DE4009198A1 - Trockenlaufsicherung fuer spaltrohrmotorpumpen - Google Patents
Trockenlaufsicherung fuer spaltrohrmotorpumpenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Spaltrohrmotorpumpe mit Kühl- und Schmierstromführung,
insbesondere bei Gleitlagerung der Pumpenwelle, sowie
mit Spaltrohr im Magnetfeld zwischen Stator und
Rotor.
Pumpen, die in der Förderflüssigkeit arbeiten,
werden in der Mehrzahl mit einer durch das Fördergut
geschmierten Gleitlagerung ausgerüstet, d. h. die in
der Flüssigkeit befindlichen Lager werden mit einem
Teilstrom des Fördergutes, der vom Laufrad der Pumpe
selbst erzeugt und auf einen entsprechenden Druck
gebracht wird, im Durchlauf geschmiert. Bei Pumpen,
deren Antrieb ebenfalls im Produkt liegt, wie Magnet-,
Flüssiggas- oder Spaltrohrmotorpumpen, hat dieser
Teilstrom die zusätzliche Aufgabe, die durch den
Antrieb entstehende Verlustwärme abzuführen.
Wird dieser der Schmierung der Lager und Kühlung der
Antriebsteile dienende Schmierstrom vorübergehend oder
zeitweise unterbrochen, führt dies in den meisten
Fällen zur Beschädigung oder Zerstörung der Lager, bei
Unterflüssigkeitsantrieben oft auch zur Zerstörung des
Antriebes durch Überhitzung. Ursache für den Ausfall
dieses Teilstromes können sowohl ein absoluter
Trockenlauf sein, entstanden durch vollkommene
Entleerung des Zulaufbehälters oder Verstopfung der
Saugleitung, als auch vorübergehender Trockenlauf
durch Bildung von Gasblasen in der Saugleitung oder
durch Kavitation, und damit verursachtem zeitweiligen
Unterbrechen der Förderung durch das Laufrad. Der
zuletzt genannte Fall tritt verhältnismäßig häufig
auf. Oft setzt nach einem so entstandenen Trockenlauf
die Förderung schon nach kurzer Zeit von selbst wieder
ein, so daß er dem Betreiber der Anlage erst dann
auffällt, wenn die Pumpe aufgrund der vielen
kurzfristigen Trockenläufe stark geschädigt ist und
versagt. Die dann entstandenen Schäden sind meist sehr
umfangreich und in der Behebung langwierig und teuer.
Um Schäden durch Trockenlauf zu begrenzen oder
auszuschließen, gibt es eine ganze Reihe von
Sicherheitsvorkehrungen, wie Druck-, Strömungs-,
Temperatur-, Schwingungs- und/oder Leistungsaufnahme-
Überwachungen, die beim Auftreten einer Störung die
Stromzuführung zum Antriebsmotor unterbrechen und die
Pumpe stillsetzen. Die Nachteile dieser Überwachung
liegen auf der Hand, nämlich hohe Kosten für Meß- und
Steuerinstrumente und die umfangreichen
Installationsmaßnahmen, wobei nicht selten zwei oder
mehrere redundante Überwachungseinrichtungen
eingesetzt werden. Ein weiterer, nicht zu
vernachlässigender Nachteil ist, daß gerade
kurzzeitige Aussetzer in der Förderung entweder zur
Totalabschaltung führen, die aus prozeßtechnischen
Gründen unerwünscht ist, oder bei Einsatz
entsprechender Abschaltverzögerungen, um dies
auszuschließen, diese zu träge eingestellt sind und
dann zu spät, also bereits nach Auftreten des
Schadensfalles ansprechen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine
Spaltrohrmotorpumpe konstruktiv so auszubilden, daß
sowohl längerer Trockenlauf als auch viele
kurzfristige Trockenläufe während des Einsatzes, die
unter speziellen Betriebsbedingungen, wie z. B.
Förderung einer Flüssigkeit am Siedepunkt nie ganz zu
vermeiden sind, keinen Schaden an den mit dem durch
das Fördergut geschmierten Gleitlagern und an den
durch das Fördergut gekühlten Motorteilen verursachen
kann. Außerdem obliegt ihr die Aufgabe, die
Überwachung des zur Schmierung und Kühlung vom
Hauptstrom abgezweigten Fördergutteilstromes durch
einfache Messung der Übertemperatur mit einem großen
Toleranzbereich zu ermöglichen, der es erlaubt,
kurzfristige betriebsbedingte Trockenläufe nicht als
Abschaltkriterium betrachten zu müssen.
Die Erfindungsaufgabe wird dadurch gelöst, daß am
Anfang und Ende der Schmier- bzw. Kühlstrecke zwei in
entgegengesetzten Richtungen fördernde Hilfslaufräder
so angeordnet werden, daß der Raum in dem der vom
Hauptförderstrom abgezweigte Schmier- und Kühlstrom
seine Aufgabe zu schmieren und zu kühlen erfüllen muß,
während der normalen Förderphase durchströmt wird, bei
unterbrochener Förderphase sich aber nicht entleeren
kann und bei reduzierter Zirkulation des Schmier- bzw.
Kühlstromes die ausreichende Schmierung der Lager und
der Kühlung der Motorteile über einen gewissen
Zeitraum, der von dem Volumen und der Temperatur des
in einem Vorratsbehälter gespeicherten Produktes,
bestimmt wird, sichergestellt ist.
Die Temperatur der mit reduzierter Zirkulation
umgewälzten Schmier- bzw. Kühlmittelmenge, die über
ein Fernthermometer ermittelt wird, dient als Signal
für die Auslösung eines Alarms und/oder für
das Abschalten des Antriebsmotors.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der
Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden
Erläuterung eines in der Zeichnung schematisch
dargestellten Ausführungsbeispieles. Es wird dabei das
Prinzip einer trockenlaufsicheren Spaltrohrmotorpumpe
(P) mit Kühl- und Schmierstromführung im Teilschnitt
oberhalb der Drehachse (A) Pumpenwelle (W) gezeigt.
Wie aus der Figur ersichtlich, wird von der
Produktseite (1) im Bereich des Laufrades (2) der
Pumpe (P) bei normalem Betrieb über die Drosselstrecke
(3) und den Spalt (4) ein Teilstrom aus dem Fördergut
über das pumpenseitige Hilfslaufrad (10) in den
Druckraum (11) gefördert und gelangt von dort über das
pumpenseitige Gleitlager (5) sowie durch den Ringraum
zwischen Spaltrohr (6) und innen angeordneten Läufer
bzw. Rotor (7) des Antriebs- bzw. Elektromotors zum
blindwellenseitigen Gleitlager (8). Der Spalttopf (6)
sperrt dabei bekanntermaßen den Ringraum zum Rotor (7)
gegenüber dem Stator (S), d. h. dem ortsfesten
Blechpaket mit Wicklungen ab. Entgegen der
Förderrichtung des blindwellenseitigen Hilfslaufrades
(20) wird der Teilstrom aus dem peripheren Ringraum
(21) durch das Hilfslaufrad (20) zur Austrittsöffnung
(9) gedrückt und gelangt von dort zurück zur Saugseite
der Pumpe (P) über eine Leitung (30). Auf diesem
aufgezeigten Weg schmiert der Teilstrom die Lager (5
und 8) und führt die im Bereich des Motors im
Spaltrohr (6) und im Rotor (7) anfallende Verlustwärme
ab. In der Darstellung ist das pumpenseitige
Hilfslaufrad (10) im Durchmesser größer ausgeführt als
das blindwellenseitige Hilfslaufrad (20), somit ist
durch ein entsprechendes Druckgefälle vom Druckraum
(11) des Hilfslaufrades (10) bis zur Austrittsöffnung
(9) die Durchströmrichtung vorgegeben.
Im Fall der Förderunterbrechung des Pumpenlaufrades
(20) wird der Druck vor dem pumpenseitigen
Hilfslaufrad (10) abfallen. Das Laufrad (10) wird
solange Flüssigkeit nachfördern, bis der Druck im Raum
(11) bis (21), d. h. im gesamten Raum zwischen dem
Hilfslaufrad (10), dem Spaltrohr (6) und dem
blindwellenseitigen Hilfslaufrad (20), der Förderhöhe
des Hilfslaufrades (20) entspricht. Dies bedeutet, daß
die in diesem Raum (11 bis 21) befindliche Flüssigkeit
nicht mehr abfließen kann, und sie für eine
beschränkte Zeit die Schmierung der Lager und Kühlung
der Motorteile übernehmen wird und dies so lange, bis
sie durch Erwärmung verdampft und ausgetrieben wird.
Um die Zeitdauer des möglichen Trockenlaufs zu
verlängern, wird vorzugsweise ein Pufferbehälter (31)
derart installiert, daß er mit seiner Auslaßleitung
(32) im Bereich hinter dem pumpenseitigen Hilfslaufrad
(10), d. h. in den Raum (11), in kürzestmöglichem
Abstand zur Welle (W) mündet und mit seiner
Eintrittsleitung (33) vor dem blindwellenseitigen
Hilfslaufrad (20), d. h. im Raum (21), mit
größtmöglichem Abstand von der Welle (W) beginnt.
Durch die durch Rotation der Flüssigkeit durch die
Hilfslaufräder (10, 20) verursachte Druckdifferenz
wird eine Strömung von der Eintrittsleitung (33) über
den Pufferbehälter (31) zur Austrittsleitung (32)
erfolgen, die durch das Lager (5) den Ringraum
zwischen Spaltrohr (6) und Rotor (7) über die Lager
(8) zur Eintrittsleitung (33) zirkuliert. Auf diesem
Weg heizt sich der Teilstrom auf. Die Dauer des
möglichen Trockenlaufes wird letztlich durch das
Volumen des Pufferbehälters (31) und die zulässige
Temperaturerhöhung der Zirkulationsflüssigkeit
bestimmt. Eine in der Eintrittsleitung (33)
angeordnete Temperaturmeßstelle (T) kann verwendet
werden, um eine nach längerem Trockenlauf aufgetretene
Temperaturerhöhung der Zirkulationsflüssigkeit als
Abschaltsignal für die Pumpe (P) zu benutzen.
Die axialen flügelseitigen Abstände der Hilfslaufräder
(10, 20) zu den feststehenden Wandungen sind
zweckmäßigerweise gleich groß und betragen etwa 0,8
bis 1,2 mm.
Claims (10)
1. Spaltrohrmotorpumpe mit Kühl- und
Schmierstromführung, insbesondere bei Gleitlagerung
der Pumpenwelle, sowie mit Spaltrohr im Magnetfeld
zwischen Stator und Rotor, dadurch gekennzeichnet, daß
sich die zu schmierenden und zu kühlenden Teile der
Pumpe bzw. des Motors in einem Raum befinden, dessen
axiale Begrenzung durch zwei Hilfslaufräder (10, 20)
gebildet wird.
2. Spaltrohrmotorpumpe nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Förderrichtung der
Hilfslaufräder (10, 20) gegensinnig ausgerichtet ist.
3. Spaltrohrmotorpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß sich die zu schmierenden und zu
kühlenden Bauteile auf der Druckseite der
Hilfslaufräder (10, 20) befinden.
4. Spaltrohrmotorpumpe nach einem oder mehreren der
Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Hilfslaufräder (10, 20) unterschiedliche Durchmesser
aufweisen.
5. Spaltrohrmotorpumpe nach einem oder mehreren der
Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Hilfslaufräder (10, 20) gleiche Durchmessser aufweisen.
6. Spaltrohrmotorpumpe nach einem oder mehreren der
Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
druckseitigen Räume (11, 21) hinter den
Hilfslaufrädern (10, 20) durch Leitungen (32, 33)
miteinander verbunden sind.
7. Spaltrohrmotorpumpe nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ende der Leitung (32) achsnah,
der Anfang der Leitung (33) achsfern von der Drehachse
(A) oder umgekehrt angeordnet sind.
8. Spaltrohrmotorpumpe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, daß in den Leitungen (32, 33) ein
Pufferbehälter (31) angeordnet ist.
9. Spaltrohrmotorpumpe nach einem oder mehreren der
Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der
Leitung (33) eine Temperaturmeßstelle (T) angebracht
ist.
10. Spaltrohrmotorpumpe nach einem oder mehreren der
Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der
Durchfluß eines Teilförderstroms im Spaltrohrmotor
sowohl von der Laufrad- zur Blindwellenseite (10 nach
20) wie auch von der Blindwellen- zur Laufradseite (20
nach 10) mit entsprechender Umkehrung der
Zirkulation regelbar ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4009198A DE4009198A1 (de) | 1990-03-22 | 1990-03-22 | Trockenlaufsicherung fuer spaltrohrmotorpumpen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4009198A DE4009198A1 (de) | 1990-03-22 | 1990-03-22 | Trockenlaufsicherung fuer spaltrohrmotorpumpen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4009198A1 true DE4009198A1 (de) | 1991-09-26 |
Family
ID=6402805
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4009198A Withdrawn DE4009198A1 (de) | 1990-03-22 | 1990-03-22 | Trockenlaufsicherung fuer spaltrohrmotorpumpen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4009198A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1990
- 1990-03-22 DE DE4009198A patent/DE4009198A1/de not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: FRIATEC-RHEINHUETTE GMBH & CO, 65203 WIESBADEN, DE |
|
8141 | Disposal/no request for examination |