DE7533458U - Fliehkraftpumpe - Google Patents

Description

Weir Pumps Limited

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Fliehkraftpumpe.

Die Erfindung betrifft eine Fliehkraftpumpe mit einem ein Flügelrad enthaltenden Gehäuse, das einen zu dem Flügelrad führenden axialen Einlauf und einen Flüssigkeitsauslauf aufweist, mit einer Einrichtung zur Druckentspannung von in dem Gehäuse anfallender Leckflüssigkeit und mit einer die druckentspannte Leckflüssigkeit aus dem Gehäuse abführenden und dem Einlauf zuführenden Rückfuhrleitung.

Bei Fliehkraftpumpen ist es bekannt, die in dem Gehäuse auftretende Leckflüssigkeit zunächst aus dem Gehäuse abzuführen, durch einen Kühler hindurchzuleiten und sie anschließend in den Pumpeneinlauf zurückzuführen (DT-OS 22 17 292). Die Rückführung der Leckflüssigkeit dient insbesondere der Verhinderung von Kavitation am Pumpenlauf rad bei Schwachlastbetrieb. Bei der bekannten Fliehkraftpumpe mündet die Rückführleitung für die Leckflüssigkeit direkt in radialer Richtung in den Pumpeneinlauf. Die radial injizierte Leckströmung trifft auf die axial strömende Flüssigkeit am Pumpeneinlaß, wodurch die Einlaßströmung gestört wird, insbesondere hat sich herausgestellt, daß die Störung der Strömung am Pumpeneinlaß die Gefahr von Kavitationsbildung am Laufradauge erhöht.

Bei einer weiteren bekannten Fliehkraftpumpe (US-PS 3 070 025) führt vom Pumpenauslaß eine Leitung in eine ringförmige Stabilisierungskammer und aus dieser führt ein konischer Ringkanal zum Pumpeneinlaß zurück. Diese Rückführung hat den Zweck, einen Injektionsspalt zu schaffen,

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durch den zusätzliches Fluid mit hoher Geschwindigkeit in den Pumpeneinlaß gelangt, um die langsamen Fluidpartikel in den Randzonen der Einlaßströmung zu beschleunigen. Die Stabilisierungskammer mit schrägem Durchlaß hat also die Aufgabe, Fluid mit hohem Druck in den Pum-Deneinlaß zu injizieren, um die Gpschwindigkeitsverteilung in der Einlaßströmung zu verändern. Die Größe des Ringspaltes kann, in Abhängigkeit von dem in der Stabilisierungskammer herrschenden Druck, selbsttätig geregelt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fliehkraftpumpe der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Leckflüssigkeit in den Pumpeneinlaß in der Weise zurückgeführt wird, daß eine möglichst geringe Störung der laminaren Einlaßströmung erfolgt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorge sehen, daß in dem Gehäuse in der Nähe des Einlaufs eine die Geschwindigkeit der Leckflüssigkeit reduzierende Stabilisierungskammer vorgesehen ist, die einen externen Einlaß zum Anschluß an die RUckfUhrleitung aufweist,und von der ein kegelstumpfförmiger Durchlaß in die unmittelbare Nähe des Flügelrad-Einlaufs führt, und daß der Durchlaß derart ausgebildet ist, daß er die Leckflüssigkeit mit geringer radialer Komponente so in den Einlauf einleitet, daß die Störung der ankommenden Strömung gering gehalten wird.

Die Leckflüssigkeit wird also mit geringer radialer Komponente schräg in den Hauptpumpenstrom eingeleitet, so daß der Hauptstrom so wenig wie möglich beeinträchtigt wird. Außerdem wird die Geometrie des Pumpeneinlasses

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möglichst wenig gestört.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung besteht die Stabilisierungskammer aus einer Ringkammer am Einlaßende des Pumpengehäuses, welche die FlUgelradwelle umgibt, und der Durchlaß ist als kegelstumpfförmlger Spalt ausgebildet, dessen Kegelwinkel einwärts in die Pumpe weist.

Vorzugsweise besteht die Stabilisierungskammer aus einer Ausnehmung im Pumpendeckel.

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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau der erfindungsgemäßen Pumpe mit Nebenaggregaten, und

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt eines Teiles der Pumpe zur Verdeutlichung der Rückführung der Leckflüssigkeit zum Saugende der Pumpe.

■ Die Kreiselpumpe 1 besitzt ein Pumpengehäuse 2, in dem das auf einer Laufradwelle 4 montJs'te Laufrad 3 (F-S- 2) untergebracht ist. Es könnte sich jedoch ebensogut um eine mehrstufige Pumpe handeln, die mehrere in Reihe hintereinander angeordnete Flügiräder aufweist. Der Saugeinlaß 5 der Pumpe erhält die zu pumpende Flüssigkeit (Speisewasser) von einem Flüssigkeitsbehälter 6, beispielsweise einem Entgaser, über eine Zuführungsleitung 7, während der Pumpenauslaß über ein Auslaßrohr 7B beispielsweise mit einem Kessel verbunden ist. Vom Saugeinlaß 5 gelangt das Wasser in axialer Richtung zum Auge 8 des Laufrades und wird von dem Flügelrad J in herkömmlieber Weise nach außen geschleudert. An der Laufradwelle 4 befinden sich vor der eigentlichen Laufradöffnung zusätzliche Druckflügel 9, die einen Vordruck erzeugen. Als Auge des Laufrades wird im folgenden diejenige Zone bezeichnet, die den zu diesen Druckflügeln führenden Einlaß begrenzt. Die Pumpe 1 wird von einer geeigneten Antriebseinrichtung 10, beispielsweise einer Dampfturbine, angetrieben.

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Zur Vermeidung von Kavitation in de-η Speisewasser innerhalb der Purroe 1 bei Niedriglast wird Leckflüssigkeit Über eine Rückführungsleitung 11 von dem Pumpengehäuse 2 zum Saugeinlaß 5 zurückgeführt. In diese Rückführungsleitung ist ein Warme tauscher 12 geschaltet, der die Leckflüssigkeit bei Niedriglastbetrieb der Pumpe kühlt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthalt die Rückführungsleitung 11 eine den Wärmeaustauscher 12 überbrückende Bypassleitung HA,und ein Ventil 13 leitet den Leckfluß entweder durch den Wärmetauscher 12 oder durch die Bypassleitung HA. Der Leckstrom kann auch zu einem Teil durch den Bypass HA und zu einem anderen Teil durch den Wärmeaustauscher 12 geleitet werden.-Der Kühlleitung des Wärmeaustauschers 12 wird Kühlmedium (Wasser) in stetigem vorbestimmtem Strom zugeführt. Die Rückführungsleitung 11 erhält Leckflüssigkeit von einer Leckkammer 15 am hochdruckseitigen Ende der Pumpe. An dem Einlaß der Leckkammer 15 befindet sich ein Ausdehnungskanal 16, in dem die in die Kammer 15 einströmende Leckflüssigkeit druckreduziert wird.

Das Ventil 13 wird von einem am Auslaßende der Pumpe 1 vorgesehenen Durchflußsensor 17 gesteuert und leitet die Leckflüssigkeit normalerweise über die Bypassleitung 11A direkt zum Pumpeneinlaß 5. Bei Niedriglastbetrieb zweigt das Ventil 5 jedoch einen Teil der Leckflüssigkeit ab und leitet ihn durch den V/ärmeaustauscher 12,um diesen Teilstrom zu kühlen, bevor er dem Pumpeneinlaß 5 zugeführt wird. Auf diese V/eise wird verhindert, daß die Pumpe gesättigtes Fluid pumpt. Die beschriebene Anordnung ist insbesondere in solchen Anlagen vorteilhaft, in denen Seewasser in dem V/ärmeaus tauscher als Kühlwasser

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verwendet wird und in denen die Temperatur der Leckflüssigkeit hoch sein kann (100° C), da die Möglichkeit der Salzbildung an der Kühlleitung 14 des Wärmeaustauschers 12 dadurch verringert wird, daß die heiße Leckflüssigkeit während des größeren Teiles der Pumpenbetriebszeit an dem Wärmeaustauscher 12 vorbeigeleitet wird.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Leckflüssigkeit einer ringförmigen Stabilisierungskammer 18 (Fig. 2) am Einlaßende 5 der Pumpe ganz dicht neben dem Auge 8 des ■ Laufrades zugeführt. Die Kammer 18 wird von einer ringförmigen Ausnehmung 19 in der Verschlußplatte 20 des Pumpensaugeinlasses gebildet und von der der Verschlußplatte 20 zugewandten Stirnseite 21 des Laufradgehäuses 2 begrenzt. Die Leckflüssigkeit gelangt durch einen ringförrnigen Durchlaß 22 hindurch von der Kammer 18 zum Pumpensaugeinlaß 5 und wird in unmittelbarer Nähe des Laufradauges 8 in den Strom der Pumpenflüssigkeit eingeleitet. Die koaxial zum Saugeinlaß 5 liegende Kammer 18 dient der Stabilisierung der Leckflüssigkeit, indem sie die Geschwindigkeit der Flüssigkeit vor dem Eintritt in den Saugeinlaß 5 verringert. Der ringförmige Spaltdurchlaß 22 verläuft schräg zur Achse des Saugeinlasses, so daß er kegelstumpfförmig ausgebildet ist, wo'rai sein Kegelwinkel in das Pumpeninnere zeigt. Auf diese Weise wird die Leckflüssigkeit mit einer parallel zum Saugeinlaß verlaufenden Strömungskomponente in die Pumpenflüssigkeit eingeleitet. Die Anordnung ist so getroffen, daß ein ringförmiger Fluß von relativ langsam strömender Leckflüssigkeit durch den Ringdurchlaß strömt und sich ^O glatt und wirbelfrei in den Randbereich des in dem Saugeinlaß strömenden Speisewassers sehr nahe am Auge 8 des

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Laufrades einmischt. Bei den bekannten Anordnungen wird die Leckflüssigkeit als radial gerichteter Düsenstrom mit relativ hoher Geschwindigkeit in einen Randbereich des angesaugten Speisewassers injiziert. Durch die Einspritzung der Flüssigkeit entstehen erhebliche Störungen und Verwirbelungen im Randbereich des in die Pumpe einströmenden Speisewassers, wodurch die Gefahr von Kavitationsbildung entsteht. Bei der erfindungsgemäßen Pumpe sind die Wirbelbildungen und Störungen in den Randbereichen des angesaugten Speisewassers erheblich vermindert, ■ wodurch auch die Gefahr von Kavitationsbildung in der Pumpe herabgesetzt ist. Besonders ist noch darauf hinzuweisen, daß die Leckflüssigkeit sehr nahe am Laufradauge in das Speisewasser eingeleitet wird, ohne daß die Kavitationscharakteristik des Laufrades verschlechtert wird. Da der rückgeführte Strom die Ausbildung einer stabilisierten Grenzschicht in der in das Laufradauge einfließenden Strömung begünstigt, ist die Kavitationsgefahr tatsächlich reduziert.

Während die oben beschriebene Ausführungsform der Erfindung ein Steuerventil aufweist, das von einem Durchflußmeßgerät am Pumpenauslaßende gesteuert ist, ist es zusätzlich oder alternativ möglich, das Ventil durch einen Temperatursensor, der auf die Fluidtemperatur anspricht, zu steuern. Dieser Sensor kann beispielsweise an einem gegenüber dem Ventil stromaufwärts angeordneten Abschnitt der Rückführungsleitung liegen.

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Claims (3)

Ansprüche

1. Fliehkraftpumpe mit einem ein Flügelrad enthaltenden Gehäuse, das einen zu dem Flügelrad führenden axialen Einlauf und einen FlüssigkeitsauslaS aufweist, mit einer Einrichtung zur Druckentspannung von in dem Gehäuse anfallender Leckflüssigkeit, und mit einer die druckentspannte Leckflüssigkeit aus dem Gehäuse abführenden und dem Einlauf zuführenden Rückführleitung, dadurch ge kennze ichne t, daß in dem Gehäuse in der Mähe des Binlaufes eine die Geschwindigkeit der Leckflüssigkeit reduzierende Stabilisierungskammer (18) vorgesehen ist, die einen externen Einlaß (19A) zum Anschluß an die Rückführleitung aufweist und von der ein kegelstumpf förmiger Durchlaß (22" in die unmittelbare Nähe des FlügeIrad-Einlauies (8~) führt und daß der Durchlaß derart ausgerichtet ist, daß er die Leckflüssigkeit mit geringer radialer Komponente so in den Einlauf einleitet, daß die Störung der ankommenden Strömung gering gehalten wird.

2. Fliehkraftpumpe nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierungskammer (l81 aus einem am Einlaßende (5) des Pumpengehäuses vorgesehenen

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Ringraum besteht, der die FlügeIradwelle (H) umgibt, und daß der Durchlaß (22 ^ aus einem kegelstumpfförmigen Ringspalt besteht, dessen Kege!winkel zum Pumpeninneren zeigt.

3. Fliehkraftpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennze lehnet, daß die Stabiliserungskammer (I81 durch eine in der Frontplatte (20^ der Pumpe vorgesehenen Ausnehmung Π 9) gebildet wird.

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