DE2912959A1

DE2912959A1 - Hochdruckkreiselpumpenaggregate

Info

Publication number: DE2912959A1
Application number: DE19792912959
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Ing Spengler; Klaus Stoof
Original assignee: Pumpen und Verdichter VEB
Current assignee: Pumpen und Verdichter VEB
Priority date: 1978-05-29
Filing date: 1979-03-31
Publication date: 1979-12-06
Also published as: ATA248279A; DE2912959B2; JPS5564192A; GB2024943A; AT362234B; DD136760A1; FR2427492A1

Description

Titel der Erfindung:
Hochdruckkreiselpumpenaggregatfc-

Anwendungsgebiet der Erfindung?

Die Erfindung "betrifft ein zweistufiges Hochdruckkreiselpumpenaggregat in vertikaler oder horizontaler Bauform zur Förderung von Flüssigkeiten auf größere Förderhöhen.

Charakteristik der "bekannten technischen Lösungen: Die Pumpen der Kreiselpumpenaggregate zur Förderung von Flüssigkeiten auf größere Förderhöhen werden überwiegend als mehrstufige, bis zu 15 Stufen enthaltende Kreiselpumpen ausgeführt. Die vorwiegend zur Anwendung kommende elektrische Antriebsmaschine ist ein Drehstrom-Asynchronmotor mit einer aus der Netzfrequenz bedingten oberen Grenzdrehzahl von π = 3000 min bei 50 Hz, europäisches Netz und ^η _3τα ^β5000 bei 60 Hz, nordamerikanisches Hetz· Üblich ist es auch, zwischen der elektrischen Antriebsmaschine und einer mehrstufigen Kreiselpumpe zur Erhöhung der Drehzahl ein Getriebe anzuordnen, um eine höhere Drehzahl als JOOO min zum Antrieb der Pumpe zu erreicheno (Technisches Handbuch Pumpen, "VEB Verlag Technik Berlin 5. Auflage 1976; kleines Pumpenhandbuch für Chemie und Technik, Verlag Chemie GmbH, Weinheim 1967)· Andere Antriebsmaschinen wie Verbrennungskraftmaschinen und Turbinen werden ebenfalls verwendet·

Der Uachteil bei diesen Pumpenaggregaten besteht vor allem darin, daß bezogen auf die Baugröße bei Anwendung der üblichen Ausführung der Pumpenaggregate das Erreichen einer größeren Förderhöhe bei gleichzeitiger Einhaltung eines guten Wirkungsgrades, einer guten Saugfähigkeit und Betriebssicherheit mit wirtschaftlich vertretbarem Bauaufwand nicht möglich ist«.

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Der Bauaufwand ist hinsichtlich Fertigungszeit, Materialaufwand und Abmessungen zu hoch.

Die bekannten mehrstufigen Ausführungen der Pumpenaggregate konventioneller Bauart, die den derzeitigen Stand der Technik verkörpern, sind somit keine optimalen ökonomischen Lösungen· Hinzu kommt noch, daß das Betriebsverhalten, insbesondere das Schwingungs- und Verschleißverhalten nicht zufriedenstellend ist ο Die Nachteile, die bei der Ausführung von Aggregaten mit mehrstufigen Kreiselpumpen in Kauf genommen werden müssen, hat man in jüngster Zeit dadurch zu beseitigen versucht, indem einstufige Kreiselpumpen mit hoher Drehzahl Verwendung findeno Ausgehend davon, daß bei vorgegebener Leistung der Laufraddurchmesser umso kleiner wird, je höher die Antriebsdrehzahl gewählt ist, wird das gesamte Pumpenaggregat umso kompakter und ökonomischer in der Herstellung, Anschaffung, Installation sowie im Betrieb, je höher die vorgesehene Antriebsdrehzahl ist, wobei gleichzeitig das Betriebsverhalteη verbessert wird. Diese Überlegungen führten zur Entwicklung einer bekannten ein- bzw. zweistufigen hochtourigen Getriebekreiselpumpe für den Leistungsbereich V bis 160 nr/h und H bis 1700 m. Die Nachteile der relativ schlechten Saugfähigkeit werden hierbei durch einen der Hochdruckstufe vorgeschalteten Inducer vermindert« Elektrisch angetrieben ist die Pumpe durch einen Drehstrom-Asynchronmotor« Die Saugstufe (Inducer) und die Hochdruckstufe sitzen auf einer Welle und laufen mit gleicher Drehzahl. Das zwischen Kreiselpumpe und Antriebsmotor angeordnete vertikale Getriebe übersetzt die Motordrehzahl von 5000 min" auf Abtriebsdrehzahlen bis in Größenordnungen von ca· 40000 min Im Inneren des Getriebes sind Kontrollinstrumente vorhanden, die die Betriebsverhältnisse überwacheno Eine volumetrische ölpumpe sorgt für einen kontinuierlichen Schmierölkreislauf im Inneren des Getriebes. Die Regenerierung des Schmieröles übernehmen Filter und Wärmetauscher (kleines Pumpenhandbuch für Chemie und Technik, Verlag Chemie GmbH, Weinheim 196?). Eine in der Getriebeausbildung vorgenommene Verbesserung hat dazu geführt, daß trotz der hohen Drehzahlen bis 40 000 min"" die ölpumpe und der Wärmetauscher in Wegfall gekommen sind. (DE-OS 22 15 751)· Der Forderung nach Veränderung des Förderstromes am installierten Kreiselpumpenaggregat in der Industrieanlage wird in bestimmten Grenzen in erster Linie durch die Anwendung der unwirtschaftlichen Drosselregelung Rechnung getragen.

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Wesentlich wirtschaftlicher als die Drosselregelung ist die verlustarme stufenlose Drehzahlregelung. Bei den mehrstufigen und einstufigen Kreiselpumpenaggregaten ist die ökonomische stufenlose Förderstromänderung z· S. mit den bekannten elektrischen Antriebsmaschinen nicht ohne weiteres möglich· Alle bisher bekannten maschinen- und elektrotechnischen Einrichtungen zur stufenlosen Drehzahlregelung wie z. B₀ Strömungskupplung, Regelgetriebe, HI-Motor mit Frequenzwandler, Gleichstrommotor mit Quecksilberdampfgleichrichter u.a. sind, verbunden mit den bekannten mehrstufigen Kreiselpumpen, ökonomisch aufwendige Lösungen.

Ziel der Erfindung:

Das Ziel der Erfindung besteht darin, im Vergleich zu den bekannten Ausführungen ein in technischer und ökonomischer Hinsicht vorteilhafteres Hochdruckkreiselpumpenaggregat zu schaffen.

Darlegung des Wesens der Erfindung«

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hochdruckkreiselpumpenaggregat zu entwickeln, das sich durch eine größere Förderhöhe bei gleichzeitigem Erreichen eines energiewirtschaftlich vertretbaren Wirkungsgrades, sehr gutem Ansaugverhaltens der ersten Stufe sowie durch die Möglichkeit einer verlustarmen Förderstromregelung bei Einhaltung kleinster Abmessungen und Massen auszeichnet·

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem ein- oder mehrteiligen Pumpengehäuse ein niedrigtouriges Ansauglaufrad und ein dem niedrigtourigen Ansauglaufrad in einer Ebene radial nachgeordnetes hochtouriges Hochdrucklaufrad, dessen Drehsinn gegenüber dem niedrigtourigen Ansauglaufrad gleich- oder gegengerichtet ist und eine dem hochtourigen Hochdrucklaufrad radial nachgeordnete im Pumpengehäuse feststehende Leitvorrichtung enthalten sind, wobei der Antrieb des niedrigtourigen Ansauglaufrades und des hochtourigen Hochdrucklaufrades unabhängig voneinander mit konstanter oder mit veränderlicher Drehzahl erfolgt. Ein weiteres Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß der Antrieb des niedrigtourigen Ansauglaufrades von einer an der Saugseite des Pumpengehäuses angeflanschten bekannten niedrigtourigen nichtdrehzahl— oder drehzahlregelbaren Antriebsma-

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schine über eine Hohlwelle und der Antrieb des hochtourigen Hochdrucklaufrades von einer in Tandemanordnung mit der Antriebsmaschine des niedrigtourigen Ansauglaufrades verbundenen bekannten hochtourigen nichtdrehzahl- oder drehzahlregelbaren Antriebsmaschine über eine Vollwelle, die durch die Hohlwelle hindurchgeführt ist, erfolgt. Eine weitere Ausbildung der Erfindung ist darin zu sehen, daß der Antrieb des hochtourigen Hochdrucklaufrades von einer an der Druckseite des Pumpengehäuses angeflanschten bekannten hochtourigen nichtdrehzahl- oder drehzahlregelbaren Antriebsmaschine über eine Hohlwelle und der Antrieb des niedrigtourigen Ansauglaufr&des von einer in Tandemanordnung mit der Antriebsmaschine des hochtourigen Hochdrucklaufrades verbundenen bekannten niedrigtourigen nichtdrehzahl- oder drehzahlregelbaren Antriebsmaschine über öine Vollwelle, die durch die Hohlwelle hindurchgeführt ist, erfolgt. Ein anderes Merkmal der Erfindung ist, daß der Antrieb des niedrigtourigen Ansauglaufrades von einer an der Saugseite des Pumpengehäuses angeflanschten bekannten niedrigtourigen nichtdrehzahl- oder drehzahlregelbaren Antriebsmaschine über eine Welle und der Antrieb des hochtourigen Hochdrucklaufrades von einer an der Druckseite des Pumpengehäuses angeflanschten bekannten hochtourigen nichtdrehzahl- oder drehzahlregelbaren Antriebsmaschine über eine Welle unabhängig voneinander erfolgt, Ein Merkmal der Erfindung ist auch, daß der Antrieb des niedrigtourigen Ansauglaufrades von einer an der Saugseite des lampengehäuses angeflanschten bekannten niedrigtourigen nichtdrehzahl- oder drehzahlregelbaren Antriebsmaschine über eine Welle und der Antrieb des hochtourigen Hochdrucklaufrades von einer bekannten niedrigtourigen nichtdrehzahl- oder drehzahlregelbaren Antriebsmaschine über ein mit der Druckseite des Pumpengehäuses und der Antriebsmaschine fest verbundenen Getriebes erfolgt.

Schließlich ist die Erfindung dadurch ausgebildet, daß die Antriebsmaschine bekannte über Diode oder Thyristor als Gleichrichter aus dem Wechsel- oder Drehstromnetz gespeiste Gleichstrommotore, frequenzgesteuerte Drehstrommotore, Verbrennungskraftmaschinen oder Turbinen sinde Ausführungsbeispiel:

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

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In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Figo 1s ein Kreiselpumpenaggregat mit Antriebsmaschine in Tandemanordnung

Fig. 2i ein Kreiselpumpenaggregat mit Antriebsmaschine in TandemanOrdnung, jedoch gegenüber Fig. 1 anders angeordnete Pumpenstufen

Fig. 3* ein Kreiselpumpenaggregat mit beiderseits vom Pumpengehäuse angeordneten Antriebsmaschinen

Fig. 4i ein Kreiselpumpenaggregat mit beiderseits vom Pumpengehäuse angeordneten Antriebsmaschinen, jedoch unter Zwischenschalten eines Getriebes für den Antrieb des Hochdrucklaufrades

Fig.5; den Schnitt A-A gemäß Fig. 1 bis 4

Entsprechend Fig. 1 ist in einem ein- oder mehrteiligen Pumpengehäuse 4 ein niedrigtouriges Ansauglaufrad 1 enthalten. Dem Ansauglaufrad 1 ist in einer Ebene ein hochtouriges Hochdrucklaufrad 2, dessen Drehsinn gegenüber dem niedrigtourigen Ansauglaufrad 1 gleich- oder gegengerichtet ist, radial nachgeordnet. Eine dem Hochdrucklaufrad 2 radial nachgeordnete Leitvorrichtung 3 ist im Pumpengehäuse 4 feststehend angeordnet. An der Saugseite des Pumpengehäuses 4 ist eine bekannte niedrigtourige nichtdrehzahl- oder drehzahlregelbare Antriebsmaschine 5 angeflanscht, die das Ansauglaufrad 1 über eine Hohlwelle 8 antreibt. In Tandemanordnung ist mit der Antriebsmaschine 5 eine bekannte hochtourige nichtdrehzahl— oder drehzahlregelbare Antriebsmaschine 6 verbunden, die das Hochdrucklaufrad 2 antreibt, wobei der Antrieb über eine Vollwelle 7, die durch die Hohlwelle 8 hindurchgeführt ist, erfolgt.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der in einem ein- oder mehrteiligen Pumpengehäuse 4 ein Ansauglauf— rad 1 und ein dem Ansauglaufrad 1 in einer Ebene radial nachgeordnetes Hochdrucklaufrad 2 und eine dem Hochdrucklaufrad 2 radial nachgeordnete im Pumpengehäuse 4 feststehende Leitvorrichtung 3 enthalten sind.

An der Druckseite des Pumpengehäuses 4 ist eine bekannte hochtourige nichtdrehzahl- oder drehzahlregelbare Antriebsmaschine angeflanscht, die das Hochdrucklaufrad 2 über eine Hohlwelle antreibt·

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In Tandemanordnung ist mit der Antriebsmaschine 6 eine bekannte niedrigtourige nichtdrehzahl- oder drehzahlregelbare Antriebsmaschine 5 die zum Antrieb des Ansauglaufrades 1 dient, verbunden, wobei der Antrieb über eine Vollwelle 7» durch die Hohlwelle 8 hindurchgeführt ist, erfolgt·

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der in einem ein- oder mehrteiligen Pumpengehäuse 4 ein dem niedrigtourigen Ansauglaufrad 1 in einer Ebene ein hochtouriges Hochdrucklaufrad 2 radial und dem Hochdrucklaufrad 2 ebenfalls radial eine im Pumpengehäuse 4 feststehende Leitvorrichtung 3 nachgeordnet ist. Zum Antrieb des niedrigtourigen Ansauglaufrades 1 ist an der Saugseite des Pumpengehäuses 4 eine bekannte niedrigtourige nichtdrehzahl- oder arehzahlregelbare Antriebsmaschine 5 angeflanscht, die dap Ansauglaufrad 1 direkt über die Welle 9 in Bewegung setzt. An der Druckseite des Pumpengehäuses 4 ist eine bek&nnte hochtourige nichtdrehzahl- oder drehzahlregelbare Antriebsmaschine 6 angeflanscht, die das Hochdruck— laufrad 2 mittels der Welle 10 antreibt.

In dem Ausführungsbeispdel nach Pig. 4 ist die Anordnung des Ansauglaufrades 1, des Hochdrucklaufrades 2, der feststehenden Leitvorrichtung 3 im Pumpengehäuse 4 sowie der Antriebsmaschine 5 für das niedrigtourige Ansauglaufrad 1 die gleiche wie in Fig.3, Abweichend von der Ausführungsform nach Fig, 3 ist für den Antrieb des hochtourigen Hochdrucklaufrades 2 eine bekannte niedrigtourige nichtdrehzahl- oder drehzahlregelbare Antriebsmaschine 5 vorgesehen. Zwischen der Antriebsmaschine 5 zum Antrieb des Hochdrucklaufrades 2 und der Druckseite des Pumpengehäuses 4 ist ein Getriebe 11 fest verbunden, das dem Hochdrucklaufrad 2 die gewünschte Drehzahl verleiht.

Fig. 5 zeigt den Schnitt A-A, der Fig. 1 bis 4, woraus die Anordnung des niedrigtourigen Ansauglaufrades 1, mit der Winkelgeschwindigkeit (jO1, des hochtourigen Hochdrucklaufrades 2, mit der Winkelgeschwindigkeit CO 2 und der feststehenden Leitvorrichtung 3 ii& Pumpengehäuse 4 ersichtlich ist«,

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die radiale Anordnung des Ansauglaufrades, des Hochdrucklaufrades und der Leitvorrichtung in einer Ebene angeordnet in einem ein- oder mehrteiligen Pumpengehäuse eine Pumpe entsteht, die durch geringe Abmessungen und Massen gekennzeichnet ist« Der wesent-

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lichste Torteil ist jedoch, darin zu erkennen, daß neben der günstigen Anordnung der Laufräder und der Leitvorrichtung der Antrieb der Laufräder unabhängig voneinander niedrig- und hochtourig sowie mit konstanter oder veränderlicher Drehzahl erfolgt. Mit diesem Kreiselpumpenaggregat wird bei unterschiedlichen Ausführungsformen eine große Förderhöhe, ein gleichzeitiges sehr gutes Ansaugverhalten, ein energiewirtschaftlich vertretbarer Wirkungsgrad sowie eine ökonomische Fertigung und Betrieb erzielt·

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Aufstellung dar verwendeten Bezugszeichen

1	Ansauglaufrad
2	Hochdrucklaufrad
5	Leitvorrichtung
4	Pumpenge häuse
5	Antriebsmaschine
6	Antriebsmaschine
7	Vollwelle
8	Hohlwelle
9	Welle
10	Welle
11	Getriebe
ω ι -	WinkeIge schwindigke it
CU 2	Winkelge schwindigkeit

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Claims

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Erfindung sanspr uch. i

/1 m) Zweistufiges Hochdruckkreiselpumpenaggregat in vertikaler oder horizontaler Bauform zur Förderung von Flüssigkeiten auf größere Förderhöhen, gekennzeichnet dadurch, daß in einem ein- oder mehrteiligen Pumpengehäuse (4-) ein niedrigtouriges Ansauglaufrad (1) und ein dem niedrigtourigen Ansauglaufrad (1) in einer Ebene radial nachgeordnetes hochtouriges Hochdrucklaufrad (2), dessen Drehsinn gegenüber dem niedrigtourigen Ansauglaufrad (1) gleich- oder gegengerichtet ist und eine dem hochtourigen Hochdrucklaufrad (2) radial nachgeordnete im Pumpengehäuse (4) feststehende Leitvorrichtung (3) enthalten sind, wobei der Antrieb des niedrigtourigen Ansauglaufrades (1) und des hochtourigen Hochdrucklaufrades (2) unabhängig voneinander mit konstanter oder mit veränderlicher Drehzahl erfolgt.
2. Zweistufiges Hochdruckkreiselpumpenaggregat nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Antrieb des niedrigtourigen Ansauglaufrades (1) von einer an der Saugseite des Pumpengehäuses (4) angeflanschten bekannten niedrigtourigen nichtdrehzahl- oder drehzahlregelbaren Antriebsmaschine (5) über eine Hohlwelle (8) und der Antrieb des hochtourigen Hochdrucklaufrades (2) mit einer in Tandemanordnung mit der Antriebsmaschine (5) verbundenen bekannten hochtourigen nichtdrehzahl- oder drehzahlregelbaren Antriebsmaschine (6) über eine Vollwelle (7), die durch die Hohlwelle (8) hindurchgeführt ist, erfolgt.
3>. Zweistufiges Hochdruckkreiselpumpenaggregat nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Antrieb des hochtourigen Hochdrucklaufrades (2) von einer an der Druckseite des Pumpengehäuses (4) angeflanschten bekannten hochtourigen nichtdrehzahl- oder drehzahlregelbaren Antriebsmaschine (6) über eine Hohlwelle (8) und der Antrieb des niedrigtourigen Ansauglaufrades (1) mit einer Tandemanordnung mit der Antriebsmaschine (6) verbundenen bekannten niedrigtourigen nichtdrehzahl- oder drehzahlregelbaren Antriebsmaschine (5) über eine Vollwelle (7)_t die durch die Hohlwelle (8) hindurchgeführt ist, erfolgt.

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4· Zweistufiges Hochdruckkreiselpumpenaggregat, nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Antrieb des niedrigtourigen Ansauglaufrades (1) von einer an der Saugseite des Pumpengehäuses (4) angeflanschten bekannten niedrigtourigen nichtdrehzahl- oder drehzahlregelbaren Antriebsmaschine (5) über eine Welle (9) und der Antrieb des hochtourigen Hochdrucklaufrades von einer an der Druckseite des Pumpengehäuses (4) angeflanschten bekannten hochtourigen nichtdrehzahl- oder drehzahlregelbaren Antriebsmaschine (6) über eine Welle (10) erfolgt·
5· Zweistufiges Hochdruckkreiselpumpenaggregat nach Punkt 1 und 4, gekennzeichnet dadurch, daß der Antrieb des niedrigtourigen Ansauglaufrades (1) von einer an der Saugseite des Pumpengehäuses (4) angeflanschten bekannten niedrigtourigen nichtdrehzahl- oder drehzahlregelbaren Antriebsmaschine (5) über eine Welle (9) und der Antrieb des hochtourigen Hochdrucklaufrades (2) ebenfalls von einer bekannten niedrigtourigen nichtdrehzahl- oder drehzahlregelbaren Antriebsmaschine (5) über ein mit der Druckseite des Pumpengehäuses (4) und der Antriebsmaschine (5) fest verbundenes Getriebe (11) erfolgt»
6. Zweistufiges Hochdruckkreiselpumpenaggregat nach Punkt 1 bis 5j gekennzeichnet dadurch, daß die Antriebsmaschinen (5; 6) bekannte über Diode oder Thyristor als Gleichrichter aus dem Wechsel- oder Drehstromnetz gespeiste Gleichstrommotore, frequenzgesteuerte Drehstrommotore, Verbrennungskraftmaschinen oder Turbinen sind·

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