DE858196C

DE858196C - Unterwassermotorpumpe mit vertikaler Drehachse

Info

Publication number: DE858196C
Application number: DER3611A
Authority: DE
Inventors: Karl Ritz
Original assignee: Ritz & Schweizer Geb
Current assignee: Ritz & Schweizer Geb
Priority date: 1950-09-16
Filing date: 1950-09-16
Publication date: 1952-12-04

Description

Unterwassermotorpumpe mit vertikaler Drehachse Die Erfindung betrifft Unterwassermotorpumpen mit vertikaler Drehachse und zwei gleichen, mehrstufigen, parallel geschalteten und gegeneinander arbeitenden Kreiselpumpen und einem unter diesen angebrachten und mit ihnen gleichachsigen Elektromotor. Bei diesen auch Tauchmotorpumpen genannten Geräten ist der Elektromotor unmittelbar mit den Pumpen zusammengebaut oder -gekuppelt. Die Pumpenaggregate werden an einer Steigleitung unter den Wasserspiegel von Brunnenschächten u. dgl. gehängt, von wo sie das Wasser durch diese Steigleitung und eine anschließende Rohrleitung über Flur in einen Hochbehälter, ein Rohrleitungsnetz od. dgl. drücken und dabei Förderhöhen von 200 m und darüber erreichen.
Diese Unterwassermotorpumpen sollen in sich hydraulisch gegen Achsschub weitgehend entlastet sein, damit die zulässige Lagerbelastung des meist vorgesehenen Spurlagers nicht überschritten wird. Diese Grenze der Lagerbelastung ist bei solchen Aggregaten wegen des geringen Außendurchmessers von Pumpe und Motor und damit auch des Lagers und wegen der Notwendigkeit, das Spurlager reit Wasser zu schmieren, niedrig.
Die erwähnte hydraulische weitgehende Entlastung des Spurlagers von axialem Schub wird dabei durch verschiedene Bauarten und Maßnahmen erreicht. Alle diese Mittel haben aber den Nachteil, daß sie dem zu fördernden Wasser ausgesetzt sind und deshalb bei sandhaltigem Brunnen- oder aggressivem Wasser sich nach längerer Laufzeit abnutzen und dann zunehmend unwirksam werden, so daß das Spurlager früher oder später zu stark belastet und schließlich die Lebensdauer der Pumpe doch durch die relativ geringe Haltbarkeit des Spurlagers begrenzt wird.
Um den Axialschub bei solchen Pumpenaggregaten zu beseitigen, hat man schon Tauchmotorpumpen gebaut, die mit einem einzigen symmetrisch ausgebildeten Pumpenlaufrad versehen sind, das also von zwei entgegengesetzten Seiten ansaugt. Bei Abnutzung der hydraulischen Ausgleichsorgane, in diesem Fall Dichtungsringe, wirkt sich diese Abnutzung in beiden Richtungen gleichmäßig aus, so daß das Spurlager außer dem Gewicht des Gesamtrotors des Aggregats keinen zusätzlichen Axialschub aufzunehmen hat. Dieses Rotorgewicht kann dann, da es bei einstufigen Pumpenaggregaten verhältnismäßig klein ist, von einem Spurlager mit Wasserschmierung für praktisch unbegrenzte Zeit aufgenommen werden. Diese Bauart hat aber den Plangel, daß sie nur bei Pumpen mit einem einzigen Laufrad ausgeführt werden kann. Die Förderhöhe solcher Pumpen ist dann, je nach Drehzahl des Aggregats, auf etwa 5o m begrenzt.
Durch die vorliegende Erfindung ist auch für mehrstufige Unterwasserpumpen eine Lösung geschaffen, die die obenerwähnten Mängel eines vorzeitigen Unwirksamwerdens des hydraulischen Ausgleichs beseitigt und die gewünschten Förderhöhen von Zoo m und darüber erreicht. Diese Lösung ist dadurch gelungen, daß bei den Pumpen der eingangs erwähnten Art, im Rahmen des Pumpensystems, in unsymmetrischer Anordnung auf der Druckseite mindestens eines Laufrades ein Spaltdichtungsring angeordnet ist und -der von diesem Spaltdichtungsring abgedeckte Raum mit einem Raum geringen Druckes verbunden ist.
Die an sich bekannten, aber in dieser Anordnung neuartigen Entlastungsverbindungen können in Form von bekannten Löchern in den Laufrädern vorgesehen sein, welche den von den Dichtungsringen auf der Druckseite abgedichteten Raum mit der Saugseite des Rades verbinden, so daß in diesem Raum ein verringerter Druck entsteht und so der bei sonst vollkommen symmetrischer Ausführung des Pumpenaggregats noch vorhandene Restschub nach unten (Rotorgewicht) beseitigt wird. Man kann aber auch diese Entlastungsverbindungen in der bekannten Form eines gedrosselten Kanals von dem besagten, von den Spaltdichtungsringen abgedeckten Raum direkt zum Außenumfang der Pumpe, d. h. in den Brunnen, führen. Dieser Kanal kann als besonderes Rohr oder als eingegossener Kanal vorgesehen sein.
Die Unsymmetrie der Anordnung dieser Entlastungsmittel kann z. B. in der Weise erreicht werden, daß nur von den Laufrädern der unteren Pumpe mindestens eines mit einem Spaltdichtungsring und zugeordneter Entlastungsverbindung versehen ist, während die Laufräder der oberen Pumpe solche Einrichtungen nicht aufweisen.
Man kann auch vorsehen, daß alle Laufräder beider Pumpen Spaltdichtungsringe haben und außer mindestens einem Laufrad der oberen Pumpe auch Entlastungsverbindungen aufweisen. Durch diese unsymmetrische Verteilung der Entlastungsverbindungen wird ebenfalls der Restschub aufgehoben.
Hierbei haben alle Spaltdichtungsringe gegen den gleichen Stufendruck abzudichten. Nutzen sich diese Dichtungsringe bei sandhaltigem Wasser ab, so wirkt sich diese Abnutzung symmetrisch aus, ohne daß das Spurlager des Aggregats einen größeren Schub aufzunehmen hätte. In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar je als eine Hälfte eilfies vertikalen Mittelachsschnittes durch die Pumpe. Die linke Hälfte, nämlich Fig. i zeigt ein Aggregat, bei denn ein Laufrad der unteren Pumpe mit Entlastungslöchern versehen ist, während die andere Hälfte in Fig.2 zeigt, wie das Endlaufrad der unteren Pumpe auf der vom Dichtungsring abgedichteten Druckseite einen zum Brunnen führenden Kanal aufweist.
Bei der nachfolgenden Beschreibung gelten, soweit nichts Besonderes angegeben ist, die in der einen Figur verwendeten Bezugszeichen auch für die gleichen Teile der anderen Figur.
Das Pumpenaggregat besteht im gezeichneten Fall aus zwei zweistufigen Kreiselpumpen, von denen die untere b nach oben und die obere a nach unten drückt. In der Mitte zwischen diesen beiden Pumpen treffen die beiden Wasserstöme bei q aufeinander, vereinigen sich dort bei gleichen Förderdrücken und werden als Gesamtwassermenge durch den von einem Mantel r mit der Pumpe gebildeten Ringspalt um diese obere Pumpe herum über ein Rückschlagventil u in das Steigleitungsrohr s gedrückt.
Die biden Pumpen a und b sind finit dein unterhalb der Pumpe b angeordii#-:ten El,#lktromotor c durch Kupplung der Pumpen w,1le d mit der gleichachsigen Motorwelle e verbunden. Das Stroinzuführungskabel des wasserdurchströmten Motors c ist mit v bezeichnet. Zur axialen Festlegung der Rotorwelle ist an der Unterseite des Motors seih Rotor in einem Spurlager gelagert, dessen Spurteller m zwischen Anlaufscheiben il geführt ist. Die Pumpenwelle d ist in den Lagern L gelagert.
Die auf der Welle d festsitzenden Laufräder der beiden Pumpen sind jeweils mit f bezeichnet und in ihren äußeren Abmessungen gleich mit Ausnahme des Laufrades g der unteren Pumpe. Dieses trägt auf seiner Druckseite einen Dichtungsring h. Der von diesem Dichtungsring abgedeckte Druckraum hinter diesem Ring h steht in Fig. i durch eine oder mehrere im Laufrad g vorgesehene Durchbohrungen i in Verbindung mit der Saugseite dieses Laufrades, wodurch der abgeschlossene Raum hinter dem Laufrad g entlastet wird.
Bei der Ausführung nach Fig. 2 ist der erwähnte Druckraum hinter dem Dichtungsring h durch einen gedrosselten Kanal k mit der Außenseite der Pumpe, also mit dem Brunnen verbunden und dadurch entlastet. In beiden Figuren sind auf der Saugseite aller Laufräder weitere Dichtungsringe t zu erkennen.
Beim Ruhezustand des Pumpenaggregats ruht der Gesamtrotor von Pumpen und Motor mit dem Spurteller m auf der unteren Anlaufscheibe )i. Nach Inbetriebsetzung wird der Arbeitsschub der beiden Pumpen gegeneinander ausgeglichen. Durch die Entlastungsverbindungen i bzw. k wird auch noch das Gewicht des Gesamtrotors so weit ausgeglichen, daß er angehoben und in der Schwebe gehalten wird. Die Anlaufscheiben n haben nur noch die Aufgabe, etwaige noch nicht ganz ausgeglichene minimale Restschübe aufzunehmen. Durch die Anordnung zweier Pumpen hat jede Pumpe die Hälfte der vom Aggregat zu fördernden «'assernieiige zu fördern. Das Wasser des Brunnens tritt zur Pumpe a durch ein an ihrem Einlaufstutzen z;; vorgesehenes Einlaufsieb o und zur Pumpe b durch das an ihr,-in Einlaufstutzen x angebrachte Einlaufsieb p ein, durchläuft diese, wie bei Kreiselpumpen üblich, und verlä ßt sie an der oben bereits erwähnten Stelle rj. Die Dichtungsringe t an der Saugseite der Laufrä drr und di:# Dichtungsringe h an der Druckseite des cinenLatifradesg (letzterekönnenauch an mehreren Laufrädern der unteren Pumpe vorgesehen sein) .werden durch irgendwelche Abnutzungsvorgänge stets gleicliin:ißig abgenutzt, da alle diese Dichtungsringe in gleicher Weise mit dem Brunnenwasser benetzt werden und auch alle Dichtungsringe immer gegen dieselbe Druckhöhe abzudichten haben. Dieser Abnutzungsvorgang beeinflußt also den durch die erwähnten Entlastungsverbindungen geschaffenen Ausgleich des Rotorgewichtes in keiner Weise. Das Spurlager wird immer mit den gleichen geringen Drücken belastet, und es ist deshalb fast unbegrenzt haltbar. Die Lebensdauer der Pumpe ist nicht mehr von derjenigen dieses Spurlagers abhängig und deshalb ebenfalls praktisch unbegrenzt.
Die in den bcideii Beispielen gezeigte Gegeneinanderanordnung von zwei gleichen, mehrstufigen Pumpen kann mich in der «'eis@# abgewandelt werden, daß die obere Pumpe nach oben und die untere nach unten fördert, wobei dann der aus letzterer austretende Wa@serstrr@m in einem Doppelmantel nach oben gefördert wird und :icli mit dem aus der oberen Pumpe austretenden Wasser erst oberhalb der oberen Pumpe vereinigt. Die erfindungsgemäßen Entlastungsvorrichtungen müssen dann natürlich sinngemäß angebracht werden.

Claims

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i. Unterwassermotorpumpe mit vertikaler Drehachse und zwei gleichen, mehrstufigen, parallel geschalteten und gegeneinander arbeitenden Kreiselpumpen und einem unter diesen angebrachten und mit ihnen gleichachsigen Elektromotor, dadurch gekennzeichnet, daß im Rahmen des Pumpensystems in unsymmetrischer Anordnung auf der Druckseite mindestens eines Laufrades ein Spaltdichtungsring angeordnet ist und der von diesem Spaltdichtungsring abgedeckte Raum mit einem Raum geringeren Druckes verbunden ist.
2. Unterwassermotorpumpe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsverbindung aus einer Durchbrechung des Laufrades besteht.
3. Unterwassermotorpumpe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsverbindung aus einem zum Brunnen führenden Kanal besteht.
4. Unterwassermotorpumpe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß nur von den Laufrädern der nach oben fördernden Pumpe mindestens eines einen Spaltdichtungsring und eine Entlastungsverbindung aufweist.
Unterwassermotorpumpe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß alle Laufräder beider Pumpen Spaltdichtungsringe und, außer mindestens einem Laufrad der nach unten fördernden Pump, , auch Entlastungsverbindungen aufweisen.
6. U ntei-wassermotoipumpe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß alle Laufräder beider Pumpen Spaltdichtungsringe und, außer mindestens einem Laufrad der nach oben fördernden Pumpe, Entlastungsdurchbrechungen aufweisen, während der Raum hinter dem Spaltdichtungsring des oder der nicht durchbrochenen Laufräder durch einen Kanal mit dem Brunnen verbunden ist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 178 207, 240 860, 518 179, 727 635, 739 0o6, 739 007; Schulz-Punga: nUntenvasserpumpena VDI-Verlag, 1944, S. 71 bis 76.