Ansaug- bzw. durchmesser, der etwa so groß wie der des Ansaug- 20 Zentrifugalpumpenstufe und beim Oberleiten von der kanals ist, hat und bei der der das Zentrifugalpum- Ansaugstufe zur nachgeschalteten Hochdruck- bzw. penlaufrad umschließende Auslaßkanal mit der Ein- Seitenkanalpumpenstufe frühzeitig eintreten kann,
laßöffnung der Seitenkanäle der Seitenkanalpum- Pumpen, deren Ansaugpumpenrad als sogenannte ofpenstufe axial in Verbindung steht, wobei das Sei- fene Läufer ausgebildet sind (US-PS 30 68 799), eignen tenkanalpumpenlaufrad insbesondere an seinen 25 sich nicht für die Förderung nahezu siedender Flüssig-Stirnseiten durch eine ringförmige Mittelrippe ge- keiten bei geringen Zulaufhöhen, da die Wirkung offetrennte und seitlich und zum Umfang hin offene For- ner Läufer davon abhängt, wie dicht die Dichtung zwiderzellen aufweist, deren Seitenkanäle radial nach sehen ihm und der Stirnscheibe der Pumpe ist Übliche innen durch nne Radialdichtung gegenüber dem Leckströmungen an dieser Stelle würde in unkontrol-Läufer abgedichtet sind und sich zwischen der Ein- 30 lierter Weise die Förderung erniedrigen,
laßöffnung von der Druckseite der Ansaugstufe und Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solder durch eine das Seitenkanalpumpenlaufrad mit ehe Flüssigkeitspumpe dahingehend zu verbessern, daß geringem Spiel umschließende Querwand von dieser bei einem gegebenen Gehäusedurchmesser eine größegetrennten radialen Austrittsöffnung über einen re Pumpleistung bzw. Fördermenge oder bei vermin-Winkelbereich von insbesondere mehr als 27O⁰C er- 35 derter Rotordrehzahl die gleiche Pumpleistung bzw. strecken, wobei die Schaufeln (104) des Zentrifugal- Fördermenge erzielbar ist und daß die aus Pumpenwelle pumpenlaufrades (24) vom Umfang derart nach in- und Laufrädern bestehende Baugrujrw in radialer Richnen verlaufen, daß jede der Schaufeln einen radial tung gleichmäßiger belastet ist Eine Begrenzung der äußeren gekrümmter? Abschnitt (106) mit etwa kon- Förderleistung durch einsetzendes Sieden beim Ansaustanter axialer Breite sowie einen radial inneren ge- 40 gen und beim Übertreten von der Ansaug- und Druckkrümmten Abschnitt (108) aufweist, dessen axiale stufe soll zurückgehalten werden.
Breite außen bis zum Durchmesser der Ansaugnabe Bei der eingangs genannten Pumpe gelingt die Lö-(82) zunimmt und von dort innen bis zu Mitte des sung dieser Aufgabe durch die Merkmale des kenn-Zentrifugalpumpenlaufrades abnimmt und daß der zeichnenden Teils des Patentanspruchs. Dessen erste äußere gekrümmte Abschnitt (106) einen konzen- 45 Maßnahme gibt eine konstruktive Vorkehrung an, auftrisch zur Achse verlaufenden äußeren Bogenab- grund derer an keiner Stelle des Ansaug- bzw. Zentrituschnitt (107) sowie einen sich nach innen anschlie- galpumpenrades eine Druckabnahme mit der Folge der ßenden kurzen inneren Bogenabschnitt (109) auf- Gefahr des Siedens oder Ausdampfens erfolgt Dessen weist, dadurch gekennzeichnet, daß sich zweite Maßnahme bewirkt durch Einbau von Leitder Strömungsquerschnitt zwischen den mindestens 50 scHaufeln in den Übertrittskanal zwischen der Ansaugdrei Schaufeln (104) von der Ansaugnabe (82) zu den und der Druckstufe, daß dort zu Dampfblockaden fühzwischen benachbarten Enden der äußeren Bogen- rende Ausdampfungen verhindert sind. Die aus Pumabschnitte (107) verbleibenden Auslaßöffnungen penwelle und Laufrädern bestehende Baugruppe wird (100) hin derart verengt, daß an keiner Stelle eine in radialer Richtung gleichmäßiger belastet.
Druckabnahme erfolgt und daß im Auslaßkanal 55 Das Vorsehen von Diffusor-Leitschaufeln hat sich als (102) zwischen dessen Stirnwand (114) und der Ein- vorteilhaft erwiesen, weil sich eine wesentlich weniger laßöffnung (131) der Seitenkanalpumpenstufe eine turbulente Strömung einstellt und somit die Gefahr der Schrägung (130) in axialer Richtung, die die Flüssig- Ausdampfung verringert ist. Außerdem lassen sich so keit zur Seitenkanalpumpenstufe leitet, und mehrere das Pumpengehäuse einfacher und mit geringerem Diffusor-Leitschaufeln (118) mit gleichem Winkelab- 60 Durchmesser ausbilden.

stand vorgesehen sind, die sich von der Stirnwand Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand ei-

(114, 122) zur Seitenkanalpumpenstufe erstrecken ner Zeichnung näher erläutert, in der zeigt

sowie in unmittelbarer Nähe des Umfangs des Krei- Fig. 1 einen Längsschnitt durch die mehrstufige

selpumpenlaufrades enden, die den aus den Auslaß- Pumpe,

öffnungen (100) des Zentrifugalpumpenlaufrades 65 Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1,

austretenden Flüssigkeitsstrom ebenfalls zur Sei- Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 1,

tenkanalpumpenstufe umlenken. F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in F i g. 3,

F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in F i g. 1,