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Klara Bock geb. Seiffert in Obernigk, Hans Hermann Bock in Beuthen,
0: S., Maria Martha Schroth geb. Bock in Berlin-Hermsdorf, Ernst Otto Bock in Berlin
und Ernst Holland in Breslau Turbinenpumpen haben den Kolbenpumpen gegenüber eine
ganze Reihe von nicht zu unterschätzenden Vorteilen und kommen infolgedessen immer
mehr und mehr in' Aufnahme. Nur die Betriebssicherheit und der Wirkungsgrad lassen
noch zu wünschen übrig, und da beide in hohem Maße von dem zuverlässigen und sparsamen
Arbeiten der Entlastungsvorrichtung abhängig sind, ist es erklärlich, daß die Technik
seit langem bestrebt ist, diese Übelstände durch Vervollkommnung der Entlastungsvorrichtungen
zu beheben. Am bekanntesten sind wohl diejenigen Vorrichtungen, welche den gesamten,
nach der Saugseite zu gerichteten Axialschub durch einen auf der Druckseite angeordneten
Entlastungsteller aufheben.
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Der Wirkungsgrad der Turbinenpumpe wird nicht unwesentlich durch die
Reibung in den Weichpackungsstopfbüchsen, Gleit- und Stützlagern, welche die jetzigen
Entlastungsvorrichtungen nicht entbehren können, und den für die Entlastung notwendigen
hohen Druckflüssigkeitsverbrauch beeinträchtigt.
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Nachstehend soll eine neuartige Entlastungsvorrichtung beschrieben
werden, welche, neben absoluter Betriebssicherheit und sicherster Wirkung, es ermöglicht,
auch den Wirkungsgrad der Pumpe nicht unerheblich zu verbessern. In der beiliegenden
Zeichnung ist Abb. i ein Längsschnitt durch die Druck-Seite der Pumpe, Abb. a eine
Aufsicht auf die Druckseite mit Schnitt durch die Lagerbüchse des Deckels. In Abb.
i bedeutet a ein Laufrad, dessen Nabe auf der Hinterseite als Ventilkegel ausgebildet
ist, b das zugehörige Leitrad, c eine Scheidewand mit dem zu a gehörigen Ventilsitz,
d den Entlastungsteller mit einem Ventilkegel auf der rückseitigen Nabe, e einen
zu d gehörigen Ventilsitz mit Außengewinde auf der rohrartigen Verlängerung, dessen
flanschartige Verbreiterung als Stirnzahnrad ausgebildet ist, f ein zu e gehöriges
Ritzel, ä die Achse des Ritzels, h, k und m Ringräume, n die
nach innen verlängerte Wellenlagerhülse mit Muttergewinde, i :den Ablaufkanal für
das Entlastungswasser, L ein Querkugellager. Der Einfachheit halber soll das von
dem Laufrad a und der Scheidewand c gebildete Ventil mit Drosselventil 1, das von
dem Entlastungsteller d und dem Ventilsitz e gebildete mit Drosselventil II bezeichnet
und anstatt »Flüssigkeit« hinfort das Wort »Wasser« gebraucht werden. Das Wasser
wird im Laufrad a beschleunigt, im Leitrad b in Druck umgesetzt und strömt dann
dem Druckstutzen zu. Ein Teilstrom dieses Druckwassers aber tritt durch die Ringspalten
zwischen Lauf- und Leitrad vor und hinter ersteres und sucht es, da seine Vorderseite
eine um die Einströmöffnung kleinere Druckfläche hat als die Hinterseite, zusammen
mit
der Pumpenwelle dauernd nach der Saugseite hin zu verschieben. Diese saugseitig
gerichtete, schädliche Kraft ist die .einzige Dauerverschiebekraft, die am Laufrad
auftritt. Das Ausgleichwasser strömt, nachdem es die Fördervorrichtung durch den
Ringspalt zwischen Lauf- und Leitrad verlassen hat, in den zur Entlastungsvorrichtung
gehörigen Ringrauen k, tritt durch das Drosselventil I in den Entlastungsspalt zwischen
Scheidewand c und Entlastungsteller d und erzeugt hier, indem es auf die Vorderfläche
des letzteren drückt, eine druckseitig gerichtete Dauerkraft, welche die saugseitig
gerichtete, schädliche Dauerkraft des Laufrades aufhebt bzw. unschädlich macht.
Nachdem das Entlastungswasser im Entlastungsspalt seine Arbeit verrichtet hat, tritt
es in den Ringraum m, fließt durch den Spalt des Drosselventils II in den Ringraum
h und von da durch den Abflußkanal i ins Freie.
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In dem Ringraum h herrscht somit, da er durch den Abflußkanal i direkt
mit der Atmosphäre in Verbindung steht, dauernd Atmosphärendruck.
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Der Weg des Entlastungswassers ist in der beiliegenden Zeichnung durch
Pfeile angedeutet.
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Wird die Pumpenwelle durch die im Innern der Fördervorrichtung auftretenden
einseitigen Überdrücke nach der Saugseite zu. verschoben, so erweitern sich die
Spalten der beiden Drosselventile I und II, während der Spalt zwischen fester Wand
c und Entlastungstel-Ierd enger wird. Durch die erweiterten Spalten der Drosselventile
fließt nunmehr aus den Ringräumen k und m mehr Wasser ab als zuvor, infolgedessen
sinkt der Druck in diesen beiden Ringräumen und demgemäß auch der auf der Hinterfläche
des Laufrades a und des Entlastungstellers d lastende Druck, während der auf die
Vorderseite des Entlastungstellers d einwirkende Spaltdruck größer wird. Es stemmen
sich also der in der Fördervorrichtung nach der Saugseite zu auf die Pumpenwelle
wirkenden Verschiebekraft drei stetig anwachsende Kräfte entgegen, welche sich addieren
und dieselben vereint zum Stillstand bringen, wenn der Gleichgewichtszustand erreicht
ist. Wird die Pumpenwelle . nach der Druckseite zu verschoben, so verengern sich
die Spalten der beiden Drosselventile 1 und II, und der Entlastungsspalt erweitert
sich. Da nunmehr weniger Wasser aus den Ringräumen k und m abfließt
als zuvor, steigt der Druck in diesen beiden Räumen und somit auch der auf die Hinterfläche
des Laufrades a und des Entlastungstellers d einwirkende Druck, während der auf
der Vorderseite des Entlä.stungstellers (d lastende Spaltdruck geringer @ wird.
Wieder stemmen sich der Verschiebekraft der Pumpenwelle drei stetig anwachsende
Kräfte vereint entgegen und bringen dieselbe zum Stillstand, wenn der Gleichgewichtszustand
erreicht ist.
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Die im Entlastungsspalt erzeugte Kraft ist eine veränderliche Dauerkraft,
die beiden anderen Kräfte sind kurzzeitige, veränderliche Zusatzkräfte, welche im
Beharrungszustand passiv sind, ruhen, und erst bei Gleichgewichtsstörungen in Erscheinung
treten, aktiv werden. Durch das Auftreten dieser beiden Zusatzkräfte wird der Verschiebeweg
der Pumpenwelle und seine Zeitdauer sowie die Entlastungswassermenge auf einen Kleinstwert
verringert, trotzdem erfolgt ihre Einwirkung nicht stoßartig, sondern dämpfend elastisch,
weil diese Gegenkräfte mit der Weiterbewegung der Pumpenwelle, stetig anwachsen
und der Abfluß aus den Ringräumen kund m nur gedrosselt, .nie versperrt wird.
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Bei den bisherigen Tellerentlastungen wirken die in der Fördervorrichtung
auftretenden Druckschwankungen unmittelbar und ungehemmt auf die große Fläche des
Entlastungstellers ein, und da die hierdurch hervorgerufenen Änderungen der Entlastungsspaltweite
be! den in Frage kommenden großen Durchmessern unverhältnismäßig große Änderungen
des Durchgangsquerschnittes zur Folge haben, verlaufen die Auswirkungen stoßartig,
die Pumpenwelle gerät ins Pendeln, die Laufflächen streifen an und nutzen sich demzufolge
ab. Die Kleinstspaltweiten, der Kleinstweg der Pumpenwelle und die Entlastungswasser-Kleinstmenge
der hier vorliegenden neuen Entlastungsvorrichtung, lassen sich von vornherein,
trotz präzisester Herstellung der Pumpeneinzelteile, nicht mit der wünschenswerten
Genauigkeit bestimmen, deshalb ist eine Feineinstellung notwendig, mittels welcher
nachträglich, bei Inbetriebnahme der Pumpe, ein. für allemal diese Bedingungen leicht
und sicher geschaffen werden, können. Hierzu ist es vollständig ausreichend, die
Kleinstspaltweite des Drosselventils II entsprechend einzustellen und festzulegen;
der Verschiebewe& der Pumpenwelle mit dem Entlastungsspalt und dem Spalt des
Drosselventils 3 regeln sich dann von selbst auf ihren Kleinstwert ein. Zu diesem
Behufe kann der Ventilsitz e durch Drehen des Ritzels f mittels seiner
durch den Pumpendeckel geführten Achse g nach Bedarf in die als Mutter dienende
Hülse n hinein- oder herausgeschraubt und damit die Entlastungsspaltweite sowie
die Spaltweite des Drosselventils II auf das genaueste abgestimmt und festgelegt
werden.
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Die auf der Druckseite liegende Pumpenwellenstöpfbüchs.e ragt in den
mit der Atmosphäre
in direkter Verbindung stehenden Ringraum h
hinein; mithin steht auch sie dauernd unter Atmosphärendruck. Sie kann also, ebenso
wie die gleiche Stopfbüchse auf der Sangseite,--mit Ganzmetallpackung ausgerüstet
werden. Da ferner der Verschiebeweg der Pumpenwelle so kurz wird, daß er innerhalb
der Verschiebegrenzen der dem jedesmaligen Wellendurchmesser entsprechenden, normalen
Querkugellager liegt, so können an Stelle von Gleitlagern normale Querkugellager
verwendet werden.
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Stützlager kommen -ganz in Wegfall, weil die neue Entlastungsvorrichtung
aus sich selbst heraus ein Anstreifen rotierender Teile an feststehenden sicher
verhütet. Da die Pumpenwelle nunmehr fast reibungsfrei läuft. und nur noch eine
hleinstmenge Entlastungswasser verbraucht, wird der Wirkungsgrad einer mit der vorliegenden
Entlastungsvorrichtung ausgerüsteten Turbinenpumpe ganz erheblich besser sein als
derjenige von Pumpen mit den bisherigen Entlastungsvorrichtungen.
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In gleich vorteilhafter Weise wird sich die vorstehend beschriebene
Entlastungsvorrichtung auch bei Turbinenkompressoren auswirken.