DE1403853A1

DE1403853A1 - Rotierende Einrichtung zum Bewegen eines fluessigen oder gasfoermigen Mediums

Info

Publication number: DE1403853A1
Application number: DE19611403853
Authority: DE
Inventors: Mcfarland Chester Ralph
Original assignee: LAVAL TURBINE Inc
Current assignee: LAVAL TURBINE Inc
Priority date: 1960-11-21
Filing date: 1961-11-18
Publication date: 1968-10-24
Also published as: NL7008084A; CH391469A; DK113825B; GB999900A; US3103892A

Description

dr. E.wiegand Hamburg τ, de. η 17° November 1961

MÖNCHEN BALLINDAMM26

DlPL-ING.W. NIEMANN telefon= 330475 140385 3

HAMBURG
PATENTANWXLTE

Dr. ExbI

W. 19955/61 8/VK

De Laval Steam Turbine Company Trenton, New Jersey (V.St.A.)

Rotierende Einrichtung zum Bewegen eines flüssigen oder gasförmigen Mediums,

Die Erfindung bezieht sich auf Pumpen, Kompressoren od.dgl. und insbesondere auf derartige Maschinen, die mehrere Stufen haben und von der sogenannten Trommelart sindo

Bs soll insbesondere auf Zentrxfugalpumpen derjen-igen Art Bezug genommen werden, die eine Flüssigkeit mit hohem Druck abgeben können» Zu diesem Zweck sind gewöhnlich Pumpen der Trommelart vorgesehen, bei denen von einer gemeinsamen Welle getragene Lauf räder mit einem G-ehäuse zusammengebaut sind, das aus zusammengefügten scheibenförmigen Stufenelementen hergestellt ist. Dieser Aufbau wird dann in einem äußeren Mantel angeordnet, der den hohen Druckdifferenzen zu widersthen vermag, wobei die zusammengefügten elemente hauptsächlich durch die zwischen dem Auslaß und dem Einlaß bestehende Druckdifferenz zusammengehalten werden. Diese

R Π Q R Π R ύ 0 6 1 7

Ausführung steht im G-egensatz zu Zentrifugalpumpen,bei denen sämtliche oder die meisten der Durchgänge begrenzenden Teile in den Hälften eines in axialer Richtung unterteilten Gehäuses vorgesehen sind.

Im Falle von Trommelpumpen wird von einem Hersteller häufig verlangt, daß er besondere Vorschriften für Abgabemengen und Drücke erfüllt, die verschiedene Anzahlen von Stufen und verschieden große laufräder erfordern, wobei jedoch diesen Vorschriften durch Gehäuse von gleichem Durchmesser entsprochen werden kann.

Is ist sin allgemeiner Zweck der Erfindung, eine Pumpenausbildung zu schaffen, bei der für eine einzelne Pumpe sich wiederholende Teile und für Pumpen für verschiedene Kapazitäten und übgabedrücke Teile notwendig sind, die bis auf kleine Dimensionaunterschiede ähnlich sein können, welche durch maschinelle Bearbeitung von Gui33tücken leicht erhalten werden können« Kurz gesagt, die Erfindung ermöglicht die Herstellung einer großen Mannigfaltigkeit von . Pumpen aus gleichen Zwischenstufen-ScheidewLnden und Diffusorelementen lediglich durch ein einfaches Abdrehen von Standardgußstücken. Es ist einleuchtend, daß die Erfindung, obgleich sie insbesondere auf Pumpen anwendbar ist, bei dener die oben genannten, sich ändernden Probleme auftreten, auch auf Zentrifugalkompressoren, Turbinen od.dgl. anwendbar ist» Die Erfindung.wird nachstellend an Hand der Zeichnung

BAD ORiGSNAL

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beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 ist ein axialer Schnitt, der die wesentlichen

Teile einer Pumpe gemäß der Erfindung wiedergibt _t, Figo 2 ist eine Draufsicht auf ein Diffusorelement, das zwischen der Abgabeseite eines Laufrades und der Eingangsseite eines nachfolgenden Laufrades angeordnet ist»

Fig. 3 ist eine Seitenansicht des Diffusorelementes gemäß F-ig. 2, Ton rechts gesehen. Fig. 4 und 5 sind schematische Darstellungen, die den

Zusammenbau von gemäß der Erfindung ausgebildeter Zwischenstufen-Seheidewänden veranschaulichen. Fig. 6 ist eine schematische Darstellung, welche die Form eines Standardgußstückes veranschaulicht, aus dem Zwisehenstufen-bcheidewände durch maschinelle Bearbeitung leicht hergestellt werden können.

Die in Fig_o 1 als Beispiel dargestellte Pumpe ist von der Trommelart. Sie ist, mit Ausnahme der gemäß der Erfindung besonders vorgesehenen Teile,von einer allgemein.herkömmlichen Ausführung,.und sie arbeitet in üblicher Weise. Die Pumpe weist einen äußeren hantel 2 auf, der eine allgemein zylindrische Form hat und so ausgeführt ist, daß er den in Frage kommenden Sticken zu widerstehen vermag. Der Mantel ist mit einem Einlaß 4 und einem Auslaß 6 versehen. Der

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Mantel 2 ist an seinem linken Ende mit einer Schulter 7 ausge bildet, an die sich der innere Gehäuseaufbau unter dem hohen Abgabedruck anlegt. Der Mantel ist an seinem rechten Ende mit einem üblichen "Verschlußteil 8 versehen, der übliche Paekungs- und Lageranordnungen enthält, die nicht dargestellt sind ο Die an dem linken Ende des ^mantels vorgesehene !lageranordnung ist allgemein bei 10 angedeutet.

Die Erfindung betrifft in der Hauptsache den Trommelaufbau innerhalb des Mantels, und daher sind die Einzelheiten des Mantels und anderer Aufbauteile, die für die Erfindung ohne Bedeutung sind, nicht näher wiedergegeben. Es braucht nur erwähnt zu werden, daß für Pumpen verschiedener Länge (d.h. mit verschiedenen Anzahlen von Stufen) verschiedene Mäntel vorgesehen werden, während die zugehö-rigen Endverschlüsse, Lager usw. für Pumpen verschiedener Größe von Standardart sein können»

Das innerhalb des Mantels 2 angeordnete Gehäuse ist aus zusammengefügten Elementen aufgebaut, nämlich einem einlaßseitigen Endelement 12, sich wiederholenden Zwischenstufen-Scheidewänden 14 und einem auslaßseitigen Endelement 16. Die konzentrische Lage dieser zusammengefügten Elemente wird durch ineinandergreifende Falze aufrechterhalten, wie dies aus I¹Ig. 1 hervorgeht. Zwischen die Scheidewände 14 sind Diffusorelemente 18 eingeschachtelt, die durch Bolzen 19 befestigt sind.

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Auf einer Welle 20 sind in üblicher Weise die verschiedenen Lauf räder 22 der "betreffenden Stufen angeordnet, und diese Iiaufräder sind mit den üblichen Schaufeln versehen. I¹Ur Pumpen verschiedener Fassungsvermögen unterscheiden sich diese Laufräder allgemein in dem Sinne, daß sie zwischen den Schaufeln weitere oder engere Durchgänge besitzen, jedoch sind in irgendeiner einzelnen Mehrstufenpumpe die Laufräder allgemein mit denjenigen von üblichen Pumpen identisch.

Im !alle von Pumpen verschiedener Passungsvermögen haben die Laufräder trotz der Unterschiede in ihren Durchgängen gewöhnlich die gleiche lage-fbeziehung zu der Welle, und die Zwischenstufen haben gleiche Dimensionen» Infolgedessai kann die gleiche Welle für Pumpen verwendet werden, die eia gleiche .anzahl von Stufen, aber verschiedene fassungsvermögen haben, wobei natürlich vorausgesetzt ist, daß die in !rage kommenden radialen Abmessungen im wesentlichen die gleichen sind· Obwohl der allgemein sehr hohe Druckabfall zwischen dem Auslaß und dem Einlaß den Aufbau zusammenhä3fc, ■ist es erwünscht, im Betrieb^: des Aufbaus die Zwischenstufen-Scheidewände in der endgültigen Vereinigungsbeziehung zu halten, und für diesen Zweck werden Verbindungsstangen 24 verwendet. -

Unter Berücksichtigung der bereits beschriebenen Gesichtspunkte der Duplizierungen von Teilen für Pumpen ver-

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schiedener Fassungsvermögen und verschiedener Anzahlen von Stufen, sieht die Erfindung eine."Vereinfachung hinsichtlich der Herabsetzung der Verschiedenartigkeit der zu verwendenden Elemente auf ein Minimum durch spezielle. Formen und Zusammenfügungen besonders der Zwischenstufen-Scheidewände und Diffusorelemente vor.

Die gemäß der Erfindung vorgesehene Art des Diffusorelementes ist in den Figuren 2 und 3 näher veranschaulicht. Dieses Diffusorelement 18 weist eine gegossene Scheibe auf, die außer an ihren Fmfangsteilen eine kleine axiale Abmessung hat. Die Scheibe besitzt Diffusorschaufeln auf ihrer der Abgabeseite eines Laufrades zugekehrten Fläche, Querdruchgänge für die zu pumpende Flüssigkeit und auf ihrer gegenüberliegenden Fläche Rückführdurchgänge und Leitschaufeln, die so angeordnet sind, daß sie den Strom in den Einlaß des Laufrades der nächstfolgenden Stufe richten,,

Der verhätlnismäßig dünne zentrale Teil des Diffusorelementes 18 ist bei 21 angedeutet. Am Umfang des Elementes sind die Diffusorschaufeln 23 vorgesehen, die von ihren ■ Einlaßkanten 25 aus spiralförmig nach außen verlaufen. Auf der gegenüberliegenden Seite der Scheibe sind die Rückführschaufeln 27 vorgesehen, die von ihren Einlaßkanten 26 spiralförmig nach innen zu ihren Äuslaßkanten 28 verlaufen, Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich ist, sind am Umfang des Elementes 18 Querdurchgänge 30 vorhanden, welche die

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Flüssigkeit von der einen Seite des zentralen (Teiles 21 auf die andere Seite führen. Näher zur Welle hin sind Umlenkschaufeln 36 vorgesehen, die den spiralförmig nach innen gehenden Strom im wesentlichen radial nach außen richten, damit er in die Öffnung des -Laufrades der nächsten Stufe ohne merkliche Drehung eintreten kann»

Eine Betrachtung der vorstehend "beschriebenen Ausführung läßt erkennen, daß, wenn von einer ausreichenden Breite zwischen den allgemein radialen Flächen 32 un<p4 dieser Ausführung ausgegangen wird, ein einfacher, auf einer Drehbank durchgeführter Abdrehvorgang verwendet werden kann, um Diffusorelemente verschiedener Breiten hinsichtlich der Ein-. gangs- und Ausgangsdurchgänge zu bilden. Wie dies aus der nachfolgenden Betrachtung der Zwischen stuf en-Scheidewände klarer ersichtlich wird, führt dies zu einer außerordentlich leichten Anpassung einer einzigen Standard-Grußstückart, um die Diffusorelemente für Pumpen verschiedener Fassungsvermögen herzustellen und sie insbesondere an Laufräder verschiedener Größen anzupassen.

In den Figuren 4 und 5 sind Anordnungen für den Zusammenbau von Zwischenstufen-Scheidewänden veranschaulicht, wobei jeweils zwei benachbarte Scheidewände wiedergegeben sind. Bei der Anordnung gemäß Fig. 4 sind diese Scheidewände 14 so ausgebildet, daß sie einen minimalen axialen Zwischenraum 40 für die Diffusorelemente schaffen, wobei dieser

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Zwischenraum die typische Abmessung A.. hat. (Dieser Zwischenraum kann, wie angedeutet, sowohl von radial als auch von konisch verlaufenden Wandteilen begrenzt sein, jedoch kann die Abmessung A₁ als typisch angesehen werden·) Weiterhin ist in Fig» 4 eine typische Wanddicke von der Abmessung B. angedeutet. Auf Grund des Umstandes, daß diese typischen Abmessungen zwischen radial verlaufenden Wandteiler genommen sind, ist ersichtlich, daß d ie Abmessung der Zwischenstufe, d.h. der Abstand zwischen ähnlichen Teilen der laufräder und den anderen sich wiederholenden Elementen dem Wert A₁ + B₁ entspricht.

In Pig. 5 ist andererseits der Zwischenraum 40' als der maximale Zwischenraum angedeutet, der im Pail eines Laufrades von größerem Passungsvermögen mit einem entsprechend axial breiteren Diffusorelement erwünscht sein kann. Die Abmessung A„ des Zwischenraumes ist jetzt größer. Die Wandabmessung Bp ist jetzt für diese Zwischenstufen-Seheidewände 14' derart, daß A„ + B = A₁ +B₁. Der Zwischenstufenabstand ist daher konstan-t.

In Figo 6 zeigt die äußere Umrißlinie die Gestalt eines Gußstückes 14A, aus dem die beiden extremen Größen der Scheidewände 14 und 14' mittels eines einfachen Abdrehvorganges erzeugt werden können= Um eine Scheidewand von maximaler Wanddicke fc.B. die mit 14 bezeichnete) herzustellen, kann von dem Gußstück 14A der schraffierte Teil 42 entfernt wer-

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den. Um andererseits eine Scheidewand von minimaler Wanddicke (z.B. diemit.14* bezeichnete) herzustellen, kann von dem G-ußstück 14A der schraffierte Teil 44 entfernt werden. Es ist ferner ersichtlich, daß aus dem gleichen Gußstück HA durch einen maschinellen Bearbeitungsvorgang irgendeine Scheidewand mit einer zwischenliegenden Wandfteke hergestellt werden kann, indem von dem Gußstück-Material sowohl an der rechten als auch an der linken Seite teilweise' entfernt wird. (Das Äusgangsgußstück kann natürlich mit Überschußmaterial versehen sein, wie es bei 46 angedeutet ist, um eine richtige Fertigbearbeitung zu ermöglichen.)

Aus dem Torstehenden geht hervor, daß das ausreichend bemessene. Grußstück 14a und ein Gruß stück für das Diffusorelement, das eine ausreichende Abmessung zwischen den 3?läehen'32 und 34 besitzt, für die Herstellung und den Aufbau von Pumpen genügen, die verschieden große laufräder und/oder ' verschiedene Anzahlen von Stufen haben. Wenn der richtige maschinelle Bearbeitungsvorgang zum Entfernen-von TJberschußmaterial durchgeführt ist, werden die Diffusorelemente 18 j innerhalb der in den Zwischenstufen-Scheidewänden 14 gebildeten sohalenförmigen Vertiefungen angeordnet und darin ,befestigt., wobei die Befestigung durch Bolzen erfolgt, wie sie bei 19 angedeutet sind. Die Zusammenfügung der Zwischenstufen-Scheidewände führt dann zu der Herstellung eines Standardabständes für die verschiedenen sich wiederholenden

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Elemente, einschließlich der laufräder, £ängs der Welle. Das Ergebnis ist eine vollkommen zufriedenstellende Ausführung vom Standpunkt des Arbeitens mit einer wesentlich vereinfachten Herstellung deijleile und ihrer Vorratsstapelung, um die verschiedenen Forderungen für Pumpen erfüllen zu können.

Fach dem Vorstehenden ist einleuchtend, daß die Erfindung auch auf andere rotierende Maschinen, wie Kompressoren und Turbinen, anwendbar ist. Bei Kompressoren haben die iiaufräder aufeinanderfolgender Stufen im allgemeinen verschiedene Größen, und in einem solchen Fall können sich die Zwischenstufen-Scheidewände und die Diffusorelemente in ihrer Größe von Stufe zu Stufe ebenfalls fortschreitend ändern. Jedoch können gemäß der Erfindung die letztgenannten Elemente ebenfalls durch maschinelle Bearbeitung beispielsweise durch Drehen, aus gleichen Standard-Gußstücken erhalten werden»

Im Falle von Gas- oder Flüssigkeitsturbinen sind den Diffusorelementen der Pumpen ähnliche Scheiben vorgesehen, die auf der einen Seite oder auf beiden Seiten Schaufeln tragen, welcheJDiffusoren (die natürlich schaufellos sein können) und Düsen begrenzen, sowie Umlenkschaufeln· tragen, um Gas- bzw. Flüssigkeitsdurchgänge zu schaffen, die in üblicherweise wirken, aber in baulicher Hinsicht die Vorteile der Erfindung aufweisen.

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Es ist daher sinleuchtend, daß an der Erfindung verschiedene Änderungen getroffen werden können, um sie an verschiedene rotierende Einriöhtungen zum Bewegen eines Mediums anzupassen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Claims

Pat entansprüche

M ο)jRotierende Einrichtung zum Bewegen eines flüssigen oder gasförmigen Mediums-, gekennzeichnet durch eine umlaufende Welle, die in axialer Richtung im Abstand voneinander angeordnete, mit Schaufeln versehene Rotoren trägt, und ein G-ehäuse, das aus koaxial zusammengefügten Zwischenstufen-Scheidewänden, die zwischen "benachbarten Rotoren liegen und Schalen schaffen,und in diesen Schalen angeordneten Elementen besteht, welche Schaufeln besitzen, die sich von scheibenförmigen zentralen Teilen dieser Elemente axial nach außen erstrecken.
2.) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln der genannten Elemente sich in beiden Richtungen axial nach außen erstrecken₉
3.) Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheidewände miteinander in Eingriff tretende Falze haben, welche die Scheidewände in koaxialer Lage halten.
4.) Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Elemente in der Mähe ihres Umfanges schraubenli-nienförmig verlaufende Querdurchgänge aufweisen.

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