DE2011852A1 - Kreiselpumpe mit vertikaler Welle - Google Patents

Description

Westinghouse Electric Oorporation, 3 Gateway Center, Pittsburgh, Pennsylvania, Vereinigte Staaten von Amerika

Kreiselpumpe mit vertikaler Welle

Die Erfindung betrifft Kreiselpumpen mit vertikaler Welle sowie einem am unteren Wellenende befestigten laufrad, einem am oberen Wellenende angeordneten Antriebsmotor und mit einem zylindrischen, Welle und Laufrad umgebenden Gehäuse, das am oberen Ende mit einer radialen Austrittsöffnung und am unteren Ende mit einer Ansaugöffnung versehen ist.

Bekannte Pumpen dieser Art weisen ein Schalengehäuse mit einem Kühler, einer Badiallageranordnung, Durchführungszwischenringen und Wellendichtungen auf, welche sämtlich oberhalb des Hauptflansches der Pumpe angeordnet sind und welche deshalb ein kostspieliges Gehäuse und eine relativ große Pumpenbauhöhe erforderlich machen.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, den Aufbau einer Kreiselpumpe, welche für Arbeitsflüssigkeiten geeignet ist, die unter hohem Druck stehen und eine hohe Temperatur aufweisen, ohne Verzicht auf einen guten Pumpenwirkungsgrad zu vereinfachen.

Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe beinhaltet die Erfindung eine Kreiselpumpe mit vertikaler Welle sowie einem am unteren Wellenende befestigten Laufrad, einem am oberen Wellenende angeordneten Antriebsmotor und mit einem zylindrischen, Welle und Laufrad umgebenden Gehäuse, das am oberen Ende mit einer radialen Austrittsöffnung und am unteren Ende mit einer Ansaugöffnung versehen ist, welche gemäß der Erfindung durch einen Hauptflansch, welcher einen sich nach abwärts in das Gehäuse hinein erstreckenden, die Welle umgreifenden Hals aufweist, weiter durch eine am unteren Ende des Halses angebrachte

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Lageranordnung für die Welle und schließlich durch · . mindestens eine oberhalb der Lageranordnung am Hauptflanseh angebrachte Wellendichtung, deren Leckströmungsverluste beherrschbar sind, gekennzeichnet ist. .

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben, welche als Beispiel in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist, die im einzelnen zeigen: .

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Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine

Kreiselpumpe nach der Erfindung,

Fig. 2 anhand eines vergrößerten Schnittes

längs der Linie II-II in Fig. 1 Einzelheiten eines bei der erfindungsgemäßen Pumpe verwendeten Wärmeschutzmantels, und

die Fig. 3 bzw. 4 jeweils in vereinfachter Darstellung

in Draufsicht bzw. in Seitenansicht das Gehäuse der Kreiselpumpe nach der Erfindung.

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Gemäß der Darstellung in !"ig. 1 weist eine Kreiselpumpe 10 ein zylindrisches Gehäuse 11, welches mit einer radialen Austrittsöffnung 12 in der Nähe des oberen Gehäuseendes und mit einer Ansaugöffnung 13 am unteren Gehäuseende versehen ist, sowie einen kreisringförmigen Hauptflansch 14- mit einem sich nach abwärts in das Gehäuse 11 hinein erstreckenden zylindrischen Hals, eine durch den flansch 14- und durch den Hals 15 hindurch verlaufende Welle 16 und ein mittels einer Laufradmutter 18 und einer Schraube 19 am unteren Wellenende befestigtes Laufrad 17 auf. Die Welle 16 wird beispielsweise von einem in den Zeichnungen nicht dargestellten Elektromotor angetrieben, welcher auf einem mittels Schrauben 22 an der Oberseite des Hauptflansches 14- angebrachten Motortragrahmen 21 befestigt ist. Die Motorwelle ist über eine Kupplung 23 mit der Pumpenwelle 16 verbunden. Das obere Ende des Gehäuses 11 ist mittels Stiftschrauben 24·, welche durch den Hauptflansch 14- hindurch in das Gehäuse eingeschraubt sind, an dem Hauptflansch 14 befestigt.

Aus der Darstellung in den J?ig. 3 und 4· ist ersichtlich, daß das Gehäuse 11 einen ziemlich einfachen Aufbau aufweist. Das Gehäuse 11 besteht beispielsweise aus einem hochfesten Kohlenstoffstahl und die Gehäuseinnenwandung

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ist "bei Bedarf mit einer Auskleidung aus korrosionsbeständigem Material, wie beispielsweise Inconel, versehen. Aufgrund der zylindrischen Gestalt des Gehäuses kann das Gehäuse- bzw. Auskleidungsmaterial "bis an die zulässige Grenze "beansprucht werden.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 ist mittels Schrauben 26 am unteren Ende des Halses 15 eine Badiallageranordnung 25 für die .Welle 16 befestigt. Die Art der Lageranordnung-25 ist dabei beliebig wählbar. Die Lageranordnung weist eine auf die Welle 16 aufgepreßte Büchse 27, eine Lagerschale 28 aus geeignetem Lagermaterial und ein die Lagerschale 28 umgreifendes Lagergehäuse 29 auf.

Die Welle 16 ist innerhalb des Halses 15 und oberhalb der Lageranordnung 25 koaxial von Durchführungszwischenringen 31 umgeben. Die Art der Gestaltung solcher Durchführungsringe 31 ist bestens bekannt. Wellendichtungen, deren Leckströmungsverluste beherrscht werden,, sind oberhalb der Dur chführungsZwischenringe im Hauptflansch 14 angeordnet. Die Dichtungen werden in dieser Stellung von" einem Dichtungsgehäuse 32 festgehalten, welches mittels Schrauben 33 oben am Hauptflansch 14 befestigt ist. Ein Dampfdichtungsgehäuse ist mittels Schrauben 35 ^{an dem} Dichtungsgehäuse 32 befestigt*

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Ein Gehäusedeckel 36 ist mittels Schrauben 37 && dem Gehäuse 34 befestigt. Die Wellendichtungen innerhalb' der Gehäuse 32 und 34- können in bekannter bzw. in bereits beschriebener Weise ausgeführt sein. An dem Gehäuse 32 ist in Form einer Rohrkupplung 38 und eines Rohres 39 ein geeigneter Anschluß zur Abführung der Leckverluste befestigt. In gleicher Weise ist an dem Gehäuse 34 ein Anschluß zur Abführung von Leckverlusten vorgesehen, welche eine Rohrkupplung 41 und ein Rohr 42 aufweist. Die Leckverluste, d.h. die Verluste an Arbeitsflüssigkeit werden in bekannter Weise dem Arbeitsflüssigkeitskreislauf wieder zugeführt.

Die Pumpe nach der Erfindung ist besonders für das Umpumpen einer Arbeitsflüssigkeit in einem Kreislaufsystem bei relativ hoher Temperatur und bei hohem Druck geeignet. Bei Vorhandensein geeigneter Verbindungen des Kreislaufsystems mit der Ansaugöffnung 13 und mit der Austrittsöffnung 12 ist die Pumpe in der Lage, die Arbeitsflüssigkeit in dem System umzupumpen.

Neben dem Laufrad 17 ist die Pumpe weiterhin mit einem Hauptlaufraddichtungsring 42, einem sich von dem Laufrad 17 aus in das Innere des Gehäuses 11 hinein

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aufwärts erstreckenden Diffusor 43 und mit einem · · Umlenkkrümmer 44 versehen, welcher den Diffusor 4-3 mit der radialen Austrittsöffnung 12 verbindet. Demgemäß wird die von dem Laufrad 17 durch die Ansaugöffnung 13 hindurch in die Pumpe hineingesaugte Arbeitsflüssigkeit mittels des Diffusors 4-3 und des · Umlenkkrümmers 44 zur Austrittsöffnung 12 geleitet.

Für den Schutz der Lageranordnung 25 und der Wellendichtungen in den Gehäusen 32 und 34 gegen

die Temperatur der heißen, durch die Pumpe in Umlauf >

gehaltenen Arbeitsflüssigkeit ist um die Lageranordnung herum ..'ein zylindrischer Wärmeschutzmantel 45 und außerdem zwischen dem Laufrad 17 und der Lageranordnung 25 'ein Kühler 46 angeordnet. Der zylindrische Wärmeschutzmantel weist eine Innenwandung 47 und eine in bestimmtem Abstand von dieser Innenwandung konzentrisch angeordnete Außenwandung 48 auf* Die oberen Enden jeweils der Wandungen und 48 sind, beispielsweise durch Schweißen, an einem Wärmeschutzmantelflansch 49 beschäftigt. Der Flansch ist mittels der Flansch- bzw. Stiftschrauben 24 zwischen dem Hauptflansch 14 und dem Gehäuse 11 eingespannt. Das untere Ende desjenigen Zylinders, welcher durch die Innenwandung 47 gebildet ist, ist durch eine Bodenplatte

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verschlossen, durch welche die Welle 16 hindurchragt. In der Bodenplatte 51 ist an der Welle 16 eine Labyrinthdichtung 52 angeordnet. Die Außenwandung 48 verläuft bis zu einem Flansch 55 an der Innenwandung 47· Der Diffusor 43 ist, beispielsweise durch Schweißen, an dem Flansch 53 befestigt. Der Umlenkkrümmer 44 ist mit nach oben gerichteten Tragrippen 54- und 55 versehen, welche mittels Schrauben 56 an dem Flansch 49 befestigt sind.

Es sind Einrichtungen vorgesehen, welche ein Hindurchleiten von Kühlflüssigkeit, beispielsweise von Wasser, durch den Wärmeschutzmantel 45 und den Kühler 46 hindurch gestatten. Gemäß der Darstellung in Fig. 1 stehen jeweils in dem Flansch 49 gebildete Durchlaßkanäle 57 bzw. 58 jeweils mit halbzylindrischen Rohren bzw. 70 in Verbindung. Diese Rohre verlaufen durch den Ringraum zwischen der Innenwandung 47 und der Außenwandung des Wärmeschutzmantels hindurch. Das Rohr 60 steht über eine Öffnung 76 in dem Flansch 53 mit einer Kammer 75 in Verbindung. In gleicher Weise steht das Rohr 70 über eine Öffnung 78 in dem Flansch 53 mit einer Kammer 77 in Verbindung. Die Kammer 75 ist von einem Mantel 79 umschlossen, welcher mit dem Flansch 53 und mit der Bodenplatte 51 verschweißt ist. In gleicher Weise ist die Kammer 77 von

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einem Mantel 81 umschlossen. Die Kammern 75 und 77 sind mittels geeigneter Sperreinrichtungen, welche in den Zeichnungen nicht dargestellt sind, voneinander getrennt.

Der Durchlaßkanal 57 kann mittels eines Rohres 59 mit einer geeigneten Versorgungsquelle verbunden sein. Mit dem Durchlaßkanal 58 ist ein Auslaßrohr 61 verbunden. ·

Der Kühler 46 weist eine Vielzahl von Kühlschlangen auf, welche jeweils U_1n ^Ie Welle 16 herum innerhalb der Innenwandung 47 des Wärmeschutzmanteis 45 und zwischen der Bodenplatte 51 des Wärmeschutzmanteis und einer Deckplatte 66 angeordnet sind, welch letztere von in die Bodenplatte 51 eingeschraubten Schrauben 67 in dieser Stellung festgehalten ist. Die Kühlschlangen 65 stehen mit den Kammern 75 und 77 in Verbindung, derart, daß das Kühlmittel dann in den Kühlschlangen 65 kreist, wenn es aus der Kammer 75 in die Kammer 77 strömt, von welch letzterer aus das Kühlmittel durch die Rohre 70 und 61 hindurch austritt. Ein Teil der von dem.Laufrad 17 geförderten Arbeitsflüssigkeit wird durch Öffnungen 82 in der Außenwandung 48 hindurch aus dem Pumpengehäuse 11 in den

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Wärme s chut zmant el 45 abgeleitet. Der Wärme schutzmantel ist demzufolge mit Arbeitsflüssigkeit gefüllt, welches durch die in den Rohren 60 un*d 70 fließende Flüssigkeit etwas gekühlt wird.

Zur Erhöhung des Wirkungsgrades des Wärmeschutzmantels 45 ist zwischen der Innenwandung 47 und der Außenwandung 48 eine Vielzahl von in bestimmten räumlichem Abstand zueinander angeordneten, konzentrischen Büchsen 62 vorgesehen. Gemäß der Darstellung in E¹Ig. 2 wird der räumliche Abstand der Büchsen 62 untereinander mittels Distanzscheiben bzw. Muttern 63 aufrechterhalten, welch letztere auf Schrauben 64 angeordnet sind, die jeweils durch die Außenwandung 48 hindurch ragen und in die Innenwandung 47 eingeschraubt sind. Die Büchsen 62 unterteilen die im Inneren des Wärmeschutzmanteis befindliche Flüssigkeit in gesonderte vertikale "Schichten", wodurch sich ein besserer Wirkungsgrad des Wärmeschutzmantels 45 ergibt.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 sind in dem Laufrad 17 relativ kleine öffnungen 71 und 72 gebildet, durch welche hindurch Arbeitsflüssigkeit in eine Kammer oberhalb des Laufrades eintritt. Außerdem ist zwischen der Deckplatte 66 und der Welle 16 ein Hingspalt 74·

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.gebildet. Auf diese Weise gelangt nur eine relativ ■ ■ geringe Menge der von dem Laufrad 17 geförderten Arbeitsflüssigkeit durch die Labyrinthdichtung 52 und durch den Kühler 4-6 hindurch in die Umgebung der Lageranordnung 25· Außerdem ist die dorthin gelangende geringe Menge an Arbeitsflüssigkeit bereits durch die Kühlschlange 65 gekühlt. Die Lageranordnung und die Wellendichtungen sind demzufolge vor der hohen Temperatur der Arbeitsflüssigkeit geschützt, welche durch das Laufrad 17 durch die Pumpe hindurch gefördert wird.

Die Kreiselpumpe nach der Erfindung ist derart aufgebaut, daß sich der Hochdruckteil der Pumpe nur bis zu dem Hauptflansch 14 erstreckt und nicht über den Hauptflansch hinausgeht, was bei Pumpen bisheriger Bauart der Fall ist, bei welchen die DurchführungsZwischenringe und die Wellendichtungen jeweils oberhalb des Hauptflansches angeordnet sind..Es ergibt sich demgemäß eine Verringerung desjenigen Materiales, welches einem hohen Druck widerstehen muß. Darüberhinaus ergibt sich eine Verringerung der Gesamtpumpenbauhöhe, weil die Wellenlagerung, der Kühler, der Wärmeschutzmantel, die DurchführungsZwischenringe und die'Wellendichtungen jeweils innerhalb des Gehäuses und unterhalb des Hauptflansches angeordnet sind. Wie vorher

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bereits erläutert, stellt das zylindrische Gehäuse eine ziemlich einfache Konstruktion dar. Verglichen mit "bekannten Pumpen gleicher Bauart ist deshalb die erfindungsgemäße Kreiselpumpe kleiner und billiger.

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Claims (6)

1. Patentansprüche:

   Π.)Kreiselpumpe mit vertikaler Welle sowie einem am unteren Wellenende befestigten Laufrad, einem am oberen Wellenende angeordneten Antriebsmotor und mit einem zylindrischen, Welle und Laufrad umgebenden Gehäuse, das am oberen Ende mit einer radialen Austrittsöffnung und am unteren Ende mit einer Ansaugöffnung versehen ist, gekennzeichnet durch einen Hauptflansch (14), welcher einen sich nach abwärts in das Gehäuse (11) hinein erstreckenden, die Welle (16) umgreifenden Hals (15) aufweist, weiter durch eine am unteren Ende des Halses angebrachte Lageranordnung (25) für die Welle und schließlich durch mindestens eine oberhalb der Lageranordnung am Hauptflansch angebrachte Wellendichtung, deren Leckströmungsverluste beherrschbar sind.
2. 2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Diffusor (43) von dem Laufrad (17) aus aufwärts in das Gehäuse (11) hinein erstreckt und daß ein Umlenkkrümmer (44) den Diffusor mit der radialen Austrittsöffnung (12) verbindet.
3. 3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet

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   .durch ein Dichtungsgehäuse (32 "bzw. 34-), welches die Wellendichtung umschließt und am Hauptflansch (14) befestigt ist.
4. 4. Pumpe nach Anspruch 3? dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (38, 39 "bzw. 4-1, 42) zur Abführung von an der Wellendichtung auftretenden Leckverlusten an dem Dichtungsgehäuse (32 bzw. 34) befestigt sind, und daß die Welle (16) zwischen dem Dichtungsgehäuse (32) und der Lageranordnung (25) von Durchführungszwischenringen (31) umgeben ist.
5. 5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zylindrischer Wärmeschutzmantel (45), welcher konzentrisch mit einer Innenwandung (47) und mit einer Außenwandung (48) versehen ist, die Lageranordnung (25) umgreift, wobei der Wärmeschutzmantel an seinem oberen Ende mit einem Außenflansch (49) versehen ist und außerdem Einrichtungen (82) aufweist, welche einen Zutritt von Arbeitsflüsaigkeit aus dem Pumpengehäuse (11) in den Wärmeschutzmantel gestatten.
6. 6. Pumpe nach Anspruch 5>. dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Kühlschlange (65) unterhalb der Lageranordnung (25) die Welle (16) umgibt, wobei diese

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   Kühlschlange sich innerhalb der Innenwandung (4-7) des Wärmeschul; zmant eis (4-5) "befindet, und daß Einrichtungen (75» 76)ι welche mit der Kühlschlange in Verbindung stehen, durch den Ringraum zwischen der Innenwandung (47) und der Außenwandung (4-8) des Wärmeschutzmantels hindurch verlaufen und damit . bewirken, daß durch die Kühlschlange eine Flüssigkeit hindurchströmt.

   7· 3?umpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Innenwandung (4-7) und der Außenwandung (4-8) eine Vielzahl von in räumlichem Abstand zueinander befindlichen, konzentrischen Büchsen (62) angeordnet·ist.

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