DE60026490T2

DE60026490T2 - High pressure centrifugal pump

Info

Publication number: DE60026490T2
Application number: DE60026490T
Authority: DE
Inventors: Ulf Arbeus
Original assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Current assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Priority date: 1999-09-15
Filing date: 2000-08-23
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2020-08-24
Also published as: AR026878A1; EP1085212A2; MXPA00008931A; ZA200004443B; ATE319934T1; AU5941800A; JP2001099091A; CA2319607A1; DE60026490D1; EP1085212B1; BR0004211A; EP1085212A3; SE9903278D0; CA2319607C; AU762289B2; SE9903278L; SE521399C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckmaschine, und zwar eine Pumpe für Flüssigkeiten oder einen Kompressor für das Erlangen des Transports eines Mediums unter hohem Druck, wie in dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 spezifiziert ist. Solch eine Pumpe oder ein Kompressor ist aus z.B. CH-A-93071 oder DE-A-2115330 bekannt.The The invention relates to a high pressure machine, namely a pump for liquids or a compressor for achieving the transport of a medium under high pressure, such as is specified in the preamble of claim 1. Such a Pump or compressor is made of e.g. CH-A-93071 or DE-A-2115330 known.

Das Folgende bezieht sich auf Pumpen für Flüssigkeiten, aber die Erfindung ist auch in Maschinen für den Transport von gasförmigen Medien anwendbar.The The following refers to pumps for liquids, but the invention is also in machines for the transport of gaseous Media applicable.

Beim Pumpen von Flüssigkeiten auf hohe Ebenen, wobei folglich ein hoher Druck erforderlich ist, ist eine Pumpe vom zentrifugalen Typ vorzuziehen. Eine solche Pumpe umfasst ein Pumpenflügelrad auf einer Drehwelle, wobei das Flügelrad mit einer Nabe und einer kreisförmigen Scheibe konstruiert ist, die mit einer oder mehreren Flügelradschaufeln versehen ist. Die Flüssigkeit tritt in einer axialen Richtung in der Mitte ein und verlässt das Flügelrad am Umfang. Ein das Flügelrad umgebendes Pumpengehäuse wandelt die kinetische Energie in Druckenergie, die den Transport auf eine höhere Ebene erlangt.At the Pumping liquids to high levels, thus requiring high pressure, For example, a centrifugal-type pump is preferable. Such a pump includes a pump impeller on a rotary shaft, wherein the impeller with a hub and a circular Washer is constructed with one or more impeller blades is provided. The liquid enters in an axial direction in the middle and leaves the Impeller on Scope. A the impeller surrounding pump housing converts the kinetic energy into pressure energy, which transport to a higher one Reached level.

Bei höheren Höhen es ist üblich, Pumpen mit hohen Rotationsgeschwindigkeiten und relativ kleinen Durchmessern zu verwenden. Es ist auch möglich, eine Anzahl von Pumpen in Reihe zu schalten, indem der Auslass einer ersten Stufe mit dem Einlass in einer zweiten Stufe usw. verbunden ist. Ein Beispiel ist in EP-A-355781 gezeigt, wo fünf Stufen in Reihe verbunden sind.at higher Heights it is common, Pumps with high rotational speeds and relatively small Diameters to use. It is also possible to have a number of pumps to connect in series by the outlet of a first stage with the Inlet in a second stage, etc. is connected. An example is shown in EP-A-355781, where five Steps are connected in series.

Wenn ein bestimmter Operationspunkt mit einer gewissen Rotationsgeschwindigkeit gewählt wird, kann es von Vorteil sein, mehrere Stufen zu verwenden, da die Pumpenflügelräder mit Rotationsgeschwindigkeiten laufen können, die bezüglich der Effizienz überlegen sind. Diese Zunahme an Effizienz hängt hauptsächlich mit der Tatsache zusammen, dass die Reibungsverluste an den Rückseiten der Flügelradnaben als Teil der totalen Verluste abnehmen. Andererseits kommen die Verbindungsverluste zwischen den Stufen hinzu. Ein Nachteil besteht ferner auch darin, dass die relativ komplizierte Konstruktion bedeutet, dass die Wartung und die Instandhaltung verkompliziert werden und außerdem lange Wellen erhöhte mechanische Belastung bewirken.If a certain operating point with a certain rotational speed is chosen It may be advantageous to use several stages, as the pump impellers with Rotation speeds can be compared to the Superior efficiency are. This increase in efficiency is mainly related to the fact that the friction losses on the backsides the impeller hubs as part of total losses decrease. On the other hand, they come Add connection losses between the stages. There is a disadvantage furthermore, that the relatively complicated construction means that the maintenance and the maintenance are complicated and Furthermore increased long waves cause mechanical stress.

Eine andere Art zum Erlangen von hohen Pumphöhen besteht darin, zwei identische Druckstufen in Reihe zu schalten, wie in US-A-958 765 und DE-353 698 gezeigt wird. Die Pumpenflügelräder sind hier spiegelverkehrt angeordnet, aber haben in anderer Hinsicht herkömmliche Konstruktionen. US-A-2 136 939 offenbart eine Pumpe mit zwei Druckstufen mit einer gemeinsamen Nabenscheibe, wodurch eine Reduzierung der Scheibenverluste erreicht wird. Diese und die zuvor erwähnte Lösung haben gemeinsam, dass das Prinzip nur zwei Druckstufen zulässt, was nicht immer ausreicht, um die erwünschte Pumphöhe zu erreichen.A another way to obtain high pumping heights is to use two identical ones To connect pressure stages in series, as in US-A-958 765 and DE-353 698 is shown. The pump impellers are arranged here mirror-inverted, but have in other ways conventional Constructions. US-A-2 136 939 discloses a pump with two pressure stages with a common hub disc, thereby reducing the Disc losses is achieved. Have this and the previously mentioned solution common that the principle allows only two pressure levels, what not always sufficient to reach the desired pumping height.

Der Zweck der Erfindung ist folglich das Erlangen einer Pumpe oder eines Kompressors mit mehr als zwei Druckstufen mit einer sehr hohen Effizienz, die dank der Tatsache entsteht, dass die Scheibenverluste minimiert werden. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist außerdem dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktion sehr kompakt und leicht zu montieren ist und dass eine Anpassung hinsichtlich axialer Kraft und Dichtungsdruck möglich ist.Of the The purpose of the invention is therefore to obtain a pump or a Compressor with more than two pressure stages with a very high efficiency, thanks to the fact that the disc losses are minimized become. The device according to the invention is also characterized in that the construction is very compact and lightweight to assemble and that an adjustment in terms of axial force and sealing pressure possible is.

Die Erfindung ist untenstehend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen offenbart. 1 zeigt einen axialen Schnitt durch eine Pumpe gemäß der Erfindung, während 2 den Schnitt gemäß 1 zeigt, der in eine Ansicht einer tauchfähi gen Pumpe eingefügt ist.The invention is disclosed below with reference to the accompanying drawings. 1 shows an axial section through a pump according to the invention, during 2 the cut according to 1 shows, which is inserted into a view of a submersible pump gene.

In den Zeichnungen steht 1 für eine Drehwelle, 2 für eine Pumpenflügelradnabe mit einer Scheibe 3, 4, 5, 6 und 7 stehen für Flügelradschaufeln, 8 und 9 für Abdeckscheiben und 10 für einen Teil eines Pumpengehäuses, das die Wände 11 und 12 umfasst, die dem Flügelrad gegenüberliegen. 13, 14, 15, 16 und 17 symbolisieren Dichtungen und 18, 19, 20 21 stehen für Einlässe zu den Druckstufen. 22, 23, 24 und 25 stehen für Diffusoren in den Pumpenstufen. 26, 27 und 28 stehen für Durchflussleitungen, 29 und 30 für Einlass bzw. Auslass für die Pumpe und 31 schließlich für eine Motoreinheit.In the drawings stands 1 for a rotary shaft, 2 for a pump impeller hub with a disc 3 . 4 . 5 . 6 and 7 stand for impeller blades, 8th and 9 for cover discs and 10 for a part of a pump housing that covers the walls 11 and 12 includes, which are opposite to the impeller. 13 . 14 . 15 . 16 and 17 symbolize seals and 18 . 19 . 20 21 stand for inlets to the pressure stages. 22 . 23 . 24 and 25 stand for diffusers in the pump stages. 26 . 27 and 28 stand for flow lines, 29 and 30 for inlet and outlet for the pump and 31 finally for a motor unit.

Gemäß der Erfindung weist die Hochdruckpumpe ein Pumpengehäuse 10 auf, in dem eine Drehnabe 2 mit einer verbundenen Scheibe 3 angeordnet ist. Die Scheibe 3 ist auf jeder Seite mit Schaufeln 5 bzw. 6 versehen, wobei jede Gruppe von Schaufeln mit einer Abdeckscheibe 8 bzw. 9 versehen ist und ein doppelseitiges geschlossenes Pumpenflügelrad schafft. Die Abdeckscheiben 8 und 9 sind auf ihren jeweils entgegengesetzten Seiten mit zusätzlichen Schaufeln versehen, die zusammen mit den Pumpengehäusewänden 11 bzw. 12 ein weiteres doppelseitiges Pumpenflügelrad bilden. Auf diese Weise wird ein vierstufiges Pumpenflügelrad mit zwei geschlossenen und zwei offenen Kanälen geschaffen.According to the invention, the high-pressure pump has a pump housing 10 in which a Drehnabe 2 with a connected disc 3 is arranged. The disc 3 is on each side with shovels 5 respectively. 6 provided, each group of blades with a cover 8th respectively. 9 is provided and creates a double-sided closed pump impeller. The cover discs 8th and 9 are provided on their respective opposite sides with additional blades, which together with the pump housing walls 11 respectively. 12 form another double-sided pump impeller. In this way, a four-stage impeller with two closed and two open channels is created.

Die Pumpe arbeitet folgendermaßen: Die Flüssigkeit wird durch den Einlass 29 eingesaugt und fließt zum Einlass 18 der ersten Druckstufe. Diese Stufe wird von den Schaufeln 4, der Abdeckscheibe 8 und der Pumpengehäusewand 11 gebildet. Eine Durchflussleitung 26 geht von dem Diffusor 22 der ersten Druckstufe zum Einlass 19 einer zweiten Druckstufe, wobei die zweite Stufe von den Schaufeln 5, der Unterseite der Nabenscheibe 3 und der Abdeckscheibe 8 gebildet wird. Eine zweite Durchflussleitung 27 geht vom Diffusor 23 der zweiten Druckstufe zum Einlass 20 einer dritten Druckstufe, wobei die dritte Stufe von den Schaufeln 6, der Oberseite der Nabenscheibe 3 und der Abdeckscheibe 9 gebildet wird. Eine dritte Durchflussleitung 28 geht vom Diffusor 24 der dritten Druckstufe zum Einlass 21 einer vierten Druckstufe, wobei die vierte Stufe von den Flügeln 7, der Abdeckscheibe 9 und der Pumpengehäusewand 12 gebildet wird. Zuletzt verlässt die Flüssigkeit die Pumpe über den Diffusor 25 der vierten Druckstufe durch den Auslass 30.The pump works as follows: The liquid is passed through the inlet 29 sucked in and flows to the inlet 18 the first pressure level. This level is from the blades 4 , the cover disc 8th and the pump housing wall 11 educated. A flow line 26 goes from the diffuser 22 of the first pressure level to the inlet 19 a second pressure stage, wherein the second stage of the blades 5 , the bottom of the hub disc 3 and the cover 8th is formed. A second flow line 27 goes from the diffuser 23 the second pressure stage to the inlet 20 a third pressure stage, the third stage of the blades 6 , the top of the hub disc 3 and the cover 9 is formed. A third flow line 28 goes from the diffuser 24 the third pressure level to the inlet 21 a fourth pressure stage, the fourth stage of the wings 7 , the cover disc 9 and the pump housing wall 12 is formed. Finally, the liquid leaves the pump via the diffuser 25 the fourth pressure stage through the outlet 30 ,

Die Pumpe gemäß der Erfindung schafft im Vergleich zu herkömmlichen Hochdruckpumpen mit einer oder mehreren Druckstufen eine Anzahl von Vorteilen.The Pump according to the invention creates compared to conventional High pressure pumps with one or more pressure stages a number of advantages.

Die Effizienz ist dank der Tatsache, dass mehrere Druckstufen eine günstigere spezifische Rotationsgeschwindigkeit bewirken und dass die Scheibenverluste beträchtlich reduziert werden, sehr hoch.The Efficiency is thanks to the fact that several pressure stages are a cheaper one cause specific rotation speed and that the disc losses considerably be reduced, very high.

Die Montage der Pumpe ist im Vergleich zu der Montage von herkömmlichen Mehrstufenpumpen viel einfacher. Außerdem bedeutet die Verkleinerung der sehr kompakten Pumpe dank der symmetrischen Konstruktion Möglichkeiten zur Reduzierung sowohl von axialen Kräften als auch von dem Dichtungsdruck.The Assembly of the pump is compared to the installation of conventional Multi-stage pumps much easier. In addition, the reduction of the means very compact pump thanks to the symmetrical design possibilities for reducing both axial forces and sealing pressure.

In der oben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wurde die Wichtigkeit der Minimierung des Druckunterschieds zwischen zwei benachbarten Druckstufen betont. Wenn es wichtiger ist, die axialen Kräfte zu reduzieren, mag eine andere Reihenfolge der Stufen vorzuziehen sein. Der Anwendungsbereich der Erfindung umfasst auch eine Ausführungsform, in der alle Kanäle im Flügelrad geschlossen sind.In the embodiment of the above-described Invention has been the importance of minimizing the pressure differential emphasized between two adjacent pressure levels. If it is more important is the axial forces to reduce, may prefer a different order of stages be. The scope of the invention also includes an embodiment, in the all channels in the impeller are closed.

Wie obenstehend erwähnt, ist die Erfindung nicht auf Pumpen für Flüssigkeiten beschränkt, sondern ist es auch möglich, sie für die Ausübung von Druck auf gasförmige Medien anzuwenden.As mentioned above, the invention is not limited to pumps for liquids, but it is also possible she for the exercise from pressure to gaseous To apply media.

Innerhalb des Anwendungsbereichs der Erfindung besteht auch eine Möglichkeit, die Anzahl von Druckstufen zu erhöhen, indem die äußeren Schaufeln 4 und 7 mit Abdeckscheiben versehen werden. Die Scheiben können ihrerseits mit zusätzlichen Schaufeln versehen werden, die in Verbindung mit zusätzlichen Pumpengehäusewänden usw. zusätzliche Druckstufen bilden, wobei die verschiedenen Druckstufen über einzelne oder mehrfache Durchflussleitungen verbunden sind.Within the scope of the invention, there is also a possibility to increase the number of pressure stages by the outer blades 4 and 7 be provided with cover plates. The discs can in turn be provided with additional blades, which in combination with additional pump housing walls, etc., form additional pressure stages, the different pressure stages being connected by single or multiple flow conduits.

Claims

Pump or compressor of a centrifugal type for creating high pressure, comprising a rotating shaft ( 1 ), one with the shaft ( 1 ) connected motor ( 31 ), one with the wave ( 1 ) and from a housing ( 10 ) surrounded impeller, said impeller one with a hub ( 2 ) connected circular disc ( 3 ), a first set of two or more on each side of the circular disc ( 3 ) provided blades ( 5 . 6 ), at the edges of the first blade set ( 5 . 6 ) provided cover plates ( 8th . 9 ); and a second set of two or more blades provided on the outboard sides of the shrouds (FIG. 4 . 7 ), wherein two pressure stages of the first blade set ( 5 . 6 ), each side of the circular disc and the cover discs ( 8th . 9 ) and an additional two pressure stages from the second blade set ( 4 . 7 ), the cover discs ( 8th . 9 ) and a set of pump housing walls which correspond to the second blade set ( 4 . 7 ) are formed with a single or multiple flow lines ( 26 . 27 . 28 ) between an outlet ( 22 ) a first pressure stage and an inlet ( 19 ) of a second pressure stage, between an outlet ( 23 ) of the second pressure stage and an inlet ( 20 ) of a third pressure stage and between an outlet ( 24 ) of the third pressure stage and an inlet ( 21 ) of the fourth pressure stage, characterized in that a final pressure stage, which has a highest output pressure, closer to the engine ( 31 ) is arranged as any other pressure stage and with an outlet ( 30 ), which is on the same side of the pump or compressor as an inlet ( 29 ) and in the same direction as the inlet ( 29 ).