DE1800446A1

DE1800446A1 - Centrifugal pump for immersion, especially for pumping corrosive fluids at high temperatures

Info

Publication number: DE1800446A1
Application number: DE19681800446
Authority: DE
Inventors: Dance Norman John
Original assignee: BREVETS METALLURGIQUES
Current assignee: BREVETS METALLURGIQUES
Priority date: 1968-02-16
Filing date: 1968-10-02
Publication date: 1969-12-11
Also published as: NL6813234A; IL30871A0; ZM13068A1; ES358649A1; BE723038A

Description

Kreiselpumpe zum Eintauchen, insbesondere zum Pumpen korrodierender Flüssigkeiten bei hohen Temperaturen. Centrifugal pump for immersion, especially for pumping corrosive Liquids at high temperatures.

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe zum Pumpen von Flüssigkeiten, insbesondere eine Kreiselpumpe zum Pumpen niedrig viskoser, aber leicht korrodierender Flüssigkeiten, wie beispielsweise geschmolzener Metalle.The invention relates to a centrifugal pump for pumping liquids, especially a centrifugal pump for pumping low viscosity, but easily corrosive Liquids such as molten metals.

Bei der Herstellung bekannter Kreiselpumpen zum Pumpen von Flüssigkeiten, müssen bestimmte Charakteristiken beachtetwerden. Insbesondere muß das Schaufelrad eine gute Lagenstabilität innerhalb des Spiralgehäuses, in den es sich dreht, aufweisen. Der Abstand zwischen dem Schaufelrad und dem Gehause liegt im Bereich einiger hundertstel Millimeter, bei spielsweise im Bereich zwischen 0,075 und v,13 mm. Sehr aufwendige Wellendichtungen sind notwendig, um Leckverluste zu verhindern und um die Lager zu schützen, damit die gute Lagenstabilität des Bchaufelrades sichergestellt; ist.In the manufacture of known centrifugal pumps for pumping liquids, certain characteristics must be observed. In particular, the paddle wheel have good positional stability within the volute in which it rotates. The distance between the paddle wheel and the housing is in the range of a few hundredths Millimeters, for example in the range between 0.075 and v.13 mm. Very elaborate Shaft seals are necessary to prevent leakage and around the bearings to protect so that the good positional stability of the bucket wheel is ensured; is.

Zum Pumpen flüssiger Metalle sind bisher keine Wellendichtungen bekannt geworden, die unter den Bedingungen, unter denen die Pumpe arbeiten muß, arbeitsfähig sind. Insbesondere ist das Pumpen von flüssigem Blei sehr schwierig.No shaft seals are known to date for pumping liquid metals become capable of working under the conditions under which the pump has to work are. In particular, pumping liquid lead is very difficult.

Uberraschenderweise hat sich nun herausgestellt, daß geschmolzenes Blei erfolgreich gepumpt werden kann, wenn ein grosser Abstand zwischen dem Schaufelrad und dem Spiralgehäuse vorgesehen ist, ohne das Lager an der Schaufelradwelle bis auf diejenigen des Motors oder einer anderen Drehantriebsquelle, mit der die Welle verbunden ist, vorgesehen sind. Deshalb kann, wenn eine abgelegene Quelle für dem Drehantrieb vorgesehen ist, die Welle durch Lager herkömmlicher Konstruktion gelagert sein, die soweit von dem geprampten Metall entfernt angeordnet sind, daß normale Schmierfette verwendet werden können, die wiederum durch herkömmliche Dichtungen an dem gewünschten Ort gehalten werden.Surprisingly, it has now been found that molten Lead can be pumped successfully if there is a large clearance between the paddle wheel and the volute casing is provided without the bearing on the impeller shaft up to those of the motor or another rotary drive source, with to which the shaft is connected are provided. So can if a secluded Source for the rotary drive is provided, the shaft through bearings of conventional design be stored, which are arranged so far away from the stamped metal that Normal lubricating greases can be used, in turn through conventional seals be held at the desired location.

Insbesondere hat sich herausgestellt, daß ehre Pumpe, bei der es sich grundsätzlich um eine Kreiselpumpe handelt, hergestellt werden kann, die geschmolzene Metalle, inbesondere geschmolzenes Blei oder Bleitegierungen gegen einen beträchtlichen statischen Druck pumpen kann. Diese erfindungsgemässe Pumpe eignet sich zum Pumpen von geschmolzenem Blei auf eine Förderhöhe im Bereich von 8 - 10 m gegen einen statischen Druck von ca. 7 kg/cm2. Dies ist im Vergleich mit bekannten Pumpen,die beispielsweise bei der Bleigewinnung und - verarbeitung bisher verwendet werden, sehr hoch, da diese bekannten Pumpen nur eine Förderhöhe von 2 m aufweisen.In particular, it has been found that honor pump, in which it is basically a centrifugal pump that can be produced that melted Metals, especially molten lead or lead alloys, against a considerable amount static pressure can pump. This pump according to the invention is suitable for pumping of molten lead to a head in the range of 8-10 m against a static Pressure of approx. 7 kg / cm2. This is in comparison with known pumps, for example have been used in lead extraction and processing up to now, very high, since these known pumps only have a delivery head of 2 m.

Die Erfindungsgemässe, tauchföhige Kreiselpumpe, die insbesondere zum Pumpen korrodierender Flüssigkeiten bei hohen Temperaturen geeignet ist, besteht aus folgenden Grundbauteilen: a) einem Spiralgehäuse mit einer axialen Einlaßöffnung und einer tangentialen Auslaßleitung, b) einem Schaufelrad, das innerhalb des Gehäuses drehbar ist und eine Anzahl von Schaufeln aufweist, die im Abstand zueinander an einer mittleren Nabe verkellt sind, und c) einer Antriebswelle, an der das Schaufelrad angebracht ist, hierbei sind keine Lager zwischen dem Gehäuse und dem Schaufelrad oder der Antriebswelle vorgesehen, es ist ein verhältnismässig grosser Abstalld zwischen dem Gehäuse und der Antriebswelle oder dem Schauferad ausgebildet, dort wo die Welle in das Gehäuse eintritt, weist das Schaufelrad eine Anzahl von zusätzlichen Schaufeln auf, die eine geringere Tiefe haben als die im Abstand voneinander an der mittleren Nabe verteilten Hauptarbeitsschaufeln, diese zusätzlichen Schaufeln sind oberhalb von den Haupt schaufeln angeordnet, wenn die Pumpe in die zu pumpende Flüssigkeit eingetaucht ist, so daß die Drehung der zusätzlichen Schaufeln mit den Schaufelrad die Strömung der Flüssigkeit durch den genannten Abstand oder Zwischenraum zwischen dem Gehäuse und der Antriebswelle oder dem Schaufelrad heraL-setzt.The submersible centrifugal pump according to the invention, which in particular is suitable for pumping corrosive liquids at high temperatures consisting of the following basic components: a) a volute casing with an axial inlet opening and a tangential outlet conduit, b) an impeller disposed within the housing is rotatable and has a number of blades spaced from one another a central hub are jammed, and c) a drive shaft on which the impeller is attached, here are no bearings between the housing and the impeller or the drive shaft is provided, it is a relatively larger Formed spaced between the housing and the drive shaft or the impeller, where the shaft enters the housing, the impeller has a number of additional blades that have a shallower depth than those at a distance from each other main working blades distributed on the central hub, these additional blades are arranged above the main blades when the pump is in the pumped area Liquid is immersed, so that the rotation of the additional blades with the Impeller the flow of the liquid through the said distance or space between the housing and the drive shaft or the paddle wheel.

Dieser abstand oder Zwischenraum beträgt mindestens 3,2 imin.This distance or space is at least 3.2 imin.

In vorteilhafter Weise ist die mittlere Nabe mit einem oberen zylindrischen Abschnitt und einem unteren scheibenförmigen Abschnitt versehen, wobei die zusätzlichen Schaufeln tangential zu den zylindrischen Abschnitt und von den Haupt schaufeln durch den unteren scheibenförmigen Abschnitt getrennt angeordnet sind.The middle hub is advantageously cylindrical with an upper one Section and a lower disk-shaped section provided, the additional Blades tangent to the cylindrical section and from the main blades are arranged separated by the lower disk-shaped portion.

Weiterhin kölulel, die Haupt- und zusätzlichen Schaufeln einstückig mit deL mittleren Nabe ausgebildet sein.Furthermore, the main and additional blades in one piece be designed with the middle hub.

Auch kann eine rohrförmige Hülle an der oberen Oberfläche des Spiralgehäuses angeordnet sein, um einen Ringraum zwischen der Welle und der Hiille zu bilden, wobei die Hülle mit Öffnungen versehen ist, durch die eine Flüssigkeitsströmung in den Ringraum möglich ist, wenn die Pumpe in eine Flüssigkeit eingetaucht ist.A tubular sheath can also be attached to the top surface of the volute be arranged to form an annular space between the shaft and the sleeve, the shell being provided with openings through which a flow of liquid into the annulus is possible when the pump is immersed in a liquid.

Auch kann ein Hitzeschild in dem Ringraum zwischen dem Schaufelrad und dem entsprechenden Antriebsmotor vorgesehen sein.A heat shield can also be placed in the annular space between the paddle wheel and the corresponding drive motor.

Die Pumpe nach der Erfindung ist nicht auf das Pumpen von geschmolzenem Blei beschränkt, Geschmolzenes Blei mit einer temperatur von 500°C hat eine Viskosität, die ungefähr derjenigen von Wasser bei Umgebungstemperatur entspricht Die erfindungsgemässe Pumpe kann auch zum Pumpen von Wasser oder anderen verhältnismässig niedrig.viskosen Flüssigkeiten oder zum Pumpen anderer geschmolzener Metalle verwendet werden Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind aus der Zeichnung ersichtlich, in welcher die Erfindung anhand eines Ausführungsbeieles. veranschaulicht ist.The pump according to the invention is not intended for pumping molten material Lead limited, molten lead at a temperature of 500 ° C has a viscosity which corresponds approximately to that of water at ambient temperature Pump can also be used for pumping water or other relatively low viscosity Liquids or other molten metals can be used for pumping Advantages and details of the invention are apparent from the drawing, in which the invention based on an Ausführungsbeieles. is illustrated.

Es zeigt: Figur 1 einen senkrechten Schnitt durch eine Kreiselpumpe zum Pumpen von geschmolzenem -etall nach der Erfindung; Figur 2 einen Schnitt gemäss der Linie A-A der Figur 1 Figur 3 eine Draufsicht auf das Schaufelrad. der Pumpe der, Figur 1 im vergrösserten Maßstab; und Figur 4 einen Schnitt durch das Schaufelrad gemäss der Linie B-B der Figur 3.It shows: FIG. 1 a vertical section through a centrifugal pump for pumping molten metal according to the invention; Figure 2 shows a section according to the line A-A of Figure 1, Figure 3 is a plan view of the paddle wheel. the pump the, Figure 1 on an enlarged scale; and FIG. 4 shows a section through the paddle wheel according to the line B-B of Figure 3.

Die in Figur 7 dargestellte Kreiselpumpe besteht aus einem Spiralgehäuse 1 mit einer Bodenlochplatte 3, durch die das geschmolzene Metall in das-Spiralgehäuse eintritt. In dem Spiralgehäuse dreht sich das Schaufelrad 2, welches in seinen Einzelheiten in Figur 3 und 4 dargestellt ist. Das Schaufelrad ist an einer-Welle 4 angebracht, durch die es auch angetrieben wird. Die Befestigung erfolgt mit Hilfe einer Mutter 5.The centrifugal pump shown in Figure 7 consists of a spiral housing 1 with a bottom perforated plate 3, through which the molten metal in the volute casing entry. In the spiral casing, the impeller 2 rotates, which in its details is shown in Figures 3 and 4. The paddle wheel is attached to a shaft 4, through which it is also driven. It is fastened with the help of a nut 5.

Eine Büchse 6 ist am oberen Ende der Welle 4 angeordnet und dient zwei verschiedenen Zwecken. Erstens werden die Eugel-und Rollenlager 7 an ihr mit Hilfe von Feststellringen 8 und 9 gehalten. Auf diese Weise ist es nicht notwendig, das Ende der Welle 4 zu bearbeiten, so daß nur eine Bearbeitung der Büchse 6 erforderlich ist. Zweitens können durch Entfernung des Flansches 10 und der Lochplatte 3 die vollständige Welle 4 und das Schaufelrad 2 entfernt werden, ohne daß die Lager beschädigt werden, wodurch das Auswechseln dieser Bauteile erleichtert wird. Das Lager 7, seine entsprechenden Deckel und Schmiermitteldichtungen werden von einem Stahlrohr 15 getragen, welches auf die Hauptplatte 16 eingeschraubt ist.A sleeve 6 is arranged at the upper end of the shaft 4 and serves two different purposes. First, the Eugel and roller bearings 7 are attached to it The help of locking rings 8 and 9 held. In this way it is not necessary to machine the end of the shaft 4, so that only one machining of the sleeve 6 is required is. Second, by removing the flange 10 and the perforated plate 3, the complete shaft 4 and the impeller 2 can be removed without damaging the bearings which makes it easier to replace these components. The camp 7, his Corresponding cover and lubricant seals are held by a steel tube 15 carried, which is screwed onto the main plate 16.

Das Spiralgehäuse 1 wird von der Hauptplatte 16 durch in Rohr 14 entfernt gehalten, welches an dem Gehäuse 1 angeschweisst und an der Platte 16 mit Hilfe von Bolzen befestågt ist. Das einzige verwendete Lager ist das Lager zwischen der Büchse 6 und dem ein Stützgehäuse bildenden Stahlrohr 15.The volute casing 1 is removed from the main plate 16 through in tube 14 held, which is welded to the housing 1 and to the plate 16 with the help is fastened by bolts. The only warehouse used is the warehouse between the Bush 6 and the steel tube 15 forming a support housing.

Wie es in der Zeichnung dargestellt ist, ist ein entsprechender Abstand oder Zwischenraum im Bereich von 3,2 bis 9,5 mm (im Vergleich zu 0,075 bis 0,13 mm bei bekannten Pumpen) sowohl zwischen dem Spiralgehäuse 1 und dem Schaufelrad 2 als auch dem Spiralgehäuse und der Welle 4 vorgesehen. Der Abstand ist ausserdem zwischen dem Schaufelrad 2 und der Einlaßlochplatte 3 vorgesehen. Das Schaufelrad ist an der Welle mit Hilfe einer Vierkantverbindung befestigt und wird durch eine Scheibe und die mutter 5 gehalten.As shown in the drawing, there is a corresponding distance or gap in the range of 3.2 to 9.5 mm (compared to 0.075 to 0.13 mm in known pumps) both between the volute casing 1 and the impeller 2 as well as the volute casing and the shaft 4 are provided. The distance is also between the impeller 2 and the inlet perforated plate 3 is provided. The paddle wheel is attached to the shaft by means of a square connection and is secured by a Washer and nut 5 held.

Innerhalb des Rohres 14 ist ein Hitze schild 17 angeordnet, um die unteren Lager vor Strahlungswärme zu schützen. Gegen Wärmeleitung durch onvektion entlang der Welle 4 ist kein besonderer Schutz vorgesehen. Die einzige Kühlwirkung, die auft;ritt, ist dadurch zwei ntlüftungsöffnungen 11 bedingt, die unterhalb des Hitzeschildes angeordnet sind. Diese Öffnungen sind aber nicht unbedingt notwendig.Within the tube 14, a heat shield 17 is arranged to the Protect the lower bearing from radiant heat. Against heat conduction through onvection No special protection is provided along the shaft 4. The only cooling effect the rode is caused by two ventilation openings 11, which are located below the Heat shield are arranged. However, these openings are not absolutely necessary.

An dem unteren Ende des Rohres 14 sind. vier Öffnungen 12 vorgesehen, durch die das geschmolzene Metall in den ringraum im Bereich der Welle strömen kann. Dieses flüssige Metall wirkt als Dichtung in bezug auf das Gehäuse 1, wenn das Metall aber auf eine bestimmte Höhe angehoben werden soll, ist dieses nicht ausreichend, Wenn jedocn die Konstruktion des Laufrades, die in den Figuren 3 und 4 veranschaulicht ist, verwendet wird, dann über-tagen die zusätzlichen Schaufeln an der oben gelegenen Oberfläche, ohne-daß sie einen nennenswerten Beitrag zu der Gesamt;förderleistnng, der Pumpe leisten dazu bei, eine Zentrifugalbewegung auf das geschmolzene Blei zu übertragen, die ausreichend ist, um eine Rückströmung durch den verhältnismässig grossen Spalt zwischen dem. Schaufelrad 2 und dem Gehäuse l zu vernindern, wenn die Pumpe gegen einen grossen statischen Druck arbeitet.At the lower end of the tube 14 are. four openings 12 provided, through which the molten metal can flow into the annular space in the area of the shaft. This liquid metal acts as a seal with respect to the housing 1 when the metal but should be raised to a certain height, this is not sufficient, However, if the construction of the impeller, which is illustrated in FIGS is, is used, then over-mount the additional shovels on the one located above Surface without making a significant contribution to the total; of the pump help create a centrifugal motion towards the molten lead transferred, which is sufficient to allow a backflow through the relatively large gap between the. Bucket wheel 2 and the housing l decrease if the pump works against a large static pressure.

Durch Verwendung eines derartigen Schaufelrades ist die "nicht abgestützpe" Konstruktion der Figur 1 möglich, das Schaufel rad einen verhältnismässig grossen Zwischenraum zwischen sich und dem Gehäuse 1 zulässt;. Dieser Schaufelradabstan.d wird anfänglich durch Verwendung von Unterlagscheiben zwischen dem Flansch am oberen Ende des Rohres 14 und der Platte 16 eingestellt. Der Abstand ist groß genug, um eine ausreichende Toleranz zur Verfügung zu stellen, die notwendig ist, um Wärmeausdehnungen zwischen der Welle 4 und dem das Spiralgehäuse 1 des Schaufelrades 2 tragenden Rohr 14 aufzunehmen. Die Höhe, auf die das Blei gepumpt wird, liegt grundsätzlichim Bereich der vier Öffnungen unmittelbar oberhalb des Gehäuses 1 in dem Rohr 14, oder sogar höher. Diese Höhe ist durch die strichpunktierte Linie 13 in Figur 1 veranschaulicht.By using such a paddle wheel, the "unsupported" Construction of Figure 1 possible, the blade wheel a relatively large Space between itself and the housing 1 allows ;. This impeller spacing is done initially by using washers between the flange at the top End of tube 14 and plate 16 set. The distance is big enough to to provide sufficient tolerance that is necessary for thermal expansion between the shaft 4 and the tube carrying the spiral casing 1 of the impeller 2 14 to include. The height to which the lead is pumped is generally in the range of the four openings immediately above the housing 1 in the tube 14, or even higher. This height is illustrated by the dash-dotted line 13 in FIG.

In der Darstellung der Figur 2 sind das Spiralgehäuse 1, ds Schaufelrad 2 und die Welle 4 in Draufsicht dargestellt. Das Spiralgehäuse 1 weist eine tangentiale Einlaßöffnung oder, -leitung 18 auf, die an einem Flansch 19 endet, an dem ein entsprechendes Rohr angeflanscht werden kann. Das Schaufelrad 2 zeigt keine Schaufeln 20, die an der oberen Oberfläche desselben ausgebildet wind.In the illustration of FIG. 2, the spiral housing 1, ie the paddle wheel, is shown 2 and the shaft 4 shown in plan view. The spiral housing 1 has a tangential Inlet port or, -line 18, which ends at a flange 19, to which a corresponding pipe can be flanged. The paddle wheel 2 shows no blades 20 formed on the upper surface thereof.

In den Figuren 3 und 4 ist das Schaufelrad im einzelnen dargestellt, und es besteht aus einer mittleren Nabe 21 mit einem oberen zylindrischen Abschnitt und einem unteren scheibenförmigen Abschnitt. Mh der unteren Oberfläche sind die Haupt- oder Treibschaufeln 22 im Abstand voneinander entfernt angeordnet, und an dem oberen zylindrischen Abschnitt sind die zusätzlichen, kleineren Dicht schaufeln 20 im Abstand voneinander angeordnet. Diese Schaufeln 20 weisen eine sehr viel geringere Tiefe als die Hauptschaufeln 22 auf, wobei die zusätzlichen Schaufeln oberhalb von den Hauptschaufeln 22 angeordnet sind, wenn das Schaufelrad in eine Flüssigkeit eingetaucht ist. Wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt, sind die beiden verschiedenen Schaufeln grundsätzlich tangential in bezug auf den zylindrischen Teil der mittleren Nabe angeordnet.In Figures 3 and 4, the paddle wheel is shown in detail, and it consists of a central hub 21 with an upper cylindrical portion and a lower disc-shaped portion. Mh the lower surface are the Main or propellant blades 22 spaced apart, and on the upper cylindrical section are the additional, smaller sealing blades 20 arranged at a distance from each other. These blades 20 have a very much smaller one Depth than the main blades 22, with the additional blades above the main blades 22 are arranged when the paddle wheel is in a liquid is immersed. As shown in Figures 3 and 4, the two are different Blades basically tangential with respect to the cylindrical part of the central one Arranged hub.

Wie -weiterhin dargesteLlt, ist die Welle 4 unabhängig abgestützt bzw. gelagert und über einen Flansch angetrieben. Es ist aber auch möglich, eine Kupplung anstelle des Flansches zu verwenden7 wobei beispielsweise ein Zahnrad, ein Kettenrad oder eine Riemenscheibe verwendet werden können. Auch können die Lager vollständig fehlen und die Welle kann unmittelbar an dem entsprechenden Teil eines elektrischen Motors angebracht sein, wobei die Kupplung oberhalb des Hitzeschildes liegt. Die Büchse 6, die Lager und das tragende Stahlrohr 15 werden dann durch diesen Teil und das Gehäuse des elektrischen Motors getragen,der natürlich entspreghend konstruiert sein muß, um seitliche BeMstungen, die auf ihn übertragen werden, zu widerstehen.As further shown, the shaft 4 is supported independently or stored and driven via a flange. But it is also possible to use a To use coupling instead of flange7 whereby for example a gearwheel, a sprocket or pulley can be used. Also can the bearings completely absent and the shaft can be immediately attached to the corresponding part of a electric motor, with the coupling above the heat shield lies. The sleeve 6, the bearings and the supporting steel pipe 15 are then through this Part and the housing of the electric motor carried, of course, corresponding Must be constructed to accommodate lateral forces acting on it transfer will be to resist.

Sämtliche in der Beschreibung erkennbaren und in der Zeichnung dargestellten technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.All recognizable in the description and shown in the drawing technical details are important for the invention.

Claims

Patent claims

1. Centrifugal pump for immersion, especially for pumping corrosive Liquids with high temperatures, consisting of: a) a volute casing with; an axial inlet opening and a tangential outlet line b) a paddle wheel, rotatably disposed within the housing and a number of circumferentially a central hub formed main work blades, and c) one Drive shaft to which the paddle wheel is attached, thereby g e k e n n z e i c h n e t that between the housing (1) and the paddle wheel (2) or the drive shaft (4) no bearings are arranged that a relatively large distance or gap between the housing (1) and the drive shaft (4) or the paddle wheel (2) there proceed is where the drive shaft (4) enters the housing, and that the 'paddle wheel (4) has a number of additional blades (20) which are of a shallower depth than the main working blades arranged at a distance from one another around the central hub (21) (22) and which are above these main working blades (22) when the Pump is immersed in the liquid to be pumped, so that the flow of the liquid by the gap or spacing from the rotation of the additional blades (20) is lowered with the paddle wheel (2).

2. Centrifugal pump according to claim 1, characterized in that the space between the housing (1) and the drive shaft (4) or the paddle wheel (2) is at least 3 mm.

3. Centrifugal pump according to claim 1 or 2, characterized in that the middle hub (21) has an upper cylindrical Ab-.

section and having a lower disk-shaped portion and that the additional blades (20) tangent to the cylindrical portion; and through the lower disc section from the main working blades (22) are arranged separately.

4. Centrifugal pump according to claim 1, 2 or 3, characterized in that that the main working and auxiliary blades (20) and (22) are integral with the central hub (21) are formed.

5. Centrifugal pump according to one of the preceding claims, characterized in that that a tubular casing (14) on the upper surface of the volute casing (1) attached to form an annular space between itself and the drive shaft (Lr ') is, wherein the shell has openings (12) through which the liquid in the annular space flows when the pump is immersed in the same.

6. Centrifugal pump according to claim 5, characterized in that a heat shield (17) arranged in the annular space between the impeller (2) and the drive unit is