DE1653664A1

DE1653664A1 - Selbstansaugende Zentrifugalpumpe

Info

Publication number: DE1653664A1
Application number: DE19671653664
Authority: DE
Inventors: Herger Dipl-Ing Hans
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1967-02-15
Filing date: 1967-04-27
Publication date: 1970-09-10
Also published as: NL6705588A; GB1182993A; NL140038B; SE326636B; DE1653664C3; US3457871A; DE1653664B2; DK124281B; FR1556502A; CH451714A; DE6607026U

Description

Duplikat

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

Selbs tans äugende Zentri fu^alpumpe

Die Erfindung betrifft eine selbstansaugende« auf der Welle einer Schnellaufenden Turbomaschine sitzende Zentrifugalpumpe, insbesondere zur Förderung von Schmieröl, deren Ansaugleitung in einen Hohlraum dee Pumpenkörpers mündet» in welchem sich unter dem Einfluss der Fliehkraft ein unter Druofc stehender Flüssigkeitsring, ausbildet, von dem die Flüssigkeit durch Kanäle abgeleitet wird.

Derartige Pumpen für tropfbare Flüssigkeiten bestehen im wesentlichen aus »ines in einem Gehäuse rotierenden Hohl-' körper, dem mindestens von einem offenen Ende die Flüssigkeit zugeführt wird und der «ie durch Kanäle wieder ausschleudert. Werden dl· Oeffnungen an den Enden des Hohlkörpers eingeschnürt, so wird bei genügender Zufuhr ein * Flüssigkeitsring aufgestaut, von dem die unter Druck ateho-: Flüssigkeit durch Kanäle kontinuierlich abgeleitet wi..d„ Solch· Zentrifugalpumpe» können praktisöh erst dann eint An*augh8h* überwinden, wenn sie mit Flüssigkeit gefüllt find, SoIX die Pump* b#ispieX»w«i·· tür die Schmierung

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der Lager einer schnellaufenden Turbomaschine verwendet werden, so wäre es naheliegend, sie auf der Maschinenwelle anzuordnen und so mit der gleichen Drehzahl laufen zu lassen. Dem steht jedoch entgegen, dass die Maschinenteile im allgemeinen Über dem Niveau der zu fördernden Flüssigkeit angeordnet ist. Bei Stillstand der Maschine läuft daher die Flüssigkeit aus der Pumpe aus und es strömt Gas aus der umgebenden Atmosphäre ein. Die Förderhöhe einer Zentrifugalpumpe ist proportional der Dichte des geförderten Mediums und dem Quadrat der Umfangsgeschwindigkeit. Wenn sich nun anstelle der Flüssigkeit ein beispielsweise 700-mal leichteres Gas im Pumpenrad befindet, müsste dessen Umfangsgeschwindigkeit sehr hoch sein, damit der entstehende Unterdruck ausreicht, um die Ansaughöhe zu überwinden und Flüssigkeit in die Pumpe zu bringen. Für eine Lagerschmierung z.B, wäre das aber wegen der hohen Verschiebearbeit nioht zulässig.

Ein anderer Ausweg," die fehlende Ansaugfähigkeit zu umgehen, besteht darin, der Pumpe die Flüssigkeit sinnwidrigerweise mit Gefälle zuzuführen. Auch könnte die Pumpe bei vertikaler Welle tauchend angeordnet oder vor jeder Inbetriebsetzung mit Flüssigkeit gefüllt werden. Beide Möglichkeiten sind aber nur selten durchführbar.

Hinzu kommt nooh, daee,in allen „genannten Fällen dl· Betritbijiioherheit der Pumpt nioht gewährleistet iet. Wi· 009837/0639 _BAD

Untersuchungen zeigten, sammelt sich im Innern des Pumpenhohlkörpers Gas an, das in der Flüssigkeit enthalten war, von ihr mitgerissen wurde oder durch ihre. Verdampfung entstand. Dadurch kann der Flüssigkeitsstrom im Ansaugrohr abreissen« Der einmal unterbrochene Pumpvorgang kann nicht von selbst wieder einsetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zentrifugalpumpe zu schaffen, di'e ohne den bekannten Hilfsmitteln oder Vorbedingungen selbstansaugend ist und in ihrer Betriebssicherheit durch angesammelte Gase im Innern dös Hohlkörpers nicht gefährdet 1st. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein zusätzliches Pumpenrad mit in die umgebende Atmosphäre führenden Entlüftungskanälen gelöst, die mit dem Hohlraum in Verbindung stehen und bei denen die Differenz zwischen den Radien, auf denen die Austritts- und Eintrittsöffnungen angeordnet sind, und die Summe ihrer Querschnitte so bemessen sind, dass der im Hohlraum entstehende Unterdruck mindestens so gross ist, wie für die Ueberwlndung der Ansaughöhe der Flüssigkeit benötigt wird.

Die Erfindung wird anschliessend an drei Ausführungsbeispielen näher erläutert, die im Axialeehnitt dargestellt.sind. In allen Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugseeichen versehen.

Hach Fig. 1 let der Hohlkörper 1 einer Zentrifugalpumpe direkt mit der Welle 2 einer schnellaufenden

verbunden, die mit dem Kugellager J im Gehäuse 4 gelagert ist. Bei genügendem Unterdruck im Hohlraum 5 wird die zu fördernde Flüssigkeit 6 durch das Ansaugrohr 7 in den Hohlraum gesaugt, wo sie durch Wandreibung, nötigenfalls unterstützt durch eingebaute, radial gestellte Schaufeln (nicht dargestellt), in Drehung kommt. Unter dem Einfluss der Fliehkraft bildet sich ein unter Druck stehender Flüssigkeitsring 8 aus, von dem die Flüssigkeit durch die Kanäle dem weiteren Verwendungszweck zugeführt wird.

Eine der wichtigsten Voraussetzungen für die regelmässige Förderung einer solchen Pumpe ist eine anntthernd gleichbleibende radiale Dicke des Flüseigkeltsringes 8. Diese Dicke kann, wie bekannt, durch einen Staurand 10 bestimmt werden, doch muss dazu etwas mehr Flüssigkeit in den Hohlkörper 1 gelangen, als durch die Flüssigkeitskanäle 9 abfliessen kann. Die über den Staurand tretende Flüssigkeit wird durch Hllfskanäle 11 nach aussen abgeleitet, eo dass der Flüssigkeitsspiegel des Flüseigkeltsringes stets auf der gleichen Höhe mit dem Staurand liegt.

Um den für die Ansaugung der Flüssigkeit notwendigen Unterdruck im Hohlkörper 1 zu erzeugen, ist ein zusätzliches Pumpenrad 12 mit vorzugsweise radialen Entlüftungskanälen 13 vorgesehen, die mit dem Hohlraum 5 in Verbindung stehen und in die umgebende Atmosphäre führen. Dieses Pumpenrad

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stellt ein Radialgebläse dar und hat die Aufgabe, die im Hohlraum 5 angesammelten Oase zu entfernen« trie Ein- ^ trittsÖffnungen der Kanäle 1J5 liegen daher üblicherweise nahe der Rotationsachse.

Bei der Dimensionierung des Pumpenrades und der Entlüftungsfcanäle ist zu beachten, dass bei Stillstand normalerweise die Flüssigkeit ausgelaufen, der Hohlraum 5 mit Dämpfen oder Gasen der Umgebung gefüllt 1st und bei Anlauf der Pumpe

durch den sich einstellenden Unterdruck weiteres Gas durch ^ alle Kanäle und Undichtheiten angesaugt wird, was alles durch die Entlilftungskanale nach aussen abgeführt werden muss.

Es ist daher notwendig, einerseits die Differenz zwischen den Radien, auf denen die Austritts- und Eintrittsöffnungen der Entlüftungskanäle 13 liegen, andererseits die Summe deren Querschnitte 30 zu bemessen, dass der im Hohlraum entstehende Unterdrück zur Ueberwindung der Anaaughöhe der zu fördernden Flüssigkeit ausreicht. Sobald Flüssigkeit durch das Rohr 7 angesaugt wird, beginnt die Pumpe mit der .Flüssigkeitsförderung durch die Kanäle 9, gegebene!falle auch durch die Hilfskanäle 11 und es ist nur mehr das Gas

das
abzuführen,/durch unveraeindliehe Undichtigkeiten oder mit

der Flüssigkeit in den Hohlraum 5 gelangt.

Die Abdichtung dee Ansaugrohres 7 gegen den Hohlkörper 1 let durch den Dichtungsring X4 angedeutet. Ee kann dafür jede zweckdienliche Diehtungfeeinriehtiing, selbst ein klein dimen- ■ionlerttr Luffcepftl* vorgesehen werden. Bei eenkreehter

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Welle wäre es auch möglioh, den Ansatz 15 des Hohlkörpers rohrartig zu verlängern, mit einem feststehenden Körper zu umhüllen und ihn direkt in die Flüssigkeit eintauchen zu lassen.

Für das Ausführungs'. -ispiel der Fig. 1 wurde eine Oelpumpe gewählt, bei der das geförderte OeI direkt auf das Kugellager 5 spritzt. In diesem Falle ist das Pumpenrad 12 so gross auszubilden, dass schon bei verhältnismässig kleiner Drehzahl die Ansaughöhe so gross ist, dass OeI im Rohr 7 hochsteigt. Um schon vorher eine Schmierung der Lager sicherzustellen, kann am Aussenumfang des Pumpenrades 12 ein Spritzring 16 vorgesehen werden, der In den Oelsumpf eintaucht. Schon bei kleiner Drehzahl spritzt dadurch OeI auf das Gehäuse 4 und läuft durch den Kanal 17 in einen mit Hilfe des Sperringes gebildeten Samraelraum 19 ab, von dem es in die Lager gelangt. Bei hoher Drehzahl bzw. Umfangsgeschwindigkeit hört diese Förderung auf, da die vom Pumpenrad 12 mitgeriasene Luft aas OeI wegdrängt.

Die Hilfskanäle 11 können auch dazu benützt werden, das Schmiermittel zur Rückkühlung an eine gekühlt® Wand oder einen Kühler zu schleudern. Diese Art Kühlung ist besonders wirksam, weil an der Kühlstelle keine Stagnation der Strömung

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duroh gekühltes OeI eintritt. Dieses wird fortwährend durch das aufprallende OeI weggespült.

Die eirflndungBgeraässe Pumpe kann auch zur Abtrennung solcher Teile verwendet werden, die schwerer als die Flüssigkeit sind, wie beispielsweise Bsarbeitungsspäne, Gussßtaub oder Versehmutzungen Bonstiger Art. Zu diesem Zwecke dient eine ringförmige Erweiterung 20 des Hohlraumes 5, die radial weiter aussen liegt als die Eintrittsöffnungen der Flüssigkeitskanal 9. Es genügt dazu ein kleiner Raum, wenn es ßioh'um ein geschlossenes 3ehraierölsystern handelt, weil während des Betriebes keine weiteren Fremdkörper eindringen können. Durch diese Einrichtung wird verhindert, dass die Flüssigkeitskanäle 9 oder die Hilfskanäle 1Γ verstopft werden, die Verunreinigungen werden auszentrifugiert,, sammeln sich in der Erweiterung 20 an und können bei Stillstand der Pumpe entfernt werden.

In Flg. 2 ist eine Zentrifugalpumpe für andere Zwecke dargestellt. Der Hohlkörper 1 ist von einem stillstehenden, duroh Ringe 21 abgedichteten Sammelring 22 umgeben, in dessen Hohlraum die von den radial angeordneten Kanälen 9 ausgeschleuderte Flüssigkeit aufgenommen wird und -auf beliebige Weise weitergeleitet werden kann. Da keine Flüssigkeit in die Entlüftungsfcanftle 13 gelangen soll, ist es wichtig, dass ihre Einmündungen, die hler fn einer Ringnut 25 liegen,

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vom, Flüssigkeitsring 8 durch eine Wand 24 getrennt sind. Die Flüssigkeitskanäle müssen dann so dimensioniert sein, dass eine bestimmte Dicke des Flüssigkeitsringes nicht überschritten wird.

Nach Flg. 3 ist der den Hohlkörper 1 umgebende,stillstehende Ringteil als Lagerschale 25 eines Gleitlagers ausgebildet, wobei der Hohlkörper den Lagerzapfen bildet. Die Flüssigkeit ist wieder OeI, die reichlich der Lauffläche zugeführt werden soll.. Es ist daher notwendig, mehr Del al» benötigt anzusaugen und den Uebersohuss über den Staurand und die Hilfskanäle 11 abzuleiten. Die Einmündungen der EntlUf tungskanäle 13 sind auf einem noch kleineren Durchmesser angeordnet.

Die erfindungsgemäßsö Zentrifugalpumpe eignet ßich für alle tropfbaren Flüssigkeiten, selbst für solche, die leicht verdampfbar sind und deren Förderung bisher die grössten Schwierigkeiten bereitete«, Sie ist selbst beim Anfahren in der Lage, ohne zusätzliche Hilfsmittel den gewünschten Unterdruck zu erzeugen, der für die Aneaugung der Flüssigkeit notwendig ist. Eine Unterbrechung der Förderung durch die Ansammlung von Gasen oder Dämpfen im Inneren der Pumpe ißt mit Sicherheit abgeschlossen.

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Claims

Patent ansp rü c he;

IJ Selbstansäugende, auf der Welle einer sehnellaufenden Turbomaschine sitzende Zentrifugalpumpe, -r zur Förderung von Schmieröl, deren Ansaugleitung in einen Hohlraum des Pumpenkörpers mündet, in welchem sich unter dem Einfluss der Fliehkraft ein unter Druck stehender Flüssigkeitsring ausbildet, von dem die Flüssigkeit durch Kanäle

abgeleitet wird, gekennzeichnet durch ein zusätzliches ^

Pumpenrad (12) mit in die umgebende Atmosphäre führenden Entlüftungskanälen (13), die mit dem Hohlraum (5\ in Verbindung stehen und bei denen die Differenz zwischen den
Radien, auf denen die Austritts- und Eintrittsöffnungen
angeordnet sind, und die Summe ihrer Querschnitte so bemessen sind, dass der im Hohlraum (5) entstehende Unterdruck mindestens so gross ist, wie für die Ueberwindung der Ansaughöhe der Flüssigkeit benötigt wird» »
2. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Staurand (10), durch den die radiale Dicke dee Flüssigkeitsringes (8) bestimmt ist.
3. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 2, gekennzeichnet dureh Hilfskanäle (11), durch welche die über den Staurand (10) tretende Flüssigkeit nach aussen abgeleitet wird.
4. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine ringförmige Erweiterung (20) des Hohlraumes (5)» die radial welter aueeen liegt als die Eintritteöffnungen
der Flüesigkeltekanäle (9). 0 098 3 7 / 0539
5. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen stillstehenden, den Pumpenhohlkörper (1) <? ^htend umgebenden Sammelring (22), in dessen Hohlraum die Flüssigkeitskanäle (9) ausmünden.
6. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Spritzring (16) am Aussenumfang des Pumpenrades (12), der in die zu fördernde Flüssigkeit"(6) eintaucht.
7. Zentrifugalpumpe nach Anspr·· · l, gekennzeichnet durch einen Pumpenhohlkörper (I)* aer als Zapfen eines Gleitlagers ausgebildet ist.

Aktiengesellschaft BROWN, BOVERI A CIE.

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