DE881306C

DE881306C - Kreiselpumpe mit Spaltringschuetze

Info

Publication number: DE881306C
Application number: DEV3977D
Authority: DE
Inventors: Fritz Kugel
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1941-10-28
Filing date: 1941-10-28
Publication date: 1953-06-29

Description

' Kreiselpumpe mit Spaltringschütze Die Erfindung bezieht sich auf Kreiselpumpen mit in dem Spalt zwischen Pumpenlaufrad und Druckgehäuse verstellbarer Ringschütze und insbesondere a,uf -eine hydraulische Vorrichtung zum Verstellen dieser Schütze.
Spaltringschützen sind an Kreiselpumpen bereits bekannt und habcn den Zweck, bei abgesperrter Pumpendruckleitung, aber weiterlaufender Pumpe das Laufraid gegen das .Druckgehäuses durch eine glatte Wand abzusperren und auf diese Weise die hydraulischen Verluste möglichst gering zu halten.. Das Verstellen der Spaltringschütze erfolgt .in den meisten Fällen hyd:raul)isch durch Servomotoren, die von einer busanderen Druckmittelquelle oder aber mit Betriebsflüssigkeit aus der Pumpend'ruckleitung gespeist werden.. Hierbei wurde auch schon vorgeschlagen, die Spaltringschü.tze gleichzeitig als Servamotorkodben auszubilden. Bei diesen bisher bekanntgewordenen Ausführungen ist jedoch die zur Verfügung stehende Kolbenfläche verhältnismäßig gering, so d'aß entweder bei Verwendung der Betriebsflüssigkeit als Druckmittel eine nur geringe Betriebssicherheit oder aber eine besondere Druckmittelquelle mit hohem Druck für den: Servomotor in Kauf genommen werden müssen.
Bei der nachstehend vorgeschlagenen Bauart werden diese Nachteile vermieden., wobei der- Überdruck der Betriebsflüssigkeit aan Laufrad zum Verstellen der Ringschütze dient und, infolge entsprechender Ausführung der Schütze und geeigneter Beaufschlagung der Servomotardruckrüume, eine ausreichende Betriebssicherheiit erzielt wird. Außerdem ist diese Ausführung, im Gegensatz zu den bekan.n.ten, von. den: Druckverhältnissen im Pumpendruckrohr vollkommen unabhängig. Gemäß der Erfindung ist an Kreiselpumpen mit hydraulisch verstellbarer Spaltringschwtze eine an dieser Schütze angeordnete vollwandige, an ihrem :äußerem Umfang und ihrer Bohrung im Pumpengehäuse geführte Nabenschenbe als hydraulischer Druckkolben ausgebildet, wobei von den beiden durch die Nabenscheibe voneinander getrennten Druckräumen: der laufradseitige mit einer Stelle hohen Druckes, am Laufrad und der andere durch eine Leitung oll. dgl. -ebenfalls mit einer Stelle hohen Druckes am Laufrad und. durch eine weitere mindestens den vierfachen Querschnitt aufweisende und ab,sper-rbare Leitung (Entleerungsleitung) mit einer Stelle niederen Druckes verbunden sind. Ferner ist eine in Schließrichtung auf die Nabenscheibe wirkende Feder vorgesehen.
Die die Nabenscheibe umgebenden Wandungen, des Pumpengehäuses. und gegebenenfalls auch des Laufrades bilden den Servomotorzylindler, dessen Druckräume von, dehn an geeigneten Stellen des Laufrades vorhandenen hohen Druck beaufschlagt werden. Die Entleerungsleitung führt in einen überdrucklosem Raum, beispielsweise in das Pumpensaugrohr. Ist sie geschlossen, so herrscht in beiden, Druckräumen beidereits der Nabenscheibe ein gleicher oder zumindest gleichwertiger hoher Druck, so daß die Pederkraft überwiegt und- die Schütze in; Schließstellung hält oder in diese verschiebt. Bei geöffneter Entleerungsleitung ist dagegen der vom Laufrad entferntere Druckraum, da die von einer Stelle des Lautrades zuströmende Druckflüssigkeit durch die reichlich bemessene Entleerungsleitung stets wieder abfließen kann, drucklos, so daß der Druck im laufradseitigen Druckraum die Nabenscheibe und: Spaltringschwtze unterüberwdndung der Federkraft in; die Öffnungsstellung verschiebt. Durch Öffnen und Schließen der Entleerungsleitung kann demnach das Öffnen bzw. Schließen der Spaltrin,gschwtze bewirkt werden Nach einer Welterhildung der Erfindung wird die Leitung oll. dgl. zwischen dem Druckraum an der dem Laufrad abgewandten Seite der Nabenscheite und einer Stelle höheren Druckes am Laufrad bei voll geöffneter Spaltringschütze von der verschiebbaren; Nabenscheibe oder der Spaltringschütze abgesperrt. Dadurch isst ein Verlust an Druckflüssigkait, der sonst bei geöffneter Spaltringschwtze dauernd durch die Entleerungsleitung erfolgt, vermieden oder zumindest auf den kurzen Umschaltzeitraum zwischen den beiden En.dstellungen beschränkt. Das Absperren der genannten Verbindungsleitung zum Laufrad (Rohrleitung, Kanal, Nut od:dgl.) kann beispielsweise durch eine in der Öffnungsstellung zwischen- Nabenscheibe und Pumpengehäuse zur Anlage kommende Dichtungsleiste oder durch Abdecken der Leitungsmündung durch die dichtend geführte Zylinderfläche der Spaltringschütze erfolgen.
An der letztgenannten Fortbildung wird die Nabenscheibe mitunter auch nach nach Schließen der Entleerungsleitung in ihrer Öffnungsstellung verharren, wenn der im vorhergehenden Absatz erwähnte Abschluß der Verbindungsleitung von dem einen Druckraum zum Laufralle bei geöffneter Schütze vollkommen dicht ist und die Schließbewegung infolgedessen überhaupt nicht eingeleitet werden kann. Gemäß einem weiteren Vorschlage ist daher der Druckraum an, .der dem Laufrad ' abgewandten Seite der Nabenscheibe durch eine weitere äbsperrbame Leitung, Kanal oll. dgl. mit der Druckleitung der Kreiselpumpe oder einer anderen Druckmittelquelle verbunden; durch kurzzeitiges Öffnen. dieser Leitung wird dann die Schließbewegung der Schütze so weit eingeleitet, bis die bisher verschlossene Verbindungsleitung zum Laufrad freigegeben ist..
Nach einer anderen Ausbildung des, Erfindungsgegenstandes wind die Leitung ad. dgl. zwischen dem Druckraum an. der dem Laufrad abgewandten Seite der Nabenscheibe und einer Stelle höheren Druckes am Laufrad bei voll geöffneter Spaltringschütze von der Nabenscheibe oder, der Spaltringschütze nicht ganz, sonldern nur bis auf einen geringen Restquerschnitt (etwa in Form von: Nuten in einer Dichtungsleiste oll. dgl.) abgesperrt. Eine besondere Zufuhr von Druckflüssigkeit zum Ein.-leiten der Schließbewegung der Schütze wie bei der vorgenannten Ausführung ist nun nicht mehr erforderlich. Der Verlust an Druckflüssigkeit bei geöffneter Schütze kann, durch entsprechend kleine Bemessung des Restquerschnittes gering gehalten werden.
Die beiderseits, derNaben-scheibe liegendenDruckräume stehen, wie bereits in; einem früheren Absatz ausgeführt wurde, mit ja einer Stelle höheren Druckes am Laufralle in; Verbindung. In e@infachster Weise wird die Verbindung zwischen dem laufradseiitigen Druckraum an der Nabeascheihe und dein. Laufrad derart ausgebildet, d'aß einer der beiden Laufradböden und die Nabenscheibe in axialer Richtung unmittelbar nebeneinander angeordnet sind und einen: gemeinsamen Raum begrenzen,.
Bei der eben beschriebenen Bauart entsteht beim Öffnen der Schütze ein großer Raum (Spaltraum) zwischen Nabenscheibe und Laufrad, der wegen seines ungünstigen Einflusses auf denn Wirkungsgrad unerwünscht ist. Eine vorteilhaftere Ausführung besteht daher darin, daß zwischen der Narbenscheibe und dem benachbartem, Laufradboden eine am Pumpengehäuse befestigte und mit Löchern versehene Zwischenwand angeOTdne,t ist. Der Spaltraum am Laufradboden. behält dann dauernd die übliche geringe Größe, während die in diesem Spalt befindliche Betriebsflüssigkeit durch die Löcher in der Zwischenwand auf die zugekehrte Seite der Nabenscheibe gelangen kann.
Der an der dem Laufrad abgewandten Seite der Nabenscheibe liegerüde Druckraum wird in zweckmäßiger Weise durch eine Verbindungtshitung, einen Kanal oll. dgl. mit dem Laufradspalt an dem der Nabenscheibe abgewandtem Laufradboden verbunden,. Nach einer anderen Bauart steht dieser Druckraum durch Nuten an der äußeren zylindrischein Führungsfläche und an dem in Schließstellung dichten.d aufsitzenden Rand der Spaltringschützei mit dem Laufradaustritt in Verbindung. Gemäß einer besonders einfachen Ausbildungsform kann die Nebenscheibe mit Löchern versehen sein, so, daß dem vom Laufrad entfernter liegenden Druckraum die Betriebsflüssigkeit durch diese Löcher von dem laufradseitigen Druckraum zufließt. Um den Verlust an Druckflüssigkeit gering zu halten, können natürlich auch diese als Nuten oder als Löcher in. der Nebenscheibe ausgebildeten, Verbindungsleitungen bei voll geöffneter Ringschütze ganz oder teilweise abgesperrt werden, indem etwa .die Nebenscheibe oder eine Dichtungsleiste, am Gehäuses zum Anliegern kommt.
Mit Rücksicht auf einen guten Wirkungsgrad ist es weiterhin zw eckunäßig, daß die Spaltringschütze in geschlossener Stellung mit ihrem stirnseitigen Rand in an sich beikann:ter Weise auf der dem La,ufradaustritt ummittelbar benachbarten strömungsseitigen Innenwand des Pumpengehäuses (Druckgehäuses) dichtend aufsitzt, also nicht zwischen das Laufrad und das Druckgehäuse geschobein wird. Auf diese Weise kann der Spalt zwischen Laufradaustritt und dem anschließenden Strömungskanal im Pumpengehäuse klein gehalten werden.
Weiterhin wird es ins vielen. Fällen angebracht. sein, die Absperrorgane für die Pumpend'ruckleitung und für die Entleerungsleitung in geeigneter Weise zu kuppeln und dadurch mögliche Fehlschaltungen zu verhindern.
In den Abb.. i bis 3 sind verschiedene Ausbildungsformen der vorliegenden Erfindung in Anwendung auf eine Kreiselpumpe mit stehender Welle näher erläutert.
Gemäß Abb. i fördert das Laufrad i in das Druckgehäuse 2 der Kreiselpumpe. Bei abgesperrter Druckleitung, aber trotzdem umlaufendem Laufrad sitzt die axial verschiebbare Spaltringschütze 3 in ihrer Schließstellung (untere, voll gezeichnete Stellung) auf der strömungsseitigen. Innenwand des Druckgehäuses dicht auf und. schließt,den Laufradaustritt vollkommen, glatt ab. Die Ringschütze trägt eine sich radial nach innen erstreckende Nebenscheibe 4 mit einer Nahe 5 und ist außerdem am je einer zylindrischen: Führungsfläche am Druckgehäuse bzw, an dem Lager 7 der Pumpenwelle 8 dicht geführt. Zwischen der den Servomoto-rkolben. darstellenden Nebenscheibe und dem oberen Gehäusedeckel g ist eine Druckfeder io eingespannt. Die N abenscheibe liegt axial nebeln dem oberen Lauf radboden i i und begrenzt mit diesem den laufradsei:ti.gen Druckraum 25, während der dem Laufrad abgewandte Druckraum 6 an der Nebenscheibe durch die Umlaufleitung 13 mit dem Spaltraum 12 zwischen dem unteren Laufradboden 24 und dem zulaufseitigen. Pumpendeclce12i verbunden ist. Der an den Laufradböden erzeugte Flüssigkeitsdruck kann daher auf beide Nebenscheiben. seiten wirken, so daß in diesem Falle die Federkraft überwiegt und' die Ringschütze in. Schließ,stellun,g hält bzw. verschiebt. Durch Öffnen des Absperrventils 14 kann, der Überdruck in Raum 6 zum Verschwinden, gebracht werden, da dann die zufließende Flüssigkeit stets wieder durch die reichlich bemessene Entle:erungsleitun:g 15 in das Pumpensaugrohr 16 abfließt. Der nunmehr überwiegelnde Druck im Raum 25 preßt die Ringschütze entgegen. der Federkraft in die gestrichelt dargestellte Öffnungsstellung. Damit bei geöffneter Schütze nicht ein; dauernder Flüssigkeitsverlust bzw. -umlauf durch die Leitungen 13 und 15 erfolgt, liegt die Nahenscheibe in dieser Stellung mit der Dichtungsleiste 17 an einem ventilsitzartigen Rand 18 am oberen Pumpendeckel dichtend an und sperrt dadurch die: 13 ab.
Zum Schließen der Ringschütze wird das Ab- sperrventil 14 wieder geschlossen. Zusätzlich muß jedoch noch, um die Schließbeweigung der Schütze einzuleiten und die Umlaufleitung 13 wenigstens geringfügig wieder zu öffnen, durch die etwa mit der Pumpendruckleitung verbundene Leitung ig und Ventil 2o Druckflüssigkeit in denn Raum 6 zugeführt werden. Nach dem öffn:ungsvorgang schließt man die, Leitung ig zweckmäßigerweise wieder ab.
Abb.2 und 3 zeigen eine etwas abgeänderte Ausbildungsform, wobei alle mit der Ausführung der Abb. i übereinstimmenden. Bauteii:le mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet wurden. Gemäß Abb. 2 ist zwischen dem Laufrad und der Nebenscheibe 4 eine am Pumpengehäuse (über das Lager 7) befestigte Zwischenwand 22 mit Löchern. 23 angeordnet, so daß der Laufspalt 25 am Laufradboden: i i auch bei zurückgezogener (geöffneter) Ringschütze klein bleibt und einen besseren hydraulischen Wirkungsgrad ergibt. Durch die Löcher 23 kann der am Laufradboden i i herrschende Druck trotzdem auf die Nebenscheibe einwirken,.
Abb,. 3 zeigt eine wesentlich vereinfachtes Ausführungsform. Der obere Druckraum 6 an der Nebenscheibe ist nunleehr durch Nutem 30 am äußeren Umfang und am unteren Rand der Schütze oder durch Löcher 32 in der Nabenscheiber mit Stellen höheren Druckes am Laufrede verbunden. Die Nuten 3.o stehen auch bei voll geöffneter Schütze: über die Nuten 31 an der Dichtungsleiste 17 mit dem Druckraum 6 in Verbindung, so daß eine besondere Druckmittelzufuhrleitung (beispielsweise ig in: Abb. i und 2) zum Einleiten der Öffnungsbewegung der Schütze nicht erforderlich ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Kreiselpumpe mit hydraulisch vers.tellbarer Spaltringschütze mit vollwandiger, an, ihrem äußeren Umfang und ihrer Bohrung im Pumpengehäuse geführter Nebenscheibe-, da. durch gekennzeichnet, da,ß die Nebenscheibe (.4) selbst alsi hydraulischer Druckkodbein dient und daß von denn. beiden, durch dies mittels einer Feder (io) in Schliießrichtung belastete Nahenscheibe. voneinander getrennten. Druckräumen der laufradsaitige mit einer Stelle hohen Druckes am Laufrad und der andere (6) durch eine Leitung (13) od. dgl. ebenfalls mit einer Stelle hohen Druckes am Laufrad und durch eine weitere mindestens den vierfachen Querschnitt aufweisende und. absperrbare Leitung (Entleerungsleitung, 15) mit einer Stelle niederen Druckes verbunden sind.
2. Kreiselpumpe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (13) od. dgl. zwischen. dem Druckraum (6) an der dem Laufrad abgewandten Seite der Nabenscheibe und einer Stelle höheren Druckes ain Laufrad bei voll geöffneter Spaltni.ngschütze von, der Nabenscheibe oder der Spadtringschütze abgesperrt wird (Abb-. i und 2).
3. Kreiselpumpe nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (6) an der dem Laufrad abgewandten Seite der Nabenscheibe durch eine weitere absperrbare Leitung (19) mit der Druckleitung der Kreiselpumpe oder mit einer anderen Druckmittelquelle verbunden ist (Abb,. i und 2).
4. Kreiselpumpe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, d'aß. diel Leitung (13) od. dgl. zwischen dem Druckraum (6) an der detm Laufrad abgewandten, Seite der Nabenscheibe und eii,ner Stelle höheren. Druckeis am Laufrad bei voll geöffneter Spaltrin:gschütze vom, der Na; benscheibe -oder der Spaltringschütze bis, auf einen geringen Restquerschnitt (Nut 31 od. dgl.) abgesperrt wird (Abb.. 3).
5. Kreiselpumpe nach :einem de!r Ansprüchei i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer (i i) der beiden Laufradböden und die Nabenscheibe in axialer Richtung unmittelbar nebeneinander angeordnet sind (Abb-. i und 3).
6. Kreiselpumpe nach Anspruch i bis, 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen d'eir Nabenscheibe und dem benachbarten Laufradboden (il) eine am Pumpengehäuse befestigte und mit Löchern (23) versehene Zwischenwand (22) angeordnet ist (Abb:. z).
7. Kreiselpumpe nach ennsm der Ansprüche i bis 6, dadurch :gekennzeichnet, daß der an der dem Laufrad abgewandten Seite der Nabenscheibe liegende Druckraum (6) durch eine Leistung (13) od. dgl. mit dem Laufradspalt (12) an dem der Nabenscheibe abgewandten Laufradboden (24) verbunden ist (Ab:b. i und 2). . B.
Krenselpumpe nach einem der Ansprüche i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der an, der dem Laufrad abgewandten Seite der Nabenscheibe liegende Druckraum (6) durch Nuten (30) an der äußeren, zylindrischen Führungsfläche und dem in Schließstellung dichtend aufsitzenden Rand der Spaltringschütze mit dem Laufradaustritt in Verbindung steht (Ab:b, 3).
9. Kreiselpumpe nach einem der Anspräche i bis. 6, dadurch gekennzenchnet, daß die Nabenscheibe (4) mit Löchern (32) versehen ist (Abb, 3). io. Kreiselpumpe nach einen der Ansprüche i bis 9, dadurch gekennzeichnet, d'aß die Spaltrin!gschütze in geschlossener Stellung mit ihrem stirnseitigen Rand in an[ sich bekannter Weise auf der dem Laufradäustritt unmittelbar benachbarten strömungsseitigen Innenwand des, Pumpengehäuses. (2) dichtend aufsitzt. i i. Kreiselpumpe nach einem der- Anspräche i bis ioy dadurch gekennzeichnet, d'aß die Absperrorgane für die Pumpendruckleitung und für die Entleerungsleitung (15) in geeigneter ' Weise gekuppelt sind. Angezogene Druckschriften: Französische; Patentschrift Nr. 761 97o; USA.-Patentschrift Nr. 1 656 006; schweizerische Patentschriften Nr. 133 89:z, 27 0&4.