DE6607026U

DE6607026U - Selbstansaugende zentrifugalpumpe

Info

Publication number: DE6607026U
Application number: DE6607026U
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1967-02-15
Filing date: 1967-04-27
Publication date: 1971-01-07
Also published as: NL6705588A; GB1182993A; NL140038B; SE326636B; DE1653664A1; DE1653664C3; US3457871A; DE1653664B2; DK124281B; FR1556502A; CH451714A

Description

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Aktiengesellschaft Brown, Boveri ft Ci«., Baden (Schweiz) Selbstansaugende Zentrifugalpumpe

Die Erfindung betrifft eine selbstansaugende, auf der Welle einer sohnellaufenden Turbomasohine sitzende Zentrifugalpumpe , insbesondere zur Förderung von Sohniieröl, deren Ansaugleitung in einen Hohlraum des Pumpenkörpers mündet« in welchem sich unter dem Einfluss der Fliehkraft ein unter Druok stehender Flüssigkeitsring, ausbildet, von dem die Flüssigkeit durch Kanäle abgeleitet wird.

perartige Pumpen für tropfbare Flüssigkeiten bestehen im wesentlichen aus, einem in einem Gehäuse rotierenden Hohl-

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jkörper, dem mindestens von einem offenen Ende die Flüseigjceit zugeführt wird und der «ie durch Kanäle wieder ausschleudert. Werden die Oeffnungen an den Enden des Hohlkörpers eingeschnürt, so wird bei genügender Zufuhr ein · Flüssigkeitsring aufgestaut, von dem die unter Druck stehende Flüssigkeit durch Kanäle kontinuierlich abgeleitet wird. Solche Zentrifugalpumpen können praktisch erst dann eine Ansaughöh· überwinden, wenn sie aalt Flüssigkeit gefüllt, sind. Soll die Ptuepe beispielsweise für die Schmierung

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der Lager einer schnellaufenden Turbomaschine verwendet werden, so wäre es naheliegend, sie auf der Maaehinenwelle anzuordnen und so mit der gleichen Drehzahl laufen zu lassen. Dem steht jedoch entgegen, dass die Masohinenwelle 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 entstehen- ;|j de Unterdruck ausreicht, um die Ansaughöhe zu überwinden ■=§ und Flüssigkeit in die Pumpe zu bringen. Für eine Lager-

'■- H ■schmierung z.B. wäre das aber wegen der hohen Verschiebear-

j IS belt nicht zulässig.

It¹⁵!«! Ein anderer Ausweg, die fehlende Ansaugfähigkeit zu um-

!gehen, besteht darin, der Pumpe die Flüssigkeit sinnwidrige^ weise 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 eelten durchführbar.

Hinzu kommt noch, dass in allen genannten Fällen die Betriebssicherheit der Pump* nicht gewährleistet ist. Wie

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Untersuchungen zeigten, sammelt «ich 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

ij von selbst wieder einsetzen.

pumpe zu schaffen, die ohne den bekannten Hilfsmitteln oder Vorbedingungen selbstansaugend ist und in ihrer Betriebssicherheit durch angesammelte Oase im Innern des Hohlkörpers nicht gefährdet ist. Diese Aufgabe wird erfinäungsgeraäis ;durah ein zusätzliches Pumpenrad mit in die umgebende Atmosphäre führenden EntlUftungskanälen gelöst, die mit dem Hohlraum in Verbindung stehen und bei denen die Differenz zwischen den Radien, auf denen die Austritts- und Elntrittaöffnwngen angeordnet sind, und die Summe ihrer Querschnitte ,V^tI H* *o bemessen sind, dass der im Hohlraum entstehende Unter-

druck mindestens so gross ist, wie für die Uebervrindung der

gfgSiΪ*",. /·, Ansaughöhe der Flüssigkeit benötigt wird.

Die Erfindung wird anschliessend an drei Ausführungsbeißpielen näher erläutert, die im Axialschnitt dargestellt sind« In allan Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen

1'. versehen.

Nach Fig. 1 ist der Hohlkörper 1 einer Zentrifugalpumpe direkt mit der Welle 2 einer sehne Häufenden Turbomaschine

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verbunden, die mit dem Kugellager 3 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 (nioht dargestellt), in Drehung kommt. Unter dem Einfluss der Fliehkraft bildet sich ein unter Druok stehend**» Flüssigkeitsring 8' aus, von dem die Flüssigkeit durch die Kanäle Q dem weiteren Verwendungszweck zugeführt wird.

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Eine der wichtigsten Voraussetzungen für die regelnlässige Förderung einer solchen Pumpe ist eine anntthernd gleichbleibende radial© Dicke des Flüssigkeitsringes 8„ Dies© Dioke kann, wie bekannt, durch einen Staurand 10 bestimmt werden, doch muss dazu etwas mehr Flüssigkeit in den Hohlkörper 1 gelangen, als durch die FlUss-igkeitsk*näle 9 Q-bfliessen kann. Die über d«n Staurand tretende Flüssigkeit wird durch Hilfskanäle 11 nach aussen abgeleitet, so dass der Flüssigkeitsspiegel des Flüssigkeitsringes stets auf der gleichen Höhe mit dem Staurand liegt.

UiP den für die Ansaugung der Flüssigkeit notwendigen Unterdruck im Hohlkörper 1 zu erzeugen, ist ein zusätzliches Pumpenrad 12 mit vorzugsweise radialen Entlüftungekanälen 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 öaae zu entfernen. Die Eintrittsöffnungen der Kanäle 13 liegen daher üblicherweise nahe der Rotationsachse.

Bei der Dimensionierung des Pumpenrades und der Entlüftungskanäle ist zu beachten^ dass bei Stillstand normalerweise die Flüssigkeit ausgelaufen, der Hohlraum 5 mit Dämpfen oder Gasen der Umgebung gefüllt 1st υζζά b*i Anlauf der Pumpe durch den sich einstellenden Unterdruck weiteres Gas durch alle Kanäle und Undichtheiten angesaugt wird, was alles durch die Entlil'ftungskanäle nach a»«ssen abgeführt werden muss, Es ist daher notwendig, einerseits die Differenz zwischen den Radien, auf denen die Austritts- und Eintrittsöffnungen der Entlüftungskanäle 12 liegen, andererseits die Summe deren Querschnitte so zu bemessen,, dass der im Hohlraum entstehende Unterdruck zur Ueberwindung der Anoaughöhe der zu fördernden Flüssigkeit ausreicht. Sobald Flüssigkeit durch das Rohr 7 angesaugt wird, beginnt die Pumpe mit der .Flüssigkeitsfederung durch die Kanäle 9, gegebenen falls auch durch die Hilfskanäle 11 und es ist nur mehr das Gas

das
abzuführen,/durch unvermeindllche Undichtigkeiten oder mit

der Flüssigkeit in den Hohlraum 5 gelangt.

Die Abdichtung dee Ansaugrohres 7 gegtn den Hohlkörper 1 iet durch den Dichtungering 14 angedeutet. Ee kann dafür Jede zweckdienliche Dichtungaeinrlchtung, eelbet ©in kl«ln dimensionierter Luftteoatotn WCrSAPSfreft werden. Bei senkrechter

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

FUr das AusfÜhrungsbe-ispiel der Fig. 1 wurde eine Oelpumpe gewählt, bei der das geförderte OeI direkt auf das Kugellager J5 spritzt. In diesem Falle ist das Pumpenrad 12 so g_re«s auszubilden, dass schon bei verhKltnismässig kleiner Drehzahl die Ansaughöhe so gross ist, dass OeI im Bohr 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 k und läuft durch den Kanal 17 in einen mit Hilfe des Sperringes gebildeten Sammelraum 19 ab, von dem es in die Lager gelangt. Bei hoher Drehzahl bzw. Umfangsgeschwindigkeit hört diest Förderung auf, da die vom Pumpenrad 12 mitgerissene Luft das OeI wegdrängt.

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

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durch gekühl'tes OeI eintritt. Dieses wird fortwährend durch das aufprallende OeI weggespült.

Die erfindungsgeraMsse Pumpe kann auch zur Abtrennung solcher Teile verwendet werden, die schwerer als die Flüssigkeit sind, wie beispielsweise Bearbeitungsspäne, Gussstaub oder Versohmutzungen sonstiger Art. Zu diesem Zwecke dient eine ringförmige Erweiterung 20 des Hohlraumes*5, die radial aeiter aussen liegt als die Eintrittsöffnungen der Flüssigkeitskanäle 9. Es genügt dazu ein k.leiner Raum, wenn es sich um ein geschlossenes Schmierölsystem handelt, weil während des Betriebes keine weiteren Fremdkörper eindringen können. Durch diese Einrichtung wir3 verhindert, dass die Flüssigkeitskanäle 9 oder die Hllfskanäle 11 verstopft werden, die Veiunreinigungen 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, durch Ringe 21 abgedichteten Sammelring 22 umgaben, 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 EntlUftungskanale 13 gelangen soll, ist es wichtig, dase ihre Einmündungen, die hier in einer Ringnut 25 liegen,

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vom Flüssigkeitsring 8 durch ein· Wand 24 getrennt sind, Die Flüssigkeitskanal« müssen dann so dimensioniert sein« dass eine beetimote Diöke des Plüesigkeiteringes nicht überschritten wird.

Nach Fig. 3 ist der den Hohlkörper 1 umgebende,βtillstehende Ringteil al« Lagerschale 25 eines Gleitlager« auegebildet, wobei der Hohlkörper den Lagerzapfen bildet. Die Flüssigkeit ist wieder OeI, die reichlich der Lauffläche zugeführt werden soll. Ee ist daher notwendig, aiehr Del al* benötigt anzusaugen und den Uebersohuss über den Staurand und die Hilfskanäle 11 abzuleiten. Die Einmündungen der Entlüftungekanäle 13 tind auf einem noch kleineren Durohmeeser angeordnet.

Die erfindungsgemässe Zentrifugalpumpe eignet eich für alle tropfbaren Flüssigkeiten, selbst für solche, die leicht verdafflpfbar sind und deren Förderung bisher die grössten Schwierigkeiten bereitete. Sie ist eelbst beim Anfahren in der Lage, ohne zusätzliche Hilfsmittel den gewünschten Unterdruck zu erzeugen, der für die Ane&ugung der Flüssigkeit notwendig ist. Eine Unterbrechung der Förderung durch die Ansammlung von Gaeen oder Dämpfen im Inneren der Pumpe ißt mit Sicherheit aufgeschlossen.

Claims

- 9 - 10/67 D &nsprüche:

1. Selbstansaugende, auf der Welle einer sehne Häufenden Turbomaschine sitzende Zentrifugalpumpe, insbesondere 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 EntlUftungskanälen (13), die mit dem Hohlraum (5), in Verbindung stellen und bei denen die Differenz zwischen den Radien, auf denen die Austritts- und Eintrittsöffnungen angeordnet sind, und die Summe ihrer Querschnitte so bemessen sind, da--=5s der im Hohlraum (5) entstehende Unterdruck mindestens so gross ist, wie für die Ueberwinduing der Ansaughöhe der Flüssigkeit benötigt wird. .

2. Zentrifugalpumpe naeh Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Staurand (10), durch den die radiale Dicke des Flüssigkeitsringes (8) bestimmt ist.

3. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch 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 weiter aussen liegt als die Eintrittsöffnungen der Flüssigkeitskanäle (9).

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5. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen stillstehenden, den Pumpenhohlkörper (1) dichtend umgabeisden Sammelring (22), in dessen Hohlraum die Plüsaigkeitslcanäle (9) ausmünden.

6. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Spritzring (16) rhi Aussenumfang des Pumpenradtes (12)* der in die zu fördernde Flüssigkeit (6) eintaucht.

7. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 1. itekennfctiiehnet einen Pumpenhohlkörper (1), der als Zapfen «ines Gleitlagers ausgebildet ist.

Aktiengesei!schaft BROWN, BOVERI & CIE.

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