DE3040747A1

DE3040747A1 - Zentrifugalpumpe und turbine fuer hohen druck und hohe temperatur

Info

Publication number: DE3040747A1
Application number: DE19803040747
Authority: DE
Inventors: Fritz Carl Canoga Park Calif. Catterfeld; George Sowhong Agoura Calif. Wong
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1979-10-29
Filing date: 1980-10-29
Publication date: 1981-05-07
Also published as: SE8005828L; JPS5666403A; GB2062102A; FR2468763B1; CH654880A5; FR2468763A1; GB2062102B

Description

1A-33O2
79R21/78R76-A

ROCKWELL INTERNATIONAL CORPORATION El Segundo, California, USA

Zentrifugalpumpe «and Turbine für hohen Druck und

hohe iüfe^r

Die Erfindung betrifft Zentrifugalpumpen und Turbinen und insbesondere eine Zentrifugalpumpe für hohen Druck, hohe Temperatur und hohen volumetrisehen Durchsatz sowie eine Entspannungsturbine für chemische Prozesse und für Kraftwerke oder dergl..

In jüngster Zeit werden in zunehmendem Maße KohleverfIUssigungsverfahren diskutiert« Diese erfordern Fördersysteme für Kohleaufschlämmungen, welche unter hohem Druck arbeiten und eine hohe Kapazität haben. Man kann versuchen, die bisher verwendeten Kolbenförderpumpen zur Erhöhung

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der Kapazität zu vergrößern. Dies erfordert jedoch eine große Anzahl von Einheiten mit hohen Kapital- und Wartungskosten. Als Alternative kommen Hochvolumen-Zentrifugalpumpen in Frage. Diese müssen jedoch für hohe Geschwindigkeiten konstrutiert werden, um den Hochdruckerfordernissen Rechnung su tragen. Es kommt daher zu einer exzessiven, internen Abnutzung aufgrund der hohen Geschwindigkeiten der Aufschlämmung.

Umfangreiche Untersuchungen haben gezeigt, daß zum Pumpen von Flüssigkeits-Feststoff-Gemischen üblicherweise Zentri fugalpumpen verwendet werden. Dies© arbeiten mit geringer Geschwindigkeit und unter geringem Druck in Form von einstufigen Einheiten» Bei einzelnen Anwendungen wurden bereits mehrere solcher Einheiten in Reihe geschaltet, um einen höheren Druck zu erreichen.

Für Aufschlämmungen grober Teilchen mit Feststoffteilchen von bis zu 7,5 cm müssen die Pumpenlaufräder derart konstruiert werden, daß die Kanäle zwischen den Schaufeln eine entsprechende Weite haben sowie eine entsprechende Dicke. Das Laufrad ist im allgemeinen mit einer Schürze versehen, und es besteht ein großer Laufabstand zum Gehäuse. Zur Herabsetzung der Abnutzung durch Abrieb im Bereich dieses Abstandes und zur Herabsetzung des Durchtritts der Feststoffteilchen oder einer Ansammlung der Feststoffteilchen ist sowohl die vordere als auch die hin tere Schürze des Laufrades mit angegossenen Ausschleuderschaufeln versehen, um die Rückführung zu verringern. Üblicherweise werden hierzu Hartmetalle verwendet, wie Ni-Hartlegierung, sowie mit weichem Gummi beschichtetes Gußeisen. Bei typischen Bergbauanwendungen und Schlammtransportanwendungen entwickeln die Pumpen 50 bis 75 psi, wobei die Laufräder mit einer Geschwindigkeit ihrer Spitzen von 18 bis 25 m/s arbeiten. Bei gegebener Laufradge-

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schwindigkeit an der Laufradspitze zur Erzielung eines g iwUnschten Drucks macht man vorzugsweise von Laufräd&rn mit größerem Durchmesser Gebrauch, welche mit ge^iiigeren Drehzahlen laufen, derart, daß die Strömungsgeschwindigkeiten der Aufschlämmung geringer sind und somit die Lebensdauer der Pumpe verlängert ist (durch verringerte Abnutzung) .

Für feinere Aufschlämmungen mit typischen Teilchengrößen von 10 bis 325 Maschen/2,5 cm werden einstufige chemische Prozeßpumpen höherer Geschwindigkeit verwendet. Wiederum sind die Laufrader mit Schürzen versehen. Der Betriebsabstand zum Gehäuse ist geringer. Sowohl der Abnutzungsring als auch die Dichtungen werden mit Spülflüssigkeiten gespült. Üblicherweise verwendet man austenitischen Edelstahl, Ni-Hartstahl, Weißguß und Stahl mit hohem Chromgehalt. Zur Kombination einer hohen Korrosionsfestigkeit und einer hohen Erosionsfestigkeit verwendet man ein© Auskleidung mit Siliciumcarbid. Die Schlammkonzentrationen liegen bei chemischen Prozessen im Bereich von etwa 5 bis 15 Gew.%. Die gleichen Pumpen werden jedoch auch verwendet für Kohle/Ölaufschlämmungen von bis zu 40% (z.B. SRC-Anlage, Wilsonville). Diese Pumpen entwickeln Drucke in der Größenordnung von 150 psi und arbeiten mit einer Geschwindigkeit der Laufradspitzen von 42 m/sec.

Die erfindungsgemäße Zentrifugalschlammpumpe kann auch als hydraulische Schlammturbine arbeiten, indem man die Strömungsrichtung durch die Pumpe umkehrt. Dabei dient die Turbine der Gewinnung der der Schlammströmung noch innewohnenden Energie. Die Turbine wandelt das unter hohem Druck stehende Strömungsmedium in ein Niederdruck-Strömungsmedium um, wobei die kinetische Energie des Strömungsmediums in Rotationsenergie umgewandelt wird.

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Bei der Herabsetzung des Druckes innerhalb der Turbine werden in dem Strömungsmedium enthaltene Gase freigesetzt. Diese werden mittels geeigneter Einrichtungen aus dem System gezogen.

Die hydraulische Turbine kann in beliebigen Prozessen verwendet werden, bei denen üblicherweise ein Strömungssteuerventil verwendet wird, um die Hochdruckströmung in eine Niederdruckströmung zu verwandeln (Druckminderventil). Daher arbeitet die erfindungsgemäße hydraulische Turbine als Druckminderturbine. Sie eignet sich somit zum Ersatz * on Druckminderventilen, welche derzeit üblicherweise in Kohleverflüssigungssystemen eingesetzt werden oder in Geodruck-Geothermal-Energiegewinnungssystemen. Bei Kohleverflüssigungssystemen werden Druckminderventile verwendet. Die Flüssigkohle steht zunächst im Reaktor unter einem hohen Druck und unter einer hohen Temperatur. Mittels des Druckminderventils erhält man eine Niederdruck-Flüssig-". kohle, welche in den Filter-Fördertank gelangt. Diese ist sodann für eine weitere Verarbeitung in einem Vakuumturm vorgesehen (zur Gewinnung von fester, veredelter Kohle) oder in einem Fraktionator (zur Gewinnung eines leichten Destillatbrennstoffs oder eines leichten Brennöls). Bei Geodruck-Geotherma-Energiegewinnungssystemen wird ein Druckminderventil direkt an dem Kopf der Bohrung verwendet, und zwar zum Zwecke der Gewinnung von aufgelöstem Methan aus der Hochdrucksole in den Geodruckreservoiren.

Bei der Verwendung von Zentrifugalschlammpumpen als hydraulische Schlammdruckminderturbinen zum Zwecke des Ersatzes der Hochdruck-Druckminderventile werden zwei wichtige Vorteile erzielt: (1) Die schwerwiegenden Erosionsprobleme in den Ventilen werden eliminiert durch allmähliche Änderung des Drucks und der Strömungsgeschwindigkeit innerhalb

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der hydraulischen Turbine; (2) die potentielle Energie der Hochdruckströmung wird als nutzbare mechanische Energie gewonnen, welche an der Welle der hydraulischen Turbine abgenommen werden ^T-:ann. Man erzielt im Vergleich zu Druckminderventilen eine längere Betriebsdauer. Außerdem ist naturgemäß bei Verwendung einer solchen hydraulischen Turbine eine Energierückgewinnung möglich. Dies führt zu einer Verringerung der Kosten eines Lebensdauerzyklus.

Im folgenden sollen die bei herkömmliches Schlammpumpen und Druckminderturbinen auftretenden Probleme erläutert werden, (a) Man beobachtet eine erhebliche Erosion des Gehäuses und des Laufrades (des Turolnenrotors). Diese kann nur teilweise beseitigt werden durch eine Erhöhung der Wandstärke, durch Härtung der Oberfläche, durch Anwendung von harten Beschichtungen, durch Aufrechterhaltung geringer Strömungsgeschwindigkeiten, durch Beseitigung von Diskontinuitäten und durch Verwendung von austauschbaren Auskleidungen; (b) ferner treten Probleme auf, wenn die vorgen-ümm* Abstände zu einer Verstopfung oder zu einem erhebliche Briefe f?Jhr-@n. Di©s<3 Probleme werden teilweise durch eine Vergrößerung der Abstände gelöst sowie durch Einbau von Ausschleudereinrichtungen. (c) Ferner treten Dichtungsabrieb-Probleme auf. Diese werden ebenfalls nur teilweise gelöst durch Ausschleudereinrichtungen und durch Einrichtungen zum Spülen mit Spülmedien, (d) Der erhöhte Abrieb der Zunge durch das Bombardement mit den Teilchen wird teilweise gelöst durch gehärtete Oberfläche?!, durch Senkung der Geschwindigkeit des strSasnden Mediums xm.ä durch nachgiebige Beschichtungen, (e) Exzessive Abnutzungen des Abnutzungsrings werden teilweise gelöst durch Einrichtungen zum Spülen mit einem Spülmedium und durch weite Abstände.

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Erfindungsgemäß wird eine Zentrifugalpumpe für chemische Prozesse geschaffen. Diese eignet sich für Anwendungen bei hoher Temperatur, hohem Druck und hohem voluraetrischem Durchsatz. Die erfindungsgemäße Pumpe wurde für die kohleverarbeitende Industrie entwickelt. Dabei müssen Kohleaufs chlämmungen von bis zu etwa 50% Teilchengehalt gefördert werden. Die Prinzipien der vorliegenden Erfindung können jedoch auch auf andere Zentrifugalpumpen angewendet werden. Insbesondere wird eine zweistufige Zentrifugalpumpe geschaffen. Diese umfaßt ein Pumpengehäuse und mindestens ein Paar von externen Einlassen und Auslassen zur Einspeisung des Strömungsmediums in die jeweilige Pumpstufe bzw. zur Entnahme desselben. Die Einlasse und Auslässe erstrecken sich durch die Peripherie der Pumpe. Sie gestatten eine On-Line-Wartung. Vorlaufradschaufeln oder -leitbleche sind entlang der Innenwandung des Pumpengehäuses angeordnet und lenken, das Strömungsmedium von dem externen Einlaß zum Laufrad hin. Ferner wird hierdurch die Relativgeschwindigkeit am Einlaß des Laufrades, und zwar primär an den Spitzen des Laufradeinlasses, herabgesetzt. Auf der Pumpenwelle sind zwei Kopf an Kopf angeordnete Laufräder vorgesehen. Diese dienen der Erhöhung der Momentenergie des Strömungsmediums, während dieses zu einem schaufellosen oder leitflächenlosen Radialdiffusor überführt wird. Der Diffusor führt sodann zu einer Senkung der Geschwindigkeit des Strömungsmediums und zu einer Erhöhung des Druckes des Strömungsmediums durch Vergrößerung des Diffusorvolumens. Vom Diffusor gelangt das Strömungsmedium in einen in Umfangsrichtung herumgeführten Strömungskanal, welcher ebenfalls so konstruiert ist, daß der Druck des Strömungsmediums erhöht wird, während zusätzlich etwaige Sekundäretrömungsmuster eliminiert werden. Letztere würden zu erhöhten Verlusten innerhalb des Systems führen. Eine austauschbare Strömungstrenn-

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schneide ist zwischen dem Diffusor und dem in Umfangsrichtung herumgeführten Strömungskanal angeordnet und dient der Einführung des Strömungsmediums in den Strömungskanal. Schließlich ist eine hydrostatische Schlammdichtung koaxial auf der Pumpenwelle angeordnet. Sie verhindert ein Austreten des primären Strömungsmediums aus dem unter hohem Druck stehenden Pumpeninnenraum in den unter Atmosphärendruck stehenden, die Pumpe umgebenden Raum.

Durch Umkehrung der Strömungsrichtung des Strömungsmediums durch die Zentrifugalpumpe erhält man eine Druckminderturbine. Bei Turbinenbetrieb wird das Pumpenauslaßrohr als Turblneneinlaßrohr verwendet. Der in Umfangsrichtung herumgeführte Strömungskanal wird zu einem konvergierenden Strömungskanal. Die Trennschneide für das Strömungsmedium wird zu einer Übergangsführung. Der radiale, schaufellose oder leitflächenlose Diffusor wird zu einer radialen, leitflächenlosen Turbineneinlaßdüse. Das Pumpenlaufrad wird zu einem Turbinenrotor. Die Verlaufradschaufeln werden zu Linearisierungsführungsschaufeln und richten die Strömung des Strömungsmediums in den Pumpeneinlaß-Strömungskanal, welcher nun als Turbinenauslaß-Strömungskanal arbeitet. Das Strömungsmedium verläßt den Auslaßströmungskanal über einen Turbinenauslaß und gelangt sodann über ein Brückenrohr in den zweiten Turbineneinlaß. Dann wiederholt sich der gleiche Strömungspfad in der zweiten Turbinenstufe .

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zentrifugalpumpe bzw. eine Druckminderturbine für hohen Druck, hohe Temperatur und hohem volumetrischen Durchsatz zu schaffen, welche unter hohem Druck arbeiten kann sowie unter stark abradierend wirkenden Bedingungen.

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Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zentrifugalpumpe und eine Druckminderturbine zu schaffen, welche für in hohem Maße abradierend wirkende Materialien geeignet sind.

Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine äußerst effiziente Zentrifugalpumpe bzw. Druckminderturbine zu schaffen.

Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine Zentrifugalpumpe bzw. Druckminderturbine zu schaffen, welche im Schubgleichgewicht steht.

Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zentrifugalpumpe zu schaffen, welche von beiden Seiten her angetrieben werden kann, sowie eine Druckminderturbine, deren mechanische Energie an beiden Seiten abgenommen werden kann.

Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine Zwei-Stufen-Pumpe bzw. ein Zwei-Stufen-Druckminderturbine zu schaffen, welche entweder in Reihe oder parallel geschaltet werden kann.

Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zwei-Stufen-Pumpe oder eine zweistufige Druckminderturbine mit einem äußeren Überbrückungsrohr zu schaffen.

Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zentrifugalpumpe oder eine Druckminderturbine zu schaffen, welche nur minimale Wartungsprobleme aufwirft.

Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine Zentrifugalpumpe oder eine Druckminderturbine mit austauschbaren Komponenten zu schaffen.

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Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine unter hohem Druck und hoher Temperatur arbeitende Pumpe oder Druckminderturbine zu schaffen, welche für chemische Prozeßanlagen geeignet ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert; es zeigen

Fig. 1a eine dreidimensionale, perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Zwei-Stufen-Zentrifugalschlammpumpe, teilweise im Schnitt;

Fig. 1b einen Schnitt entlang der Linie 1b-1b der Fig. 3a;

Fig. 1c einen Schnitt entlang der Linie 1c-1c der Fig. 3a;

Fig. 2a eine Stirnflächenansicht der Schlammförderpumpe ;

Fig. 2b eine Draufsicht der Schlamraförderpumpe;

Fig. 3a einen vertikalen und axialen Schnitt durch die Mitte der Schlammförderpumpe;

Fig. 3b eine Vergrößerung eines oberen Quadranten der Fig. 3a;

Fig. 4a eine perspektivische Ansicht des in Umfangsrichtung herumgeführten Strömungskanals, teilweise im Schnitt;

Fig. 4b einen Schnitt entlang der Linie 4b-4b der Fig. 4a;

Fig. 4c einen Schnitt entlang der Linie 4c-4c der Fig. 4a;

Fig. 4d eine Explosionsdarstellung der Trennschneide und des in ümfangsrichtung herumgeführten Strömungskanals ;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer zweistufigen Druckminderturbine;

Fig. 6a eine perspektivische Ansicht des herumgeführten Strömungskanals;

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Fig. 6b einen Schnitt entlang der Linie 6b-6b der Fig. 6a;

Fig. 6c einen Schnitt entlang der Linie 6c-6c der Flg. 6a;

Fig. 6d eine Explosionsdarstellung des in Umfangsrichtung herumgeführten Strömungskanals und der Strömungskanal-Übergangsführung ;

Fig. 7 ein Geschwindigkeitsdiagramm des Pumpenlaufrades; und

Fig. 8 ein Geschwindigkeitsdiagramm des Turbinenrotors .

Zunächst soll ein zweistufiges Zentrifugalpumpenmodul beschrieben werden, welches unter äußerst drastischen Bedingungen, insbesondere unter hohem Druck, hoher Temperatur, hohem volumetrischem Durchsatz und stark erodierenden Bedingungen arbeiten kann. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder sich entsprechende Bauteile. Die beiden Pumpenstufen arbeiten in gleicher Weise. Sie sind Kopf an Kopf angeordnet. Fig. 1a zeigt einer perspektivische Ansicht der Pumpe 10, teilweise im Schnitt. Das Strömungsmedium strömt durch Einlasse 12 in das Zentrifugalpumpenmodul 10 und sodann in einen in Umfangsrichtung herumgeführten Einlaßströmungskanal 14. Vom Einlaßströmungskanal 14 gelangt das Strömungsmedium zu Vorlauf radschaufeln oder Vorrotationsschaufeln 16 zum Zwecke einer Verringerung der

Relativgeschwindigkeit am Einlaß, d.h. an den Laufradeinlaßspitzen 18. Die Vorlaufradschaufeln sind derart gestaltet, daß die Abnutzungsgeschwindigkeit durch Erosion am Laufradeinlaß und insbesondere an der Laufradeinlaßspitze um einen Faktor von etwa 2 verringert ist, so daß die Abnutzungslebensdauer um 100?£ verlängert ist. Die Vorlaufradschaufeln bewirken diese Lebensdauererhöhung auf mannigfache Weise. Zunächst einmal wird die Querschnitts-

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fläche des Einlaßströmungskanals verringert. Dies ist verbunden mit der Aufrechterhaltung der Relativgeschwindigkeit des Strömungsmediums zur Vorlaufradschaufel. Die Vorlaufradschaufel lenkt das Strömungsmedium in Richtung der Laufraddrehung ab. Hierdurch wird die Relativgeschwindigkeit des Strömungsmediums in Bezug zum Laufrad 20 herabgesetzt. Zweitens führt die Vorrotation zu einer Verringerung der Belastung der Laufradschaufeln. Hierdurch kann die Anzahl der erforderlichen Laufradschaufeln herabgesetzt werden. Ferner können dickere Schaufeln vorgesehen sein, wodurch die Abnutzungslebensdauer wiederum erhöht wird. Ferner führt die Vorrotation zu einer Verringerung der Abnutzung des Laufrades dadurch, daß der Laufradauslaß-Schaufelwinkel in stärkerem Maße oder nahezu radial verlaufen kann, so daß wiederum die Beanspruchung der Schaufeloberfläche durch das teilchenförmige Material herabgesetzt wird. Schließlich verringert die Vorrotation auch die Laufraddiffusion (W₂ZW₁), welche zu einer Verringerung der Strömungstrennung und zu sekundären Strömungserscheinungen führt. Letztere treten normalerweise auf zwischen dem Druck zur Ansaugseite des Strömungskanals hin und erzeugen Kantenwirbel, welche zu örtlichen Erosionserscheinungen führen. Fig. 1b zeigt einen Querechnitt durch den Pumpeneinlaß.

Nachdem das Strömungsmedium den Vorrotationsabschnitt der Pumpe 10 verlassen hat, gelangt es zu einem Laufrad 20. Hier wird seine Dreh- oder Momentenergie erhöht. Das Laufrad ist mit einer Schürze versehen, um den Abstand an der Spitze zu verringern. Ferner werden hierdurch sekundäre Strömungen verringert, welche zu Erosionserscheinungen führen. Ferner erreicht man hierdurch eine gleichförmige Auslaßströmungsgeschwindigkeit im schaufellosen Diffusor. Das Strömungsmedium wird sodann von der Auslaßspitze 22

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des Laufrades 20 in den schaufellosen Radialdiffusor 24 entlassen. Dieser ist so konstruiert, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmediums verringert wird und der Druck ansteigt, und zwar mit steigendem Volumen des Diffusors 24. Die Verringerung der Geschwindigkeit des Strömungsmediums führt zu einer Verringerung der Erosionsabnutzungsrate der Trennschneide des umlaufenden Strömungskanals um den Faktor 3 (umlaufender Strömungskanal = Strömungskanal mit allmählich sich erweiterndem Querschnitt) . Das Strömungsmedium gelangt von dem schaufellosen Radialdiffusor 24 über die Wassertrennschneide 26 (Fig. 1c, 4a, 4c und 4d) in einen umlaufenden Strömungskanal (im folgenden auch als "Spiralgang¹¹ bezeichnet) (Fig.4a bis 4d), in dem der Druck erhöht wird. Schließlich gelangt das Strömungsmedium zum externen Auslaß 30. Die Fig. 4a bis 4d zeigen den umlaufenden Spiralgang oder Spiralkanal 28 (mit sich allmählich vergrößerndem Querschnitt) im Detail, und zwar zusammen mit der Wassertrennschneide 26 (Bauteil am Einlaß des spiralförmigen Kanals 28, welches dessen Einlaß von dessen Auslaß trennt). Man erkannt, daß der Querschnitt des umlaufenden Spiralgangs 28 sich allmählich vergrößert, und zwar von der Wassereinlaßschneide 26 zum externen Auslaß 30. Ferner . erkennt man, daß der umlaufende Spiralgang 28 asymmetrisch in Bezug auf das Ende des Diffusors 24 angeordnet ist. Es sollte bemerkt werden, daß der externe Auslaß 30 bei einer bevorzugten Konfiguration als sekundärer Diffusor wirkt und eine kegelstumpf förmige Geometrie aufweist. Vom externen Auslaß 30 kann das Strömungsmedium über eine externe Rohrbrücke 32 zu der zweiten Stufe des Pumpenmoduls 10 geführt werden. Hierbei wird das Pumpenmodul in Reihe geschaltet. Alternativ kann das Strömungsmedium nach außen geführt werden, so daß somit die Stufen des Pumpenmoduls 10 parallelgeschaltet werden. Bevorzugt ist das beschriebene

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zweistufige Pumpenmodul. Die gleichen Prinzipien sind auch bei einem einstufigen Pumpenmodul oder bei mehrstufigen Pumpenmodulen anwendbar.

Je nach den Grundanforderungen, welche an die Pumpe gestellt werden müssen, kann das Pumpengehäuse 34 aus jedem praktisch verwendbaren Material hoher Festigkeit hergestellt werden. Es kann mit nahezu jeder gewünschten Wandstärke gegossen werden. Es sollte jedoch bemerkt werden, daß der Ausdruck "Pumpengehäuse 34" auch den Pumpenkörper umfaßt. Wegen der drastischen Anforderungen, welche an die vorstehend beschriebene Pumpe gestellt werden müssen, sollte das Pumpengehäuse 34 vorzugsweise aus einem duktilen Stahl gegossen werden, z., B. aus ASTM-216 G.R.WCB, und es sollte eine durchschnittliche Wandstärke von etwa 5 cm aufweisen.

Das Hauptpumpengehäuse 34 ist mit zwei Endplatten 38 verschraubt. Diese Endplatten 38 enthalten eine Vielzahl von funktioneilen Elementen, welche erforderlich sind, um das Zentrifugalpumpenmodul 10 zu lagern und abzudichten. Zu diesen in Fig. 3a gezeigten funktionellen Elementen gehört ein Kugellager 40 für die Lagerung der Welle mit einer Schmiermittel-Abschlußdichtung 42 (Lippendichtung) und einer doppelten mechanischen Dichtung 45 sowie einer primären hydrostatischen Schlammdichtungsanordnung 46. Die primäre hydrostatische Schlammdichtungsanordnung 46 sowie die Zwischenstufendichtung 44 sind im einzelnen in der US-PA S.N.21 739 vom 19. März 1979 beschrieben (P 30 10 406.4). Auf diese Voranmeldung wird hinsichtlich der Offenbarung ausdrücklich hingewiesen. Es muß bemerkt werden, daß identische und analog angeordnete funktioneile Elemente beiden Endplatten 38 zugeordnet sind. Jedes der genannten funktionellen Elemente kann von

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der Endplatte 38 entfernt werden, ohne daß die Endplattenanordnung von der Pumpe 10 entfernt werden muß. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann man jedoch nach Entfernung des Lagergehäuses 48 und der Lagermutter 50 die Deckplatte 38 mit den in deren Inneren angeordneten, funktionellen Bauteilen entfernen. Die Rotorbauteile sind vom jeweiligen Wellenende 52 her stapeiförmig eingesetzt und ruhen an einer Schulter 54 in der Mitte der Hauptwelle 56. Dies gewährleistet einen Zugang zum Pumpeninneren von jeder Seite der Pumpe her, wobei man die jeweils andere Seite unberührt lassen kann.

Die Laufräder 20 werden Stirnfläche-zu-Stirnfläche auf der Hauptwelle 56 angeordnet. Dies geschieht zum Teil deshalb, weil der Einlaß 12 für beide Pumpenstufen Teil des Hauptpumpengehäuses 34 ist. Die beiden Laufräder 20 üben jeweils einen Axialschub aus, jedoch in entgegengesetzter Richtung. Sie dienen somit zur Ausbalancierung der Rotoranordnung relativ zu den stationären Bauteilen der Pumpe 10. Die Hauptwelle 56 kann aus jedem Material hoher Festigkeit hergestellt werden. Vorzugsweise besteht sie jedoch aus 4340-Legierungsstahl. Die Hülsenkomponenten, einschließlich des Laufrades, bestehen aus A-286, Wolframcarbid, 4341- und 4330-Legierungsstahl. Zwei Hülsen auf dem Wellenstapel bestehen vorzugsweise aus A-286-Legierungsmaterial (korrosionsfest und hitzefest). Hierdurch wird der Differentialtemperaturdehnung zwischen Welle und Hülsenkomponenten Rechnung getragen. Ferner werden die auf der Welle gestapelten Bauteile dicht gehalten, und zwar im gesamten Bereich zwischen Umgebungstemperatur und der Betriebstemperatur von etwa 55O⁰F. Es muß jedoch bemerkt werden, daß die Pumpe auch derart ausgelegt werden kann, daß sie bei Umgebungstemperatur arbeitet. In diesem Falle bestehen keine Probleme hinsichtlich der Temperatur-

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ausdehnung und man kann somit beliebige andere Materialien auswählen.

Die Kugellager 40 bilden ebenfalls einen Teil der Rotoranordnung. Sie sind an beiden Enden der Welle 56 vorgesehen und mit Hilfe einer Mutter 50 angeklemmt. Zur Verhinderung einer übermäßigen Abnutzung sollten alle Hauptrotorkomponenten und ferner auch die Welle 56 und die Laufräder 20 sorgfältig ausgewuchtet werden.

Jeder externe Einlaß 12 ist derart ausgebildet, daß das Strömungsmedium vom Äußeren des Pumpengehäuses her zu einer Einrichtung geführt wird, welche eine Strömung des Strömungsmediums in Umlaufrichtung herbeiführt. Es kommen beliebige Kanalausbildungen in Frage. Bevorzugt wird jedoch eine Vielzahl von Vorlaufradschaufeln 16 entlang der Innenwandung des Pumpengehäuses 34 angeordnet und befestigt. Diese dienen dazu, die Strömung des Strömungsmediums in Richtung der Laufraddrehung umzulenken. Hierdurch wird ferner die Einlaß-Relativgeschwindigkeit an den Laufradeinlaßspitzen verringert. Dies bedingt eine verringerte abradierende Erosion an den Schaufelspitzen am Laufradeinlaß. Die Vorlaufradschaufeln 16 können einstückig entlang der Innenwandung des Pumpengehäuses ausgebildet sein. Es ist jedoch bevorzugt, die Vorlaufradschaufeln 16 gesondert zu gießen und sie somit entfernbar und austauschbar zu gestalten. Für das Gießen der Vorlaufradschaufeln 16 eignet sich jedes Material hoher Abnutzungsfestigkeit. Bevorzugt ist jedoch gegossener Weißstahl. Dieses Material kann sodann einer Oberflächenbehandlung mit einem Härtungsmittel unterzogen werden, z.B. einer Boridbeschichtung oder einer Wolframcarbidbeschichtung. Durch einen solchen Schutz der Vorlaufradschaufeln 16 trägt man zur Lebensdauer dieser Komponenten .bei. Bei

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einer bevorzugten Ausführungsform kann zwischen dem externen Linlaß 12 und den Vorlaufradschaufeln 16 ein umlaufender Einlaßkanal 14 (mit sich verringerndem Querschnitt) vorgesehen sein. Auch dieser Einlaßkanal 14 trägt •benso wie die Vorlaufradschaufeln 16 zur Verringerung der Einlaßgeschwindigkeit bei. Er unterstützt somit die Vorlaufradschaufeln 16 hinsichtlich ihrer Funktion der Anpassung der Geschwindigkeit des Strömungsmediums an die Geschwindigkeit der Laufradeinlaßspitzen. Hierdurch wird die Erosion am Laufradeinlaß und insbesondere an den Laufradeinlaßspitzen 18 erheblich herabgesetzt.

Die Pumpenlaufräder 20 sind bei beiden Stufen von gleicher Konstruktion und ferner auch bei allen Modulen· Es sollte jedoch bemerkt werden, daß das rechte Laufrad und das linke Laufrad sich jeweils wie Bild und Spiegelbild zueinander verhalten. Die Laufräder 20 können von jedem Material hoher Festigkeit hergestellt werden. Bevorzugt ist jedoch Weißguß wegen seiner extremen Härte und wegen seiner minimalen Fließ- oder Streckeigenschaften. Dieses Material führt jedoch dazu, daß das Laufrad seinem eigenen Drehmoment nicht standhalten kann, falls eine normale Verbindung mit der Welle vorgesehen ist. Aus diesem Grunde ist ein Nabeneinsatz aus modifiziertem 4330-Stahl vorgesehen, welcher während der Herstellung des Laufrades in die Nabe eingelötet wird. Durch diese Lot- oder Schweißverbindung werden der Einsatz und das Laufrad zu einem einstückigen Bauteil vereinigt. Ferner weist das mit einer Schürze versehene Laufrad 20 einen Gleit- oder Abnutzungsring 62 auf, welcher eine Rückströmung von der Laufradspitze zum Laufradeinlaß verhindert. Die Oberfläche dieses Rings 62 ist äußerst abriebgefährdet. Es handelt sich hierbei um das Bauteil von Schlammpumpen, welches als erstes defekt wird. Daher werden der Laufradring 62 und der dazu gehörige

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stationäre Ring 64 vorzugsweise aus Wolframcarbid K-703 gefertigt, um eine lange Lebensdauer zu gewährleisten. Der Wolframcarbidring 62 wird am Laufrad 20 befestigt, und zwar mit einein als partiell mit Gewinde versehenen Schrumpfpaßring. Der Ring 62 wird mit Hochdruck-Spülflüssigkeit gespült.

Eine radiale Diffusion der Strömung des Strömungsmediums, nachdem dieses das Laufrad 20 verlassen hat, erfordert einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Kanal von ausreichender Länge. Dieser dient dazu, die Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmediums adäquat zu verringern, und zwar von etwa 35 »4 m/sec auf etwa 21 m/sec. Erst danach tritt das Strömungsmedium in den umlaufenden Kanal 28 ein. Der radiale Diffusor 24 umfaßt zwei parallele Wandungen mit einer Diffusor-Innenauskleidung 66 und einer Diffusor-Außenauskleidung 68. Diese verlaufen parallel zur Laufradauslaßöffnung. Die Diffusorwandungen sind durch zwei Einsätze aus äußerst harten Platten aus Weißguß gebildet.

Die Abnutzung ist in der Diffusorregion äußerst drastisch, da die Aufschlämmung hier eine hohe Geschwindigkeit aufweist. Aus diesem Grund ist die Härtung der Diffusoroberflache bevorzugt (wenngleich nicht unbedingt erforderlich). Aufgrund der erheblichen Erosionsprobleme bei dem vorliegenden System ist es bevorzugt, daß der Diffusor keine Schaufeln oder Leitelemente aufweist. Die Diffusorplatten werden durch das Pumpengehäuse 34 und die Deckplatten 38 sowie durch Einsätze 70 und 72, welche den umlaufenden Strömungsmediumkanal bilden, in Position gehalten. Sie sind gegen Drehung durch Positionierstifte gesichert. Es eignet sich jede beliebige Geometrie des umlaufenden Strömungskanals 28. Allerdings ist ein umlaufender Strömungskanal 28 mit sich allmählich vergrößerndem Querschnitt

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bevorzugt, da hierdurch Verluste aufgrund sekundärer Strömungsvorgänge eliminiert werden. Der umlaufende Strömungskanal 28 kann einstückig am Pumpengehäuse 34 ausgebildet sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der umlaufende Strömungskanal 28 jedoch als austauschbarer Einsatz ausgebildet. Der umlaufende Strömungskanal mit hydrodynamischer Kontur wird dabei mit Hilfe von zwei konzentrischen Ringeinsätzen aufgebaut. Die Strömungskanaleinsätze 70 und 72 werden beim Zusammenbau der Pumpe in eine konzentrische Ausnehmung des Pumpengehäuses 34 eingesetzt. Nach dem Zusammenbau ist der Strömungsauslaßkanal, welcher durch den äußeren der beiden Ringe gebildet wird, an den Auslaß des Hauptpumpengehäuses 34 angepaßt. Der Innenring 72 des umlaufenden Strömungskanals umfaßt die Einlaß-Wassertrennschneide 26 oder die Strömungskanal-Einlaßzunge. Diese Einlaß-Wassertrennschneide 26 ist als zusätzlicher Einsatz ausgebildet und zwischen dem inneren Ring 72 des umlaufenden Strömungskanals und der inneren Diffusorplatte 66 ausgebildet. Bei der bevorzugten AusfUhrungsform bestehen die Einsätze für den umlaufenden Strömungskanal aus Weißguß, während die Wassertrennschneide 26 aus K-703 Wolframcarbid besteht. Der Aufbau des umlaufenden Strömungskanals aus zwei getrennten Einsätzen erlaubt einen Zugang zum Inneren des umlaufenden Strömungskanals. Ferner liegen bei dieser Bauweise während der Herstellung offene Oberflächen vor, welche eine weitere Oberflächenbehandlung, gegebenenfalls eine Wolframcarbidbeschichtung, gestatten.

Aufgrund der Betriebstemperatur der Pumpe von 55O°F und aufgrund des Unterschiedes der thermischen Ausdehnung zwischen dem Weißguß und dem Wolframcarbidmaterial wird der aus Carbid bestehende Laufradabriebring mit einem radialen Zwischenraum eingesetzt. Sobald die Betriebstem-

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peratur erreicht ist, hat sich das Grundmaterial ausgedehnt und nun ist der Carbidring zentriert.

Das Schrumpfpaßringmaterial besteht aus 4340-Legierungsstahl und die freigelegte Fläche des Rings kann mit einem harten Wolframcarbidmaterial beschichtet werden, und zwar durch Flammensprühabscheidung.

Jede Stufe des Zentrifugalpumpenmoduls 10 hat mindestens einen externen Einlaß 12 und Auslaß 30, welche sich durch die Peripherie des Hauptpumpengehäuses 34 erstrecken. Dieser externe Einlaß 12 und der externe Auslaß 30 erlauben eine Zufuhr des Strömungsmediums zu den Stufen bzw. ein Ausströmen des Strömungsmediums, während andererseits eine On-Line-Wartung der Pumpe 10 ermöglicht wird. Bei der bevorzugten Konfiguration eines zweistufigen Zentrifugalpumpenmoduls 10 kann zur Herbeiführung einer Reihenschaltung einer äußerer Brückenkanal 32 vorgesehen werden. Bei diesem Aufbau gelangt das aus dem Auslaß 30 der Niederdruckstufe entlassene Strömungsmedium in den Einlaß 12 der Hochdruckstufe, und zwar mittels der Rohrbrücke 32. Die Rohrbrücke 32 kann aus jedem beliebigen Material hoher Festigkeit hergestellt werden. Es ist jedoch bevorzugt, dieses Material an das Material des Hauptpumpengehäuses 34 anzupassen. Es sollte bemerkt werden, daß die externen Auslässe 30 vorzugsweise einen kegelstumpfförmigen Aufbau haben und als sekundäre Diffusoren dienen.

Vorzugsweise wird eine hydrostatische Hauptdichtung verwendet, wie sie in der US-PA S.N. 21 739 vom 19. März 1979 (P 30 10 406.4) beschrieben ist, auf die zum Zwecke der Offenbarung hier ausdrücklich Bezug genommen wird. Diese hydrostatische Hauptdichtung vermag bei einer Temperatur von etwa 550 V und einer Druckdifferenz von

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etwa 250 psi bis hinauf zu etwa 3000 psi eine Aufschlämmung aus Öl und Kohle (mindestens 325 Maschen/2,5 cm) wirksam zurückzuhalten. Je nach den tatsächlichen Pumpenanforderungen können auch verschiedenste andere Dichtungen mit verschiedensten Dichtleistungen bis hinauf zu etwa 5000 psi verwendet werden. Auch die Zwischenstufendichtung 44 ist in einer US-Patentanmeldung S.N.64 320 vom 6.August 1979 beschrieben, auf die hier

ebenfalls zum Zwecke der Offenbarung Bezug genommen wird. Diese Zwischenstufendichtung 44 ist derart konstruiert, daß sie den beschriebenen drastischen Betriebsbedingungen standhalten kann. Je nach den Grunderfordernissen des Pumpeneinsatzes können jedoch auch beliebige andere Dichtungen als Zwischenstufendichtung verwendet werden.

Die verschiedenen Pumpenprinzipien und Pumpenkomponenten können für Verwendung der Pumpe unter Umgebungsbedingungen modifiziert werden. Die Erfordernisse hinsichtlich der Betriebstemperatur sind jedoch durch Arbeitstemperaturen festgelegt. Bei dem erfindungsgemäßen System liegt die bevorzugte Arbeitstemperatur bei etwa 55O°F. Pumpenbetriebstemperaturen in diesem Bereich erfordern eine thermische Konditionierung der Pumpe vor dem Start. Dies muß aus mehreren wichtigen Gründen geschehen. Der erste und wichtigste Grund besteht in der Verhinderung einer Temperaturwechselbeanspruchung oder Temperaturschockbeanspruchung, welche wesentliche Pumpenkomponenten beschädigen könnte. Ein zweiter, wichtiger Grund besteht darin, daß die Pumpenantriebsachse konzentrisch zur Antriebsmaschine laufen muß. Die Pumpe ist auf der horizontalen Mittellinie an vier Pumpenhalterungen befestigt, und zwar mit einem Drei-Punkt-Befestigungssystem. Eine Befestigungsstelle auf der Eingangsseite der Pumpe ist fixiert, während die entgegengesetzte Befestigungsstelle auf der Eingangsseite eine thermische Ausdehnung in radialer Richtung erlaubt. Die dritte

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Befestigung auf der Pumpenausgangsseite erlaubt eine thermische Ausdehnung in Axialrichtung, während die vierte Befestigungsstelle Bewegungsfreiheit in jeder horizontalen Richtung gewährleistet. Die Pumpe dehnt sich thermisch aus, und zwar ausgehend von der fixierten Befestigungsstelle. Daher verschiebt sich die Mittellinie der Pumpe relativ zur Antriebsmaschine in der horizontalen Ebene. Die Größe dieser Temperaturverschiebung hängt ab von. der Art der Befestigung bei Umgebungstemperatur. Aus diesem Grunde muß die Pumpe vor der Inbetriebnahme auf eine solche Temperatur erhitzt werden, daß die Pumpe und die Antriebsmaschine nahezu konzentrische Achsen haben. Der dritte, wesentliche Grund für die thermische Konditionierung der Pumpe besteht darin, daß innere Pumpenkomponenten unterschiedliche thermische Ausdehnungen aufweisen. Dies gilt insbesondere für Bauteile aus Wolframcarbid. Es wird z.B. ein Laufradgleitring oder -abriebring aus Wolframcarbid verwendet. Dieser ist derart ausgebildet, daß er bei Umgebungstemperatur ein diametrales Spiel von 0,014 Zoll aufweist. Dieser Ring ist daher nicht zentriert, solange die Pumpe einen Teisr aturwert im Bereich von 350 bis ^QO⁰G nicht erreiche liat.

Ferner muß berücksichtigt werden, daß die Wellen-Rotor-Anordnung aufgrund ihrer geringeren Masse im Vergleich zur Gehäuseanordnung rascher expandiert als das Gehäuse. Aus diesem Grund sind die Lager für die Lagerung der Welle axial und flexibel gehalten, und zwar mit einer kegelstumpf förmigen, biegsamen Halterung, z. B. mit "Belleville"-Federn. Während des Übergangs der Pumpe in die Betriebstemperatur werden diese Federn komprimiert, und zwar in einem Maße, welches ihr Installationsspiel übersteigt. Sobald die Pumpe die Betriebstemperatur erreicht, haben auch diese Federn ihre richtige Einstellung erreicht. Das beste Verfahren zur Temperaturkonditionierung besteht in

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— cc —

der Injektion einer heißen Flüssigkeit oder eines heißen Strömungsmediums in die eigentliche Pumpe, bis die gewünschte Betriebstemperatur erreicht ist und die Aufschlämmung eingespeist werden kann und die Pumpe gestartet werden kann. Die Pumpe sollte mit einem Isoliermantel umwikkelt werden, um übermäßige Temperaturgradienten zwischen dem Inneren der Pumpe und dem Pumpenäußeren zu verhindern. Solche Temperaturgradienten wurden nämlich äußerst hohe thermische Beanspruchungen in örtlich begrenzten Bereichen hervorrufen und somit zu Rißbildungen führen. Vor dem Abschalten der Pumpe zu Inspektionszwecken oder aus anderen Gründen muß zunächst der Inhalt der Pumpe abgelassen werden und die Aufschlämmung muß entfernt werden. Diese würde nämlich während der Abkühlung erstarren. In den unteren Hohlräumen des umlaufenden Einlaßkanals und des umlaufenden Auslaßkanals befindet sich jeweils ein mit einem Pfropf 80 verschlossener Entleerungskanal.

Es wurde ferner festgestellt, daß die allgemein mit 10 bezeichnete Zentrifugalschlammpumpe auch als Turbine betrieben werden kann, welche in Fig. 5 allgemein mit 100 bezeichnet ist, indem man lediglich die Richtung der Strömung des Strömungsmediums durch die Pumpe 10 umkehrt. Daher wird gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein zweistufiges Turbinenmodul 100 geschaffen, welches unter äußerst drastischen Bedingungen arbeiten kann. Zu diesen drastischen Bedingungen gehören eine hohe Betriebstemperatur, hoher Druck, hoher volumetrischer Strömungsdurchsatz und stark erosive Bedingungen. In den Fig. 5, 6 und 8 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder sich entsprechende Bauteile. Diese Zeichnungen zeigen eine zweistufige Schlammturbine 100

. Es muß bemerkt werden, daß jede Stufe der zweistufigen Turbine 100 in gleicher

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Weise arbeitet. Die beiden Stufen sind Stirnfläche-anStirnfläche geschaltet. Fig. 5 zeigt eine perspektivische, dreidimensionale Ansicht der Turbine 100 teilweise im Schnitt. Das Strömungsmedium fließt über einen Turbineneinlaß 102 in das Turbinenmodul 100 und danach in einen konvergierenden, in Umfangsrichtung herumgeführten Strömungskanal 104. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Einlaß 102 einen Hartmetalleinsatz 103, während der umlaufende Strömungskanal 104 Einsätze 105 und 107 umfaßt. Von diesem umlaufenden Strömungskanal 104 gelangt das Strömungsmedium über eine Übergangsführung 106 (Fig. 6a, 6b und 6c) in eine schaufellose Radialturbinen-Einlaßdüse 108, wobei das Strömungsmedium zum Turbinenrotor 110 beschleunigt wird. Der Turbinenrotor 110 rotiert in der Richtung der Strömung, welche durch den tangentialen Einlaß 102 und den konvergierenden, umlaufenden Strömungskanal 104 vorgegeben wird. Die schaufellose Radialturbinen-Einlaßdüse 108 umfaßt eine glatt polierte, innere Auskleidungsplatte 112 und eine weitere, glatt polierte, äußere Auskleidungsplatte 114, deren Abstand der Weite des Einlasses des Turbinenrotors entspricht. Die Platten 112 und 114 und die Platten 105 und 107 des umlaufenden Strömungskanals bestehen aus äußerst hartem Weißguß. Ferner sind die Oberflächen der Auskleidungsplatten 112 und 114 äußerst genau dem Profil des umlaufenden Strömungskanals angepaßt. Wie im Falle der Pumpenausführung erhalten die Oberflächen in Gebieten hoher Abnutzung eine harte Oberflächenbeschichtung, z.B. eine Boridbeschichtung.

Nach dem Verlust eines Teils der kinetischen Energie verläßt das Strömungsmedium den mit radialem Einlauf versehenen Turbinenrotor 110. Danach wird das Strömungsmedium in einen umlaufenden Auslaßkanal 117 entlassen, und zwar über Schaufeln 115, welche die Strömung geradeaus richten

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oder linearisieren. Der umlaufende Auslaßkanal 117 bildet einen Teil des gegossenen Hauptturbinengehäuses. Danach gelangt das Strömungsmedium in den Auslaß 119 der Turbine. Sodann wird die Strömung des Strömungsmediums entweder (1) mit Hilfe einer Rohrbrücke 120 in den Einlaß 102 der zweiten Turbinenstufe geführt, in der der Druckabsenkungsprozeß identisch wie in der ersten Turbinenstufe verläuft und wobei die beiden Turbinenstufen in Reihe geschaltet sind, oder (2) das Strömungsmedium kann zu einem externen Ort geführt werden, so daß somit die Turbinenstufen der Turbine 100 parallelgeschaltet sind. Bevorzugt ist ein zweistufiges Turbinenmodul. Nach dem gleichen Prinzip kann man Jedoch auch ein einstufiges Turbinenmodul oder ein vielstufiges Turbinenmodul herstellen.

Die Druckdifferenz (Druckabsenkung) pro Stufe beträgt 250 psi. Wenn zwei Stufen in Reihe geschaltet werden, so beträgt die Gesamtdruckabsenkung 500 psi pro Modul. Die Druckdifferenz zwischen den beiden Kopf-an-Kopf-geschalteten Turbinenrotoren muß mit einer Zwischenstufendichtung aufgefangen werden. Eine solche Zwischenstufendichtung 44 ist in Verbindung mit der Zentrifugalschlammpumpe 10 beschrieben worden. Dabei werden zwei hydrostatische Dichtungen mit Spülflüssigkeit unter Druck gesetzt. Letztere wird unter einem Druck zugeführt, welcher oberhalb des Drucks im Inneren der Turbine 100 liegt. In ähnlicher Weise wird die Hochdruckaufschlämmung gegen die Umgebung abgedichtet sowie gegen andere empfindliche Turbinenbauteile (z.B. Lager), und zwar mit einer hydrostatischen Dichtung 46. Diese arbeitet ebenfalls mit einer kompatiblen Spülflüssigkeit nach dem Prinzip eines hydraulischen Interface zwischen zwei verschiedenen Strömungsmedien, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des Interface-Strömungsmediums oder des Zwischen-Strömungsmediums theoretisch auf den Wert Null gesenkt werden kann.

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Je nach den gewünschten Anforderungen an die Turbine kann das Turbinengehäuse 116 aus jedem üblichen Material hoher Festigkeit gefertigt werden. Es kann mit nahezu jeder gewünschten Wandstärke gegossen werden. Es soll jedoch bemerkt werden, daß der Ausdruck "Turbinengehäuse 116" auch den Turbinenkörper umfaßt. Wegen der drastischen Betriebsbedingungen und wegen der hohen Anforderungen an das Turbinengehäuse sollte dieses aus duktilem Stahlguß bestehen, z.B. aus ASTM-216, G.R.WCB, und eine durchschnittliche Wandstärke von etwa 5 cm aufweisen.

Das Hauptturbinengehäuse 116 wird mit Endplatten 118 verschlossen. Diese Endplatten 118 enthalten viele funktioneile Bauteile, welche erforderlich sind, um das Turbinenmodul 100 zu lagern und abzudichten. Diese funktioneilen Elemente sind identisch mit denjenigen der Pumpe (Fig.3a). Es handelt sich um ein Kugellager 40 zur Lagerung der Welle mit einer Verschlußdichtung (Schmiermitteldichtung) 42. Ferner ist eine doppelte mechanische Dichtung 45 vorgesehen sowie eine primäre hydrostatische Schlasffidichtungsanordnung 46. Diese primäre Iiydrostatische SehlaiMsaiohtungsanordnung 46 und die Zwischenstufandiehtung 44 sind im einzelnen in der US-PA S.N. 21 739 vom 19. März 1979

und in der US-PA S.N.64 320

vom 6. August 1979 beschrieben. Auf diese Patentanmeldungen wird zum Zwecke der Offenbarung ausdrücklich hingewiesen. Es sollte bemerkt werden, daß die funktioneilen Elemente bei beiden Endplatten 118 identisch sein können und identische Anordnung haben können. Jedes dieser Elemente kann aus der Endplatte 118 entfernt werden, ohne daß die Endplattenanordnung von der Turbine 100 entfernt werden muß. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es jedoch auch möglich, die Endplatte 118 mit den internen Komponenten zu entfernen, nachdem das Lagergehäuse 48 und die Lager-

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klemmutter 50 abgenommen sind. Das Innere der Turbine ist von jeder Seite her zugänglich, ohne daß auf der jeweils anderen Seite ein Eingriff vorgenommen werden muß. Hierzu sind lediglich die Rotorkomponenten vom jeweiligen Wellenende 52 her bis zur Schulter 54 in der Mitte der Hauptwelle 56 gestapelt.

Die Turbinenrotoren 110 sind auf der Hauptwelle 56 in einer Kopf-an-Eopf-Position angeordnet. Ein Grund für diese Anordnung besteht darin, daß der Einlaß 102 für beide Turbinenstufen Teil des Hauptturbinengehäuses 116 ist. Die beiden Turbinenrotoren 110_p 110 üben einen Axialschub in entgegengesetzter Richtung aus_o Hierdurch wird die Rotoranordnung relativ zu d©n stationären Bauteilen der Turbine 100 ausbalanciert. Die Hauptwelle kann aus jedem Material hoher Festigkeit hergestellt xferden» Vorzugsweise besteht die Hauptwelle jedoch aus 4340-Legierungsstahl. Die Hülsenbauteile einschließlich des Turbinenrotors bestehen aus A-286, Wolframcarbid, 434- und 4330-Legierungsstahl. Zwei Hülsen auf dem Wellenstapel bestehen vorzugsweise aus A-286-Legierungsmaterial mit hoher Korrosionsund Hitzefestigkeit, und zwar zur Kompensation der Differentialtemperaturdehnung zwischen der Welle und den Hülsenkomponenten. Hierdurch urird somit der zusammengesetzte Stapel zwischen der normalen Umgebungstemperatur und der Betriebstemperatur von etwa 55O°F dicht und eng gepackt gehalten. Es muß bemerkt werden, daß die Turbine natürlich such so konstruiert sein kann, daß sie bei Normaltemperaturen arbeitet. In diesem Falle bietet die thermische Ausdehnung keine Probleme, und man kann auch beliebige andere, zweckentsprechende Materialien auswählen.

Die Kugellager 40 bilden ebenfalls einen Teil der Rotoranordnung. Sie sind an beiden Enden der Welle 56 angeord-

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net und mit einer Mutter 50 angeklemmt. Diese Hauptrotor« komponente sowie die Welle 56 und die Turbinenrotoren 110 sollten bei der Herstellung sorgfältig ausgewuchtet werden, um eine übermäßige Abnutzung zu verhindern.

Während des Betriebs kommt es zu einer Verringerung der Absolutgeschwindigkeit und des Drucks der Aufschlämmungsströmung in der hydraulischen Schlammturbine 100. Hierdurch wird Energie auf den Turbinenrotor 110 übertragen. Das Strömungsgeschwindigkeitdiagramm der Zentrifugalschlammpumpe 10 ist in Fig. ? gezeigt. Fig. 8 zeigt das Strömungsgeschwindigkeitsdiagramm_y wenn man die gleiche Pumpe als hydraulische Turbine betreibt. Der einzige, wesentliche Unterschied besteht in der Richtung der Geschwindigkeitsvektoren. Hierdurch wird die Strömungsrichtungsumkehr in der Pumpe reflektiert.

Wie die Fig. 7 und 8 zeigen, sind die Geschwindigkeiten am Einlaß des Turbinenrotors 110 identisch mit den Geschwindigkeiten am Auslaß des Pumpenlaufrads, jedoch von entgegengesetzter Richtung. Die Geschwindigkeiten am Auslaß des Turbinenrotors sind gering verschieden von der Geschwindigkeit am Pumpenlaufradeinlaß, und zwar um einen Winkel von 6° (durch die gestrichelten Pfeile angedeutet). Dies hat seinen Grund darin, daß das Pumpenlaufrad die Strömung in geringerem Maße in Bewegung versetzt, wenn es als Turbinenrotor arbeitet. Daher beobachtet man ein größeres Maß an Drehung oder Wirbelbildung in der Strömung am Auslaß des Turbinenrotors im Vergleich zum Pumpenlaufradeinlaß mit den Vorlaufradschaufeln.

Das größere Ausmaß an Strömungsdrehung, welche vom Turbinenrotor hinterlassen wird, führt zu einer potentiell höheren Erosion. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die

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Strömung in die FUhrungsschaufeln zur StrömungsVereinheitlichung und Linearisierung unter einem negativen Anströmwinkel von 10° eintritt, wodurch eine geringfügige Fehlanpassung der Strömung hervorgerufen wird. Man kann jedoch auch unter diesen Bedingungen einen Anströmwinkel von 0° und somit sowohl StrömungsVerluste als auch Erosionserscheinungen vermeiden. Hierzu muß man lediglich die Vorderkante der Linearisierungsschaufeln (die hintere Kante der Vorlaufradschaufeln) geringfügig beschneiden (zurückschneiden) .

*^T3hrend der Druck in der hydraulischen Turbine 100 verringert wird, kommt es zu einer allmählichen Freisetzung des aufgelösten Gases aus der Lösung. Hierdurch wird ein Strömungsgemisch aus Dampf und Flüssigkeit erzeugt mit einem niedrigen Dampf-Flüssigkeits-Volumenverhältnis. In einer rotierenden Strömung dieses Strömungsmediums wird das Strömungsmedium geringer Dichte, d.h. der Dampf, sich im Kern oder in der Mitte der freien Strömung ansammeln und somit an einer von den hydraulischen Strömungsflöchen entfernten Stelle. Zur Beseitigung dieses Problems kann man sich die Rotationsströmung oder Wirbelbildung am Auslaß des Turbinenrotors zunutze machen. An dieser Stelle kann nämlich der Dampf gesammelt werden und von jeder Turbinenstufe mittels einer geeigneten hohlen Welle entnommen werden. Eine weitere, zweckentsprechende Gassammeieinrichtung ist in Fig. 5 gezeigt. Hierbei dient ein Sammelrohr 122 zum Abziehen des freigesetzten Gases, und zwar jeweils aus den Rohrbrücken 120. Wegen der Betriebstemperatur der Turbine von 55O⁰F und der Differenz der thermischen Ausdehnung zwischen dem Weißguß und dem Wolframcarbidmaterial wird der aus Carbid bestehende Laufring oder Abnutzungsring oder Abriebring des Turbinenrotors mit radialem Spiel eingesetzt. Sobald die Betriebstemperatur

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erreicht ist, hat sich das Material derart ausgedehnt, daß der Carbidring zentriert ist.

Als Material für den Solirumpfpaßring verwendet man 43^0-Legierungsstahl. Die freiliegende Fläche dieses Rings kann mit hartem Material beschichtet werden, z.B. mit Wolframcarbid durch Flamiaensprühabscheidung.

Jede Stufe des Turbinenmoduls 100 hat mindestens einen externen Einlaß 102 und Auslaß 119» welche an der Peripherie des Hauptturbinengehäuses 116 angsord&st sind. Diese externen Einlasse 102 und Auslässe 119 gestatten ein Einströmen und Ausströmen aus den einzelnen Stufen, während andererseits On-Lin«-Wartungsarbeit@n der Turbine 100 möglich sind. Bei der beTcr-zugten Konfiguration eines zweistufigen Turbinenmoduls 100 kann zur Reihenschaltung eine externe Brücke 120 vorgass^e^, sein. Bei di^s^-r Betriebsweise ist der Auslaß 119 der Hochdruckstuf© mit dem Einlaß 102 der Niederdruckstufe mittels der Rohrbrück© 120 ■verbunden. Dies-i Brü^ko 120 kann aus Jedem E^t^rial nctier Festigkeit bestehen. T^syg^eis® yLrä jedoc'i das. gleiche Material verwendet wi@ fcei aera Hauptturbinersgehäiase 116.

In der US-PA S.N. 21 739 vom 19. März 1979 ist eine bevorzugte hydrostatische Hauptdichtung beschrieben. Diese eignet sich zur Abdichtung einer Aufschlämmung von Kohle mit mindestens einer Teilchengröße von 325 Maschen/2,5 cm in Öl bei einer Temperatur von etwa 55O°V und einer Druckdifferenz im Bereich bis zu etwa 3000 psi. Je nach den tat sächlichen Betriebsbedingungen der Turbine können jedoch verschiedenste Dichtungen verwendet werden bis hinauf zu Druckdifferenzen von 5000 psi. In gleicher Weise kann auch die Zwischenstufendichtung verwendet werden, welche in der US-PA S.N. 64 320 vom 6. August 1979 beschrieben ist. Diese Zwischenstufendichtung arbeitet wie zuvor be-

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schrieben unter äußerst drastischen Bedingungen einwandfrei. Es muß jedoch wiederum bemerkt werden, daß auch jede andere gemeinsame Zwischenstufendichtung verwendet werden kann, je nach den Betriebsbedingungen der Turbine.

Die Prinzipien und Bauteile der beschriebenen. Turbine können auch für Verwendung unter Normalbedingungen modifiziert werden. Dennoch ist die Betriebstemperatur jeweils durch die Prozeßtemperaturen festgelegt= Bei dem erfindungsgemäßen System beträgt die bevorzugte Betriebstemperatur etwa 55O⁰F. Diese Arbeitstemperaturen der Turbine erfordern eine thermische Konditionierung derselben vor dem Start. Dies muß aus mehreren, wichtigen Gründen geschehen. Zunächst muß eine thermische Schockbeanspruchung verhindert werden, welche anderenfalls wichtige Bauteile der Turbine "beschädigen könnte. Ferner muß der Antrieb der Turbine konzentrisch laufen. Die Turbine ist auf der horizontalen Mittellinie mit einem Drei-Punkt-Befestigungssystem befestigt, und zwar mit Hilfe von vier Turbinenhalterungen. Eine der Halterungen der Turbine auf der Eingangsseite ist fixiert. Die gegenüberliegende Halterung auf der Singangsseite gestattet eine thermische Ausdehnung in Radialrichtung. Die dritte Halterung der Turbine auf der Ausgangsseitige erlaubt eine thermische Ausdehnung in Axialrichtung, während die vierte Halterung eine Bewegungsfreiheit in horizontaler Richtung gewährt. Die Turbine dehnt sich von der festen Halterung her aus. Daher verschiebt sich die Mittellinie der Turbine in der Horizontalebene. Die Größe der thermischen Verschiebung hängt ab von der Art der Befestigung bei Umgebungstemperatur. Daher muß die Turbine auf einen Temperaturpegel erhitzt werden, derart, daß die Mittelachse der Turbine und die Mittelachse der Antriebsmaschine nahezu konzentrisch verlaufen. Der dritte Grund für die thermische Konditio-

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nierung besteht in der unterschiedlichen Ausdehnung der inneren Turbinenkomponente. Dies gilt insbesondere» falls Wolframcarbid-Bauteile verwendet werden₆ Wenn z.B. ein Abnutzungs- oder Lagerring des Turbinenrotors aus Wolframcarbid verwendet wird, so hat dieser bei Umgebungstemperatur ein Spiel von 0,014 Zoll (diametral). Daher wird dieser Ring nicht zentriert, ehe die Pumpe nicht eine Temperatur im Bereich von 350 bis 400⁰F erreicht.

Die Wellen-Rotor-Anordnung hat eine kleinere Masse im Vergleich zur Gehäuseanordnung» Sie dehnt sich daher rascher aus als das Gehäuse. Aus diesem Grund müssen die Lager für die Wellenlagerung axial und flexibel verschiebbar angeordnet werden. Hierzu dient eine kegelstumpf förmige Feder, z.B. eine Belleville-Feder. Diese Federn werden während des thermischen Übergangs (während der Temperaturänderung) komprimiert, und zwar über ihr Installationsspiel hinaus. Sie erreichen jedoch die richtige Einstellung bei der Betriebstemperatur. Das beste Konditionierverfahren besteht in der Injektion eines heißen Strömungsmediums in die eigentliche Turbine, bis die gewünschte Betriebstemperatur erreicht ist. Nun kann die Aufschlämmung eingeführt werden und die Turbine kann gestartet werden. Die Turbine sollte mit einem Isoliermantel umhüllt werden, um große Temperaturgradienten zwischen dem Inneren der Turbine und dem Äußeren der Turbine zu verhindern. Solche Temperaturgradienten würden hohe thermische Beanspruchungen in örtlich begrenzten Bereichen erzeugen und somit zu Rissen in der Struktur führen. Zum Abschalten der Turbine zum Zwecke der Inspektion oder der Wartung oder aus anderen Gründen muß der Inhalt der Turbine zunächst abgelassen werden, und die Aufschlämmung muß entfernt werden. Anderenfalls würde die Aufschlämmung beim Abkühlen erstarren. Dies geschieht in gleicher Weise

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wie für die Zentrifugaischlammpumpe beschrieben.

Man erkennt somit, daß erfindungsgemäß eine Zentrifugalpumpe bzw. eine Turbine für hohe Temperatur, hohen Druck und hohen volumetrischen Strömungsdurchsatz geschaffen wird. Diese eignet sich für chemische Verfahren, für Schlammbeseitigungs- und -transportverfahren sowie für Materialtranspo rtaufgaben.

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Claims

Patentansprüche

1. Zentrifugalpumpe, gekennzeichnet durch ein Pumpengehäuse und mindestens eine Einlaßeinrichtung und eine Auslaßeinrichtung, welche sich durch die Peripherie des Pumpengehäuses erstrecken und im wesentlichen quer zur Pumpenachse verlaufen.

2. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe zusätzliche eine Vielzahl von Einlaß- und Auslaßeinrichtungen umfaßt=

3. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe eine Zwei-Stufen-Pumpe ist mit einem ersten Paar von Einlaß- und Auslaßeinrichtungen für die erste Stufe und einem zweiten Paar von Einlaß- und Auslaßeinrichtungen für die zweite Stufe«,

h. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe ferner eine äußere Strömungsbrücke zur Verbindung der ersten Auslaßeinrichtung mit der zweiten Einlaßeinrichtung und somit zur Reihenschaltung der Pumpenstufen umfaßt.

5. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe mit externen Verbindungsrohren verbunden werden kann, und zwar derart, daß entweder zwei unabhängige Einlasse und zwei unabhängige Auslässe vorliegen oder zwei unabhängige Einlasse und ein gemeinsamer Auslaß oder ein gemeinsamer Einlaß und zwei unabhängige Auslässe oder ein gemeinsamer Einlaß und ein gemeinsamer Auslaß.

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ORIGINAL INSPECTED

6. Zentrifugalpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßbereich der Auslaßeinrichtung als kegelstumpfförmiger Diffusor ausgebildet ist.

7. Zentrifugalpumpe, gekennzeichnet durch ein Pumpengehäuse und eine Einrichtung zur Führung der Strömung des Strömungsmediuras in Umfangsrichtung, wobei diese Einrichtung entlang der Innenwandung des Pumpengehäuses angeordnet ist und die Strömung des Strömungsmediums in Richtung der Laufradrotation führt zum Zwecke der Verringerung der Relativgeschwindigkeit am Laufradeinlaß und primär im Bereich des Spitzendurchmessers des Laufradeinlasses.

8. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Umlenkung der Strömung des Strömungsmediums in Umfangsrichtung Vorlaufradschaufeln umfaßt.

9. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlaufradschaufeln einstückig entlang der Innenwandung des Pumpengehäuses ausgebildet sind.

10. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlaufradschaufeln entfernbar entlang der Innenwandung des Pumpengehäuses angeordnet sind.

11. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 1O, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlaufradschaufeln aus Weißguß bestehen.

12. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe zusätzlich einen umlaufenden Einlaßkanal umfaßt, welcher die Einlaßrelativgeschwindigkeit am Laufradeinlaß und primär am Spitzendurchmesser des Laufradeinlasses verringert.

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13. Zentrifugalpumpe nach einem der Ansprüche 8 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlaufradschaufeln und der Einlaßumlaufkanal mit einem Härtungsmittel oberflächenbeschichtet sind.

14. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß eine Beschichtung mit einem Borid vorliegt.

15. Zentrifugalpumpe, gekennzeichnet durch ein Pumpengehäuse, eine in dem Pumpengehäuse axial gelagerte Pumpenwelle und ein Paar Kopf-an-Kopf und koaxial auf der Pumpenwelle angeordnete Laufräder zur Verbesserung des hydraulischen Verhaltens.

16. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine Zwischenstufendichtung, welche koaxial zwischen den Laufrädern an der Pumpenwelle angeordnet ist.

17. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß dir Zic/ischenstufendichtung zwei einander entgegengesetzt angeordnete i;.ad koaxial zur Pumpenwelle angeordnete Dichtungen zwischen den La^frädsm umfaßt»

18. Zentrifugalpumpe, gekennzeichnet durch ein Pumpengehäuse und eine axial in dem Pumpengehäuse angeordnete Laufradeinrichtung sowie einen schaufellosen Radialdiffusor am Laufradauslaß zur Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmediums und zur Erhöhung des Drucks des Strömungsmediums.

19. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor austauschbar ist.

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20. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor z\fei mit dem Lauf radauslaß fluchtende, parallele, verriegelnde Wandungen umfaßt.

21. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 19 ? dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor sieh mit dem Pumpengehäuse verriegelt.

22. Zentrifugalpumpte nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor aus Weißguß (weißem Gußeisen) besteht.

23. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor eine Oberflächenbeschichtung mit einem harten Material aufweist.

24. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 23» dadurch gekennzeichnet, daß das harte Oberflächenmaterial ein Boridoberflächenmaterial ist.

25· Zentrifugalpumpe, gekennzeichnet durch ein !Laufrad, einen Diffusor am Auslaß des Laufrades und einen in Umfangsrichtung herumgeführten Strömungskanal zur Aufnahme des aus der Diffusoreinrichtung austretenden Strömungsmediums und einer Auslaßeinrichtung zur Aufnahme des aus dem Strömungskanal austretenden Strömungsmediums.

26. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal eine Querschnittsfläche aufweist, welche zum Auslaß hin zunimmt.

27·Zentrifugalpumpe nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnete, daß der umlaufende Strömungskanal austauschbar ist.

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28. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Strömungskanal in der Zentrifugalpumpe verriegelt ist.

29. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Strömungskanal aus Weißguß besteht.

30. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Strömungskanal eine Qberflächenbeschichtung! mit einem harten Material aufweist.

31. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das harte Material ein Boridbeschichtungsmaterial ist.

32. Zentrifugalpumpe, gekennzeichnet durch einen in
Umfangsrichtung herumgeführten Auslaßströmungskanal.

33. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßströmungskanal eine Querschnittsfläche aufweist, welche zur Auslaßeinrichtung hin zunimmt.

34. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßströmungskanal austauschbar ist.

35. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßströmungskanal in der Zentrifugalpumpe verriegelt ist.

36. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßströmungskanal aus Weißguß besteht.

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37. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßströmungskanal eine Oberflächenbeschichtung mit einem harten Material aufweist.

38. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß das harte Material ein Boridbeschichtungsmaterial ist.

39. Zentrifugalpump© j, gekennzeichnet durch eine Diffusoreinrichtung und eine Auslaßströmungskanaleinrichtung zur Senkung der Geschwindigkeit des Strömungsmediums und zur Steigerung des Drucks des Strömungsmediums, wobei zwischen der Diffusoreinrichtung und der Umlaufkanaleinrichtung eine austauschbare Wassertrennschneide vorgesehen ist, welche das Strömungsmedium aus der Diffusoreinrichtung in die Umlaufkanaleinrichtung leitet.

40. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassertrennschneide verriegelnd ausgebildet ist.

41. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassertrennschneide aus Wolframcarbid-Legierung besteht.

42. Zentrifugalpumpe gekennzeichnet durch ein Pumpengehäuse;

mindestens eine Einlaßeinrichtung und eine Auslaßeinrichtung, wobei die Einlaßeinrichtung und die Auslaßeinrichtung sich durch die Peripherie des Gehäuses erstrecken und im wesentlichen quer zur Pumpenachse verlaufen;

¹ eine Einrichtung zur Umlenkung der Strömung das Strömungsmediums in Umfangsrichtung_p wobei diese Einrichtung entlang der Innenwandung des Pumpengehäuses an-

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geordnet ist und die Strömung des Strömungsmediums in Richttang der Laufraddrehimg führt und die Relativgeschwindigkeit am Einlaß des !Laufrades und primär am Spitzendurchmesser des Laufradeinlasses verringert;

zwei Endplatten, welche lösbar mit dem Pumpengehäuse verbunden sind und eine On-Line-Wartung der Zentrifugalpumpe gestatten;

eine Pumpenwelle, welche axial zwischen den beiden Endplatten angeordnet ist und über eine Vielzahl von Lagern und Dichtungen in diesen gelagert ist;

ein koaxial zur Pumpenwelle angeordnetes Laufrad zur Steigerung der Momentenergie des Strömungsmediums;

einen Diffusor, der aus dem Laufrad austretende Strömungsmedium aufnimmt;

einen in Umfangsrichtung verlaufenden Strömungskanal zur Aufnahme des aus dem Diffusor austretenden Strömungsmediums;

eine Wassertrennschneide zwischen dem Diffusor und dem umlaufenden Strömungskanal zur Einführung des Strömungsmediums vom Diffusor in den umlaufenden Strömungskanal; und

eine Einrichtung zur Dichtung der Pumpenwelle, wobei diese Dichtungseinrichtung koaxial entlang der Pumpenwelle positioniert ist und zwischen dem Laufrad und der Endplatte angeordnet ist und einen Durchtritt des Strömungsmediums verhindert und als Lagereinrichtung dient.

43. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß der externe Auslaß ein kegelstumpfförmiger Diffusor ist.

44. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Umlenkung der Strömung des Strömungsmediums in Umfangsrichtung Vorlaufradschaufeln umfaßt.

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45. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 44, dadurch gekenn zeichnet, daß die Vorlaufradschaufeln einstückig entlang der Innenwandung des Pumpengehäuses ausgebildet sind.

46. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlaufradschaufeln entfernbar entlang der Innenwandung des Pumpengehäuses angeordnet sind.

47. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlaufradschaufeln aus Weißguß (gegossenes, weißes Eisen) bestehen.

48. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe zusätzlich einen Einlaßkanal aufweist zur Verringerung der Einlaßrelativgeschwindigkeit am Laufradeinlaß und primär am Spitzendurchmesser des Laufradeinlasses.

49. Zentrifugalpumpe nach einem der Ansprüche 44 oder 48, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlaufradschaufeln und der Einlaßkanal eine Oberflächenbeschichtung mit einem harten Material aufweisen.

50. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, daß als Beechichtung eine Boridbeschichtung vorliegt.

51. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor ein schaufelloser Radialdiffusor ist.

52. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor austauschbar ist.

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53. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor zwei verriegelnde, parallele
Wandungen umfaßt, welche mit dem Laufradauslaß fluchten.

54. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor mit dem Pumpengehäuse verriegelt ist.

55. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor aus Weißguß besteht.

56. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor eine Oberflächenbeschichtung
mit einem harten Material aufweist.

57. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, daß das harte Material der Oberflächenbeschichtung ein Boridmaterial oder Wolframcarbid ist.

58. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßkanal ein in Umfangsrichtung herumgeführter Kanal ist.

59. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßkanal austauschbar ist.

60. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 59, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßkanal in der Zentrifugalpumpe
verriegelt ist.

61. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 59, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßkanal aus Weißguß besteht.

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62. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßkanal eine Oberflächenbeschichtung mit einem harten Material aufweist.

63. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 62, dadurch gekennzeichnet, daß das harte Material ein Boridbeschichtungsmaterial ist.

64. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassertrennschneide austauschbar ist.

65. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 64, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassertrennschneide verriegelt ist.

66. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 64, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassertrennschneide aus Wolframcarbid-Legierung besteht.

67· Zentrifugalpumpe nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Dichtung der Pumpenwelle eine selbstzentrierende Hochdruck-Flüssigkeitsdichtung umfaßt.

68. Zweistufige Zentrifugalpumpe, gekennzeichnet durch ein Pumpengehäuse;

mindestens eine Einlaßeinrichtung und eine Auslaßeinrichtung für jede Stufe der Pumpe, wobei die Einlaßeinrichtungen und Auslaßeinrichtungen sich durch die
Peripherie des Pumpengehäuses erstrecken und im wesentlichen quer zur Achse der Pumpe verlaufen;

eine Einrichtung zur Richtung der Strömung des
Strömungsmediums in Umfangsrichtung, und zwar in jeder
Stufe, wobei die Einrichtungen entlang der Innenwandungen einer jeden Stufe des Pumpengehäuses verlaufen und die
Strömung des Strömungsmediums in Richtung der Laufrad-

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drehung richten und die Einlaßreiativgeschwindigkeit am Laufradeinlaß und primär am Spitzendurchmesser des Laufradeinlasses verringern;

zwei Endplatten, welche lösbar mit dem Pumpengehäuse verbunden sind und die On-Line-Wartung der Zentrifugalpumpe gestatten;

eine axial zwischen den Endplatten angeordnete Pumpenwelle, welche in diesen mit einer Vielzahl von Lagern und Dichtungen gehalten ist;

ein Paar Kopf-an-Kopf-Laufräder, wobei für jede Stufe ein koaxial auf der Pumpenwelle angeordnetes Laufrad zur Steigerung des Drucks des Strömungsmediums vorgesehen ist;

Diffusoreinrichtungen zur Aufnahme des aus dem jeweiligen Laufrad austretenden Strömungsmediums;

einen Strömungskanal zur Aufnahme des aus den Diffusoreinrichtungen jeweils austretenden Strömungsmediums;

eine Wassertrennschneide zwischen jeder Diffusoreinrichtung und jedem Auslaßkanal, welche das Strömungsmedium von den Diffusoren in die UmlaufStrömungskanäle richtet; und

Einrichtungen zum Abdichten der Pumpenwelle, wobei die Dichteinrichtungen koaxial entlang der Pumpenwelle positioniert sind und zwischen dem jeweiligen Laufrad und der zugeordneten Endplatte angeordnet sind und ein Austreten des Strömungsmediums verhindern und als Lagereinrichtungen dienen.

69. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 68, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe zusätzlich eine Vielzahl von Einlaßeinrichtungen und Auslaßeinrichtungen für jede Stufe aufweist.

70. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 69, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe eine erste Einlaßeinrichtung und

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Auslaßeinrichtung der ersten Pumpenstufe aufweist sowie eine zweite Einlaßeinrichtung und Auslaßeinrichtung der zweiten Pumpenstufe.

71. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 70, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe zusätzlich eine externe Rohrbrükke aufweist zur Verbindung der ersten Auslaßeinrichtung mit der zweiten Einlaßeinrichtung und somit zur Reihenschaltung der Pumpenstufen.

72. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 70, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßeinrichtungen und Auslaßeinrichtungen parallelgeschaltet sind.

73· Zentrifugalpumpe nach Anspruch 68, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßeinrichtungen als kegelstumpfförmige Diffusoren ausgebildet sind.

74. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 68, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Richtung der Strömung des Strömungsmediums in Umfangsrichtung Vorlaufradsehaufein umfassen.

75. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 74, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlaufradschaufeln einstückig entlang der Innenwandung des Pumpengehäuses angeordnet sind.

76. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 74, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlaufradschaufein entfernbar entlang der Innenwandung des Pumpengehäuses angeordnet sind.

77. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 76, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlaufradschaufeln aus Weißguß bestehen.

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78. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 68, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe zusätzlich einen Einlaßströmungskanal umfaßt zur Verringerung der Einlaßrelativgeschwindigkeit am Einlaßspitzendurchmesser.

79. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 74 oder 78, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlaufradschaufeln und der Einlaßströmungskanal eine Oberflächenbeschichtung mit einem
harten Material aufweisen.

80. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 79, dadurch gekennzeichnet, daß das harte Beschichtungsmaterial ein Boridbeschichtungsmaterial ist.

81. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 68, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischenstufendichtung koaxial entlang der Pumpenwelle zwischen den Laufrädern angeordnet ist.

82. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 81, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenstufendichtung zwei entgegengesetzte, koaxial zwischen den beiden Laufrädern auf der
Pumpenwelle angeordnete Dichtungen umfaßt.

83. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 68, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusoreinrichtung ein schaufelloser
Radialdiffusor ist.

84. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 68, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusoreinrichtung austauschbar ist.

85. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 84, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusoreinrichtung zwei verriegelte,
parallele Wandungen umfaßt, die mit dem Laufradauslaß
fluchten.

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86. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 84, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor mit dem Pumpengehäuse verriegelt ist.

87· Zentrifugalpumpe nach Anspruch 84, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor aus Weißguß besteht.

88. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 84, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor eine Oberflächenbeschichtung mit einem harten Material aufweist.

89. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 88, dadurch gekennzeichnet, daß das harte Material ein Boridoberflächenmaterial ist.

90. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 68, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßströmungskanal ein in Umfangsrichtung herumgeführter Strömungskanal ist.

91. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 68, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßströmungskanal austauschbar ist.

92. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 91» dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßströmungskanal in der Zentrifugalpumpe verriegelt ist.

93. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 91_? dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßströmungskanal aus Weißguß besteht.

94. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 95» dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßströmungskanal eine Oberflächenbeschichtung mit einem harten Material aufweist.

95. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 94, dadurch gekennzeichnet, daß das harte Material ein Borldbeschichtungsmaterial ist.

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96. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 68, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassertrennschneide austauschbar ist.

97. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 96, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassertrennschneide verriegelt ist.

98. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 96, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassertrennschneide aus Wolframcarbid-Legierung besteht.

99. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 68, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Dichtung der Pumpenwelle eine selbstverriegelnde Hochdruck-Flüssigkeitsdichtung ist.

100. Turbine, gekennzeichnet durch ein Turbinengehäuse und mindestens eine Einlaß- und Auslaßeinrichtung, wobei die Einlaß- und Auslaßeinrichtungen sich durch die Peripherie des Turbinengehäuses erstrecken, und zwar im wesentlichen in Querrichtung zur Achse der Turbine.

101. Turbine nach Anspruch 100, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine zusätzlich eine Vielzahl von Einlaß- und Auslaßeinrichtungen aufweist.

102. Turbine nach Anspruch 101, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine eine zweistufige Turbine mit einem ersten Paar von Einlaß- und Auslaßeinrichtungen für die erste Stufe und einem zweiten Paar von Einlaß- und Auslaßeinrichtungen für die zweite Stufe ist.

103. Turbine nach Anspruch 102, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine zusätzlich ein externes Brückenrohr umfaßt zur Verbindung der ersten Auslaßeinrichtung mit der zwei-

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ten Einlaßeinrichtung und somit zur Reihenschaltung der Turbinenstufen.

104. Turbine nach Anspruch 103, dadurch gekennzeichnet, daß das externe Brückenrohr einen Gassammler aufweist.

105. Turbine nach Anspruch 102, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine mit Hilfe von externen Verbindungsorganen derart verbunden werden kann, daß zwei unabhängige Einlasse und zwei unabhängige Auslässe vorliegen oder zwei unabhängige Einlasse und ein gemeinsamer Auslaß oder ein gemeinsamer Einlaß und zwei unabhängige Auslässe oder ein gemeinsamer Einlaß und ein gemeinsamer Auslaß.

106. Turbine nach Anspruch 100, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßeinrichtung ferner einen austauschbaren Hartmealleinsatz umfaßt.

107. Turbine, gekennzeichnet durch einen Turbineneinlaß, welcher die Strömung des Strömungsmediums tangential in die Turbine richtet,und einen konvergierenden, herumgeführten Strömungskanal, welcher das aus dem Turbineneinlaß ausströmende Strömungsmedium empfängt.

108. Turbine nach Anspruch 107, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal austauschbar ist.

109. Turbine nach Anspruch 108, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal mit der Turbine verriegelt ist.

110. Turbine nach Anspruch 108, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal aus Weißguß besteht.

111. Turbine nach Anspruch 110, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal eine Oberflächenbeschichtung mit einem harten Material aufweist.

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112. Turbine nach Anspruch 111, dadurch gekennzeichnet, daß das harte Material eine Boridbeschichtung ist.

113. Turbine, gekennzeichnet durch eine schaufellose oder leitflächenlose Radialeinlaßdüse zur Beschleunigung des eintretenden Strömungsmediums.

114. Turbine nach Anspruch 113» dadurch gekennzeichnet, daß die Düse austauschbar ist.

115· Turbine nach Anspruch 114, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse zwei verriegelte, parallele Wandungen umfaßt.

116. Turbine nach Anspruch 114, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse mit der Turbine verriegelt ist.

117. Turbine nach Anspruch 114, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse aus Weißguß besteht.

118. Turbine nach Anspruch 117» dadurch gekennzeichnet, daß die Düse eine Oberflächenbeschichtung mit einem harten Material aufweist.

119. Turbine nach Anspruch 118, dadurch gekennzeichnet, daß das harte Material ein Boridbeschichtungsmaterial ist.

120. Turbine, gekennzeichnet durch einen konvergierenden, in Umfangsrichtung herumgeführten Strömungskanal, eine leitflächen- oder schaufellose Radialeinlaßdüse zur Erhöhung der Geschwindigkeit des Strömungsmediums und zur Senkung des Drucks des Strömungsmediums, wobei zwischen dem herumgeführten Strömungskanal und der Düse eine austauschbare Strömungskanalübergangsführung vorgesehen ist, die das Strömungsmedium vom Strömungskanal in die Düseneinrichtung leitet.

-JSO -

121. Turbine nach Anspruch 120, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanal-Übergangsführung verriegelt ist.

122. Turbine nach Anspruch 120, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanal-Übergangsführung aus Wolframcarbid- Legierung besteht.

123. Turbine, gekennzeichnet durch ein Turbinengehäuse, eine axial im Turbinengehäuse gelagerte Turbinenwelle und ein Paar Kopf-an-Kopf angeordnete Turbinenrotoren, welche koaxial auf der Turbinenwelle befestigt sind und der Verbesserung der hydraulischen Charakter!stika dienen.

124. Turbine nach Anspruch 123, gekennzeichnet durch ei ne Zwischenstufendichtung, welche koaxial zwischen den Turbinenrotoren auf der Turbinenwelle angeordnet ist.

125. Turbine nach Anspruch 124, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenstufendichtung zwei zwischen den Turbinenrotoren koaxial auf der Turbinenwelle angeordnete, gegenüberliegende Dichtungen umfaßt.

126. Turbine, gekennzeichnet durch ein Turbinengehäuse mit mindestens einem Einlaß und mindestens einem Auslaß und einem Turbinenrotor zur Umwandlung von kinetischer Energie in Rotationsenergie, wobei entlang der Innenwandung des Turbinengehäuses ein Satz Linearisierungsleitflachen angeordnet ist, welche das aus dem Turbinenrotor austretende Strömungsmedium aufnehmen.

127. Turbine nach Anspruch 126, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitflächen einstückig entlang der Innenwandung des Turbinengehäuses ausgebildet sind.,

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128. Turbine nach Anspruch 126, dadurch gekennzeichnet, daß die linearisierenden Leitflächen entfernbar entlang der Innenwandung des Turbinengehäuses angeordnet sind.

129. Turbine nach Anspruch 128, dadurch gekennzeichnet, daß die linearisierenden Leitflächen aus Weißguß bestehen.

130. Turbine nach Anspruch 126, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine zusätzlich einen Auslaßströmungskanal zur Herabsetzung der Auslaßerosion aufweist.

131. Turbine nach einem der Ansprüche 126 oder 130, dadurch gekennzeichnet, daß die linearisierenden Leitflächen oder Schaufeln und der Auslaßströmungskanal eine Oberflächenbeschichtung mit einem harten Material aufweisen.

132. Turbine nach Anspruch 131» dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung als Boridbeschichtung ausgebildet ist.

133· Turbine, gekennzeichnet durch ein Turbinengehäuse;

zwei Endplatten, welche lösbar mit dem Turbinengehäuse verbunden sind und eine On-Line-Wartung ermöglichen;

mindestens eine Einlaßeinrichtung und eine Auslaßeinrichtung, welche sich durch die Peripherie des Turbinengehäuses erstrecken und im wesentlichen in Querrichtung zur Turbinenachse verlaufen;

einen umlaufenden, konvergierenden, in Umfangsrichtung herumgeführten Strömungskanal zur Aufnahme des aus der Turbineneinlaßeinrichtung ausströmenden Strömungsmediums;

eine schaufel- oder leitflächenlose, radiale Einlaßdüse, welche das aus dem konvergierenden Strömungskanal austretende Strömungsmedium empfängt und das eintretende Strömungsmedium beschleunigt;

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eine austauschbare Strömungskanal-Übergangsführung zwischen dem Ströraungskanal und der Düse zur Führung des Strömungsmediums aus dem Strömungskanal in die Düse;

eine Turbinenwelle, welche axial zwischen den beiden Endplatten angeordnet ist und über eine Vielzahl von Lager und Dichtungen durch diese unterstützt ist;

einen Turbinenrotor, welcher koaxial auf der Turbinenwelle angeordnet ist;

einen Satz Linearisierungsleitflächen entlang der Innenwandung des Turbinengehäuses zur Aufnahme des Strömungsmediums, welches aus dem Turbinenrotor austritt; und

Einrichtungen zur Abdichtung der Turbinenwelle, wobei die Dichtungseinrichtungen koaxial entlang der Turbinenwelle angeordnet sind und zwischen dem Turbinenrotor und der Endplatte liegen und ein Austreten des Strömungsmediums verhindern und als Lagerung dienen.

Turbine nach Anspruch 133, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Einlaßeinrichtungen und Auslaßeinrichtungen.

135. Turbine nach Anspruch 133, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßeinrichtungen zusätzlich einen Gassammler umfassen.

136. Turbine nach Anspruch 133, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßeinrichtungen zusätzlich einen austauschbaren Hartmetalleinsatz umfassen.

137. Turbine nach Anspruch 136, dadurch gekennzeichnet, daß der Hartmetalleinsatz aus Weißguß besteht.

138. Turbine nach Anspruch 136, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz mit einem harten Material oberflächenbeschichtet ist.

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139. Turbine nach Anspruch 138, dadurch gekennzeichnet, daß das harte Material ein Boridbeschichtungsmaterial ist.

140. Turbine nach Anspruch 133, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Strömungskanal austauschbar ist.

141. Turbine nach Anspruch 14O, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Strömungskanal innerhalb der Turbine verriegelt ist.

142. Turbine nach Anspruch 140, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Strömungskanal aus Weißguß besteht.

143. Turbine nach Anspruch 142, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Strömungskanal eine Oberflächenbeschichtung mit einem harten Material aufweist.

144. Turbine nach Anspruch 143, dadurch gekennzeichnet, daß das harte Material ein Boridbeschichtungsmaterial ist.

145· Turbine nach Anspruch 133, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse austauschbar ist.

146. Turbine nach Anspruch 145, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse zwei verriegelte, parallele Wandungen umfaßt.

147. Turbine nach Anspruch 145, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse mit der Turbine verriegelt ist.

148. Turbine nach Anspruch 145, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse aus Weißguß besteht.

149. Turbine nach Anspruch 148, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse eine Oberflächenbeschichtung mit einem harten Material aufweist.

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-η -

150. Turbine nach Anspruch 149» dadurch gekennzeichnet, daß das harte Material ein Boridbeschichtungsmaterial ist.

151. Turbine nach Anspruch 133» dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanal-Übergangsführung verriegelt ist.

152. Turbine nach Anspruch 133» dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanal-Übergangsführung aus einer Wolframcarbid-Legierung besteht.

153. Turbine nach Anspruch 133, dadurch gekennzeichnet, daß die Linearisierungsleitflächen einstückig entlang der Innenwandung des Turbinengehäuses ausgebildet sind.

154. Turbine nach Anspruch 133» dadurch gekennzeichnet, daß die Linearisierungsleitflächen entfernbar entlang der Innenwandung des Turbinengehäuses vorgesehen sind.

155. Turbine nach Anspruch 154, dadurch gekennzeichnet, daß die Linearisierungsleitflächen aus Weißguß bestehen.

156. Turbine nach Anspruch 133» dadurch gekennzeichnet, daß zur Herabsetzung der Auslaßerosion zusätzlich ein Auslaßströmungskanal vorgesehen ist.

157. Turbine nach einem der Ansprüche 133 oder 156, dadurch gekennzeichnet, daß die Linearisierungsleitflächen und der Auslaßströmungskanal eine Oberflächenbeschichtung mit einem harten Material aufweisen.

158. Turbine nach Anspruch 157» dadurch gekennzeichnet, daß das harte Material aus einem Boridbeschichtungsmaterial besteht.

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159· Zweistufige Turbine, gekennzeichnet durch ein Turbinengehäuse;

zwei Endplatten, welche lösbar mit dem Turbinengehäuse verbunden sind und eine On-Line-Wartung gestatten;

mindestens eine Einlaßeinrichtung und eine Auslaßeinrichtung für jede Stufe, wobei die Einlaß- und Auslaßeinrichtungen sich durch die Peripherie des Turbinengehäuses erstrecken und im wesentlichen quer zur Turbinenachse verlaufen;

einen konvergierenden, in Umfangsrichtung herumgeführten Strömungskanal für Jede Stufe zur Aufnahme des aus der Turbineneinlaßeinrichtung ausströmenden Strömungsmediums;

eine schaufel- oder leitflächenlose Radialeinlaßdüse für jede Stufe, welche radial angeordnet ist und das aus dem in Umfangsrichtung herumgeführten Strömungskanal austretende Strömungsmedium empfängt und zur Beschleunigung des Strömungsmediums dient;

eine austauschbare Strömungskanal-Übergangsführung für jede Stufe zwischen dem jeweiligen Strömungskanal und der Düse zur Überführung des Strömungsmediums von dem jeweiligen Strömungskanal in die jeweils zugeordnete Düse;

eine Turbinenwelle, die axial zwischen den Endplatten angeordnet ist und in diesen mit einer Vielzahl von Lagern und Dichtungen gelagert ist;

ein Paar Kopf-an-Kopf angeordnete Turbinenrotoren, wobei jeder Stufe ein koaxial auf der Turbinenwelle angeordneter Rotor zugeordnet ist;

ein Satz Linearisierungsleitflächen für jede Stufe entlang der Innenwandung des Turbinengehäuses zur Aufnahme des Strömungsmediums, welches aus dem zugeordneten Turbinenrotor entlassen wird; und

eine Einrichtung zur Abdichtung der Turbinenwelle, wobei die Abdichtungseinrichtungen koaxial entlang der Turbinenwelle angeordnet sind und zwischen dem Turbihen-

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rotor und der Endplatte angeordnet sind und ein Austreten des Strömungsmediums verhindern und zur Lagerung dienen.

160. Turbine nach Anspruch 159» gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Einlassen und Auslassen..

161. Turbine nach Anspruch 160, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Zwei-Stufen-Turbine ist, wobei der ersten Stufe eine Einlaß- und Auslaßeinrichtung zugeordnet ist und wobei der zweiten Stufe eine Einlaß- und Auslaßeinrichtung zugeordnet ist.

162. Turbine nach Anspruch 161, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein externes Brückenrohr aufweist zur Verbindung der ersten Auslaßeinrichtung und der zweiten Einlaßeinrichtung im Sinne .einer Reihenschaltung der beiden Turbinenstufen.

163· Turbine nach Anspruch 162, dadurch gekennzeichnet, daß das externe Brückenrohr einen Gassammler aufweist.

164. Turbine nach Anspruch 161, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine mit Hilfe von externen Verbindungsorganen derart geschaltet werden kann, daß entweder zwei unabhängige Einlasse und zwei unabhängige Auslässe vorliegen oder zwei unabhängige Einlasse und ein gemeinsamer Auslaß oder ein gemeinsamer Einlaß und zwei unabhängige Auslässe oder ein gemeinsamer Einlaß und ein gemeinsamer Auslaß.

165. Turbine nach Anspruch 159, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlasse einen Einsatz aus Hartmetall aufweisen, der austauschbar ist.

166. Turbine nach Anspruch 159, dadurch gekennzeichnet, daß der in Umfangsrichtung herumgeführte Strömungskanal austauschbar ist.

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167. Turbine nach Anspruch 166, dadurch gekennzeichnet₅ daß der Strömungskanal innerhalb der Turbine verriegelt ist.

168. Turbine nach Anspruch I66, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal aus Weißguß besteht.

169. Turbine nach Anspruch 168, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal eine Oberflächenbeschichtung mit einem harten Material aufweist.

170. Turbine nach Anspruch 169» dadurch gekennzeichnet, daß das harte Material ein Boridbeschichtungsmaterial ist.

171. Turbine nach Anspruch 159, dadurch gekennzeichnet, daß die DUse austauschbar ist.

172. Turbine nach Anspruch 171, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse zwei verriegelte, parallele Wandungen umfaßt.

173. Turbine nach Anspruch 171, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse innerhalb der Turbine verriegelt ist.

174·· Turbine nach Anspruch 171, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse aus Weißguß besteht.

175. Turbine nach Anspruch 174, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse eine Oberflächenbeschichtung mit einem harten Material aufweist.

176. Turbine nach Anspruch 175, dadurch gekennzeichnet, daß das harte Material ein Boridbeschichtungsmaterial ist.

177. Turbine nach Anspruch 159, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanal-Übergangsführung verriegelt ist.

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-A-

178. Turbine nach Anspruch 159, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanal-Obergangsführung aus Wolframcarbid-Legierung besteht.

179. Turbine nach Anspruch 159, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischenstufendichtung koaxial zwischen den Turbinenrotoren auf der Turbinenwelle angeordnet ist.

180. Turbine nach Anspruch 179, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenstufendichtung zwei zwischen den Turbinenrotoren auf der Turbinenwelle koaxial angeordnete, gegenüberliegende Dichtungen umfaßt.

181. Turbine nach Anspruch 159» dadurch gekennzeichnet, daß die Linearisierungsflächen einstückig entlang der Innenwandung des Turbinengehäuses ausgebildet sind.

182. Turbine nach Anspruch 159, dadurch gekennzeichnet, daß die Linearisierungsflächen entfernbar entlang der Innenwandung des Turbinengehäuses angeordnet sind.

183. Turbine nach Anspruch 182, dadurch gekennzeichnet, daß die Linearisierungsflächen aus Weißguß bestehen.

184. Turbine nach Anspruch 159» dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich einen Auslaßströmungskanal zur Herabsetzung der Auslaßerosion aufweist.

185. Turbine nach Anspruch 159 oder 184, dadurch gekennzeichnet, daß die Linearisierungsflächen oder -schaufeln und der Auslaßströmungskanal eine Oberflächenbeschichtung mit einem harten Material aufweisen.

186. Turbine nach Anspruch 185, dadurch gekennzeichnet, daß das harte Material ein Boridbeschichtungsmaterial ist.

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