DE3130832C2 - Selbstansaugende Kreiselpumpe, insbesondere zur Förderung von Flüssigkeiten in der Nähe ihres Siedepunktes - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kreiselpumpe mit einer saugseitig angeordneten ersten normal saugenden Kreisel pumpenstufe, einem axial auf der Höhe der horizontalen Welle liegenden Pumpensaugstutzen und mindestens einer nachgeschalteten selbstansaugenden, mit Hilfsflüssigkeit arbeitenden Kreiselpumpenstufe. Erfindungsgemäß wird die Selbstansaugefähigkeit und Abfallsicherheit der Pumpe, insbesondere zur Förderung von Medien nahe an ihrem Siedepunkt, da durch verbessert, daß zwischen zwei Pumpenstufen ein Flüssigkeitsvorratsraum ausreichender Größe angeordnet ist, dessen Verbindung zur vorhergehenden Kreiselpumpenstufe im geodätisch oberen Teil des Vorratsraumes angeordnet ist, wobei zwischen dem Flüssigkeitsvorratsraum und der vorhergehenden Kreiselpumpenstufe eine Dichtung zur Ab dichtung des Wellenspaltes angeordnet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kreiselpumpe mit einer saugseitig angeordneten ersten normalsaugenden Kreiselpumpenstufe, einem axial auf der Höhe der horizontalen Welle liegenden Pumpensaugstutzen und mindestens einer nachgeschalteten seibstansaugenden, mit Hilfsflüssigkeit arbeitenden Kreiselpumpenstufe, die zwischen zwei Pumpenstufen einen Zwischenraum aufweist, dessen Verbindung zur vorhergehenden Kreiselpumpenstufe in seinem geodätisch oberen Teil liegt

Bekannte Pumpen dieser Art werden zur Förderung von Medien nahe ihrem Siedepunkt, beispielsweise Flüssiggasen, zur Vermeidung von Kavitation in der ersten Pumpenstufe verwendet Der axial auf Wellenhöhe liegende Saugstutzen gibt die Möglichkeit das Medium ohne scharfe Umleitungen und Strömungsverluste einströmen zu lassen. Waren diese Pumpen bisher meist so aufgestellt daß sie geodätisch unter dem zu entleerenden Behälter installiert waren, d. h. daß sie stets mit Zulauf arbeiten konnten, so brauchte auf die Selbstansaugefähigkeit und Abfallsicherheit dieser Pumpe kein besonderer Wert gelegt zu werden. Lediglich die unter ungünstigen Betriebsverhältnissen auf Pumpensaugseite ausgasenden Flüssigkeitsanteile mußten durch die selbstansaugende(n) Kreiselstufe bzw. -stufen abgesaugt und mitgefördert werden können. Infolge schärferer Sicherheitsbestimmungen geht man neuerdings jedoch häufig dazu über, die Behälter bzw. Tanks für z. B.

Flüssiggase unterirdisch zu verlegen und steht so vor der Notwendigkeit entweder eine entsprechend lange, sicher gekapselte, unzugängliche und konstruktiv aufwendige Tauchpumpe einzubauen, oder aber eine Pumpe im Saugbetrieb oberhalb des Behälters aufzustellen und diese dann entsprechend selbstansaugend und abfallsicher auszuführen. Die bisher bekannten Pumpen erfüllen diese letzten Forderungen nur sehr mangelhaft da sie generell nach dem Stillstand und Abschalten bis zur Unterkante Saugstutzen leerlaufen und die dann in der Pumpe verbleibende Restflüssigkeit nicht mehr ausreicht, um bei Wiederinbetriebnahme eine sichere Entlüftung der Saugleitung und damit ein Wiederansaugen zu gewährleisten. Beispielsweise zeigt die DE-PS 6 10 778 eine Pumpe der eingangs genannten Art, die zwar einen Zwischenraum zwischen zwei Pumpenstufen aufweist, dessen Verbindung zur vorhergehenden Kreiselpumpenstufe in seinem geodätisch oberen Teil angeordnet ist; jedoch geht sie von der Notwendigkeit des Nachfüllens von Flüssigkeit bei jedem Ansaugvorgang aus und sieht für diese Zwecke einen besonderen Hahn mit Trichter vor.

Die US-PS 30 73 249 zeigt eine Kreiselpumpe, die — abweichend von dem von der Erfindung betroffenen Grundtyp — in der ersten Stufe selbstansaugend ausgebildet ist, während die zweite Pumpenstufe normalsaugend ausgeführt ist. Um im Bereich der ersten Stufe einen hinreichenden Flüssigkeitsvorrat halten zu können, ist der Saugstutzen hoch angeordnet, was wegen der damit verbundenen Umlenkungen und Stömungs-Verluste gleichfalls ungünstig ist.

Zwischen dem Saugbereich der zweiten Pumpenstufe und dem Druckraum der ersten Pumpenstufe ist ein kleines Flügelrad als dynamische Dichtung vorgesehen, das dafür sorgt, daß während der Ansaugphase, wenn nur eine begrenzte Flüssigkeitsmenge zur Verfügung steht, diese entlang der Welle aus dem Bereich der ersten Pumpenstufe abgezogen wird. Sie ist bei abgeschalteter Pumpe nicht wirksam.
Eine weitere Anforderung an die Förderung insbesondere von Flüssiggasen ist häufig die Abgabe blasen- bzw. gasfreien Mediums. Bei Pumpen, die im Saugbereich unter schwierigen Saugbedingungen arbeiten, läßt sich eine zumindest teilweise Verdampfung des Me-

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diums im Saugbereich der Pumpe oftmals nicht verhin- rückführenden Leitung läßt sich auch ein möglicherwei-

dern, auch wenn die Pumpen hinsichtlich des Saugvor- se mit dem Gas zurückströmender Flüssigkeitsanteil auf

Vermögens optimal gestaltet sind. Durch den Druckan- ein Minimum reduzieren, so daß der Pumpenwirkungs-

stieg der Pumpe wird zwar ein Teil des in der Sauglei- grad dadurch nur unwesentlich oder überhaupt nicht

tung bzw. im Ansaugbereich der Pumpe ausgegasten 5 spürbar beeinflußt wird.

Mediums wieder verflüssigt; sicherheitshalber muß je- Um den Abscheideeffekt in dem Flüssigkeitsvorrats-

doch ein Gasabscheider nachgeschaltet werden. raum zu erhöhen wird vorgeschlagen, diesen Raum

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ins- durch entsprechende Gestaltung und den Einbau von

besondere bei der Förderung von Medien nahe ihrem Rippen speziell als Flüssigkeitsgas-Abscheide- und

Siedepunkt die Wiederansaugfähigkeit nach der Ab- io -Trennbehälter auszubilden. Diese Einbauten haben

schaltung und die Gasfreiheit des geförderten Mediums darüber hinaus zusätzlich den Vorteil, daß sie auch beim

zu verbessern. Abfallen der Pumpe, d. h. beim Zurückströmen der Flüs-

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß der sigkeit nach dem Abschalten aus der Druckleitung eingangs erwähnte Zwischenraum als Flüssigkeitsvor- durch die Pumpe in den saugseitigen Behälter zurück, ratsraum ausreichender Größe ausgebildet ist und zwi- 15 den Rückfluß des Mediums bremsen und dadurch ein sehen dem Flüssigkeitsvorratsraum und vorhergehen- besonders großer Teil von Flüssigkeit in dem Pumpenden Kreiselpumpenstufe eine Dichtung zur Abdichtung teil, der dem Flüssigkeitsvorratsraum nachgeschaltet ist, des Wellenspalts angeordnet ist zurückhalten.

Dadurch erreicht man, daß beim Stillsetzen der Pum- Besonders geeignet für die Verwendung in einer sol-

pe genügend Flüssigkeit darin zurückbleibt, um ein Wie- 20 chen Pumpe, haben sich selbstansaugende Kreiselpum-

deransaugen beim Wiedereinschalten zu ermöglichen. penstufen in Form von Seitenkanalstufen erwiesen, da

Aus dem Flüssigkeitsvorratsraum kann nämlich die sie eine optimale Selbstansaugefähigkeit besitzen. Die

Flüssigkeit nur aus dem geodätisch oberen Teil ablaufen axiale Erstreckung des Flüssigkeitsvorratsraumes sollte

bis zur Unterkante des Übertritts zur vorhergehenden in diesem Fall etwa der axialen Erstreckung einer Sei-

Stufe. Das Zurückströmen entlang des Wellenspalts 25 tenkanalstufe entsprechen, da dadurch ausreichend

wird durch die Dichtung verhindert Flüssigkeit zum Wiederansaugvorgang in der Pumpe

In weiterer Ausführung des Erfindungsgedankens zurückgehalten wird.

wird vorgeschlagen, den Flüssigkeitsvorratsraum zwi- Um die optimale Ansaugfähigkeit zu gewährleisten sehen der normalsaugenden ersten Stufe und der ersten wird schließlich vorgeschlagen, daß der Saugschlitz der folgenden selbstansaugenden Kreiselpumpenstufe an- 30 dem Flüssigkeitsvorratsraum folgenden Seitenkanalzuordnen, wodurch man erreicht, daß ein möglichst gro- pumpenstufe im geodätisch unteren Bereich des Flüsßer Flüssigkeitsanteil beim Abfallen der Pumpe, d. h. sigkeitsvorratsraumes angeordnet ist, damit der gebeim Zurückströmen der Flüssigkeit aus der Drucklei- samte Flüssigkeitsvorrat des Vorratsraumes auch bei tung durch die Pumpe in den saugseitigen Behälter, in Wiederinbetriebnahme der Pumpe den selbstansaugender Pumpe selbst zurückgehalten wird, da in den dem 35 den Stufen als Hilfs- bzw. Betriebsflüssigkeit für den Vorratsraum nachfolgenden selbstansaugenden Krei- Ansaugvorgang zur Verfügung steht,
seistufen ebenfalls ein, wenn auch nur geringer, Anteil Zweckmäßigerweise ist der Flüssigkeitsvorratsraum Flüssigkeit zurückbleibt Diese Flüssigkeit wird beim mit einer Einrichtung zur selbsttätigen Kontrolle des Wiederanstellen der Pumpe dann binnen kurzer Zeit in Flüssigkeitsstandes im Flüssigkeitsvorratsraum verbundie letzte selbstansaugende Stufe gefördert, die be- 40 den, die ein Signal abgibt oder die Inbetriebnahme der kenntlich allein das Ansaugen übernimmt und steht die- Pumpe verhindert, wenn der Flüssigkeitsvorratsraum ser Stufe dann als Betriebsflüssigkeit für den Ansaug- keine ausreichende Flüssigkeitsmenge enthält. Ferner Vorgang zur Verfügung. kann es zweckmäßig sein, wenn ein Zeitrelais vorgese-

Der Flüssigkeitsvorratsraum zwischen zwei Pumpen- hen ist, das die Pumpe nach dem Einschalten dann wiestufen angeordnet, läßt sich erfindungsgemäß nun auch 45 der abschaltet, wenn innerhalb einer bestimmten vorgenoch zu den weiteren Zwecken der Flüssigkeitsgastren- gebenen Zeitspanne das Ansaugen nicht stattgefunden nung während des Fördervorganges benutzen, wobei hat. Diese Maßnahmen ergeben eine Sicherung der man ihn dann zweckmäßigerweise zwischen der ersten Pumpe gegen Trockenlauf.

und der zweiten selbstansaugenden Kreiselstufe ange- Anhand der Zeichnungen sei die Erfindung beispiels-

ordnet und im Bereich des geodätisch höchsten Punktes 50 weise erläutert.

dieses Flüssigkeitsvorratsraumes einen Anschluß für ei- F i g. 1 zeigt den Längsschnitt durch eins 5stufige

ne Entnahmeleitung vorsieht. Die Anordnung des Flüs- Kreiselpumpe, wobei der Flüssigkeitsvorratsraum hin-

sigkeitsvorratsraumes an dieser Stelle hat den Vorteil, ter der ersten normalsaugenden Kreiselpumpenstufe

daß ein großer Teil des auf der Saugseite der Pumpe angeordnet ist.

und in der Saugleitung möglicherweise ausgegasten 55 Fig.2 zeigt ebenfalls den Längsschnitt durch eine

Flüssigkeitsanteiles infolge Verdichtung durch die voll- 5stufige Kreiselpumpe, bei der jedoch der Flüssigkeits-

beaufschlagte Stufe und die erste selbstansaugende Stu- vorratsraum hinter der ersten selbstansaugenden Krei-

fe bereits wieder kondensiert ist und an dieser Stelle nur selpumpenstufe angeordnet ist.

noch ein Rest vergastes Medium in dem Förderstrom F i g. 3 zeigt eine perspektivische Darstellung der

enthalten ist. Dieser Restanteil von gasförmigem Medi- 60 Pumpenanordnung.

um kann dann über die im höchsten Punkt des Flüssig- In den Figuren ist die Pumpenwelle mit 1 bezeichnet

keitsvorratsraumes vorgesehene Entnahmeleitung in und trägt einmal das voll beaufschlagte normalsaugende

den saugseitigen Tank oder Behälter zurückgeführt Kreiselrad 2 in der ersten Pumpenstufe, das speziell für

werden, so daß von den dem Flüssigkeitsvorratsraum ein optimales Saugvermögen, d. h. für einen möglichst

folgenden Stufen nur noch gasfreie Flüssigkeit geför- 65 niedrigen NPSH-Wert der Pumpe ausgelegt ist, ohne

dert wird und den Pumpendruckstutzen verläßt. Durch auf Wirkungsgrad und Förderhöhe bei diesem ersten

entsprechend optimal bemessenen Querschnitt der vom Rad besonderen Wert zu legen. Mit 3 sind die Flügelrä-

Flüssigkeitsvorratsraum zum Behälter bzw. Tank zu- der der folgenden Seitenkanalstufen bezeichnet. 4 ist

das Pumpensauggehäuse mit dem Saugstutzen 5 und dem axial auf Wellenhöhe angeordneten Einlauf 6. Das Pumpengehäuse der normalsaugenden ersten Stufe ist mit 7 bezeichnet, die Gehäuseteile der folgenden Seitenkanalpumpenstufen mit 8 bzw. 9. Am Pumpendruckgehäuse 10 befindet sich der Druckstutzen 11. Anschließend an das Druckgehäuse 10 folgt noch das Gleitringdichtungs- oder Dichtungsgehäuse 12.

In F i g. 1 ist nun hinter der ersten vollbeaufschlagten Kreiselpumpenstufe der Flüssigkeitsvorratsraum 13 vorgesehen, dessen Übertritt zur ersten vollbeaufschlagten Kreiselpumpenstufe im geodätisch oberen Bereich des Flüssigkeitsvorratsraumes angeordnet ist, oberhalb der Trennwand 14. die den Flüssigkeitsvorratsraum von der ersten vollbeaufschlagten Kreiselpumpenstufe trennt Weiter sind zwischen dem den ersten Vorratsraum bildenden Gehäuseteil 15 im Bereich der Welle zwischen diesem Gehäuseteil und Welle 1 Wellendichtungen 16 vorgesehen, die ein Übertreten von Flüssigkeit im Bereich der Nabe aus dem Flüssigkeitsvorratsraum oder den nachgeschalteten Pumpenstufen in dis erste Pumpenstufe verhindern.

In F i g. 2 ist der Flüssigkeitsvorratsraum 13 hinter der ersten selbstansaugenden und vor der zweiten selbstansaugenden Seitenkanalkreiselpumpenstufe angeordnet, die Verbindung vom Flüssigkeitsvorratsraum zur vorhergehenden Kreiselpumpenstufe erfolgt wieder im geodätisch oberen Bereich des Flüssigkeitsvorratsraumes und zwar oberhalb der Trennwand 14, während zwischen Welle und Nabenteil des Gehäuses 15 wiederum eine Wellendichtung 16 angeordnet ist. Darüber hinaus sind im Flüssigkeitsvorratsraum 13 Rippen 17 vorgesehen, die eine Trennung zwischen Gas und Flüssigkeit im Vorratsraum bewirken sollen, wobei zusätzlich am geodätisch höchsten Punkt des Vorratsraumes noch eine Entnahmeöffnung 18 angeordnet ist; zur Rückführung der im Raum 13 befindlichen Gasanteile in den saugseitigen Behälter oder Tank, aus dem die Pumpe ansaugt Die selbstansaugenden Pumpenstufen sind in beiden Beispielen als Seitenkanalkreiselpumpen ausgeführt und der Saugschlitz 19 der dem Flüssigkeitsvorratsraum folgenden Seitenkanalstufe ist im geodätisch tiefsten Punkt des Flüssigkeitsvorratsraumes zu erkennen.

Zu erwähnen ist noch, daß die Pumpenwelle in einem Gleitlager 20 und einem Kugellager 21 gelagert wird.

In F i g. 3 erkennt man auf der Grundplatte 22 die Pumpe mit dem Ansaugstutzen 6. dem Gehäuseteil 7 der ersten Pumpenstufe, dem Gehäuseteil 15 des Flüssigkeitsvorratsraums und den Gehäuseteüen 8 und 9 der folgenden selbstansaugenden Stufe. Die Pumpe wird angetrieben von einem Elektromotor 23. An den oberen bzw. unteren Teil des Gehäuseteils 15 des Flüssigkeitsvorratsraumes ist über Anschlüsse 24, 25 ein Gerät 26 zur Bestimmung des Flüssigkeitsstandes im Flüssigkeitsvorratsraum angeschlossen, dessen elektrische Energie von einer Batterie 27 geliefert wird. Derartige Geräte zur Feststellung des Flüssigkeitsstandes sind bekannt und bedürfen daher hier keiner Erläuterung. Das Gerät ist so eingestellt daß es ein Signal abgibt wenn beim Einschalten der Pumpe der Flüssigkeitsstand im Flüssigkeitsvorratsraum unterhalb einer bestimmten Grenze liegt die erreicht werden muß, wenn die im Flüssigkeitsvorratsraum enthaltene Flüssigkeit für den Ansaugvorgang ausreichen soll. Wenn dieses Signal erscheint wird entweder das Laufen des Pumpenmotors selbsttätig verhindert und/oder es wird die Bedienungsperson auf den unzureichenden Flüssigkeitsstand in der Pumpe aufmerksam gemacht, damit sie für eine Auffüllung sorgen kann.

Außerdem ist das Gerät 26 so eingerichtet, daß selbsttätig bei Ablauf einer bestimmten Zeitperiode — beispielsweise 30 Sekunden — nach dem Anlaufen der Pumpe überprüft wird, ob die Pumpe angesaugt hat. Wenn das Ansaugen nicht stattgefunden hat, wird die Pumpe selbsttätig abgeschaltet.

Entsprechendes gilt, wenn die Pumpe während des Betriebs abfällt, d. h. keine Flüssigkeit angesaugt wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Kreiselpumpe mit einer saugseitig angeordneten ersten normalsaugenden Kreiselpumpenstufe, einem axial auf der Höhe der horizontalen Welle liegenden Pumpensaugstutzen und mindestens einer nachgeschalteten selbstansaugenden mit Hilfsflüssigkeit arbeitenden Kreiselpumpenstufe, die zwischen zwei Pumpenstufen einen Zwischenraum aufweist, dessen Verbindung zur vorhergehenden Kreiselpumpenstufe in seinem geodätisch oberen Teil liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum als Flüssigkeitsvorratsraum (13) ausreichender Größe ausgebildet ist und zwischen dem Flüssigkeitsvorratsraum (13) und der vorhergehenden Kreiselpumpenstufe (2) eine Dichtung (16) zur Abdichtung des Wellenspaltes angeordnet ist

2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsvorratsraum (13) zwischen der normalsaugenden ersten Stufe (2) und der folgenden ersten selbstansaugenden Kreiselpumpenstufe (8,9) angeordnet ist

3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsvorratsraum (13) zwischen der ersten und der zweiten selbstansaugenden Stufe und daß im Bereich des geodätisch höchsten Punktes des Flüssigkeitsvorratsraums ein Anschluß (18) für eine Entnahmeleitung angeordnet ist.

4. Kreiselpumpen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsvorratsraum (13) durch entsprechende Gestaltung und den Einbau von Rippen als Flüssigkeits/Gas-Abscheide- bzw. Trennbehälter ausgebildet ist.

5. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die selbstansaugenden Kreiselpumpenstufen als Seitenkanalstufen (8, 9) ausgebildet sind und die axiale Erstreckung des Flüssigkeitsvorratsraums (13) etwa der axialen Erscreckung einer Seitenkanalstufe (8,9) entspricht.

6. Kreiselpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugschlitz (19), der dem Flüssigkeitsvorratsraum (13) folgenden Seitenkanalpumpenstufe (8, 9) im geodätisch unteren Bereich des Flüssigkeitsvorratsraumes (13) angeordnet ist.

7. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsvorratsraum (13) mit einer Einrichtung (26) zur Feststellung des Flüssigkeitsstandes im Flüssigkeitsvorratsraum (13) verbunden ist, die zur Abgabe eines Signals eingerichtet ist, wenn der Flüssigkeitsstand im Flüssigkeitsvorratsraum eine vorbestimmte Höhe unterschreitet.

8. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis

7, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe mit einer Einrichtung (26) zur Feststellung der Flüssigkeitsfüllung im Flüssigkeitsvorratsraum verbunden ist, die zur Abgabe eines Signals eingerichtet ist, wenn die Pumpe innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls nicht angesaugt hat.