EP2142804A1 - Förderpumpe - Google Patents

Förderpumpe

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Publication number
EP2142804A1
EP2142804A1 EP08735086A EP08735086A EP2142804A1 EP 2142804 A1 EP2142804 A1 EP 2142804A1 EP 08735086 A EP08735086 A EP 08735086A EP 08735086 A EP08735086 A EP 08735086A EP 2142804 A1 EP2142804 A1 EP 2142804A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pump
feed pump
radial wheel
impeller
pump according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08735086A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Axel Binder
Christoph Jäger
Christoph Keller
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
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KSB AG filed Critical KSB AG
Publication of EP2142804A1 publication Critical patent/EP2142804A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/0066—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by changing the speed, e.g. of the driving engine
    • 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
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2238—Special flow patterns
    • F04D29/225—Channel wheels, e.g. one blade or one flow channel
    • 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
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/586—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for liquid pumps
    • F04D29/588—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for liquid pumps cooling or heating the machine

Definitions

  • the invention relates to a feed pump with a variable-speed drive, wherein the feed pump as a single-stage centrifugal pump with in a impeller space of a pump housing (1) rotatably mounted radial wheel (2) centrifugal design for conveying a fluid between a pump inlet (4) and a pump outlet (13) is, the radial wheel (2) is connected to a up to the five-digit range of revolutions per minute variable speed drive motor, the radial wheel (2) is centrally flowed, with delivery channels (3) is provided and with an outer diameter up to 55 mm at Has delivery heights up to 300 m.
  • Such systems require a precise, constant, freely adjustable and pulsation-free volume flow of liquid substances.
  • positive displacement pumps in the form of micro-toothed ring and gear pumps as well as in the form of diaphragm and piston pumps are used.
  • Disadvantage of such positive displacement pumps are the lack of reliability due to friction between the relatively moving, sealed components and their pulsating flow. A related maintenance and the cost of wear and tear Parts as well as their change hinder rapid research and development and interfere with a production process sensitive.
  • WO 2005/052365 A2 discloses a centrifugal pump in the form of a canned motor pump for circulating supercritical hydrocarbons.
  • the drive motor has a split tube made of PEEK 1 within which a rotor protected by a stainless steel coating is arranged. Ceramic bearings of the pump shaft and the drive rotor are lubricated by a partial flow of the pumped liquid taken from the pump housing.
  • the open-formed impeller has a diameter between see 1 and 2 inches and the rotor driving the rotor of the roller-mounted DC motor has a diameter between 1, 5 and 2 inches.
  • the single-stage pumping device with the open impeller should reach maximum speeds of up to 60,000 rpm.
  • Suction nozzle, discharge nozzle and a type of spiral space downstream of the impeller are arranged in an outer pump housing part, while an inner pump housing part has the cantilevered impeller and a mounting for a variable speed DC canned motor as a drive motor.
  • a disadvantage of this canned motor design is the large number of gaps, which greatly hinder the cleaning of the pump due to the complex flow guidance between pump and canned motor. Since part of the pumped liquid continuously flows through the motor and its gap, the frictional heat of the roller bearings and the heat loss of the canned motor cause a high heat input into the pumped liquid. As a result, this pump can only be operated in close proximity to an undefined optimum operating point. In a partial load operation of this pump, an inadmissibly high heat input would take place very quickly. This would in addition to damage to the fluid also a failure of the pump due to cavitation or dry running result.
  • the invention is based on the problem, for the promotion and dosage of liquid substances in the milliliter range of chemical, pharmaceutical and / or cosmetic components to develop a pump unit, the flow rate pulsation-free and precisely adjustable over a wide range for different media is variable with different characteristics and for quick product changes the pump is easy to clean.
  • a metering pump in the form of a centrifugal centrifugal centrifugal design is realized. This is designed as a feed pump for use in a process plant for a nominal operation in the form of a permanent centrifugal pump partial load operation with flow rates in the range of 0 ml / min to 7000 ml / min, the rated operation by a centrifugal pump part-load specific speed nq T L ⁇ 0.05 ⁇ 10 (1 / min) is characterized and wherein the impeller space is provided at the periphery with one or more, acute-angled or tangential to Radialradaußen preparer arranged Pumpenauslasskanälen.
  • this centrifugal pump is designed for extreme part-load operation, which promotes small amounts without pulsation.
  • the feed pump preferably has a centrifugal pump partial load-specific speed nq T L ⁇ 0.05 ⁇ 3 (1 / min).
  • the design of the feed pump for a centrifugal pump partial load operating range nq - TL has proven ⁇ 2.5.
  • the outer diameter of the radial wheel (2) can be up to a maximum of 70 mm.
  • the pump housing with a radial wheel arranged therein preferably has a residual volume of less than 30 milliliters. This has the significant advantage of easy flushing of the feed pump. And as a result of the small residual volume and the minimum number of slots, only a small loss of product occurs during a cleaning or flushing of a fluid to be delivered in the feed pump. Furthermore, an inner diameter of the impeller space is formed at most 4% larger than an outer diameter of the radial wheel. And by means of a reduction of the impeller space surrounding the radial wheel takes place at the Pumpenauslasskanal an increase in a pending there pitotast. there the inlet openings of one or more Pumpenauslasskanälen are formed in the form of pitot tubes or pitot tube-like.
  • this is provided with a tempering device, preferably for a nominal operation with a centrifugal pump partial-speed specific speed nq T L ⁇ 0.05 ⁇ 1 (1 / min).
  • a seal is arranged between the impeller space and the radial wheel and / or its shaft.
  • a hermetically sealed, magnetically coupled drive transmits a torque to the radial wheel.
  • the tempering and / or on a bearing housing a bearing for the shaft is arranged.
  • the feed pump may be formed as a block aggregate with flanged engine.
  • the feed pump is characterized by a constant travel operation or a metering operation.
  • Fig. 1 is a feed pump in longitudinal section
  • Fig. 2 is a perspective view of the pump unit
  • Fig. 3 is a perspective view of an impeller
  • Fig. 4 is an impeller in section
  • FIG. 5 shows a cross section through the feed pump and FIG. 6 shows the position of the feed pump in a nq diagram
  • a feed pump is shown in a single-stage design.
  • a radial wheel 2 centrifugal type is arranged to rotate.
  • the radial wheel 2 has delivery channels 3 and is centrally through a pump inlet 4 flows.
  • the radial wheel 2 is connected to transmit power to a variable speed drive 5 and has an outer diameter DL A , which may be up to 70 mm.
  • the radial wheel rotates in an impeller space 6 whose inner diameter D L RI is designed to be at most 4% larger than the outer diameter DLA of the radial wheel 2.
  • the pump housing 1 is provided with a tempering device 7, which is integrated in this embodiment in the pump housing.
  • Fridges 7.1 to 7.3 surround the impeller space 6 and also adjacent to the pump housing 1 seal housing 8.
  • Within the seal housing 8 is arranged as a kind of shaft seal a seal 9, which is shown in the embodiment as a lip seal.
  • the seal 9 can also be designed as a mechanical seal.
  • the tempering 7.1 to 7.3 are acted upon by external means.
  • the area of the pump inlet 4 is defined by a contact surface 12 located in the immediate vicinity of the pump interior, against which a line to be connected for a delivery fluid bears sealingly.
  • An analogous training is on the - here below the drawing plane, only partially visible as a semicircle - pump outlet 13 is present.
  • Fig. 2 the perspective view of the unitized pump, the pump inlet 4 and the pump outlet 13 can be seen.
  • the tempering device 7 is integrated in the pump housing 1 and pump inlet 4 and pump outlet 13 are passed through the tempering 7 to the impeller space.
  • External tempering means for example, coolants
  • External tempering means for example, coolants
  • Pump unit and drive motor 5 are combined to form a structural unit and held in a support member 16.
  • the support element 16 provides the prerequisite for the modular design or installation in an existing system.
  • Fig. 3 shows a perspective view of a radial wheel 2.
  • the radial wheel 2 is disc-shaped and provided in this example with a hub 2.1.
  • Within the hub 2.1 is a force-transmitted connection with the shaft 10, not shown here of the drive 5.
  • Within the radial wheel 2 conveyor channels 3 are arranged.
  • a plurality of conveying recesses 18 are arranged on the impeller periphery 17, which are designed in the form of blind holes. With the help of these wells the pressure digit of the centrifugal impeller is improved.
  • the pressure and suction-side cover disks 19, 20 have a plurality of radially extending feed grooves 21.
  • the conveyor grooves 21 also improve the pressure digit of a built-in impeller 6 in accordance with FIG. 1 impeller.
  • the impeller in the axial direction penetrating compensation bores 22 serve to equalize the pressure within the pump housing and at the same time as an assembly aid in making a connection to the drive.
  • the depth T of the conveying recesses 18 is selected as a function of the desired residual volume of a fully assembled pump.
  • any other shape such as grooves, slots or the like, find application, with which in the range of the impeller outer diameter, an energy transfer is possible.
  • Fig. 5 shows a cross section through the feed pump. Due to the generous temperature control room 7.2, which is in operative connection with the other temperature control room, a permanent extreme partial load operation is guaranteed.
  • the pump outlet channel 13 may be designed as a simple bore or it may - as shown - be formed by a pitot tube-like insert 24 having an inlet opening 25. The latter allows for easy customization.
  • a radial gap width which lies in the single-digit millimeter range, results between the outside diameter DL A of the radial wheel and the enveloping, surrounding diameter D LR I of the rotor wheel space 6.
  • the radial gap between impeller and housing is in the range of 2 mm.
  • the gap between the impeller and the housing is of an analogous order of magnitude.
  • the peripheral component of the impeller simultaneously approaches the peripheral speed and in combination with an obliquely inclined, preferably tangential, impeller 2 disposed pump outlet 13 results for this centrifugal pump at the outlet opening a maximum possible back pressure.
  • high delivery heads can be realized with a minimum residual volume within the pump housing.
  • the non-contact arrangement of the impeller within the impeller space avoids sealingly abutting friction surfaces. This measure prevents the generation of mechanical frictional heat, prevents fretting wear and the resulting contamination of a pumped liquid with abraded particles, and improves the operational safety through significantly extended service lives. In addition, the cleanability counteracting sealing gaps are avoided.
  • the nq values of centrifugal pumps are compared with those of the positive displacement pumps in a nq diagram in characteristic diagrams drawn with solid lines.
  • the new delivery pump covers the area between these two opposing pump types with its characteristic diagram of the centrifugal pump partial-load-specific speed nq ⁇ L.

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Förderpumpe mit einem drehzahlveränderbaren Antrieb (5), wobei die Förderpumpe als einstufige Kreiselpumpe mit in einem Laufradraum (6) eines Pumpengehäuses (1) rotierend angeordneten Radialrad (2) zentrifugaler Bauart zur Förderung eines Fluids zwischen einem Pumpeneinlass (4) und einem Pumpenauslass (13) ausgebildet ist. Das Radialrad (2) ist mit einem bis in den fünfstelligen Bereich von Umdrehungen pro Minute drehzahlveränderbaren Antriebsmotor verbunden, das Radialrad (2) wird mittig angeströmt, ist mit Förderkanälen (3) versehen und weist bei einem Außendurchmesser bis zu 55 mm drehzahlabhängige Förderhöhen bis 300 m auf. Zur Verwendung in einer verfahrenstechnischen Anlage ist die Förderpumpe für einem Nennbetrieb in Form eines dauerhaften Kreiselpumpen-Teillast-Betrieb mit Fördermengen im Bereich von 0 ml/min bis 7000 ml/min ausgelegt. Der Nennbetrieb ist durch eine Kreiselpumpen-Teillast-spezifische Drehzahl nq TL ≥ 0,05 < 10 (1/min) gekennzeichnet und der Laufradraum (6) ist am Umfang mit einem oder mehreren, spitzwinklig oder tangential zum Radialradaußendurchmesser angeordneten Pumpenauslasskanälen (13) versehen.

Description

K S B A k t i e n g e s e l l s c h a f t
Beschreibung
Förderpumpe
Die Erfindung betrifft eine Förderpumpe mit einem drehzahlveränderbaren Antrieb, wobei die Förderpumpe als einstufige Kreiselpumpe mit in einem Laufradraum eines Pumpengehäuses (1) rotierend angeordneten Radialrad (2) zentrifugaler Bauart zur Förderung eines Fluids zwischen einem Pumpeneinlass (4) und einem Pumpenauslass (13) ausgebildet ist, das Radialrad (2) mit einem bis in den fünfstelligen Bereich von Umdre- hungen pro Minute drehzahlveränderbaren Antriebsmotor verbunden ist, das Radialrad (2) mittig angeströmt wird, mit Förderkanälen (3) versehen ist und bei einem Außendurchmesser bis zu 55 mm bei Förderhöhen bis 300 m aufweist.
Im Bereich der Forschungs- und Entwicklungsprozesse der chemischen und pharma- zeutischen Industrie besteht die Forderung nach immer schnelleren Entwicklungen zu geringeren Kosten. In der Produktion solcher Stoffe werden flexiblere, kleinere und um- weltschonendere Prozesse verlangt. Dies führt zum Einsatz verfahrenstechnischer Komponenten, die teilweise mit sehr kleinen Füllvolumina und kontinuierlichem Stoff- fluss betrieben werden. Aufgrund der Forderung eines flexiblen Einsatzes solcher AnIa- gen, ist eine gute Spülbarkeit der gesamten Anlage mit den darin montierten Aggregaten mit Hilfe von besonderen Spülmedien notwendig.
Solche Anlagen erfordern einen präzisen, konstanten, frei einstellbaren und pulsations- freien Volumenstrom von flüssigen Stoffen. Für hochpräzise kontinuierliche Volumen- ströme im Bereich von null Millilitern pro Minute bis zu einer dreistelligen Anzahl von Litern pro Stunde werden Verdrängerpumpen in Form von Mikrozahnring- und Zahnradpumpen sowie in Form von Membran- und Kolbenpumpen verwendet. Nachteil solcher Verdrängerpumpen sind die mangelhafte Zuverlässigkeit infolge Reibung zwischen den relativ zueinander bewegten, abzudichtenden Bauteilen und deren pulsierender Förderstrom. Ein dadurch bedingter Wartungsaufwand und die Kosten für Verschleiß- teile sowie für deren Wechsel behindern schnelle Forschungs- und Entwicklungsarbeiten und stören einen Produktionsprozess empfindlich.
Durch die WO 2005/052365 A2 ist eine als Spaltrohrmotorpumpe ausgebildete Kreisel- pumpe zur Umwälzung superkritischer Kohlenwasserstoffe bekannt. Der Antriebsmotor verfügt über ein Spaltrohr aus PEEK1 innerhalb dessen ein mit einem Edelstahlüberzug geschützter Rotor angeordnet ist. Keramische Lager der Pumpenwelle und des Antriebsrotors werden von einem dem Pumpengehäuse entnommenen Teilstrom der Förderflüssigkeit geschmiert. Das offen ausgebildete Laufrad hat einen Durchmesser zwi- sehen 1 und 2 Zoll und der das Laufrad antreibende Rotor des wälzgelagerten Gleichstrommotors hat einen Durchmesser zwischen 1 ,5 und 2 Zoll. Die einstufige Pumpeinrichtung mit dem offenen Laufrad soll maximale Drehzahlen bis zu 60.000 U/min erreichen. Saugstutzen, Druckstutzen und eine dem Laufrad nachgeordnete Art von Spiralraum sind in einem äußeren Pumpengehäuseteil angeordnet, während ein inneres Pumpengehäuseteil das fliegend gelagerte Laufrad und eine Befestigung für einen drehzahlregelbaren Gleichstrom-Spaltrohrmotor als Antriebsmotor aufweist.
Nachteilig bei dieser Spaltrohrmotorkonstruktion ist die Vielzahl von Spalten, die aufgrund der komplexen Strömungsführung zwischen Pumpe und Spaltrohrmotor die Rei- nigung der Pumpe stark behindern. Da ein Teil der Förderflüssigkeit permanent den Motor und dessen Spaltraum durchströmt, entsteht durch die Reibungswärme der Wälzlager sowie die Verlustwärme des Spaltrohrmotors ein hoher Wärmeeintrag in die Förderflüssigkeit. Infolgedessen kann diese Pumpe nur in unmittelbarer Nähe zu einem nicht definierten optimalen Betriebspunkt betrieben werden. Bei einem Teillastbetrieb dieser Pumpe würde sehr schnell ein unzulässig hoher Wärmeeintrag stattfinden. Dies hätte neben einer Schädigung des Fluids auch einen Ausfall der Pumpe infolge Kavitation oder Trockenlauf zur Folge.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, zur Förderung und Dosierung von flüssigen Stoffen im Milliliter-Bereich von chemischen, pharmazeutischen und/oder kosmetischen Komponenten eine Pumpeneinheit zu entwickeln, deren Fördermenge pulsationsfrei und präzise einstellbar über einen großen Bereich für unterschiedliche Fördermedien mit unterschiedlichen Eigenschaften variabel ist und für schnelle Produktwechsel die Pumpe leicht zu reinigen ist.
Die Lösung des Problems erfolgt mit den Merkmalen von Anspruch 1. Damit ist eine Dosierpumpe in Form einer Kreiselpumpe zentrifugaler Bauart verwirklicht. Diese ist als Förderpumpe zur Verwendung in einer verfahrenstechnischen Anlage für einen Nennbetrieb in Form eines dauerhaften Kreiselpumpen-Teillast-Betrieb mit Fördermengen im Bereich von 0 ml/min bis 7000 ml/min ausgelegt, wobei der Nennbetrieb durch eine Kreiselpumpen-Teillast-spezifische Drehzahl nq TL ≥ 0,05 < 10 (1/min) gekennzeichnet ist und wobei der Laufradraum am Umfang mit einem oder mehreren, spitzwinklig oder tangential zum Radialradaußendurchmesser angeordneten Pumpenauslasskanälen versehen ist.
Im völligen Gegensatz zu allen geltenden Kreiselpumpen-Auslegeregeln oder - bestimmungen ist diese Kreiselpumpe für einen extremen Teillastbetrieb ausgelegt, wodurch kleine Mengen pulsationsfrei gefördert werden. Dazu weist die Förderpumpe vorzugsweise eine Kreiselpumpen-Teillast-spezifische Drehzahl nq TL ≥ 0,05 < 3 (1/min) auf. Vorteilhaft hat sich auch die Auslegung der Förderpumpe für einen Kreiselpumpen- Teillast-Betriebbereich nq -TL < 2,5 erwiesen. Der Außendurchmesser des Radialrades (2) kann bis zu maximal 70 mm betragen.
Gemäß weiteren Ausgestaltungen weist das Pumpengehäuse mit einem darin angeordneten Radialrad vorzugsweise ein Restvolumen kleiner 30 Milliliter auf. Dies hat den wesentlichen Vorteil einer leichten Spülbarkeit der Förderpumpe. Und infolge des gerin- gen Restvolumens und der minimalen Spaltanzahl entstehen bei einem Wechsel eines zu fördernden Fluid in der Förderpumpe nur geringe Produktverluste bei einer Reinigung oder Spülung derselben. Weiterhin ist ein Innendurchmesser vom Laufradraum maximal 4 % größer ausgebildet ist als ein Außendurchmesser des Radialrades. Und mittels einer Verkleinerung des das Radialrad umgebenden Laufradraumes erfolgt am Pumpenauslasskanal eine Vergrößerung eines dort anstehenden Staudruckes. Dabei sind die Eintrittsöffnungen von ein oder mehreren Pumpenauslasskanälen in Form von Staurohren oder staurohrähnlich ausgebildet.
Nach einer anderen Ausgestaltung der Förderpumpe ist diese mit einer Temperierein- richtung versehen, vorzugsweise für einen Nennbetrieb mit einer Kreiselpumpen- Teillast-spezifischen Drehzahl nq TL ≥ 0,05 < 1 (1/min).
Diese verbessert eine Förderung von empfindlichen Fluiden und/oder von Fluiden mit niedrigem Siedepunkt durch die in einem großen nq TL Bereich betreibbare Förder- pumpe.
Nach einer anderen Ausbildung ist zwischen Laufradraum und Radialrad und/oder dessen Welle eine Dichtung angeordnet. Ebenso ist eine Ausbildung möglich, bei der ein hermetisch dichter, magnetgekuppelter Antrieb ein Drehmoment auf das Radialrad ü- berträgt. Und am Pumpengehäuse, am Temperiergehäuse und/oder an einem Lagergehäuse ist eine Lagerung für die Welle angeordnet. Auch kann die Förderpumpe als ein Blockaggregat mit angeflanschten Motor ausgebildet sein.
In Abhängigkeit von einem zu verwendenden Antrieb ist die Förderpumpe durch einen Konstantfahrbetrieb oder einen Dosierbetrieb gekennzeichnet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen die
Fig. 1 eine Förderpumpe im Längsschnitt
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht auf die Pumpeneinheit, die
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht auf ein Laufrad, die
Fig. 4 ein Laufrad im Schnitt, die
Fig. 5 einen Querschnitt durch die Förderpumpe und die Fig. 6 die Lage der Förderpumpe in einem nq-Diagramm In Fig. 1 ist eine Förderpumpe in einstufiger Bauweise dargestellt. Im Pumpengehäuse 1 ist ein Radialrad 2 zentrifugaler Bauart rotierend angeordnet. Das Radialrad 2 verfügt über Förderkanäle 3 und wird durch einen Pumpeneinlass 4 mittig angeströmt. Das Radialrad 2 ist mit einem drehzahlregelbaren Antrieb 5 kräfteübertragend verbunden und weist einen Außendurchmesser DLA auf, der bis zu 70 mm betragen kann. Das Radialrad rotiert in einem Laufradraum 6, dessen Innendurchmesser DLRI nur maximal 4% größer ausgebildet ist als der Außendurchmesser DLA des Radialrades 2.
Das Pumpengehäuse 1 ist mit einer Temperiereinrichtung 7 versehen, die in diesem Ausführungsbeispiel in das Pumpengehäuse integriert ist. Es sind auch andere Bauformen möglich. Kühlräume 7.1 bis 7.3 umgeben den Laufradraum 6 und auch ein an das Pumpengehäuse 1 angrenzendes Dichtungsgehäuse 8. Innerhalb des Dichtungsgehäuses 8 ist als eine Art Wellendichtung eine Dichtung 9 angeordnet, die in dem Ausführungsbeispiel als ein Lippendichtring dargestellt ist. In Abhängigkeit vom verwende- ten Förderfluid kann die Dichtung 9 auch als eine Gleitringdichtung ausgebildet sein. Die Dichtung 9 kann in Abhängigkeit von der gewählten Verbindung zwischen Laufrad und einer Welle 10 des Antriebes dichtend am Laufrad 2, an einer Laufradnabe 2.1 oder an der Welle 10 anliegen. Die Temperierräume 7.1 bis 7.3 werden durch externe Mittel beaufschlagt. Dadurch werden die vom Förderfluid berührten Teile des Pumpengehäu- se zuverlässig gekühlt, da die Kreiselpumpe für einen Dauerbetrieb in einem Teillast- Betriebspunktefeld ausgelegt ist, dessen Fördermengengrenzen im Bereich von 0 Milliliter/Min, bis 3600 Milliliter/Min, bei einer Förderhöhengrenze von 20 Meter - 300 Meter liegen. Infolge der dafür notwendigen hohen Drehzahl des Antriebes 5 sind zusätzliche Kühlmittel 11 am Außenumfang des Antriebes 5 angeordnet. Und der Antrieb 5 ist kräf- teübertragend mit der Temperiereinrichtung 7 verbunden oder daran befestigt.
Die Fläche des Pumpeneinlasses 4 ist definiert durch eine in unmittelbarer Nähe des Pumpeninnenraumes gelegene Anlagefläche 12, an der eine anzuschließende Leitung für ein Förderfluid dichtend anliegt. Eine analoge Ausbildung ist an dem - hier unterhalb der Zeichenebene befindlichen, nur teilweise als Halbkreis sichtbaren - Pumpenauslass 13 vorhanden. Die Befestigung von daran anzuschließenden Pumpenleitungen - hier nicht dargestellt - erfolgt durch bekannte Mittel, beispielsweise Überwurfmuttern. Durch die unmittelbare Heranführung einer Pumpenleitung an den Laufradraum 6 und durch die geringen Durchmesserunterschiede zwischen Laufrad-Außendurchmesser DLA und Innendurchmesser DLRI des Laufradraumes 6, ergibt sich innerhalb des Pumpengehäuses mit montiertem Radialrad für ein Förderfluid ein Restvolumen von gleich oder klei- ner 50 Milliliter. Diese sehr geringe Menge hat den Vorteil, dass bei einem Wechsel des wertvoller Förderfluide nur geringste Verluste auftreten.
Aus der Fig. 2, der perspektivischen Ansicht auf die als Einheit aufgebauten Förderpumpe, ist der Pumpeneinlass 4 und der Pumpenauslass 13 ersichtlich. Die Temperier- einrichtung 7 ist in das Pumpengehäuse 1 integriert und Pumpeneinlass 4 und Pumpenauslass 13 sind durch die Temperiereinrichtung 7 hindurchgeführt bis zum Laufradraum.
Externe Temperiermittel, beispielsweise Kühlmittel, werden durch die wahlweise ver- wendbaren axialen oder radialen Anschlüsse 14, 15 den Temperierräumen 7.1 bis 7.3 zugeführt und abgeleitet. Pumpeneinheit und Antriebsmotor 5 sind zu einer baulichen Einheit zusammengefasst und in einem Tragelement 16 gehalten. Das Tragelement 16 bietet die Voraussetzung für den modulartigen Aufbau oder Einbau in eine bestehende Anlage.
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht auf ein Radialrad 2. Das Radialrad 2 ist scheibenförmig gestaltet und in diesem Beispiel mit einer Nabe 2.1 versehen. Innerhalb der Nabe 2.1 erfolgt eine kräfteübertragene Verbindung mit der hier nicht dargestellten Welle 10 des Antriebes 5. Innerhalb des Radialrades 2 sind Förderkanäle 3 angeordnet. Zusätzlich sind auf dem Laufradumfang 17 eine Vielzahl von Fördervertiefungen 18 angeordnet, die in Form von Sackbohrungen gestaltet sind. Mit Hilfe dieser Fördervertiefungen wird die Druckziffer des Kreiselpumpenrades verbessert. Bei einer möglichen Ausgestaltung weisen die druck- und saugseitigen Deckscheiben 19, 20 mehrere radialverlaufende Fördernuten 21 auf. Die Fördernuten 21 verbessern ebenfalls die Druck- Ziffer eines gemäß Fig. 1 in einen Laufradraum 6 eingebauten Laufrades. Das Laufrad in axialer Richtung durchdringende Ausgleichbohrungen 22 dienen zum Druckausgleich innerhalb des Pumpengehäuses und gleichzeitig als eine Montagehilfe bei der Herstellung einer Verbindung mit dem Antrieb.
Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch ein Laufrad 2, bei dem vier Förderkanäle 3 Verwendung finden. Deren Durchmesser ist so abgestimmt, dass sie im Bereich des Laufradeintritts 23 einen benachbarten Förderkanal nicht schneiden. Somit ist die Beibehaltung eines definierten Laufradeintrittsdurchmessers gewährleistet. Die Tiefe T der Fördervertiefungen 18 ist in Abhängigkeit vom gewünschten Restvolumen einer fertig montierten Pumpe gewählt.
Anstelle der hier gezeigten Fördervertiefungen 18 in Form von Bohrungen kann auch jede andere Form, beispielsweise Nuten, Schlitze oder dergleichen, Anwendung finden, mit denen im Bereich des Laufrad-Außendurchmessers eine Energieübertragung möglich ist.
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch die Förderpumpe. Aufgrund des großzügigen Temperierraumes 7.2, der in Wirkverbindung mit dem anderen Temperierraum steht, ist ein dauerhafter extremer Teillastbetrieb gewährleistet. Der Pumpenauslasskanal 13 kann als eine einfache Bohrung gestaltet sein oder er kann - wie dargestellt - durch einen staurohrähnlichen Einsatz 24 mit einer Eintrittsöffnung 25 gebildet sein. Letzteres ermöglicht eine einfache Anpassung.
Durch den minimierten Laufradraum 6 ergeben sich zwischen dem Außendurchmesser DLA des Radialrades und dem einhüllenden, umgebenden Durchmesser DLRI des Lauf- radraumes 6 eine radiale Spaltweite, die im einstelligen Millimeterbereich liegt. Bei einer ausgeführten Kreiselpumpe liegt der radiale Spalt zwischen Laufrad und Gehäuse im Bereich von 2 mm. Im Bereich der axialen Laufradseiten liegt der Spalt zwischen Laufrad und Gehäuse in einer analogen Größenordnung. Durch diese Gestaltung von dem ein minimales Restvolumen aufweisenden Bereiches im Gehäuse kann die Pumpe sehr schnell und zuverlässig durch ein Spülmedium gereinigt werden. Und mit geringsten Verlusten von Förderproduktteilen an geänderte Förderbedingungen oder Anlagen an- gepasst werden. Durch die kontinuierliche Rotation des zentrifugalen Laufrades 2 ergibt sich ein pulsationsfreier Betrieb dieser Förderpumpe.
Durch den minimierten Spalt zwischen Laufrad-Außendurchmesser und Laufradraum nähert sich die Umfangskomponente des Laufrades gleichzeitig der Umfangsgeschwindigkeit an und in Kombination mit einer schrägwinklig, vorzugsweise tangential, zum Laufrad 2 angeordneten Pumpenauslass 13 ergibt sich für diese Kreiselpumpe an deren Austrittsöffnung ein maximal möglicher Staudruck. In Verbindung mit dem drehzahlgeregelten Motor sind große Förderhöhen bei einem minimalen Restvolumen innerhalb des Pumpengehäuses realisierbar.
Die berührungsfreie Anordnung des Laufrades innerhalb des Laufradraumes vermeidet dichtend aneinanderliegende Reibungsflächen. Diese Maßnahme verhindert die Erzeugung mechanischer Reibungswärme, verhindert einen Reibverschleiß sowie eine da- durch bedingte Verschmutzung einer Förderflüssigkeit mit abgeriebenen Partikeln und verbessert die Betriebssicherheit durch wesentlich verlängerte Nutzungszeiten. Außerdem werden der Reinigbarkeit entgegenwirkende Dichtspalte vermieden.
In Fig. 6 sind in einem nq Diagramm in mit durchgezogenen Linien gezeichneten Kenn- feldern die nq Werte von Kreiselpumpen denjenigen der Verdrängerpumpen gegenübergestellt. Die neue Förderpumpe deckt mit ihrem grau dargestellten Kennfeld der Kreiselpumpen-Teillast-spezifische Drehzahl nq γL .erstmals den Bereich zwischen diesen beiden gegensätzlichen Pumpentypen ab.
Bezugszeichenliste
1 Pumpengehäuse
2 Radialrad
2.1 = Nabe
3 Förderkanäle
4 Pumpeneinlass
5 regelbarer Antrieb
Laufradraum
7 Temperiereinrichtung
7.1 - 7.3= Kühlräume
8 Dichtungsgehäuse
9 Dichtung
10 Welle
11 Kühlmittel
12 Anlagefläche
13 Pumpenauslass
14, 15 = Anschlüsse für Temperiermittel
16 Tragelement
17 Laufradumfang
18 Fördervertiefungen
19, 20 = Deckscheibe
21 Fördernuten
22 Ausgleichsbohrungen
23 Laufradeintritt
24 Eintrittsöffnung
25 Staurohr
DLA = Außendurchmesser Radialrad 2
DLRI = Innendurchmesser Laufradraum 6

Claims

Patentansprüche
1. Förderpumpe mit einem drehzahlveränderbaren Antrieb (5), wobei die Förder- pumpe als einstufige Kreiselpumpe mit in einem Laufradraum (6) eines Pumpengehäuses (1) rotierend angeordneten Radialrad (2) zentrifugaler Bauart zur Förderung eines Fluids zwischen einem Pumpeneinlass (4) und einem Pumpenaus- lass (13) ausgebildet ist, das Radialrad (2) mit einem bis in den fünfstelligen Bereich von Umdrehungen pro Minute drehzahlveränderbaren Antriebsmotor ver- bunden ist, das Radialrad (2) mittig angeströmt wird, mit Förderkanälen (3) versehen ist bei einem Außendurchmesser bis zu 55 mm drehzahlabhängige Förderhöhen bis 300 m aufweist.dadurch gekennzeichnet, dass zur Verwendung in einer verfahrenstechnischen Anlage die Förderpumpe für einem Nennbetrieb in Form eines dauerhaften Kreiselpumpen-Teillast-Betrieb mit Fördermengen im Bereich von 0 ml/min bis 7000 ml/min ausgelegt ist, dass der Nennbetrieb durch eine Kreiselpumpen-Teillast-spezifische Drehzahl nq TL ≥ 0,05 < 10 (1/min) gekennzeichnet ist, und dass der Laufradraum (6) am Umfang mit einem oder mehreren, spitzwinklig oder tangential zum Radialradaußendurchmesser angeordneten Pumpenauslasskanälen (13) versehen ist.
2. Förderpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Nennbetrieb vorzugsweise eine Kreiselpumpen-Teillast-spezifische Drehzahl nq TL ≥ 0,05 < 3 (1/min) aufweist.
3. Förderpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderpumpe für einen Kreiselpumpen-Teillast-Betriebbereich nq TL < 2,5 ausgelegt ist.
4. Förderpumpe nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Au- ßendurchmesser des Radialrades (2) maximal 70 mm beträgt.
5. Förderpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (1) mit einem darin angeordneten Radialrad (2) vorzugsweise ein Restvolumen kleiner 30 Milliliter aufweist.
6. Förderpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Innendurchmesser (DLRI) vom Laufradraum (6) maximal 4 % größer ausgebildet ist als ein Außendurchmesser (DLA) des Radialrades (2).
7. Förderpumpe nach der Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Verkleinerung des das Radialrad (2) umgebenden Laufradraumes (6) am
Pumpenauslasskanal (13) eine Vergrößerung eines dort anstehenden Staudruckes erfolgt.
8. Förderpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge- kennzeichnet, dass Eintrittsöffnungen (24) von ein oder mehreren Pumpenaus- lasskanälen (13) in Form von Staurohren (25) oder staurohrähnlich ausgebildet sind.
9. Förderpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (1) mit einer Temperiereinrichtung (7 -
7.3) versehen ist.
10. Förderpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise für einen Nennbetrieb mit einer Kreiselpumpen-Teillast-spezifischen Drehzahl nq TL > 0,05 < 1 (1/min) das Pumpengehäuse (1) mit einer Temperiereinrichtung (7 -
7.3) versehen ist.
11. Förderpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Laufradraum (6) und Radialrad (2) und/oder des- sen Welle (10) eine Dichtung (9) angeordnet ist.
12. Förderpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass ein hermetisch dichter, magnetgekuppelter Antrieb ein Drehmoment auf das Radialrad (2) überträgt.
13. Förderpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass am Pumpengehäuse (1), am Temperiergehäuse (7) und/oder an einem Lagergehäuse eine Lagerung für die Welle (10) angeordnet ist.
14. Förderpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderpumpe als ein Blockaggregat ausgebildet ist.
15. Förderpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch einen Konstantfahrbetrieb oder einen Dosierbetrieb.
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ZA (1) ZA200905469B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107165835A (zh) * 2017-06-20 2017-09-15 广东河海泵业机械有限公司 具有紧凑布局位移传感仪的机械式水泵叶片角度调节装置

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9316228B2 (en) * 2009-03-24 2016-04-19 Concepts Nrec, Llc High-flow-capacity centrifugal hydrogen gas compression systems, methods and components therefor
CN102465882A (zh) * 2010-11-10 2012-05-23 上海福思特流体机械有限公司 一种改进叶轮布置的多级离心泵
US8887556B2 (en) * 2011-02-15 2014-11-18 Michael A. Silveri Amperometric sensor system
EP2733358A1 (de) 2012-11-15 2014-05-21 ABB Oy Verfahren zur Annäherung der Druckhöhe stromab einer Pumpe
KR102129695B1 (ko) * 2019-10-25 2020-07-02 형 복 이 고성능 위생 펌프

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1988875A (en) * 1934-03-19 1935-01-22 Saborio Carlos Wet vacuum pump and rotor therefor
DE853386C (de) * 1941-03-26 1952-10-23 Henschel & Sohn G M B H Schnellaufende Hochdruck-Schleuderpumpe
GB1097331A (en) * 1961-05-26 1968-01-03 Secr Defence Improvements in or relating to the manufacture of ceramic articles
US3205828A (en) * 1963-08-23 1965-09-14 Gorman Rupp Co High efficiency low specific speed centrifugal pump
US3647314A (en) * 1970-04-08 1972-03-07 Gen Electric Centrifugal pump
US3816020A (en) * 1972-10-19 1974-06-11 Selgo Pumps Inc Pump
US3936220A (en) * 1974-08-26 1976-02-03 Controls Southeast, Inc. Jacket construction for fluid-circulating pumps
DE3639719C3 (de) * 1986-11-20 1994-02-24 Hermetic Pumpen Gmbh Spaltrohrmagnetpumpe
DE3843428C2 (de) * 1988-12-23 1993-12-09 Klein Schanzlin & Becker Ag Kreiselpumpenlaufrad geringer spezifischer Drehzahl
JPH03111697A (ja) * 1989-09-22 1991-05-13 Jidosha Denki Kogyo Co Ltd 小型遠心ポンプ
IT229263Y1 (it) * 1992-01-24 1998-07-02 Ebara Italia Pompa centrifuga autoadescante
DE4309697A1 (de) * 1993-03-25 1994-09-29 Hilge Philipp Gmbh Verfahren zum hydrodynamischen Transportieren von oxidationsempfindlichen Flüssigkeiten sowie Anlage und Pumpe hierfür
US5540550A (en) * 1994-01-21 1996-07-30 Nikkiso Co., Ltd. Solid impeller for centrifugal pumps
US6779965B2 (en) * 2002-04-26 2004-08-24 Schlumberger Technology Corporation Integrated axial flow pump
AU2003277016A1 (en) * 2002-09-26 2004-05-04 Atomix, Llc Roto-dynamic fluidic system
US6986647B2 (en) 2003-11-21 2006-01-17 Tokyo Electron Limited Pump design for circulating supercritical carbon dioxide

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2008131846A1 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107165835A (zh) * 2017-06-20 2017-09-15 广东河海泵业机械有限公司 具有紧凑布局位移传感仪的机械式水泵叶片角度调节装置

Also Published As

Publication number Publication date
AU2008243437A1 (en) 2008-11-06
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