DE4311453A1 - Einrichtung für eine Tauchpumpe mit geschlossenem Laufrad - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für eine Tauch­ pumpe mit geschlossenem Laufrad.

Bei allen Kreiselpumpen mit Laufrädern, deren Schaufeln zwischen einer hinteren, mit der Nabe verbundenen Deck­ scheibe und einer vorderen Deckscheibe liegen, muß die Druckseite des Pumpengehäuses gegen die Saugseite abge­ dichtet werden. Die Dichtung zwischen dem nicht rotie­ renden Pumpengehäuse und dem rotierenden Laufrad ist bei Wasserförderung normalerweise ein achsparalleler Spalt, durch den dann der sogenannte Spaltverlust zur Saugseite zurückfließt. Um diesen Verlust klein zu hal­ ten, werden in der Literatur (z. B. Pfleiderer: Die Krei­ selpumpen, 4. Auflage, Seite 88-97) Vorschläge über die Ausführungsform und Bemessung der Abdichtung ge­ macht.

Wird die Kreiselpumpe zum Fördern von Flüssigkeiten mit abrasiven Bestandteilen eingesetzt, dann verändert sich die Spaltweite mit zunehmender Betriebszeit, und der Spaltverlust kann einen beachtlichen Prozentsatz des Förderstromes ausmachen. Neben diesem direkten Energie­ verlust beeinflußt der Spaltverlust auch nachhaltig die Zuströmverhältnisse zum Laufrad, erhöht den NPSH-Wert und gefährdet damit die Betriebssicherheit des Aggrega­ tes. Dies ist immer dann der Fall, wenn der Spaltverlust­ strom senkrecht auf die zum Laufrad strömende Flüssigkeit auftrifft oder dieser entgegengerichtet ist. Das letztere findet man häufig bei Tauchpumpen, die - in die Flüssig­ keit abgesenkt - ohne Saugleitung aus der Umgebung ansau­ gen.

Wellentauchpumpen werden vielfach zur Förderung von Roh-, Zwischen- und Fertigprodukten in Chemie- und Petrochemie­ anlagen eingesetzt. Sie dienen auch zum Fördern von Flüs­ siggasen oder anderer leicht flüchtiger Medien aus Behäl­ tern, wo der NPSHav-Wert durch den Flüssigkeitsstand gege­ ben und das Lenzen durch den NPSHreq-Wert begrenzt ist.

Das Haupteinsatzgebiet von Tauchmotorpumpen ist die Schmutz- und Abwassertechnik, die besonders robuste Kon­ struktionen fordert. Hat eine solche Pumpe Flüssigkeiten mit Sandbeimengungen zu fördern, dann tritt sehr schnell Verschleiß im Dichtungsbereich zwischen Pumpenlaufrad und Gehäuse auf. Dadurch wird die Betriebssicherheit der Anlage reduziert und die Nutzungsdauer der Pumpe durch die mit dem Spaltverlust steigenden Betriebskosten oder den Leistungsabfall begrenzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrich­ tung für eine Tauchpumpe mit geschlossenem Laufrad zu schaffen, die die beschriebenen Nachteile vermindert oder behebt, einen Teil der im Spaltverlust vorhandenen Energie für die Flüssigkeitsförderung nutzbar macht und damit die Einsatzdauer der Pumpe verlängert.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in dem Anspruch 1 angegeben.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird der Leistungsabfall der Tauchpumpe erheblich vermindert, indem der genannte, auf der Laufradsaugseite auftretende Spaltverluststrom in das Pumpenlaufrad derart hineingelenkt wird, daß durch den Einlaufvorsatz eine Injektorwirkung auf den eintreten­ den Förderstrom ausgeübt wird. Durch die Injektorwirkung des Einlaufvorsatzes wird auch eine Steigerung der Förder­ leistung sowie Verbesserung des Saugverhaltens der Pumpe erreicht. Des weiteren werden die Betriebskosten der Pumpe gesenkt und deren Nutzungsdauer erhöht.

Da viele Hersteller ihre Pumpengehäuse auf der Saugseite flanschartig ausbilden und/oder mit Gewindelöchern ver­ sehen, um Dichtringe montieren oder die Pumpe auf einen Sockel setzen zu können, lassen sich auf einfache Weise auch bereits vorhandene Tauchpumpen mit dem Einlaufvor­ satz gemäß der Erfindung nachrüsten, was ein zusätz­ licher Vorteil ist. Aber auch sonst ist eine Nachrüstung möglich.

Hat man festgelegt, bei welcher durch Verschleiß erreich­ ten Weite des Dichtspaltes die Pumpe ausgetauscht werden soll, lassen sich die Maße b und L des Ringspaltes zwischen Pumpenlaufrad und zylindrischem Ringteil des Einlaufvorsat­ zes für eine kostengünstige Nutzungsdauer einfach bestimmen.

Schlitze am Ende des in das Laufrad hineinragenden Ring­ teiles des Einlaufvorsatzes erleichtern das Anpassen der erfindungsgemäßen Einrichtung und verbessern das Mischen der Wasserströme sowie das Verändern der Spaltweite auf dem Strömungsweg. Schließlich kann die Einrichtung in ihrem einlaufseitigen Flanschteil außenseitig profiliert ausge­ bildet sein, so daß eine Einlaufdüse entsteht, die über die bessere Stromführung den NSPH-Wert der Pumpe reduziert.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der anliegen­ den Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher er­ läutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Pumpenteil einer Tauchpumpe mit einem Laufrad in Form eines Kanalrades,

Fig. 2 Die Einzelzeit X in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 3 und 4 Diagramme betreffend die Auswirkungen des Verschleißes im Dichtspalt zwischen dem Saugmund des Pumpenlaufrades und dem Pumpengehäuse.

In Fig. 1 erkennt man das Pumpengehäuse 1, das von einer Welle 2 durchdrungen ist, die ein Pumpenlaufrad 3 in Form eines Kanalrades trägt. Im saugseitigen Randbereich 4 des Pumpengehäuses 1 befinden sich Gewindebohrungen 5, um die Tauchpumpe auf einem nicht gezeichneten Fuß befestigen zu können.

Zwischen dem Randbereich 4 des Pumpengehäuses 1 und der vorderen Deckscheibe 6 des Laufrades 3 ist ein umfangs­ mäßiger Dichtspalt 7 gebildet, durch den als sogenannter Spaltverlust Wasser von der Druck- zur Saugseite des Pum­ penlaufrades strömt. Ein Einlaufvorsatz 8 verhindert mit seinem zylindrischen Ringteil 9, der einen radialen Ab­ stand b zum Saugmund des Pumpenlaufrades 3 aufweist und einen umfangsmäßigen Ringspalt ausbildet, daß der Spalt­ verluststrom senkrecht auf den zum Laufrad 3 fließenden Förderstrom stößt. Da der flanschartige, hier außenseitig als Einlaufdüse profiliert ausgeführte Befestigungsring­ teil 10 des Vorsatzes 8 am Randbereich 4 des Pumpenge­ häuses 1 anliegt, wird der Spaltverluststrom durch den zylindrischen Ringteil 9 rechtwinklig umgelenkt und mit hoher Geschwindigkeit in das Laufrad 3 hineingelenkt und unterstützt dabei durch Injektorwirkung die Förder­ arbeit der Pumpe. Um die Injektorwirkung noch zu verbes­ sern, kann der radiale Abstand b, d. h. die Weite des Ringspaltes, entlang der axialen Spaltlänge L in Strö­ mungsrichtung abnehmend ausgebildet sein. Diese Wirkung ist verständlicherweise von der Größe des Spaltverlust­ stromes abhängig. Die Injektorwirkung steigt mit dem Verschleiß im Dichtspalt 7, d. h. mit dem Spaltstrom an.

Auf diese Weise wird ein Teil der im Spaltverluststrom enthaltenen Energie wiedergewonnen und die durch den Wirkungsgrad festgelegte Nutzungsdauer der Pumpe verlän­ gert.

Um den Einlaufvorsatz 8 besser dem Laufrad 3 der Pumpe anpassen zu können, ist der zum Laufrad zeigende Endbe­ reich des rohrartigen Teiles 9 mit Schlitzen 11 versehen, die auch das Mischen von Spaltverlust- und Förderstrom verbessern.

Der radiale Abstand b des zwischen den Teilen 9 und 6 ge­ bildeten umfangsmäßigen Ringspaltes hängt von der Nut­ zungsdauer, also dem zulässigen Verschleiß im Dichtungs­ spalt 7 und damit dem erlaubten Wirkungsgradabfall ab. Er sollte sich in den nachstehend angegebenen Grenzen bewe­ gen, aber etwa doppelt so groß wie der Dichtungsspalt 7 am Ende der Nutzungsdauer der Pumpe sein.

Das Verhältnis zwischen dem radialen Abstand b, der die Weite des umfangsmäßigen Ringspaltes darstellt und der sich aus der halben Differenz des Innendurchmessers Di des Saugmundes des Laufrades 3 und dem Außendurchmesser Da des Ringteiles 9 ergibt, und dem genannten Innendurch­ messer Di liegt in den Grenzen 0,005b/Di0,050. Die Länge L des Ringspaltes liegt in den Grenzen 2 + 0,02×DiL (mm)20 + 0,20×Di, wobei Di in Millimetern einzusetzen ist.

Der Einlaufvorsatz 8 kann alternativ auch aus einem ein­ stückigen Formpreßteil bestehen. Das Material hierzu ist vorzugsweise plattenförmiges Walzmaterial.

In der Fig. 3 wird an einer Pumpe ohne Einlaufvorsatz gezeigt, wie sich der Verschleiß im Dichtspalt 7 auf die Kennlinien auswirkt. Die strichpunktierten Linien betreffen den Neuzustand der Pumpe, die ausgezogenen Kurven zeigen die Pumpe am Ende der Nutzungsdauer. Besonders bemerkens­ wert in diesem Diagramm ist die Veränderung des NPSH-Ver­ haltens. Mit wachsendem Verschleiß verschiebt sich der Be­ triebspunkt der Pumpenanlage zu kleineren Förderströmen. Von einem gewissen Wert ab vergrößert sich aber der NPSH- Wert der Pumpe, so daß im Teillastgebiet zum Förderstrom Null hin besondere Probleme auftreten können.

In der Fig. 4 wird durch gestrichelte Linien ausgewie­ sen, welche Veränderungen im Betriebsverhalten der Pumpe zu erwarten sind, wenn sie am Ende der Nutzungsdauer (dargestellt durch ausgezogene Linien) mit einer Ein­ richtung gemäß der Erfindung nachgerüstet wird. Auffällig ist das Absinken des NPSH-Wertes unter den des Neuzu­ standes, was für den Einsatz in Chemieanlagen oftmals von entscheidender Bedeutung ist. Aus Gründen der Ener­ gieeinsparung wird man den Einlaufvorsatz vernünftiger­ weise bereits vor Inbetriebnahme der neuen Pumpe mon­ tieren.

Claims (6)

1. Einrichtung für eine Tauchpumpe mit geschlossenem Laufrad (3), dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung aus einem an der Saugöffnung des Pumpengehäuses anbring­ baren Einlaufvorsatz (8) mit einem in Strömungsrichtung in den Saugmund des Laufrades (3) hineinragenden zylin­ drischen Ringteil (9) besteht und daß der zylindrische Ringteil des montierten Vorsatzes einen radialen Abstand (b) zum Saugmund des Laufrades (3) aufweist und dadurch einen axialen, die Einströmverhältnisse verbessernden Ringspalt zwischen sich und dem Saugmund des Pumpenlauf­ rades (3) ausbildet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Abstand (b) zwischen dem Innendurchmesser Di des Saugmundes des Laufrades (3) und dem Außendurch­ messer Da des Ringteils (9) im Verhältnis zum Saugmund- Innendurchmesser Di zwischen den Grenzen 0,005b/Di0,050liegt und daß sich die Spaltlänge (L) im Bereich2 + 0,02×DiL (mm)20 + 0,20×Dibewegt, wobei Di in Millimetern einzusetzen ist.

3. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringteil (9) des Einlauf­ vorsatzes in seinem zum Laufrad (3) weisenden Endbereich mit Schlitzen (11) versehen ist.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der die Spaltweite darstellen­ de radiale Abstand (b) entlang der axialen Spaltlänge (L) in Strömungsrichtung abnimmt.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsatz (8) einen flansch­ artigen Befestigungsring (10) aufweist, der in seinem Ein­ laufbereich als Einlaufdüse profiliert ist.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem einstückigen Formpreßteil aus Walzmaterial besteht.