DE570073C - Zur Foerderung eines beliebigen Mediums dienende ein- oder mehrstufige Kreiselmaschine - Google Patents

Description

Der Bau von Kreiselmaschinen (Pumpen oder Verdichter) bereitet mit der Zunahme des Druckes immer größere Schwierigkeiten, und zwar hauptsächlich in den Fragen der Beherrschung des Axialschubes, der kritischen Drehzahl und der Abdichtung.

Die Rücksicht auf die richtige Wahl der kritischen Drehzahl zwingt zu einer möglichst weitgehenden Verkürzung der axialen Baulänge der Maschine, während man andererseits zur Beherrschung des Axialschubes gezwungen ist, beiderseits jeder Druckstufe je einen Dichtungsring anzuwenden. Dabei steigt die Baulänge pro Stufe um die Höhe je eines Ringes.

Versucht man, wie ebenfalls schon bekannt, für die Aufnahme des Axialschubes besondere Entlastungsscheiben anzuordnen, so bilden diese, besonders bei hohen Drücken und Heißwasserförderung (Kesselspeisepumpen), eine ständige Störungsursache des Betriebes. Denn das mit sehr großer Geschwindigkeit durch die Scheiben hindurchtretende Wasser zerstört das Material binnen kürzester Zeit.

Heißwasser kann außerdem verdampfen, wobei durch die Elastizität des sich bildenden Dampfes die Metallflächen der Scheiben aneinanderreihen und so unmittelbar zerstört werden.

Einen Ausweg aus den genannten Schwierigkeiten schafft die Erfindung, die sich auf Pumpen und Verdichter bezieht und nur eine einfache Abdichtung auf der Druckseite des Laufrades erfordert, während auf der anderen Seite Druckausgleich vorhanden ist. Es wird dabei das. Laufrad an einer drehbaren Trommel angeordnet, die das feststehende Diffusorgehäuse derart mit Spiel umschließt, daß in jeder Stufe durch die Spalträume ein Axialschubausgleich erzielt wird.

Für eine einstufige Kreiselpumpe ist es zwar schon bekannt, ein einziges Laufrad in einer drehbaren Trommel anzuordnen, die einen feststehenden Diffusionsraum vollstän-· dig umschließt. Dieser schließt aber nicht unmittelbar an das Laufrad an, sondern ist von diesem durch einen freien Ringraum getrennt, in den sich das Medium nach dem Austritt aus dem Laufrad frei ergießt.

Deshalb ist die Energieumsetzung am Laufradaustritt sehr ungünstig. Einerseits geht ein Teil der Druckenergie in den Wirbeln des freien Ringraums verloren; andererseits wird der absolute Austrittswinkel des Mediums größer, dagegen mindert sich die für die Druckumsetzung maßgebende absolute Geschwindigkeit beträchtlich.

Die bekannte Bauart ist auch nur für eine einstufige Maschine anwendbar, da hier die rotierende Trommel gleichzeitig den Auslaßstutzen bildet und die den Diffusionsraum begrenzenden Wände an einem fliegenden, außerhalb der Trommel einseitig eingespannten Träger befestigt sind.

Erfindungsgemäß schließt pro Stufe das nebst Gehäuse für den L'mführungskanal auf

einer feststehenden Achse befestigte Leitrad unmittelbar an das Laufrad an, das in Form eines Schaufelringes ohne Nabe seitlich in das zugehörige Stufengehäuse hineinragt; ferner umschließt eine drehbare Trommel, an der — je nach der Stufenzahl — ein Laufrad oder mehrere sitzen, die feststehende Achse und die genannten festen Aufbauten mit Spiel.

ίο Die Vorteile der Erfindung lassen sich am besten an den Ausführungsbeispielen der Abb. i, 2 und 3 erkennen.

Abb. ι stellt einen senkrechten Längsschnitt durch eine mehrstufige Hochdruckkreiselpumpe dar.

Das feststehende Pumpengehäuse c ladet zu beiden Seiten in die Rohre ρ und qu aus, die an ihren äußersten Enden gelagert sind. Den Mittelteil des Gehäuses bildet eine mit den Rohrstutzen/» und qu freitragend verbundene Welle s, auf der die einzelnen feststehenden Stufen O₁, zentriert sind. Jede Stufe b_y besteht aus dem Leitrad f und dem Umführungskanal e. Rohrstutzen p dient zum Einlaß, Rohrstutzen qu zum Auslaß des zu fördernden Mediums.

Dieses feststehende Gehäuse c wird nun einschließlich der Rohre p und qu vollständig mit Spiel von einer Trommel b umschlossen, die in den Lagern r, r_x drehbar gelagert ist und den Rotor der Maschine bildet. Diese Lager sitzen innerhalb der Stützen u und ν für das feststehende Gehäuse c. Auch die Trommel b ladet zu beiden Seiten, in Rohre aus, welche die Ein- und Auslaßstutzen umschließen und durch die Lagerstellen r, T₁ hindurchgeführt sind.

Die drehbare Trommel b besteht aus einzelnen Gliedern b_x, an deren rippenartigen Innenwänden d die einzelnen Lauf räder α befestigt sind. Jedes Laufrad ist hierbei als Schaufelring ohne Nabe ausgebildet und ragt seitlich in das zugehörige Stufengehäuse b_y hinein, und zwar mit der Eintrittsseite bis zum Umführungskanal e, mit der. Austrittsseite bis unmittelbar vor das Leitrad /.

Am Laufradeintritt bei h und am Laufradaustritt bei g befinden sich Spalte, durch die das Spaltwasser eintritt und im Innern des rotierenden Läufers b den gesamten Spielraum zwischen Läufer und feststehendem Gehäuse c ausfüllt. Beiderseits jeder Stufe b$ des feststehenden Gehäuses c befinden sich die Spalträume i und k, deren vom umlaufenden rotierenden Teil d, α gebildete Begrenzungsflächen einander gleich sind. Da auf beiden Seiten gleiche Drücke herrschen, ist der Axialschub innerhalb jeder Einzelstufe ausgeglichen; gegebenenfalls kann man durch Änderung der frei herausstehenden Fläche des Laufrades einen Restschub erzeugen, der zum Ausgleich eines z. B. von der Antriebskraftmaschine herrührenden Schubes von entgegengesetzter Richtung dient.

Da auf das Pumpengehäuse c von außen und innen derselbe Druck wirkt, so kann dieses, im Gegensatz zu bekannten Bauarten, dünnwandig und leicht gehalten werden.

Entlastungsscheiben sind bei der Bauart nach der Erfindung nicht erforderlich.

Außerhalb der Lagerstellen r, r_x des Rotors sind die Spielräume w zwischen den Rohrstutzen ρ bzw. qu und den rohrförmigen Enden der" Läufertrommel b durch Labyrinthe / abgedichtet. An der Saugseite kann gegebenenfalls Sperrwasser zwischen zwei Labyrinthen eingeführt werden; an der Druckseite läßt man das Spaltwasser der letzten Stufe, nachdem es verschiedene Drosselstufen und das Labyrinth / durchlaufen hat, in einen Behälter m ein, in dem es aufgefangen wird und auch verdampfen kann.

Das an seinen äußersten Enden bei u und ν abgestützte Pumpengehäuse c kann entsprechend seiner Durchbiegung vorgewölbt werden, oder es können exzentrisch gedrehte Dichtungsringe angeordnet sein.

Der Rotor b der Pumpe ist gleichzeitig der Rotor der die Pumpe antreibenden Dampfturbine. Zu diesem Zwecke ist ein Glied b_t des Pumpenläufers mit einer Hülse verbunden, an der die Turbinenschaufeln t befestigt werden. Die Hülse kann sich hierbei unabhängig von der Gliedertrommel b radial und axial ausdehnen. Die Turbine bildet hierbei den Wärmemantel der Heißwasserpumpe. Die Kraftübertragung erfolgt in idealer Weise, nämlich unmittelbar radial von außen nach innen, und die Platz- und Gewichtsersparnis des Aggregates ist ins Auge fal- lend. Infolge der geringen Baulänge kann die Betriebsdrehzahl unterkritisch gehalten werden.

Die Laufräder der Antriebs- und Ai'beitsmaschine können auch in Hinsicht auf das Medium hintereinander geschaltet sein.

Abb. 2 zeigt eine einstufige Pumpe nebst Dampfturbinenantrieb gemäß der Erfindung. Die Bezugszeichen entsprechen ebenso wie in Abb. 3 denen der Abb. 1.

Abb. 3 zeigt eine einstufige Pumpe mit elektrischem Antrieb. Der Rotor des Antriebmotors ist hier auf den Hals der Pumpe gesetzt.

Claims (4)

115 Patentansprüche:

i. Zur Förderung eines beliebigen Mediums dienende ein- oder mehrstufige Kreiselmaschine (Kreiselpumpe, insbesondere Hochdruck-Heißwasserkreiselpumpe, oder Kreiselverdichter), dadurch gekenn-

zeichnet, daß pro Stufe das nebst Gehäuse für den Umführungskanal auf einer feststehenden Achse befestigte Leitrad unmittelbar an das Laufrad anschließt, dieses in Form eines S chaufel ringes ohne Xabe seitlich in das zugehörige Stufengehäuse hineinragt und eine drehbare Trommel, an der — je nach der Stufenzahl — ein Laufrad oder mehrere sitzen, die feststehende Achse und die genannten festen Aufbauten mit Spiel umschließt.

2. Kreiselmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Achse für den Durchlaß des Fördermittels hohl ausgebildet ist.

3. Kreiselmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialschub durch entsprechende Bemessung der frei herausstehenden Flächen der Schaufelringe einstellbar gemacht ist.

4. Kreiselmaschine nach den Ansprüchen i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spielräume zwischen Trommel und feststehendem Gehäuse außerhalb der Lager für die Trommel abgedichtet sind.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen