DE2219231C3 - Strömungsmaschine mit Rohrgehäuse und Krümmer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Strömungsma- w> schine mit einem Rohrgehäuse und einem Krümmer aus Beton, bei der der Läuferblock zusammen mit den einem Verschleiß unterliegenden Teilen aus einer hierfür vorgesehenen öffnung herausgezogen werden kann, wobei der Druckdeckel an dem oberen Fundamentring c". befestigt ist.

Strömungsmaschinen obiger ArI werden meist als Kreiselpumpen mit axialem oder semiaxialem Propeller bzw. Schraubenlaufrad ausgeführt Sie werden vorzugsweise dort eingesetzt, wo größere Flüssigkeitsvolumen gegen kleinere und mittlere Widerstandshöhen zu fördern sind. Je nach dem chemischen Charakter der Flüssigkeit hat man bisher die Pumpengehäuse und Krümmer aus dem Verwendungszweck angepaßten legierten ferritischen oder metallischen Spezialwerkstoffen gefertigt Aus wirtschaftlichen und fertigungstechnischen Gründen kann die Wandstärke der Gehäuse nur begrenzt stark ausgeführt werden, wobei die wirtschaftliche Grenze bei einer Nennweite von etwa 1800 mm liegt

Dies und fertigungstechnische Probleme erhöhen bei größeren Nennweiten das Ausschußrisiko beträchtlich, wobei Schäden oft erst während der Inbetriebnahme oder nach längerer Betriebszeit in der Anlage auftreten. Mit wachsendem Rohrdurchmesser steigen die Rohrleitungskräfte in der vierten Potenz an und erfordern, insbesondere bei großen Nennweiten, kostspielige Stützkonstruktionen, die dazu dienen, nennenswerte Belastungen von dem Krümmer fernzuhalten. Da Strömungsmaschinen dieser Art häufig zum Fördern von korrosiven, abrasiven und aggressiven Flüssigkeiten, z. B. Seewasser, Salzlaugen, geimpfte Kühlturmwässer, verunreinigte Flußwässer und dergleichen eingesetzt werden, müssen hohe Materialkosten für Sonderwerkstoffe in Kauf genommen werden.

Man hat aas diesen Gründen in Erwägung gezogen, das Gehäuse derartiger Strömungsmaschinen aus Beton oder dem Beton artverwandtem Material zu fertigen. Dadurch würde gleichzeitig die Geräuschedämpfung verbessert, an die immer größere Anforderungen gestellt werden.

Die Verwendung von Gehäusen aus Beton oder dergleichen ist mit Schwierigkeiten verbunden. Die Gehäuse und Krümmer werden fast immer mit kreisrunden bzw. kreisähnlichen Querschnitten ausgeführt, so daß eine einfache Verschalung benutzt werden kann. Zur Aufnahme des Innenblocks und der Belastungen müssen Fundamentringe, die meist aus Gußeisen oder Stahl bestehen, nachträglich in dem Beton angeordnet werden. Hierbei treten erhebliche Schwierigkeiten auf, da auf den oberhalb des Krümmers angeordneten Verschlußdeckel ein beachtlicher Innendruck wirkt, der als Zugkraft in den Beton eingeleitet werden muß. Selbstverständlich muß auch für eine einwandfreie Abdichtung gesorgt werden. Der nach oben auf den Deckel gerichteten Kraft wirken Kräfte entgegen, die sich aus dem Axialschub und dem Läufergewicht zusammensetzen, jedoch nicht zu einem Belastungsausgleich führen. Es kommt hinzu, daß bei schnelläufigen Pumpen bei abnehmender Fördermenge der Druck sehr stark ansteigt, so daß der als Ausgleich wirkende axiale Schub sogar noch abnehmen kann. Vergleichweise erreicht der Enddruck ohne Entnahme den zwei- bis dreifachen Wert des Auslegedrucks.

Bei der Verwendung von Gehäusen aus Beton ist es daher notwendig, die Fundamentringe so anzubringen, daß die freien, nach oben gerichteten Kräfte betriebssicher in das Betongehäuse eingeleitet und Undichtigkeiten vermieden werden. Zum Stande der Technik gehört eine Pumpenausführung, bei der die komplette Pumpe zusammen mit dem Fundamentring auf einer hierfür vorgesehenen Betonabstützung befestigt und der Fundamentring anschließend mit Füllbeton ausgegossen wird. Diese Art der Befestigung ist für Pumpen mit metallischen Gehäusen zulässig, da Dichtprobleme in den meisten Fällen nicht zu berücksichtigen sind und

keine Zugkräfte in den Beton eingeleitet werden müssen.

Eine derartige Befestigung ist bei Verwendung von Gehäusen aus Beton sehr problematisch, weil das nachträgliche Anbringen des Fundamentringes einen erheblichen konstruktiven und wirtschaftlichen Aufwand erforderlich macht Es ist praktisch nicht möglich, größere Zugkräfte über den Füllbeton in das Bauwerk einzuleiten und eine betriebssichere Abdichtung zu erreichen, da eine einwandfreie Verbindung zwischen Alt- und Netibeton nicht stattfindet und bei den großen Abmessungen durch Schrumpfungen Risse und Spalte entstehen können.

Das Problem läßt sich betriebssicher nur dadurch lösen, daß der Fundamentring in einem Zuge mit dem in Verschalung hergestellten Pumpengehäuse mit in den Beton eingegossen wird. Dadurch ist es möglich, die Zugkräfte in die Armierung einzuleiten. Dadurch tritt eine neue Schwierigkeit auf, die darin zu sehen ist, daß durch Ungenauigkeiten bei der Montage oder durch Verzug beim Abbinden des Betons die Fundamentringe kaum planparallel und rechtwinklig zur Maschinenachse eingebracht werden können. Wenn die Wellenlänge der Strömungsmaschine beispielsweise 7000 mm oder mehr beträgt, führen kleine Winkelfehler bereits zu erheblichen Abweichungen aus der Mittellage, was insbesondere dann unzulässig ist, wenn der Antriebsmotor, wie üblich, auf einer eigenen Bühne angeordnet wird.

Hier setzt die Erfindung ein der die Aufgabe zugrundeliegt, eine Strömungsmaschine, dessen Gehäuse aus Beton gefertigt ist, so auszubilden, daß Abweichungen aus der Mittellage ausgeglichen werden können, wenn der Fundamentring, der bei der Herstellung des Pumpengehäuses mit in den Beton eingegossen wird, nach dem Aushärten des Betons nicht planparaüe! und rechtwinklig zur Maschinenachsc ücgi.

Die Erfindung besteht darin, daß der ringförmige Druckdeckel, der an seinem äußeren Umfang lösbar an dem Fundamentring angebracht ist, der bei der Herstellung des Gehäuses mit in den Beton eingegossen ist, an seinem inneren Umfang mit einem konkaven Kugelabschnitt versehen ist, der zweiteilig ausgebildet ist und eine Anlagefläche gegen einen entsprechend ausgebildeten konvexen Abschnitt der Lagerlaterne des Standrohres bildet, wobei die beiden Teile des konkaven Kugelabschnittes durch Schrauben miteinander verbunden sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verläuft die Schnittebene der beiden Teile des konkaven Kugelabschnittes senkrecht zur Maschinenachse.

Die Erfindung sieht ferner vor, daß der Mittelpunkt, der zu dem konkaven Kugelabschnitt gehörigen Kugel auf der mittleren senkrechten Achse der Strömungsmaschine liegt. Ferner sind erfindungemäß die beiden konkav ausgebildeten Kugelabschnitte gegenüber der Lagerlaterne durch Dichtungen, vorzugsweise durch in Nuten eingelegte O-Ringe abgedichtet.

Eine derart ausgebildete Strömungsmaschine weist gegenüber herkömmlichen Bauarten eine Reihe von Vorteilen auf. Die Konkavkugel kann über die Schraubverbindungen spielfrei und kraftschlüssig mit der Lagerlaterne verklemmt werden. Dabei können baulich bedingte Korrekturen vorgenommen werden, ohne daß der Druckdeckel demontiert werden muß. Ungenauigkeiten bei der Montage oder durch Verzug beim Abbinden des Betons, die dazu führen, daß der Fundamentring nicht planparfllel und rechtwinklig zur Maschinenachse liegt, können auf diese Weise in äußerst einfacher und zuverlässiger Weise ausgeglichen werden. Gleichzeitig wird die Baulänge der Strömungsmaschine verkürzt und es werden Hilfskonstruktionen im Beton vermieden.

Normalerweise bestehen keine Bedenken dagegen, den saugseitigen Fundamentring zusammen mit der Pumpe zu montieren. Dieser Ring hat die Aufgabe, die durch Massen- und Strömungsunwucht vorhandenen Schwingungskräfte spielfrei in das Bauwerk einzuleiten.

ίο Außerdem muß das im Leitrad durch die Flüssigkeit entstehende Drehmoment vom Bauwerk aufgenommen werden. Die Größenordnung dieser Kräfte erlaubt es im allgemeinen, den saugseitigen Fundamentring mittels Füllbeton einzubringen, zumal eine absolute Dichtigkeit nicht gewährleistet sein muß. Es kann aber in bestimmten Fällen von Vorteil sein, den saugseitigen Fundamentring vor der Montage der Pumpe im Bauwerk zu befestigen, beispielsweise dann, wenn die Stelle, an der der Ring eingesetzt werden muß, schwer zugänglich ist oder zur Abkürzung der Montagezeiten.

Für den Fall sieht eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, daß der das Schraubenlaufrad oder den Propeller der Strömungsmaschine umgebende Spaltring ebenfalls mit einem kugelkalottenartig ausgebildeten Abschnitt versehen ist, an dem mit einer entsprechenden konkaven Anlagefläche der saugseitige Fundamentring anliegt Dabei sieht die Erfindung ferner vor, daß der Mittelpunkt der zu den Kugelabschnitten gehörigen Kugel annähernd auf der senkrechten Mittelachse der Strömungsmaschine liegt und daß die Radiuslinie der Kugelabschnitte die Mittelachse in einem Winkel schneidet, der kleiner als 90° ist

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch eine in ein Betongehäuse

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Fig.2 einen vergrößerten Teilschnitt, der die Befestigung des Druckdeckels am Fundamentring und der Lagerlaterne zeigt und

F i g. 3 einen ebenfalls vergrößerten Teilschnitt durch den saugseitigen Fundamentring und den daran anliegenden Abschnitt des Spaltringes.

Die auf F i g. 1 dargestellt Pumpe besteht aus dem Betongehäuse 1 mit dem saugseitigen Fundamentring 2, dem Fundamentring 3 am oberen Ende der Pumpe und dem Druckflansch 4 am Ausgang des Krümmers. Das Standrohr 6 ist an seinem oberen Ende in einer Lagerlaterne 5 befestigt; an seinem unteren Ende ist das Leitrad 7 mit dem Spaltring 8 angebracht, in dem das Schraubenlaufrad oder der Propeller 9 läuft.

Die Befestigung der Pumpe in dem Betongehäuse 1 erfolgt erfindungsgemäß mittels des Druckdeckels 10, der an seinem äußeren Umfang lösbar an dem Fundamentring 3 angebracht wird. Die Verbindung zwischen dem Druckdeckel und dem Fundamentring kann beispielsweise durch Schrauben U erfolgen (Fig. 2). An seinem inneren Umfang ist der Deckel 10 zweiteilig ausgebildet; sowohl der obere Abschnitt 12a als auch der untere Abschnitt \2b liegen mit einer

ι,'ΐ konkav ausgebildeten, einen Kugelabschnitt bildenden Fläche gegen einen entsprechend ausgebildeten Abschnitt der Lagerlaterne 5 an. Die Anlagefläche ist mit 13 bezeichnet. Die beiden Abschnitte 12a und 12£> werden durch von außen zugängliche Schrauben 14

. : zusammengehalten. Die Abdichtung zwischen dem Druckdeckel und der Lagerlaterne erfolgt durch O-Ringe, die in Nuten 15 der Lagerlaterne eingelegt sind. Am unteren Abschnitt \2b ist die Umlenkschaufel

16 befestigt.

Nachdem die Pumpe in das Betongehäuse eingesetzt ist, wobei der Spaltring 8 auf dem saugseitigen Fundamentring 2 aufliegt, werden zur endgültigen Montage zunächst die Schrauben 11 am äußeren Umfang des Druckdeckels 10 in den Fundamentring 3 eingeschraubt und damit der Druckdeckel befestigt. Anschließend werden die Schrauben 14 gelockert, so daß sich die Lagerlaterne 5 und damit die Pumpe gegenüber den beiden Abschnitten 12a und 12b des Deckels bewegen lassen und sowohl Planflächenfehler als auch Mittelabweichungen ausgeglichen werden können. Ist die Pumpe genau eingerichtet, werden die Schrauben 14 fest angezogen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die vergrößert auf F i g. 3 dargestellt ist, liegt der Spaltring 8 gegen den saugseitigen Fundamentring ebenfalls mit einer einen Kugelabschnitt bildenden Fläche an. Zu diesem Zweck ist die Anlagefläche des Fundamentringes 2 konkav und die entsprechende Anlagefläche des Spaltringes konvex ausgebildet. Die Anlagefläche ist mit 17 bezeichnet. Vorzugsweise liegt der Mittelpunkt der zu dem Kugelabschnitt der Anlagefläche 17 gehörenden Kugel auf der Mittelachse der Pumpe und schneidet diese in einem Winkel <x, der kleiner ist als 90°. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn, z. B.

ίο bei halbaxialen Verstellpropellerpumpen, der Winkel α steiler ist als die Neigung der Schaufelmittelachse gegenüber der Antriebswelle (Winkel ß). Um an der Verbindungsstelle des saugseitigen Fundamentringes mit der Pumpe eine zusätzliche Klemmkraft aufgeben und Längenänderungen durch Wärmeausdehnung aufnehmen zu können, ist das Standrohr mit der Lagerlaterne über Dehnungsschrauben 18 verbunden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Strömungsmaschine mit einem Rohrgehäuse und einem Krümmer aus Beton, bei der der Läuferblock zusammen mit den einem Verschleiß unterliegenden Teilen aus einer hierfür vorgesehenen öffnung herausgezogen werden kann, wobei der Druckdeckel an dem oberen Fundamentring befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Druckdeckel (10) der an seinem äußeren Umfang lösbar an dem Fundamentring (3) angebracht ist, der bei Herstellung des Gehäuses (1) mit in den Beton eingegossen ist, an seinen inneren Umfang mit einem konkaven Kugelabschnitt versehen ist, der zweiteilig ausgebildet ist und eine Anlagefläche (13) gegen einen entsprechend ausgebildeten konvexen Abschnitt der Lagerlaterne (5) des Standrohres bildet, wobei die beiden Teile (12a, 12b) des konkaven Kugelabschnittes durch Schrauben (14) miteinander verbunden sind.

2. Strömungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittebene der beiden Teile (12a, Hb) des konkaven Kugelabschnittes senkrecht zur Maschinenachse verlaufen.

3. Strömungsmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt der zu dem konkaven Kugelabschnitt gehörigen Kugel auf der mittleren senkrechten Achse der Strömungsmaschine liegt.

4. Strömungsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß' die beiden konkav ausgebildeten Kugelabschnitte (12a, 126,1 gegenüber der Lagerlaterne (5) durch Dichtungen, vorzugsweise durch in Nuten (15) eingelegte O-Ringe abgedichtet sind.

5. Strömungsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß der das Schraubenlaufrad oder den Propeller (9) umgebende Spaltring (8) ebenfalls mit einem kugelkalottenartig ausgebildeten Abschnitt versehen ist, an dem mit einer entsprechenden konkaven Anlagefläche (17) der saugseitige Fundamentring (2) anliegt.

6. Strömungsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt der zu den Kugelabschnitten gehörigen Kugel annähemd auf der senkrechten Mittelachse der Strömungsmaschine liegt.

7. Strömungsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß die Radiuslinie der Kugelabschnitte die Mittelachse in einem Winkel (λ) schneidet, der kleiner als 90° ist.

8. Strömungsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis

7, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (λ) steiler ist als die Neigung der Schaufelmittelachse zur Antriebswelle.