DE2754840C3

DE2754840C3 - Kreiselpumpe

Info

Publication number: DE2754840C3
Application number: DE19772754840
Authority: DE
Inventors: Roland Dr. 7809 Denzlingen Kraemer
Original assignee: Hermetic-Pumpen 7803 Gundelfingen De GmbH
Current assignee: Hermetic-Pumpen 7803 Gundelfingen De GmbH
Priority date: 1977-12-09
Filing date: 1977-12-09
Publication date: 1986-10-02
Also published as: FR2411322A1; GB2009849B; GB2009849A; DE2754840B2; CH632060A5; DE2754840A1; FR2411322B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe zum Fördern von verflüssigten Gasen od. dgl. leicht verdampfenden Medien, die über einen Spaltrohrmotor od. dgl. angetrieben sowie vorzugsweise einstufig ausgebildet ist, wobei ein pumpenintern geführter, abgezweigter Teilstrom des Fördermediums an einer Stelle höheren Pumpdrucks entnommen und durch den Rotorspalt sowie die mindestens bereichsweise hohle Antriebswelle unter Einschaltung eines auf der Antriebswelle sitzenden Hilfslaufrades zurück an eine weitere Stelle des Förderkreises mit einem gegenüber dem Ansaugdruck der Pumpe erhöhten Druckniveau geführt wird.

Man kennt bereits aus der DE-PS 1100 788 eine Kreiselpumpe der eingangs erwähnten Art. Dort wird jedoch der abgezweigte Teilstrom in komplizierter Weise zweimal durch das Hilfslaufrad geführt; zunächst durchläuft der Teilstrom das Hilfslaufrad in dessen Achsrichtung ohne merkbare Druckerhöhung, wird dann am Motorrotor vorbeigeführt und erst dann dem Hilfslaufrad zum druckerhöhenden radialen Durchströmen zugeleitet. Abgesehen von der ungünstigen Strömungsführung erfolgt eine Erwärmung sowie ein Druckabfall im abgezweigten Teilstrom bereits vor der nachfolgenden Druckerhöhung im Hilfslajfrad. Das Fördermedium muß deshalb sowohl bezüglich seiner Temperatur als auch bezüglich seiner Druckverhältnisse innerhalb des Motor-Kreiselpumpenaggregats in einem Betriebsbereich gehalten werden, der ein Verdampfen des Fördermediums insbesondere innerhalb der ungünstigen Abschnitte seines abgezweigten

ίο Teilstroms mit genügender Sicherheit ausschließt.

Es ist auch bereits ein Spaltrohrmotorpumpen-Aggregat bekannt, bei dem der abgezweigte Teilstrom zunächst dem Rotorraum über ein Hilfslaufrad zugeführt und von dort bzw. hinter einem von dort aus beaufschlagten Gleitlager über eine außen um das Motorgehäuse führende Rückleitung in den Förderstrom zurückgeführt wird (DE-GM 72 31312). Die günstigeren Druckverhältnisse beim abgezweigten Teilstrom bedingen dort jedoch äußere Rohrleitungen, die leicht beschädigt werden können. Dies bedeutet insbesondere bei der Förderung von Flüssiggas oder von aggressiven Medien eine erhebliche Gefährdung der Umgebung des Aggregats.

Es besteht daher die Aufgabe, eine Kreiselpumpe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, bei der sowohl der abgezweigte Teilstrom

• weitestgehend gegenüber Verdampfung geschützt und bei vergleichsweise einfacher Ausbildung der Pumpe pumpenintem geführt ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß bei einer Kreiselpumpe der eingangs erwähnten Art die Führung des Teilstroms zum am pumpenfernen Ende des Rotorraums angeordneten Hilfsrad von der Pumpe durch die Antriebswelle hindurch und die Rückführung des Teilstroms vom pumpenfernen Ende des Rotorraums über den Rotorspalt erfolgt, wobei in einem von einem gemeinsamen Lagerschild von Pumpe sowie Antriebsrotor gebildeten Abschlußteil zwischen Pumpe und Rotorraum Strömungsführungskanäle einerseils zuflußseitig vom Pumpenlaufradraum zu einer Längsbohrung der Rotorwelle und andererseits abflußscilig vom pumpenseitigen Ende des Rotorraumes zum Pumpenlaufradraum vorgesehen sind.
Durch diese Führung des Teilstroms kann man nicht nur unerwünschte Temperatur- und/oder Druckbeeinflussungen weitgehend vermeiden, so daß eine ins Gewicht fallende Wärmeaufnahme der. Teilstromes erst nach Durchfließen des Hilfslaufrades auftritt, sondern gleichzeitig ist der Teilstrom innerhalb der Pumpe, gegen äußere Einflüsse, z. B. auf seine Temperatur und gegen Beschädigungsgefahr der Teilstromführung geschützt. Dabei kann man den abgezweigten Teilstrom einer Längsbohrung der Rotorwelle zuführen. Der konstruktive Aufwand dafür ist vergleichsweise gering und ein Überschreiten der Siedelinie kann ebenso leicht wie die Gefahr des Austretens des Fördermediums beim Teilstrom vermieden werden.

Eine vor'eilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß der Teilstrom eintrittseitig etwa am äußeren Strömungsende einer Pumpenleilspirale od. dgl. Strömungsteil und austrittseitig in der Gegend des laufradseitigen Eingangs dieser Leitspirale od. dgl. angeordnet ist. Dadurch wird das innerhalb der Leitspirale od. dgl. vorhandene Druckgefälle für den abgezweigten Teilstrom ausgenutzt und es ist eine Unterstützung des Hilfsrades, ggfs. dessen entsprechend kleinere Dimensionierung möglich.
Zweckmäßigerweise kann zumindest der pumpenfer-

ne, vom Rotorraum getrennte Lagerraum eine Durchtriltsverbindung zu der Längsbohrung der Rotorwelle aufweisen. Dadurch bewirkt der abgezweigte Teilstrom auch beim pumpenfernen Lager eine sichere Lagerschmierung. Außerdem wird eine unerwünschte Beeinfiussung der Temperatur des durch den Rotorspalt zurückfließenden Teilstroms weitgehend vermieden.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein teilweise im Längsschnitt gehaltenes Spaltrohrmotorpumpen-Aggregat,

Fig.2 einen Längsschnitt einer Kreiselpumpe mit einer Magnetkupplung und

Fig.3 eine etwa Fig. 1 entsprechende Darstellung, hier jedoch mit einer abgewandelten Teilstromführung.

Ein Spaltrohrmotorpumpen-Aggregat 1 (Fig. 1) weist einen Spaltrohrmotor 2 auf, der eine einstufige Kreiselpumpe 3 antreibt Insbesondere zur Lagerschmierung und zur Motorkühlung ist von dem Förderstrom der Pumpe 3 ein Teilstrom abgezweigt, der den Rotorraum 4 des Spaltrohrmotors 2 durchströmt. Der Förderstrom der Pumpe 3 tritt beim Ansaugstutzen 5 ein und wird durch das Pumpenlaufrad 6 in eine Leitspirale 7 gefördert. Mit 38 ist der am äußeren Ende der Leitspirale 7 vorgesehene Druckanschluß-Stutzen bezeichnet.

Das Aggregat 1 dient zur Förderung von Flüssigkeiten, die sich in der Nähe ihres Siedepunktes befinden, z. B. Flüssiggas, so daß in der Regel bezüglich Temperatur und Druck Maßnahmen getrr.-ffen werden, damit das Fördermedium diese nahe Verdampfungsgrenze nicht erreicht, also im flüssigen Aggregatzustand bleibt. Dies ist insbesondere wegen der geforderten Lagerschmierung u. dgl, beim abgezweigten Teilstrom notwendig, aber auch wegen eines einwandfreien Pumpbetriebes sowie zur Vermeidung von Kavitation.

Die F i g. 1 und 2 lassen erkennen, daß der abgezweigte Teilstrom zentral vom pumpenseitigen Ende 8 des Spaltrohrmotors 2 bzw. der noch näher beschriebenen Kupplung 24 von einem Gebiet höheren Pumpendrucks in die Antriebswelle 20 und darin zum pumpenfreien Ende 9 geführt wird. Dort ist zur Druckerhöhung des Teilstroms ein Hilfs-Pumpenlaufrad 10 (kurz: »Hilfsrad 10«) vorgesehen. Von dem pumpenfernen Teil 4a des Rotorraums 4 gelangt der Teilstrom durch den Spalt 11 zwischen dem Motorrotor 12 und dem Spaltrohr 13 zu dem pumpennahen Teil 4b des Rotorraums 4 und von dort über einen oder mehrere Durchtritte 14 in den Laufradraum 16. Diese Durchtritte sind in dem den Rotorraum 4 von dem Laufradraum 16 trennenden Abschluß vorgesehen. Dieser dient hier zweckmäßigerweise auch als pumpenseitiges Lagerschild 15.

Das Druckniveau an der Entnahmestelle 17 und an der Rückführungsstelle 18 entspricht jeweils ungefähr dem Förderdruck des Pumpenlaufrades 6. Daher ist der gesamte Rotorraum 4 mit dem Pumpendrack überlagert. Mittels des Hilfsrades 10 erfolgt eine Druckerhöhung des abgezweigten Teilstroms, bevor dieser sich am Motorrotor 12 bzw. Antriebsrotor 26 merkbar erwärmt. Dadurch behält das Fördermedium innerhalb des gesamten Aggregats 1 einen genügenden Abstand von seiner Verdampfungsgrenze.

Bei den Ausführungsbeispielen nach F i g. 1 und 2 befinden sich sowohl die Entnahmestelle 17 als auch die Rückführungsstelle 18 an Stellen etwa gleichen

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55 Druckniveaus; dafür ist jeweils etwa die Gegend des Umfangsbereiches des Punipenlaufrades 6 vorgesehen. Der Kreislauf des Teilstroms wird im vorgesehenen Maß unter Berücksichtigung der notwendigen Durchflußmenge und konstruktiver Gegebenheiten durch das Hilfsrad 10 bewirkt.

In einem das Lagerschild 15 bildenden Abschluß sind Strömungskanäle vorgesehen, die einerseits vom Pumpenlaufradraum 16 zu der Wellenlängsbohrung 22 der Welle 20 und andererseits von dem Laufradraum 16 zu dem pumpennahen Teil 46 des Rotorraums 4 führen.

Der erste Strömungskanal 34 führt dabei in einen Ringraum 19 innerhalb des Lagerschildes 15. Dieser ist zur Welle 20 hin offen ausgebildet und über Querbohrungen 21 mit der Wellenlängsbohrung 22 verbunden. Auch bei dem am pumpenfernen Ende 9 auf der Welle 20 sitzenden Hilfsrad 10 sind Querbohrungen 21a vorgesehen, die einen Durchtritt des die Wellenlängsbohrung 22 durchfließenden Teilstroms in den Saugbereich des Hilfsrades 10 erlauben.

Die erfindungsgemäße Führung des Teilstroms kann vorteilhaft auch bei der in F i g. 2 gezeigten Kreiselpumpe 3 eingesetzt werden, die als Antriebsverbindung zwischen einem externen Motor 25 und der Welle 20 eine permanentmagnetische Kupplung 24 aufweist. Prinzipiell sind auch hier die Verhältnisse wie bei dem Spaltrohrmotorpumpen-Aggregat 1, das in Fig. 1 gezeigt ist; nur ist hier im wesentlichen der Motorrotor 12 (Fig. 1) durch den Magnetrotor 26 ersetzt. Der Teilstrom dient hier außer zur Lagerschmierung zur Abfuhr der sich durch Wirbelstromverluste ergebenden Erwärmung.

Eine etwas abgewandelte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spaltrohrmotorpumpen-Aggregats ist in Fig.3 erkennbar. Dabei ist der Teilstrom einerseits druckseitig etwa am äußeren Strömungsende der Pumpen-Leitspirale 7 od. dgl. Strömungsführung und andererseits saugseitig in der Gegend des laufradseitigen Eingangs dieser Leitspirale 7 angeschlossen.

Bei diesem Spaltrohrmotorpumpen-Aggregat la wird das innerhalb der Leitspirale 7 od. dgl. bereits vorhandene Druckgefälle für den abgezweigten Teilstrom ausgenutzt. Der Druck am laufradseitigen Eingang 28 der Leitspirale 7 bzw. innerhalb des druckseitigen Laufradraums 6 ist nämlich geringer als am Ausgang 29 der Leitspirale 7. Diese vorhandene Druckdifferenz kann in erster Linie zur Unterstützung des Hilfsrades 10 vorgesehen werden, welches dann in seiner Förderleistung entsprechend kleiner ausgelegt sein kann.

Fig.3 läßt gut erkennen, daß auch bei diesem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spaltrohrmotorpumpen-Aggregats la die gesamte Teilstromführung innerhalb des Aggregat-Gehäuses liegt und somit auch in diesem Fall weitestgehend sicher vor äußeren Beschädigungen ist.

Am pumpenfernen Lager 31 ist eine Durehtrittsverbindung 32 von der Wellenlängsbohrung 22 zu dem hinteren Lagerraum 33 vorgesehen, wie in F i g. 1 und 3 strichliniert angedeutet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kreiselpumpe zum Fördern von verflüssigten Gasen od. dgl. leicht verdampfenden Medien, die über einen Spaltrohrmotor od. dgl. angetrieben sowie vorzugsweise einstufig ausgebildet ist, wobei ein pumpenintern geführter, abgezweigter Teilstrom des Fördermediums an einer Stelle höheren Pumpdrucks entnommen und durch den Rotorspalt sowie die mindestens bereichsweise hohle Antriebswelle unter Einschaltung eines auf der Antriebswelle sitzenden Hilfslaufrades zurück an eine weitere Stelle des Förderkreises mit einem gegenüber dem Ansaugdruck der Pumpe erhöhten Druckniveau geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung des Teilstromes zum am pumpenfernen Ende (9) des Rotorraumes (4) angeordneten Hilfsrad (10) von der Pumpe (3) durch die Antriebswelle (20) hindurch und die Rückführung des Teilstromes vom pumpenfernen Ende des Rotorraumes über den Rotorspalt (11) erfolgt, wobei in einem von einem gemeinsamen Lagerschild (15) von Pumpe (3) sowie Antriebsrotor (12, 26) gebildeten Abschlußteil zwischen Pumpe und Rotorraum (4) Strömungsführungskanäle (14, 19) einerseits zuflußseitig vom Pumpenlaufradraum (16) zu einer Längsbohrung (22) der Rotorwelle und andererseits abflußseitig vom pumpenseitigen Ende (8) des Rotorraumes zum Pumpenlaufradraum vorgesehen sind.

2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feilstrom eintrittseitig etwa am äußeren Strömungsende einer Pumpenleitspirale (7) od. dgl. Strömungsteil und austrittseitig in der Gegend des laufradseitigen Eingangs dieser Leitspirale od. dgl. angeordnet ist.

3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der pumpenferne, vom Rotorraum (4) getrennte Lagerraum eine Durchtrittsverbindung (32) zu der Längsbohrung (22) der Antriebswelle (20) aufweist.