DE3245766A1

DE3245766A1 - Als turbine betriebene kreiselpumpe

Info

Publication number: DE3245766A1
Application number: DE19823245766
Authority: DE
Inventors: Roland 6719 Obrigheim Apfelbacher; Dieter-Heinz Dr. 6718 Grünstadt Hellmann; Peter 6700 Ludwigshafen Hergt
Original assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Current assignee: KSB SE and Co KGaA
Priority date: 1982-12-10
Filing date: 1982-12-10
Publication date: 1984-06-14
Also published as: SE8306823L; FR2537662B1; GB8332079D0; SE8306823D0; FR2537662A1; DE3245766C2; SE456106B; IT8323743A1; IT1172437B; JPS59105972A; IT8323743A0

Description

• · * Λ * ₄

β * O ♦ ·

"'Als Turbine betriebene Kreiselpumpe

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Im Zuge der Energieeinsparung bzw. ökonomischeren Nutzung einer eingesetzten oder vorhandenen Energie werden auch Maßnahmen ergriffen, mit denen innerhalb eines Systems eine Energierückgewinnung erfolgt oder vorhandene Energie wirtschaftlich genutzt wird, z.B. mit einer als Turbine betriebenen Pumpe.. Beispielsweise kommt es häufig in Wasserversorgungs-0 systemen vor/ daß innerhalb des Systems überschüssige Energie in Form von Druckhöhenenergie vorhanden ist. Dabei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn diese Druckhöhenenergie mittels 'einer als Turbine betriebenen standardisierten Kreiselpumpe zurückgewonnen und z. B. über einen damit verbundenen Generator in verwertbare Elektrizität umgewandelt wird. Das Problem ist hierbei die den Kreiselpumpen eigene Turbinenkennlinie, welche eine Anpassung an die jeweils gegebenen Strömungsverhältnisse erschweren. Denn das bei Kreiselpumpen übliche Abdrehen der Laufräder zur Erzeugung eines Rasterfeldes erweist sich beim Turbinenbetrieb als wirkungslos, da damit zwar die , Steigung der Turbinenkennlinie veränderbar ist, jedoch die Optimalwerte weitgehend erhalten bleiben. Andere bauliche Maßnahmen am Gehäuse bedingen erheblich höhere Kosten,' womit der durch die in großen Stückzahlen vorhandenen und als* Turbinen verwendbare Kreiselpumpen bedingte wirtschaftliche Vorteil zunichte wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und wenig aufwendige Einrichtung zu entwickeln, mittels derer als Turbinen betriebene Kreiselpumpen in wenig beeinträchtigender Weise leicht an die jeweiligen Zulaufverhältnisse anpaßbar sind. v-Dte Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches. Hierdurch wird erreicht, daß auf der Zulaufseite der als Turbine betriebenen Kreiselpumpe mit dem ein- oder mehrteiligen Einsatz bei gleicher Fluss igkeits-0 menge deren Geschwindigkeit erhöht und/oder deren Drall verändert werden kann. Je nachdem, wie strömungsbeeinflussend der Einsatz ausgebildet ist, kann durch einfaches Umrüsten angepaßter Einsätze oder durch ein während des Betriebes erfolgendes Verstellen des Einsatzes ein und dieselbe Pumpe als Turbine mit i gutem Wirkungsgrad auf mehreren zueinander versetzten Turbinen—

kennlinien betrieben werden.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß ein. Einsatz von

der Flanschseite her in den Druckstutzen der Pumpe einbringbar ist. So kann es bereits bei der Auslegung der Pumpe berücksichtigt werden oder ist nachträglich anbringbar, daß der Einsatz in einfachster Weise beispielsweise von einem einfachen Absatz- am Druckstutzen gehalten wird.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor,·' daß ein Einsatz durch separate, in dem Zulaufstutzen angebrachte und von außen her zugängliche Öffnungen in den Druckstutzen der Pumpe einbringbar ist. Dies ermöglicht beispielsweise bei einer im System fest installierten, als Turbine betriebenen Kreiselpumpe, bei geänderten Zulaufverhältnissen eine ' Anpassung ohne Demontage der Rohrleitungen.

η β

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Form des Einsatzes bezüglich der Symmetrielinie des

Druckstutzens der Pumpe symmetrisch oder asymmetrisch ist. Dies ermöglicht in einfacher Weise eine Optimierung der Zuströmverhältnisse.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Einsatz aus elastischem Material besteht und/oder aus

starren, flexiblen Gliedern gebildet ist und sein Querschnitt von außen verstellbar ist.

Andere Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, daß der Einsatz einen düsenförmigen Querschnittsverlauf aufweist oder daß der Einsatz spanabhebend veränderbare Durchströmquerschnitte aufweist. Dies ergibt durch einfaches Aufreiben des Innendurchmessers, z. B. nach einer Tabelle, ein einfaches Anpassen an veränderte Zulaufverhältnisse.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden beschrieben. Es zeigen die

Fig. 1 ein durch Abdrehen des Laufrades erhaltenes Kreiselpumpenkennfeld, die

Fig. 2 die hierzu gehörigen, beim Betrieb als Turbine auftretenden Kennlinien, die

Fig. 3 im Druckstutzen der Kreiselpumpe bzw, Zulaufstutzen der Turbine montierten Einsatz, die

Fig. 4 das mit einem Einsatz erreichbare Kennfeld und die Fig. 5 bis 7 verschiedene mögliche Einsatzformen.

In Fig. 1 ist das übliche Q-H-Diagramm einer Kreiselpumpe bezogen auf den Volumenstrom Q und die Förderhöhe H im Punkte optimalen Wirkungsgrades bei Drehzahl η = konstant dargestellt. Kennlinie 1 entspricht dem originalen Laufrad mit maximalem Außendurchmesser, während die Kennlinien 2 bis einem abgedrehten Laufrad mit kleinerem Außendurchmesser entsprechen. Diese Vielzahl der möglichen Kennlinien lassen die Entstehung eines Kennfeldes zu. In Fig. 2 sind in entsprechender Weise die Turbinenkennlinien dargestellt, wobei Linie 1 wiederum dem originalen Laufrad entspricht, während die lediglich eine andere Steilheit aufweisenden Kennlinien 2 bis 4 abgedrehten Laufrädern entsprechen.

In Fig. 3 ist anhand eines Kreiselpumpengehäuses 5 mit einem Laufrad 6 die Anbringung der Einsätze 7 dargestellt. Diese sind hier im Querschnitt hutförmig ausgebildet, wobei sie mit ihrem Rand 8 auf der Dichtfläche 9 des Druckstutzens. bzw. Turbineneintrittsstutzens gelagert sind. Vorteilhaft für die Verwendung der Einsätze ist ein Druckstutzen mit möglichst geradlinigem Verlauf. j

.... i

Die Fig. 4 zeigt das mit Hilfe der Einsätze erreichbare Kenn- ·

feld der als Turbine betriebenen Kreiselpumpe in einem ent- |

sprechend Fig. 1 aufgebauten üblichen Q-H-Diagramm. f

Hierbei entspricht die Kurve 1 der Turbinenkennlinie mit dem originalen Laufrad einer unveränderten Kreiselpumpe. Die Kurve 10 stellt die Turbinenkennlinie dar, die mit dem in Fig. dargestellten Einsatz 7 erreichbar ist. Sie könnte zum einen die Grenzkurve sein, bei der eine kleinere Kreiselpumpe eine entsprechende Turbinenkennlinie aufweist, sie könnte aber auch · durch weitere Querschnittsveränderung des Teiles 7 innerhalb des Q-H-Diagrammes verlegt werden. Das schraffiert dargestellte Feld zwischen den beiden Turbinenkennlinien 1 und 10 wird in diesem Ausführungsbeispiel und ausgehend von Kurve 1 durch entsprechende Querschnittsverringerungen innerhalb des Einsatzes 7 erreicht. Bei unverändertem Pumpengehäuse 5 und Laufrad ist somit in einfachster Weise ein Turbinenkennfeld erreichbar. Die das Feld begrenzenden, gestrichelt dargestellten Linien 11 und 12 entsprechen vorgegebenen Wirkungsgradlinien, innerhalb deren Grenzen ein wirtschaftlicher Einsatz erfolgt.

Fig. 5 zeigt einen Einsatz 7, der als einfacher rotationssymmetrischer Körper ausgebildet ist und stufenförmig ausgebildete Durchströmquerschnitte (13,14,15) aufweist. Innerhalb des Druckstutzens stützt sich der Einsatz 7 mit einem Absatz auf einer entsprechenden gestalteten Partie des Druckstutzens ab. Zur Anpassung der als Turbine betriebenen Kreiselpumpe an die in einer Anlage vorherrschenden Bedingungen genügt es,

z. B. durch Aufbohren nach einer Tabelle eine entsprechend notwendige Querschnittsfläche des Einsatzes 7 zu erlangen.

Fig. 6 zeigt einen als metallisches oder nichtmetallisches . Gußteil, Prägeteil oder ähnlich einfach hergestellten Einsatz 7, der mit seinem Rand 8 an der Dichtfläche des Druckstutzens zur Anlage gelangt. Dadurch ist ohne großen Aufwand eine zusätzliche Zuströmgeschwindigkeitsveränderung in Richtung und Betrag möglich.

Fig. 7 zeigt einen aus elastischem Material bestehenden und zur Symmetrieachse des Druckstutzens asymmetrisch angeordneten Einsatz 7, der durch von außen aufbringbaren Druck in seiner Form veränderbar ist. Somit kann während des Betriebes der Durchströmquerschnitt verändert und die Turbine geregelt werden. Die Druckbeaufschlagung des Einsatzes 7 erfolgt durch die Bohrung 17.

Claims

• .e .

3245768

Klein, Schanzlin & Becker Aktiengesellschaft

Patentansprüche

f 1 .) Einstufige Kreiselpumpe radialer und halbaxialer Bauart, die .als Turbine betrieben wird, wobei der Druckstutzen der Kreiselpumpe im Turbinenbetrieb als Turbineneintrittsstutzen dient und der Saugstutzen der Kreiselpumpe im Turbinenbetrieb als Turbinenaustrittsstutzen dient, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckstutzen der Pumpe als Aufnahme oder Halterung ausgebildet ist, in dem ein ein- oder mehrteiliger die Energieanteile der Durchsatzströmung verändernder Einsatz (7) angeordnet ist.
2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einsatz (7) von der Flanschseite her in den Druckstutzen der Pumpe einbringbar ist.
3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einsatz (7) durch separate, in dem Druckstutzen der Pumpe angebrachte und von außen her zugängliche Öffnungen in den Druckstutzen der Pumpe einbringbar ist.
4. Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des Einsatzes (7) bezüglich der Symmetrielinie des Druckstutzens der Pumpe symmetrisch oder asymmetrisch ist.
5. Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (7) aus elastischem Material besteht und/oder aus starren, flexiblen Gliedern gebildet ist und sein Querschnitt von außen verstellbar ist.
6. Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (7) einen düsenartigen Querschnitts verlauf aufweist.
7. Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (7) spanabhebend veränderbare Durchströmquerschnitte (13,14,15) aufweist.