NO163916B - Flertrinns sentrifugalpumpe med lukket impeller. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en flertrinns sentrifugalpumpe av den art som fremgår av ingressen til det etterfølg-ende selvstendige krav.

Sentrifugalpumper med flere trinn med lukkede impellere er innretninger av begrenset størrelse og følgelig til mindre besvær og anvendes vanligvis for befordring av trykkvæsker. Nærmere bestemt er disse pumper av begrenset diameter og deres trinn er anordnet i retning av pumpens akse, hvorved pumpen får en i det vesentlige avlang form.

De enkelte trinn i pumper av denne type består av et deksel som har et sentralt hull koaksielt i forhold til impelleren, som fra en side dreibart mottar pumpeakselen og fra den andre siden rommer et korresponderende sete for impelleren.

Den sistnevnte er i sin tur opptatt i et hult rom definert av nevnte deksel og en diffusor.

Både impelleren og den påfølgende diffusor er utformet med et koaksielt hull for å motta pumpeakselen, hvor den første av disse hull også definerer innløpet for væske inn i impelleren .

Av konstruksjonsårsaker har pumper av denne typen klaring mellom impelleren og nevnte deksel, både i aksiell retning og i radiell retning i forhold til pumpens hovedakse.

Nærmere bestemt tjener radialklaringene til å kompensere for mulige variasjoner av uoppretthet mellom impelleren og dekselet og således til å unngå sammenstøt mellom de sirkulære kanter av impelleren og dekselet.

Klaringene i den aksielle retning har som funksjon å kompensere for variasjoner i de relative aksielle avstander mellom de enkelte trinns elementer etterhvert som deres antall øker.

Etterhvert som trinnenes antall øker og den nevnte klaring til impelleren mangler, kan denne faktisk bli presset mot dekselet eller mot diffusoren med en slik kraft at det skapes en friksjon, som; i tillegg til å være skadelig, også kan bevirke sperring av impelleren og følgelig vil pumpen være uten virkning.

Tilstedeværelsen av disse klaringer, som allerede er konstatert er nødvendig, tillater imidlertid at visse væskemengder strømmer forbi eller lekker ut gjennom de hule rom skapes av disse klaringer, og reduserer på denne måten en ikke neglisjerbar størrelse for pumpens virkningsgrad.

Mer presist gir radialklaringene, og aksialklaringene som beskrevet ovenfor, plass for hulrom dannet respektivt mellom hullet i dekselet og det korresponderende setet av impelleren, og mellom! det sistnevnte og dekselveggens overflate som vender mot selve impelleren.

Det skal videre legges merke til at klaringens størrelse i aksialretningen er temmelig betydningsfull i konvensjonelle pumper som beskrevet ovenfor, ettersom disse klaringer må tillate at friksjonskreftene mellom impelleren og dekselet er slik at ikke bare rotasjon blir hindret, men også at bevegelse tillates uten altfor stort arbeide.

Det er faktisk observert at friksjonsflaten mellom impelleren og dekselet i konvensjonelle pumper er minst den som skyldes den overflaten av impelleren som vender mot dekselet oppstrøms av væskens strømningsretning.

Av konstruksjonsårsaker, dess større trinn-antall desto større må klaringsstørrelsen mellom impelleren og dekselet være, hvorved økningen i antall trinn innebærer en korresponderende økning av lekkasjer, noe som innebærer en tilsvarende reduksjon i hele pumpens virkningsgrad. Vanligvis er diffusorene på leveringssiden utstyrt med mer eller mindre fremspringende blader eller skovler, som har den funksjon å føre væskestrømmen mot impelleren i det neste trinn.

Skovlene til konvensjonelle pumper av denne type er imidlertid kun grovt tilformet og de samme skovler er så lite fremstikkende og utilstrekkelig avgrenset slik at det tillates at turbulenser dannes, hvorved bidraget til den korrekte orientering og føring av fluidstrømmene er svært små.

Følgelig foreligger det et behov for å tilveiebringe en pumpe der de andre konvensjonelle betingelser (rpm, antall trinn, størrelse, etc.) er de samme, men hvor det kan oppnås en større virkningsgrad i forhold til standardpumper ved å redusere de ovenfor nevnte tap.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen med en pumpe av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes av de trekk som fremgår av karakteristikken i det etterfølgende selvstendige krav.

Det er fra DE-2428210 kjent en flertrinns pumpe der innløps-vinklene og utløpsvinklene på respektivt sugesiden og trykksiden er definert innenfor spesielt gunstige vinkelom-råder.

EP-A-0039435 vedrører en sentrifugalpumpe som har en spesielt utformet tetningsinnretning som ligger inntil en forlengelse av impellerens sentrum eller nav. Pumpen er en flertrinns-pumpe med flere impellere som er utformet mer tradisjonelt.

De ovenfor nevnte fordeler, samt andre trekk, vil tydeligere fremgå av den følgende beskrivelse av en for tiden fore-trukket utførelse av pumpen ifølge oppfinnelsen, og sammen med de vedlagte tegninger, hvor: Fig. 1 viser pumpen ifølge oppfinnelsen neddykket i

operativ tilstand i en vannbrønn,

Fig. 2 viser et delvis lengdesnitt av den øvre eller

virksomme del av pumpen ifølge fig. 1,

Fig. 3 viser en sprengskisse i tverrsnitt av et trinn

av pumpen ifølge fig. 1;

Fig. 4 viser et planriss i detalj av dekselet og en

pakningsring, og

Fig. 5 viser et planriss av leveringssiden til

diffusoren for det trinn som er vist. i fig. 3.

Det vises til fig. 1, hvor pumpen ifølge oppfinnelsen er indikert i helhet med henvisningstallet 1 og innbefatter et avlangt legeme der en øvre del 2 for å romme de operative trinn og en nedre del 3 som inneholder drivelementene er adskilt.

Pumpen 1 innbefatter videre et gitter 4 for vannoppsug, en kabel 5 for elektrisk krafttilførsel til drivinnretningene og rør 6 for vannlevering.

I fig. 1 er pumpen ifølge oppfinnelsen vist i en neddykket tilstand under nivået L i en brønn 7.

I fig. 2 er den øvre del 2 av pumpen ifølge fig. 1 full-stendig anskueliggjort sammen med et parti av den nedre del 3 som opptar motorinnretningen 8. Inne i delen 2 er de enkelte trinn av pumpen opptatt, der den første er indikert med en tykkere linje. Det første trinn innbefatter et deksel 9, impelleren 10 og; diffusoren 11, og det neste trinn begynner med dekselet 12 påsatt mot leveringsdelen av diffusoren 11.

I fig. 2 vises en motoraksel 13, et avstandsstykke 14 og en bøssing 15 på leveringssiden.

De enkelte komponenter for hvert trinn er vist enkelvis i fig. 3.

Foruten de tidligere nevnte elementer 9,10 og 11 i fig. 3 vises også en tetningsring 17 og en lagerskive 18. Som det kan sees i figurene er hvert element for de enkelte trinn av pumpen utstyrt med et sentralt hull for gjennomføring av drivakselen 13.

I fig. 3 er vannbanen for det enkelte trinn vist med stiplede linjer.

I pumper av denne type, er det av konstruksjonsmessige årsaker, og på grunn av det høye antall trinn, nødvendig å skape innbyrdes klaringer, både i radialretningen og i aksialretningen mellom impelleren 10 og dekselet 9.

Nærmere bestemt er funksjonen til radialklaringene å forhindre, hovedsakelig i det siste trinn, at impellerens 10 ytre ringformede kant 19 kommer i kontakt med dekselets korresponderende indre kant 20, ettersom en slik tilstand ville umuliggjøre en korrekt strømning av fluidet i trinnet, i tillegg til å påvirke den frie bevegelse av impelleren.

Klaringene i aksialretningen er tvert om nødvendig for å hindre, hovedsakelig i det siste trinn, at impelleren på leveringssiden 21 sklir med en vesentlig kraft mot den korresponderende indre vegg 22 av dekselet 9, for på den måten å hindre - også på grunn av den store utstrekning av flatene som er i kontakt, blokkering av de roterende deler.

Klaringene i radialretningen tilveiebringes i standardpumper og med den ifølge oppfinnelsen, ved å tildanne i dekselet 9 et hull med indre diameter D9' større enn den ytre diameter D23 for det korresponderende setet av impelleren 10.

I denne forbindelse er det observert at den sistnevnte innbefatter, på sugesiden, et hevet sete 23 med en klaring anordnet for opptak i nevnte hull i dekselet 9.

Klaringene i aksialretningen er tilveiebragt ved å utforme mellom dekselet 9 og diffusoren 11 et forholdsvis bredt kammer for å motta impelleren, som således kan plasseres i ønsket nivå langs akselen 13 under sammenbygningen. Disse klaringer er imidlertid uheldige ettersom hulrom skapes gjennom hvilke væske er tilbøyelig til å lekke ut, noe som reduserer pumpens virkningsgrad.

Disse lakkasjer finner særlig sted i hulrommene mellom den indre vegg av hullet i dekselet 9 og den utvendige vegg av impellerens 10 sete 23, og derfra mellom dekselets 9 vegg 22 og den korresponderende vegg 29 av impelleren 10.

Konstruksjonen ifølge oppfinnelsen medfører at dannelsen av slike lekkasjer unngås, mens klaringene mellom impelleren og dekselet opprettholdes, der det sistnevnte er, som allerede nevnt, nødvendig for oppbygningsårsaker.

Ifølge oppfinnelsen er det, som tidligere nevnt, anordnet et ringformet tetningselement 17.

Tetningselementet 17 blir, når montert, opptatt i et korresponderende sete 24, anordnet ved bunnen av dekselet 9 og danner en væsketett tetning med impelleren 10, som virker med dekselet 9 gjennom ringen 17 og hullet i dekselet 9 ved hjelp av dens hevede sete 23 med klaring.

Av tetningsårsaker er diameteren D23 av dette setet likt med den indre diameter D17 av ringen 17.

Den sistnevnte^ er i sin tur opprettholdt i stilling i nevnte sete 24 av dekselet 9 med en viss tverrklaring d (fig. 4).

Ifølge den foretrukne utførelse er den indre kant av ringen 9 av polygonal form, der dennes flater samvirker med deler 25 med klaringsvinkel av det samme setet 24, hvor deres avstand er den samme som den foran nevnte avstand d med ringen 17 sentrert på hullet av dekselet 9.

På denne måte tillater ringen 17, fast til impelleren 10 ved setet 23, den relative tverrforskyvning av Impelleren i forhold til dekselet 9 som følger av at diameteren D23 er mindre enn diameteren D9 og at det samtidig under slik forskyvning skapes en væsketettende virkning mellom delene.

Problemene forbundet med væskelekkasje er således løst. Det skal videre observeres at, ulikt fra standardkonstruksjoner, er impellerens vegg 21 ved sugesiden ikke lenger i fullt glidende kontakt med dekselets vegg 22, men kun med den delen av dette som støter mot flaten 30 av ringen 17 (stasjonær i forhold til dekselet).

Ringen 17, som er av antifriksjonsmateriale, og som derfor reduserer tapene på grunn av glidevirkningen, og følgelig i forhold til kjente konstruksjoner og av tidligere nevnte årsaker, tillater reduksjon av klaringene i radialretningen og de generelle friksjoner.

På den øvre flate, eller leveringssiden til diffusoren 11, er det anordnet skovler 26 hvor hver har en indre profil RI og en ytre profil R2 som har forskjellige kurvaturer, som varierer i samsvar med væskestrømmens mønster på leveringssiden av diffusoren (fig. 5). Ved utløpet av diffusoren er således et antall divergerende kanaler 27 definert, hvilke praktisk talt følger den teoretisk ønskede profil for fluid-strømmene på leveringssiden av diffusoren.

På denne måten blir væsketurbulensene på diffusoren redusert, med påfølgende reduksjon av trykktapene og en økning av pumpens virkningsgrad.

Claims (1)

1. Flertrinns sentrifugalpumpe, av den type som har omsluttet impeller, hvor hvert trinn innbefatter et deksel (9) med et sentralt hull, en impeller (10) med skovler med et hevet sentralt sete (23) anordnet med et sentralt hull på linje med det i dekselet (9), og en diffusor (11) med et antall faste skovler (26), hvor skovlene er plassert på leveringssiden av diffusoren og et sentralt hull på linje med det ovenfor nevnte hull i lokket og impelleren, karakterisert ved at skovlene (26) på diffusoren (II) består av skiver med respektivt indre og ytre profiler (R1.R2), er halvmåneformede og de indre og ytre profiler har ulike krumninger for slik å definere et antall divergerende kanaler (27) hvor kanalenes mønster er i samsvar med det teoretiske laminaere strømningsprofil for væskestrømningene som passerer langs kanalene og mot impelleren for det neste trinn.