CH442999A - Multi-stage centrifugal pump - Google Patents

Multi-stage centrifugal pump

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Publication number
CH442999A
CH442999A CH364065A CH364065A CH442999A CH 442999 A CH442999 A CH 442999A CH 364065 A CH364065 A CH 364065A CH 364065 A CH364065 A CH 364065A CH 442999 A CH442999 A CH 442999A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
pump
stage
speed
shaft
centrifugal pump
Prior art date
Application number
CH364065A
Other languages
German (de)
Inventor
Soldan Jiri
Original Assignee
Prvni Brnenska Strojirna
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Publication of CH442999A publication Critical patent/CH442999A/en

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00Pumping installations or systems
    • F04D13/02Units comprising pumps and their driving means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D1/00Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D1/06Multi-stage pumps

Description

  

      Mehrstufige        Schleuderpumpe            Die        Erfindung    bezieht     sich    auf     eine    mehrstufige  Schleuderpumpe mit Laufrädern, die auf einer vom  Motor angetriebenen Antriebswelle angeordnet sind.  Eine solche Pumpe kann zur Förderung heisser Flüs  sigkeiten, insbesondere von Öl, bestimmt sein.  



  Bei den bisher bekannten Ausführungen von mehr  stufigen Schleuderpumpen sind die Laufräder aller Stu  fen an der Welle so gelagert, dass sie sich zusammen  mit der Pumpenwelle drehen, die vom Motor angetrie  ben wird. Die Drehzahl aller Stufen ist die gleiche und  wird möglichst hoch gewählt, .damit die Maschinenab  messungen möglichst klein werden. Das Bestreben,       eine    möglichst     kleine    Stufenzahl zu erreichen, führt  dazu, dass die Umfangsgeschwindigkeit am Umfang  der Laufräder in den durch die Festigkeit des Materials  gegebenen Grenzen so hoch wie     möglich    gewählt wird.  Infolgedessen ist auch die Geschwindigkeit am Eintritt  in die     einzelnen    Stufen verhältnismässig hoch.

   Die  hohe Geschwindigkeit verursacht am Eintritt in die er  ste Stufe eine beträchtliche Senkung des statischen  Druckes. Der statische Druck darf die Spannung der  gesättigten Dämpfe nicht unterschreiten, sonst würde  es zur     Abscheidung    der Dämpfe aus der Flüssigkeit  und zur     Kavitation    kommen.

   Beim Pumpen heisser  Flüssigkeiten reicht gewöhnlich der     Druck    im Behälter,  aus dem die Flüssigkeit entnommen wird, nicht zur  Bildung eines genügenden     Druckes    im Saugraum aus       und    es ist     notwendig,    den     Behälter    höher als die Pumpe       anzuordnen.    Je     grösser        die        Senkung        dies        statischen          Druckes    am Eintritt in die erste Stufe ist, desto grösser  ist die nötige Fallhöhe.

   Die bekannten     Konstruktionen     von mehrstufigen Schleuderpumpen sind aus diesem  Gesichtspunkt nicht günstig. Die verhältnismässig hohe  Senkung des statischen     Druckes    am Eintritt in die erste  Stufe führt zu     vergrösserten        Forderungen    an die Fall  höhe. Auf diese Weise vergrössern sich die vertikalen  Abmessungen der technologischen Einrichtung und  erhöht sich die Baukonstruktion, was sich ungünstig in  den Kosten für Bau und Montage     wiederspiegelt.     



  Es ist bereits eine Reihe von     Konstruktionen    be-         kannt,    mit denen die Saugfähigkeit der Pumpe verbes  sert werden soll.  



  Eine bekannte Ausführung besteht darin, dass ein  Teil der Flüssigkeit hinter einer Pumpenstufe entnom  men und in einem Kühler ausserhalb der Pumpe abge  kühlt wird. Die Flüssigkeit wird dann vor die erste  Pumpenstufe     geführt,    wo sie in die angesaugte heisse  Flüssigkeit eingespritzt wird. Auf diese Weise wird die  Bildung von Dämpfen verhindert. Den Nachteil dieser  Ausführung bildet der Wärme- und     Druckenergiever-          lust        und        die    Notwendigkeit     eines    besonderen     Kühlers.     



  Andere bekannten Ausführungen gehen von dem  Umstand aus, dass sich mit der     Verminderung    der  Geschwindigkeit am Eintritt     in    die erste Stufe die Sen  kung des statischen Druckes begrenzt. Der     Hochdruck-          Hauptpumpe    ist eine     Niederdruck        Zubringerpumpe          vorgeschaltet,    die     eine        niedrigere        Drehzahl        besitzt.    Jede  Pumpe hat entweder einen selbständigen Motor oder  beide Pumpen werden von einem Motor angetrieben,  wobei eine von ihnen über ein Schaltgetriebe angetrie  ben wird.

   Der Nachteil dieser     Ausführung    liegt in der  Verdoppelung der Pumpenzahl und in grossen Aus  massen der Vorrichtung.  



  Der Vollständigkeit halber muss noch erwähnt wer  den, dass die Saugfähigkeit auch mit dem Betrieb der  Pumpe bei niedriger Drehzahl     verbessert    werden kann.  Wegen ihrer Nachteile kommt aber diese Lösung für  praktische Anwendung nicht in Betracht. Eine Pumpe  von gegebenen Parametern ist abnormal gross, ihr Wir  kungsgrad ist niedrig und die Erreichung von höheren  Drücken in einer Pumpe ist unmöglich.  



  Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese  Nachteile zu beseitigen. Bei einer     mehrstufigen    Schleu  derpumpe mit Laufrädern, die auf einer vom Motor  angetriebenen Antriebswelle angeordnet sind, geschieht  dies erfindungsgemäss dadurch, dass auf der vollen  Antriebswelle, die mittels eines     Zahngetriebes    mit  Übersetzung ins Langsame die     Vorgelegewelle    des Ge  triebes antreibt, drehbar das Laufrad der ersten Stufe       gelagert    ist, an dessen     verlängerter    Nabe ein Teil einer      Kupplung ausgebildet ist, mit dem der entsprechende  andere Teil im Eingriff steht, der an einem Ende einer  Hohlwelle ausgebildet ist, deren anderes Ende mit  einer Verzahnung versehen ist,

   die mit einem Zahnrad  der     Vorgelegewelle    unter Übersetzung ins     Langsame     im Eingriff steht. Auf diese Weise erreicht man eine  niedrige Umlaufgeschwindigkeit am Eintritt in die erste  Stufe und die Senkung des statischen Druckes ist hier  gering.  



  Die erfindungsgemässe Pumpe besitzt im Vergleich  mit den bisherigen Verbesserungen der Saugfähigkeit  der Pumpen den     Vorteil,    dass eine beträchtliche Ver  minderung der erforderlichen Fallhöhe mit einer  Pumpe ohne zusätzliche Vorrichtungen erreicht wird.  Es kommt zu keinem Energieverlust durch Kühlung  eines Teiles der Flüssigkeit und die Ausmasse und der  Wirkungsgrad der Pumpe verändern sich praktisch  nicht gegenüber der gewöhnlichen Ausführung der  Pumpe.  



  Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel des Erfin  dungsgegenstandes unter Bezugnahme auf die Zeich  nung näher beschrieben.  



  In der Zeichnung ist im Längsschnitt die Saugseite  und die erste Stufe einer mehrstufigen Schleuderpumpe  dargestellt.  



  Die Laufräder der Stufen, die in der Zeichnung  nicht abgebildet sind, sind mit einer Feder mit der  Pumpenwelle 1 verbunden, die vom Motor angetrieben  wird.  



  Das Laufrad 2 der ersten Stufe ist auf der Welle 1  drehbar     gelagert.    Die Lagerung ist mit einem Gleitlager  ausgeführt. Das Laufrad 2 ist mittels einer Hohlwelle 3  mit dem Getriebe verbunden, das ihm die     Antriebs-          energie    durch     übersetzung    von der Welle 1 zuführt,  wobei es deren Drehzahl vermindert. Die Verbindung  der Hohlwelle 3 mit dem Laufrad 2 ist mittels der       Nutenkupplung    19 ausgeführt. Das Lager des Laufra  des 2 wird mit der geförderten Flüssigkeit     geschmiert     und gekühlt, die hinter der ersten Pumpenstufe ent  nommen wird.

   Die Flüssigkeit wird zum Lager durch  die Nuten 4 im Distanzeinsatz zugeführt und nach  Durchgang durch das Lager, das Schmierrillen besitzt,  wird sie durch die Öffnungen 5 in den Saugraum 6       abgeführt.    Die Welle 1 ist in der Hohlwelle 3 einerseits  durch eine Metallhülse 7, andererseits durch ein Dich  tungsmittel 8 abgedichtet, das in axialer Richtung  durch die Feder 9 über einen Metallring 10 zusammen  gedrückt wird.

   Die durch die Stopfbuchse durchgegan  gene Flüssigkeit wird durch Öffnungen 11 in den  Raum 12 und dann in den Sumpf     geführt.    Das     an            einem    Ende     der    Hohlwelle 3     ausgebildete        Zahnrad          ist    in einem     Paar    von     Wälzlagern    gelagert,     die    sowohl  radiale als auch axiale Kräfte     übertragen.    Der Innen  ring des Lagers stützt sich an einen Distanzeinsatz, der  auf dem Zahnrad 14 sitzt, das mit einer Feder mit der  Welle verbunden ist.

   Die     axiale    Sicherung aller Teile  auf der Welle 1 ist mit einem Distanzrohr     ausgeführt,          dass    mit     einer        Mutter        gesichert        ist.    Die     Welle    1 ist     in     einem     Radiallager    15 gelagert. Die Drehzahlverminde  rung wird     mit    einem zweistufigen Getriebe erreicht.  Die erste Getriebestufe zwischen der Welle 1 und der       Vorgelegewelle    17 wird von den Zahnräder 14, 16  gebildet. Die zweite Getriebestufe bilden die Zahnräder  13, 18.

   Die Räume A und B sind mit Kühlwasser aus  gefüllt. Die weiteren, in der Zeichnung nicht abgebilde  ten Pumpenstufen     stimmen    mit der bisherigen Ausfüh  rung überein.  



  Wenn man die Fallhöhen der Pumpen gewöhnli  cher Ausführung mit denen der erfindungsgemässen  Ausführung vergleicht, so bekommt man für eine gege  bene Lösung um 50-60      /o    geringere     Werte.    Die Aus  masse und die Drehzahl der höheren Stufen sind die  gleichen, die Drehzahl des Rades der ersten Stufe ist  bei der erfindungsgemässen Ausführung die halbe. Die  erfindungsgemässe Pumpe kann zur Förderung heisser  Flüssigkeiten, vor allem von Öl, ausgenutzt werden.  Sie eignet sich daher zur Förderung von heissem Öl in  Raffinerien und in chemischer     Industrie,    ferner zur  Förderung des Kondensats, bzw. auch des Speisewas  sers.



      Multi-stage centrifugal pump The invention relates to a multi-stage centrifugal pump with running wheels which are arranged on a drive shaft driven by the motor. Such a pump can be used to deliver hot fluids, especially oil.



  In the previously known designs of multi-stage centrifugal pumps, the impellers of all stages are mounted on the shaft so that they rotate together with the pump shaft that is driven by the motor. The speed of all stages is the same and is selected as high as possible, so that the machine dimensions are as small as possible. The endeavor to achieve the smallest possible number of stages means that the peripheral speed at the periphery of the impellers is selected as high as possible within the limits given by the strength of the material. As a result, the speed at the entrance to the individual stages is relatively high.

   The high speed causes a considerable reduction in static pressure at the entrance to the first stage. The static pressure must not fall below the voltage of the saturated vapors, otherwise the vapors would separate from the liquid and cause cavitation.

   When pumping hot liquids, the pressure in the container from which the liquid is withdrawn is usually not sufficient to create a sufficient pressure in the suction space and it is necessary to position the container higher than the pump. The greater the reduction in this static pressure at the entrance to the first stage, the greater the required height of fall.

   The known designs of multistage centrifugal pumps are not favorable from this point of view. The relatively high reduction in the static pressure at the entrance to the first stage leads to increased demands on the drop height. In this way, the vertical dimensions of the technological device and the building structure increase, which is unfavorably reflected in the cost of construction and assembly.



  A number of designs are already known with which the suction capacity of the pump is to be improved.



  A known embodiment consists in that part of the liquid is withdrawn from a pump stage and cooled in a cooler outside the pump. The liquid is then fed to the first pump stage, where it is injected into the hot liquid drawn in. This prevents the formation of fumes. The disadvantage of this design is the loss of heat and pressure energy and the need for a special cooler.



  Other known designs are based on the fact that the reduction in static pressure is limited with the reduction in speed at the entrance to the first stage. The high-pressure main pump is preceded by a low-pressure feed pump, which has a lower speed. Each pump has either an independent motor or both pumps are driven by a motor, one of which is driven by a gearbox.

   The disadvantage of this design lies in the doubling of the number of pumps and in large amounts of the device.



  For the sake of completeness, it must be mentioned that the suction capability can also be improved by operating the pump at low speed. Because of its disadvantages, however, this solution cannot be considered for practical use. A pump by given parameters is abnormally large, its efficiency is low and it is impossible to achieve higher pressures in a pump.



  The invention is based on the object of eliminating these disadvantages. In a multistage centrifugal pump with impellers that are arranged on a drive shaft driven by the engine, this is done according to the invention in that the impeller of the first stage rotates on the full drive shaft, which drives the countershaft of the transmission by means of a toothed gear with translation into slow speed is mounted, on the extended hub of which a part of a coupling is formed, with which the corresponding other part is in engagement, which is formed at one end of a hollow shaft, the other end of which is provided with a toothing,

   which meshes with a gear on the countershaft with a reduction in speed. In this way, a low circulation speed is achieved at the entrance to the first stage and the reduction in static pressure is low here.



  In comparison with the previous improvements in the suction capacity of the pumps, the pump according to the invention has the advantage that a considerable reduction in the required height of fall is achieved with a pump without additional devices. There is no loss of energy through cooling part of the liquid and the dimensions and efficiency of the pump practically do not change compared to the usual design of the pump.



  In the following an embodiment of the invention is described in detail with reference to the drawing voltage.



  In the drawing, the suction side and the first stage of a multi-stage centrifugal pump is shown in longitudinal section.



  The impellers of the stages, which are not shown in the drawing, are connected by a spring to the pump shaft 1, which is driven by the motor.



  The impeller 2 of the first stage is rotatably mounted on the shaft 1. The storage is carried out with a slide bearing. The impeller 2 is connected to the gearbox by means of a hollow shaft 3, which supplies it with the drive energy by means of a transmission from the shaft 1, reducing its speed. The hollow shaft 3 is connected to the impeller 2 by means of the groove coupling 19. The bearing of the Laufra des 2 is lubricated and cooled with the pumped liquid, which is taken ent behind the first pump stage.

   The liquid is fed to the bearing through the grooves 4 in the spacer insert and, after passing through the bearing, which has lubricating grooves, it is discharged through the openings 5 into the suction space 6. The shaft 1 is sealed in the hollow shaft 3 on the one hand by a metal sleeve 7, on the other hand by a device 8 that is pressed in the axial direction by the spring 9 via a metal ring 10 together.

   The liquid durchgegan through the gland is passed through openings 11 into the space 12 and then into the sump. The gear wheel formed at one end of the hollow shaft 3 is mounted in a pair of roller bearings which transmit both radial and axial forces. The inner ring of the bearing is supported on a spacer insert which sits on the gear 14 which is connected to the shaft by a spring.

   The axial securing of all parts on the shaft 1 is carried out with a spacer tube that is secured with a nut. The shaft 1 is supported in a radial bearing 15. The speed reduction is achieved with a two-stage gear. The first gear stage between shaft 1 and countershaft 17 is formed by gears 14, 16. The second gear stage is formed by the gears 13, 18.

   The rooms A and B are filled with cooling water. The other pump stages not shown in the drawing agree with the previous version.



  If the heads of the pumps of the usual design are compared with those of the design according to the invention, the values for a given solution are 50-60% lower. The mass and the speed of the higher stages are the same, the speed of the wheel of the first stage is half that in the embodiment according to the invention. The pump according to the invention can be used to convey hot liquids, especially oil. It is therefore suitable for the promotion of hot oil in refineries and in the chemical industry, also for the promotion of the condensate, or the Speisewas sers.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Mehrstufige Schleuderpumpe mit Laufrädern, die auf einer vom Motor angetriebenen Antriebswelle an geordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass auf der vollen Antriebswelle (1), die mittels eines Zahngetrie bes mit Übersetzung ins Langsame die Vorgelegewelle (17) des Getriebes antreibt, drehbar das Laufrad (2) der ersten Stufe gelagert ist, an dessen verlängerter Nabe ein Teil einer Kupplung (19) ausgebildet ist, mit dem der entsprechende andere Teil der Kupplung (19) im Eingriff steht, der an einem Ende einer Hohlwelle (3) ausgebildet ist, PATENT CLAIM Multi-stage centrifugal pump with impellers, which are arranged on a drive shaft driven by the motor, characterized in that the impeller rotates on the full drive shaft (1), which drives the countershaft (17) of the gearbox by means of a gearbox with translation into slow speed (2) of the first stage is mounted, on the elongated hub of which a part of a coupling (19) is formed, with which the corresponding other part of the coupling (19) which is formed at one end of a hollow shaft (3) is in engagement deren anderes Ende mit einer Ver zahnung versehen ist, die mit einem Zahnrad (18) der Vorgelegewelle (17) unter Übersetzung ins Langsame im Eingriff steht. the other end of which is provided with a toothing that engages with a gear (18) of the countershaft (17) under translation into slow speed.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0947701A1 (en) * 1998-03-30 1999-10-06 Sulzer Weise GmbH Multistage centrifugal pump

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0947701A1 (en) * 1998-03-30 1999-10-06 Sulzer Weise GmbH Multistage centrifugal pump
US6179553B1 (en) 1998-03-30 2001-01-30 Sulzer Weise Gmbh Multiple stage centrifugal pump

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