DE3237889C1 - Unterwassermotorpumpe zur Foerderung unterseeischer Mineralien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Unterwassermotorpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Die zur hydraulischen Förderung von am Meeresboden befindlichen Mineralien eingesetzten Kreiselpumpen können in verschiedenen Höhen des zum Meeresboden hinabreichenden Förderstranges angeordnet werden. Eine direkt am unteren Ende des Förderstranges angeordnete Unterwassermotorpumpe erfordert sehr weite Energieübertragungswege, so daß mit zusätzlichen Energieverlusten zu rechnen ist. Vorteilhaft ist die Anordnung der Unterwassermotorpumpen im oberen Teil des Förderstranges, welche geringere Energieübertragungswege und eine einfachere Handhabung bei eventuellen Störungen bzw. Wartungsarbeiten sicherstellt.

Ein wesentliches Problem bei der hydraulischen Förderung von Mineralien mit Pumpen stellt der durch die Feststoffe bedingte Verschleiß bestimmter Pumpenteile dar. Die verschleißende Wirkung der Feststoffe wächst überproportional mit der Stufenförderhöhe an. Aus diesem Grunde ist eine Aufteilung der gesamten zur Förderung notwendigen Förderhöhe auf viele einzelne geringere Stufenförderhöhen zweckmäßig. Zur Verlängerung der Lebensdauer ist es jedoch vorteilhaft, die am schnellsten verschleißenden Teile, nämlich die zwischen Laufrad und Gehäuse befindlichen und von den Laufradspaltringen gebildeten Drosselspalte oder die Stufenspalte zu spülen, um so eine durch die geförderten Feststoffe bedingte Verschleißwirkung zu verhindern. Zur Spülung dieser Spalte ist eine separate Spülwasserpumpe notwendig, die das erforderliche Spülwasser mit dem notwendigen Druck und in der erforderlichen Menge den zu spülenden Spalten zur Verfügung stellt. Da diese Einrichtung jedoch ein weiteres zusätzliches Aggregat darstellt, welches zusätzliche Investitionen und Energien erfordert und gleichzeitig den erforderlichen Montageaufwand vergrößert, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu finden, mit deren Hilfe. der Einsatz einer Spülwasserpumpe überflüssig wird. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches. Mittels dieser Lösung wird in einfachster Weise eine zuverlässige Spülung der Laufradspalte mit klarem Seewasser sichergestellt, da der umgebende hydrostatische Wasserdruck größer ist als der Druck an den zu spülenden Laufradspalten bzw. Stufenspalten. Da die in ausreichender Größe angebrachten Spülwasserbohrungen dem umgebenden Meerwasser Zutritt zu den zu spülenden Stellen verschaffen, übernimmt die eigentliche Förderpumpe zugleich die Aufgabe einer Spülwasserpumpe, denn sie fördert das eingeströmte Spülwasser mit denjenigen Stufen in die Druckleitung, deren Enddruck größer ist als der hydrostatische Außendruck. Der Spülwasserstrom vermischt sich dann in diesen Stufen oder spätestens in der Druckleitung mit dem

ίο feststoff haltigen Förderstrom.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die , Spülwasserbohrungen mit einer Drossel versehen sind. Somit kann eine genaue Anpassung der Spülwasserströme an die jeweils erforderlichen Verhältnisse bewirkt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt die

F i g. 1 eine graphische Darstellung der Druckverhältnisse bei Verwendung von nur einer Pumpe, die

F i g. 2 eine Darstellung entsprechend F i g. 1 unter Verwendung mehrerer Pumpen und die

F i g. 3 eine Anordnung der Spülwasserbohrungen in den Pumpenstufen.

Die F i g. 1 zeigt die Druckverhältnisse, die bei dieser Art der Förderung vorherrschen. Von einem Schiff 1 reicht ein Förderstrang 2 — der in dieser Darstellung gleichbedeutend mit der die Tiefe anzeigenden Ordinatenachse ist — herab bis zu dem — hier gleichzeitig als Abszissenachse für den Druck wirkenden — Meeresboden 3. Die Linie 4 entspricht dem mit zunehmender Meerestiefe T größer werdenden hydrostatischen Druck P. Die hier nicht dargestellte Pumpe ist innerhalb des Förderstranges in einer Mindesteintauchtiefe 5 anzuordnen, welche zur Verhinderung von Kavitation einzuhalten ist. Aus Sicherheitsgründen erfolgt hier eine um die Tiefe 6 größere Absenkung auf den Punkt 7, um so keinerlei Kavitation aufkommen zu lassen.

Die Mindesteintauchtiefe 5 ist ungefähr so groß wie die Förderhöhe der Pumpe und hängt ab von den Widerständen, also von der Dichte und von der Geschwindigkeit des Förderstromes innerhalb des Förderstranges 2. Die im Absenkpunkt 7 von der Pumpe erbrachte Förderhöhe 8 läßt sich aufteilen in eine Drucksteigerung 9, deren Enddruck gleich oder kleiner ist als der hydrostatische Druck 4 in dieser Eintauchtiefe und in eine Drucksteigerung 10, die größer als dieser hydrostatische Druck ist. Die Spalte aller im Bereich der Drucksteigerung 9 arbeitenden Pumpenstufen können

so nunmehr ohne weiteres mit dem umgebenden Meerwasser höheren Druckes gespült werden. Bezüglich der Drucksteigerung 10 genügt es, wenn der in diesem Bereich befindliche Spalt aus besonders verschleißfesten Materialien wie Hartmetall oder Keramik besteht.

Die Fig.2 zeigt eine Anordnung von mehreren Einzelpumpen, deren einzelne Förderhöhen 8 den an den einzelnen Absenkpunkten 7, 11, 12 vorherrschenden hydrostatischen Druck nicht überschreitet, jedoch mit Ausnahme des Absenkpunktes 12, bei dem die im Druckbereich 10 erfolgende Drucküberschreitung von der Größenordnung her so klein ist, daß die Spalte dieser letzten Pumpenstufe noch dicht unterhalb des hydrostatischen Druckes 4 in dieser Eintauchtiefe liegen. Die Linien 13, 14 aus Fig. 1, bzw. 13,14, 15,16 aus F i g. 2 entsprechen dem Druck in dem Förderstrang 2.

F i g. 3 zeigt eine mögliche Art der Anordnung von den Spülwasserbohrungen 17, welche direkt auf den

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Laufradspalt 18 führen und von hier aus mit einem 17 anbringen. Die hier vorhandene Druckdifferenz und

Abzweig 19 eine Verbindung zur Lagerstelle 20 des der erforderliche Spülwasserstrom bestimmen den

jeweiligen Laufrades 21 herstellen. freien Querschnitt der Lochblenden nach bekannten

Eine Drossel 22 läßt sich in einfacher Form z. B. als Berechnungsverfahren.

Lochblende am Anfang einer jeden Spülwasserbohrung 5

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Mehrstufige Unterwassermotorpumpe zur unterseeischen Förderung von Mineralien, wobei eine einzelne oder mehrere in Reihe geschaltete Unterwassermotorpumpen im oberen Teil eines in die Tiefe reichenden Förderstranges angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Pumpenstufen, deren jeweiliger Enddruck geringer als der umgebende hydrostatische Wasserdruck ist, im Bereich des Laufradspaltes (18) und/oder Stufenspaltes (20) Spülwasserbohrungen (17, 19) aufweisen, die eine Verbindung mit der Umgebung herstellen.

2. Mehrstufige Unterwassermotorpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülwasserbohrungen (17, 19) mit einer Drossel (22) versehen sind.