DE929461C

DE929461C - Einrichtung zur Verminderung der Waermeuebertragung laengs Wellen

Info

Publication number: DE929461C
Application number: DET273A
Authority: DE
Inventors: Victor Ivanoff
Original assignee: Hayward Tyler and Co Ltd
Current assignee: Hayward Tyler and Co Ltd
Priority date: 1946-01-29
Filing date: 1949-12-13
Publication date: 1955-06-27

Description

Einrichtung zur Verminderung der Wärmeübertragung längs Wellen Die Erfindung betrifft Einrichtungen zur Verininderung der Wärmeübertraäung längs Wellen und bezieht sich insbesondere jedoch nicht ausschließlich auf die @'erminderui"g der Wärnieübertragung längs der Wellen von Zetitrifugalpttmpen, die unter hohen oder veränderlichen Temperaturen arbeiten.
Es ist bereits bekannt, Wellen für diesen Zweck wenigstens auf einem Teil ihrer Länge hohl auszubilden und durch den Hohlraum der Welle eine Flüssigkeit zirkulieren zu lassen. Es ist ferner bereits bekannt, in dieser Weise ausgebildete Wellen als gemeinsame Wellen für eine Punipe oder einen Verdichter und einen dieselben antreibenden Motor zu verwenden, wobei die Wärmeübertragung voni oder zum Motor dadurch verhindert wird, daß die durch den Hohlraum der Welle zirkulierende Flüssigkeit die @@%ärmeabfti,lir übernimmt, die Welle also durch ein zirkulierendes Kühlmittel gekühlt wird.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verminderung der Wärmeübertragung längs Wellen, die über mindestens einen Teil ihrer Länge hohl ausgebildet sind, wobei der hohle Teil mit Flüssigkeit gefüllt ist. Sie besteht darin, daß die Flüssigkeit im zur Welle im ives.entlichen relativen Ruhezustand gehalten wird. Durch die erfindungsgemäße Einrichtung wird also nicht eine Kühlung, sondern gleichsam eine Isolation gegen WärnieflußinLängsrichtu,ng der Welle gebildet. Bei Wellen, bei denen ein hohler Teil mit Flüssigkeit gefüllt ist, ergeben sich jedoch Schwierigkeiten dadurch, daß als Folge der unterschiedlichen Wärmeausdiehnung der Welle und des in dem Hohlraum eingeschlossenen Mediums Beanspruchurgen der Welle eintreten können, die unter Umständen sogar zu einem Platzen der Welle führen können. Diese Gefahr wird gemäß der Erfindung dadurch ausgeschaltet, daß durch eine kleine Öffnung in der Wandung des hohlen Teiles der Welle eine Verbindung zwischen der Flüssigkeit im Hohlraum und der Flüssigkeit geschaffen ist, in der die Welle umläuft.
Der Vorteil einer solchen Anordnung liegt in einer Verminderung der am Ende dies hohlen Wellenteiles noch erforderlichen Kühlleistung soin einer Vereinfachung gegenüber Wellenkühleinrich.tungen, die durch eine von außen zugeführte und wieder nach außen abgeführte, im Innern des Hohlteiles zirkulierende. Flüssigkeit gekühlt werden.
Die Erfinduing wird nachstehend im einzelnen in ihrer vorzugsweisen Anwendung auf eine Flüssigkeitspumpe mit einem gemeinsamen Gehäuse für die Pumpe und den Motor, welches in an sich bekannter Weise eine Einschnürung mit einem Lager für die Welle besitzt, die als -emeinsame Welle für di,e Pumpe und den die Pumpe antreibenden Motor dient, beschrieben.
In der Zeichnumg stellt Fig. i einen Aufriß im Schnitt dies Pumpenendes eines solchen Aggregates und Fig. -2 einen senkrechten Schnitt einer abgeänderten Au:sführungsforin dar.
Wie Fig. i zeigt, ist die Pumpenanlage mit einem elektrischen Antriebsmotor zu einem Aggregat zusammengebaut. In den Figuren ist der gesamte Motor fortgelassen, außer dem mit i bezeichneten Ende des Motorgehäuses. Das Pumpenlaufrad ist mit z bezeichnet. Nach einem älteren Vorschlag sind das Motorgehäuse i und das Pumpengehäuse 3 zu einem gemeinsamen Gehäuse vereinigt, dass eine Einschnüruing 4. zwischen dem Pumpen- und dem Motorgehäuse aufweist. In dieser Einschnüruing ist eines der Zapfenlager der Welle 5 angeordnet, die der Pumpe und dem :Motor gemeinsam ist. Nach dem älteren Vorschlag wird die Flüssigkeit in dem gemeinsamen Gehäuse dadurch gekühlt, daß sie voan oberen Ende des Motorgehä."iises - nicht dargestellt - durch eine in einem Kühltank befindliche Schlange - nicht dargestellt - über eine Rohrleitung 6 und durch eine in der Wandung der Einschnürung ¢ vorgesehene öftnuing wieder zurück zum gemeinsamen Gehäuse umläuft.
Das Laufrad 2 ist am unteren Ende der Welle 5 angeordnet und saugt die Flüssigkeit in Achsricl-tung durch eine Eintrittsöffnung 7 am unteren Ende des Pumpengehäuses an, um sie radial durch einen Auslaß 8 in der Ebene des Laufrades abzugeben. Zwischen dem Laufrad und dem Auslaß 8 ist ein Ditfu!sor 9 angeordnet, dessen Einzelbeschreibuing sich erübrigt, da er nicht Gegenstand der Erfindung ist. Ferner ist eine Reihe von festen Prallplatten i r in Ebenen quer zur Achse der Welle 5 um die Welle herumliegend in dem rücktvärtigen Raum des Pumpengehäuses ,angeordnet, durch welche eine Anzahl von Schichten verhältnismäßig im Ruhestand verbleibender Flüssigkeit und dadurch eine Verminderung der Geschwindigkeit des Wärmeflusses durch diesen rückwärtigen Raum geschaffen wird.
Gemäß der Erfindung ist die Welle 5 in einiger Entfernung von ihrem unteren Ende, wie bei 30 angedeutet, durch Ausbohren hohl gestaltet. Ein Verschlußstopfen 3 i ist in das offene untere Ende der Welle eingeschweißt.
Das Laufrad 2 ist auf einer Verlängerung dieses Stopfens befestigt. Wie dargestellt, reicht die Bohrung 30 in der Welle von dem Verschlußstopfen 3 i, d. h. vom Pumpengehäuse 3 bis zu der erwähnten Einschnürung. Der Hohlraum 3o der Welle ist mit der ,gleichen Flüssigkeit, wie die gepumpte Flüssigkeit, .angefüllt. Diese kann in dien Hohlraum vom Pumpengehäu,se3 her durch eine kleine Durchlaßöffnung 32 eintreten, die, wie dargestellt, am oberen Ende der die Prallplatten tragenden Hülse angeordnet ist.
Bekanntlich ist die Geschwindigkeit der Wärmeübertragung durch Flüssigkeiten geringer als die durch feste Metalle, und da die Umlaufgeschwindigkeit als gleichförmig angesehen werden kann, wird die Flüssigkeit in der Auisspaxung 3o alsbald mit der Geschwindigkeit der Welle ohne eine Relativbewegung rotieren und die Wärme kann durch den Hohlrauim nur durch natürliche Konvektion übertragen werden. Die die Aussparung 30 umgebende Wanduing ist so dünn wie möglich ausgeführt, soweit dies damit vereinbar ist, daß sie hinreichend stark: ist, um die Kraft vom Motor zur Pumpe zu übertragen utnd um Wirbeln und nicht ausbalancierten hydraulischen Belastungen zu widerstehen. In manchen Fällen, insbesondere wenn die Welle :senkrecht angeordnet ist und die Wärme am unteren Ende, wie bei Fig. i, auftritt, kann eine Flüssigkeitsprallvorrichtung in dem Hohlraum 3o vorgesehen «-erden, um die durch Wärmekonvektion in axialer Richtung hervorgerufene Wärmeübertra:guing zu vermindern. Eine geeignete Form einer solchen Prallvorrichtun- ist in Fig. a dargestellt. Sie besteht aufs einer Anzahl einzelner, quer angeordneter, scheibenartiger Prallplatten 33, die auf eine in Achsrichtuin;- fest an der Welle angeordnete Stanige 34. .aufgeschraubt sind, wobei auf der Stange Abstandsmuffen 35 vorgesehen sind, welche den Abstand der Prallplatten voneinander längs der Welle sichern. Es ist darauf zu achten, daß die Umfangskanten der Prallplatten 33 dicht gegen den inneren Umfang des Hohlraums3o anliegen.
Bei Anwendung der Erfindung ist es verhältnismäßig einfach, den Motor auf einer hinreichend niedrigen Temperatur zu halten, auch wenn die Pumpe be:i einer Temperatur von mehreren hundert Grad arbeitet.
Die Erfindung kann vorteilhaft auch bei Pumpen mit hoher Flüssigkeitstemperatur Anwendung

finden, uni die Geschwindigkeit des Wärmestromes

längs der Ptrnlpeilwelle zur Stopfbüchse und den

Lagern zu. vermindern.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtwn; zur Verminderung der Wärme- übertragung längs Wellen, die über mindestens einen Teil ihrer Länge hohl ausgebildet sind, wobei der hohle Teil finit @lüssiskeit gefüllt ist, dadurch gekennzeicllt:et, daß Sich diese Flüssi`;keit im zur Welle im wesentlichen rela- tiven @ul:eznstat_d heiiildet und durch eine kleine üftnung in der Wandung des hohlen Teiles der Welle mit einer Flüssigkeit in Ver- bindung- steht, in der die Welle umläuft. ^. Einrichtung nach Anspruch i bei einer Flüssigkeitspumpe mit einem gemeinsamen Ge- häuse f ür Pumpe und-Motor, wobei das Gehäuse zwischen Pumpe und 1lotol- eine Einschnürung mit einem La_er für die «-elle besitzt, die als "umeli=?aine Welle für die Pumpe und den die Pumpe antreibe:iden Motor dient, dadurch ge- kennzeichnet, daß sich der Hohlra;@m der Welle vorn Pumpengehäuse bis zur Einschnürung er- streckt. ;. _@nordntin` nach den Ansprüchen i und dadurch gekennzeichnet, dal3 uni die Welle im

Pumpengehäuse eine Reihe von Prallplatten angeordnet sind. . Anordnung, nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatten ortsfest und quer zur Achse der Welle angeordnet sind. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche i bis .l, dadurch gekennzeichnet, daß im Hohlrauni der Welle Flüssigkeitsablenkvorrichtungen vor fesehen sind, um Wärmeübertra-ung durch thermische Konvektion längs der Welle zu verhindern. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenezeicline-t, da13 die Ablenkvorrichtu@ng aus einer Anzahl von einzelnen quer im Abstand voneinander längs der Welle angeordneten Ablenkplatten besteht. ;. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangskanten der Ablenkplatten damit am inneren Umfang der Welle ante ren. Angezo-ene Druckschriften: Deutsche Patentschriften \r. 68681.l, 689o13, i-19753 USA.-Patentschrift \r. 2239228: O. L u dtvi g : >.Handbuch des -Maschinenbaus:<, 2.AuH., Leipzig i9.12, S. 7 55,'56, Abb. 1o66.