DE7132016U - Mehrstufige kreumpe mit selbsttaetigem axialschubausgleic - Google Patents

Description

Klein, Schanzlin & Becker Aktiengesellschaft

Mehrstufige Kreiselpumpe mit selbsttätigem Axialschubausgleich

Mehrstufige Kreiselpumpen, wie z.B. Kesselspeisepumpe!! mit großer Förderhöhenentwicklung haben einen außerordentlich großen Axialschub, der in den meisten Fällen hydraulisch durch eine Zusatzeinrichtung ausgeglichen werden muß. Bekannte Ausführungen dieser hydraulischen Ausgleichsvorrichtungen sind z.B. Entlastungskolben, welche allerdings noch sines zusätzlichen Axiallagers für die Hestaxialkräxte bedürfen öder Entlastungsscheiben, welche den Axialschub von Gliederpumpen selbsttätig ausgleichen oder des weiteren Kombinationen von Entlastungskolben und Entlastungsscheiben, welche meistens ebenfalls ein zusätzliches Axialbegrenzungslager benötigen, um gewisse Grenzbeanspruchungen beherrschen zu können.

Alle diese Entlastungsarten erfüllen in gewissen Grenzen die ihnen zukommenden Funktionen, sie haben jedoch den Nachteil eines beträchtlichen Baufaufwandes, welcher die Pumpe verteuert, baulich verlängert und somit eine kompakte Bauweise ausschließt. Es muß bei ihnen auch eine beträchtliche Pumpenwirkungsgradeinbuße infolge der über die bewirkte Axialschubgegenkraft hinaus keinerlei Vorteil bringenden Verlustströmung in der Entlastungeeinrichtung aufgrund ihrer als zusätzliches Teil bewirkten Radseiten-

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	reibung	in	Kauf	genommen	• t * *	• · · '	ist	die	Gefahr	-2-
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Erosion an der entlastung·einrichtung wegen des praktisch gesamt abzubauenden Druckgefälles groß und auch die mechanische Sicherheit bei den notgedrungen kleinen Spalten bei Pumpenverzug oder Läuferdurchbiegung läßt zu wünschen übrig. Ferner haben diese herkömmlichen Entlastungsarten den Nachteil, daß der sogenannte Einklinkpunkt (Grenze der automatischen Regelfähigkeit) bei Werten nicht sehr viel

größer als Q/Q s 1,3 bis 1 _tK liegen, was im Falle einer opx

überlastfahrweise, wie z.B. bei Rohrbruch oder Unregelmäßigkeiten in der Anlage, häufig zum Anlauf der Entlastungseinrichtung und zur Zerstörung der Pumpe führt.

Aufgabe der Erfindung ist die Vermeidung der genannten Nachteile, wobei die Lösung darin besteht, den selbsttätigen Axialschubausgleich jeweils an den einzelnen Pumpenstufen durchzuführen und verwirklicht wird an einer mehrstufigen Kreiselpumpe durch eine oder mehrere Entlastungsöffnungen an jedem Laufrad und einen in Abhängigkeit von der axialen Lauferstellung sich einstellenden davor befindlichen und dazu in Serie angeordneten Regelspalt. Es bedarf hierbei lediglich einer normalen Tolerierung der einzelnen Laufräder, weil der integrierte Axialschubausgleich sich auch dann einstellt, wenn die einzelnen Regelspaltweiten der Stufen etwas differieren

Durch die erfindungsgemäße Kreiselpumpenausführung ergeben sich nennenswerte Vorteile, wie der Fortfall einer zusätzlichen Entlastungseinrichtung und somit die Möglichkeit einer kürzeren, kompakteren, sichereren, unproblematischeren, billigeren Pumpe sowie eine mögliche Wirkungsgraderhöhung gegenüber Pumpen mit bekannten Entlastungseinrichtungen, die einmal vom Fortfall der Radseitenreibung der zusätzlichen Entlastungseinrichtung herrührt, zum anderen die ohnehin vorhandene Radseitenreibung der einzelnen Laufräder, die nun selbst zur Entlastungeeinrichtung geworden sind, fl noch durch die Eigenart dsr zentripetal fließenden Ent-

M lastungsmenge verkleinert, nachdem t,-' bekannten Ausführungen mit Entlastungseinrichtung im druckseitigen Radseitenraum der Stufenspaltstrom zentrifugal, d.h. erhöhte Radseitenreibung verursachend fließt und auch der Vorteil einer selbsttätigen Axialschubentlastung bis zu größtem Förderstrom bei H = 0 (m Fl.S.)_t der bei Q/Q_opt gegen 2 liegt, ohne weitere Hilfsmittel, wie z.B. zusätzliche Axialfeststellager.

Eine durch die Ausführung nach der Erfindung verursachte Erhöhung der Lomakinkräfte in den einzelnen Dichtspalten zwischen Welle und Genaueebohrung der jeweiligen Stufengehäuse ist als weit er er Vorteil zu werten, weil dadurch

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eine bessere Läuferzentrierung stattfindet und ein oftmals angebrachtes radiales Zwischenlagar in der Mitte der mehrstufigen Kreiselpumpes mit dem Bauaufwand einer normalen Stufenhöhe, nicht mehr benötigt wird. Auch besteht die Gefahr von Erosion bei der Erfindung in weit geringerem MaLße, nacIidem jeweils nicht der gesamte Enddruck zum Axialschubausgleich einer Stufe zur Verwendung gelangt„ Die größeren Regelspalte, z«B. gegenüber denjenigen bei Ausführungen mit Entlastungsscheiben stellen einen weiteren Vorteil dar,

Fig. 1 zeigt in sirieir. Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes eine iiiöhr-ätufige Kreiselpumpe ohne Entlastimgsscheibe, bei welcher die Laufräder 1 Entlastungsöffnungen besitzen, um welche eine Regelnut 3 angeordnet ist, in die bei axialer Verschiebung des Pumpenläufers ein entsprechender Regelring h eintaucht. (Die Anordnung Regelnut 3 im Laufrad, Regelring k im stehenden Gehäuse kann auch umgekehrt werden ) Bei dieser einfachen Ausführung ist jedes Rad so entlastet, daß zur Regelung seine jeweilige eigene Stufenförderhöhe an der Regelpartie zur Verfügung steht.

Fig. Jf zeigt in weiterer Ausbildung, wie gezielt mehrere Stufenförderhöhen z,B, also auch die des jeweils benachbarten Laufrades zur Regelung des jeweiligen Laufrades 1 herangezogen werden können, was durch Entlastungskanäle 2' innerhalb z.B. der Wellenhülsen und Laufradnaben 6 erreicht

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wird ο Diese Entlastungskanäle 2' treten an die Stelle der Entlastungsöffnungen 2, wobei das erste Stufenlaufrad nach Fig.1 ausgeführt sein kann. Die jeweilige Ausführung ist in allen wünschenswerten Kombinationen zur Ausführung nach Fig.1 und Fig.2 möglich. Die Ausbildung nach Fig.2 ist dann von Vorteil, wenn zusätzliches Gewicht, wie z.B. bei Vertikalpumpen das Laufergewicht, ganz allgemein zusätzlicher Fremdaxialschub regelnd mit aufgenommen werden muß, oder um die Grenze der Entlastungsmöglichkeit zu schneiläufigeren Laufradstufen erweitern zu können.

Die Wirkungsweise der Entlastungseinrichtung nach Fig.1 ist nachfolgend beschrieben. Bei nach rechts in Richtung A verlagertem Pumpenläufer bildet sich zwischen der Regelnut und dem Regelring k ein großer Regelspalt, durch welchen eine Entlastungswassermenge über die Entlastungeöffnungen 2 in den Saugmund des Laufrades 1 fließt. Dieses Entlastungswasser erfährt bei zentripetalem Durchtritt durch den druckseitigen Radseitenraum 5 eine vom Drallsatz Cu · r = const, verursachte Geschwindigkeitssteigerung, mit welcher eine Abnahme des statischen Druckes im Radseitenraum 5 einhergeht, so daß eine resultierende Axialkraft entsteht, weiche den Pumpenläufer in Richtung B so «Bit verschiebt, bis der Regel spalt zwischen 3 und k die Entlastungswassermenge so weit drosselt, daß Axialschubausgleich erreicht wird. Die

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dabei im druckseitigen Radseitenraum 5 fließende Entlastungswassermenge facht den Radseitenraumwirbel in 5 hierbei so stark an, daß die Relativgeschwindigkeit zwischen Laufradwand und diesem Radseitenraumwirbel kleiner und somit aiuch die Radseitenreibungsverlustleistung erheblich geringer wird, gegenüber unentlasteten Laufrädern mehrstufiger Pumpen mit Axialschub-Entlastungseinrichtungen, bei denen im Radseitenraum 5 durch den Stufenspaltstrom eine zentrifugale Durchströmung den Radseitenraumwirbel bremst, was zu einer größeren Relativgeschwindigkeit zwischen Laufradwand und Radseitanraumwirbel und somit zu größerer Radseitenreibungsverlustleistung führt, ganz abgesehen von einem durch den langsamer rotierenden Radseitenraumwirbel verursachten höheren Pumpenaxialschub.

Eine noch weitere Ausführung der Kreiselpumpe nach der Erfindung zeigt Fig.3t wo die Entlastungeöffnungen 2 direkt in der Regelnut 3 einmündend angeordnet sind, was bewirkt, daß der Stufenspaltstrom durch den Spalt 7 auch mitgeregelt wird, wenn er zur Erzielung größeren Radialkrafteffektes in diesem nicht so stark wie bei den Ausführungen nach Fig.1 oder 2 herangezogen werden muß.

Fig.k zeigt wieder eine andere Ausbildung der Regelpartie k mit nach Fig.3 angeordneten Entlastungsöffnungen, wobei der Regelring am äußeren Durchmesser als Regelkante ausge-

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bildet ist, um den selbsttätigen Axialschubausgleich zu bewirken und am inneren Durchmesser als Drosselring, um den Stufenspaltstrom aus dem Stufenspalt 7 zu verkleinern.

Pig.5 zeigt die Ausführung nach Fig.3» jedoch mit zusätzlichen, konstant offenen Bohrungen 8 für die Erzielung eines vom Axialschubregelvorgang weitgehend unabhängigen Stufenspaltstromes, welche Anordnung auch gewählt werden kann mit der Regelringausführung nach FigA, wodurch der Stufenspaltstrom praktisch unabhängig vom Axialschubausgleich bleibt und reguliert werden kann mit der Größe der Bohrungen 8.

Fig.«ζ zeigt eine Ausführung der Regelspaltpartie, t>ei der das Laufrad 1 an seiner Rückwand 9 so an die Wand 10 des Stufengehäuses anläuft, daß die Entlastungsöffnungen 2 mehr oder weniger geschlossen werden und hierdurch den selbsttätigen Axialschubausgleich bewirken. Der Vorteil dieser Anordnung liegt in einem steiferen Regelverhalten als bei den Anordnungen nach Fig.1 bis 5» hat jedoch aus Gründen axialer Tolerierung der Regelflächen seine Schwierigkeit bei hohen Stufenzahlen und sollte deshalb nur im niederen Stufenzahlbereich angewendet werden.

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Auch hier können wieder die verschiedenen zusätzlichen Anordnungen und Kombinationen gemäß Fig.1 bis 5 vorgesehen werden.

Im übrigen können wie in Fig.6 gezeigt, in Entlastungsbohrungshöhe Ringnuten 11 (gestrichelt gezeichnet) an Laufradrückwand 9 und/oder Stufengehäusewand 10 ordnet sein.

Claims (6)

1. Mehrstufige Kreiselpumpe mit selbsttätigem Axialschubausgleich, gekennzeichnet durch eine oder mehrere Entlastungsöffnungen (2) an jedem Laufrad und jeweils einen davor in Serie angeordneten aus einer Regelnut (3) und einem Regelspalt (h) gebildeten von der axialen Läuferstellung abhängigen Regelspalt.

2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsöffnungen in die Regelnut (3) einmünden.

3* Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelring (k) am äußeren Durchmesser als Regelkante und am inneren Durchmesser als Drosselring ausgebildet ist.

km Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 3· gekennzeichnet durch zusätzliche, an sich bekannte, konstant offene und innerhalb der Öffnungen (2) liegende Bohrungen (8) im Laufrad.

5. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad im Bereich der Entlastungsöffnungen mit seiner Rückwand (9) an
der Gehäusewand (lO) mehr oder weniger anläuft.

6. Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 1 und 5» dadurch

j: gekennzeichnet, daß in Höhe der Entlastungsöff-

[I nungen (2) ' Ringnuten (11) an der Laufrad-

£ rückwand und/oder der Stufengehäusewand (lO)

j angeordnet sind ο

<s 7· Kreiselpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekenn-

L zeichnet, daß als Entlastungsöffnungen Kanäle

;·' (2·) dienen, welche den Druckraum jedes Lauf-

: rades mit dem Saugraum eines jeweils eine oder

ι mehrere Stufen davor liegenden Laufrades ver-

ί binden.