EP4562307A1 - Pumpenanordnung - Google Patents

Pumpenanordnung

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Publication number
EP4562307A1
EP4562307A1 EP23740986.7A EP23740986A EP4562307A1 EP 4562307 A1 EP4562307 A1 EP 4562307A1 EP 23740986 A EP23740986 A EP 23740986A EP 4562307 A1 EP4562307 A1 EP 4562307A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
expansion element
section
hydraulic housing
pump arrangement
free end
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23740986.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Julien Blaise
Uwe Bruhns
Armin Gaiser
Ralf Graber
Richard Maiwald
Sven Oberholz
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 SE and Co KGaA
Original Assignee
KSB SE and Co KGaA
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 SE and Co KGaA filed Critical KSB SE and Co KGaA
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Pending legal-status Critical Current

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    • F04D7/02—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type
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    • F05D2300/502—Thermal properties
    • F05D2300/5021—Expansivity

Definitions

  • the invention relates to a pump arrangement, in particular a centrifugal pump arrangement, with a hydraulic housing, a suction port formed on the hydraulic housing with an inlet opening, a pressure port formed on the hydraulic housing with an outlet opening, a flow chamber at least partially delimited by the hydraulic housing, a housing cover closing the hydraulic housing, a housing cover in the Flow chamber arranged impeller which can be driven via a shaft about an axis of rotation and an inlet nozzle with a first end connected directly or indirectly to the hydraulic housing and a substantially cylindrical section which extends coaxially to the axis of rotation in the direction of the inlet opening, with a second, opposite the first end, free end is arranged at the transition from the inlet opening to the flow chamber in a recess of the inlet opening and a radial annular gap is created in the area of the recess between the section of the inlet nozzle and the hydraulic housing.
  • Such pump arrangements are used, for example, in nuclear main coolant pumps.
  • the free end of the inlet nozzle and the hydraulic housing form an annular gap that connects the high-pressure and low-pressure areas of the pump. Due to the pressure difference between the high and low pressure areas, a volume flow occurs through this gap, which leads to volumetric losses and thus to reduced pump efficiency. These volumetric losses are dependent
  • REPLACEMENT SHEET (RULE 26) on the pressure difference and the gap width between the housing and the inlet nozzle.
  • RULE 26 REPLACEMENT SHEET
  • the aim of the present invention is to minimize the annular gap, in particular the radial gap width, in hot operation and thus reduce the volumetric losses and increase the efficiency of the pump. This takes into account the fact that a certain gap at ambient temperature is still required for assembly reasons.
  • the present invention is based on the object of mitigating or even completely eliminating the shortcomings of the devices known from the prior art. Specifically, it is an object of the present invention to provide a pump arrangement in which the increase in the gap due to pressure and temperature during hot operation of the pump is reduced and the efficiency of the pump is increased.
  • a pump arrangement with the feature of claim 1, according to which the cylindrical section is divided into a first section and a second section near the free end and in the area of the free end the second section comprises a sleeve or ring-like expansion element, whereby the material of the expansion element has a higher thermal expansion coefficient than the material of the hydraulic housing.
  • the material of the expansion element comprises austenitic steel.
  • the austenitic material has a high coefficient of expansion and at the same time good resistance to the pumped medium.
  • a simple and operationally reliable embodiment can be obtained by welding the expansion element and the first section together are, wherein the material of the expansion element has a higher coefficient of expansion than the hydraulic housing.
  • the expansion element preferably has a contact surface facing the first section, which includes an axial annular elevation and an axial recess.
  • the first section has a contact surface directed towards the expansion element, which is at least partially designed to be complementary to the contact surface of the expansion element.
  • the second section close to the free end in the area of the free end comprises the sleeve- or ring-like expansion element and a holding device that at least partially surrounds the expansion element.
  • the holding device is designed in one piece with the first section and the expansion element is arranged in the holding device.
  • the material of the holding device advantageously has a lower expansion coefficient than the material of the sleeve- or ring-like expansion element. As a result, the holding device is stretched outwards via the sleeve- or ring-like expansion element at higher temperatures due to the higher expansion coefficient of the sleeve- or ring-like expansion element and thus the gap to the hydraulic housing is reduced or closed.
  • the expansion element and the holding device are connected to one another using a shrink fit.
  • the use of a welding process can therefore be dispensed with.
  • the holding device advantageously has an area with an enlarged inner diameter, such that the holding device has flexibility in the radial direction.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a pump arrangement with an inlet nozzle according to the prior art
  • Fig. 3 shows a longitudinal section through a second embodiment of the inlet nozzle according to the invention.
  • the pump arrangement 1 shows a pump arrangement 1 in the form of a main coolant pump arrangement according to the prior art.
  • the pump arrangement 1 has a housing part designed as a hydraulic housing 2, a housing cover 3 and a lantern 4.
  • the hydraulic housing 2 has an inlet opening 6 on a suction port 5 for sucking in a pumped medium and an outlet opening 8 on a pressure port 7 for ejecting the pumped medium.
  • the housing cover 3 is arranged on the side of the hydraulic housing 2 opposite the inlet opening 6.
  • the lantern 4 is attached to the side of the housing cover 3 facing away from the hydraulic housing 2.
  • a motor, not shown, is connected to the hydraulic housing 2 by means of the lantern.
  • a bearing device (not shown) for supporting the shaft 9 is provided in the opening 10.
  • the flow chamber 11 is sealed against leakage into the lantern 4 with a sealing package 12, which comprises several sealing devices arranged one behind the other in the axial direction.
  • An impeller 14 is attached to an end 13 of the shaft 9 located within the flow chamber 11.
  • a stator 15 surrounding the impeller 14 is arranged or attached to the hydraulic housing 2 in a rotationally fixed manner and cannot be displaced in the axial direction.
  • the stator 15 ensures that the swirl flow emerging from the impeller 14 is diverted into a swirl-free flow with as little loss as possible, whereby the magnitude of the absolute speed is reduced and the static pressure is increased.
  • An inlet nozzle 17 is attached to the stator 15 with a first end 16.
  • the inlet nozzle 17 has a substantially cylindrical section 18 which extends coaxially to the axis of rotation A in the direction of the inlet opening 6.
  • a second, free end 19, opposite the first end 16, is arranged at the transition from the inlet opening 6 to the flow chamber 11 in a recess 20 of the inlet opening 6, i.e. an area with an enlarged inner diameter.
  • a radial annular gap 21 is created between the section 18 near the area of the free end 19 of the inlet nozzle 17 and the hydraulic housing 2.
  • the inlet nozzle 17 and the stator 15 can be designed as a one-piece or one-piece component.
  • an inlet nozzle 17 connected directly to the hydraulic housing 2 can also be provided.
  • 2 shows the arrangement of the free end 19 of a first embodiment of the inlet nozzle 17 according to the invention in the recess 20, the left area of FIG. 2 showing the complete inlet nozzle 17 and the right area essentially showing the free end 19 of the same.
  • the section 18 is divided into a first section 22 and a second section 23 near the free end 19.
  • the second section 23 comprises a sleeve- or ring-like expansion element 24.
  • the expansion element 24 and the first section 23 are welded together.
  • the inner surface of the expansion element 24 and the inner surface of the first section 22 of the section 18 are essentially aligned.
  • the material of the expansion element 24 has a higher thermal expansion coefficient than the material of the hydraulic housing 2 and/or the section 18.
  • the expansion element 24 has a contact surface 25 facing the first section 22, which includes an annular axial elevation 26 and an axial recess 27.
  • the first section 22 has a contact surface 28 directed towards the expansion element 24, which is at least partially designed to be complementary to the contact surface 25 of the expansion element 24.
  • the contact surface 28 has a groove 29 into which the elevation 26 engages.
  • the inner lateral surface of the expansion element 24 and the inner lateral surface of the first section 22 are essentially in alignment in a flow-efficient manner.
  • the welding can be a partial welding, as shown in Figure 2, or a continuous welding over the complete radial extent of the section 23.
  • the annular gap 21, which has a radial gap width w, is designed such that in the cold state of the centrifugal pump 1, a backflow of the pumped medium via the annular gap 21 into the inlet opening 6, thus from the high-pressure area via the annular gap 21 into the low-pressure area, is possible.
  • the free end 19, in particular the expansion element 24, expands. Since the material of the expansion element 24 has a higher thermal expansion coefficient than the material of the hydraulic housing 2, the expansion element 24 comes into contact with the hydraulic housing 2 in the recess 20 of the inlet opening 6, in particular due to its expansion in the radial direction, or at least reduces the annular gap 21 in radial direction.
  • FIG 3 shows a further embodiment of the inlet nozzle 17 according to the invention.
  • the holding device 30 is formed in one piece with the first section 22 and thus forms an area with an enlarged inner diameter.
  • the expansion element 24 is arranged in the holding device 30. Expansion element 24 and holding device 30 are connected to one another by means of a shrink fit. In this embodiment too, the inner lateral surface of the expansion element 24 and the inner lateral surface of the first subsection 22 of the section 18 are essentially aligned.
  • the material of the expansion element 24 has a higher coefficient of thermal expansion than the material of the hydraulic housing 2 and the holding device 30.
  • the holding device 30 has an area 31 with an enlarged inner diameter, so that the holding device 30 has a certain flexibility in the radial direction.
  • the expansion element 24 expands. Through its radial expansion component, the expansion element 24 brings the flexibly arranged holding device 30 in the recess 20 of the inlet opening 6 into contact with the hydraulic housing 2 or at least reduces the annular gap 21, in particular the radial gap width w, in the radial direction.
  • the expansion element 24 preferably comprises austenitic steel.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pumpenanordnung (1), insbesondere eine Kreiselpumpenanordnung, mit einem Hydraulikgehäuse (2), einem am Hydraulikgehäuse (2) ausgebildeten Saugstutzen (5) mit einer Einlassöffnung (6), einem am Hydraulikgehäuse (2) ausgebildeten Druckstutzen (7) mit einer Auslassöffnung (8), einer durch das Hydraulikgehäuse (2) zumindest teilweise begrenzten Strömungskammer (11), einen das Hydraulikgehäuse (2) verschließenden Gehäusedeckel (3), einem in der Strömungskammer (11) angeordneten, über eine Welle (9) um eine Drehachse (A) antreibaren Laufrad (14), und einer Einlaufdüse (17) mit einem mittelbar oder unmittelbar mit dem Hydraulikgehäuse (2) verbundenen ersten Ende (16) und einen im Wesentlichen zylindrischen Abschnitt (18), der sich koaxial zur Drehachse (A) in Richtung Einlassöffnung (6) erstreckt, wobei ein dem ersten Ende (16) gegenüberliegendes zweites, freies Ende (19) am Übergang von Einlassöffnung (6) zur Strömungskammer (11) in einer Rücknehmung (20) der Einlassöffnung (6) angeordnet ist und im Bereich der Rücknehmung (20) zwischen dem Abschnitt (18) der Einlaufdüse (17) und dem Hydraulikgehäuse (2) ein radialer Ringspalt (21) entsteht. Erfindungsgemäß ist der Abschnitt (18) in einen ersten Teilabschnitt (22) und einen dem freien Ende (19) nahen zweiten Teilabschnitt (23) unterteilt und umfasst im Bereich des freien Endes (19) der zweite Teilabschnitt (23) ein hülsen- oder ringartiges Ausdehnungselement (24), wobei das Material des Ausdehnungselements (24) einen höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als das Material des Hydraulikgehäuses (2) aufweist.

Description

KSB SE & Co. KGaA 67227 Frankenthal
Beschreibung
Pumpenanordnung
Die Erfindung betrifft eine Pumpenanordnung, insbesondere eine Kreiselpumpenanordnung, mit einem Hydraulikgehäuse, einem am Hydraulikgehäuse ausgebildeten Saugstutzen mit einer Einlassöffnung, einem am Hydraulikgehäuse ausgebildeten Druckstutzen mit einer Auslassöffnung, einer durch das Hydraulikgehäuse zumindest teilweise begrenzten Strömungskammer, einen das Hydraulikgehäuse verschließenden Gehäusedeckel, einem in der Strömungskammer angeordneten, über eine Welle um eine Drehachse antreibaren Laufrad und einer Einlaufdüse mit einem mittelbar oder unmittelbar mit dem Hydraulikgehäuse verbundenen ersten Ende und einen im Wesentlichen zylindrischen Abschnitt, der sich koaxial zur Drehachse in Richtung Einlassöffnung erstreckt, wobei ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites, freies Ende am Übergang von Einlassöffnung zur Strömungskammer in einer Rücknehmung der Einlassöffnung angeordnet ist und im Bereich der Rücknehmung zwischen dem Abschnitt der Einlaufdüse und dem Hydraulikgehäuse ein radialer Ringspalt entsteht.
Derartige Pumpenanordnungen finden beispielsweise bei nuklearen Hauptkühlmittelpumpen Anwendung.
Das freie Ende der Einlaufdüse und das Hydraulikgehäuse bilden einen Ringspalt, der den Hochdruck- und den Niederdruckbereich der Pumpe verbindet. Aufgrund der Druckdifferenz zwischen Hoch- und Niederdruckbereich kommt es zu einem Volumenstrom durch diesen Spalt, der zu volumetrischen Verlusten und damit zu einem reduzierten Wirkungsgrad der Pumpe führt. Diese volumetrischen Verluste sind abhängig
ERSATZBLATT (REGEL 26) von der Druckdifferenz und der Spaltbreite zwischen Gehäuse und Einlaufdüse. Um die Montage der Einlaufdüse zu ermöglichen, ist ein gewisser radialer Ringspalt zwischen diesen beiden Teilen unvermeidlich. Zusätzlich wird der Spalt im Heißbetrieb durch die Ausdehnung des Hydraulikgehäuses aufgrund von Innendruck und Temperatur vergrößert. Dies führt zu erhöhten volumetrischen Verlusten durch diesen Spalt im Heißbetrieb und damit zu einem reduzierten Wirkungsgrad. Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, den Ringspalt, insbesondere die radiale Spaltweite, im Heißbetrieb zu minimieren und damit die volumetrischen Verluste zu reduzieren und den Wirkungsgrad der Pumpe zu erhöhen. Dies unter Berücksichtigung der Tatsache, dass ein gewisser Spalt bei Umgebungstemperatur aus montagetechnischen Gründen immer noch erforderlich ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Mängel der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen abzumildern oder gar ganz zu beheben. Konkret ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Pumpenanordnung bereitzustellen, bei der die Vergrößerung des Spaltes durch Druck und Temperatur im Heißbetrieb der Pumpe reduziert wird und der Wirkungsgrad der Pumpe erhöht wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Pumpenanordnung mit dem Mekmal des Anspruchs 1 gelöst, wonach der zylindrische Abschnitt in einen ersten Teilabschnitt und einen dem freien Ende nahen zweiten Teilabschnitt unterteilt ist und im Bereich des freien Endes der zweite Teilabschnitt ein hülsen- oder ringartiges Ausdehnungselement umfasst, wobei das Material des Ausdehnungselements einen höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als das Material des Hydraulikgehäuses aufweist.
Um den Ringspalt sicher zu verringern oder ganz zu verschließen, hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Material des Ausdehnungselements austeniti- chen Stahl umfasst. Das austenitische Material weist einen hohen Ausdehnungskoeffizienten bei gleichzeitig guter Beständigkeit gegenüber dem Fördermedium auf.
Eine einfache und betriebssichere Ausführungsform kann dadurch erhalten werden, dass das Ausdehnungselement und der erste Teilabschnitt miteinander verschweißt sind, wobei das Material des Ausdehnungselements einen höheren Ausdehnungskoeffizienten als das Hydraulikgehäuse aufweist.
Damit eine exakte Ausrichtung des ersten Teilabschnitts mit dem zweiten Teilabschnitt ohne wesentlichen Absatz während des Betriebs möglich ist und die Innenmantelfläche des Ausdehnungselements und die Innenmantelfläche des ersten Teilabschnitts strömungsgünstig im Wesentlichen in einer Flucht liegen, weist vorzugsweise das Ausdehnungselement eine zum ersten Teilabschnitt weisende Anlagefläche auf, die eine axiale ringförmige Erhebung und einen axialen Rücksprung umfasst.
Dazu weist der erste Teilabschnitt eine zum Ausdehnungselement gerichtete Anlagefläche auf, die zumindest teilweise komplementär zur Anlagefläche des Ausdehnungselements ausgebildet ist.
Bei einer alternativen Ausführungsform umfasst der dem freien Ende nahe zweite Teilabschnitt im Bereich des freien Endes das hülsen- oder ringartige Ausdehnungselement und eine das Ausdehnungselement zumindest teilweise umgebende Haltevorrichtung.
Vorteilhafteweise ist für einen betriebssicheren Aufbau die Haltevorrichtung einstückig mit dem ersten Teilabschnitt ausgebildet ist und das Ausdehnungselement in der Haltevorrichtung angeordnet.
Das Material der Haltevorrichtung weist vorteilhafterweise einen geringeren Ausdehnungskoeffizienten auf als das Material des hülsen- oder ringartigen Ausdehnungselements. Dadurch wird die Haltevorrichtung über das hülsen- oder ringartige Ausdehnungselement bei höheren Temperaturen durch den höheren Ausdehnungskoeffizienten des hülsen-oder ringartigen Ausdehnungselementes nach außen gedehnt und somit der Spalt zum Hydraulikgehäuse verringert oder geschlossen.
Für eine einfache Montage und einen sicheren Betrieb sind das Ausdehnungselement und die Haltevorrichtung mittels Schrumpf-Pressitz miteinander verbunden. Auf die Anwendung eines Schweißverfahrens kann somit verzichtet werden. Damit der radiale Ringspalt während des Heißbetriebs sicher verschließbar ist, weist die Haltevorrichtung vorteilhafterweise einen Bereich mit einem vergrößerten Innendurchmesser auf, derart dass die Haltevorrichtung eine Flexibilität in radialer Richtung aufweist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Effekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den nachstehenden Figuren. Hierbei zeigen
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Pumpenanordnung mit einer Einlaufdüse gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einlaufdüse,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einlaufdüse.
Die Fig. 1 zeigt eine Pumpenanordnung 1 in Form einer Hauptkühlmittelpumpenanordnung gemäß dem Stand der Technik. Die Pumpenanordnung 1 weist ein als Hydraulikgehäuse 2 ausgebildetes Gehäuseteil, einen Gehäusedeckel 3 und eine Laterne 4 auf.
Das Hydraulikgehäuse 2 weist an einem Saugstutzen 5 eine Einlassöffnung 6 zum Ansaugen eines Fördermediums und an einem Druckstutzen 7 eine Auslassöffnung 8 zum Ausstößen des Fördermediums auf. Der Gehäusedeckel 3 ist an der der Einlassöffnung 6 gegenüberliegenden Seite des Hydraulikgehäuses 2 angeordnet. An der dem Hydraulikgehäuse 2 abgewandten Seite des Gehäusedeckels 3 ist die Laterne 4 befestigt. Ein nicht dargestellter Motor ist mittels der Laterne mit dem Hydraulikgehäuse 2 verbunden.
Eine um eine Drehachse A drehbare Welle 9, die in der beispielhaft dargestellten Ausführungsform mehrteilig ausgebildet ist, erstreckt sich von dem nicht dargestellten Motor durch eine in dem Gehäusedeckel 3 vorgesehene Öffnung 10 in eine mittels des Hydraulikgehäuses 2 und des Gehäusedeckels 3 begrenzte Strömungskammer 11 . In der Öffnung 10 ist eine nicht dargestellte Lagervorrichtung zur Lagerung der Welle 9 vorgesehen. Mit einem Dichtungspaket 12, welches mehrere, in axialer Richtung hintereinander angeordneten Dichtungsvorrichtungen umfasst, wird die Strömungskammer 11 gegen Leckage in die Laterne 4 abgedichtet.
An einem innerhalb der Strömungskammer 11 liegenden Ende 13 der Welle 9 ist ein Laufrad 14 befestigt. Bei der beispielhaften Ausführungsform ist an der dem Saugstutzen 5 bzw. der Einlassöffnung 6 gegenüberliegenden Seite ein das Laufrad 14 umgebendes Leitrad 15 drehfest und in axialer Richtung nicht verschiebbar an dem Hydraulikgehäuse 2 angeordnet bzw. befestigt. Das Leitrad 15 sorgt dafür, dass die aus dem Laufrad 14 austretende Drallströmung möglichst verlustarm in eine drallfreie Strömung umgelenkt wird, wobei die Größe der Absolutgeschwindigkeit verringert und der statische Druck erhöht wird.
Mit einem ersten Ende 16 ist eine Einlaufdüse 17 an dem Leitrad 15 befestigt. Die Einlaufdüse 17 weist einen im Wesentlichen zylindrischen Abschnitt 18 auf, der sich koaxial zur Drehachse A in Richtung Einlassöffnung 6 erstreckt. Ein dem ersten Ende 16 gegenüberliegendes zweites, freies Ende 19 ist am Übergang von Einlassöffnung 6 zur Strömungskammer 11 in einer Rücknehmung 20 der Einlassöffnung 6, also einem Bereich mit einem vergrößerten Innendurchmesser, angeordnet. Im Bereich des vergrößerten Innendurchmessers entsteht zwischen dem Abschnitt 18 nahe dem Bereich des freien Endes 19 der Einlaufdüse 17 und dem Hydraulikgehäuse 2 ein radialer Ringspalt 21.
Bei einer weiteren, jedoch nicht dargestellten Ausführungsform können die Einlaufdüse 17 und das Leitrad 15 als einteiliges oder einstückiges Bauteil ausgebildet sein.
Anstelle einer mittelbar über Leitrad 15 und Gehäusedeckel 3 mit dem Hydraulikgehäuse 2 verbunden Einlaufdüse 17 kann auch eine unmittelbar mit dem Hydraulikgehäuse 2 verbundene Einlaufdüse 17 vorgesehen sein. Die Figur 2 zeigt die Anordnung des freien Endes 19 einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Einlaufdüse 17 in der Rücknehmung 20, wobei der linke Bereich der Fig. 2 die komplette Einlaufdüse 17 und der rechte Bereich im Wesentlichen das freie Ende 19 derselben zeigt. Der Abschnitt 18 ist in einen ersten Teilabschnitt 22 und einen dem freien Ende 19 nahen zweiten Teilabschnitt 23 unterteilt. Im Bereich des freien Endes 19 umfasst der zweite Teilabschnitt 23 ein hülsen- oder ringartiges Ausdehnungselement 24. Ausdehnungselement 24 und erster Teilabschnitt 23 sind miteinander verschweißt. Die Innenmantelfläche des Ausdehnungselements 24 und die Innenmantelfläche des ersten Teilabschnitts 22 des Abschnitts 18 liegen im Wesentlichen in einer Flucht. Das Material des Ausdehnungselements 24 weist einen höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als das Material des Hydraulikgehäuses 2 und/oder des Abschnitts 18 auf. Das Ausdehnungselement 24 weist eine zum ersten Teilabschnitt 22 weisende Anlagefläche 25 auf, die eine ringförmige axiale Erhebung 26 und einen axialen Rücksprung 27 umfasst. Der erste Teilabschnitt 22 weist eine zum Ausdehnungselement 24 gerichtete Anlagefläche 28 auf, die zumindest teilweise komplementär zur Anlagefläche 25 des Ausdehnungselements 24 ausgebildet ist. Insbesondere weist die Anlagefläche 28 eine Nut 29 auf, in welche die Erhebung 26 eingreift.
Somit ist im Betrieb eine exakte Ausrichtung des zweiten Teilabschnitts 23 bzw. des Ausdehnungselements 24 an den ersten Teilabschnitt 22 ohne wesentlichen Absatz möglich. Die Innenmantelfläche des Ausdehnungselements 24 und die Innenmantelfläche des ersten Teilabschnitts 22 liegen dabei strömungsgünstig im Wesentlichen in einer Flucht.
Bei der Verschweißung kann es sich um eine partielle Verschweißung, wie in Figur 2 dargestellt, handeln oder um eine durchgehende Verschweißung über die komplette radiale Erstreckung des Teilabschnittes 23.
Der Ringspalt 21 , der eine radiale Spaltweite w aufweist, ist derart ausgelegt, dass im kalten Zustand der Kreiselpumpe 1 ein Rückfluss des Fördermediums über den Ringspalt 21 in die Einlassöffnung 6, somit vom Hochdruckbereich über den Ringspalt 21 in den Niederdruckbereich, möglich ist. Während des Betriebs mit einem üblicherweise heißen Fördermedium dehnt sich das freie Ende 19, insbesondere das Ausdehnungselement 24 aus. Da das Material des Ausdehnungselements 24 einen höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als das Material des Hydraulikgehäuses 2 hat, kommt das Ausdehnungselement 24, insbesondere durch seine Ausdehnung in radialer Richtung, in der Rücknehmung 20 der Einlassöffnung 6 in Anlage mit dem Hydraulikgehäuse 2 oder zumindest reduziert den Ringspalt 21 in radialer Richtung.
Die Figur 3 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform der Einlaufdüse 17. Der linke Bereich der Fig. 3 zeigt die komplette Einlaufdüse 17 und der rechte Bereich im Wesentlichen das freie Ende 19 der Einlaufdüse 17. Der dem freien Ende 19 nahe zweite Teilabschnitt 23 umfasst im Bereich des freien Endes 19 das hülsen- oder ringartige Ausdehnungselement 24 und eine das Ausdehnungselement 24 zumindest teilweise umgebende Haltevorrichtung 30. Die Haltevorrichtung 30 ist einstückig mit dem ersten Teilabschnitt 22 ausgebildet und bildet somit einen Bereich mit vergrößertem Innendurchmesser. Das Ausdehnungselement 24 ist in der Haltevorrichtung 30 angeordnet. Ausdehnungselement 24 und Haltevorrichtung 30 sind mittels Schrumpf-Pressitz miteinander verbunden. Auch bei dieser Ausführungsform liegen im Wesentlichen die Innenmantelfläche des Ausdehnungselements 24 und die Innenmantelfläche des ersten Teilabschnitts 22 des Abschnitts 18 in einer Flucht. Das Material des Ausdehnungselements 24 weist einen höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf als das Material des Hydraulikgehäuses 2 und der Haltevorrichtung 30. Die Haltevorrichtung 30 weist einen Bereich 31 mit einem vergößerten Innendurchmesser auf, sodass die Haltevorrichtung 30 eine gewisse Flexibilität in radialer Richtung aufweist.
Während des Betriebs mit einem heißen Fördermedium dehnt sich das Ausdehnungselement 24 aus. Durch seine radiale Ausdehnungkomponente bringt das Ausdehnungselement 24 die flexibel angeordnete Haltevorrichtung 30 in der Rücknehmung 20 der Einlassöffnung 6 in Anlage mit dem Hydraulikgehäuse 2 oder reduziert zumindest den Ringspalt 21 , insbesondere die radiale Spaltweite w, in radialer Richtung.
Durch die beschriebenen Ausführungsformen der Einlaufdüse 17 werden im Heißbetrieb durch die Verengung oder Verschließung des Ringspalts 21 die volumetrischen Verluste reduziert und der Wirkungsgrad der Pumpe erhöht. Das Ausdehnungselement 24 umfasst vorzugsweise austenitischen Stahl.

Claims

Patentansprüche Pumpenanordnung (1 ), insbesondere eine Kreiselpumpenanordnung, mit einem Hydraulikgehäuse (2), einem am Hydraulikgehäuse (2) ausgebildeten Saugstutzen (5) mit einer Einlassöffnung (6), einem am Hydraulikgehäuse (2) ausgebildeten Druckstutzen (7) mit einer Auslassöffnung (8), einer durch das Hydraulikgehäuse (2) zumindest teilweise begrenzten Strömungskammer (11 ), einen das Hydraulikgehäuse (2) verschließenden Gehäusedeckel (3) einem in der Strömungskammer (11 ) angeordneten, über eine Welle (9) um eine Drehachse (A) antreibaren Laufrad (14), und einer Einlaufdüse (17) mit einem mittelbar oder unmittelbar mit dem Hydraulikgehäuse (2) verbundenen ersten Ende (16) und einen im Wesentlichen zylindrischen Abschnitt (18), der sich koaxial zur Drehachse (A) in Richtung Einlassöffnung (6) erstreckt, wobei ein dem ersten Ende (16) gegenüberliegendes zweites, freies Ende (19) am Übergang von Einlassöffnung (6) zur Strömungskammer (11 ) in einer Rücknehmung (20) der Einlassöffnung (6) angeordnet ist und im Bereich der Rücknehmung (20) zwischen dem Abschnitt (18) der Einlaufdüse
(17) und dem Hydraulikgehäuse (2) ein radialer Ringspalt (21 ) entsteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (18) in einen ersten Teilabschnitt (22) und einen dem freien Ende (19) nahen zweiten Teilabschnitt (23) unterteilt ist und im Bereich des freien Endes (19) der zweite Teilabschnitt (23) ein hülsen- oder ringartiges Ausdehnungselement (24) umfasst, wobei das Material des Ausdehnungselements (24) einen höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als das Material des Hydraulikgehäuses (2) aufweist. Pumpenanordnung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Ausdehnungselements (24) austenitischen Stahl umfasst. Pumpenanordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausdehnungselement (24) und erster Teilabschnitt (23) miteinander verschweißt sind. Pumpenanordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausdehnungselement (24) eine zum ersten Teilabschnitt (22) weisende Anlagefläche (25) aufweist, die eine ringförmige axiale Erhebung (26) und einen axialen Rücksprung (27) umfasst Pumpenanordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teilabschnitt (22) eine zum Ausdehnungselement (24) gerichtete Anlagefläche (28) aufweist, die zumindest teilweise komplementär zur Anlagefläche (25) des Ausdehnungselements (24) ausgebildet ist. Pumpenanordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der dem freien Ende (19) nahe zweite Teilabschnitt (23) im Bereich des freien Endes (19) das hülsen- oder ringartiges Ausdehnungselement (24) und eine das Ausdehnungselement (24) zumindest teilweise umgebende Haltevorrichtung (30) umfasst. Pumpenanordnung (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (30) einstückig mit dem ersten Teilabschnitt (22) ausgebildet ist und das Ausdehnungselement (24) in der Haltevorrichtung (30) angeordnet ist.
8. Pumpenanordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass Ausdehnungselement (24) und Haltevorrichtung (30) mittels Schrumpf- Pressitz miteinander verbunden sind. 9. Pumpenanordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (30) einen Bereich (31 ) mit einem verminderten Innendurchmesser aufweist, derart dass die Haltevorrichtung (30) eine Flexibilität in radialer Richtung aufweist.
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