EP4497948A1 - Vertikale turbinenpumpe und verfahren zum herstellen eines krümmergehäuses und/oder eines laternengehäuses einer vertikalen turbinenpumpe - Google Patents

Vertikale turbinenpumpe und verfahren zum herstellen eines krümmergehäuses und/oder eines laternengehäuses einer vertikalen turbinenpumpe Download PDF

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EP4497948A1
EP4497948A1 EP24184361.4A EP24184361A EP4497948A1 EP 4497948 A1 EP4497948 A1 EP 4497948A1 EP 24184361 A EP24184361 A EP 24184361A EP 4497948 A1 EP4497948 A1 EP 4497948A1
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EP
European Patent Office
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housing
manifold
lantern
turbine pump
vertical turbine
Prior art date
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Pending
Application number
EP24184361.4A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Lukasz Tilgner
Daniel Albers
Raju PATIL
Shashank PAWAR
Alex Schewalje
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Wilo SE
Original Assignee
Wilo SE
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • F04D29/62—Mounting; Assembling; Disassembling of radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/628—Mounting; Assembling; Disassembling of radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for liquid pumps

Definitions

  • the invention relates to a vertical turbine pump with a riser pipe extending along an axis, a motor shaft arranged in the riser pipe, a manifold housing with a manifold arranged therein and connected to the riser pipe on the pressure side, a lantern housing arranged on the manifold housing and receiving the motor shaft, and a motor arranged on the lantern housing and driving the motor shaft.
  • the invention further relates to a method for producing a manifold housing for a manifold that can be arranged therein and connected to a riser pipe on the pressure side and/or a lantern housing for receiving a motor shaft that can be driven by a motor of a vertical turbine pump with the riser pipe extending along an axis and the motor shaft arranged in the riser pipe.
  • Vertical turbine pumps are semi-axial pumps designed to pump liquids, particularly from open liquid reservoirs, to a higher level.
  • Vertical turbine pumps are used in all types of applications, from pumping process water in industrial plants to supplying cooling towers in power plants, from pumping raw water for irrigation to increasing water pressure in municipal pumping systems and for practically every other conceivable pumping application.
  • heads of, for example, 40 to 100 meters can be achieved by connecting several impellers in series.
  • Vertical turbine pumps typically include a motor mounted on some sort of base or motor bracket.
  • a motor shaft can be attached either directly to the motor or coupled to it, and extends downwards towards the impeller through a column support or a vertical pipe arrangement, also called a riser.
  • the impeller usually contains several impeller blades that rotate with the motor and motor shaft, thus conveying the fluid into the riser.
  • EP 2606238 A1 describes a vertical turbine pump that is elongated along a longitudinal direction, with a motor and a motor shaft that is rotatably coupled to the motor and drives an impeller.
  • the fluid that is pumped vertically upwards by the impeller into a riser pipe exits the riser pipe in a horizontal direction above a base plate through a tubular bend.
  • the manifold is provided in a cast-iron manifold housing, referred to as a 'delivery bend', which is arranged on the base plate in the axial extension of the riser pipe.
  • a cast-iron lantern housing also referred to as a motor support or 'motor stool' or, in combination with the 'delivery bend', as a DBMS housing, in which the motor shaft is arranged.
  • the often very heavy motor is arranged in the axial direction on the lantern housing.
  • the manifold housings and/or lantern housings known from the state of the art with a regular conical or round shape as a cast and/or welded construction with a minimum wall thickness due to the casting process and casting material used, allow only very limited control over material properties and little to no possibility of adjusting the rigidity of the structure in order to shift the natural frequency into a range that is not critical for the operation of the vertical turbine pump.
  • the manifold housing and/or the lantern housing is, on the one hand, designed without a primary shape, i.e., for example, made of rolled steel, and, on the other hand, has a rectangular cross-section, i.e., for example, a rectangular, square and/or box-shaped shape.
  • the structure created in this way is stiffer than a cast, conical or round shape due to a higher modulus of elasticity, allows greater design freedom, is more cost-effective because standard or common steel profiles can be used to achieve the rectangular, square and/or box-shaped shape, and also allows a more compact design because a base of the manifold housing and/or the lantern housing is designed to be smaller and the manifold housing and/or the lantern housing can therefore be installed in more confined installation spaces.
  • the proposed solution allows cost savings through weight reduction and the use of standard components without expensive casting tools and, since the mechanical properties of rolled steel, for example, are significantly better than those of gray cast iron, an increase in the rigidity of the manifold housing and/or the lantern housing.
  • the manifold housing and/or the lantern housing which are optimized for rigidity in this way, achieves a significant shift in the natural frequency of the vertical turbine pump due to the use of shear fields, which significantly reduces vibrations during operation and, as a result, can in principle rule out possible damage to the vertical turbine pump.
  • Designed without a primary form means in particular that the manifold housing and/or the lantern housing is not primary formed, i.e. in particular not manufactured by means of a casting process, i.e. a primary form of the manifold housing and/or the lantern housing is not manufactured directly from a liquid state, for example by means of a casting mold.
  • Designed without a primary form also means in particular that the manifold housing and/or the lantern housing is not manufactured according to a manufacturing process in accordance with DIN 8580, i.e. not according to a manufacturing process in which a a solid body is produced from a shapeless material which has a geometrically defined shape.
  • designed without a primary shape means in particular that the immediate starting materials for designing the manifold housing and/or the lantern housing are not in a liquid, gaseous, plastic, granular or powdery state.
  • the manifold housing and/or the lantern housing preferably have a rectangular, square and/or the aforementioned box-shaped shape which defines the rectangular cross-section in relation to the axis of the riser pipe.
  • the terms axial and radial preferably refer to the axis of the riser pipe unless defined otherwise.
  • the cross-section preferably extends along the radial and/or the normal of the cross-section runs parallel to the axis.
  • the manifold housing and/or the lantern housing in particular provide a supporting function for the hydraulics and/or motor of the turbine pump, serve to guide the motor shaft, make maintenance easier, etc.
  • the proposed rectangular structure is stiffer and therefore has less vibration.
  • the occurrence of resonance means in particular a shift in the first and second eigenmodes, which can coincide with an operating frequency of the turbine pump.
  • Vertical turbine pumps are semi-axial pumps that are designed to pump liquids, in particular from open liquid reservoirs, to a higher level.
  • Vertical turbine pumps are often designed with multiple stages, i.e. they are equipped with more than one impeller. However, they can also be single-stage, i.e. with only one impeller. Each additional impeller increases the discharge head that the pump can generate at a constant flow rate.
  • the riser pipe can have an external diameter of up to a few centimeters, so that the vertical turbine pump is often significantly longer axially along the axis than it is radially wide.
  • the riser pipe usually extends mostly below a base plate on which the vertical turbine pump can be attached.
  • the motor and the elbow are preferably arranged above the base plate in such a way that the riser pipe is connected to a first elbow end just above or on the base plate, in particular in a fluid-tight manner. and the engine is arranged vertically above the manifold.
  • the riser pipe is preferably made of metal and/or has a circular or circular cross-section.
  • the motor shaft preferably extends in the axial direction along the center line of the riser pipe and, in an axial extension of the riser pipe, passes through the tubular elbow on an outer side.
  • An opening can be provided in the elbow on this outer side through which the motor shaft passes.
  • a seal in particular a radial seal, is preferably provided, which is arranged in the opening and seals the motor shaft radially all the way around in a fluid-tight manner against the elbow.
  • the motor shaft preferably ends in the lantern housing, in which a coupling can be arranged, which can be switched between the motor and the motor shaft.
  • the bend is preferably designed as a pipe bend or in the shape of a pipe bend and/or has a circular arc or elliptical shape when viewed from the side.
  • the bend preferably extends over a circular arc or in the shape of a circular arc over 90°, although other values such as 80° or 100° are also possible.
  • the bend preferably has a curvature that extends continuously away from the axis, which in particular does not mean that the bend initially extends in a direction towards a second bend end facing away from the riser pipe, for example has an S-shaped shape, but rather extends linearly and/or continuously, in particular in the shape of a circular arc or elliptical when viewed from the side, with respect to its radial center line from the axis or the riser pipe continuously further away.
  • the feature that the bend has a curvature that extends continuously away from the axis is to be understood in particular as synonymous with the feature that the bend extends continuously away from the axis with respect to its radial center line, in particular in the shape of a circular arc.
  • the minor axis of the ellipse preferably runs parallel to the axis and/or the major axis runs horizontally.
  • the bend has a particularly "flattened” shape.
  • the bend can have a "dented" shape on its outside, with the height being reduced to a maximum at the "dent".
  • the radial diameter is understood to mean in particular a radial inner diameter of the bend relative to the axis of the bend, which defines a clear height in the bend through which the fluid can flow.
  • the outer diameter can also be meant in addition to the inner diameter.
  • the manifold housing and/or the lantern housing is designed without a primary shape, in particular from rolled steel, from sheet metal and/or welded.
  • the manifold housing and/or the lantern housing can have four axially extending flat side walls, for example steel sheets, which are welded with their opposite axial edges to an upper and lower, radially extending, in particular rectangular, fastening plate with an opening.
  • the manifold housing and/or the lantern housing is made in particular of metal, such as iron or aluminum. By welding, particularly low wall thicknesses can be achieved, which are around two to three times thinner than a cast construction.
  • the manifold housing and the lantern housing can be designed in one piece as a single or common housing, i.e. not divided into two housings.
  • the manifold housing and/or the lantern housing has axially extending rolled corner and/or angle profiles at its corners, in particular L-profiles, in particular profiles that are triangular in cross section, in particular as L-profiles closed with a diagonal sheet.
  • Another type of angle profile can also be selected, depending on the desired stiffness behavior of the angle profile. Longitudinal forces that counteract bending moments can be transmitted by axially and/or longitudinally extending corner and/or angle profiles.
  • the angle profile is preferably designed as a straight, axially extending, extruded and/or thin-walled profile, for example as a pipe or channel profile, which can be welded to a flat steel sheet as a side wall without complex edge preparation for easy production.
  • an additional stiffening profile is required during operation of the vertical turbine pump to further increase the stiffness
  • an additional stiffening profile can simply be welded onto the manifold housing and/or lantern housing designed without a primary shape, in contrast to manifold housings and/or lantern housings known from the prior art with conical or cylindrically shaped and cast side walls.
  • the angle profiles are preferably directed outwards, ie the legs of the angle profiles extend radially away from the axis in order to increase the shear and bending stiffness.
  • L-profiles closed with a diagonal sheet impart high rigidity and are easy to manufacture.
  • the manifold housing and/or the lantern housing has at least two opposite, axially extending flat side walls.
  • Such flat, in particular spaced, rectangular and/or parallel side walls make it possible to exploit a shear resistance in order to effectively dampen undesirable vibrations.
  • the side walls can be arranged between two angle profiles provided at the corners and in particular welded to them and/or extend over an entire axial extension of the angle profiles and/or between the fastening plates. In this way, the rigidity can be further increased, since the side walls serve as a so-called shear profile.
  • a box-shaped manifold housing and/or lantern housing preferably without curvatures, allows a high level of rigidity.
  • an axially and radially extending flat stiffening element extends away from the side wall.
  • the stiffening element can be profile-like, rectangular and/or flat, in particular extend orthogonally away from the side wall and/or be welded to it, and allows an advantageous influence on the natural frequency.
  • the stiffening element preferably extends along the entire axial extent of the side wall, the angle profile, the manifold housing and/or the lantern housing and/or is connected to the fastening plates, in particular welded to them.
  • an opening is provided in the side wall.
  • the opening can be designed as a recess in the side wall, so that the side wall extends, for example, only over part of the axial extent of the lantern housing and/or the lantern housing.
  • the opening can be closed with a ventilation grille or the like and/or can be used for maintenance of the lantern housing and/or the lantern housing.
  • the manifold housing and the lantern housing and/or the lantern housing and the engine are screwed together, in particular at regular intervals and/or at the corners.
  • the manifold housing and/or the lantern housing has a radially extending fastening plate, in particular in the form of a rectangular flange, in particular with a rectangular cross-section, at at least one axial end, in particular at both axial ends.
  • the manifold housing and the lantern housing and/or the lantern housing and the engine are connected to one another with screws that pass through the respective fastening plates.
  • a rectangular and/or mold-free base element is provided, which also preferably has a respective radially extending fastening plate, in particular with a rectangular cross-section, at both axial ends.
  • the base element is preferably provided between the manifold housing and a base plate, preferably a base, wherein more preferably the base element is screwed to the manifold housing and/or the base plate by the respective fastening plate.
  • the fastening plate preferably has a particularly rectangular or round opening through which, for example, the motor shaft is passed.
  • the manifold housing, the lantern housing and/or the engine is arranged in the axial extension of the riser pipe and/or the lantern housing is arranged in the axial extension of the riser pipe between the manifold housing and the engine.
  • the engine is preferably above the lantern housing and the lantern housing is preferably arranged above the manifold housing.
  • the manifold housing and/or the lantern housing is box-shaped, in particular rectangular.
  • the vertical turbine pump has an impeller arranged at an opposite, lower riser pipe end and driven by the motor shaft for conveying a fluid into the riser pipe.
  • the riser pipe and/or the vertical turbine pump preferably has an axial longitudinal extension of ⁇ 10, 20, 30, 40 m, or more.
  • a plurality of impellers arranged axially one behind the other can be provided at the lower first riser pipe end, through which the fluid is conveyed into the riser pipe and axially upwards to the elbow.
  • a second riser pipe end is preferably connected to the first elbow end in a fluid-tight manner, in particular screwed.
  • the object is further achieved by a method for producing a manifold housing for a manifold that can be arranged therein and connected to a riser pipe on the pressure side and/or a lantern housing for receiving a motor shaft of a vertical turbine pump that can be driven by a motor, with the riser pipe extending along an axis and the motor shaft arranged in the riser pipe, with the step: Form-free design, in particular production, of the manifold housing and/or the lantern housing with a rectangular cross-section.
  • mold-free design includes manufacturing from rolled steel, from sheet metal and/or by welding.
  • the original form-free design comprises welding axially extending angle profiles, in particular L-profiles, in particular profiles with a triangular cross-section, provided at corners of the manifold housing and/or the lantern housing, to at least one axial end, in particular at both axial ends, of the manifold housing and/or the lantern housing.
  • mold-free design comprises providing at least two opposing, axially extending flat side walls.
  • mold-free design includes a box-shaped design of the manifold housing and/or the lantern housing.
  • Fig. 1 shows a schematic sectional view of a vertical turbine pump 1 with a graphically abstracted manifold housing 2 having a manifold 3 and a graphically abstracted lantern housing 11 according to a preferred embodiment of the invention.
  • the vertical turbine pump 1 has a riser pipe 5 extending along an axis 4 with a circular outer cross-section, which has several interconnected segments.
  • a motor shaft 6 extends along the axis 4 and along the entire length of the riser pipe 5 in such a way that a free space is formed radially around the motor shaft 6 between the latter and the riser pipe 5, through which fluid conveyed by the vertical turbine pump 1 rises axially upwards.
  • several impellers 8 arranged axially one above the other are provided at a lower end of the riser pipe 7, which are driven by the motor shaft 6, suck in the fluid and convey it into the free space.
  • the riser pipe 5 is attached to a base plate 10 with its upper riser pipe end 9, so that the riser pipe 5 extends vertically downwards from the base plate 10.
  • a coupling 13 is arranged in the lantern housing 11 and is connected between the motor 12 and the motor shaft 6. Accordingly, the motor shaft 6 ends in the lantern housing 11.
  • the manifold housing 2 and the lantern housing 11 are designed in two parts and are screwed together, as described further below.
  • the upper riser pipe end 9 is connected in a fluid-tight manner to a first manifold end of the manifold 3 facing the impeller 8.
  • Fig. 2 is a schematic perspective view of the manifold housing 2 and the lantern housing 11 of the vertical turbine pump 1 according to Fig. 1 according to the preferred embodiment of the invention
  • Fig. 3 is a schematic sectional view of a plan view of the lantern housing 11 of the vertical turbine pump 1 according to Fig. 1 according to another Fig. 2
  • both the manifold housing 2 and the lantern housing 11 are, on the one hand, free of original shapes, i.e. made from welded metallic sheets of rolled steel and profiles, and, on the other hand, both the manifold housing 2 and the lantern housing 11 have a rectangular cross-section in plan view.
  • the manifold housing 2 as well as the lantern housing 11 have four corners of axially extending, spaced-apart angle profiles 14 designed as outwardly open L-profiles, which are each closed, i.e. triangular in cross-section, as can be seen in particular from Fig. 3 recognizable ( Fig. 1 does not show the L-profiles). Between two adjacent angle profiles 14, axially extending flat side walls 15 made of sheet metal are provided, which are welded to the angle profiles 14.
  • the four side walls 15 extend, at least on the lantern housing 11, only along a part of the axial extension of the angle profiles 14, with an opening 16 for servicing the lantern housing 11 being provided in the other part, which opening 16 is covered by a removable grille.
  • the manifold housing 2 also has four Side walls 15, whereby one side wall 15 is closed in that the manifold 3 passes through this side wall 15 shown in the front left of the figure.
  • the two side walls 15 shown at the top and bottom of the figure are provided with a flat, axially and radially extending rectangular stiffening element 17 made of sheet metal, which is welded along an axial edge to the corresponding side wall 15.
  • the manifold housing 2 has at each of its two axial ends a radially extending fastening plate 18 with a rectangular cross-section, which, as from Fig. 3 for the lantern housing 11, it is provided with a circular opening enclosed by the side walls 15 for the riser pipe 5 to pass through.
  • the lantern housing 11 also has such a fastening plate 18 at its lower axial end, which is designed or arranged congruently to and in contact with the upper fastening plate 18 of the manifold housing 2.
  • the lantern housing 11 has an octagonal fastening plate 18, which lies in contact with a circular base of the engine housing.
  • the respective fastening plates 18 extend orthogonally to the side walls 15 and are welded to these and to the angle profiles 14.
  • a base element 19 is provided which is also free of original form and has a box-shaped design and which also has a fastening plate 18 at its lower axial ends.
  • the base element 19 is designed or arranged at its upper axial end congruent to and touching the lower fastening plate 18 of the manifold housing 2.
  • the base element 19 is also like the lantern housing 11 of the Fig. 3 provided with axially and radially extending rectangular stiffening elements 17 made of sheet metal.
  • the base element 19 is attached to a base with its attachment plate 18, not shown.
  • the manifold housing 2, which is placed axially on the base element 19, is attached to the base element 19 by screws guided through the lower attachment plate 18 of the manifold housing 2, whereby the screws are provided at regular intervals on the one hand and at the corners of the attachment plate 18 on the other.
  • the lantern housing 11, which is placed axially on the manifold housing 2, is also attached to the base element 19 by the respective Fastening plates 18 are fastened with screws guided through them, whereby the screws are provided at regular intervals on the one hand and at the corners of the fastening plate 18 on the other.
  • the motor housing of the motor 12 which is placed axially on the lantern housing 11, is also connected with screws guided through the octagonal fastening plate 18 of the lantern housing 11 and the circular base of the motor housing.
  • Figs. 4 to 6 each show a schematic perspective view of the lantern housing 11 of the vertical turbine pump 1 according to Fig. 1 according to a respective further preferred embodiment of the invention and with a respective stiffening element 17.
  • Two crossed sheet metal strips are welded onto the side wall 15 as stiffening elements 17.
  • one strut extends diagonally between the two oppositely arranged fastening plates 18 and the oppositely arranged angle profiles 14, while the other strut is welded diagonally to the first strut and split in two at each end onto the middle of the continuous strut.
  • Fig. 5 shows an analogous design, but in which four struts are provided as stiffening elements 17, which are designed as crossed U-profiles. Two struts each extend parallel to the two remaining struts, which also extend parallel to each other. The rectangular struts are each welded along their longitudinal edges to the side wall 15, while the transverse edges are welded to the angle profiles 14.
  • Fig. 6 finally shows an axially extending stiffening element 17 which has a U-shaped form in axial section, the edges of which are welded to the side wall 15 and to the opposite fastening plates 18.

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine vertikale Turbinenpumpe (1) mit einem sich entlang einer Achse (4) erstreckenden Steigrohr (5), einer in dem Steigrohr (5) angeordneten Motorwelle (6), einem Krümmergehäuse (2) mit einem darin angeordneten und druckseitig mit dem Steigrohr (5) verbundenen Krümmer (3), einem an dem Krümmergehäuses (2) angeordneten, die Motorwelle (6) aufnehmenden Laternengehäuse (11), und einem an dem Laternengehäuse (11) angeordneten und die Motorwelle (6) antreibenden Motor (12), wobei das Krümmergehäuse (2) und/oder das Laternengehäuse (11) urformfrei gestaltet ist und einen rechteckartigen Querschnitt aufweist.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine vertikale Turbinenpumpe mit einem sich entlang einer Achse erstreckenden Steigrohr, einer in dem Steigrohr angeordneten Motorwelle, einem Krümmergehäuse mit einem darin angeordneten und druckseitig mit dem Steigrohr verbundenen Krümmer, einem an dem Krümmergehäuses angeordneten, die Motorwelle aufnehmenden Laternengehäuse, und einem an dem Laternengehäuse angeordneten und die Motorwelle antreibenden Motor. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Krümmergehäuses für einen darin anordenbaren und druckseitig mit einem Steigrohr verbindbaren Krümmer und/oder eines Laternengehäuses zum Aufnehmen einer durch einen Motor antreibbaren Motorwelle einer vertikalen Turbinenpumpe mit dem sich entlang einer Achse erstreckenden Steigrohr und der in dem Steigrohr angeordneten Motorwelle.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Als vertikale Turbinenpumpen, Englisch als vertical turbines oder vertical turbine pumps, werden halbaxiale Pumpen bezeichnet, die Flüssigkeiten insbesondere von offenen Flüssigkeitsreservoirs auf ein höher gelegenes Niveau pumpen sollen. Vertikale Turbinenpumpen werden in allen Arten von Anwendungen eingesetzt, von der Förderung von Prozesswasser in Industrieanlagen bis zur Versorgung von Kühltürmen in Kraftwerken, von der Förderung von Rohwasser für die Bewässerung bis zur Erhöhung des Wasserdrucks in kommunalen Pumpensystemen und für praktisch jede andere denkbare Pumpanwendung. Mit vertikalen Turbinenpumpen lassen sich durch Hintereinanderschaltung mehrerer Laufräder Förderhöhen von beispielsweise 40 bis 100 Metern erzielen.
  • Vertikale Turbinenpumpen umfassen in der Regel einen Motor, der auf einer Art Sockel oder Motorträger montiert ist. Eine Motorwelle kann entweder direkt an dem Motor befestigt oder mit diesem gekoppelt sein, und erstreckt sich durch eine Säulenhalterung oder eine vertikale Rohranordnung, auch Steigrohr genannt, nach unten in Richtung des Laufrads. Das Laufrad enthält regelmäßig mehrere Laufradschaufeln, die sich mit dem Motor und der Motorwelle drehen, und derart das Fluid in das Steigrohr fördern.
  • EP 2606238 A1 beschreibt eine vertikale Turbinenpumpe, die entlang einer Längsrichtung langgestreckt ist, mit einem Motor und einer drehbar mit dem Motor gekoppelten Motorwelle, die ein Laufrad antreibt. Das von dem Laufrad in ein Steigrohr vertikal nach oben geförderte Fluid tritt oberhalb einer Bodenplatte durch einen rohrförmigen Krümmer in horizontaler Richtung aus dem Steigrohr aus.
  • Der Krümmer ist bei den aus dem Stand der Technik bekannten Ausgestaltungen in einem gusseisernen Krümmergehäuse, englisch als ,delivery bend` bezeichnet, vorgesehen, das auf der Bodenplatte in axialer Verlängerung des Steigrohrs angeordnet ist. Auf dem Krümmergehäuse ist wiederum in axialer Verlängerung des Steigrohrs ein gusseisernes Laternengehäuse, ebenso als Motorträger oder Englisch als ,motor stool` bzw. in Kombination mit dem ,delivery bend' als DBMS-Gehäuse bezeichnet, vorgesehen, in dem die Motorwelle angeordnet ist. Schließlich ist in axialer Richtung auf dem Laternengehäuse der oftmals sehr schwere Motor vorgesehen.
  • Insofern besteht bei den aus dem Stand der Technik bekannten axial lang gestreckten DBMS-Gehäusen ein nicht geringes Risiko, dass eine Drehzahl des Motors die Eigenfrequenz der vorgenannten Komponenten erreicht und derart einen Resonanzfall hervorruft, der zu Vibrationen und möglichen Beschädigungen der vertikale Turbinenpumpen führen kann.
    • Beschreibung der Erfindung
  • Ausgehend von dieser Situation ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine vertikale Turbinenpumpe und ein entsprechendes Herstellungsverfahren für eine vertikale Turbinenpumpe anzugeben, bei der der Resonanzfall vermieden wird.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Demnach wird die Aufgabe gelöst durch eine vertikale Turbinenpumpe mit
    • einem sich entlang einer Achse erstreckenden Steigrohr,
    • einer in dem Steigrohr angeordneten Motorwelle und insbesondere einem Motorwellenschutzrohr für die Motorwelle,
    • einem Krümmergehäuse mit einem darin angeordneten und druckseitig mit dem Steigrohr verbundenen Krümmer,
    • einem an dem Krümmergehäuses angeordneten, die Motorwelle aufnehmenden Laternengehäuse, und
    • einem an dem Laternengehäuse angeordneten und die Motorwelle antreibenden Motor, wobei
    • das Krümmergehäuse und/oder das Laternengehäuse urformfrei gestaltet ist und einen rechteckartigen Querschnitt aufweist.
  • Bei aus dem Stand der Technik bekannten Krümmergehäusen und/oder Laternengehäusen besteht ein nicht geringes Risiko, dass bei einem Zusammenspiel zwischen einer Steifigkeit einer durch das Krümmergehäuse und/oder das Laternengehäuse gebildeten Struktur und einer Masse des Motos die Eigenfrequenz dieser Struktur während eines Betriebs Turbinenpumpe getroffen wird und es zu einem unerwünschten einen Betrieb der vertikalen Turbinenpumpe negativ beeinflussenden Resonanzfall kommt. Dieses Risiko resultiert im Wesentlichen daher, dass die aus dem Stand der bekannten Krümmergehäuse und/oder Laternengehäuse keine rechteckartige- sondern eine runde Struktur aufweisen, die grundsätzlich eine kleinere Eigenfrequenz als eine Rechteckstruktur aufweist..
  • Anders formuliert erlauben die aus dem Stand der Technik bekannten Krümmergehäuse und/oder Laternengehäuse, mit einer regelmäßig kegelförmigen oder runden Form als Guss- und/oder geschweißte Konstruktion mit einer Mindestwandstärke bedingt durch das verwendete Gießverfahren und Gussmaterial, nur eine sehr eingeschränkte Kontrolle über Materialeigenschaften sowie kaum bis keine Möglichkeit, die Steifigkeit der Struktur zu beeinflussen, um derart die Eigenfrequenz in einen für den Betrieb der vertikalen Turbinenpumpe unkritischen Bereich zu verschieben.
  • Die vorgeschlagene Lösung geht gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen einen grundsätzlich anderen Weg, in dem das Krümmergehäuse und/oder das Laternengehäuse einerseits urformfrei gestaltet ist, also beispielsweise aus gewalztem Stahl besteht, und andererseits einen rechteckartigen Querschnitt aufweist, also beispielsweise eine rechteckige, quadratische und/oder kastenförmige Form aufweist. Die derart geschaffene Struktur ist gegenüber einer gegossenen, kegelförmigen oder runden Form aufgrund eines höheren E-Moduls steifer, erlaubt einen höheren Gestaltungsfreiraum, ist kostengünstiger, da sich Standard- bzw. gängige Stahlprofile zum Erreichen der rechteckigen, quadratischen und/oder kastenförmigen Form verwenden lassen, und erlaubt zudem eine kompaktere Gestaltung, da ein Fuß des Krümmergehäuses und/oder des Laternengehäuses kleiner gestaltet und das Krümmergehäuse und/oder das Laternengehäuses insofern in beengtere Einbaustellen einbaubar ist.
  • Zusammengefasst erlaubt die vorgeschlagene Lösung eine Kostenersparnis durch Gewichtsreduktion und Nutzung von Standardkomponenten ohne teures Gusswerkzeug sowie, da mechanische Eigenschaften beispielsweise von gewälztem Stahl deutlich besser als von Grauguss sind, eine Erhöhung der Steifigkeit des Krümmergehäuses und/oder des Laternengehäuses. Durch das derart steifigkeitsoptimierte Krümmergehäuse und/oder das Laternengehäuse wird aufgrund einer Nutzung von Schubfeldern eine deutliche Verschiebung der Eigenfrequenz der vertikalen Turbinenpumpe erreicht, wodurch Vibrationen im Betrieb signifikant reduziert und in der Folge mögliche Zerstörungen der vertikale Turbinenpumpe im Prinzip ausgeschlossen werden können.
  • Urformfrei gestaltet bedeutet insbesondere, dass das Krümmergehäuse und/oder das Laternengehäuse nicht urgeformt also insbesondere nicht mittels eines Gießverfahren hergestellt ist, also eine Erstform des Krümmergehäuses und/oder des Laternengehäuses nicht unmittelbar aus einem flüssigen Zustand beispielsweise mittels einer Gussform hergestellt ist. Urformfrei gestaltet bedeutet insbesondere ferner, dass das Krümmergehäuse und/oder das Laternengehäuse nicht nach einem Herstellungsverfahren gemäß DIN 8580 hergestellt ist, also nicht nach einem Herstellungsverfahren, bei dem aus einem formlosen Stoff ein fester Körper hergestellt wird, der eine geometrisch definierte Form hat. Mit noch anderen Worten bedeutet urformfrei gestaltet insbesondere, dass unmittelbare Ausgangsstoffe zum Gestalten des Krümmergehäuses und/oder des Laternengehäuses nicht im flüssigen, gasförmigen, plastischen, körnigen oder pulverförmigen Zustand vorliegen. Bevorzugt weisen das Krümmergehäuse und/oder das Laternengehäuse eine rechteckartige, quadratische und/oder vorgenannte kastenförmige Form auf, die den rechteckartigen Querschnitt bezogen auf die Achse des Steigrohrs definiert. Die Begriffe axial und radial beziehen sich, sofern nicht anders definiert, bevorzugt auf die Achse des Steigrohrs. Der Querschnitt erstreckt sich bevorzugt entlang der Radialen und/oder die Normale des Querschnitts verläuft parallel zu der Achse.
  • Das Krümmergehäuse und/oder das Laternengehäuse stellte insbesondere eine tragende Funktion von Hydraulik und/oder Motor der Turbinenpumpe zur Verfügung, dient zur Führung der Motorwelle, zur einfacheren Wartbarkeit etc. Je steifer und robuster das Krümmergehäuse und/oder das Laternengehäuse, desto besser können im Betrieb der Turbinenpumpe auftretende Vibrationen gedämpft werden. Im Vergleich zu einer runden oder zylindrischen Struktur ist die vorgeschlagene rechteckartige Struktur steifer und derart vibrationsarmer. Ein Auftreten von Resonanz meint insbesondere eine Verschiebung der ersten und zweiten Eigenmode, die mit eines Betriebsfrequenz der Turbinenpumpe zusammenfallen kann.
  • Als vertikale Turbinenpumpen, werden halbaxiale Pumpen bezeichnet, die Flüssigkeiten insbesondere von offenen Flüssigkeitsreservoirs auf ein höher gelegenes Niveau pumpen sollen. Vertikale Turbinenpumpen sind häufig mehrstufig gestaltet, d. h. mit mehr als einem Laufrad ausgestattet. Sie können aber auch einstufig, also nur mit einem Laufrad ausgestattet sein. Jedes zusätzliche Laufrad erhöht die Förderhöhe, die die Pumpe bei gleichbleibendem Durchfluss erzeugen kann. Das Steigrohr kann einen bis zu wenigen Zentimetern kleinen Außendurchmesser aufweisen, so dass die vertikale Turbinenpumpe oftmals axial entlang der Achse wesentlich länger als radial breit ist. Das Steigrohr erstreckt sich regelmäßig größtenteils unterhalb einer Bodenplatte, auf der die vertikale Turbinenpumpe befestigt sein kann. Insofern ist der Motor und der Krümmer vorzugsweise derart oberhalb der Bodenplatte angeordnet, dass das Steigrohr knapp oberhalb oder an der Bodenplatte insbesondere fluiddicht mit einem ersten Krümmerende verbunden ist und der Motor vertikal oberhalb des Krümmers angeordnet ist. Das Steigrohr ist bevorzugt aus Metall gestaltet und/oder weist einen kreisrunden oder kreisartigen Querschnitt auf.
  • Die Motorwelle erstreckt sich bevorzugt in axialer Richtung entlang der Mittellinie des Steigrohrs und tritt dazu in axialer Verlängerung des Steigrohrs an einer Außenseite durch den rohrförmigen Krümmer hindurch. An dieser Außenseite kann insofern eine Öffnung in dem Krümmer vorgesehen sein, durch die die Motorwelle hindurchtritt. Bevorzugt ist eine Dichtung, insbesondere eine Radialdichtung, vorgesehen, die in der Öffnung angeordnet ist und die Motorwelle radial umlaufend fluiddicht gegenüber dem Krümmer abdichtet. Bevorzugt endet die Motorwelle in dem Laternengehäuse, in welchem eine Kupplung angeordnet sein kann, welche zwischen den Motor und die Motorwelle schaltbar ist.
  • Der Krümmer ist bevorzugt als Rohrbogen oder rohrbogenartig gestaltet und/oder weist in Seitansicht eine kreisbogenartige oder elliptische Form auf. Der Krümmer erstreckt sich bevorzugt über einen Kreisbogen oder kreisbogenartig über 90°, wobei auch andere Werte wie beispielsweise 80° oder 100° möglich sind. Bevorzugt weist der Krümmer eine Krümmung stetig weg von der Achse auf, was insbesondere nicht bedeutet, dass sich der Krümmer zunächst in eine Richtung entgegen einem zweiten dem Steigrohr abgewandten Krümmerende erstreckt, beispielsweise eine S-förmige Form aufweist, sondem sich linear und/oder stetig, insbesondere in Seitansicht kreisbogenartig oder elliptisch, hinsichtlich seiner radialen Mittellinie von der Achse bzw. dem Steigrohr kontinuierlich weiter weg erstreckt. Ferner ist das Merkmal, dass der Krümmer eine Krümmung stetig weg von der Achse aufweist, insbesondere synonym zu dem Merkmal, dass sich der Krümmer hinsichtlich seiner radialen insbesondere kreisbogenartigen Mittellinie stetig von der Achse weg erstreckt, zu verstehen. Im Falle einer elliptischen sich insbesondere über 90° erstreckenden Form verläuft die Nebenachse der Ellipse bevorzugt parallel zu der Achse und/oder verläuft die Hauptachse horizontal.
  • Bevorzugt verringert sich ein radialer Durchmesser bezogen auf eine Achse des Krümmers als Höhe des Krümmers von dem ersten Krümmerende hin zu dem zweiten Krümmerende zunächst und vergrößert sich daraufhin, was insbesondere bedeutet, dass an wenigstens einer Position zwischen dem ersten Krümmerende und dem zweiten Krümmerende die Höhe des Krümmers geringer ist als die Höhe an dem ersten Krümmerende und/oder an dem zweiten Krümmerende. In Seitansicht weist der Krümmer eine insbesondere ,abgeflachte' Form auf. Insbesondere kann der Krümmer wiederum in Seitansicht an seiner Außenseite eine ,eingedellte` Form aufweisen, wobei an der ,Delle` die Höhe insbesondere maximal verringert ist. Als radialer Durchmesser wird insbesondere ein radialer Innendurchmesser des Krümmers bezogen auf die Achse des Krümmers verstanden, der eine lichte Höhe in dem Krümmer definiert, durch welche das Fluid strömen kann. Insofern kann, wenn von einer Verringerung oder Vergrößerung des Durchmessers gesprochen wird, neben dem Innendurchmesser auch der Außendurchmesser gemeint sein.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist das Krümmergehäuse und/oder das Laternengehäuse urformfrei aus insbesondere gewalztem Stahl, aus Blech und/oder verschweißt gestaltet. Beispielsweise kann das Krümmergehäuse und/oder das Laternengehäuse vier sich axial erstreckende ebene Seitenwände, beispielsweise Stahlbleche, aufweisen, die mit ihren gegenüberliegenden axialen Rändern jeweils mit einer oberen und unteren, sich radial erstreckenden und eine Öffnung aufweisenden insbesondere rechteckartigen Befestigungsplatte verschweißt sind. Das Krümmergehäuse und/oder das Laternengehäuse besteht insbesondere aus Metall, wie Eisen oder Aluminium. Durch Verschweißen lassen sich besonders geringe Wandstärken realisieren, die gegenüber einer Gußkonstruktion etwa zwei bis drei Mal dünner sind. Das Krümmergehäuse und das Laternengehäuse können einstückig als ein einzelnes bzw. gemeinsames Gehäuse also nicht in zwei Gehäuse geteilt gestaltet sein.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Krümmergehäuse und/oder das Laternengehäuse an seinen Ecken sich axial erstreckende gewälzte, Eck- und/oder Winkelprofile, insbesondere L-Profile, insbesondere im Querschnitt dreieckartige Profile, insbesondere als mit einem Diagonalblech geschlossene L-Profile, auf. Ebenso kann eine andere Art Winkelprofile gewählt werden, je nach gewünschtem Steifigkeitsverhalten des Winkelprofils. Durch sich axial und/oder längs erstreckende Eck- und/oder Winkelprofile lassen sich Längskräfte übertragen, die Biegemomenten entgegenwirken. Bevorzugt ist das Winkelprofil als ein gerades sich axial erstreckendes, extrudiertes und/oder dünnwandiges Profil gestaltet, beispielsweise als Rohr- oder Kanalprofil, welches zwecks einfacher Herstellung mit einem flachen Stahlblech als Seitenwand ohne aufwendige Kantenvorbereitung verschweißt werden kann. Sofern beispielsweise während des Betriebs der vertikalen Turbinenpumpe ein zusätzliches Versteifungsprofil zwecks weiterer Erhöhung der Steifigkeit benötigt wird, kann ein solches zusätzliches Versteifungsprofil im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Krümmergehäusen und/oder Laternengehäusen mit konisch oder zylindrisch geformten und gegossenen Seitenwänden einfach auf das urformfrei gestaltete Krümmergehäuse und/oder Laternengehäuse aufgeschweißt werden. Bevorzugt sind die Winkelprofile nach außen gerichtet d.h. Schenkel der Winkelprofile erstrecken sich von der Achse radial weg, um derart die Scher- und Biegesteifigkeit zu erhöhen. Mit einem Diagonalblech geschlossene L-Profile verleihen eine hohe Steifigkeit und sind einfach herzustellen.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung weist das Krümmergehäuse und/oder das Laternengehäuse wenigstens zwei gegenüberliegende, sich axial erstreckende ebene Seitenwände auf. Durch solche ebenen insbesondere beabstandeten, rechteckartigen und/oder parallel zueinander angeordneten Seitenwände lässt sich ein Scherwiderstand auszunutzen, um unerwünschte Schwingungen effektiv zu dämpfen. Die Seitenwände können zwischen zwei an den Ecken vorgesehenen Winkelprofilen angeordnet und insbesondere mit diesen verschweißt sein und/oder sich über eine gesamte axiale Erstreckung der Winkelprofile und/oder zwischen den Befestigungsplatten erstrecken. Derart lässt sich die Steifigkeit weiter erhöhen, da die Seitenwände als sogenanntes Schubprofil dienen. Insbesondere ein kastenförmiges Krümmergehäuse und/oder Laternengehäuse, bevorzugt ohne Kurvaturen, erlaubt eine hohe Steifigkeit.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung erstreckt sich von der Seitenwand ein sich axial und radial erstreckendes ebenes Versteifungselement weg. Das Versteifungselement kann profilartig, rechteckartig und/oder eben gestaltet sein, insbesondere sich orthogonal von der Seitenwand weg erstrecken und/oder mit dieser verschweißt sein, und erlaubt eine vorteilhafte Beeinflussung der Eigenfrequenz. Bevorzugt erstreckt sich das Versteifungselement entlang der gesamten axialen Erstreckung der Seitenwand, des Winkelprofils, des Krümmergehäuses und/oder des Laternengehäuses und/oder ist mit den Befestigungsplatten verbunden, insbesondere mit diesen verschweißt.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist in der Seitenwand eine Öffnung vorgesehen. Die Öffnung kann als Aussparung der Seitenwand gestaltet sein, so dass sich die Seitenwand beispielsweise nur über einen Teil der axialen Erstreckung des Laternengehäuses und/oder des Laternengehäuses erstreckt. Die Öffnung kann mit einem Lüftungsgitter oder dergleichen verschlossen sind und/oder zur Wartung des Laternengehäuses und/oder des Laternengehäuses dienen.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind das Krümmergehäuse und das Laternengehäuse und/oder das Laternengehäuse und der Motor, insbesondere ein Motorgehäuse des Motors, miteinander verschraubt, insbesondere in regelmäßigen Abständen und/oder an den Ecken, miteinander verschraubt. Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung weist das Krümmergehäuse und/oder das Laternengehäuse an wenigsten einem axialen Ende, insbesondere an beiden axialen Enden, eine sich radial erstreckende Befestigungsplatte, insbesondere in Form eines rechteckartigen Flansches, insbesondere mit einem rechteckartigen Querschnitt auf.
  • Bevorzugt sind das Krümmergehäuse und das Laternengehäuse und/oder das Laternengehäuse und der Motor, insbesondere das Motorgehäuse des Motors, mit durch die jeweiligen Befestigungsplatten hindurchgeführten Schrauben miteinander verbunden. Bevorzugt ist ein rechteckartiges und/oder urformfrei hergestelltes Bodenelement vorgesehen, welches ebenso bevorzugt an beiden axialen Enden ebenso eine jeweilige radial erstreckende Befestigungsplatte insbesondere mit einem rechteckartigen Querschnitt aufweist. Das Bodenelement ist bevorzugt zwischen dem Krümmergehäuse und einer Bodenplatte, bevorzugt einem Boden, vorgesehen, wobei weiter bevorzugt das Bodenelement mit dem Krümmergehäuse und/oder der Bodenplatte durch die jeweilige Befestigungsplatte verschraubt ist. Die Befestigungsplatte weist bevorzugt eine insbesondere rechteckartige oder runde Öffnung auf, durch die beispielsweise die Motorwelle hindurchgeführt ist.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das Krümmergehäuse, das Laternengehäuse und/oder der Motor in axialer Verlängerung des Steigrohrs angeordnet und/oder ist das Laternengehäuse in axialer Verlängerung des Steigrohrs zwischen dem Krümmergehäuse und dem Motor angeordnet. Mit anderen Worten ist der Motor bevorzugt oberhalb des Laternengehäuses und das Laternengehäuse bevorzugt oberhalb des Kummergehäuses angeordnet. Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist das Krümmergehäuse und/oder das Laternengehäuse kastenförmig, insbesondere rechteckartig gestaltet.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die vertikale Turbinenpumpe ein an einem entgegengesetzten, unteren Steigrohrende angeordneten und von der Motorwelle angetriebenen Laufrad zum Fördern eines Fluids in das Steigrohr auf. Das Steigrohr und/oder die vertikale Turbinenpumpe weist bevorzugt eine axiale Längserstreckung von ≥ 10, 20, 30, 40 m, oder mehr auf. An dem unteren ersten Steigrohrende können eine Mehrzahl axial hintereinander angeordnete Laufräder vorgesehen sein, durch welche das Fluid in das Steigrohr hinein und axial nach oben hin zu dem Krümmer gefördert wird. Ein zweites Steigrohrende ist bevorzugt fluiddicht mit dem ersten Krümmerende verbunden, insbesondere verschraubt.
  • Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Krümmergehäuses für einen darin anordenbaren und druckseitig mit einem Steigrohr verbindbaren Krümmer und/oder eines Laternengehäuses zum Aufnehmen einer durch einen Motor antreibbaren Motorwelle einer vertikalen Turbinenpumpe mit dem sich entlang einer Achse erstreckenden Steigrohr und der in dem Steigrohr angeordneten Motorwelle, mit dem Schritt:
    Urformfreies Gestalten, insbesondere Herstellen, des Krümmergehäuses und/oder des Laternengehäuses mit einem rechteckartigen Querschnitt.
  • Nach einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst urformfreies Gestalten ein Herstellen aus gewalztem Stahl, aus Blech und/oder mittels Verschweißens.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung umfasst urformfreies Gestalten ein Verschweißen von an Ecken des Krümmergehäuses und/oder des Laternengehäuses vorgesehener sich axial erstreckende Winkelprofile, insbesondere L-Profile, insbesondere im Querschnitt dreieckartige Profile, mit einer an wenigsten einem axialen Ende, insbesondere an beiden axialen Enden, des Krümmergehäuses und/oder des Laternengehäuses vorgesehenen sich radial erstreckenden Befestigungsplatte insbesondere mit einem rechteckartigen Querschnitt.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst urformfreies Gestalten ein Vorsehen wenigstens zwei gegenüberliegender, sich axial erstreckender ebener Seitenwände.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung umfasst urformfreies Gestalten ein kastenförmiges Gestalten des Krümmergehäuses und/oder des Laternengehäuses.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich für den Fachmann in Analogie zu der zuvor beschriebenen vertikalen Turbinenpumpe.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • In den Zeichnungen zeigen
    • Fig. 1
    eine schematische Schnittansicht einer vertikalen Turbinenpumpe mit einem Krümmergehäuse und einem Laternengehäuse gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    Fig. 2
    eine schematische Perspektivansicht des Krümmergehäuses und des Laternengehäuses der vertikalen Turbinenpumpe gemäß Fig. 1 gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    Fig. 3
    eine schematische transparente Draufsicht des Laternengehäuses der vertikalen Turbinenpumpe gemäß Fig. 1 gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    Fig. 4
    eine schematische Perspektivansicht des Laternengehäuses der vertikalen Turbinenpumpe gemäß Fig. 1 gemäß einem noch weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    Fig. 5
    eine schematische Perspektivansicht des Laternengehäuses der vertikalen Turbinenpumpe gemäß Fig. 1 gemäß einem noch weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
    Fig. 6
    eine schematische Perspektivansicht des Laternengehäuses der vertikalen Turbinenpumpe gemäß Fig. 1 gemäß einem noch weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbespiele
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer vertikalen Turbinenpumpe 1 mit einem zeichnerisch abstrahierten Krümmergehäuse 2 aufweisend einen Krümmer 3 sowie einem zeichnerisch abstrahierten Laternengehäuse 11 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Die vertikale Turbinenpumpe 1 weist ein sich entlang einer Achse 4 erstreckendes Steigrohr 5 mit einem kreisrunden äußeren Querschnitt auf, das mehrere miteinander verbundene Segmente aufweist. Mittig in dem metallenen Steigrohr 5 erstreckt sich entlang der Achse 4 und entlang der gesamten Länge des Steigrohrs 5 eine Motorwelle 6 derart, dass radial umlaufend um die Motorwelle 6 zwischen dieser und dem Steigrohr 5 ein Freiraum ausgebildet ist, durch den durch die vertikale Turbinenpumpe 1 gefördertes Fluid axial nach oben steigt. Dazu sind an einem unteren Steigrohrende 7 mehrere axial übereinander angeordnete Laufräder 8 vorgesehen, die durch die Motorwelle 6 angetrieben werden, das Fluid ansaugen und in den Freiraum fördern.
  • Das Steigrohr 5 ist mit seinem oberen Steigrohrende 9 an einer Bodenplatte 10 befestigt, so dass sich das Steigrohr 5 von der Bodenplatte 10 vertikal weg nach unten erstreckt. Oberhalb der Bodenplatte 10 schließt sich vertikal bzw. in Richtung der Achse 4 nach oben zunächst berührend das Krümmergehäuse 2 an, an welches sich wiederum axial berührend das Laternengehäuse 11 sowie schließlich einen die Motorwelle 6 antreibenden, in einem Motorgehäuse vorgesehenen Motor 12 berührend anschließt. In dem Laternengehäuse 11 ist eine Kupplung 13 angeordnet, welche zwischen den Motor 12 und die Motorwelle 6 geschaltet ist. Entsprechend endet die Motorwelle 6 in dem Laternengehäuse 11. Das Krümmergehäuse 2 und das Laternengehäuse 11 sind zweiteilig gestaltet und miteinander verschraubt, wie weiter unten beschrieben. Das obere Steigrohrende 9 ist fluiddicht mit einem ersten entsprechend dem Laufrad 8 zugewandten Krümmerende des Krümmers 3 verbunden.
  • Nunmehr Bezug nehmend auf Fig. 2, die eine schematische Perspektivansicht des Krümmergehäuses 2 und des Laternengehäuses 11 der vertikalen Turbinenpumpe 1 gemäß Fig. 1 gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, sowie auf Fig. 3, die eine schematische Schnittansicht einer Draufsicht des Laternengehäuses 11 der vertikalen Turbinenpumpe 1 gemäß Fig. 1 gemäß einem weiteren gegenüber Fig. 2 geringfügig ergänztem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, sind sowohl das Krümmergehäuse 2 als auch das Laternengehäuse 11 einerseits urformfrei, also aus miteinander verschweißten metallischen Blechen aus gewalztem Stahl sowie Profilen, hergestellt, und weisen andererseits sowohl das Krümmergehäuse 2 als auch das Laternengehäuse 11 in Draufsicht einen rechteckartigen Querschnitt auf.
  • Konkret weisen das Krümmergehäuse 2 als auch das Laternengehäuse 11 an seinen Ecken jeweils vier Ecken sich axial erstreckende, beabstandet angeordnete und als nach außen geöffnete L-Profile gestaltete Winkelprofile 14 auf, die jeweils geschlossen, also im Querschnitt dreieckartig gestaltet, sind, wie insbesondere aus Fig. 3 erkennbar (Fig. 1 zeigt die L-Profile nicht). Zwischen zwei benachbarten Winkelprofilen 14 sind jeweils sich axial erstreckende ebene Seitenwände 15 aus Metallblech vorgesehen, die mit den Winkelprofilen 14 verschweißt sind.
  • Die vier Seitenwände 15 erstrecken sich, jedenfalls an dem Laternengehäuse 11, nur entlang einem Teil der axialen Erstreckung der Winkelprofile 14, wobei in dem anderen Teil eine Öffnung 16 zur Wartung des Laternengehäuses 11 vorgesehen ist, welche Öffnung 16 mit einem abnehmbaren Gitter verdeckt ist. Das Krümmergehäuse 2 weist ebenso vier Seitenwände 15 auf, wobei jedoch eine Seitenwand 15 insofern geschlossen ist, als dass der Krümmer 3 durch diese in der Figur vorne links gezeigte Seitenwand 15 hindurch führt. In der Ausgestaltung der Fig. 3 sind die beiden in der Figur oben und unten gezeigten Seitenwände 15 mit einem ebenen, sich axial und radial erstreckenden rechteckartigen Versteifungselement 17 aus Blech versehen, welches entlang einem axialen Rand an die entsprechende Seitenwand 15 angeschweißt ist.
  • Zurückkommend auf Fig. 2 weist das Krümmergehäuse 2 an seinen beiden axialen Enden jeweils eine sich radial erstreckende Befestigungsplatte 18 mit einem rechteckigen Querschnitt auf, die, ebenso wie aus Fig. 3 für das Laternengehäuse 11 ersichtlich, mit einer kreisrunden, von den Seitenwänden 15 umschlossenen Öffnung zum Hindurchführen des Steigrohrs 5 versehen ist. Das Laternengehäuse 11 weist an seinem unteren axialen Ende ebenso eine solche Befestigungsplatte 18 auf, die kongruent zu und berührend an der oberen Befestigungsplatte 18 des Krümmergehäuses 2 gestaltet bzw. angeordnet ist. An seinem oberen axialen Ende weist das Laternengehäuse 11 eine achteckige Befestigungsplatte 18 auf, die berührend an einem kreisrunden Fuß des Motorgehäuse anliegt. Die jeweiligen Befestigungsplatten 18 erstrecken sich insofern orthogonal zu den Seitenwänden 15 und sind mit diesen sowie den Winkelprofilen 14 verschweißt.
  • Axial unterhalb des Krümmergehäuse 2 ist ein ebenso urformfrei und kastenförmig gestaltetes Bodenelement 19 vorgesehen, welches ebenso an seinen unteren axialen Enden eine Befestigungsplatte 18 aufweist. Das Bodenelement 19 ist an seinem oberen axialen Ende kongruent zu und berührend an der unteren Befestigungsplatte 18 des Krümmergehäuses 2 gestaltet bzw. angeordnet. Das Bodenelement 19 ist ferner wie das Laternengehäuse 11 der Fig. 3 mit sich axial und radial erstreckenden rechteckartigen Versteifungselementen 17 aus Blech versehen.
  • Das Bodenelement 19 ist mit seiner Befestigungsplatte 18 an einem Boden befestigt, nicht gezeigt. Das axial auf das Bodenelement 19 aufgesetzte Krümmergehäuse 2 ist mit dem Bodenelement 19 durch die untere Befestigungsplatte 18 des Krümmergehäuses 2 geführte Schrauben befestigt, wobei die Schrauben einerseits in regelmäßigen Abständen sowie andererseits an den Ecken der Befestigungsplatte 18 vorgesehen sind. Das axial auf das Krümmergehäuse 2 aufgesetzte Laternengehäuse 11 ist ebenso mit durch die jeweiligen Befestigungsplatten 18 geführte Schrauben befestigt, wobei die Schrauben wiederum einerseits in regelmäßigen Abständen sowie andererseits an den Ecken der Befestigungsplatte 18 vorgesehen sind. Schließlich ist auch das axial auf das Laternengehäuse 11 aufgesetzte Motorgehäuse des Motors 12 mit durch die achteckige Befestigungsplatte 18 des Laternengehäuse 11 sowie den kreisrunden Fuß des Motorgehäuses geführte Schrauben verbunden.
  • Figs. 4 bis 6 zeigen jeweils eine schematische Perspektivansicht des Laternengehäuses 11 der vertikalen Turbinenpumpe 1 gemäß Fig. 1 gemäß einem jeweils noch weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung und mit einem jeweiligen Versteifungselement 17 auf. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 sind auf die Seitenwand 15 zwei gekreuzte Blechstreifen als Versteifungselemente 17 aufgeschweißt. Von den zwei Streben der Versteifungselemente 17 erstreckt sich eine Strebe diagonal zwischen den beiden gegenüberliegend angeordneten Befestigungsplatten 18 sowie den gegenüberliegend angeordneten Winkelprofile 14, während die andere Strebe diagonal zu der ersten Strebe und zweigeteilt an jeweiligen Enden auf die Mitte der durchgehenden Strebe geschweißt ist.
  • Fig. 5 zeigt eine analoge Ausgestaltung, bei der jedoch vier Streben als Versteifungselemente 17 vorgesehen sind, die als gekreuzte U-Profile gestaltet sind. Jeweils zwei Streben erstrecken sich parallel zu den beiden restlichen sich ebenso parallel zueinander erstreckenden Streben. Die rechteckigen Streben sind jeweils entlang ihrer Längskanten mit der Seitenwand 15 verschweißt, während die Querkanten mit den Winkelprofilen 14 verschweißt sind. Fig. 6 zeigt schließlich ein sich axial erstreckendes Versteifungselement 17, das im axialen Schnitt eine U-förmige Form aufweist, die mit ihren Rändern auf die Seitenwand 15 sowie auf die gegenüberliegenden Befestigungsplatten 18 aufgeschweißt ist.
  • Die beschriebenen Ausführungsbeispiels sind lediglich Beispiele, die im Rahmen der Ansprüche auf vielfältige Weise modifiziert und/oder ergänzt werden können. Jedes Merkmal, das für ein bestimmtes Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, kann eigenständig oder in Kombination mit anderen Merkmalen in einem beliebigen anderen Ausführungsbeispiel genutzt werden. Jedes Merkmal, dass für ein Ausführungsbeispiel einer bestimmten Kategorie beschrieben wurde, kann auch in entsprechender Weise in einem Ausführungsbeispiel einer anderen Kategorie eingesetzt werden.
    • Bezugszeichenliste
  • Vertikale Turbinenpumpe 1
    Krümmergehäuse 2
    Krümmer 3
    Achse 4
    Steigrohr 5
    Motorwelle 6
    Unteres Steigrohrende 7
    Laufrad 8
    Oberes Steigrohrende 9
    Bodenplatte 10
    Laternengehäuse 11
    Motor 12
    Kupplung 13
    Winkelprofil 14
    Seitenwand 15
    Öffnung 16
    Versteifungselement 17
    Befestigungsplatte 18
    Bodenelement 19

Claims (15)

  1. Vertikale Turbinenpumpe (1) mit
    einem sich entlang einer Achse (4) erstreckenden Steigrohr (5),
    einer in dem Steigrohr (5) angeordneten Motorwelle (6),
    einem Krümmergehäuse (2) mit einem darin angeordneten und druckseitig mit dem Steigrohr (5) verbundenen Krümmer (3),
    einem an dem Krümmergehäuses (2) angeordneten, die Motorwelle (6) aufnehmenden Laternengehäuse (11), und
    einem an dem Laternengehäuse (11) angeordneten und die Motorwelle (6) antreibenden Motor (12), wobei
    das Krümmergehäuse (2) und/oder das Laternengehäuse (11) urformfrei gestaltet ist und einen rechteckartigen Querschnitt aufweist.
  2. Vertikale Turbinenpumpe (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Krümmergehäuse (2) und/oder das Laternengehäuse (11) urformfrei aus gewalztem Stahl, aus Blech und/oder verschweißt gestaltet ist.
  3. Vertikale Turbinenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Krümmergehäuse (2) und/oder das Laternengehäuse (11) an seinen Ecken sich axial erstreckende Winkelprofile (14), insbesondere L-Profile, insbesondere im Querschnitt dreieckartige Profile, aufweist.
  4. Vertikale Turbinenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Krümmergehäuse (2) und/oder das Laternengehäuse (11) wenigstens zwei gegenüberliegende, sich axial erstreckende ebene Seitenwände (15) aufweist.
  5. Vertikale Turbinenpumpe (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei sich von der Seitenwand (15) ein sich axial und radial erstreckendes ebenes Versteifungselement (17) weg erstreckt.
  6. Vertikale Turbinenpumpe (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Seitenwand (15) eine Öffnung (16) vorgesehen ist.
  7. Vertikale Turbinenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Krümmergehäuse (2) und das Laternengehäuse (11) und/oder das Laternengehäuse (11) und der Motor (12), insbesondere ein Motorgehäuse des Motors (12), miteinander verschraubt sind, insbesondere in regelmäßigen Abständen und/oder an den Ecken, miteinander verschraubt sind.
  8. Vertikale Turbinenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Krümmergehäuse (2) und/oder das Laternengehäuse (11) an wenigsten einem axialen Ende, insbesondere an beiden axialen Enden, eine sich radial erstreckende Befestigungsplatte (18) insbesondere mit einem rechteckartigen Querschnitt aufweist.
  9. Vertikale Turbinenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Krümmergehäuse (2), das Laternengehäuse (11) und/oder der Motor (12) in axialer Verlängerung des Steigrohrs (5) angeordnet ist und/oder das Laternengehäuse (11) in axialer Verlängerung des Steigrohrs (5) zwischen dem Krümmergehäuse (2) und dem Motor (12) angeordnet ist.
  10. Vertikale Turbinenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Krümmergehäuse (2) und/oder das Laternengehäuse (11) kastenförmig gestaltet ist.
  11. Vertikale Turbinenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem an einem entgegengesetzten, unteren Steigrohrende (7) angeordneten und von der Motorwelle (6) angetriebenen Laufrad (8) zum Fördern eines Fluids in das Steigrohr (5).
  12. Verfahren zum Herstellen eines Krümmergehäuses (2) für einen darin anordenbaren und druckseitig mit einem Steigrohr (5) verbindbaren Krümmer (3) und/oder eines Laternengehäuses (11) zum Aufnehmen einer durch einen Motor (12) antreibbaren Motorwelle (6) einer vertikalen Turbinenpumpe (1) mit dem sich entlang einer Achse (4) erstreckenden Steigrohr (5) und der in dem Steigrohr (5) angeordneten Motorwelle (6), mit dem Schritt:
    Urformfreies Gestalten des Krümmergehäuses (2) und/oder des Laternengehäuses (11) mit einem rechteckartigen Querschnitt.
  13. Verfahren nach dem vorhergehenden Verfahrensanspruch, wobei urformfreies Gestalten ein Herstellen aus gewalztem Stahl, aus Blech und/oder mittels Verschweißens umfasst.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei urformfreies Gestalten ein Verschweißen von an Ecken des Krümmergehäuses (2) und/oder des Laternengehäuses (11) vorgesehener sich axial erstreckende Winkelprofile (14), insbesondere L-Profile, insbesondere im Querschnitt dreieckartige Profile, mit einer an wenigsten einem axialen Ende, insbesondere an beiden axialen Enden, des Krümmergehäuses (2) und/oder des Laternengehäuses (11) vorgesehenen sich radial erstreckenden Befestigungsplatte (18) insbesondere mit einem rechteckartigen Querschnitt umfasst.
  15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei urformfreies Gestalten ein Vorsehen wenigstens zwei gegenüberliegender, sich axial erstreckender ebener Seitenwände (15) umfasst, und/oder wobei urformfreies Gestalten ein kastenförmiges Gestalten des Krümmergehäuses (2) und/oder des Laternengehäuses (11) umfasst.
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