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Einrichtung zur Verminderung der Wärmeübertragung längs Wellen Die
Erfindung betrifft Einrichtungen zur Verininderung der Wärmeübertraäung längs Wellen
und bezieht sich insbesondere jedoch nicht ausschließlich auf die @'erminderui"g
der Wärnieübertragung längs der Wellen von Zetitrifugalpttmpen, die unter hohen
oder veränderlichen Temperaturen arbeiten.
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Es ist bereits bekannt, Wellen für diesen Zweck wenigstens auf einem
Teil ihrer Länge hohl auszubilden und durch den Hohlraum der Welle eine Flüssigkeit
zirkulieren zu lassen. Es ist ferner bereits bekannt, in dieser Weise ausgebildete
Wellen als gemeinsame Wellen für eine Punipe oder einen Verdichter und einen dieselben
antreibenden Motor zu verwenden, wobei die Wärmeübertragung voni oder zum Motor
dadurch verhindert wird, daß die durch den Hohlraum der Welle zirkulierende Flüssigkeit
die @@%ärmeabfti,lir übernimmt, die Welle also durch ein zirkulierendes Kühlmittel
gekühlt wird.
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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verminderung der Wärmeübertragung
längs Wellen, die über mindestens einen Teil ihrer Länge hohl ausgebildet sind,
wobei der hohle Teil mit Flüssigkeit gefüllt ist. Sie besteht darin, daß die Flüssigkeit
im zur Welle im ives.entlichen relativen Ruhezustand gehalten wird. Durch die erfindungsgemäße
Einrichtung wird also nicht eine Kühlung, sondern gleichsam eine Isolation gegen
WärnieflußinLängsrichtu,ng der Welle gebildet.
Bei Wellen, bei denen
ein hohler Teil mit Flüssigkeit gefüllt ist, ergeben sich jedoch Schwierigkeiten
dadurch, daß als Folge der unterschiedlichen Wärmeausdiehnung der Welle und des
in dem Hohlraum eingeschlossenen Mediums Beanspruchurgen der Welle eintreten können,
die unter Umständen sogar zu einem Platzen der Welle führen können. Diese Gefahr
wird gemäß der Erfindung dadurch ausgeschaltet, daß durch eine kleine Öffnung in
der Wandung des hohlen Teiles der Welle eine Verbindung zwischen der Flüssigkeit
im Hohlraum und der Flüssigkeit geschaffen ist, in der die Welle umläuft.
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Der Vorteil einer solchen Anordnung liegt in einer Verminderung der
am Ende dies hohlen Wellenteiles noch erforderlichen Kühlleistung soin einer Vereinfachung
gegenüber Wellenkühleinrich.tungen, die durch eine von außen zugeführte und wieder
nach außen abgeführte, im Innern des Hohlteiles zirkulierende. Flüssigkeit gekühlt
werden.
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Die Erfinduing wird nachstehend im einzelnen in ihrer vorzugsweisen
Anwendung auf eine Flüssigkeitspumpe mit einem gemeinsamen Gehäuse für die Pumpe
und den Motor, welches in an sich bekannter Weise eine Einschnürung mit einem Lager
für die Welle besitzt, die als -emeinsame Welle für di,e Pumpe und den die Pumpe
antreibenden Motor dient, beschrieben.
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In der Zeichnumg stellt Fig. i einen Aufriß im Schnitt dies Pumpenendes
eines solchen Aggregates und Fig. -2 einen senkrechten Schnitt einer abgeänderten
Au:sführungsforin dar.
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Wie Fig. i zeigt, ist die Pumpenanlage mit einem elektrischen Antriebsmotor
zu einem Aggregat zusammengebaut. In den Figuren ist der gesamte Motor fortgelassen,
außer dem mit i bezeichneten Ende des Motorgehäuses. Das Pumpenlaufrad ist mit z
bezeichnet. Nach einem älteren Vorschlag sind das Motorgehäuse i und das Pumpengehäuse
3 zu einem gemeinsamen Gehäuse vereinigt, dass eine Einschnüruing 4. zwischen dem
Pumpen- und dem Motorgehäuse aufweist. In dieser Einschnüruing ist eines der Zapfenlager
der Welle 5 angeordnet, die der Pumpe und dem :Motor gemeinsam ist. Nach dem älteren
Vorschlag wird die Flüssigkeit in dem gemeinsamen Gehäuse dadurch gekühlt, daß sie
voan oberen Ende des Motorgehä."iises - nicht dargestellt - durch eine in einem
Kühltank befindliche Schlange - nicht dargestellt - über eine Rohrleitung 6 und
durch eine in der Wandung der Einschnürung ¢ vorgesehene öftnuing wieder zurück
zum gemeinsamen Gehäuse umläuft.
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Das Laufrad 2 ist am unteren Ende der Welle 5 angeordnet und saugt
die Flüssigkeit in Achsricl-tung durch eine Eintrittsöffnung 7 am unteren Ende des
Pumpengehäuses an, um sie radial durch einen Auslaß 8 in der Ebene des Laufrades
abzugeben. Zwischen dem Laufrad und dem Auslaß 8 ist ein Ditfu!sor 9 angeordnet,
dessen Einzelbeschreibuing sich erübrigt, da er nicht Gegenstand der Erfindung ist.
Ferner ist eine Reihe von festen Prallplatten i r in Ebenen quer zur Achse der Welle
5 um die Welle herumliegend in dem rücktvärtigen Raum des Pumpengehäuses ,angeordnet,
durch welche eine Anzahl von Schichten verhältnismäßig im Ruhestand verbleibender
Flüssigkeit und dadurch eine Verminderung der Geschwindigkeit des Wärmeflusses durch
diesen rückwärtigen Raum geschaffen wird.
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Gemäß der Erfindung ist die Welle 5 in einiger Entfernung von ihrem
unteren Ende, wie bei 30 angedeutet, durch Ausbohren hohl gestaltet. Ein
Verschlußstopfen 3 i ist in das offene untere Ende der Welle eingeschweißt.
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Das Laufrad 2 ist auf einer Verlängerung dieses Stopfens befestigt.
Wie dargestellt, reicht die Bohrung 30 in der Welle von dem Verschlußstopfen
3 i, d. h. vom Pumpengehäuse 3 bis zu der erwähnten Einschnürung. Der Hohlraum 3o
der Welle ist mit der ,gleichen Flüssigkeit, wie die gepumpte Flüssigkeit, .angefüllt.
Diese kann in dien Hohlraum vom Pumpengehäu,se3 her durch eine kleine Durchlaßöffnung
32 eintreten, die, wie dargestellt, am oberen Ende der die Prallplatten tragenden
Hülse angeordnet ist.
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Bekanntlich ist die Geschwindigkeit der Wärmeübertragung durch Flüssigkeiten
geringer als die durch feste Metalle, und da die Umlaufgeschwindigkeit als gleichförmig
angesehen werden kann, wird die Flüssigkeit in der Auisspaxung 3o alsbald mit der
Geschwindigkeit der Welle ohne eine Relativbewegung rotieren und die Wärme kann
durch den Hohlrauim nur durch natürliche Konvektion übertragen werden. Die die Aussparung
30 umgebende Wanduing ist so dünn wie möglich ausgeführt, soweit dies damit
vereinbar ist, daß sie hinreichend stark: ist, um die Kraft vom Motor zur Pumpe
zu übertragen utnd um Wirbeln und nicht ausbalancierten hydraulischen Belastungen
zu widerstehen. In manchen Fällen, insbesondere wenn die Welle :senkrecht angeordnet
ist und die Wärme am unteren Ende, wie bei Fig. i, auftritt, kann eine Flüssigkeitsprallvorrichtung
in dem Hohlraum 3o vorgesehen «-erden, um die durch Wärmekonvektion in axialer Richtung
hervorgerufene Wärmeübertra:guing zu vermindern. Eine geeignete Form einer solchen
Prallvorrichtun- ist in Fig. a dargestellt. Sie besteht aufs einer Anzahl einzelner,
quer angeordneter, scheibenartiger Prallplatten 33, die auf eine in Achsrichtuin;-
fest an der Welle angeordnete Stanige 34. .aufgeschraubt sind, wobei auf der Stange
Abstandsmuffen 35 vorgesehen sind, welche den Abstand der Prallplatten voneinander
längs der Welle sichern. Es ist darauf zu achten, daß die Umfangskanten der Prallplatten
33 dicht gegen den inneren Umfang des Hohlraums3o anliegen.
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Bei Anwendung der Erfindung ist es verhältnismäßig einfach, den Motor
auf einer hinreichend niedrigen Temperatur zu halten, auch wenn die Pumpe be:i einer
Temperatur von mehreren hundert Grad arbeitet.
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Die Erfindung kann vorteilhaft auch bei Pumpen mit hoher Flüssigkeitstemperatur
Anwendung
finden, uni die Geschwindigkeit des Wärmestromes |
längs der Ptrnlpeilwelle zur Stopfbüchse und den |
Lagern zu. vermindern. |