DE2309489A1

DE2309489A1 - Pumpenmaschinensatz zur handhabung fluessiger materialien

Info

Publication number: DE2309489A1
Application number: DE19732309489
Authority: DE
Inventors: Henry Cale Deitsch; Harald Lloyd Timmons
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1972-03-01
Filing date: 1973-02-26
Publication date: 1973-09-13
Also published as: BE796147A; FR2174623A5; CA978027A; NL7302634A; GB1422281A; US3733151A; IT977532B; JPS4899701A

Description

Patentanwalt H-vK/D (532)

Dr. Michael Hann 23. Februar 1973

63 Gießen
Ludwigstraße 67

The Dow Chemical Company, Midland, Michigan, USA

PUMPENMASCHINENSATZ ZUR HANDHABUNG FLÜSSIGER MATERIALIEN

Priorität: 1. März 1972 / USA / Serial No. 230,791

Eine als versenkbare Stehpumpe bekannte Pumpe, wird in dar chemischen Industrie gewöhnlich zum Umpumpen korrodierender Flüssigkeiten, z.B. geschmolzener Ätzalkalien bei hohen Temperaturen, verwendet.

Die gegenwärtig benutzten, versenkbaren Stehpumpen haben bestimmte Nachteile, wenn sie dazu benutzt werden, korrodierende Flüssigkeiten, wie z.B. geschmolzene Ätzalkalien, aus einem Tank zu pumpen. Bei diesen Pumpen, ist z.B. eines der Teile, die unterhalb des Flüssigkeitspegels arbeiten müssen, das Lauflager, welches das untere Ende der Pumpenachswelle im Pumpenkopfgehäuse abstützt. Wegen der extrem hohen Temperatur mancher dieser Flüssigkeiten, werden die Lauflager in kürzester Zeit übermäßig verschlissen. Ein anderer Mißstand dieses Pumpentyps ist

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in dem Umstand zu sehen, daß sie nur ein einzelnes Ableitungsrohr besitzt, welches das zu pumpende Material vom Pumpenkopfgehäuse abführt. Bei nur einem einzigen Auslaß vom Pumpenkopfgehäuse zum Ableitungsrohr wird aber ein beträchtlicher Druckanteil auf das rotierende Pumpenflügelrad am unteren Ende der Pumpenachswelle, welche die Flüssigkeit in das Pumpenkopfgehäuse hochsaugt, ausgeübt. Sobald das Lauflager zu verschleißen beginnt, bewirkt der übermäßige Druck auf das Pumpenflügelrad ein Ausschlagen der Pumpenachswelle. Dieses hat eine häufige Instandsetzung und ein häufiges Auswechseln der Pumpenteile, die' in der Flüssigkeit arbeiten müssen, zur Folge.

Die Erfindung zielt auf einen Pumpenmaschinensatz zur Handhabung flüssigen Materials ab. Der Pumpenmaschinensatz umfasst eine drehbare Pumpenachswelle, welche ein hohles Oberteil und ein massives Unterteil besitzt. Das Oberteil der Achswelle wird mit Lagerbauteilen gelagert, welche in ein Stehlager (Lagerbock) eingebaut sind. Das untere Ende des Stehlagex*s ist so eingerichtet, daß ein Pumpenmaschinensatz auf einen Behälter, z.B. einen Aufsetztank, montiert werden kann. Ein Wellengehäuse schließt den unteren Teil der Pumpenachswelle ein, und ein Pumpenflügelrad ist wiederum verbunden mit dem unteren Ende der Pumpenachswelle. Das Pumpenflügelrad ist mit einem Pumpenkopfgehäuse umschlossen, welches mit dem unteren

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Ende des Wellengehäuses verbunden ist. Die Flüssigkeit wird in das Pumpenkopfgehäuse mittels des Pumpenflügelrads durch einen Einlaßkanal ins Gehäuse hochgesaugt.

Das Pumpenkopfgehäuse umfasst mindestens einen Auslaßkanal und mindestens ein Entlastungs- (Ableitungs-)rohr, welches mit dem Auslaßkanal verbunden ist, um die Flüssigkeit, die vom Pumpenkopfgehäuse abgelassen worden ist, wegzuschaffen. Die Pumpenachswelle wird mit einem üblichen Antriebsmittel, vorzugsweise mit einem Motor, in Bewegung gebracht. Das Antriebsmittel hat eine hohle Welle, welche mit dem oberen Ende der Pumpenachswelle verbunden ist. Eine übliche Vorrichtung ist mit der hohlen Antriebswelle verbunden,um ein gasförmiges oder flüssiges Kühlmedium durch die Antriebswelle und weiter in den hohlen oberen Teil der Pumpenachswelle zu befördern. Das Kühlmedium wird durch Auslaßkanäle abgeleitet, welche sich in dem hohlen oberen Teil der Pumpenachswelle befinden.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch naher erläutert.

Figur 1 ist eine Aufrißansicht, meist im Profil, einer Ausführung eines Pumpenmaschinensatzes gemäß dieser Erfindung. Wie in Figur 1 gezeigt, ist der Pumpenmaschinensatz in einer typischen Arbeitsstellung auf einem Behälter ecatiert, der flüssiges Material enthält.

Figur 2 zeigt eine Teilansicht des unteren Teils des Pumpenmaschinensatzes YAP^igur 1. Der Pumpenmaschinen-

satz wird so gezeigt, wie man ihn aus der Richtung A in Figur 1 betrachten würde.

In Figur 1 ist der mit 10 bezeichnete Pumpenmaschinensatz auf einen Aufsetztank 11 aufmontiert, der ein flüssiges Material 12 enthält. Die Pumpe setzt sich aus einer drehbaren Pumpenachswelle 13 und einem Pumpenflügelrad 14 zusammen, welches mit dem unteren Teil der Achswelle verbunden ist. Wie bei 15 gezeigt, ist der obere Teil der Achswelle 13 hohl. Der untere Teil der Achswelle 13, welcher den Teil der Achswelle unterhalb des Hohlraums 15 darstellt, ist vorzugsweise massiv. Der untere Teil der Achswelle 13 verjungt sich abwärts gegen das Pumpenflügelrad 14 hin.

Der obere Teil der Achswelle 13 ist in einem Stehlager (Lagerbock) 16 gelagert. Das Stehlager wird allgemein aus senkrecht stehenden, voneinander getrennt angeordneten Stützteilen 17 und 18 gebildet, welche an ein im Zentrum befindliche rundumlaufende Lagerbüchse 19 angrenzen. Jede gewünschte Zahl von Stützteilen kann bei der Konstruktion des Stehlagers verwendet werden. Die bevorzugte Anzahl von Stützteilen wird in erster Linie von dem Typ des Haltegestells abhängen, das für eine gegebene Pumpenanlage vorgesehen ist. In der Ausführungsform von Figur 1, hat das Stehlager vorzugsweise

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drei Stützteile, welche gleichmäßig, in Form eines Dreibeinstativs rund um die Lagerbüchse 19 angeordnet sind. Dennoch werden nur zwei Stützteile gezeigt, um die Zeichnung übersichtlich zu gestalten.

Das obere Ende des Stehlagers 16 ist mit einer ringförmig gestalteten Platte 20 versehen, welche an der Oberkante der Stützteile 17 und 18 befestigt ist.

Eine ähnlich ringförmig gestaltete Platte 21, welche am Fuße der Stützteile 17 und 18 befestigt ist, bildet das untere Ende des Stehlagers. Der obere Teil der Achswelle 13 ist mit einem einzelnen Radial-Lager 22 und zwei achsiale -Drucklagern (Tandem-Bauart) 23 und 24 gelagert, welche in die Lagerbüchse des Stehlagers eingebaut sind. Eine Anschlagscheibe 25 ist in die Lagerbüchse 19 über den Drucklagern 23 und 24 angebracht, um die Drucklager an ihrem Platz innerhalb der Lagerbüchse zu halten. Eine ähnliche Anschlagscheibe 26 ist in die Lagerbüchse 19 unterhalb des Radial-Lagers 22 eingebaut.

Die Achswelle der Pumpe 13 kann durch jedes geeignete Antriebsmittel angetrieben werden. Eine bevorzugte Antriebsart für die Pumpenachswelle ist in der mittels eines Motors 27 zu sehen, der eine hohle Antriebswelle 28 besitzt. Das untere Ende der hohlen Motorwelle 28

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ist mit dem oberen Ende der Pumpenachswelle 13 über eine· Kupplung 29 verbunden. Der obere Teil der Pumpenachswelle wird mittels eines Kühlmediums 51 gekühlt, das durch die hohle Achswelle 28 und weiter in den Hohlraum der Pumpenachswelle 15 geleitet wird. Eine bevorzugte Ausführungsform ist die Luftkühlung der Pumpenachswelle. Wie in Figur 1 gezeigt, ist ein Ende des Achsenrohrs 30 in das obere Ende der hohlen Pumpenachswelle eingebaut, und das entgegengesetzte Ende des Achsenrohrs ist mit einer Luftquelle (nicht gezeigt) verbunden.

Das Kühlmedium 51 wird durch mehrere Auslaßkanäle (Ausströmungsöffnungen abgesaugt, welche an der Pumpenachswelle 13 in der Nähe des unteren Endes des Hohlraumes 15 angebracht sind. In Figur 1 werden die zwei Ausströmungsöffnungen mit 31 und 32 bezeichnet. Ein röhrenartiger Bügel oder Ring 33 ist in der Peripherie der Pumpenachswelle 13, geringfügig unterhalb des Radia1-tagers 22 und der Anschlagscheibe 26 angebracht. Rund um das Oberteil des Bügels 33 liegen kleine, voneinander getrennte Öffnungen 34. Eine Leitung 35 ist mit einer Seite des Bügels 33 und das entgegengesetzte Ende dieser Leitung mit einer Luftquelle verbunden (nicht gezeigt). Luft, welche in den Bügel 33 von der Leitung 35 strömt, wird aufwärts durch die öffnungen 34 geleitet, um die Achswelle an der Lagerauflagefläche 22 zu kühlen.

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An dem unteren Ende des Stehlagers 16 ist eine ringförmige Platte 21 auf einer Montageplatte 36 montiert, welche vorzugsweise kreisförmig ist. Der Durchmesser der Montageplatte 36 ist geringfügig breiter als eine Öffnung im oberen Rand des Aufsetζtankes 11, so daß die Platte über die Öffnung paßt. Der Pumpenmaschinensatz 10 ist auf dem Aufsetztank 11 angebracht, wobei die äußere Kante der Platte 36 mit der oberen Wand des Tanks (Bördelung) befestigt ist. Der obere Teil der Pumpenachswelle 13 paßt in eine Öffnung 37 des freigelassenen Zentrums der Montageplatte 36.

Ein Achswellengehäuse 38, welches eine rohrförmige Form mit breiten, dichtstehenden Öffnungen bzw. Aussparungen besitzt, umschließt den unteren Teil der Pumpenachswelle 13. Der Zweck der Aussparungen 39 ist die Gewichtsverringerung des Achswellengehäuses. Das obere Ende des Achswellengehäuses 38 ist mit einem Flansch 40 begrenzt, welcher mit der Unterseite der Montageplatte 36 verschraubt ist. Der obere Teil der PumpenachsWelle 13 ist innerhalb einer zentralen Öffnung im Flansch 40 eingepaßt.

Ein Flansch 42 begrenzt das untere Ende des Achswellengehäuses 38. Das untere Ende der Pumpenachswelle 13 reicht herab durch eine zentrale Öffnung 43 in diesem Flansch 42. Ein Pumpenkopfgehäuse 44, welches das Purapenflügelrad 14 umfasst, ist mit einem becherförmigen

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Teil versehen, welcher auf der Unterseite des Flansches 42 befestigt ist. Am Boden der Wandung des Pumpenkopfgehäuses 44 befindet sich eine zentrale Öffnung 45. Diese Öffnung 45 ist mit einem Einlaßkanal versehen, durch den die Flüssigkeit 12 aus dem Aufsetztank 11 mit dem Pumpenflügelrad 14 in das Pumpenkopfgehäuse 44 hochgesaugt wird.

Wie in Figur 2 gezeigt, gibt es zwei Öffnungen 46 und 47 im Flansch 42, welche genau entgegengesetzt zueinander fast an der Außenkante des Flansches 42 angebracht sind. Die Öffnungen 46 und 47 stellen Auslaßkanäle dar, durch welche die Flüssigkeit 12 von dem Pumpenkopfgehäuse 44 abgeleitet wird. Mit dem (linken) Auslaßkanal 46 ist eine Entlastungsleitung 48 verbunden. Eine ähnliche Entlastungsleitung 49 ist mit dem (rechten) Auslaßkanal 47 verbunden.

An einem Punkt über dem Pumpenkopf 44 vereinigen sich die einzelnen Entlastungsleitungen 48 und 49 zu einer Hauptentlastungsleitung 50. Die Hauptentlastungsleitung 50 wird durch eine Öffnung in der Montageplatte 36 weiter geführt (nicht eingezeichnet). Die in das Pumpenkopfgehäuse 44 gesaugte Flüssigkeit wird durch die Auslaßkanäle 46 und 47, und weiter durch die Entlastungsleitungen 48 und 49 in die Hauptentlastungsleitung 50 gepumpt. Erfindungsgemäß ist gewöhnlich das obere Ende der Hauptentlastungsleitung 50 mit einer anderen Leitung verbunden (nicht eingezeichnet), welche

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die Flüssigkeit zu irgendeinem gewünschten Ort bringt.

Der Pumpenmaschinensatz nach der Erfindung kann verwendet werden, um verschiedene Typen flüssigen Materials urazupumpen, einschließlich heißer oder kalter Flüssigkeiten, nicht-korrodierender oder korrodierender Art, sowie solche mit einem breiten Viskositätsbereich. In einer besonderen Anwendung eignet sich der Pumpenmaschinensatz vornehmlich dazu, korrodierende Flüssigkeiten bei hohen Temperaturen, z.B. geschmolzene Alkalien, zu pumpen.

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Der Pumpenmaschinensatz nach der Erfindung hat bestimmte Merkmale, welche ihm eine deutliche Überlegenheit gegenüber früheren Pumpen gewähren, vornehmlich in der Handhabung korrodierender Flüssigkeiten bei hohen Temperaturen. Ein wesentliches Merkmal ist der konisch verlaufende untere Teil der Purapenachswelle 13, welcher die Wärmeübertragung reduziert. Ein anderes Merkmal ist die Kühlung der Pumpenachswelle mittels eines gasförmigen oder flüssigen Kühlmediums 51, das sich innerhalb des Hohlraumes 15 der Achswelle befindet. Ein weiteres Merkmal ist die zusätzliche Kühlung der Pumpenachswelle mittels eines Kühlmediums 51, das in den röhrenförmigen Bügel 33 und weiter in die Achswelle an der Lagerauflagefläche 22 eingeleitet wird. Die konisch verlaufende Pumpenachswelle und die Kühlung während des Pumpvorgangs verlängern das Leben der Achswelle beträchtlich.

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Die doppelte Entlastungsleitung.48 und 4£ stellt ein weiteres vorteilhaftes Merkmal dar, das bei bekannten Pumpen nicht vorhanden ist. Der Vorteil der doppelten Leitung liegt darin, daß die Flüssigkeit im Pumpengehäusekopf 44 gleichzeitig durch zwei Leitungen abgeleitet wird, so daß der Druck auf das Pumpenflügelrad 14 ausgeglichen ist. Indem dieser Druck auf das Pumpenflügelrad ausgeglichen wird, wird die Pumpenachswelle während dem Arbeitsvorgang in vertikaler Ausrichtung festgehalten. Dieses verhindert das Ausschlagen der Achswelle und den übermäßigen Verschleiß an dem unteren Ende der Achswelle. Ein anderes vorteilhaftes Merkmal besteht darin, daß; der untere Teil der Pumpenachswelle, der in einer Schmelze bzw. Lösung arbeiten muß, keiner Lagerung bedarf, um die Achswelle abzustützen. Wenn der Pumpenmaschinensatz für korrodierende Flüssigkeiten gebraucht wird, sollten die Teile, die unterhalb des Flüssigkeitspegels arbeiten, aus einem Material bestehen, das sich mit solchen Flüssigkeiten während des Pumpvorgangs verträgt.

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Claims

- li -

Patentansprüche

., I.JPumpenmaschinensatz zur Handhabung flüssiger Materialien, gekennzeichnet durch folgende Teile in Kombination:

eine drehbare Pumpenachswelle (13) mit einem hohlen Oberteil (15), ein Stehlager (16), das für die Montage eines Pumpenmaschinensatzes (10) auf einen Behälter ausgestaltet ist, einschließlich Lagerbauteilen (19, 22, 23, 24, 25, 26), die in das Stehlager (16) eingebaut sind und das Oberteil der Pumpenachswelle (15) abstützen, ein Pumpenflügelrad (14), verbunden mit dem unteren Ende der Pumpenachswelle (13), ein Wellen-

gehäuse (38), welches das Unterteil der Pumpenachswelle (13) umschließt, ein Pumpenkopfgehäuse (44), welches mit dem unteren Ende des Achswellengehäuses (38) verbunden ist und das Pumpenflügelrad (14) einschließt, ein Einlaßkanal (45) im Pumpenkopfgehäuse (44), durch den eine Flüssigkeit (12) mit dem Pumpenflügelrad (14-)- in das Kopf gehäuse (44) gesaugt wird, mindestens ein Auslaßkanal im Kopfgehäuse (46,47) durch den Flüssigkeit (12) vom Kopfgehäuse abgeleitet wird, mindestens eine Entlastungsleitung (48 oder 49), verbunden mit dem Auslaßkanal (46 oder 47), um eine durch den Auslaßkanal (46 oder 47) abgeleitete Flüssigkeit (12) abzutransportieren, einer Antriebsvorrichtung (27) zur Kreisbewegung der Pumpenachswelle (13), wobei die Antriebsvorrichtung (27) eine hohle Antriebswelle (2°) besitzt, welche mit dem oberen Ende der Pumpenachswelle (13) gekoppelt ist, und mit der hohlen Antriebs-

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welle (28) verbundene Bauteile, um ein gasförmiges oder flüssiges Kühlmedium durch die Antriebswelle (28) und weiter in das hohle Oberteil der Pumpenachswelle (13) zu leiten.
2. Pumpenmaschinensatz (10) nach Anspruch 1, bei dem das Unterteil der drehbaren Pumpenachswelle (13) einwärts konisch verläuft, der mindestens zwei Auslaßkanäle (46 und 47) im Pumpenkopfgehäuse (44) und mindestens zwei Entlastungsleitungen (48 und 49) besitzt, wobei jede Entlastungsleitung (48, 49) mit einem der Auslaßkanäle(46,47) verbunden ist, um eine Flüssigkeit (12) durch den Auslaßkanal (46,47) abzuleiten, und Auslaßkanäle (31,32) im hohlen Oberteil

(15) der Pumpenachswelle (13) zum Abführen des Kühlmediums

(51) aus der Pumpenachswelle (13) besitzt.
3. Pumpenmaschinensatz (10) nach Anspruch 1 oder 2, der . einen röhrenartigen Bügelteil (33) besitzt, welcher in die Peripherie des Oberteils der Pumpenachswelle (15) unterhalb der Lagerung des Stehlagers (16) eingebaut ist und voneinander getrennte Öffnungen (34) hat und mit einer Leitung (35) verbunden ist, um Luft in den röhrenartigen Bügelteil (33) zu leiten.