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.