NL1009952C2 - Pitotbuispomp. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Pitotbuispomp.

De huidige uitvinding heeft in het algemeen betrekking op pompen en in het bijzonder op een nieuwe hoge druk centrifugaalpomp-5 inrichting van het pitot-type.

Dit type uitrusting verschaft hoge druk en werkt volgens een in figuur 1 weergegeven principe. Figuur 1 is een doorsnede-aanzicht van een gebruikelijke pitotpompeenheid, die in het geheel met het verwijzingscijfer 10 is aangeduid en welke, zoals zal worden 10 uiteengezet, ook de huidige uitvinding belichaamt. Vloeistof treedt de pomp binnen via een aanzuigleiding of aansluiting 12 en wordt gevoerd naar een rotorafdekking 16 waar de vloeistof naar buiten wordt gecentrifugeerd en een gesloten rotor 14 binnentreedt. De rotorafdekking 16 is een speciaal ontworpen verdeel stuk voor het meedelen van maxi-15 male kinetische energie aan de vloeistof en wordt met rotor 14 gedraaid door een door een motor of op andere wijze aangedreven as 11. Vloeistof treedt met deze hoge kinetische energie het rotorhuis binnen en draait met het huis in overeenstemming met de basiswetten van centrifugaal kracht en vloeistofbeweging.

20 Een stationaire pitotbuis 18 is binnen de rotor geplaatst en heeft een opening 19, die zo dicht mogelijk bij het maximale inwendige rotordiameter is opgesteld. Pitotbuizen zijn genoemd naar de Franse ingenieur H. Pitot.

Vloeistof onder centrifugaaldruk en hoge snelheid treedt 25 pitotbuis 18 binnen en wordt naar het door de centrale hartlijn 20 geïdentificeerde hart van de machine gevoerd. De inwendige doortocht van de buis 18 is gevormd in overeenkomst met een diffusiemondstuk om enige kinetische energie om te zetten in drukenergie. De vloeistof wordt dan gevoerd naar een afvoer 22 van de pompeenheid 10 via een 30 centrale overbrengbuis 24 en verdeel stuk 26. Tengevolge van bij de rotoromtrek ondervonden hoge snelheden, de dichte nabijheid van de pitotbuis tot de inwendige oppervlakken van de rotor en de fysische afmeting van de pitotbuizen kunnen aanzienlijke schokgolven ontstaan met resulterende belastingen, die worden overgebracht op de pitotbuis-35 constructie en bevestigingsopstelling.

»1009932 2

Een oogmerk van de huidige uitvinding is het verbeteren van de constructie van de pitotbuis waaronder zijn aanbreng- en be-vestigingsopstellingen, voor een pitotbuispomp.

Een ander oogmerk is het verminderen van inwendige turbu-5 lentie door stroombaanverbeteringen onder het zo hebben van het totale resultaat van het verbeteren van nuttig effect (over ongeveer 3%), verminderen van trilling en verminderen van geluidsoverdracht (maximaal 25dbA).

Andere verbeteringen betreffende de koeling van het 10 legerhuis, smeringsregeling van de legers en regeling van afdicht- spoelvloeistof worden ook verkregen door de uitvinding.

De uitvinding verschaft ook veiligere werking.

Verdere kenmerken en voordelen zullen duidelijk worden uit de beschrijving van enige van de voorkeur gegeven maar niet exclusieve 15 uitvoeringsvormen van de uitvinding.

De verschillende nieuwheidskenmerken, die de uitvinding karakteriseren zijn in het bijzonder uiteengezet in de bijgaande conclusies en vormen een deel van deze openbaring.

Voor een beter begrip van de uitvinding, zijn voordelen en 20 door zijn gebruik verkregen specifieke oogmerken wordt verwezen naar de bijgaande tekeningen, waarin uitvoeringsvormen van de constructie volgens de uitvinding zijn weergegeven.

Figuur 1 toont een doorsnede-aanzicht van een complete pompeenheid, welke kenmerken van de uitvinding bezit.

25 Figuur 2 toont een vergroot doorsnede-aanzicht van het tussenvlak tussen de rotorafdekking en de rotor onder het weergeven van verbeterde vloei stofstroomdoortocht en verbeterd afdichtoppervlak.

Figuur 3 toont een doorsnede-aanzicht van de pitotbuis en rotor.

30 Figuur 3A toont een doorsnede genomen volgens lijn 3A-3A in figuur 3.

Figuur 3B toont een aanzicht van het inlaateinde van een pitotbuis.

Figuur 4 is een gedeeltelijk vergroot doorsnede-aanzicht 35 van een gebied van de pomp onder het weergeven van de bevestiging van de overbrengbuis van de pitotbuis aan het pomphuis.

p1009 95 2 3

Figuur 5 toont een vergroot doorsnede-aanzicht van het verbindingsgebied tussen de rotorafdekking en de rotor.

Figuur 6 toont een doorsnede-aanzicht dat een uitwendige op een as aangebrachte koel ventilator voor een legerhuis volgens de 5 uitvinding toont.

Figuur 7 toont een doorsnede-aanzicht van een afdichtspoel-stroomregelbus volgens de uitvinding.

Figuur 8 toont een doorsnede van een positieve op een as aangebrachte smeertoevoerregeling voor een leger van de uitvinding.

10 Figuur 9 toont gedeeltelijk in doorsnede en gedeeltelijk in aanzicht de pitotbuis en overbrengbuis.

De door de pomp van de huidige uitvinding te verpompen vloeistof treedt de in figuur 2 weergegeven rotorafdekking 16 binnen via de inlaat van de pompuitrusting en door inwendige doortochten 17, 15 wordt naar buiten gecentrifugeerd en in de omtrek van de rotor gericht met hoge snelheid en aanzienlijke kinetische energie. Turbulentie bij het verbindingsgebied 15 van de rotorafdekking 16 op de rotor 14 wordt door de uitvinding aanzienlijk verminderd door gebruik maken van een uit een stuk bestaande giettechniek met verloren kern voor zowel 20 afdekking 16 en de rotor 14. Dit heeft de gelijkmatige overgang toegestaan van de vloeistof zonder discontinuïteit van de aansluitende vlakken 35 en 36 van het gietstuk, vergroot afdichtoppervlak 37 en vermindering in turbulentie van de vloeistof met verminderde erosie van materiaal zoals weergegeven in figuur 5.

25 Verwijzend naar figuur 5 gaat het buitenste aansluitings- vlak 36 van de inwendige doortochten 17 gelijkmatig over in het buitenste aansluitingsvlak 35 van het inwendig volume van rotor 14 zonder hoeken en zonder trappen. Om deze gelijkmatige overgang te verkrijgen heeft het inwendige aansluitingsvlak 35 van rotor 14 een 30 inwendige diameter die kleiner is dan de bij 38 in figuur 2 weer gegeven maximale inwendige diameter, welke axiaal in het lichaam van rotor 14 op afstand is gelegen van de afdicht- of aansluitscheiding 37 tussen de afdekking 16 en de rotor 14. De inwendige diameter van rotor 14 vermindert, na plaats 38 van maximale inwendige diameter, gelijk-35 matig en verloopt eventueel radiaal naar binnen naar de centrale hartlijn 20 van de pomp. Afdichtgebied of grens 37 tussen afdekking 16 009952 4 en rotor 14 is ook S-vormig of serpentine-achtig in dwarsdoorsnede zoals weergegeven in figuur 2A om de lengte van de afdichting tussen afdekking 16 en rotor 14 te vergroten. Het afdichtmateriaal bij serpentine-achtige afdichting 37 en tussen deze delen kan ieder 5 geschikt afdichtmateriaal zijn zoals PTFE (bijvoorbeeld onder het handelsmerk TEFLON verkochte PTFE).

Zoals weergegeven in figuur 3 is de pitotbuis 18 binnen de rotor 14 en rotorafdekking (niet weergegeven in figuur 3) opgesteld en verloopt vanaf het hart van de eenheid bij 20 naar de maximale 10 inwendige diameteromtrek 38 van de rotor 14 en is vandaar onderworpen aan variabele oppervlaksnel heden indien de straal toeneemt. Om opper-vlakturbulentie en daaruit resulterende weerstand en verlies minimaal te maken is de pitotbuis 18 uitwendig gevormd als een bij 27 in figuur 3A weergegeven draagvlakdoorsnede. De vloeistof wordt door de pitot-15 buis verzameld onder hoge snelheid en druk in inlaatopening 19 en wordt radiaal naar het hart van de machine getransporteerd door een inwendige doortocht 21 binnen de pitotbuis 18. Deze inwendige doortocht heeft een zeer nauwkeurige variërende doorsnede om het mogelijk te maken, dat diffusie plaatsvindt voor het omzetten van de aan de 20 vloeistof meegedeelde kinetische energie in potentieel energie.

Tengevolge van de gecompliceerdheid van de inwendige en uitwendige vorm van de pitotbuis 18 en de hoge variabele belastingen, die worden meegedeeld aan de pitotbuis is de constructie moeilijk en bestaat normaal uit meerdere door lassen met elkaar verbonden secties. De 25 huidige uitvinding maakt gebruik van giettechnieken met verloren kern om het mogelijk te maken, dat de pitotbuis als een voorwerp uit een stuk wordt vervaardigd hetgeen verbeteringen geeft in sterkte en inwendig stromingsontwerp door onderling in elkaar doen overlopen van alle inwendige doortochten, verbeteren van de uitwendige draagvleugel-30 vorm voor het minimaal maken van uitwendige stromingsdiscontinuïteit en het verbeteren van sterkte.

Verwijzend naar figuren 3A en 3B heeft de uit een stuk bestaande pitotbuis 18 een buitenste draagvlakvorm 27, die ten opzichte van de draairichting van rotor 14 stroomopwaartse en stroom-35 afwaartse einden heeft en gelijkmatig gebogen en symmetrische buitenvlakken tussen de gepunte einden. De inwendige doortocht 21 is op pi 009952 5 overeenkomstige wijze gevormd en neemt ook in zowel omtreks- en axiale afmetingen radiaal inwendig langs de pitotbuis 18 toe vanaf de van de in omtreksrichting verlopende inlaatopening 19 naar de centrale hartlijn 20, waar pitotbuis 18 samenkomt met de centrale overbrengbuis 5 24 door een gelijkmatige buiging van doortocht 21 vanuit de radiale richting in pitotbuis 18 naar de axiale richting in overbrengbuis 24. Dit gelijkmatig gebogen gedeelte van doortocht 21 is ook gegoten in de uit een stuk bestaande pitotbuis 18.

De inwendige pitotbuisstroming zoals weergegeven in figuur 10 4 is langs de centrale hartlijn 20 van de pomp gericht naar de afvoer 22 via de overbrengbuis 24 voor stroming welke rechtstreeks is gelast aan de pitotbuis 18, zoals bij las 29 in figuur 9 is weergegeven.

Deze overbrengbuis 24 is bevestigd aan het pomphuis 40 en moet alle schokbelastingen, rotatiekrachten en drukbelastingen die op 15 de pitotbuis 18 worden aangebracht, opnemen. Om nauwkeurige plaatsing ten opzichte van alle andere delen te verkrijgen is de overbrengbuis 24 uitgespaard in het pomphuis 40. De huidige uitvinding verbetert de bevestiging en plaatsing van het pitotbuissamenstel 18 door verlengen van de plaatsingslengte in het pomphuis 40. De vergrote plaatsings-20 lengte hangt af van de outputdruk, stroming, omwenteling per minuut, en dimensionele details van de pomp en wordt gevarieerd voor aanpassing aan deze omstandigheden. Gebruikelijke lengtes van plaatsings-ingrijping variëren tussen 10 tot 30% van de totale lengte van de overbrengpitotbuis maar kan groter zijn dan deze afhankelijk van de 25 werkingsomstandigheden. De vergrote plaatsingslengte staat ook ver grote lengte toe van bevestigingsorganen of schroeven 41 voor het bevestigen van de pitotbuis. Om vermoeidheidsbelasting te verminderen is er een niet in ingrijping zijnd deel van de draadlengte 42 langs de bevestigingsorganen 41 onder het tot stand brengen van flexibiliteit 30 van de bevestigingsorganen en vandaar vergroten van weerstand tegen vermoeidheid.

De vermoeidheidsweerstand van de vlakken nabij de bevestigingsorganen 41 is ook verbeterd door het gebruik van een in figuur 5 weergegeven geharde beschermingsring 43 onder de koppen van 35 de bevestigingsorganen 41. Ring 43 vergroot het oppervlak van het belastingsvlak van de bevestigingskracht op het pomphuis 40. De pomp m1009 95 2 6 van de uitvinding kan worden gebruikt voor het verpompen van bijzonder corrosieve vloeistof hetgeen in sommige gevallen het gebruik vereist van speciaal tegen corrosie bestendig materiaal voor het pomphuis 40, welk materiaal niet voldoende sterkte kan hebben bij het snijpunt van 5 de bevestigingskoppen.

De snelheid van de vloeistof binnen de buis 24, ofschoon binnen de pitotbuis 18 verspreid, behoudt nog steeds aanzienlijke kinetische energie. Bij het snijpunt van de overbrengbuis 24 voor de stroming met het pomphuis 40 moet, zoals weergegeven in figuur 4, de 10 stroming over 90° draaien vanaf de hartlijn 20 van de pomp naar de pompafvoer 22, 26. Om turbulentie minimaal te maken heeft een verdeel-plug 24 een daarin gegoten doortocht 28 voor het geven van continuïteit van stroming.

Een pakking of afdichting 45 is ingestoken tussen de 15 geharde beschermingsring 43 en verdeelplug 44 om contact van corrosieve vloeistof met de bevestigingskoppen van de pitotoverbreng-buis te verhinderen onder het daarbij verhinderen van corrosie van de bevestigingsorganen 41 en ontspanning van de bevestigingsbelastingen.

Bij het pompen van vloeistoffen onder hoge temperatuur kan 20 overdracht van warmte van de vloeistof onder hoge temperatuur naar het legersysteem resulteren in niet te accepteren temperaturen van de smeerolie. Om koelen van een legerhuis 56 in figuur 6 te verschaffen beweegt een uitwendige op een as aangebrachte ventilator 57 lucht vanaf het aandrijfeinde van as 11 over het uitwendige van het leger-25 huis 56 door een uitwendig aangebrachte geleidingsafsluiting 58 welke een kap rondom ventilator 57 vormt.

Het afdichtsysteem tussen de draaiende elementen en stationair huis van dit type pitotpomp vindt plaats aan de zuigzijde van de pomp en wordt in het algemeen bewerkstelligd door het gebruik 30 van een mechanische asafdichting om lekkage in het rotorhuis te verhinderen. Vele afdichtsystemen worden gebruikt afhankelijk van de vloeistof, die wordt verpompt, en kunnen resulteren in een groot aantal verschillende afdichtkamers 70. Om deze variaties minimaal te maken wordt een dubbele afdichtkamer 70 gebruikt onder omstandigheden 35 waar een enkel afdichtsysteem 69 in figuur 7 acceptabel is met spoelen van de afdichtkamer voor het verschaffen van koeling van de afdichting *1009952 7 en positieve lekkage naar binnen naar de pompvloei stof. Een stromings-verminderingsbus 71 van een materiaal, dat voor de meeste chemicaliën inert is, zoals PTFE, wordt gebruikt om de hoeveelheid spoel vloei stof minimaal te maken.

5 Indien gebruikt bij hoge snelheid is smeermiddel toevoer aan de legers 82, weergegeven in figuur 8, kritisch en moet de stroming van smeermiddel nauwkeurig worden geregeld om te waarborgen dat minimale of maximale stromingsomstandigheden niet worden overschreden. Om het gebruik van uitwendige smeersystemen te vermijden is een kleine 10 pomp 83 van het schroeftype integraal met de aandrijfas 11 aangebracht. Smeermiddel naar de schroefpomp 83 is vanuit een bak in het legerhuis 40 onder gebruik maken van gebruikelijke oliewerpringen 84. De smeermiddel voorraad wordt overgebracht naar een verzamel-toevoerkom 85. De doortocht 86 van deze kom en/of de afmeting van de rol 87 in de 15 schroefpomp wordt gebruikt voor het regelen van de hoeveelheid toegevoerd smeermiddel.

Door gebruik maken van de verschillende aspecten van de huidige uitvinding wordt een verbeterde pitotbuiscentrifugaalpomp verkregen. De verschillende metalen delen van de huidige inrichting 20 kunnen uit roestvast staal of ander geschikt metaal of synthetische materialen zijn. De verschillende afdichtingen kunnen zijn uit TEFLON (handelsmerk) of andere geschikte afdichtmaterialen. Met de huidige uitvinding te gebruiken smeermiddelen zijn van bekende types.

Ofschoon specifieke uitvoeringsvormen van de uitvinding in 25 detail zijn afgebeeld en beschreven voor het weergeven van de toe passing van de principes van de uitvinding zal het worden begrepen, dat de uitvinding zonder buiten dergelijke principes te gaan op andere wijze kan worden belichaamd.

' ïrt 009 9^.1

Claims (16)

1. Pitotbuispomp voor het verpompen van een fluïdum voorzien van: 5 een pomphuis met een aanzuigaansluiting voor het opnemen van een fluïdum, een afvoeraansluiting voor het afvoeren van het fluïdum en een centrale hartlijn; een voor draaiing om de hartlijn en in het huis aangebracht rotorsamenstel welk rotorsamenstel een inwendig volume begrenzende 10 rotor heeft en een met de rotor verbonden rotorafdekking voor het afsluiten van het inwendig volume; waarbij de rotorafdekking is voorzien van een aantal radiaal verlopende doortochten voor verbinding van de zuigaansluiting met het inwendig volume om fluïdum vanaf de aanzuigaansluiting te 15 voeren naar het inwendig volume door centrifugaal kracht tengevolge van draaiing van het rotorsamenstel en iedere doortocht in de rotorafdekking een inlaateinde heeft nabij de hartlijn en een uitlaateinde bij een aansluitgebied tussen de rotor en de afdekking en nabij een buitenste omtrek van het inwendig volume, terwijl de uitlaateinden van 20 de doortocht oppervlakken hebben met gelijkmatige overgang zonder hoeken en zonder trappen naar de omtrek van het inwendig volume voor het verminderen van turbulentie van in het aansluitingsgebied bewegend fluïdum; een fluïdumafdichting tussen de rotor en de rotorafdekking 25 in het aansluitingsgebied; en een aan het huis bevestigde pitotbuis, die zich in het inwendig volume van de rotor uitstrekt, waarbij de pitotbuis een inlaatopening heeft nabij de buitenomtrek van het inwendig volume voor het opnemen van fluïdum in het volume en een met de afvoeraansluiting 30 in verbinding staand uitlaateinde voor afvoeren van fluïdum naar de afvoeraansluiting.

2. Pitotbuispomp volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de omtrek van het inwendig volume een inwendige diameter heeft nabij de afdekking die kleiner is dan een maximale inwendige diameter van het 35 volume dat op afstand is gelegen van de afdekking. *1009 95 2

3. Pitotbuispomp volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de fluïdumafdichting tussen de rotor en de rotorafdekking een serpentine-achtige dwarsdoorsnedevorm heeft.

4. Pitotbuispomp volgens een der voorgaande conclusies, met 5 het kenmerk, dat de fluïdumafdichting tussen de rotor en de rotor afdekking een serpentine-achtige dwarsdoorsnedevorm heeft.

5. Pitotbuispomp volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de pitotbuis is vervaardigd uit een met verloren kernmethode gegoten stuk, waarbij de pitotbuis een uitwendige draag- 10 vleugelvorm heeft en een inwendige doortocht welke geleidelijk vanaf de inlaatopening naar de centrale hartlijn groter wordt.

6. Pitotbuispomp volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat een met het uitlaateinde van de pitotbuis verbonden overbrengbuis is aangebracht, die zich evenwijdig aan de centrale 15 hartlijn uitstrekt, waarbij de overbrengbuis aan de pitotbuis is gelast.

7. Pitotbuispomp volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de overbrengbuis is voorzien van een met het huis verbonden bevestigings-einde, welk bevestigingseinde in aanraking is met het huis over 20 tenminste ongeveer 10% van de lengte van de overbrengbuis.

8. Pitotbuispomp volgens een der voorgande conclusies, met het kenmerk, dat een zich evenwijdig aan de centrale hartlijn uitstrekkende overbrengbuis is aangebracht, die tussen de uitlaat van de pitotbuis en de afvoeraansluiting is aangesloten, waarbij de over- 25 brengbuis een lengte heeft in contact met het huis voor bevestigen van de overbrengbuis en pitotbuis aan het huis alsmede een aantal be-vestigingsorganen voor het bevestigen van de overbrengbuis aan het huis, en een harde beschermingsring tussen het huis en de overbrengbuis door welke de bevestigingsorganen zich uitstrekken.

9. Pitotbuispomp volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de overbrengbuis een lengte heeft, die in aanraking is met het huis, welke ongeveer 10-25% van de totale lengte van de overbrengbuis is voor het vergroten van de verbindingslengte tussen de overbrengbuis en het huis.

10. Pitotbuispomp volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat een axiale opening in het huis het inwendige van de f009932 overbrengbuis verbindt met de afvoeraansluiting, en een verdeelpomp in de axiale opening een gekromde doortocht bevat om het inwendige van de overbrengbuis te verbinden met de afvoeropening, gelijkmatig en over ongeveer 90°.

11. Pitotbuispomp volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de pomp voorzien is van een met het rotorsamenstel verbonden aandrijfas om het rotorsamenstel te draaien, van een tussen het huis en de aandrijfas aangebracht leger voor het draaibaar aanbrengen van de aandrijfas in het huis, waarbij het pomphuis is voor-10 zien van een legerhuis om het leger en met de as een ventilator is verbonden nabij het legerhuis om lucht over het legerhuis te blazen voor het koelen van het leger.

12. Pitotbuispomp volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat om de ventilator een kap is aangebracht om lucht naar het legerhuis te 15 leiden.

13. Pitotbuispomp volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat een overbrenghuis is aangesloten tussen de pitotbuis en het pomphuis om de pitotbuis aan het pomphuis te bevestigen en om de uitlaat van de pitotbuis in verbinding te brengen met de afvoer- 20 aansluiting, terwijl het pomphuis een afdichtkamer om de overbrengbuis begrenst en in de afdichtkamer een stroomverminderingsbus en een enkele afdichtsysteem is voor het afdichten van de afdichtkamer om de overbrengbuis.

14. Pitotbuispomp volgens een der voorgaande conclusies, met 25 het kenmerk, dat een aandrijfas draaibaar is aangebracht in het pomphuis en met het rotor-samenstel is verbonden om het rotorsamenstel te draaien, terwijl een tussen het pomphuis en de aandrijfas aangebracht leger de aandrijfas draaibaar ondersteunt en het pomphuis is voorzien van een smeermiddel bak voor het bevatten van smeermiddel en 30 van middelen om smeermiddel boven de as te stuwen en een met de as verbonden en draaibaar in het legerhuis aangebrachte schroefpomp voor het toevoeren van smeermiddel aan het leger.

15. Pitotbuispomp volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat in het huis boven de schroefpomp een smeermiddel kom is aangebracht welke 35 kom is voorzien van een doortocht voor het toevoeren van smeermiddel aan de schroefpomp. 7009952

16. Pitotbuispomp volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat met de aandrijfas een werpring is verbonden, die door de smeermiddel-bak beweegbaar is om smeermiddel in de kom te stuwen. 5 m1009 95 2