DE2447758A1 - Selbsttaetige einrichtung zur senkung von radialkraeften und/oder axialkraeften bei kreiselpumpen oder dergleichen - Google Patents

Description

Klein, Schanzlin & Becker, Aktiengesellschaft

Selbsttätige Einrichtung zur Senkung von Radialkräften und/oder Axialkräften bei Kreiselpumpen oder dergleichen

Die Erfindung betrifft eine selbsttätige Einrichtung zur Senkung von Radialkräften und/oder Axialkräften bei Kreiselpumpen oder dergleichen durch Beeinflußung der RadseitenraumwirbeL

An den Laufrädern von Kreiselpumpen treten bei verschiedenen Lastzuständen unterschiedliche Radialkräfte in den jeweils zugeordneten Richtungen auf, was sich ungünstig auf die Laufradwellen auswirkt, Die Radialkraft eines bestimmten Lastzustandes (Mengenstrom) ist eine auf das Laufrad wirkende, im Raum stehende, d.h. eine nicht umlaufende Kraft, die in der Welle eine Biegewechselbeanspruchung bewirkt. Sie entsteht durch unterschiedlich statische DrUcke am Umfang der Spirale bzw. des Laufrades, wobei das Integral des Produkts von statischem Druck und jeweils zugeordnetem projiziertem Laufradflächenelement Über den Umfang von 360 den Vektor der Radialkraft ergibt. Vom optimalen Mengenstrom

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in Richtung kleineren Mengenstroms (im Extremfall Nullast) stellen sich z.B. bei Einfach-Spiralgehäusepumpen immer größere Differenzen des statischen Druckes am Umfang ein, die eine Vergrößerung des Radialkraftvektors bewirken. Die Radialkraftvektoren sind hauptsächlich abhängig von der Größe des Laufrades, von der Förderhöhe, von dem spezifischen Gewicht des Fördermediums und von der Pumpenbauart.

Diesen unerwünschten Auswirkungen kann zwar in vielen Fällen durch Kleinhalten der Radialkraft über den gesamten Lastbereich begegnet werden, z.B. mit einer Mehrfachspirale oder einer Leitradausführung der jeweiligen Kreiselmaschine. Auch können die Radialkräfte aufgenommen werden von entsprechend stark dimensionierten Radial lagern und die Wellendurchbiegung in Grenzen gehalten werden durch entsprechend dimensionierte Wellen. Alle diese Maßnahmen führen jedoch zu einer Pumpenverteuerung infolge größeren konstruktiven Aufwandes, wie z.B. beim Übergang von einer Einfachspirale auf eine Doppelspirale oder bei kleineren Pumpen, wo dies aus gußtechrischen Gründen nicht möglich ist, durch entsprechend starke Radial lager.

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Allerdings setzen z.B. fördermediengeschmierte, z.B. mit Wasser geschmierte, Radial lager der Tragfähigkeit und somit der Belastung eine bestimmte Grenze.

Die unerwünschten Auswirkungen zu beheben, d.h. die Radialkräfte Über der gesamten Kennlinie abzusenken, ist Aufgabe der Erfindung. Die Lösung besteht dabei in einer Einrichtung der eingangs genannten Art mit von einer Steuerzentrale beeinflußten Entlastungsstromdüsengruppen in den Radseitenräumen des Pumpengehäuses, wobei eine bestimmte DUsengruppe in Wirbeldrehrichtung sowie eine andere DUsengruppe entgegen dieser Richtung im druckseitigen Radseitenraum und eine weitere DUsengruppe in Wirbeldrehrichtung und wiederum eine andere Gruppe in entgegengesetzter Richtung im saugseitigen Radseitenraum münden,

In zweckmäßiger Ausfuhrung kann dabei die Steuerzentrale an der Axial- und Radial lagerpartie der Kreiselpumpe angeordnet und Über ein Leitungssystem mit den jeweiligen Entlastungsstromdüsen verbunden sein.

Es ist zwar bekannt, RadialkrBfte zu senken (DT-PS 1 272 126) mit in den Radseitenräumen der Kreiselpumpe asymmetrisch angeordnete Rippen, wobei

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durch gezielte Beeinflußung der Radseitenraumwirbel die Radialkraft einer solchen Kreiselmaschine in wünschenswert günstige WinkeIBereiche verschoben und auch gesenkt werden kann. Jedoch ist diese, zwar wenig aufwendige Art, aber nicht geeignet, über den gesamten Mengenstrom hinweg die RadialJcraft abzusenken. Diese Lösung ist ausschließlich für einfache, wenigerstark beanspruchte Kreiselmaschinen rationell und für nachträgliche Korrekturen der Radialkraft bzw, zum Ausgleich von konstanten Läufergewichten dienlich.

Der Eingriff in die inneren Kraftverhältnisse der Kreiselpumpe erfolgt nach der Erfindung also wie bei der bekannten Ausführung über die Beeinflußung der Radseitenraumwirbel. Im vorliegenden Falle allerdings nicht über einen örtlich und wirkungsmäßig konstanten Störkörper, sondern durch einen regelbaren dynamischen Störimpuls, der wahlweise über den gesamten Umfang, auf der Saug- oder Druckseite wie auch in seiner Stärke variierend erfolgen kann. Es ist somit möglich, resultierende Radialkraft, wie sie sich aus der hydraulischen Radialkraft, dem Läufergewicht und evtl. weiteren Kräften ergibt, weitgehend abzusenken bzw. auszugleichen. Erzielt wird dies durch einen symmetrisch oder asymmetrisch den Seitenraumwirbel bremsend oder beschleunigend beeinflußenden, durch die genannten Düsen

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eingegebenen Brems- oder Treibstahl (evtl. unter Verwendung des Pumpenmediums), der am Umfang des Seitenraumes unter einem bestimmten Winkel- ' versatz zu dem Radialkraftvektor in einer solchen Intensität eingeleitet wird, daß dadurch ein Radialkraftsenkungsvektor erzeugt wird, der in Größe und Richtung den Radialkraftvektor aufhebt bzw. stark verkleinert bzw. die Radialkraft in wünschenswerter Weise verändert.

Diese hydrodynamische. Radialkraftausgleichseinrichtung kann primär gesteuert werden Über die radiale Wellenverlagerung und dadurch Über in Richtung und Stärke steuerbare Radialkraftentlastungsströme oder durch andere physikalische Impulse sowie durch Krafteinwirkung auf das Lager-System der Welle. Durch die Erfindung ist so eine Radialkraftentlastungseinrichtung geschaffen für Fälle, wo von den Bedingungen her, z.B. bei großen Reaktorpumpen, die Lager allein (z.B. wassergeschmierte Lager) große Kräfte nicht aufnehmen können und evtl, seitens der Pumpenbauart große Radialkräfte nicht vermeidbar sind.

Fig. 1 und 2 zeigt ein Ausfuhrungsbeispiel der Einrichtung nach der Erfindung mit Gehäuse 1, Laufrad 2, dem druckseitigen Radseitenraum 3,

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dem saugseitigen Radseitenraum 4, den an den Wandungen dieser beiden Radseiten-Räume mündenden Entlastungsstromdüsen 5, 6, 7, 8, der insgesamt 8 Düsen dieser Art in jedem Radseitenraum,druckseitig angebracht in Drehrichtung mündend die Düsen 5, gegen Drehrichtung mündend die Düsen 6, saugseitig angebracht in Drehrichtung mündend die Düsen 7, gegen Drehrichtung mündend die Düsen 8. Die Steuerzentrale ist bei diesem Beispiel an der Lagerpartie 10 angeordnet und über die jeweiligen Zuführleitungen 11 mit den zugehörigen EntlastungsstromdUsen verbunden.

Bei Einwirkung einer Radialkraft auf das Lager 10 gibt die entsprechend der Wirkung der Steuerströme auf die Radial kraft programmierte Steuerzentrale 9 die entsprechenden SteuerstromdUsen in gewUnscht wirkungsvoller Dosierung frei, bis sich die Radialkraft auf die programmierte, beherrschbare Größe gesenkt hat. Dies erfolgt bei allen Mengenströmen.

Bei primär zu beeinflußendem Axialschub steuert die Zentrale 9 diesen Axialschub über die jeweiligen saugseitigen Düsen 7 und 8 oder die druckseitigen Düsen 5 und 6 herunter, wobei die Düsen 5 und 8

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Axialschubausgleichskomponenten zur Druckseite und die Düsen 6 und solche zur Saugseite ergeben.

Bei kombiniertem Radial- und Axialkraftausgleich reagiert das Steuerzentrum 9 wie auch bei Ausgleich der Radialkröfte allein über symmetrische oder asymmetrische Beschleunigung oder Verzögerung eines Radseitenraum-Wirbels, allerdings zusätzlich noch unter gezielter Ansteuerung desjenigen druck- oder saugseitigen Radseitenraum-Wirbels, der gleichzeitig die Axial kraft in der gewünschten Weise senkt oder ausgleicht.

Es ist auch denkbar, Brems- oder Treibstrahl als von der Steuerzentrale gegebene Impulse auf mehrere an der Oberfläche der druck- und saugseitigen Radseitenräume angebrachte, in ihrer Anstellung steuerbare Gehäuseschaufeln oder Stellkörper zu Übertragen, welche dann ihrerseits die Radseitenraum-Wirbel - allerdings nur in bremsendem Sinne - beeinflußen können.

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Claims (2)

Patentansprüche

1. ^Einrichtung zur selbsttätigen Senkung von Radialkräften und/oder Axialkräften bei Kreiselpumpen oder dergleichen durch Beeinflußung der Radseitenraumwirbel, gekennzeichnet durch von einer Steuerzentrale (9) beeinflußte Entlastungsstromdüsengruppen (5,6,7,8) in den Radseitenräumen des Pumpengehäuses (1), wobei die Düsengruppe (5) in Wirbeldrehrichtung sowie die Düsengruppe (6) entgegen derselben im druckseitigen Radseitenraum (3) und die Düsengruppe (7) in Wirbeldrehrichtung sowie die Düsengruppe (8) entgegen derselben im saugseitigen Radseitenraum (4) münden, und die einzelnen Düsen jeder Gruppe für sich beeinflußbar sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerzentrale an der Radial- und Axiallagerpartie (10) der Kreiselpumpe angeordnet und über ein Leitungssystem (11) mit den jeweiligen Entlastungsstromdüsen verbunden ist.

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