DE2842904A1 - Axialschlammpumpe - Google Patents
AxialschlammpumpeInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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- F04D7/02—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type
- F04D7/04—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type the fluids being viscous or non-homogenous
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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Description
Die Erfindung betrifft das Gebiet der hydraulischen Förderung von Kohle oder Mineralaufschlämmungen in großen Pipelines
unter hohen Drucken über große Entfernungen. Insbesondere betrifft die Erfindung die Förderung von Kohleaufschlämmungen
unter Verwendung einer in die Pipeline eingebauten hocheffizienten Axialförderpumpe zum Fördern der Kohleauf
schlämmungen durch große Pipelines unter hohem Druck und über große Entfernungen.
Bisher sind keine Axialförderpumpen zur Förderung von
suspendierte Feststoffe enthaltenden Flüssigkeiten bekannt geworden.
Die meisten Pipeline-Schlammförderpumpen sind entweder als
Zentrifugalpumpen ausgebildet oder als Vertrennungspumpen vom Kolbentyp. Bei den herkömmlichen Kolbenpumpen handelt
es sich um Hochdruckpumpen mit niedriger Kapazität, so daß eine Vielzahl von Pumpen parallelgeschaltet werden müssen,
wenn eine große Tonnage Kohle Cz. B. für ein Kraftwerk) hydraulisch durch große Pipelines transportiert werden
muß. Der hydraulische Transport von Kohle und die dazu benötigten Pumpen sind von erheblicher Bedeutung. Es wird derzeit
angenommen, daß in den Vereinigten Staaten in naher Zukunft jährlich 25 bis 30 Mio. Tonnen Kohle benötigt werden.
Andererseits handelt es sich bei Zentrifugalpumpen um Pumpen mit niedrigen Druck und erhöhter Kapazität und es
muß eine Vielzahl Pumpen dieser Art in Reihe geschaltet werden, um die oben genannten Erfordernisse zu erfüllen.
Somit erzielt man mit Kolbenpumpen zwar einen hohen Druck, jedoch ist die Kapazität gering, so daß eine Vielzahl
von Pumpen parallelgeschaltet werden müssen, um ein großes Volumen einer Aufschlämmung über große Entfernungen
zu fördern. Ferner haben Hochleistungskolbenpumpen sehr
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große Abmessungen und es ist schwierig, dieselben in bestehende Pipelines einzubauen. Die Zentrifugalpumpen haben
zwar eine höhere Kapazität, sie erzeugen jedoch einen nur geringen Druck, so daß es erforderlich ist, eine Vielzahl
von Zentrifugalpumpen in Reihe zuschalten, um ein großes
Volumen einer Aufschlämmung über lange Entfernungen zu transportieren.
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer Axialschlammpumpe mit relativ geringer Größe mit hoher
Kapazität und hohem Betriebsdruck, welche direkt in eine bestehende Pipeline eingebaut werden kann und sich zur
effizienten hydraulischen Förderung von Kohleaufschlämmungen oder dgl. über große Entfernungen eignet, insbesondere von
weit entfernten Bergwerken zu primären oder sekundären Verbrauchern, z. B. zu elektrischen Kraftwerken oder zu Synthesetreibstoffanlagen
oder chemischen Anlagen. Das Axialpumpenkonzept eignet sich in hohem Maße zum Pumpen von suspendierte
Feststoffe enthaltenden Flüssigkeiten, z. B. zum Pumpen von Kohleaufschlämmungen und Mineralaufschlämmungen· Da
die Axialpumpe charakteristischerweise den höchsten Durchsatz pro Einlaß-Einheitsströmungsflache unter allen Pumpentypen
aufweist, ergibt sich somit der geringste Pumpendurchmesser bei einem vorgegebenen Durchsatz. Die Axialpumpe
hat die höchste hydraulische Effizienz unter allen mit Schaufeln versehenen Rotationspumpen, und zwar aufgrund der
einfachen hydraulischen Strömungsgeometrie, welche zu minimalen Strömungsverlusten führt.
Die erfindungsgemäße Axialförderpumpe zur Förderung von
Feststoffe enthaltenden Flüssigkeiten umfaßt einen Einlaß-Leitungskrümmer, welcher mit einem langgestreckten zylindrischen
Leitungsgehäuse verbunden ist. Eine Antriebswelle ist konzentrisch in dem zylindrischen Leitungsgehäuse
angeordnet. Der Einlaß-Leitungskrümmer weist eine Außen-
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wandung auf, in der eine Antriebswellenhalterung für die Lagerung und Abdichtung angeordnet ist. Stromauf ist ein
Vorlaufradabschnitt ausgebildet, sowie mindestens ein Niederdruck-Rotor/Stator-Abschnitt
und mindestens ein Hochruck-Roto r/Stator-Abschnitt, und zwar in der zylindrischen Leitung
und auf der konzentrischen Antriebswelle. Zwischen dem Niederdruck-Rotor/Stator-Abschnitt
und dem Hochdruck-Rotor/Stator-Abschnitt ist ein mittleres Lager vorgesehen, welches am
zylindrischen Gehäuse befestigt ist. Dieses mittlere Lager dient der Lagerung der Antriebswelle und ist durch Wasser geschmiert.
Stromab von dem Hochdruckabschnitt ist auf der Antriebswelle ein Zapfenkörper befestigt. Schließlich ist
ein Auslaßrohrkrümmer mit dem zylindrischen Leitungsgehäuse verbunden. Die konzentrisch in dem Gehäuse angeordnete Antriebswelle
erstreckt sich durch eine Endwandung des Auslaßrohrkrümmers. Die Antriebswelle wird durch ein zweites
der Lagerung und Abdichtung dienendes Lager gehalten, welches sich in der Endwandung befindet. Eine Antriebseinrichtung ist
mit der Antriebswelle verbunden und dient somit dem Drehantrieb der Axialförderpumpe.
Die kompakte Axialpumpe hoher Kapazität ist z. B. konstruiert für eine groß dimensionierte Pipeline mit einer
Länge von 1600 km und einem Durchmesser von 96 cm zur Förderung einer Kohleaufschlämmung mit einem Durchsatz von
etwa 1800 gpm (68 000 l/min). Für die Gesamtstrecke dieser
Pipeline würde man 12 Axialpumpen des erfindungsgemäßen
Typs benötigen. Die Pumpe umfaßt ein Vorlaufrad, einen 10-stufigen Niederdruckabschnitt und einen 10-stufigen
Hochdruckabschnitt und entwickelt insgesamt einen Druck von 1000 psi (etwa 69 Bar). Die Pumpenstufen sind ausschließlich
intern ausgebildet und äußerst kompakt und einfach aufgebaut. Die Pumpe wird z. B. durch einen Elektromotor
mit 11500 PS und etwa 600 Umdrehungen/min angetrieben,
und zwar am einlaßseitigen Ende des Pumpengehäuses über die Antriebswelle. Die Pumpe kann aber auch von beiden Enden
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her und zwar sowohl am einlaßseitigen als auch am auslaßse it igen, ünde des Pumpengehäuses durch getrennte Motoren
angetrieben werden. Zur Erzielung eines höheren Drucks kann ein weiterer Pumpenabschnitt hinzugefügt werden.
Bin Wirkungsgrad \'on mehr als 90 % ist für eine Axialpumpe
dieses Typs charakteristisch.
Hs ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Axialförderpumpe
zum Einbau in große Pipelines zu schaffen (inline) , welche dazu geeignet ist, Feststoffe in Aufschlämmung
enthaltende Flüssigkeiten durch große Pipelines bei hohem Druck über große Entfernungen mit hoher Kapazität zu
fördern.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Axialpumpe im Vergleich
zu herkömmlichen Kolbenpumpen beim Fördern von Aufschlämmungen
besteht in der großen Kapazität und der geringen Größe der Axialpumpe im Vergleich zu einer Kolbenpumpe.
Die erfindungsgemäße Axialpumpe tritt anstelle einer Vielzahl von parallelgeschalteten Kolbenpumpen. Ein Vorteil der
erfindungsgemäßen Axialförderpumpe im Vergleich zu Zentrifugalpumpen
besteht in der Erzielung eines hohen Drucks mit der vielstufigen Axialpumpe im Vergleich zu den einen geringen
Druck erzeugenden Zentrifugalpumpen mäßiger Kapazität. Ein weiterer Vorteil im Vergleich zu Kolbenpumpen und
Zentrifugalpumpen besteht darin, daß der Druck des Strömungsmediums innerhalb der Axialpumpe fortschreitend erhöht
werden kann, während die Aufschlämmung fortschreitend durch die vielstufige Axialpumpe strömt.
im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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Pig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Axial förderpumpe;
Fig. 2 einen Teillängsschnitt des Einlaßbereichs der erfindungsgemäßen Axialförderpumpe zur Veranschaulichung
der Lageranordnung und der doppelten mechanischen Dichtungsanordnung;
Fig. 3 einen Schnitt in Fortsetzung der Fig. Z, welcher den Vorlaufradeinlaßabschnitt und den Niederdruckabschnitt
sowie einen Teil des Hochdruckabschnitts stromab vom Niederdruckabschnitt zeigt und
Fig. 4 einen Schnitt in Fortsetzung der Fig. 3, welcher das Ende des Hochdruckabschnitts und das Auslaßkniestück
der Pumpe zeigt.
Gemäß Fig. 1 umfaßt die allgemein mit 10 bezeichnete Axialschlammpumpe
ein Pumpengehäuse 12 mit einem Pumpeneinlaßknie 14 und einem Pumpenauslaßknie 16, welche an beiden Enden mit
der Pumpe verbunden sind. Die Pumpe besteht aus einem Niederdruckpumpenabschnitt
18 und einem Hochdruckpumpenabschnitt 20. Der Niederdruckpumpenabschnitt und der Ilochdruckpumpenabschnitt
sind am mittleren sich in Radialrichtung erstreckenden Flansch 26 durch Pumpenstützen 30 unterstützt. Jeder
der beiden Pumpenabschnitt 18 und 20 umfaßt Mantelhälften 22 und 24. Diese sind mit Längsflanschen 28 aneinander befestigt.
Ferner weisen sie der Befestigung dienende Radialflansche 26 auf.
Das Vorlaufrad sowie die 20 Stufen der in zwei Abschnitte unterteilten Axialpumpe 10 werden normalerweise vom Einlaßrohrknie
14 her über eine Antriebswelle 34 angetrieben. Die Welle 34 ist mit einem nicht gezeigten Elektromotor verbunden.
Sie wird durch zwei allgemein mit 32 bezeichnete Lageranordnungen an beiden entgegengesetzten Enden der
Dualaxialpumpen gelagert. Beide Lageranordnungen sind identisch. Ferner ist an beiden Enden ein Dichtungsgehäuse 35
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angeordnet. Durch die Lager werden die entgegengesetzten Enden der Axialpumpe gelagert und abgedichtet. Bei einer
abgewandelten Ausführungsform der Erfindung kann die Axialpumpe von beiden Enden des Pumpengehäuses her angetrieben
werden, wobei je ein nicht gezeigter Elektromotor sowohl mit dem einlaßseitigen Ende als auch mit dem Auslaßseitigen
Ende der Pumpe verbunden ist.
Einzelheiten der Axialschlammförderpumpe sind in Fig. 2
gezeigt. Die Welle 34 ist über einen Keil 64 mit dem nicht gezeigten Elektromotor verbunden. Die allgemein mit 32
bezeichnete Lageranordnung enthält ein Paar identische Lager 56. Sie dienen der Aufnahme von Axiallasten der
Welle 34. Die Lager 56 werden über einen öleinlaß 62 geschmiert. Das Innenlaufrad des Lagers 56 ist mit einer Hülse
5 2 verbunden, während das Außenlaufrad am Gehäuse 36 der Lageranordnung 32 befestigt ist. Eine Dichtung 58 verhindert
den Austritt von öl über die Hülse 52. Die Lageranordnung
ist durch einen Flansch 33 mit einer doppelten mechanischen Dichteinrichtung 35 in einem Gehäuseabschnitt verbunden.
Die Dichtungsanordnung im Gehäuseabschnitt 35 umfaßt ein Paar Wolframkarbidringe 38, welche als anfängliche Barriere
gegen die durch den Rohrkrümmer 14 der Pipeline eintretende Aufschlämmung dienen. Hinter jedem Wolfradkarbidring sind
Ablaufdurchgänge 40 vorgesehen,welche einen Austritt des
durch den Spalt zwischen den Ringen eintretenden Materials gestatten. Einwärts von den Wolframkarbidringen sind zwei
federbelastete Dichtungen 44 ausgebildet. Die Stirnflächen der federbelasteten Dichtungen 44 liegen an Ringen 45 an.
Diese Ringe 45 sowie die Wolframkarbidringe 38 sitzen auf einer Hülse 46, welche mit der Welle 34 durch eine Mutter
48 verriegelt ist. Ferner sind die federbelasteten Dichtungseinrichtungen mit einem Ring 47 verbunden, welcher wiederum
im Gehäuse 37 durch die Mutter 48 verriegelt ist. Eine Frischwassereinlaßöffnung
42 führt den federbelasteten Dichtungen 44 frisches Wasser oder Spülwasser zu. Dieses Wasser wird
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auch einem Innenverteilerraum 31 innerhalb der Welle 34
zugeführt. Dieses Spülwasser dient dazu, irgendwelches Aufschlämmungsmaterial, welches hinter die Wolframkarbidringe
gelangt, auszuspülen. Die hohle Welle 34 dient als Rohrleitung zur Zufuhr des Spülwassers zum Pumpenrotor
stromab vom Einlaßrohrkrümmer 14.
Im folgenden soll auf Fig. 3 Bezug genommen werden, welche
die Fig. 2 fortsetzt. Die Welle 34 treibt zunächst einmal ein allgemein mit 70 bezeichnetes Vorlaufrad. Stromab vom
Vorlaufrad 70 befindet sich eine allgemein mit 76 bezeichnete vielstufige Niederdruckaxialpumpe. Zwischen dem Rotor
70 und dem Vorlaufrad 70 befindet sich eine Stütze 72 mit einer Abdichtung 74 vom statischen Typ. Die Stütze 72 bildet
einen Stator zur Führung der Aufschlämmung, welche sich vom Vorlaufrad zum Niederdruckpumpenabschnitt 76 bewegt.
Eine Reihe von Leitschaufeln 71 dient zur Führung der Aufschlämmung in die erste Stufe der Niederdruckaxialpumpe
76. Der Rotor 78 des Niederdruckaxialpumpenabschnitts 76 wird stromab vom Vorlaufrad durch ein wassergeschmiertes
hinteres Lager 92 gelagert. Das Wasserlager 92 ist in einem ilülsenabschnitt 94 untergebracht. Das wassergeschmierte
Lager 92 umfaßt eine Reihe von sich in Längsrichtung erstreckenden Nuten aus gummiartigem Material. Diese Nuten
bilden einen Durchgang für das als Schmiermittel dienende Spülwasser, welches hindurchströint. Der Strömungskanal 31
in der Rotorantriebswelle 34 führt das Wasser einer oder mehrerer öffnungen 110 zu, sodann in eine öffnung 112
und schließlich durch die Nuten 98 in eine Kammer 101, welche im Gehäuse 77 ausgebildet ist. Von hier gelangt das
Wasser in einen Pumpensumpf 108 für die Rückführung des Schmierwassers. Klares Wasser wird zusätzlich durch einen
stark gekrümmten oder gewundenen Kanal 100 geleitet. Hierdurch wird verhindert, daß Aufschlämmungsmaterial in das
wassergeschmierte Lager gelangt. Das klare Wasser tritt
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in den Aufschlämmungskanal zwischen der äußeren Gehäusewandung und dem Rotor 78 aus. Der Druck des klaren Wassers
innerhalb der Antriebswelle 34 wird auf einem Wert gehalten, welcher über dem Druck der durch die Pumpe bewegten Aufschlämmung
liegt. Hierdurch wird die Abriebwirkungen zeigende Aufschlämmung daran gehindert, in die verschiedenen Lageranordnungen
einzutreten.
liine Hülse 9b wird auf der Außenfläche der Welle 34 durch
eine Mutter 97 gehalten. Die Hülse ist z. B. mit einem Material vom Keramiktyp beschichtet. Dieses bietet einen
hohen Widerstand gegen den Abrieb durch das durch die Pipeline geförderte aufgeschlämmte Material. Das wassergeschmierte
Lager ist in der Hülse 94 untergebracht. Diese Hülse 94 ist an einem Stützabschnitt 77 für die Unterstützung der Welle
34 durch Bolzen 79 befestigt.
Der Rotor 78 trägt eine Reihe von Rotor-Blattsegmentringen
80. Jeder der Rotor-Segmentringe 80 des Rotors 78 bildet eine Stufe des Niederdruckaxialpumpenabschnitts 7b. Jedes
Segment besteht somit aus einem Ring mit einer Vielzahl von sich axial erstreckenden Schaufeln 81. Somit ist jede Stufe
als Ringabschnitt ausgebildet und ein Ringabschnitt grenzt jeweils an den anderen und alle Ringabschnitte erstrecken
sich in Längsrichtung über die Gesamtoberfläche des Rotors
78 und bilden somit den Gesanitniederdruckabschnitt. In dem
hier gezeigten Fall umfaßt dieser zehn Stufen. Die Ringsegmente 80 des Rotors werden durch eine lindkappe 82 zusammengehalten,
welche am Rotorgehäuse 78 befestigt ist. Zwischen den einzelnen Stufen befindet sich jeweils
ein Statorsegment, welches ebenfalls eine Vielzahl von Ringsegmenten 8ö umfaßt. Jedes Ringsegment umfaßt sich
radial einwärts erstreckende Schaufeln 83 und wirkt mit dem jeweiligen Rotorringsegment 80 zusammen.
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JJer Niederdruckabschnitt oder der Hochdruckabschnitt
können auseinandergenommen werden, indem man z. B. die Planschbolzen von den Flanschen 26 und 28 (Fig. 1) entfernt.
So kann das obere Segment 24 im Niederdruckabschnitt und im Hochdruckabschnitt entfernt werden, wodurch der Statorabschnitt
freigelegt wird. Der Statorabschnitt kann wiederum entfernt werden, indem man das Statorsegment in zwei Hälften
unterteilt in ähnlicher Weise wie das Pumpengehäuse 24 in zwei Hälften unterteilt ist. Somit kann die obere Statorhälfte
48 herausgehoben werden. Nun liegt die gesamte Rotoranordnung frei und kann gewartet werden. Die untere
Hälfte des Stators 90 verbleibt in der unteren Hälfte 22 des Pumpengehäuses. Die untere Statorhälfte 90 kann zu
Wartungszwecken aus der unteren Hälfte des Gehäuses herausgedreht werden. Somit besteht das Gehäuse der erfindungsgemäßen
Axialschlammpumpe aus einem äußeren Gehäus^mantel
und einem hierzu konzentrisch angeordneten inneren Statormantel, welcher allgemein mit 84 bezeichnet ist. Der Statorabschnitt
enthält alle sich einwärts erstreckenden Statorschaufeln 83, welche an Ringen 86 befestigt sind, die
in der oberen und unteren Statormantelhälfte 88 und 90 untergebracht
sind.
Der Niederdruckabschnitt enthält zehn Stufen. Der ist mit einem identischen, nicht gezeigten, Hochdruckabschnitt
verbunden. Die Verbindung mit dem Hochdruckabschnitt ist mit Hilfe einer Hülse 106 ausgeführt sowie mit einer Antriebskupplung
104. Diese sind im Gehäuseteil 77 untergebracht. Eine Aufschlämmungsdichtung 102 verhindert, daß
abradierend wirkendes Aufschlämmungsmaterial in den Klarwasserraum 101 des Gehäuses 77 eintritt.
Fig. 4 zeigt den Zapfenabschnitt 114 am Ende des Hochdruckabschnittes
sowie den Auslaß 16 für den Austritt der beschleunigten Aufschlämmung aus der Pumpe.
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Während des Betriebs tritt klares Wasser durch den Innenkanal 31 der Welle 34 in die doppelte mechanische Dichtungsanordnung
35 ein sowie in das wassergeschmierte hintere Lager und zwar durch die öffnung 110 und den Kanal 112. Das
klare Wasser strömt sodann durch die Leitungsnuten 98 in dem wassergeschmierten Lager 92 und gelangt schließlich in
die Kammer 101, welche im Gehäuse 77 ausgebildet ist. Danach fließt das Wasser in den Pumpensumpf 108 ab, wo es als
Schmierwasser zurückgeführt wird. Es gelangt zur Wiederverwendung zur doppelten mechanischen Abdichtungseinrichtung
zurück. Somit wird das aufgeschlämmte Material, welches
durch den Niederdruckpumpenabschnitt und den Hochdruckpumpenabschnitt
strömt daran gehindert, in die vorderen und hinteren Lageranordnungen 92 einzutreten. Dies geschieht durch
Einführung von klarem Wasser mit einem positiven erhöhten Druck durch die Kanäle 100. Eine kleine Menge des klaren Wassers
gelangt somit in den Strom des aufgeschlämmten Materials da es durch den gewundenen Strömungspfad 100 fließt. Man
erkennt somit ohne weiteres, daß das abradierend wirkende aufgeschlämmte Material daran gehindert wird, in die
Lageranordnung des Rotors 78 einzutreten. Die hintereinander geschalteten beiden Axialpumpen mit dem ersten Niederdruckabschnitt
und dem zweiten Hochdruckabschnitt entwickeln einen Druck von etwa 1000 psi (etwa 69 Bar). Eine jede der
zwanzig Stufen dieses Beispiels entwickelt etwa 50 psi (etwa 3,5 Bar). Eine Axialaufschlämmungspumpe zur Entwicklung
dieses Drucks kann z.B. an eine Pipeline für eine Kohleauf schlämmung mit einem Durchmesser von etwa 96 cm und einem
Durchsatz von etwa 18 000 gpm (etwa 68 130 l/min) angeschlossen
werden Can eine Aufschlämmungspumpe hierfür). Die einzelnen Stufen der Pumpe sind vollständig im Inneren ausgebildet
und die Pumpe wird z. B. durch einen Elektromotor mit etwa 11 500 PS angetrieben. Der Pumpenmotor dreht sich
mit etwa 600 Umdrehungen/min. Natürlich kann die Pumpe auch von beiden Enden her (an beiden Knierohrstücken 14 und 16)
angetrieben werden. Dabei befindet sich ein Elektromotor an jedem Ende des Pumpengehäuses; jeder Elektromotor ent-
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wickelt etwa 6000 PS und dreht sich mit etwa öOO Umdrehungen/
min.
Man erkennt, daß die Pumpe äußerst flexibel ist. Die Pumpengehäuse
können rasch und leicht entfernt werden und jeder Pumpenabschnitt kann in kürzester Zeit repariert werden.
Das eine oder andere Pumpensegment kann entfernt und ersetzt werden, ohne daß das gesamte Pumpengehäuse von der Pipeline
gelöst werden muß. Falls die zu ersetzenden Rotorschaufeln auf getrennten Ringen ausgebildet sind, können entweder alle
Stufen oder einzelne Stufen der Rotoranordnung zum Zwecke der Reparatur ersetzt werden. Das Statorgehäuse kann in
Hälften unterteilt sein, so daß der Rotor leicht für Reparaturzwecke zugänglich gemacht werden kann. Ferner können
die sich nach innen erstreckenden Statorschaufeln leicht ersetzt werden.
Bei einer anderen Ausführungsform kann jede einzelne Schaufel und jeder einzelne Ring getrennt ersetzt werden, so daß nicht
der gesamte Ring mit allen Schaufeln der vielstufigen Axialpumpe ersetzt werden muß. Somit kann man jede einzelne Schaufel
in den Statorringen oder in den Rotorringen ersetzen, wodurch die Reparatur der Pumpe noch weiter vereinfacht und
erleichtert wird. Die Schaufeln können natürlich aus einer Zahl verschiedener abriebfester Materialien bestehen, z.B.
aus Wolframkarbid, aus Stelliten oder aus Matrixverbundwerkstoffen oder dergleichen.
Die inneren Pumpengänge im Einlaßknie und im Auslaßknie sowie in den Statorgehäuseabschnitten sind gegen Abrieberosion
dadurch geschützt, daß auf den benetzten Oberflächen ein hartes Material abgeschieden ist, z. B. durch Stellitbelegung,
durch Abscheidung von Wolframkarbid, durch Dampfabscheidung oder durch Borierung.
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Claims (26)
- PATENTANSPRÜCHEM ·) Axialförderpumpe zur Förderung von Feststoffe entnaltenden Flüssigkeiten, gekennzeichnet durch ein erstes Einlaßknie (14), welches mit einem langgestreckten zylindrischen Rohrleitungsgehäuse (12) verbunden ist; eine konzentrisch in dem zylindrischen Rohrleitungsgehäuse (12) angeordnete Antriebswelle (34), welche sich durch eine Antriebswellenlageranordnung (32) in einer Außenwandung des Einlaßknies (14) erstreckt;einen Vorlaufradabschnitt (70) gefolgt von mindestens einem Rotor/Stator-Abschnitt (76) und einem Zapfenkörper (114) welche auf der konzentrischen Antriebswelle (34) in dem Rohrleitungsgehäuse (12) untergebracht sind; ein Auslaßrohrknie (16), welches mit dem zylindrischen Rohrleitungsgehäuse (12) verbunden ist, wobei die Antriebswelle (34), welche konzentrisch in dem Gehäuse (12) angeordnet ist, sich durch einen Wandabschnitt des zweiten Rohrknies (16) erstreckt und durch eine zweite außerhalb dieser Wandung vorgesehenen Lageranordnung (32)-erstreckt; und eine mit der Antriebswelle (34) verbundene Antriebseinrichtungzur Drehung der Axialpumpe.
- 2. Axialpumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Niederdruck-Rotor/Stator-Abschnitt (18) und einen stromab angeordneten Hochdruck-Rotor/Stator-Abschnitt (20).
- 3. Axialpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotor/Stator-Abschnitte (18,20) durch klares Wasser geschmiert sind.
- 4. Axialpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederdruck-Rotor/Stator-Abschnitt (18) und der Hochdruck-Rotor/Stator-Abschnitt (20) durch mit klarem Wasser geschmierte Lager (92) gelagert sind.009816/0803
- 5. Axialpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des klaren Wassers höher ist als der Druck der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit, so daß das klare Wasser zur Außenfläche des Rotors (78) und in den durch die Innenwandung der zylindrischen Rohrleitung (12) gebildeten Strömungskanal austritt und somit einen Eintritt der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit in die wassergeschmierte Lager (92) im wesentlichen verhindert.
- 6. Axialpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,daß sie fürrelativ große Pipelines dimensioniert ist und einen Durchmesser von etwa 100 cm hat.
- 7. Axialpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederdruckabschnitt (18) und der Hochdruckabschnitt (20) insgesamt zwanzig Stufen umfassen, deren jede einen Druck von etwa 50 psi (3,45 Bar) entwickelt, so daß die Axialpumpe insgesamt etwa 1000 Psi (etwa 69 Bar) entwickelt.
- 8. Axialpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Rotorstufe (80) aus einem gesonderten Ring besteht, welcher am Rotor (78) befestigt ist und sich nach außen erstreckend einstückig mit dem Ring ausgebildete Rotorschaufeln umfaßt.
- 9. Axialpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ring gesonderte einzeln austauschbare sich nach außen erstreckende Rotorschaufeln aufweist.
- 10. Axialpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Gehäuse (12) entlang einer Längsebene unterteilt ist, so daß die oberen Hälften (24) des zylindrischen Gehäuses (12) zum Zwecke der Freilegung der Axialpumpe entfernbar sind.§09815/0903
- 11. Axialpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (84) entlang einer Längsebene gespalten ist, so daß der Stator (84) entfernt werden kann und der Rotorabschnitt (86) freigelegt werden kann.
- 12. Axialpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jede Statorstufe (86) aus einem Halbring besteht, mit einstückigen sich radial nach innen erstreckenden Statorschauf ι. In.
- 13. Axialpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß jede Statorstufe (86) aus einem Halbring besteht mit getrennten einzeln austauschbaren Statorschaufeln.
- 14. Axialpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorschaufeln und die Statorschaufeln aus erosionsfestem Material bestehen.
- 15. Axialpumpe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorschaufeln und die Statorschaufeln aus Wolframkarbid bestehen.
- 16. Axialpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung ein Elektromotor ist.
- 17. Axialpumpe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor am Einlaßkniestück (14) mit der Antriebswelle (34) verbunden ist.
- 18. Axialpumpe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor etwa 11500 PS bei etwa 600 Umdrehungen/min entwickelt.90981 5/0903- -ttr- Lf-
- 19. Axialpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Elektromotoren mit beiden Enden der Antriebswelle (34) am Einlaßkniestück (14) und am Auslaßkniestück (1b) verbunden sind.
- 2Ü. Axialpumpe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Elektromotor etwa 6000 PS bei etwa 600 Umdrehungen/min entwickelt.
- 21. Axialpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Durchsatz von etwa 18 000 gpm (etwa 68 000 l/min) entwickelt.
- 22. Axialpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle, welche durch die Innenwanduhgen des ersten Kniestücks (14); die Innenwandungen des zylindrischen Gehäuses (12); die Außenfläche des Vorlaufrades (70), des mindestens einen Rotor/Stator-Abschnitts (76) und des Zapfenkörpers (114); und durch die Innenwandung des Auslaßkniestücks (16) gebildet sind, vor einem Angriff durch die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit durch Abscheidung eines harten Materials auf den benetzten Oberflächen geschützt sind.
- 23. Axialpumpe nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das harte Material aus einer Stellit-Belegung besteht.
- 24. Axialpumpe nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das harte Material aus Wolframkarbid besteht.
- 25. Axialpumpe nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das harte Material durch Dampfabscheidung gebildet ist.
- 26. Axialpumpe nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch ein durch Borierung gebildetes hartes Material.909815/0903
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