DE2731147B1 - Vertikale Propellerpumpenanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine vertikale Propellerpumpenanlage mit in der Rohrleitung angeordnetem, herausziehbarem Laufrad und saugseitigem Anschluß an einen Einlaufbeschleunigungskrümmer.

Vertikale Propellerpumpenanlagen dienen zur Kühlwasserversorgung von thermischen Kraftwerken.

Anlagen der eingangs genannten Art sind bekannt Sie weisen bei der heutigen großen Auslegung thermischer Kraftwerke entsprechend große Abmessungen auf (NW 1800 bis über 2000) und besitzen eine Höhe, die über mehrere Gebäudedecken reicht. Die Gebäudedecken sind erforderlich, um die Einzelteile der Pumpenanlagen zu befestigten.

Bisher waren eine obere Gebäudedecke zur Lagerung des Motors, eine zweite Decke zur Verankerung eines Pumpendruckkrümmers, eine dritte zur Verankerung des Pumpeneinlauf- bzw. Mauerringes und eine vierte Decke zur Befestigung eines Einlaufbeschleunigungskrümmers bzw. der Einlaufbeckensohle erforderlich.

Die bisher bekannten Pumpenanlagen dieser Art machen ferner einen obenliegenden gegossenen, stahlgeschweißten oder betonierten Druckkrümmer erforderlich, der den Nachteil hat, daß er eine Richtungsänderung der Förderflüssigkeit erzwingt, was zu Reibungsverlusten und somit zur Verschlechterung des Gesamtwirkungsgrades der Anlage führt.

Das Laufrad bei den bekannten vertikalen Propeller-

pumpenanlagen wird am unteren Ende der ganzen Anlage angeordnet. Um dasselbe nach oben durch den Druckkrümmer ausziehen zu können, benötigt man daher für die recht langen Pumpenanlagen über dem obenliegenden Motorflur eine sehr große Kranhakenhöhe, wodurch höhere Kosten bereits beim baulichen Teil aufgewendet werden müssen.

Weiterhin liegen bei den bisher bekannten Versionen von Pumpenanlagen der eingangs genannten Art Axiallager, Wellenführungslager, Planetengetriebe, Verstellmechanismus für die Propellerschaufeln und Kupplung oberhalb des zusätzlich erforderlichen Pumpendruckkrümmers. Die Steig- oder Druckleitung von unten bis zum Druckkrümmer muß bestens zentriert sein, da in ihr die Pumpenwelle mit Verstellrohr oder Verstellstange (hohle Pumpenwelle mit innerer Verstellstange) läuft. Diese Teile müssen bei längeren Pumpen stückweise gekoppelt und zwischengelagert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Anlagen zu vermeiden und eine Anlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich durch eine kürzere Bauweise auszeichnet und eine freie Gestaltung der Druckleitung oberhalb des Leitapparates der Pumpenanlage ermöglicht. Ferner soll sie eine geringere Kranhakenhöhe als bisher zum Ausfahren des Laufwerkes benötigen. Des weiteren soll die Pumpenanlage einfach und billig aufgebaut sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Antrieb der Propellerpumpe in einem Motorflur unmittelbar unterhalb des Einlaufbeschleunigungskrümmers angeordnet ist und die Propellerpumpe eine kurze Getriebeabtriebs- oder Pumpenwelle für das Propellerlaufrad besitzt, die nach unten durch den Einlaufbeschleunigungskrümmer zu dem im Motorflur angeord- neten Planetengetriebe geführt ist.

Infolge dieser besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Pumpenanlage benötigt dieselbe lediglich eine Decke zum Befestigen des Einlauf- oder Mauerringes sowie einen untenliegenden Motorflur. Hierdurch lassen sich bereits erhebliche Kostenersparnisse beim Bau der stationären Teile der Anlage erzielen. Die besondere Anordnung der erfindungsgemäßen Pumpe ermöglicht auch, den obenliegenden gegossenen oder stahlgeschweißten Druckkrümmer wegzulassen und die Steigleitung oberhalb des Leitrades frei zu gestalten. Dies führt ebenfalls zu Kosteneinsparungen, da als Material für die Steig- bzw. Druckleitung nunmehr sogar Kunststoff verwendet werden kann. Außerdem ist infolge der geringen Bauhöhe der Anlage eine geringere Kranhakenhöhe zum Ausfahren des Laufwerkes der Pumpenanlage erforderlich.

Vorteilhaft ist, daß die Anlage mittels eines Einlaufoder Mauerrings an der Decke des Einlaufbeschleuni- gungskrümmers befestigt ist.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann ein Verstellmechanismus zum Verstellen der Propellerschaufeln vorgesehen sein, der aus einer Kulisse und einer direkt über dem Leitapparat der Pumpe angeordneten, mittels seitlichen, ölhydraulisch betriebenen Kolbenstangen betätigbaren Traverse besteht.

Durch die besondere Ausführung des erfindungsgemäßen Verstellmechanismus wird die Pumpenanlage selbst sehr vereinfacht. Da in der Steig- oder Druckleitung nicht mehr die Pumpenwelle mit Verstellrohr oder Verstellstange (hohle Pumpenwelle mit einer Verstellstange) kombiniert ist, entfällt eine Zentrierung der Steigleitung, ferner das Koppeln dieser Teile bei längeren Pumpen sowie die erforderliche Zwischenlagerung.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Steig- oder Druckleitung oberhalb des Leitapparats bzw. der Traverse und der ölhydraulisch betriebenen Kolbenstangen des Verstellmechanismus an zwei Stellen schräg zueinander geschnitten ist und die Enden der Leitung und des ausgeschnittenen Rohrteils über Flansche miteinander verbunden sind, derart, daß der zwischen den Flanschen sich befindende Teil der Steig- oder Druckleitung nach Lösen der Flanschverschraubung seitlich ausfahrbar ist. Dies ermöglicht den seitlichen Ausbau des Pumpenlaufwerks und erfordert beim Ausfahren desselben nur eine geringe Kranhakenhöhe.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Antriebswelle zur Übertragung des Pumpendrehmoments auf normalem Stahl, wie z. B. C 45, gefertigt, wodurch die Pumpenanlagen-Konstruktion in der Herstellung verbilligt wird.

In vorteilhafter Weise ist die Getriebeabtriebswelle in einem wasserdichten Schutzrohr, gegebenenfalls aus nichtrostendem Material, angeordnet Das Schutzrohr ist von einer in der Decke des Motorflurs angeordneten Stopfbuchse aufgenommen. Das Schutzrohr schirmt die Welle der Pumpenanlage gegenüber dem Förderwasser ab und hat die Aufgabe, den Axialschub des Propellers auf das Axiallager des Planetengetriebes zu übertragen.

Mittels einer oberhalb des Getriebegehäuses angeordneten Einstellmutter ist das Schutzrohr verstellbar. Dadurch wird erreicht, daß das Spiel zwischen den Propellerschaufeln und dem Spaltring einstellbar ist. Die Propellerschaufeln lassen sich nur um ihre Achse drehen, d. h., verstellen, wenn der Schaufelfuß auf einer Kugel und das Schaufelende genau in einer Kugel angeordnet sind und die beiden Mittelpunkte der Kugeln zusammenfallen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der elektrische Antriebsmotor auf einer seitlich verfahrbaren Rutsche gelagert und befestigt ist. Dies ermöglicht ein leichtes Hinausfahren des Motors durch eine seitliche öffnung des Motorflurs zum Zwecke des Auswechseln oder der Reparatur desselben.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß als Getriebe ein an sich bekanntes Planetengetriebe vorgesehen ist, das über eine sogenannte Laterne mit dem Motor verbunden ist, und daß zwischen Motor und Getriebe eine elastische Kupplung vorgesehen ist, die in der Laterne angeordnet ist.

Die vorteilhafte erfindungsgemäße Propellerpumpenanlage läßt sich auch in einer Version ohne Schaufelverstellmechanismus ausführen. Bei der Pumpenausführung ohne Schaufelverstellmechanismus sind die Propellerschaufeln fest in die Propellernabe eingespannt.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist als Material für die Steig- oder Druckleitung Kunststoff, wie z. B. Polyäthylen oder dergL, verwendbar.

Der Vorteil der Pumpenanlage gemäß der Erfindung besteht u. a. darin, daß die Anlage nur noch eine Decke zum Befestigen des Einlauf- oder Motorringes benötigt sowie einen untenliegenden Motorflur besitzt

An der Pumpe selbst entfällt der sonst obenliegende gegossene, stahlgeschweißte oder betonierte Druck-

krümmer, der gewöhnlich auf der zweithöchsten Gebäudedecke angeordnet ist.

Die Steig- oder Druckleitung muß bei der Pumpenanordnung gemäß der Erfindung nicht mehr bestens zentriert sein, da in ihr nicht mehr, wie bei den bisher bekannten Anlagen, die Pumpenwelle mit Verstellrohr oder Verstellstange (hohle Pumpenwelle mit innerer Verstellstange) läuft. Auch müssen diese Teile nicht, wie bei den längeren Pumpen, stückweise gekoppelt und zwischengelagert werden. Bei der erfindungsgemäßen Anlage ist es daher möglich, die Steig- oder Druckleitung frei zu gestalten. Die Leitung benötigt keine Einpasse mehr und kann auch größere Unrundheiten aufweisen. Dies macht die Steig- oder Druckleitung in ihrer Herstellung kostengünstig. Eventuell lassen sich auch billige Werkstoffe, wie Kunststoff (z. B. Polyähtylen), verwenden.

Die Möglichkeit, das Laufwerk der Pumpenanlage gemäß der Erfindung nach Entfernen eines Teilstückes der Druckleitung seitlich auszufahren und die niedrige Bauhöhe der Anlage erfordern gegenüber den bekannten Pumpenbauwerken nur eine geringe Kranhakenhöhe.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Pumpenanlage besteht darin, daß das Schutzrohr die Pumpenwelle gegen Korrosion schützt. Letztere kann daher aus normalem Wellenwerkstoff, wie z. B. C 45, gefertigt werden. Es ist daher festzustellen, daß die Pumpenanlagen gemäß der Erfindung wesentlich einfacher und billiger gestaltet ist als die üblichen Pumpen.

Die Erfindung ist anhand zweier Ausführungsbeispiele in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch den Einlaufbeschleunigungskriimmer und die Steig- und Druckleitung sowie den darunter liegenden Motorflur mit einer verstellbaren Ausführung der erfindungsgemäßen Pumpenanlage in Gesamtansicht, wobei der Verstellmechanismus für die Propellerschaufeln nicht eingezeichnet ist.

F i g. 2 einen Vertikalschnitt durch den Pumpenpropeller mit Verstellmechanismus für die Propellerschaufeln,

Fig.3 einen Vertikalschnitt durch den Einlaufbeschleunigungskrümmer, die Steigleitung und den Motorflur mit der Ansicht einer erfindungsgemäßen Pumpenausführung ohne Verstellmechanismus für die Propellerschaufeln,

Fig.4 einen Vertikalschnitt durch den Pumpenpropeller ohne Verstellmechanismus für die Propellerschaufeln und

F i g. 5 die Ansicht des seitlich ausfahrbaren Leitungs-Teils oberhalb des Leitapparates der erfindungsgemäßen Pumpenanlage.

Die erfindungsgemäße vertikale Propellerpumpenanlage 1 bzw. 11 setzt sich zusammen aus an sich bekannten, in der Steig- oder Druckleitung 2 bzw. 12 angeordneten Pumpenelemente, nämlich den an der Propellernabe 3 bzw. 13 befestigten beispielsweise U Leitschaufeln 5 bzw. 15 bestehenden Leitapparat. Die Steig- oder Druckleitung 2 bzw. 12 selbst kann frei gestaltet sein. Sie benötigt keine Einpasse und kann auch größere Unrundheiten aufweisen. Sie läßt sich daher auch aus billigen Werkstoffen erstellen.

Unterhalb der Propellernabe 3 bzw. 13 in der den Einlaufbeschleunigungskrümmer 6 nach oben zu abschließenden Decke 7 ist ein Einlauf- oder Mauerring 8 bzw. 18 mit Einstellmuttern 9 bzw. 19 ausrichtbar angeordnet, in dem die Pumpenanlage gelagert ist. Der Propellerteil ist auf die Pumpenwelle 10 bzw. 20, die gleichzeitig Getriebeabtriebswelle sein kann, aufgesetzt Mitsamt dem sie umgebenden Schutzrohr 12 bzw. 22 wird sie durch den Einlaufbeschleunigungskrümmer 6 und dessen nach unten abschließende Decke 45 bis hin zum im darunterliegenden Motorflur 44 befindlichen Planetengetriebe 15 bzw. 25 geführt.

Das Wellenschutzrohr 12 bzw. 22 läuft in einer den Einlaufbeschleunigungskrümmer 6 zum Motorflur 44 wasserdicht abschließenden Stopfbuchse 16 bzw. 26. Oberhalb des Gehäuses für das Planetengetriebe 15 bzw. 25 endet das Schutzrohr 12 bzw. 22 in einer Einstellmutter 17 bzw. 27, die zum Einstellen des Spiels zwischen Propellerschaufeln 4 bzw. 14 und Spaltring 18 bzw. 28 dient. Dies ist erforderlich, da sich die Schaufeln nur um ihre Achse drehen, d. h., verstellen, lassen, wenn sie justiert sind. Das Wellenschutzrohr 12 bzw. 22 das gegebenenfalls aus nichtrostendem Material bestehen kann, hat zum anderen auch die Aufgabe, kein Förderwasser an die Getriebeabtriebswelle 10 bzw. 20 heranzulassen. Ferner hat sie die Aufgabe, den Axialschub des Propellers auf das Axiallager des Getriebes 15 bzw 25 zu übertragen. Die Pumpenwelle 10 bzw. 20 selbst überträgt nur das Pumpendrehmoment und kann wegen des Schutzrohres aus normalem Werkstoff, wie z. B. C 45, gefertigt werden.

Das Planetengetriebe 15 bzw. 25 ist mit dem im Motorflur 44 auf einer Rutsche 19 bzw. 29 gelagerten Elektromotor 20 bzw. 39 über eine elastische Kupplung 21 bzw. 31 verbunden. Die Kupplung ist in einem das Planetengetriebegehäuse und das Motorgehäuse verbindenden Laterne 22 bzw. 32 angeordnet.

Der Motor 20 bzw. 39 wird durch eine seitliche öffnung 23 im Motorflur 44 auf der Rutsche 19 bzw. 29 eingefahren und im Motorflur 44 befestigt, und mittels Einstellschrauben 24 bzw. 34 ausgerichtet. Die Rutsche 19 bzw. 29 ermöglicht nach Lösen der Befestigungsschrauben wieder das seitliche Ausfahren des Motors 20 bzw. 39. Besteht Überflutungsgefahr, so kann die öffnung 23 des Motorflurs 44 mit einem wasserdichten Tor 43 verschlossen werden.

An der Pumpenanlage fehlt der sonst obenliegende, stahlgeschweißte oder betonierte Druckkrümmer. Um das Laufzeug der Pumpe ausfahren zu können, ist die Steig- oder Druckleitung an zwei Stellen schräg zueinander durchgeschnitten und der ausgeschnittene Teil 40 mittels der Flansche 41 und der Verschraubung 42 verbunden. Der durch zwei Schnitte gebildete Rohrteil 40 läßt sich nach Lösen der Flansche 41 seitlich ausfahren. Hiernach kann der eigentliche Pumpenteil mit dem Kran angehoben werden Dabei muß die Schottwand 30 am Einlaufbeschleunigungskrümmer 6 dicht verschlossen sein, da sonst das Förderwasser nachströmt. Die Pumpenwelle 10 bzw. 20 samt Schutzrohr 12 bzw. 22 bleiben beim Anheben des Pumpenteils in der Stopfbuchse 16 bzw. 26 sitzen.

Bei der Pumpenausführung der erfindungsgemäßen Pumpenanlage mit verstellbaren Propellerschaufeln 4 dienen zur Schaufeldrehung bzw. Verstellung die beiden außerhalb der Rohrleitungen liegenden, ölhydraulisch betriebenen Kolbenstangen 27 aus nichtrostendem Material. Diese schieben über eine Traverse 26 die sechskantige schräg genutete Verstellkulisse 31. In den Kulissenbahnen 32 laufen Glcitschicncn 33 mit Gelenk lagern 34, die die Verstellhebel 35 der Propellerschau feln 4 bewegen. Die Vcrstcllkulissc 31 ist über eine Paßfeder 36 mit den drehenden Pumpentcilen verbunden. Die Traverse 26 hat deshalb ein Frischwasser-gc-

schmiertes Lager 37, um die rotierende Kulisse 31 zu schieben. Der Verstellmechanismus gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß er kurzgebaut ist und ein Verstellen der Propellerschaufeln 4 während des Betriebes gestattet An dem Stand der ölhydraulisch betriebenen Kolbenstange 27 kann in vorteilhafter Weise auch die Stellung der Propellerschaufeln 4 selbst abgelesen und an die Zentrale gegeben werden.

Die erfindungsgemäße Pumpenanlage kann auch ohne Verstellmechanismus für die Propellerschaufeln

ausgeführt sein, (vergl. F i g. 3 und 4).

Die Zuströmung des Wassers zum Propeller der Pumpenanlage erfolgt durch einen Einlaufbeschleunigungskrümmer 6 nach Prof. Dr.-Ing. Hutarew,

s vorgeschlagen in: »Einführung in die technische Hydraulik, Springer-Verlag, 1965«. Die Einlaufbeschleunigungskrümmungs-öffnung kann durch die Schottwand 30 wasserdicht abgeschlossen werden. Der Vorteil dieses Krümmers besteht u. a. auch in seiner geringen

to Bauhöhe.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

809524/528

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Vertikale Propellerpumpenanlage mit in der Rohrleitung angeordnetem, herausziehbarem Laufzeug und saugseitigem Anschluß an einen Einlaufbeschleunigungskrümmer, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Propellerpumpe in einem Motorflur (44) unmittelbar unterhalb des Einlaufbeschleunigungskrümmers (6) angeordnet ist und die Propellerpumpe eine kurze Getriebeabtriebs- oder Pumpenwelle (IO bzw. 20) für das Propellerlaufrad besitzt, die nach unten durch den Einlaufbeschleunigungskrümmer (6) zu dem im Motorflur (44) angeordneten Getriebe (15 bzw. 25) geführt ist.

2. Vertikale Propellerpumpenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage mittels eines Einlauf- und Mauerrings (8 bzw. 18) an der oberen Decke (7) des Einlaufbeschleunigungskrümmers (6) befestigt ist.

3. Vertikale Propelleranlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verstellmechanismus zum Verstellen der Propellerschaufeln (4 bzw. 14) vorgesehen ist, der aus einer Verstellkulisse (31) und einer direkt über dem Leitapparat (5) der Pumpe angeordneten, mittels seitlichen, ölhydraulisch betriebenen Kolbenstangen (27) betätigbaren Traverse (26) besteht.

4. Vertikale Propellerpumpenanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch jo gekennzeichnet, daß die Steig- oder Druckleitung (2 bzw. 12) oberhalb des Leitapparates (15) bzw. der Traverse (26) und der ölhydraulisch betriebenen Kolbenstangen (27) des Verstellmechanismus an zwei Stellen schräg zueinander geschnitten ist und js die Enden des ausgeschnittenen Rohrteils (40) über Flansche (41) miteinander verschraubt sind, derart, daß der zwischen den Flanschen (41) sich befindliche Teil (40) der Steig- oder Druckleitung (2 bzw. 12) nach Lösen der Flanschverschraubung (42) seitlich ausfahrbar ist.

5. Vertikale Propellerpumpenanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpen- oder Getriebeabtriebswelle (10 bzw. 20) aus normalem Stahl, wie z. B. C 45, gefertigt ist.

6. Vertikale Propellerpumpenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebeabtriebswelle (10 bzw. 20) in einem wasserdichten Schutzrohr (12 bzw. 22), gegebenenfalls aus nichtrostendem Material, angeordnet ist.

7. Vertikale Propellerpumpenanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr (12 bzw. 22) von einer in der unteren Decke (25) des Einlaufbeschleunigungskrümmers (6) angeordneten Stopfbuchse (16 bzw. 26) aufgenommen ist.

8. Vertikale Propellerpumpenanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr (12 bzw. 22) mittels einer oberhalb des Getriebes (15 bzw. 25) angeordneten Einstellmutter (17 bzw. 27) verstellbar ist, derart, daß der Propeller im Spaltring (18 bzw. 28) justierbar ist

9. Vertikale Propellerpumpenanlage nach einem es oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme des Axialschubes des Propellers auf das Axiallager des Getriebes (15 bzw. 25) das Schutzrohr (12 bzw. 22) vorgesehen ist.

10. Vertikale Propellerpumpenanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Antriebsmotor (20 bzw. 39) auf einer seitlich verfahrbaren Rutsche (19 bzw. 29) gelagert und befestigt ist.

11. Vertikale Propellerpumpenanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Getriebe ein an sich bekanntes Planetengetriebe (15 bzw. 25) vorgesehen ist, das über eine an sich bekannte Laterne (22 bzw. 32) mit dem Motor (20 bzw. 39) verbunden ist, und daß zwischen Motor (20 bzw. 39) und Getriebe (15 bzw. 25) eine elastische Kupplung (21 bzw. 31) vorgesehen ist, die in der Laterne (22 bzw. 32) angeordnet ist.

12. Vertikale Propellerpumpenanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe keinen Propellerschaufeln-Verstellmechanismus besitzt.

13. Vertikale Propellerpumpenanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Pumpenausführung ohne Schaufel-Verstellmechanismus die Propellerschaufeln (14) fest in der Propellernabe (13) eingespannt sind.

14. Vertikale Propellerpumpenanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steig- oder Druckleitung (2 bzw. 12) frei gestaltet ist und keine Engpässe mehr benötigt, derart, daß sie auch größere Unrundheiten aufweisen kann, wodurch die Steig- oder Druckleitung in ihrer Herstellung kostengünstig ist, so daß sich auch billige Werkstoffe wie Kunststoff, z. B. Polyäthylen, verwenden lassen.