CH632060A5 - Spaltrohrpumpenaggregat. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Spaltrohrpumpenaggregat, dessen Wärmeaufnahme des Teilstroms erfolgt erst nach Erhöhung Kreiselpumpe, z. B. über einen Spaltrohrmotor oder eine Spalt- seines Druckes im Hilfslaufrad. Ein Überschreiten der Siedelinie rohr-Magnetkupplung, angetrieben ist und bei welchem ein 50 kann beim Teilstrom leicht vermieden werden.

abgezweigter Teilstrom des Fördermediums an einer Stelle höheren Pumpdruckes entnommen, aggregatintern geführt und dabei Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass durch den Rotorspalt des Pumpenantriebes sowie die mindestens Strömungsführungskanäle einerseits zuflussseitig vom Pumpenbereichsweise hohle Antriebswelle unter Einschaltung eines auf laufradraum zu einer Längsbohrung der Antriebswelle und ande-der Antriebswelle sitzenden Hilfslaufrades zurück zur Pumpe 55 rerseits abflussseitig vom pumpenseitigen Ende des Rotorraumes geleitet ist. Das Aggregat soll insbesondere auch zum Fördern zum Pumpenlaufradraum vorgesehen sind. Dabei können die von verflüssigten Gasen oder dgl. leicht verdampfenden Medien Strömungsführungskanäle zweckmässigerweise in einem von geeignet sein. einem gemeinsamen Lagerschild von Pumpe sowie Antriebsro-

Man kennt zwar bereits aus der DE-PS 1100788 ein Pumpen- tor gebildeten Abschlussteil zwischen Pumpe und Rotorraum aggregat der eingangs erwähnten Art. Dort wird jedoch der 60 untergebracht sein.

abgezweigte Teilstrom zunächst im wesentlichen axial durch ein Es ist vorteilhaft, wenn die Teilstromentnahmestelle an einer zwischen Pumpe und Spaltrohrmotor angeordnetes Laufrad axial Stelle des durch das antriebsnahe Pumpenlaufrad erhöhten hindurch-, dann am Motorrotor vorbei- und erst danach in den Druckes und die Rückführungsstelle des Teilstromes an einer Förderbereich des Hilfslaufrades geführt. Dementsprechend weiteren Stelle des Förderkreislaufes mit einem gegenüber dem erfolgen im abgezweigten Teilstrom eine Erwärmung sowie ein 65 Ansaugdruck der Pumpe erhöhten Druckniveau angeschlossen Druckabfall bereits vor der nachfolgenden Druckerhöhung im ist.

Förderbereich des Hilfslaufrades. Das Fördermedium muss des- Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann der Teilstrom halb sowohl bezüglich seiner Temperatur als auch seiner Druck- eintrittseitig beim äusseren Strömungsende eines Pumpenleit-

632 060

apparates und austrittseitig in der Gegend des laufradseitigen Einganges dieses Leitapparates angeordnet sein. Gegebenenfalls kann zumindest der pumpenferne, vom Rotorraum getrennte Lagerraum eine Durchtrittsverbindung zu der Längsbohrung der Antriebswelle aufweisen.

Vorzugsweise kann die Kreiselpumpe einstufig ausgebildet sein.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein teilweise im Längsschnitt gehaltenes Spaltrohrmo-torpumpen-Aggregat;

Fig. 2 einen Längsschnitt einer mit einer Spaltrohr-Magnet-kupplung versehenen Kreiselpumpe, und

Fig. 3 eine etwa Fig. 1 entsprechende Darstellung, hier jedoch mit einer abgewandelten Teilstromführung.

Ein Spaltrohrmotorpumpen-Aggregat 1 (Fig. 1) weist einen Spaltrohrmotor 2 auf, der eine einstufige Kreiselpumpe 3 antreibt. Insbesondere zur Lagerschmierung und zur Motorkühlung ist von dem Förderstrom der Kreiselpumpe 3 ein Teilstrom abgezweigt, der den Rotorraum 4 des Spaltrohrmotors 2 durchströmt. Der Förderstrom der Kreiselpumpe 3 tritt beim Ansaugstutzen 5 ein und wird durch das Pumpenlaufrad 6 in einen Leitapparat gefördert, der in den Ausführungsbeispielen von einer Leitspirale 7 gebildet ist. 38 ist der am äusseren Ende dieser Leitspirale 7 vorgesehene Druckanschluss-Stutzen.

Das Aggregat 1 dient vorzugsweise zur Förderung von Flüssigkeiten, die sich in der Nähe ihres Siedepunktes befinden, z.B. Flüssigkeitsgas, so dass in der Regel bezüglich Temperatur und Druck Massnahmen getroffen werden, damit das Fördermedium diese nahe Verdampfungsgrenze nicht erreicht, also im flüssigen Aggregatzustand bleibt. Dies ist insbesondere beim abgezweigten Teilstrom wegen der geforderten Lagerschmierung notwendig, aber auch wegen eines einwandfreien Pumpbetriebes sowie zur Vermeidung von Kavitation.

Die Fig. 1 und 2 lassen erkennen, dass der abgezweigte Teilstrom zentral vom pumpenseitigen Ende 8 des Spaltrohrmotors 2 bzw. der noch näher beschriebenen Spaltrohr-Magnet-kupplung 24 von einem Gebiet höheren Pumpendrucks in die Antriebswelle 20 und darin zum pumpenfernen Ende 9 geführt wird. Dort ist zur Druckerhöhung des Teilstromes ein Hilfs-Pumpenlaufrad 10 (kurz: «Hilfsrad») vorgesehen. Von dem pumpenfernen Teil 4a des Rotorraumes 4 gelangt der Teilstrom durch den Spalt 11 zwischen dem Motorrotor 12 und dem Spaltrohr 13 zu dem pumpennahen Teil 4b des Rotorraumes und von dort über einen oder mehrere zu den Strömungsführungska-nälen gehörige Durchtritte 14 in den Laufradraum 16. Diese Durchtritte 14 sind in dem den Rotorraum 4 des Spaltrohrmotors 2 von dem Laufradraum 16 der Kreiselpumpe 3 trennenden Abschlussteil vorgesehen. Man kann dadurch in verhältnismässig einfacher Weise den abgezweigten Teilstrom einer Längsbohrung 22 der Antriebswelle 20 zuführen. Gelegentlich auszuwechselnde Teile (z. B. die Gleitlager) bleiben gut zugänglich und eine einfache Montage und Wartung des Aggregates 1 ist gewährleistet. Das Abschlussteil dient hier in vorteilhafter Weise auch als pumpenseitiges Lagerschild 15, in dem die Strömungsführungskanäle 34,19 und 14 des abgezweigten Teilstromes untergebracht sind. Dies begünstigt ebenfalls einen verhältnismässig einfachen Aufbau des Aggregates 1 und dessen gute Montierbarkeit.

Das Druckniveau an der Entnahmestelle 17 und an der Rückführungsstelle 18 des abgezweigten Teilstromes entspricht jeweils ungefähr dem Förderdruck des Pumpenlaufrades 6.

Daher ist der gesamte Rotorraum 4 mit dem Pumpendruck überlagert. Mittels des Hilfsrades 10 erfolgt eine Druckerhöhung des abgezweigten Teilstromes, bevor dieser sich am Motorrotor 12 bzw. am Antriebsrotor 26 (Fig. 2) merkbar erwärmt. Durch diese Massnahme behält das Fördermedium innerhalb des gesamten Aggregates 1 einen genügenden Abstand von seiner Verdampfungsgrenze.

Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und 2 befinden sich sowohl die jeweilige Entnahmestelle 17 als auch die jeweilige 5 Rückführungsstelle 18 an Stellen etwa gleichen Druckniveaus; dafür ist jeweils etwa die Gegend des Umfangsbereiches des Pumpenlaufrades vorgesehen. Der Umlauf des Teilstromes wird im vorgesehenen Mass unter Berücksichtigung der notwendigen Durchflussmenge und konstruktiver Gegebenheiten durch das io Hilfsrad 10 bewirkt.

In dem das Lagerschild 15 bildenden Abschlussteil sind die bereits erwähnten Strömungsführungskanäle vorgesehen, die einerseits vom Pumpenlaufradraum 16 zur Längsbohrung 22 der Antriebswelle 20 und andererseits vom pumpennahen Teil 4b des 15 Rotorraumes 4 zum Laufradraum 16 führen. Der erste Strömungskanal 34 führt dabei in einen weiteren, ringraumartigen Strömungsführungskanal 19 innerhalb des Lagerschildes 15. Dieser ist zur Antriebswelle 20 hin offen ausgebildet und er steht über Querbohrungen 21 der Antriebswelle 20 mit deren Längs-20 bohrung 22 in Verbindung. Auch bei dem am pumpenfernen Ende auf der Antriebswelle 20 sitzenden Hilfslaufrad 10 sind Querbohrungen 21a vorgesehen, die einen Durchtritt des die Längsbohrung 22 durchfliessenden Teilstroms in den Saugbereich des Hilfsrades 10 erlauben.

25 Die erfindungsgemässe Führung des Teilstromes kann vorteilhaft auch bei der in Fig. 2 gezeigten Kreiselpumpe 3 eingesetzt werden, die als Antriebsverbindung zwischen einem externen Motor 25 und der Antriebswelle 20 eine mit Permanentmagneten versehene Spaltrohr-Magnetkupplung 24 aufweist. Prinzipiell 30 sind auch hier die Verhältnisse wie bei dem Spaltrohrmotorpumpen-Aggregat 1, das in Fig. 1 gezeigt ist; nur ist hier im wesentlichen der Motorrotor 12 (Fig. 1) durch den Magnetrotor 26 ersetzt. Der Teilstrom dient hier ausser zur Lagerschmierung zum Abführen der sich durch Wirbelstromverluste ergebenden 35 Erwärmung bei der Spaltrohr-Magnetkupplung 24.

Eine etwas abgewandelte Ausführungsform eines erfindungs-gemässen Spaltrohrmotorpumpen-Aggregats la ist in Fig. 3 dargestellt. Dabei ist der Teilstrom einerseits druckseitig etwa am äusseren Strömungsende des Pumpenleitapparates und ande-40 rerseits saugseitig in der Gegend des laufradseitigen Eingangs dieses Leitapparates angeschlossen, der im Ausführungsbeispiel durch die Leitspirale 7 realisiert ist. Bei diesem Aggregat la wird das innerhalb der Leitspirale 7 bereits vorhandene Druckgefälle für den abgezweigten Teilstrom ausgenutzt. Der Druck am 45 laufradseitigen Eingang 28 der Leitspirale bzw. innerhalb des druckseitigen Lauf radraumes 6 ist nämlich geringer als am Ausgang 29 der Leitspirale 7. Diese vorhandene Druckdifferenz kann in erster Linie zur Unterstützung des Hilfsrades 10 vorgesehen werden, welches dann in seiner Förderleistung entsprechend 50 kleiner ausgelegt sein kann.

Fig. 3 lässt gut erkennen, dass auch bei diesem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Aggregates la die gesamte Teilstromführung innerhalb des Aggregat-Gehäuses liegt und somit auch in diesem Fall weitestgehend sicher vor äusseren 55 Beschädigungen und unerwünschten Einflüssen ist.

Am pumpenfernen Lager 31 (Fig. 1 und 3) ist eine Durchtrittsverbindung 32 zwischen der Längsbohrung 22 der Antriebswelle 20 und dem hinteren Lagerraum 33 vorgesehen, wie strichliniert in Fig. 1 und 3 angedeutet. Dadurch ist auch bei der 60 erfindungsgemässen Führung des abgezweigten Teilstromes eine ausreichende Schmierung und Wärmeabfuhr beim pumpenfernen Lager 31 gewährleistet.

Man erhält bei der erfindungsgemässen Kreislaufpumpe insbesondere bei einstufiger Ausbildung mit vergleichsweise gerin-65 gern Aufwand einen zur Lagerschmierung und zur Wärmeabfuhr dienenden abgezweigten Teilstrom, der auch bei leicht verdampfenden Fördermedien noch gut in genügendem Abstand von der Verdampfungsgrenze gehalten werden kann.

M

3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1. 632 060 2

   PATENTANSPRÜCHE Verhältnisse innerhalb des Kreiselpumpenaggregates in einem

   Betriebsbereich gehalten werden, der ein Verdampfen des För-

   1. Spaltrohrpumpenaggregat, bei welchem ein abgezweigter dermediums, insbesondere innerhalb der ungünstigen Teilstrom des Fördermediums an einer Stelle höheren Pump- Abschnitte seines abgezweigten Teilstromes mit ungenügender drucks entnommen, aggregatintern geführt und dabei durch den 5 Sicherheit, ausschliesst. Dabei wird hier unter «Kreiselpumpen-Rotorspalt des Pumpantriebes sowie die mindestens bereichs- aggregat» die Kreiselpumpe zusammen mit ihrem vom abge-weise hohle Antriebswelle unter Einschaltung eines auf der zweigten Teilstrom durchflossenen Antriebsteil (Spaltrohrmotor Antriebswelle sitzenden Hilfslaufrades zurück zur Pumpe gelei- oder Spaltrohr-Magnetkupplung) verstanden. Bei der Kreiseltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung des Teilstro- pumpe nach DE-PS1100788 ist ausserdem die Herstellung und mes zum am pumpenfernen Ende (9) des Rotorraumes (4) 10 Betriebsweise des Hilfslaufrades kompliziert und unvorteilhaft, angeordneten Hilfsrad (10) von der Pumpe (3) durch die da dieses sowohl in Achsrichtung als auch in radialer Richtung Antriebswelle (20) hindurch und die Teilstrom-Rückführung durchströmt werden soll.

   vom pumpenfernen Ende des Rotorraumes über den Rotorspalt Es ist auch bereits ein Spaltrohrmotorpumpen-Aggregat (11) erfolgt. bekannt, bei dem der abgezweigte Teilstrom zunächst über eine
2. 2. Spaltrohrpumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch 15 ausserhalb des Aggregates verlaufende Leitung einem Zwischengekennzeichnet, dass Strömungsführungskanäle (34,19,14) räum und dann einem sich daran anschliessenden Hilfslaufrad einerseits zuflussseitig vom Pumpenlaufradraum (16) zu einer zugeführt wird. Dieses fördert den abgezweigten Teilstrom in Längsbohrung (22) der Antriebswelle (20) und andererseits den Rotorraum und von dort bzw. von einem von dort aus abflussseitig vom pumpenseitigen Ende (8) des Rotorraums (4) beaufschlagten Gleitlager gelangt der abgezweigte Teilstrom zum Pumpenlaufradraum vorgesehen sind. 20 über ein aussen um das Motorgehäuse führende Rückleitung in
3. 3. Spaltrohrpumpenaggregat nach Anspruch 2, dadurch den Förderstrom zurück (DE-GM 7231312). Diese Führung des gekennzeichnet, dass die Strömungsführungskanäle (34,19,14) abgezweigten Teilstromes bedingt jedoch äussere Rohrleitun-in einem von einem gemeinsamen Lagerschild (15) von Pumpe gen, die nicht nur leicht beschädigt, sondern unter Umständen (3) sowie Antriebsrotor (12,26) gebildeten, zwischen Pumpe und unerwünschten Temperatureinflüssen ausgesetzt sein können. Rotorraum (4) angeordneten Abschlussteil untergebracht sind. InsbesonderebeimFördernvonFlüssiggasoderagressiven
4. 4. Spaltrohrpumpenaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis Medien bedeutet die Bescjiädigungsgefahr der äusseren Rohrlei-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilstromentnahmestelle tungen auch eine erhebliche Gefährdung der Umgebung des (17) an einer Stelle des durch das Pumpenlaufrad (6) erhöhten Aggregates.

   Druckes und die Rückführungsstelle (18) des Teilstromes an Es besteht daher die Aufgabe, ein Spaltrohrpumpenaggregat einer weiteren Stelle des Förderkreislaufes mit einem gegenüber 30 mit abgezweigtem Teilstrom zu schaffen, der von unerwünschten dem Ansaugdruck der Pumpe erhöhten Druckniveau ange- äusseren Einflüssen und Beschädigungsgefahr abgeschirmt und schlössen ist. gegenüber Verdampfung weitgehend geschützt ist.
5. 5. Spaltrohrpumpenaggregat nach Anspruch 4, dadurch Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemässvorge-gekennzeichnet, dass der Teilstrom eintrittseitig beim äusseren schlagen, dass die Zuführung des Teilstromes zum am pumpen-Strömungsende eines Pumpenleitapparates (7) und austrittseitig 35 fernen Ende des Rotorraumes angeordneten Hilfslaufrad von in der Gegend des laufradseitigen Eingangs dieses Leitapparates der Pumpe durch die Antriebswelle hindurch und die Teilstrom-vorgesehen ist. Rückführung vom pumpenfernen Ende des Rotorraumes über
6. 6. Spaltrohrpumpenaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis den Rotorspalt erfolgt.

   5, dadurch gekennzeichnet, dass der pumpenferne, vom Rotor- Durch diese Zuführung des Teilstromes durch die Antriebsraum (4) getrennte Lagerraum (33) eine Durchtrittsverbindung 40 welle hindurch zum Hilfslaufrad können äussere Einflüsse, z.B. (32) zu der Längsbohrung (22) der Antriebswelle (20) aufweist, auf die Temperatur des Teilstromes bzw. eine Beschädigungsge-
7. 7. Spaltrohrpumpenaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis fahr der Teilstromführung, vermieden werden. Dabei ist der

   6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreiselpumpe einstufig konstruktive Aufwand vergleichsweise gering. Ausserdem herrausgebildet ist. sehen im Teilstrom-Durchlaufbereich Temperatur- und/oder

   45 Druckverhältnisse, durch die auch nahe ihrer Verdampfungs- grenze befindliche Medien ohne Verdampfungs- bzw. Kavitationsgefahr gefördert werden können. Eine ins Gewicht fallende