EP1597483B1 - Schwingungsoptimierte rohrgehäusepumpe - Google Patents

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EP1597483B1
EP1597483B1 EP04709130A EP04709130A EP1597483B1 EP 1597483 B1 EP1597483 B1 EP 1597483B1 EP 04709130 A EP04709130 A EP 04709130A EP 04709130 A EP04709130 A EP 04709130A EP 1597483 B1 EP1597483 B1 EP 1597483B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pump
oscillation
base plate
lantern
pump according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP04709130A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1597483A1 (de
Inventor
Wolfgang Kochanowski
Holger Lutz
Peter Hartmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KSB AG
Original Assignee
KSB AG
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Filing date
Publication date
Application filed by KSB AG filed Critical KSB AG
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Application granted granted Critical
Publication of EP1597483B1 publication Critical patent/EP1597483B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/021—Units comprising pumps and their driving means containing a coupling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D13/08—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/669—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for liquid pumps

Definitions

  • the invention relates to a tubular casing pump whose running and guiding device is connected to a riser, wherein a shaft arranged within the riser, the running device driving shaft is connected to a arranged above the riser drive, a multi-part lantern transmits the weight of the drive in a foundation, a per se known outer bearing element is provided on the riser and / or on the manifold and the riser opens into a pressure-tight manifold housing.
  • tubular casing pumps are for example by the KSB Centrifugal Pump Dictionary, page 262, 3rd edition, July 1989 , known. They are usually designed in one stage and serve to promote large quantities of liquid, with an axial or Halbaxialrad often used as the impeller.
  • the impeller is followed by a guide, which opens into one or more risers, with the aid of a funded fluid is removed.
  • a shaft driving the impeller is arranged within the riser tubes.
  • a arranged on an upper first foundation plane multi-part lantern absorbs the forces of the drive.
  • the weight of the manifold, riser, riser parts, the shaft and the weight of a shaft surrounding the shaft and the running and guiding bearing hanger ear is received on a lower second foundation level.
  • the tubular casing pump is designed with an extendable rotor.
  • the lantern and possibly a device for an adjustable impeller the entire running gear lifted out of the riser. This avoids opening of pipelines which are attached to the pressure-side pump connection.
  • the page 222 of the KSB centrifugal pump lexicon shows an embodiment of a tubular casing pump in which an inlet nozzle is used instead of a suction line.
  • the tubular casing pump is suspended swinging freely in an inlet chamber or in an inlet basin.
  • the pump components are designed as cast structures, which have a good internal damping in terms of vibrations.
  • the invention is based on the problem of improving the vibration behavior of tubular casing pumps with the simplest means at a reduced production cost.
  • the vibration calculation of the tubular casing pump only, starting from the storage level of the bearing element in the bottom plate, the length of the pump part to the outer bearing element and the length of the structure above the outer bearing element is taken into account.
  • the non-rotating pump part including the connected riser and Krümmermaschine from a vibration point of view, a pendulum system, while the rotating part, consisting of impeller with shaft, from vibrational point of view forms another pendulum system.
  • these two pendulum systems are primarily to be evaluated mathematically.
  • Embodiments provide for this purpose, that the bottom plate is a part of the multi-part lantern or that the bottom plate is a part of an integrated into the lantern pressure-tight manifold body.
  • the oscillation length of the stationary pump part can be defined defined by the integration in the bottom plate in a simple manner.
  • the oscillations of the rotating pump part is assumed as the pendulum length whose length to the bearing for absorbing the axial forces.
  • the drive is removed from the lantern in a conventional manner and then lifted after opening a arranged on the manifold housing pressure cover the complete pump part together with manifold, riser, shaft, impeller and all other internals from the manifold housing.
  • This solution has the advantage that it can be completely dispensed with a long suspension tube, which has been required for the transmission of the weight of the power tool and the internals. This reduces the number of oscillatory components in a further advantageous manner. Thus, a simpler and more precise vibration calculation is possible.
  • a further embodiment provides that the shaft connected to the power transmission shaft is mounted in the lantern and above the pressure opening of the pump part.
  • freely suspended tubular casing pump has a motor 1, whose weight and reaction forces a lantern 2 in a foundation 3 passes, which also receives the forces of a pump part 4.
  • the multi-part lantern 2 consists of a motor lantern 2.1, which surrounds a thrust bearing 5 of a shaft 6 and the shaft coupling 7.
  • the motor lantern 2.1 is supported via an intermediate lantern 2.2 on a pressure-tight in the lantern 2 formed manifold housing 2.3. From the bottom plate 2.4, the weight forces of the engine 1 are passed into the foundation 3.
  • the motor lantern 2.1 can also be designed as a so-called Kochstülplaterne, which is slipped over the intermediate lantern 2.2 and the manifold housing 2.3 and surrounds them to larger diameter. Even such Kochstülplaterne derives the forces of the motor 1 directly in the plane of the bottom plate 2.4 in the foundation 3 from. Thus, the pressure-tight manifold housing 2.3 and the intermediate lantern 2.2 is relieved of the weight of the engine.
  • the liquid leading pump part 4 consists of two interconnected risers 9, in which by means of guide elements 10, the bearings 11 of the shaft 6 are held. At the same time an impeller 12 is arranged in the riser 9 at the beginning of the pump part 4 seen in the flow direction.
  • the riser pipe 9 also partially performs the function of a pump housing 8, since therein also the flow-guiding internals 13 of the pump part 4 are arranged.
  • Impeller 12, shown here in Halbaxialbauweise, and flow-guiding internals 13 may also be part of a separate pump housing, which is connected to a riser 9.
  • the shaft 6 as a force-transmitting component for the illustrated impeller 12 whose weight is also held by the shaft 6.
  • the weight of the rotating pump parts, ie shaft 6 and impeller 12 as well as possible shaft couplings 7.1 when using a multi-part shaft is received by the thrust bearing 5.
  • the pump part 4 is attached to a pressure cover 14 of the manifold housing 2.3 and to the base plate 2.4.
  • a conveyed by the impeller 12 through the risers 9 fluid flows through a connected to the risers 9 manifold 15 which is removably disposed in the manifold housing 2.3.
  • the manifold 15 directs the fluid in a to be connected to the manifold - not shown here - pipeline.
  • Such a pipeline is attached to a liquid-tightly arranged in the drawing on the right side of the manifold housing 2.4 flange.
  • the manifold 15 is arranged free-standing in the manifold housing 2.4. Between a discharge opening of the manifold 15 and the inner diameter of the manifold housing 2.4 exists a gap. This decouples the manifold 15 from the manifold housing 2.4 and facilitates the assembly or disassembly work by simply lifting the pump part 4. At the outlet of the manifold 15 no seal is required because the interior of the manifold housing 2.3 is pressure-tight and filled with fluid.
  • an outer bearing member 17 is mounted, with which the weight of the non-rotating or stationary pump parts is transmitted to the bottom plate 2.4.
  • the bearing element 17 may also be attached to the riser 9, if this protrudes into the manifold housing 2.3. The location of attachment depends on the selected size of the manifold 15, the manifold housing 2.4 or an adjoining riser. 9
  • a short support member 18 connects the manifold 15 force-transmitting with the pressure cover 14.
  • This support member 18 continues to serve as a guide for the manifold 15 in the pressure lid 14 and as a seal in the field of implementation of the shaft 6 through the pressure cover 14.
  • a shaft seal known per se is arranged for the passage of the shaft 6.
  • the pump part 4 is designed as a welded construction. This is even an advantage over a vibration-damping cast construction, as a result of the formation of a defined vibration node in the area of the support of the bearing element 17 on the bottom plate 2.4 results in a better manageable vibration behavior.
  • the engine 1 is lifted with the shaft coupling 7 open by the motor lantern 2.1. Thereafter, the pressure lid 14 is released from the liquid-tight manifold housing 2.3.
  • the manifold 15 support member 18, which may be formed as a tubular element loads the weight of the pump part 4 on the pressure cover 14 during assembly or disassembly Bearing element 17 passed directly into the bottom plate 2.4.
  • management and sealing on the bearing element 17 takes place at this power-absorbing point of the bottom plate 2.4 from a static point of view instead of decoupling, whereby at the same time a vibration node is formed for the tubular casing pump.
  • the tubular casing pump is designed as welded constructions. This allows a standardized design in which a size of a lantern 2 can be used for different riser diameter application.
  • the respective lantern 2 is designed for a maximum diameter of the pump part 4.
  • the width of the opening, in the region of which the outer bearing element 17 rests chosen so large that a withdrawal of the hin manifold housing complete pump part 4 including the risers 9, is possible.
  • the installation of another bearing element 17 is necessary. This then compensates for the differences in diameter between the bearing member 17 receiving opening in the bottom plate 2.4 and the diameters of the riser 9 and / or manifold 15.
  • Fig. 2 In the half-section shown Fig. 2 is shown in an enlarged view, the bearing element 17, which transmits the forces in the shortest path in the bottom plate 2.4 and the foundation 3.
  • the bottom plate 2.4 has an opening which is designed to receive the bearing element 17.
  • the presentation of the Fig. 2 shows in the bottom plate 2.4 a conical or conical shaped opening in which the bearing element 17 bears self-centering and force-transmitting with a corresponding contour.
  • a liquid leakage from the manifold housing 2.3 in the region of the bottom plate 2.4 is prevented in the simplest way.
  • the Fig. 3 shows a modified embodiment of the bearing element 17, which is designed in the manner of an angle ring.
  • the transmission of forces takes over an annular surface 20 extending in the radial direction in the radial direction, while the centering takes place through an adjoining, small tolerances fitting section 21.
  • this solution allows for easier production, but it requires a higher care during assembly.
  • sealing elements 19 support the seal.
  • the Fig. 4 shows another embodiment.
  • the multi-stage pump part 4 is shown in two stages and has in contrast to Fig. 1 separate pump housing 22, 23, which are interconnected by a riser 9 or riser 9.1 parts.
  • the pump housing 8.1 of the second pump stage is in this case connected by a shorter riser section 9.1 with the manifold 15. Also in this design, all diameters are chosen so that the complete pump part 4 can be passed as a part easily through the bottom plate 2.4.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Rohrgehäusepumpe, deren Lauf- und Leiteinrichtung mit einem Steigrohr verbunden ist, wobei eine innerhalb des Steigrohres angeordnete, die Laufeinrichtung antreibende Welle mit einem oberhalb des Steigrohres angeordneten Antrieb verbunden ist, eine mehrteilige Laterne die Gewichtskraft des Antriebes in ein Fundament überträgt, am Steigrohr und/oder am Krümmer ein an sich bekanntes äußeres Lagerelement vorgesehen ist und das Steigrohr in ein druckdichtes Krümmergehäuse einmündet.
  • Solche Rohrgehäusepumpen sind beispielsweise durch das KSB-Kreiselpumpenlexikon, Seite 262, 3. Auflage, Juli 1989, bekannt. Sie sind gewöhnlich einstufig ausgebildet und dienen zur Förderung großer Flüssigkeitsmengen, wobei als Laufrad häufig ein Axial- oder Halbaxialrad Verwendung findet. Dem Laufrad ist eine Leiteinrichtung nachgeordnet, die in ein oder mehrere Steigrohre einmündet, mit deren Hilfe ein gefördertes Fluid abtransportiert wird. Innerhalb der Steigrohre ist eine das Laufrad antreibende Welle angeordnet. Eine auf einer oberen ersten Fundamentebene angeordnete mehrteilige Laterne nimmt die Kräfte des Antriebes auf. Das Gewicht von Krümmer, Steigrohr, Steigrohrteilen, der Welle und das Gewicht eines die Welle umhüllenden und die Lauf- und Leiteinrichtung tragenden Aufhängerohres wird auf einer unteren zweiten Fundamentebene aufgenommen. Dazu ist im Übergangsbereich zwischen Steigrohr und Krümmer ein im Durchmesser vergrößerter, auf einer Traverse aufliegender Krümmer-Eintrittsflansch ausgebildet. In Abhängigkeit von der Länge der Steigrohre sind darin Abstützungen für die Führungslager der Welle angeordnet.
  • Für Wartungszwecke ist die Rohrgehäusepumpe mit ausziehbarem Laufzeug ausgebildet. Dazu wird nach Entfernen des Antriebes, der Laterne und gegebenenfalls einer Einrichtung für ein verstellbares Laufrad, das gesamte Laufzeug aus dem Steigrohr herausgehoben. Dies erspart ein Öffnen von Rohrleitungen, die am druckseitigen Pumpenanschluss befestigt sind.
  • Die Seite 222 des KSB-Kreiselpumpenlexikons zeigt eine Ausführungsform einer Rohrgehäusepumpe, bei der eine Einlaufdüse anstelle einer Saugleitung Anwendung findet. Bei dieser Ausführungsform ist die Rohrgehäusepumpe frei schwingend in einer Einlaufkammer oder in einem Einlaufbecken aufgehängt. In Abhängigkeit von der Länge solcher frei aufgehängten Rohrgehäüsepumpen kann deren Schwingungsverhalten mitunter zu ungünstigen Resonanzschwingungen führen, welche das Laufverhalten der Rohrgehäusepumpe nachteilig beeinflussen. Aus diesem Grunde werden die Pumpenbauteile als Gusskonstruktionen ausgeführt, die im Hinblick auf Schwingungen eine gute Eigendämpfung aufweisen.
  • Eine andere Maßnahme zur Lösung solcher Schwingungsprobleme zeigt die JP 62-107299 . Darin ist eine sogenannte Bohrlochpumpe mit mehreren Stufen offenbart. Solche Bohrlochpumpen sind sehr lang und dünn ausgeführt. Im Vergleich zu Rohrgehäusepumpen können sie nur geringe Fördermengen auf sehr große Förderhöhen fördern. In den Fig. 4 und 5 sind bekannte Lösungen gezeigt, die mit Hilfe von Traversen oder Zwischendecks eine Abstützung im Bereich der Pumpenstufen vorsehen. Dagegen wird als Verbesserung vorgeschlagen, mit Hilfe von mehreren und über den Umfang des Pumpenteils verteilt angeordneten Spannseilen eine Stabilisierung der Bohrlochpumpe zu erhalten. Zu diesem Zweck werden die Spannseile bis zur Motorlaterne hochgeführt und dort verankert.
  • Der Erfindung liegt das Problem zu Grunde, das Schwingungsverhalten von Rohrgehäusepumpen mit einfachsten Mitteln bei reduziertem Herstellungsaufwand zu verbessern.
  • Die Lösung dieses Problems sieht vor, dass in einer Bodenplatte eines druckdichten Krümmergehäuses eine kräfteübertragende Aufnahme, Führung und Dichtung für das äußere Lagerelement vorgesehen ist. Mit dieser Lösung wird das gesamte Gewicht des Steigrohres über das Lagerelement auf kürzestem Wege in die Bodenplatte des Krümmergehäuses eingeleitet, wodurch die Möglichkeit zum Herausziehen des Pumpenteiles mitsamt den Steigrohren durch das Krümmergehäuse geschaffen wird. Bei einer Aufstellung der Rohrgehäusepumpe auf nur einer Fundamentebene ist dies gleichzeitig auch diejenige Ebene, die zusätzlich die Kräfte des Antriebes mit aufnimmt. Durch die Abstützung des äußeren Lagerelementes direkt in der Bodenplatte des Krümmergehäuses ergibt sich der wesentliche Vorteil, dass in der Lagerebene des Lagerelementes gewissermaßen ein definierter Schwingungsknoten für das aus Antrieb und Pumpe bestehende schwingungsfähige System geschaffen wird. Dies trifft auch bei einer an sich bekannten Aufstellung der Rohrgehäusepumpe über zwei Fundamentebenen zu. Die dann obere Fundamentebene nimmt die Kräfte des Antriebes auf und die untere Fundamentebene nimmt die Kräfte des Pumpenteiles mit Steigrohrteilen und Krümmer auf, wobei für das Gesamtsystem der Rohrgehäusepumpe der Schwingungsknoten in der Bodenplatte des Krümmergehäuses bestehen bleibt.
  • Dadurch wird zur Schwingungsberechnung der Rohrgehäusepumpe nur noch, ausgehend von der Lagerebene des Lagerelementes in der Bodenplatte, die Länge des Pumpenteiles bis zum äußeren Lagerelement und die Länge des Aufbaues oberhalb des äußeren Lagerelementes berücksichtigt. Somit bildet der nichtrotierende Pumpenteil inklusive der angeschlossenen Steigrohr- und Krümmerteile aus schwingungstechnischer Sicht ein Pendelsystem, während der rotierende Teil, bestehend aus Laufrad mit Welle, aus schwingungstechnischer Sicht ein weiteres Pendelsystem bildet. Für die Schwingungsberechnung der Rohrgehäusepumpe sind primär diese zwei Pendelsysteme rechnerisch auszuwerten.
  • Ausgestaltungen sehen hierzu vor, dass die Bodenplatte ein Bestandteil der mehrteiligen Laterne ist oder dass die Bodenplatte ein Bestandteil eines in die Laterne integrierten druckdichten Krümmergehäuses ist. Somit kann durch die Integration in die Bodenplatte in einfacher Weise die Schwingungslänge des stillstehenden Pumpenteiles definiert bestimmt werden. Und für die Berechnung der Schwingungen des rotierenden Pumpenteiles wird als Pendellänge dessen Länge bis zum Lager für die Aufnahme der Axialkräfte angenommen.
  • Für Wartungszwecke wird in an sich bekannter Art der Antrieb von der Laterne entfernt und dann nach Öffnen eines am Krümmergehäuse angeordneten Druckdeckels der komplette Pumpenteil mitsamt Krümmer, Steigrohr, Welle, Laufrad und allen weiteren Einbauten aus dem Krümmergehäuse gehoben. Diese Lösung hat den Vorteil, dass auf ein langes Aufhängerohr, welches zur Übertragung der Gewichtskräfte des Laufzeuges und der Einbauten bisher erforderlich ist, vollständig verzichtet werden kann. Dies reduziert in weiterer vorteilhafter Weise die Anzahl der schwingungsfähigen Komponenten. Somit ist eine einfachere und gleichzeitig präzisere Schwingungsberechnung möglich.
  • Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die mit dem Laufzeug kräfteübertragend verbundene Welle in der Laterne und oberhalb der Drucköffnung des Pumpenteiles gelagert ist. Somit ergibt sich für die Berechnung des Schwingungsverhaltens der rotierenden Teile eine zu berücksichtige Länge, die größer als die Länge des Steigrohres mit dem angeschlossenen Pumpenteil ist.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen die
    • Fig. 1
    eine Rohrgehäusepumpe im Schnitt, die
    Fig. 2 + 3
    eine vergrößerte Darstellung der Lagerung des Pumpenteiles und die
    Fig. 4
    eine Ausführungsform in mehrstufiger Bauform.
  • Die in Fig. 1 dargestellte, frei aufgehängte Rohrgehäusepumpe verfügt über einen Motor 1, dessen Gewichts- und Reaktionskräfte eine Laterne 2 in ein Fundament 3 leitet, welches auch die Kräfte eines Pumpenteiles 4 aufnimmt. Die mehrteilig ausgebildete Laterne 2 besteht aus einer Motorlaterne 2.1, welche eine Axiallagerung 5 einer Welle 6 und deren Wellenkupplung 7 umgibt. Die Motorlaterne 2.1 stützt sich über eine Zwischenlaterne 2.2 auf einem in der Laterne 2 druckdicht ausgebildeten Krümmergehäuse 2.3 ab. Von dessen Bodenplatte 2.4 werden die Gewichtskräfte des Motors 1 in das Fundament 3 geleitet.
  • Für diejenigen Anwendungsfälle, bei denen das Gewicht des Motors 1 zu groß ist, kann die Motorlaterne 2.1 auch als eine sogenannte Überstülplaterne ausgebildet sein, welche über die Zwischenlaterne 2.2 und das Krümmergehäuse 2.3 gestülpt ist und diese auf größeren Durchmesser umgibt. Auch eine solche Überstülplaterne leitet die Kräfte des Motors 1 direkt in der Ebene der Bodenplatte 2.4 ins Fundament 3 ab. Somit wird das druckdichte Krümmergehäuse 2.3 und die Zwischenlaterne 2.2 vom Gewicht des Motors entlastet.
  • Der Flüssigkeit führende Pumpenteil 4 besteht aus zwei miteinander verbundenen Steigrohren 9, in denen mit Hilfe von Führungselementen 10 die Lager 11 der Welle 6 gehalten sind. Gleichzeitig ist in dem Steigrohr 9 an dem in Strömungsrichtung gesehenen Anfang des Pumpenteiles 4 ein Laufrad 12 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel übernimmt das Steigrohr 9 teilweise auch die Funktion eines Pumpengehäuses 8, da darin auch die strömungsführenden Einbauten 13 des Pumpenteiles 4 angeordnet sind. Dabei handelt es sich um Energie umwandelnde Leiteinrichtungen in Form von Leitschaufeln, Leitkanälen oder Leiträdern. Laufrad 12, hier dargestellt in Halbaxialbauweise, und strömungsführende Einbauten 13 können auch Bestandteil eines separaten Pumpengehäuses sein, welches mit einem Steigrohr 9 verbunden ist.
  • In Folge der Ausbildung der Welle 6 als kräfteübertragendes Bauteil für das dargestelltes Laufrad 12 wird dessen Gewicht ebenfalls von der Welle 6 gehalten. Das Gewicht der rotierenden Pumpenteile, also Welle 6 und Laufrad 12 sowie eventueller-Wellenkupplungen 7.1 bei Verwendung einer mehrteiligen Welle, wird von dem Axiallager 5 aufgenommen.
  • Befestigt ist der Pumpenteil 4 an einem Druckdeckel 14 des Krümmergehäuses 2.3 und an der Bodenplatte 2.4. Ein vom Laufrad 12 durch die Steigrohre 9 gefördertes Fluid durchströmt einen mit den Steigrohren 9 verbundenen Krümmer 15, der herausnehmbar im Krümmergehäuse 2.3 angeordnet ist. Der Krümmer 15 leitet das Fluid in eine an den Krümmer anzuschließende - hier nicht dargestellte - Rohrleitung. Eine solche Rohrleitung wird an einem in der Zeichnung rechtsseitig vom Krümmergehäuses 2.4 angeordneten Flansch flüssigkeitsdicht befestigt.
  • Der Krümmer 15 ist im Krümmergehäuse 2.4 freistehend angeordnet. Zwischen einer Austrittsöffnung des Krümmers 15 und dem Innendurchmesser des Krümmergehäuses 2.4 existiert ein Spalt. Dieser entkoppelt den Krümmer 15 vom Krümmergehäuses 2.4 und erleichtert die Montage- oder Demontagearbeiten durch einfaches Herausheben des Pumpenteiles 4. Am Austritt des Krümmers 15 ist keine Dichtung erforderlich, da der Innenraum des Krümmergehäuses 2.3 druckdicht ausgebildet und mit Fluid gefüllt ist.
  • Am Krümmer 15 ist ein äußeres Lagerelement 17 angebracht, mit dem das Gewicht der nichtrotierenden oder stillstehenden Pumpenteile in die Bodenplatte 2.4 übertragen wird. Das Lagerelement 17 kann auch am Steigrohr 9 befestigt sein, wenn dieses in das Krümmergehäuse 2.3 hineinragt. Der Ort der Anbringung ist abhängig von der gewählten Größe des Krümmers 15, des Krümmergehäuses 2.4 oder eines daran angrenzenden Steigrohres 9.
  • Druckdicht verschlossen ist das Krümmergehäuse 2.3 durch den Druckdeckel 14. Ein kurzes Tragelement 18 verbindet den Krümmer 15 kräfteübertragend mit dem Druckdeckel 14. Dieses Tragelement 18 dient weiterhin als Führung für den Krümmer 15 im Druckdeckel 14 und als Dichtung im Bereich der Durchführung der Welle 6 durch den Druckdeckel 14. Im Bereich des Druckdeckels 14 ist für die Durchführung der Welle 6 eine an sich bekannte Wellenabdichtung angeordnet. Aus Gründen einer vereinfachten Fertigung und Gewichtsreduzierung ist der Pumpenteil 4 als Schweißkonstruktion ausgebildet. Dies stellt gegenüber einer schwingungsdämpfenden Gusskonstruktion sogar einen Vorteil dar, da sich infolge der Ausbildung eines definierten Schwingungsknotens im Bereich der Auflage des Lagerelementes 17 an der Bodenplatte 2.4 ein besser beherrschbares Schwingungsverhalten ergibt.
  • Für Demontagezwecke des Pumpenteiles 4 wird der Motor 1 bei geöffneter Wellenkupplung 7 von der Motorlaterne 2.1 abgehoben. Danach wird vom flüssigkeitsdichten Krümmergehäuse 2.3 der Druckdeckel 14 gelöst. Durch das am Krümmer 15 befestigte Tragelement 18, welches auch als ein Rohrelement ausgebildet sein kann, lastet während einer Montage oder Demontage das Gewicht des Pumpenteiles 4 am Druckdeckel 14. Dagegen wird im montierten Zustand und während des Betriebes das Gewicht des nichtrotierenden Pumpenteiles über das äußere Lagerelement 17 direkt in die Bodenplatte 2.4 geleitet. Infolge der Lagerung, Führung und Abdichtung am Lagerelement 17 findet an dieser kräfteaufnehmenden Stelle der Bodenplatte 2.4 aus statischer Sicht eine Entkoppelung statt, wodurch gleichzeitig für die Rohrgehäusepumpe ein Schwingungsknoten gebildet wird.
  • Dies erleichtert die Schwingungsberechnung der Rohrgehäusepumpe wesentlich. Für die Berechnung der Eigenfrequenzen des Gesamtsystems werden die Bauteillängen des Pumpenteiles 4 bis zum Schwingungsknoten in dem Lagerelement 17 mit dem jeweiligen Krümmeranteil oder Steigrohranteil und die oberhalb des Schwingungsknoten befindlichen Längen des Motors1 mit den entsprechenden Teilen der Laterne 2 berücksichtigt. Dazu ist in vereinfachender Weise nur die Pendellänge PLP für den Pumpenteil 4 und die Pendellänge PLA für die Laterne mit dem Motor in Ansatz zubringen. Ausgangspunkt für die Bestimmung dieser Pendellängen ist der zwischen dem äußeren Lagerelement 17 und der Bodenplatte 2.4 geschaffene Schwingungsknoten. Eine Pendellänge PLR berücksichtigt dabei das Schwingungsverhalten des rotierenden Systems, wobei dazu der Abstand zwischen dem Laufrad 12 und dem Axiallager 5 benutzt wird.
  • Gegenüber den bekannten Pumpenausführungen erfolgt mit dieser Lösung die Eliminierung von schwingungsfähigen Bauteilen, wodurch die Anzahl der zu berücksichtigenden Eigenfrequenzen reduziert und damit die Berechnung der Eigenfrequenzen vereinfacht wird. Denn die Lagerung der nichtrotierenden Pumpenteile in der Bodenplatte sowie der Verzicht auf ein bisher notwendiges, die Welle umgebendes zusätzliche Aufhängerohr reduziert die Anzahl schwingungsfähiger Systemteile und verbessert das Schwingungsverhalten der Rohrgehäusepumpe. Diese Art einer Pumpenaufhängung bildet also gleichzeitig für das Gesamtsystem der Rohrgehäusepumpe einen definierten Schwingungsknoten.
  • Aus Gründen der höheren Festigkeit, einer Gewichtsreduzierung sowie verbesserter Fertigungsmöglichkeiten ist die Rohrgehäusepumpe als Schweißkonstruktionen ausgebildet. Dies erlaubt eine standardisierte Bauform, bei der eine Baugröße einer Laterne 2 für unterschiedliche Steigrohrdurchmesser Anwendung finden kann. Dazu wird die jeweilige Laterne 2 für einen maximalen Durchmesser des Pumpenteiles 4 ausgelegt. Und in der Bodenplatte 2.4 wird die Weite der Öffnung, in deren Bereich das äußere Lagerelement 17 anliegt, so groß gewählt, dass ein Herausziehen der hindurchzuführenden Bauteile, also des für dieses Krümmergehäuse größten kompletten Pumpenteiles 4 inklusive der Steigrohre 9, möglich ist. Für kleinere Baugrößen der Rohrgehäusepumpe ist dann nur der Einbau eines anderen Lagerelementes 17 notwendig. Dieses gleicht dann die Durchmesserunterschiede zwischen der das Lagerelement 17 aufnehmenden Öffnung in der Bodenplatte 2.4 und den Durchmessern von Steigrohr 9 und/oder Krümmer 15 aus.
  • In der als Halbschnitt dargestellten Fig. 2 ist in einer vergrößerten Darstellung das Lagerelement 17 gezeigt, welches auf kürzestem Wege die Kräfte in die Bodenplatte 2.4 und das Fundament 3 übertragt. Die Bodenplatte 2.4 weist eine Öffnung auf, die zur Aufnahme des Lagerelementes 17 ausgebildet ist. Die Darstellung der Fig. 2 zeigt in der Bodenplatte 2.4 eine konisch oder kegelförmig gestaltete Öffnung, in der das Lagerelement 17 mit einer entsprechenden Kontur selbstzentrierend und kräfteübertragend anliegt. Zur Verbesserung der Dichtwirkung zwischen den aneinanderliegenden Teilen sind zusätzliche Dichtelemente 19 , beispielsweise Dichtringe, angeordnet. Somit wird in einfachster Weise ein Flüssigkeitsaustritt aus dem Krümmergehäuse 2.3 im Bereich der Bodenplatte 2.4 verhindert.
  • Die Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des Lagerelementes 17, welches nach Art eines Winkelringes gestaltet ist. Die Kräfteübertragung übernimmt hier eine sich in Radialrichtung flanschförmig erstreckende Ringfläche 20, während die Zentrierung durch einen angrenzenden, geringe Toleranzen aufweisenden Passungsabschnitt 21 erfolgt. Diese Lösung ermöglicht zwar eine einfachere Fertigung, sie erfordert jedoch eine höhere Sorgfalt bei der Montage. Auch hier unterstützen Dichtelemente 19 die Abdichtung.
  • Die Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform. Der mehrstufige Pumpenteil 4 ist zweistufig dargestellt und weist im Unterschied zur Fig. 1 separate Pumpengehäuse 22, 23 auf, die untereinander durch ein Steigrohr 9 oder Steigrohrteile 9.1 miteinander verbunden sind. Die Pumpengehäuse 8.1 der 2. Pumpenstufe ist hierbei durch einen kürzeren Steigrohrabschnitt 9.1 mit dem Krümmer 15 verbunden. Auch bei dieser Bauform sind alle Durchmesser so gewählt, dass der komplette Pumpenteil 4 als ein Teil problemlos durch die Bodenplatte 2.4 hindurchgeführt werden kann.
  • Somit ist in einfachster Weise durch modulartigen Zusammenbau eine Anpassung einer solchen Rohrgehäusepumpe an größere Baulängen möglich. Durch Hintereinanderschalten solcher für große Fördermengen ausgelegter Laufradhydrauliken können auch Problemfälle mit notwendigen größeren Förderhöhen gelöst werden.
  • Die notwendige Zentrierung zwischen Pumpengehäusen, Steigrohren oder Steigrohrteilen mit den darin angeordneten Wellenlagerungen erfolgt durch an sich bekannte Passelemente. Dies sind beispielsweise Passstifte, die in einander zugeordneten Flächen, wie Steigrohrflanschflächen, eingearbeitet sind. Somit ist in einfacher und schneller Weise bei einem eventuellen Wartungsfall eines Lagers 11 durch standardisierte Bauteile ein Austausch möglich, ohne dabei das Schwingungsverhalten des Gesamtsystems negativ zu beeinflussen.

Claims (10)

  1. Rohrgehäusepumpe, deren Lauf- und Leiteinrichtung mit einem Steigrohr verbunden ist, wobei eine innerhalb des Steigrohres angeordnete, die Laufeinrichtung antreibende Welle mit einem oberhalb des Steigrohres angeordneten Antrieb verbunden ist, eine mehrteilige Laterne die Gewichtskraft des Antriebes in ein Fundament überträgt, am Steigrohr und/oder am Krümmer ein an sich bekanntes äußeres Lagerelement vorgesehen ist und das Steigrohr in ein druckdichtes Krümmergehäuse einmündet, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Bodenplatte (2.4) eines druckdichten Krümmergehäuses (2.3) eine kräfteübertragende Aufnahme, Führung und Dichtung für das äußere Lagerelement (17) vorgesehen ist.
  2. Rohrgehäusepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenplatte (2.4) ein Bestandteil der mehrteiligen Laterne (2) ist.
  3. Rohrgehäusepumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenplatte (2.4) ein Bestandteil eines in die Laterne (2) integrierten druckdichten Krümmergehäuses (2.3) ist.
  4. Rohrgehäusepumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Laufzeug kräfteübertragend verbundene Welle (6) in der Laterne (2, 2.1) und oberhalb der Drucköffnung des Pumpenteiles (4) gelagert ist.
  5. Rohrgehäusepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Bodenplatte(2.4) und äußerem Lagerelement (17) ein Schwingungsknoten für eine Schwingungsberechnung der nichtrotierenden Pumpenteile (4) ausgebildet ist.
  6. Rohrgehäusepumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich vom Schwingungsknoten in der Bodenplatte (2.4) eine Pendellänge (PLP) des Pumpenteiles (4) und eine Pendellänge (PLA) des Antriebsteiles (1, 2) erstreckt.
  7. Rohrgehäusepumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Bodenplatte (2.4) liegende Schwingungsknoten innerhalb einer Pendellänge (PLR) des von Welle (6) und Laufrad (12) gebildeten rotierenden Pumpenteiles (4) angeordnet ist.
  8. Rohrgehäusepumpe nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen Axiallager (5) und unterem Laufrad (12) die Pendellänge (PLR) des rotierenden Pumpenteiles (4) bestimmt.
  9. Rohrgehäusepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsknoten in einer Öffnung der Bodenplatte (2.4) angeordnet ist.
  10. Rohrgehäusepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenteil (4) durch die Bodenplatte (2.4) durchführbar ist.
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