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| FiüssIgkeitsring-Gaspumpe mit Spaltrohrantrieb |
| Die Erfindung bezieht sich auf e:'-ne Flüssigkeitsring-Gaspumpe |
| mit Spaltrohrmotor- oder Spaltrohrmagnetantrieb. |
Pumpenaggregate mit Spaltrohrantrieb fanden in den letzten Jahren
immer häufiger Verwendung in der chemischen Industrie bzw. in der Reaktortechnik,
insbesondere dann, wenn an die Aggregate die Forderung absoluter Dichtheit gestellt
werden mußte, weil ein sehr aggressives, explosives, giftiges oder auch sehr wertvolles
Medium zu fördern war. Solchen Ansprüchen genügten die Pumpen mit Stopfbuchspackung
oder auch Gleitringdichtungen häufig nicht, so daß gezwungenermaßen hier stopfbuchslose
Pumpen eingesetzt werden müßten.
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Bei Flüssigkeitspumpen ist die Kombination einer Pumpe mit Spaltrohrantrieb
bereits seit längerer Zeit bekannt und auch in vielen Variationen ausgeführt, wobei
die zunächst aufgetretenen Probleme und Schwierigkeiten inzwischen westgehend gelöst
bzw. beseitigt werden konnten.
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Auch Flüssigkeitsr*.ng-Gaspumpen, die den hohen Anforderungen nach
absoluter Dichtheit entsprechen, sind bereits bekannt als stopfbuchslose Aggregate.
Gelegen der hydraulischen Besonderheiten dieser Pumpen treten jedoch hier Schwierigkeiten
auf, deren Beseitigung bis heute nicht völlig gelang. Insbesondere die auf die Welle
wirkenden mehr oder weniger großen Radialkräfte, welche bei. diesen Pumpen stets
auftreten, haben Schwierigkeiten an den Pumpen- und Motorlagern zur.Folge gehabt.
Als Kühl-und Schmiermittel für den Antrieb bzw. die Kupplung und auch für die Lager
dient die Betriebsflüssigkeit der Pumpe, deren Eignung sich jedoch hauptsächlich
nach dem Fördermedium und dem Pumpenwerkstoff richtet, ohne daß ihrer -Schmierfähigkeit
und möglicherweise auch ihrer Fähigkeit, die entstehende Wärme abzuführen, besondere
Beachtung gewidmet wird. Erfahrungsgemäß kommen hierbei häufig ungünstige Momente
zusammen, so daß bei der relativhohen Lagerbelastung dieser Pumpen auch noch die
Schmierfähigkeit des Lagerschmiermittels gering Lt, was zu einem starken Verschleiß
der Lager führt und häufig ihre schnelle: Zerstörung bewirkt. Bei den Pumpen mit
Spaltrohrantrieb kommt noch erschwerend hinzu, daß Antriebsrotor- und Pumpenwelle
häufig aus einem Stück geferltigt bzw. starr gekuppelt sind. Nach Beschädigung der
Pumpenlager infolge Überlastung würde
eine Überlastung der
Antriebslager eintreten und der Rotor des Antriebes dann nicht mehr genügend
geführt sein, am Spaltrohr anlaufen und der Motor bzw. die Magnetkupplung dadurch
zer-.stört.
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Um diese Schwierigkeiten - wenigstens teilweise - zu beheben, kann
man die Lager in der Pumpe möglichst dicht an die-Flügelräder bringen bzw. die Welle
in der Pumpe mehrfach lagern. Man vermeidet dann weitgehend die ebenfalls schädliche
Wellendurchbiegung, hat aber auf der anderen Seite Schwierigkeiten mit der Schmierung
und Kühlung der Lager bzw. bei Vorhandensein mehrerer Lagerstellen mit den
genauen Fluchten der einzelnen Lager. Eine entscheidende Verminderung der Lagerbelastung
läßt sich auch durch diese Maßnahme nicht erreichen.
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Erfindungsgemäß wird deshalb vorgeschlagen, alle Förderstufen der
Pumpe mehrfach wirkend auszubilden. Dadurch läßt sich erreichen, daß sich die hydraulisch
bedingten Radialkräfte auf die Welle aufheben und die Lager nur noch durch das Gewicht
der Welle, Flügelräder und Antriebsrotoren belastet sind.
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Wie schon eingangs erwähnt, kann auch die ausreichende Zufuhr von
Schmier- und Kühlflüssigkeit zu den Lagern und dem Antriebsrotor Schwierigkeiten
bereiten. Bei bestimmten Betriebsverhältnissen können die Druckunterschiede in der
Pumpe so gering werden, daß an keiner Stelle Flüssigkeit mit ausreichend hohem Druck
zur Spülung der Lager und des Rotors zur Verfügung steht. Es hat sich deshalb als
vorteilhaft erwiesen, in diesen Pumpen eine zusätzliche Flüssigkeitsförderstufe
vorzusehen, die ebenfalls auf der Pumpenwelle sitzt.
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Diese zusätzliche Flüssigkeitsförderstufe soll zweckmäßigerweise eine
mehrfach wirkende teilbeaufschlagte Seitenkanalstufe sein. Radialkräfte auf die
Welle treten dann nicht auf und die Abmessungen dieser Förderstufe lassen sich trotz
der relativ geringen Drehzahl und der notwendigen Förderhöhe klein halten.
Da
die .Flügelräder mit sehr engem Spiel zwischen den Steuerscheiben laufen und - zum
mindesten wenn sie fest auf der Welle
sitzen - axial sehr genau geführt werden
müssen, hät es sieh ,weiterhin als vorteilhaft erwiesen, die Pumpe mit einem Aaialgleitlager
zu versehen.
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In Fortführung des Erfindungsgedänkens kann man die Betriebsflüssigkeit
der Pumpe über die Lagerstellen zuleiten. In diesem Falle ist gewährleistet, daß
die Lager stets in ausreichendem Maße Kühlflüssigkeit erhalten.und ein Heißlaufen
nicht eintritt. Da bei den Spaltrohrantrieb-Aggregaten äuch die Kühlung des Rotorraumes
des Antriebs von Bedeutung ist, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Kühl- und
Spülstrom für den Spaltrohr- " antrieb der Förderflüssigkeitsstufe direkt zu entnehmen,
unter Umgehung der Gasförderstufen. Es läßt sich damit erreichen, daß der Spülstrom
durch den Antrieb bei verschiedenen Betriebszuständen der Pumpe nahezu konstant
bleibt.
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Erfindungsgemäß wird weiter vorgeschlagen, den Kühl und Spülstrom
des Spaltrohrantriebs zur Druckseite der Pumpe zurückzuführen. Diese Maßnahme soll
verhindern, daß die beim Durchströmen des Motors sich erwärmende Flüssigkeit zur
Saugseite der Pumpe gelangt, was dann eine Minderleistung zur Folge hat.
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Bekanntlich nehmen Flüssigkeitsring-Gaspumpen beim Betrieb mit hohem
Vakuum eine größere Flüssigkeitsmenge auf als bei Betrieb mit niederem Vakuum. Um
die Flüssigkeitsförderstufe nicht zu groß auszuführen und der Pumpe,-auch wenn sie
mit saugseitig. hohem Vakuum arbeitet,, genügend Betriebsflüssigkeit zuzuführen,
. wird erfindungsgemäß eine zusätzliche Flüssigkeitszuführung unter Umgehung der
gesonderten Flüssigkeitsförderstufe vorgesehen. Durch ein Regelorgan in dieser zusätzlichen
Betriebsflüssigkeitszuführungsleitung läßt sich erreichen, daß nur bei Betrieb mit
saugseitig hohem Vakuum die Stufenzusätzlich die notwendige Betriebsflüssigkeit
zugeführt erhalten. Man kann dieses Regelorgan als einfaches Rückschlagventil ausführen,
das durch den
Druck an der Nabe der ersten Stufe automatisch gesteuert
wird. Es läßt sich jedoeh,auch eine Regelung vorsehen über ein elektrisches Schaltrelais,
das vom saugseitigen Vakuum der Pumpe gesteuert wird.
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An Harid der beigefügten schematischen Zeichnung sei die Erfindung
beispielsweise an einer zweistufigen Pumpe erläutert.
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An den Spaltrohrmotor 1 ist die Pumpe mit der Welle 2 und den Flügelrädern
3 und 4 direkt angeflanscht. Das Fördermedium strömt durch den Saugstutzen 5 in
den Saugraum 6 der Pumpe, der von dem saugseitigen Gehäuse 7 und der ersten Steuerscheibe
8 =schlossen wird. Das Flügelrad 3, die Steuerscheibe 8, das Gehäuseteil 9 und die
Steuerscheibe 10 bilden die erste Pumpenstufe; das Flügelrad 4, die Steuerscheibe
11, das Gehäuseteil 12 und die Steuerscheibe 13 die zweite Pumpenstufe. Erfindungsgemäß
sind beide Stufen doppelt beaufschlagt.
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Radialgleitlager 14 und Axialgleitlager 15 mit de^dazu gehörigen auf
der Welle 2 befestigten Lagerscheibe 16 führen die Welle innerhalb der Pumpe.
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Die Betriebsflüssigkeitszufuhr zu den Flüssigkeitsring-Gaspumpen erfolgt
einmal durch die auf der Pumpenwelle 2 sitzende Seitenkanalkreiselstufe mit dem
Flügelrad 17, den beiden Steuerscheiben 18 und 19 sowie dem dazu gehörigen Gehäusedeckel
20. Durch den Stutzen 21 tritt die Flüssigkeit in den Saugraum 22 der Flüssig-.
keitsförderstufe ein, gelangt in deren Druckraum 23 und strömt von hier einmal durch
die Lager 14 und 15 zur Nabe des ersten Flügelrades 3, zum anderen durch nicht gezeigte
Kanäle in den Raum 24 und von hier durch die Bohrungen 25 in den Steuerscheiben
8, 10, 11 und 13 sowie durch die Bohrung 26 in den Raum 27 an .der Welle vor dem
Spaltrohrmotor. Die Durchströmung der Lager
| 14 und 15 kann anötigenfalls durch Nuten erleichtern. |
Vom Raum 27 gelangt ein kleiner Teil der Flüsaigkeit durch das
Lager 14 an die Nabe des Flügelrades 4 der zweiten Stufe. Der größte Teil dieser
Flüssigkeit durchströmt jedoch den Spaltrohr,-motor 1, dient hier zur Kühlung und
Schmierung und, wird über die Leitung 28 zum Druckraum 29 der Flüssigkeitsring-Gaspumpe
zurückgeführt. Zusammen mit dem Fördermedium verläßt diese Flüssigkeit durch den
Stutzen 30 die Pumpe. Der Stutzen 30 befindet sich am Druckdeckel 31 der Pumpe,
an den auch der Elektromotor 1 direkt angeflanscht ist.
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Am Saugdeckel 7 befindet sich eine weitere Flüssigkeitszuführungsleitung
32 mit dem Regelorgan 33. DurePAie Bohrungen 34 im Saugdeckel 7 und die Bohrungen
35 in der saugseitigen Steuerscheibe.8 gelangt diese zusätzliche Betriebsflüssigkeitebenfalls
an die Nabe der ersten Stufe der Pumpe.
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Das Regelorgan 33 kann dabei erfindungsgemäß von einem schematisch
angedeuteten elektrischen Relais gesteuert werden, das je nach saugse tLgem Druck
der Pumpe das Regelorgan 33 der Pumpe öffnet oder schließt. Wie bereits in der Beschreibung
erwähnt, läßt sich das Regelorgan 33 jedoch auch als Rückschlagventil ausbilden
und allein durch den an der Nabe des Flügelrades 3 der ersten Stufe herrschenden
Druck automatisch steuern.