DE102013004682A1

DE102013004682A1 - Hoch und Niederdruck Staurohr-Zenuifugalpumpe hermetisch gekapselt mit einer speziellen universal Dauer-Magnetkupplung vom Pitot-Tube Type Rotary Case Jet-Pumpe (auch brandelsche Staurohrpumpe genannt) Kurzname: ITTRC -Jet Pumpe

Info

Publication number: DE102013004682A1
Application number: DE201310004682
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2015-01-08

Abstract

Staurohr-Zentrifugalpumpe vom PTRC-Typ, die über einen im Pumpen-Gehäuse (4) drehbar gelagerten Rotor (5) verfügt, der in Abhängigkeit einer Antriebsmaschine rotiert und das Fluid über den Pumpenanschluss der Zulaufseite, über den Hubseal (Drehdurchführung oder Gleitlager), die Rotordeckeleinlasskanäle (7) in den dreigeteilten Rotor (5) gelangt, d. h. die Flüssigkeit des Pumpenzulaufs steht im Rotor und auch im neuentwickelten abgedichteten Pumpenrotorgehäuse, welches zur Antriebswelle durch die spezielle universale Dauer-Magnetkupplung (14) mit Gleitlagerung (15) 100% abgedichtet wird. (Hermetisch gekapselte PTRC Pumpen haben keine Leckageverluste und bieten daher die größte Sicherheit bei der Förderung toxischer Medien. (keine Gefahr für Mensch, Grundwasser und Luft) Das Fluid bildet durch die Zentrifugalkraft des motorisch angetriebenen Rotors einen hydraulischen Flüssigkeitsring am Rotorumfang. Bei öffnen des Druck- oder Bypasventils (auf der Rohrleitungsdruckseite) tritt das Fluid in das ortsfeste Pitotrohr (6) am Rotorpumpengehäusedurchmesser angeordnet und am Pumpengehäuseumfang (4) fest montiert ein. In diesem Pitotrohr baut sich nach Entlüftung des Rotors z. B. über Bypas im Druckrohrleitungssystem vor dem Pumpenanfahrventil auf der Druckrohrleitungsseite unter Staudruckwirkung der Druck auf und gelangt automatisch zum Druckausgang der Pumpe (8). dadurch gekennzeichnet, dass die Staurohr-Zentrifugalpumpe vom PTRC-Typ dichtungsseitig eine spezielle universale Dauer-Magnetkupplung mit Gleitlagerung auf der Antriebsseite aufweist, welches das Pitot Tube, das am Pumpengehäusedurchmesser befestigt ist und einen dreiteiligen Rotor mit Gehäusedeckel angebrachten rotierend angeordneten Hubseal besteht, wobei auch das Pumpenrotorgehäuse mit Flüssigkeit gefüllt ist.

Description

Shortform Patentanmeldung

Weiterentwicklung der von Katharina Diener (DBIC International) patentierten High Speed Pitot Tube Jet Hochdruckpumpe
Patentanmeldernummer 17420873 Diener Az Nr. 102007033644.8
Ihr Zeichen 2007/DIEPAU/pum
in ein neues Pumpenkonzept zur langsam laufenden Universal Pitot Tube Rotary Case Jet Pumpe. (Kurzname P.T.R.C-Pumpe)

Bei diesem neuen Pitot Tube Rotary Case Jet Pumpen Konzept war die erste Zielvorgabe die Zentrifugalkraft und den Staurohrhochdruck – und somit die Leistungen des QH Diagramms – durch mehr Effizienz zu steigern und die Zahl der Verschleißteile zu reduzieren.
Die zweite Zielvorgabe für dieses neue Pumpenkonzept war die Pumpe so zu verwirklichen, dass die Pumpe auch für „explosive Flüssiggase” wie Kohlenwasserstoff, usw., welche den Explosionsbereich ATEX und API sowie der TA-Luft unterliegen, in hermetisch dichter Form eingesetzt werden kann.
Lösung:

• Die Gleitringdichtung wird durch eine spezielle Drehdurchführung ersetzt
• Die Pitot Tube (Staurohr) wird nicht mehr im Zulauf der Pumpe positioniert, sonder außen am Rotorgehäusedurchmesser/Umfang, so dass der Pitot Tube Druckkanal nicht mehr umgelenkt wird und auch der Druckverlust im Pitot Tube Flügel, welcher im Rotor ansteht, eliminiert wird.
• Die Düse der Pitot Tube ragt in den Schlitz des dreiteiligen Rotordurchmessers und greift hier die maximale Rotationsenergie (Zentrifugalkraft/Energie) am äußersten Rotorumfang ab und wandelt diese beschleunigte Masse im Pitot Tube in den maximalmöglichen Staudruck um.

Die Dichtigkeit der Pumpenantriebswelle zwischen Rotor und Gehäuse kann durch drei Maßnahmen erfolgen:
Für den API, ATEX und TA-LUFTBEREICH

1. Einsatz einer speziellen universalen hermetisch gekapselten Magnetkupplung für High Speed und Low Speed Motordrehzahlen. oder für den Nicht-Ex-Bereich die zweite und dritte Möglichkeit
2. Einsatz von Lippen- bzw. Simmeringen für langsam drehende Rotordrehzahlen d. h. Einsatz im unterer Druckbereich oder
3. Einsatz einer Gleitringdichtung (einfache oder doppelte Ausführung) für mittlere Rotordrehzahlen, d. h. im mittleren Drehzahlbereich

Einsatz:
Abdichtungsmaßnahme 1 für die PTRC Pumpe im API, ATEX und TA-LUFTBEREICH: Die Pumpenabdichtung mit der speziellen hermetisch gekapselten universal Magnet Kupplung beinhaltet alle Forderungen im Explosionsbereich der internationalen API und ATEX Vorgaben.
Ebenso der Vorgaben der TA Luft, d. h. die dichtungslose hermetisch gekapselte PTRC Pumpe mit Magnetkupplung wird mit einem stationär angeordneten Spalttopf gekapselt. Je nach Fördergut wird der Topf aus PTFE, Edelstahl oder Hastelloy gefertigt. Hermetisch gekapselte PTRC Pumpen haben keine Leckageverluste und bieten daher die größte Sicherheit bei der Förderung toxischer Medien. (keine Gefahr für Mensch, Grundwasser und Luft) Automatisch wird durch die Leistungsübertragung notwendige Magnetkupplung, die Pumpe gegen Überbelastung abgesichert.
Kurzfunktionsbeschreibung der neuentwickelten Universal Pitot Tube Rotary Case Jet Pumpe
Es werden zwei Pumpenarten entwickelt

a) Die sogenannte Blockpumpe mit hermetisch gekapselter Magnetkupplung hier wird die Pumpenantriebswelle durch aufflanschen des Pitot Tube Rotary Case Teils an den Antriebsmotor ersetzt. Die Motorwelle übernimmt die Funktion der Pumpenwelle. Hier wird 50% einer normalen Pumpe frei Welle durch Wegfall des Pumpenstocks (Pumpenwelle, Pumpenlager, Ölgehäuse, Lagerschalen, Ölschleuderringe, Dichtringe, usw.) eingespart. Die Steuerung der kompakten PTRC Blockpumpe für die Einstellung der Betriebspunktwerte erfolgt durch eine FU Regelung/Steuerung (FU = Frequenzumformer, 87 Hz Kennlinie)

Die sogenannte Pumpe freie Welle mit Pumpenstock und hermetisch gekapselter Magnetkupplung
Für den Antrieb Pumpe freie Welle sind die bekannten zwei Möglichkeiten anwendbar:

1. Riementrieb bestehend aus: gewuchtete Antriebsscheibe Motorseite mit Wellenbefestigung gewuchtete Antriebsscheibe Pumpenseite mit Wellenbefestigung Riemen und Riemenzahl mit Riemenschutzkasten Steuerung des Motors durch Sterndreieckschaltung, Schweranlaufelaisschaltung oder wenn möglich Direkteinschaltung
2. Getriebelösung mit Pumpe freier Welle und Pumpenstock und hermetisch gekapselter Magnetkupplung bestehend aus: Pumpe, Getriebe, zwei Kupplungen, zwei Mal Kupplungsschutz, Motor und Grundplatte. Steuerung wie unter 1)

Die hydraulische Flow Beschreibung folgt in Kürze.
Bezugszeichenliste

1: Manifold Pumpenzulaufseite
2: Hubseal (Dichtungsnabe neu als Drehdurchführung evtl. mit Labyrinthring 44 und oder Imppeller/Inducer 42)
3: Evtl. Labyrinthringe Typ L oder M oder nur Drehdurchführung
4: Pumpen-Gehäuse
5: Rotor mit Rotordeckel
6: Pitot-Staurohr
6b: zusätzliche Pitotstaurohre
7: Einlasskanal in den Rotor
8: Auslasskanal Druckausgang-Pumpe-Pitot Tube
9: Rotorinnenwelle
10: Rotor Dauer-Magnetkupplungswelle
11: Antriebsmaschine (Flanschfußmotor), Bauform 35
12: Nabe für den Motorantrieb der Pumpe
13: Spannelement
14: Dauer-Magnetkupplung komplett
15: Gleitlager für die Welle
16: Spannelement-Schrauben (siehe 5 Pos. 12, 13, 15, 16, 19)
17: Motoranschlussflansch
18: Motorkabelanschlusskasten
19: Motorwelle
20: Dauer-Magnetkupplung-Pumpen-Verbindung Motorgehäuse zum Motor B35
21: Motorfüße zum Grundrahmen/Grundplatte
22: Pumpenfuß zum Grundrahmen/Grundplatte
23: Grundrahmen/Grundplatte
24: Handablaufventil
25: Bohrung für Eingenmediumgleitlagerschmierung
26: Evtl. Pumpenlaufrad für Zäh/dickflüssige Fördermedien
27: O-Ring, Dichtung
28: Lagerstuhl, Lagerung Pumpe frei Welle
29: Pitot Tube Venturi Düse HD Bausatz
30: Pitot Tube PTC Nachrüstungsbausatz Form 1
31: Schwingungssensor
32: Drucksensor
33: Temperatursensor
34: Pitot Tube PTC Nachrüstungsbausatz Form 2
35: Pumpe vorzugsweise Zentrifugalpumpe
36: Rohrleitung
37: Pitotrohr mit Venturidüse = Pitot Tube mit Venturidüse
38: Pitotrohr mit Venturidüse Form 2
39: Gleitringdichtung geferdert
40: Gleitringdichtung ungefedert – Festring
41: Doppelzwischenflansch
42: Impeller
43: Verdichtungsrotor
44: Labyrinthring

Claims

Staurohr-Zentrifugalpumpe vom PTRC-Typ, die über einen im Pumpen-Gehäuse (4) drehbar gelagerten Rotor (5) verfügt, der in Abhängigkeit einer Antriebsmaschine rotiert und das Fluid über den Pumpenanschluss der Zulaufseite, über den Hubseal (Drehdurchführung oder Gleitlager), die Rotordeckeleinlasskanäle (7) in den dreigeteilten Rotor (5) gelangt, d. h. die Flüssigkeit des Pumpenzulaufs steht im Rotor und auch im neuentwickelten abgedichteten Pumpenrotorgehäuse, welches zur Antriebswelle durch die spezielle universale Dauer-Magnetkupplung (14) mit Gleitlagerung (15) 100% abgedichtet wird. (Hermetisch gekapselte PTRC Pumpen haben keine Leckageverluste und bieten daher die größte Sicherheit bei der Förderung toxischer Medien. (keine Gefahr für Mensch, Grundwasser und Luft) Das Fluid bildet durch die Zentrifugalkraft des motorisch angetriebenen Rotors einen hydraulischen Flüssigkeitsring am Rotorumfang. Bei öffnen des Druck- oder Bypasventils (auf der Rohrleitungsdruckseite) tritt das Fluid in das ortsfeste Pitotrohr (6) am Rotorpumpengehäusedurchmesser angeordnet und am Pumpengehäuseumfang (4) fest montiert ein. In diesem Pitotrohr baut sich nach Entlüftung des Rotors z. B. über Bypas im Druckrohrleitungssystem vor dem Pumpenanfahrventil auf der Druckrohrleitungsseite unter Staudruckwirkung der Druck auf und gelangt automatisch zum Druckausgang der Pumpe (8). dadurch gekennzeichnet, dass die Staurohr-Zentrifugalpumpe vom PTRC-Typ dichtungsseitig eine spezielle universale Dauer-Magnetkupplung mit Gleitlagerung auf der Antriebsseite aufweist, welches das Pitot Tube, das am Pumpengehäusedurchmesser befestigt ist und einen dreiteiligen Rotor mit Gehäusedeckel angebrachten rotierend angeordneten Hubseal besteht, wobei auch das Pumpenrotorgehäuse mit Flüssigkeit gefüllt ist.
PTRC Jet-Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor vorzugsweises dreiteilig ist
PTRC Jet-Pumpe nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotornabe (12, 13) der Staurohrzentrifugalpumpe (PTRC) antriebsseitig zur Aufnahme einer speziellen universalen Dauer-Magnetkupplung mit spezieller Welle und Gleitlagerung (10, 14, 15) ausgebildet ist und eine Öffnung (Antriebsöffnung) (14) im Pumpengehäuse (5) aufweist, in der die Welle (10 und 19) der Dauer-Magnetkupplung des Antriebsmotors B35 (19) aufgenommen ist.
PTRC Jet-Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswuchtung der Nabe Hubseal (2) und Rotor (5) in der Ausführungsform so durchgeführt ist, dass sie vibrationsfrei der Motordrehzahl entspricht.
PTRC Jet-Pumpe nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese Ausführung als Pumpe A. freie Welle mit Lagerstock oder B. als Blockpumpenausführung (Lagerstock und Lager entfällt). Die Motorwelle übernimmt die Funktion der Pumpenwelle.
PTRC Jet-Pumpe nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Pitotrohr (Pitot Tube Wing und Shaft) nicht mehr durch den Rotor, den Rotordeckel, den Hubseal, durch die GLD, in das Manifold als Druckausgang geführt wird, sondern dass die Energiekostende Umlenkung des Staudrucks und der Druckverlust des Wings (Flügels) im rotierenden Flüssigkeitsrings entfällt.
PTRC Jet-Pumpe nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Steuerung der Kompaktpumpe (Blockpumpe) in der Weise erfolgt, dass der B35 Motor der Pumpe mit Hilfe eines FU's (Frequenzumformer) auf die gewünschte Drehzahl des projektierten Sollwertes der Pumpe geregelt wird.
PTRC Jet-Pumpe nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung der Zentrifugalkraft bei viskosen Medien durch Einbau eines Pumpenrads (26) im Rotor (Form und Größe wird noch empirisch bei der Uni Erlangen ermitteln) erfolgt.
PTRC Jet-Pumpe nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, durch die Erhöhung der Saugkraft am Zulaufeingang der Pumpe durch Anbringung eines Inducer (42, 2a) im Hubseal.
PTRC Jet-Pumpe nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, Reinigung der Flüssigkeitsverschmutzungen. Die Reinigung erfolgt durch das Anbringen von Labyrinthringen (3) am Zulauf der Pumpe zwischen Drehdurchführung, Hubseal, Endbell und Rotorgehäuse.
PTRC Jet-Pumpe nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, durch Veränderung der Pumpenrotordurchmesser mit dem Erfolg, dass man kleinere Drehzahlen erhält, dadurch einen Standardmotor verwenden kann und Flüssigkeiten welche leichter als Wasser sind mit kleineren Drehzahlen fördern kann.
PTRC Jet-Pumpe nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Rotorverbreiterungen in Verbindung mit größeren Staurohrdüsen größere Mengen gefördert werden können.
PTRC Jet-Pumpe nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man die Pumpe an der Perepherie mit mehrere Pitot Tubes (Staurohren) bestücken kann um einen größeren Leistungsbereich (Druck und Menge) abzudecken.
PTRC Jet-Pumpe nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 1b dass die Pumpe mit einen gegossenen oder geschweissten Heiz oder Kühlmantel ausgerüstet werden kann.
PTRC Jet-Pumpe nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der neuen PTRC Jet-Pumpe nun auch die Rotorflüssigkeitsdaten (im Rotor) wie: Rotordruck, Rotortemperatur, Rotor/Pumpengehäuse/Lagerschwingungen, von außen durch angebrachte Meßstellen ermittekt werden können.
PTRC Jet-Pumpe nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Rotorinnenwelle (9) ein Zentrifugalpumpenlaufrad (26) angebracht werden kann, um viskose Flüssigkeiten durch Rotationskraft zur Rotorpereperie zu leiten, so dass die Düse der Pitot Tube diese Viskose Rotationsenergie am Rotorumfangsflüssigkeitsring energieefizienter abgreifen kann
PTRC Jet-Pumpe nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Pitotstaurohre (6) an der Peripherie befestigt und vorzugsweise verbunden werden können oder einen oder mehrere Vebraucher speisen können.
PTRC Jet-Pumpe nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch unterschiedliche Pitotstaurohre (6) verschiedene Fördermengen erzeugen und so auch mehrere Verbraucher gespeist werden können.
PTRC Jet-Pumpe nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe pulsationsarm, vorzugsweise pulsationsfrei und scherarm fördert.
PTRC Jet-Pumpe nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe auch mit Gleitringdichtungen (einfach oder doppelt) oder Lippendichtung anstatt mit Dauer-Magnetkupplung abgedichtet werden kann
PTRC Jet-Pumpe nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpen freie Welle mit Spezialstrahlrohr-Apparat als Tiefsauger kombiniert werden kann. Durch diese Kombination können Flüssigkeiten aus Tiefen gefördert werden kann.
PTRC Jet-Pumpe nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockpumpen mit Spezialstrahlrohr-Apparat als Tiefsauger kombiniert werden kann. Durch diese Kombination können Flüssigkeiten aus Tiefen gefördert werden kann.
PTRC Jet-Pumpe nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Sie Wasser-Luftgemische (Gase), fördern kann.
PTRC Jet-Pumpe nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe freie Welle mit öl oder fettgeschmierten Lagerstuhl betrieben werden kann.
PTRC Jet Verdichter nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, der Rotor zu einem Verdichtungsrotor (Rotor mit Schaufeln) wird.
PTRC Jet-Verdichter nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Luft/Gas (technische Gase) gefördert werden können
PTVD Nachrüsterbausatz dadurch gekennzeichnet, dass er die Leistung von Standardverdichtern erhöht. Dies geschieht mit dem im Kompressor Druckausgang installierten Spezial Pitot Tube Hochdruck Paket zur Hochdruckförderung.