DE3048436A1

DE3048436A1 - Rotierender diffusor fuer schlammpumpen

Info

Publication number: DE3048436A1
Application number: DE19803048436
Authority: DE
Inventors: Raymond Bruce 91326 Northridge Calif. Furst; Pao-San Taipei Huang
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1979-12-26
Filing date: 1980-12-22
Publication date: 1981-09-17
Also published as: ZA806718B; JPS5692400A

Description

77R39
1A-34O8

ROCKWELL INTERNATIONAL CORPORATION El Segundo, California, U.S.A.

Rotierender Diffusor für Schlammpumpen

Die Erfindung betrifft Pumpen und insbesondere einen rotierenden Vorlaufrad-Diffusor für Zentrifugalpumpen für Kohleauf schlemmungen oder dergleichen.

Zentrifugalpumpen, welche zum Pumpen von viskosen Materialien, z.B. von Aufschlemmungen, verwendet werden, benötigen oft ein Diffusorelement zur Umwandlung der kinetischen Energie, welche durch das Laufrad auf das zu fördernde Material übertragen wird, in Druckenergie und zur Verringerung der Drehgeschwindigkeit der Strömung, welche durch das Laufrad hervorgerufen wird. Es wurden bereits zahlreiche schaufellose und mit Schaufeln versehene Diffusoreinrichtungen vorgeschlagen. Schaufel-

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lose Diffusoren erfordern eine beträchtliche Länge, so daß die damit ausgerüsteten Pumpen relativ raumaufwendig sind. Darüberhinaus tragen schaufellose Diffusoren nur sehr wenig zu einer Verringerung der Drehbewegung des Strömungsmediums bei. Mit Schaufeln ausgerüstete Diffusoren führen zu einer Verringerung der Strömungsdrehung. Frei rotierende, mit Schaufeln ausgerüstete Diffusoren wurden bereits vorgeschlagen zur Verringerung der Länge des Diffusors, welche erforderlich ist für die Umwandlung der kinetischen Energie der Strömung in Druckenergie.

Ein weiteres Problem, welches bei Pumpen für abradierend wirkendes Material, z.B. Kohleaufschlemmungen, auftritt, besteht in der Erosion der vorderen Kanten der Laufradschaufeln. Zur Herabsetzung dieser Erosionserscheinungen hat man bisher ein Vorlaufrad· verwendet, welches durch das Laufrad angetrieben wird, oder aber Einrichtungen mit feststehenden Schaufeln, welche die Strömung in Drehung versetzen, bevor diese auf das Laufrad auftrifft. Diese Einrichtungen führen jedoch lediglich zu einer Verschiebung der Erosion vom Laufrad auf die Schaufeln des Vorlaufrads oder des Rotators. Diese Nachteile der herkömmlichen Einrichtungen werden mit vorliegender Erfindung überwunden. Es wird eine neue Pumpe geschaffen, bei der die Strömung vor dem Auftreffen auf das Laufrad beschleunigt und in Drehung versetzt wird. Andererseits wird die Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmediums, welches aus dem Laufrad austritt, herabgesetzt, und zwar schon bei einem minimalen Radius. Hierdurch gelingt es, das Gehäuse der Pumpe wesentlich kleiner zu dimensionieren und leichter zu gestalten, so daß ein erheblicher Teil der Kosten eingespart werden kann.

Die obengenannten Vorteile werden vorzugsweise dadurch erreicht, daß man ein rotierendes Vorlaufrad starr mit einem

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rotierenden Diffusor verbindet, welcher frei um die Laufradwelle drehbar ist. Mit dieser Anordnung wirkt die Strömung des Strömungsmediums, welches das Laufrad verläßt, im Sinne eines Antriebs des Diffusors und des Vorlaufrads. Das Vorlaufrad wirkt jedoch als Last für den Diffusor und steuert somit die Drehzahl auf etwa 20 bis 50 % der Drehzahl des Laufrads. Gleichzeitig dient das Vorlaufrad zur Beschleunigung und Drehung der Strömung, welche dem Laufrad zugeführt wird, während andererseits der Diffusor im Sinne einer Verringerung der Geschwindigkeit oder Drehzahl der Strömung, welche das Laufrad verläßt, wirkt.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Pumpe für abradierend wirkendes Material, z.B. Kohleaufschlemmungen, zu schaffen.

Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Diffusoreinrichtung zu schaffen, welche die Geschwindigkeit des Strömungsmediums,, welches aus dem Laufrad austritt, verringert.

Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, ein Vorlaufrad zu schaffen, ^welches das Strömungsmedium vor dessen Eintritt ±n das Laufrad beschleunigt lind Hn Drehung versetzt-Es ist ferner Aufgabe 4er Erfindung, ein rotierendes Vorlaufrad zu schaffen, -welches starr mit einem rotierenden Diffusor gekoppelt ist und frei Aim die Laufradwelle drehbar ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näiier erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemaßen Pumpe und

Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht des Vorlaufrad-Diffusors der Pumpe gemäß Fig. 1.

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Fig. 1 zeigt eine Zentrifugalpumpe 2 mit einer Antriebswelle 4, welche ein Laufrad 6 innerhalb eines Gehäuses 8 in Drehung versetzt. Das Laufrad 6 umfaßt einen Laufradkranz 10, welcher mit der Antriebswelle 4 verbunden ist und mit Hilfe derselben in Drehung versetzt wird, sowie eine Vielzahl von Laufradschaufeln 12, welche mit dem Laufradkranz 10 verbunden sind und das Strömungsmedium durch die Arbeitskammer 14 des Gehäuses 8 treiben. Das durch die Pumpe 2 geförderte Strömungsmedium (Flüssigkeit, Schlamm oder dergleichen) tritt in die Arbeitskammer 14 über einen Einlaßkanal 16 ein, und es wird durch das Laufrad 6 und durch die Arbeitskammer 14 zum Auslaßkanal 18 getrieben. Ferner befindet sich in der Arbeitskammer 14 ein frei drehbarer Vorlaufrad-Diffusor 20.

Wie man am besten aus Fig.. 2 erkennt, weist der Vorlaufrad-Diffusor 20 einen Vorlaufradbereich 22 auf, welcher eine Vielzahl von geneigten Schaufeln 24 umfaßt. Dieser Vorlaufradbereich 22 ist über eine Auskragung 26 mit einem Diffusorteil 28 verbunden, welcher eine Vielzahl von geneigten Schaufeln 30 aufweist. Diese definieren eine Vielzahl von Durchgängen 32. Gemäß Fig. 1 dient eine rückwärtige Platte 34 zur Unterstützung xles Vorlaufrad-Diffusors 2O. Aucfe diese Platte 34 ist frei um die Antriebswelle drehbar. Hierzu 1st eine zweckentsprechende Lagereinrichtung 35 vorgesehen.

Im Gebrauch wird das aus dem Laufrad 6 austretende Strömungsmedium durch die Durchgänge 32 des I3iffusorte±ls 28 des Vorlaufrad-Diffusors 2O getrieben und trifft auf die Schaufeln 30 auf, wodurch der Vorlaufrad-Diffusor 20 in Drehung gebracht wird. Diese Drehung führt dazu, daß die Schaufeln 24 des Vorlaufradbereichs 22 die Strömung des Strömungsmediums beschleunigen und in Drehung versetzen,

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welche aus dem Einlaßkanal 16 in die Arbeitskammer 14 eintritt. Diese Beschleunigung und Drehung vermindert die Beanspruchung der Vorderkante der Laufradschaufeln 12 durch das einströmende Strömungsmedium und führt somit zu einer erheblichen Verringerung der Erosion der Laufradschaufeln 12 durch abradierend wirkende Strömungsmedien, z.B. durch Kohleaufschlemmungen. Ferner dient die Wirkung des Vorlaufradbereichs 22 zur Verlangsamung der Drehbewegung des Vorlaufrad-Diffusors 20. In der Praxis wird festgestellt, daß die Drehzahl des Vorlaufrad-Diffusors 20 etwa 20 bis 50 % der Drehzahl des Laufrads 6 beträgt. Dies führt dazu, daß die Schaufeln 30 des Diffusorbereichs 28 die Geschwindigkeit des durch die Durchgänge 32 strömenden Strömungsmediums verringern. Diese Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit geht einher mit einer Steigerung des Drucks des Strömungsmediums, welches am Auslaßkanal 18 austritt. Man erzielt daher den gleichen Effekt wie bei einem Diffusor mit starren Schaufeln oder bei einem schaufellosen Diffusor mit wesentlich größerem Radius. Da der Vorlaufrad-Diffusor 20 drehbar ist, führt andererseits das Auftreffen des aus dem Laufrad 6 austretenden Strömungsmediums auf den Schaufeln 30 zu einer wesentlich geringeren Erosion als im Falle eines starren, mit Schaufeln versehenen Diffusors. Daher dient somit der Vorlaufrad-Diffusor 20 einerseits zur Beschleunigung und Drehung des Strömungsmediums, welches in die Arbeitskammer 14 eintritt, und zwar unter Verringerung der Erosion der Schaufeln 12 des Laufrads 6, Bowie andererseits aber auch zu einer Verringerung der Geschwindigkeit, des .· Strömungsmediums, welches aus" dem Laufrad 6. austritt, und zwar schon in einem beträchtlich geringeren radialen Abstand als bei einem schaufellosen radialen Diffusor* Somit kann das Gehäuse 8 wesentlich kleiner dimensioniert und leichter ausgeführt sein, so daß erhebliche Kosten eingespart werden. Da ferner der Vorlaufrad-Diffusor 20 dreh-

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bar ist, ist die Erosion der Schaufeln 30 des Dxffusorteils 28 wesentlich geringer als bei einem starren, mit Schaufeln versehenen Diffusor. Somit führt der erfindungsgemaße Vorlauf rad-Di£fusor 20 dazu, daß die Pumpe 2 wesentlich kleiner dimensioniert werden kann und wesentlich leichter ausgeführt sein kann. Hierdurch werden erhebliche Kosten eingespart und die Standzeit ist wesentlich erhöht.

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Claims

Patentansprüche

.' 1 J Zentrifugalpumpe mit einem Laufrad und einer Antriebswelle für den Drehantrieb des Laufrades, gekennzeichnet durch einen frei um die Antriebswelle (4) drehbaren Vorlaufrad-Diffusor (20) mit einem Diffusorbereich (28), auf den das aus dem Laufrad (6) austretende Strömungsmedium im Sinne eines Drehantriebs einwirkt, und mit einem Vorlaufradbereich (22) zur Beschleunigung und Drehung des Strömungsmediums, welches in das Laufrad (6) eintritt und zur Verzögerung der Drehung des Diffusorteils (283 im Sinne einer Verringerung der Geschwindigkeit des aus dem Laufrad (6) austretenden Strömungsmediums.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusorbereich (28) des Vorlaufrad-Diffusors (20) eine Vielzahl von geneigten Schaufeln (30) umfaßt, welche eine Vielzahl von Durchgängen (32) definieren, in die das aus dem Laufrad (6) austretende Strömungsmedium einströmt.
3. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, tiaß der Vorlauf radbereich (22) jies Vorlaufrad-Oiffusors X2O) eine Vielzahl von geneigten Schaufeln 4.2Ά) uniraßt, -wel-che derart positioniert sxnd, daß sie in Interaktion mit der Strömung des Strömungsmediums stehen-, die in das Laufrad 16) eintritt und wotei *ler Vorlaufradkereich {224 -stax-r mit dem Diffusorbereich 12&) verbunden ist und gemeinsam mit diesem drehbar ist..
4. Vorlaufrad-Diffusor für eine Zentrifugalpumpe mit einem laufrad und einer Antriebswelle für den Antrieb des Laufrads _Ί

gekennzeichnet durch

eine erste Vielzahl von geneigten Schaufeln (24), welche derart positioniert sind, daß sie in Interaktion mit der

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Strömung des in das Laufrad (6) einströmenden Strömungsmediums stehen;

eine zweite Vielzahl von geneigten Schaufeln (30), welche derart positioniert sind, daß sie mit dem Strömungsmedium in Interaktion treten, welches aus dem Laufrad (6) austritt; eine Auskragung (26), welche die erste Vielzahl von Schaufeln (24) starr mit der zweiten Vielzahl von Schaufeln (30) verbindet, so daß diese gemeinsam drehbar sind und eine Einrichtung (36) zur frei um die Antriebswelle (4) drehbaren Lagerung des Vorlaufrad-Diffusors (6).

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