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Zentrifugalpumpe Zentrifugalpumpen mit in einem Gehäuse auf einer
Welle drehbarem Läufer sind meistens so ausgebildet, daß sie leicht auseinandergenommen
und wieder zusammengebaut werden können, um die von Zeit zu Zeit notwendige Untersuchung
der Wellenlager und anderer Teile vornehmen zu können. Es besteht dabei jedoch die
Schwierigkeit, zwischen dem Läufer und den ihn umgebenden Gehäuseteilen wegen des
zwischen der Saugseite und der Abgabeseite des Läufers herrschenden hohen Druckunterschiedes
eine ausreichende Abdichtung zu erzielen.
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Es sind bereits verschiedene Vorschläge gemacht worden, um bei einer
leicht auseinandernehmbaren und zusammensetzbaren Pumpe eine einwandfreie Abdichtung
zu gewährleisten, jedoch bedingen diese früheren Vorschläge entweder übermäßig große
Abmessungen der Teile oder die Verwendung einer übermäßig großen Anzahl von Teilen.
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Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Zentrifugalpumpe, bei
welcher die Zahl und die Größe der Teile auf ein Minimum herabgesetzt sind und bei
welcher sämtliche inneren Teile, einschließlich der Dichtungen und der Lager der
Läuferwelle, durch das eine Ende der Pumpe herausgenommen und eingesetzt werden
können, ohne daß die Gesamtlänge nennenswert vergrößert wird, so daß auch die innersten
Teile leicht erreichbar sind.
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Die Zentrifugalpumpe gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch
ein Spiralgehäuse mit einer abgestuften Bohrung mit aufeinanderfolgenden Öffnungen
und ringförmigen Schultern, durch ringförmige Trennwände, welche die Öffnungen verschließen
und jeweils mit ihren Randflächen an den Schultern anliegen, um Verbindungsstellen
zu bilden, die gewöhnlich dem Druck der durch die Pumpe geförderten Flüssigkeit
ausgesetzt sind, und durch Mittel zum festen Anpressen der Randflächen der Trennwände
gegen die Schultern, um die Verbindungsstellen flüssigkeitsdicht zu machen, wobei
diese Anpreßmittel einen in die Bohrung des Spiralgehäuses eingeschraubten Ring,
eine Reihe von durch den Ring parallel zu seiner Achse hindurchgeschraubten und
sich gegen die äußere Trennwand abstützenden Bolzen und einen elastisch-verformbaren
Ring umfassen, welcher zwischen die Trennwände unter Vorspannung eingelegt ist und
gegen die Trennwände in der Nähe ihres Umfanges gedrückt wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Pumpe einen doppelflutigen
Läufer, während der elastisch-verformbare Ring einen Diffusor bildet. Dabei kann
der Diffusor aus zwei trennbaren ringförmigen Teilen bestehen, dessen einer Flügel
trägt, die sich gegen den anderen Teil legen. Die ringförmigen Teile des Diffusors
können radial zueinander versetzte Flansche besitzen, die in entsprechenden Ausnehmungen
der Trennwände axial und radial zur Anlage kommen.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise
näher erläutert.
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Fig. 1 ist ein Ouerschnitt durch eine Einstufen-Zentrifugalpumpe gemäß
der Erfindung; Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie 2-2 von Fig. 1 in vergrößertem
Maßstab; Fig. 3 zeigt einen Teil der Ausführungsform gemäß Fig. 1 in vergrößertem
Maßstab; Fig. 4 ist ein Ouerschnitt einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung
gemäß Fig. 3; Fig. 5 ist ein Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 4. Die in Fig.
1 dargestellte Pumpe weist ein Gehäuse 10 auf, das abnehmbar an einem Hauptgehäuse
12 mittels geeigneter Mittel, wie z. B. Bolzenschrauben 14, befestigt ist. Das Hauptgehäuse
12 kann eine Hauptantriebsvorrichtung (nicht dargestellt) für die Läuferantriebswelle
16 enthalten, die sich durch das Gehäuse 10 erstreckt. Das Pumpengehäuse 10 besteht
aus drei Teilen, nämlich einem äußeren Gehäuseteil 20, einem äußeren Deckelteil
22 und einem inneren Abschlußteil 24. Diese drei Teile schließen eine Saugkammer
26 ein, welche mit beiden Einlässen eines doppelflutigen Läufers 30, der im nachstehenden
näher beschrieben wird, in Verbindung steht. Die Teile 22 und 24 verschließen die
im Gehäuseteil 20 vorgesehenen kreisförmigen Öffnungen, welche konzentrisch zur
Achse der Welle 16 liegen, wobei die Öffnung, welche durch den äußeren Deckeltei122
verschlossen wird, größer ist als der Durchmesser des inneren Abschlußteiles 24
und
auch größer als derjenige sämtlicher anderen Teile, die im nachstehenden beschrieben
werden und beim Zusammenbau der Pumpe in das Gehäuse eingesetzt werden müssen.
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Der Gehäuseteil 22 enthält ein geeignetes Kugellager 32 für das Außenende
der Welle 16, wobei dieses Lager in einem Halter 33 angebracht ist, der einen Deckel
34 hat, welcher das Ende der Welle schützt. Ein Rollenlager 35 ist für den zwischen
dem inneren Abschlußteil 24 und dem Hauptgehäuse 12 liegenden Teil der Welle vorgesehen.
Dieses Lager 35 ist in einem Halter 36 angebracht, der an dem Hauptgehäuse 12 befestigt
und mit einem Deckel 37 versehen ist, welcher mit dem äußeren Laufring des Rollenlagers
35 im Eingriff ist.
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Die Pumpengehäuseteile 22 und 24 sind mit geeigneten Packungen 38
bzw. 40 versehen, die ein Lecken von Flüssigkeit aus der Saugkammer 26 längs der
Welle 16 verhindern. Die Welle hat einen mit Rippen oder Federn versehenen Teil
42, auf welchen die Nabe 44 des Läufers 30 verschiebbar aufgepaßt ist. Der Läufer
wird dabei in seiner richtigen axialen Lage auf der Welle 16 durch hülsenförmige
Abstandsglieder 45 und 46 gehalten, die in der Längsrichtung zwischen einer am Außenende
der Welle befindlichen Mutter 47 und einer an der Welle vorgesehenen Schulter 48,
an der der innere Laufring des Rollenlagers 35 anliegt, eingeschlossen sind.
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Mit dem Pumpengehäusetei120 ist einstöckig ein Spiralgehäuse 50 verbunden,
das die Welle 16 und den Läufer 30 umschließt und eine schneckenförmige Leitung
52 zur Aufnahme der von dem Läufer 30 unter Druck abgegebenen Flüssigkeit enthält.
Dieser Durchgang 52 steht mit einem Abgaberohr (nicht dargestellt) in Verbindung,
welches an einem Flansch 54 des Gehäuseteiles 20 befestigt werden kann. In ähnlicher
Weise kann ein Zufuhrrohr (nicht dargestellt) an einem Flansch 56 des Gehäuseteiles
20 befestigt werden, um es mit dem Saugeinlaß 58 des Pumpengehäuses zu verbinden.
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Durch das Spiralgehäuse 50 geht eine mit der Welle 16 gleichachsige,
abgestufte Bohrung hindurch, wobei die Stufen Schultern 60 und 62 bilden, welche
gegen die Außenseite des Pumpengehäuses gerichtet sind. In dieser Bohrung sind zwei
Trennwände 64 und 66 angeordnet. Die äußere Trennwand 64 weist an ihrer Außenseite
einen radialen Flansch 68 auf, der an der Schulter 60 anliegt, während die innere
Trennwand 66 einen radialen Flansch 70 besitzt, der an der Schulter 62 anliegt.
Zwischen den beiden Trennwänden 64 und 66 ist ein Diffusor eingeschlossen, der die
Abgabedurchlässe 75 des Läufers 30 umgibt und aus zwei trennbaren ringförmigen Teilen
72 und 74 besteht, von denen der eine Teil 74 eine Reihe von Flügeln 76 trägt, die
sich gegen den anderen Teil 72 legen. Die Trennwände 64 und 66 und die ringförmigen
Teile 72 und 74 des Diffusors bilden eine Kammer 77, welche den Abgabeteil des Läufers
30 umschließt. Die Trennwände 64 und 66 tragen Verschleißringe 78 bzw. 80, die jeweils
eine Mehrzahl von ringförmigen Rippen aufweisen, welche die Einlaufteile 82 des
Läufers auf ihrer zylindrischen Außenseite berühren, so daß ein Hindurchlecken von
unter Druck stehender Flüssigkeit aus der Kammer 77 in die Saugkammer 26 auf ein
Minimum herabgesetzt wird.
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Die Flüssigkeit tritt aus den Abgabedurchlässen 75 des Läufers 30
mit hohem Druck in den von den ringförmigen Teilen 72 und 74 gebildeten Diffusor
und über einen Durchgang 84, welcher sich um den Diffusor erstreckt, in die schneckenförmige
Leitung 52 im Spiralgehäuse 50. Der Flüssigkeitsdruck in dem Durchgang 84 ist viel
höher als in der Saugkammer 26. Es ist daher notwendig, daß die Verbindungsstellen
zwischen dem Spiralgehäuse 50 und den Trennwänden 64 und 66 dicht sind. Wenn die
Pumpe arbeitet, wirkt der Druck der Flüssigkeit in der Kammer 77 und in dem Zwischenraum
86 (Fig. 3) zwischen dem einen Diffusorringteil 74 und der inneren Trennwand 66
dahingehend, daß ihr Flansch 70 mit genügender Kraft gegen die Schulter 62 gedrückt
wird, um an dieser Stelle einen dichten Abschluß aufrechtzuerhalten. Der Flüssigkeitsdruck
in dem Abgabedurchgang 84, der mit einem Zwischenraum 88 zwischen dem anderen Diffusorringtei172
und der äußeren Trennwand 64 in Verbindung steht, sucht jedoch den Flansch 68 der
Trennwand 64 von der Schulter 60 wegzudrücken und würde auf diese Weise ein Hindurchlecken
an dieser Stelle begünstigen. Um diese Wirkung des Flüssigkeitsdruckes zu überwinden,
ist in dem äußeren Endteil der Bohrung im Spiralgehäuse 50 ,ein Ring 90 angeordnet,
z. B. eingeschraubt, wie dies bei 92 angedeutet ist. Der lichte Durchmesser dieses
Endteiles der Bohrung ist genügend groß, um die Trennwände 64 und 66 und die Diffusorringteile
72 und 74 hindurchzulassen, so daß sie durch die seitliche Öffnung eingeführt und
in der Bohrung zusammengebaut werden können, die dann durch den äußeren Deckelteil
22 verschlossen sind.
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Der Ring 90 ist an einer Reihe von Stellen, die gleichmäßig um seinen
Umfang verteilt sind, mit Gewindebohrungen versehen, um eine Reihe von Bolzen 94
aufzunehmen, die durch den Ring parallel zu der Welle 16 hindurchschraubbar sind.
Nachdem die Trennwände, der Diffusor und das Laufrad zusammengesetzt worden sind,
wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, wird der Ring 90 eingeschraubt, bis er an der äußeren
Trennwand 64 anliegt. Er kann dann wieder etwas zurückgedreht werden, worauf die
einzelnen Bolzen 94 eingeschraubt werden, um kräftig gegen die äußere Trennwand
64 zu drücken, so daß sie deren Flansch 68 dicht gegen die Schulter 60 pressen,
wodurch auf diese Weise eine dichte Verbindung gewährleistet wird, wenn die Teile
richtig eingepaßt sind.
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Beim Betrieb von mit hoher Drehzahl arbeitenden Pumpen ist es notwendig,
häufig Untersuchungen der Lager vorzunehmen und sie, wenn notwendig, zu erneuern.
Derartige Untersuchungen werden durch den Umstand erleichtert, daß die Durchmesser
der entfernbaren Teile, die in Fig. 1 gezeigt sind, geringer sind als diejenigen
der Öffnungen, durch welche sie zum Zusammenbau oder Auseinandernehmen hindurchgeführt
werden =müssen. Auf diese Weise kann das Rollenlager 36 und sein Halter 36 und Deckel
37 durch die Öffnung hindurchgeführt werden, die gewöhnlich durch den inneren Abschlußteil
24 verschlossen ist. Der innere Abschlußteil24 kann seinerseits durch die Bohrung
im Spiralgehäuse 50 hindurchgeführt werden, wenn die Trennwände und der Diffusor
entfernt worden sind, und alle diese Teile ebenso wie der Ring 90 können durch die
Außenöffnung in dem Pumpengehäuse 10 hindurchgeführt werden.. Ferner wird, da das
Rollenlager 35 in einem Halter angeordnet ist, ein mögliches Zerspringen der Befestigung
infolge eines zufälligen Festfressens auf den Halter beschränkt, der leicht ersetzt
werden kann, während das Gehäuse unversehrt bleibt.
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Es ist erwünscht, daß- auch der Flansch 70 der inneren Trennwand 66
fest gegen die Schulter 62 gehalten wird, so daß ein Lecken, gleichgültig, ob die
Pumpe ihren vollen Druck entwickelt oder nicht,. vermieden
wird.
Zu diesem Zweck ist der Diffusor als elastisch-verformbarer Ring ausgebildet, indem
seine beiden ringförmigen Teile 72 und 74 mit Flanschen versehen sind, die sich
in entgegengesetzter Richtung erstrecken. Der eine Diffusorringteil72 (Fig.3) hat
an seinem inneren Umfang einen Flansch 96, der in einer entsprechenden Ausnehmung
der äußeren Trennwand 64 radial und axial anliegt. Der andere Diffusorringtei174
hat an seinem äußeren Umfang einen Flansch 98, der in einer entsprechenden Ausnehmung
der inneren Trennwand 66 zur Anlage kommt. Da diese Flansche 96 und 98 in bezug
aufeinander radial versetzt liegen und der elastisch-verformbare Ring 72, 74 zwischen
die Trennwände 64 und 66 mit Vorspannung eingelegt ist, sucht der Druck der Außentrennwand
64 gegen den Flansch 96, der über die Diffusorflügel 76 und den Flansch 98 auf die
Trennwand 66 übertragen wird, den elastischen Diffusorring 72, 74 zu verformen,
indem er die ringförmigen Teile 72 und 74 etwas elastisch auseinanderdrückt. Diese
Verformung verursacht eine Federung, welche den Flansch 70 der Trennwand 66 gegen
die Schulter 62 drückt, wobei die Abmessungen der Diffusorteile und ihrer Flansche
derartig sind, daß eine solche Verformung des Diffusorrings erfolgt, wenn die äußere
Trennwand fest gegen die Schulter 60 geklemmt wird.
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Bei sehr hohen Abgabedrücken gelangt vorzugsweise eine Diffusorausbildung
zur Anwendung, wie sie in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist. In diesem Fall sind die
ringförmigen Teile 100 und 102 des Diffusors mit Flanschen 104 bzw. 106 an ihrem
inneren Umfang versehen. Der Flansch 106 ist genau gearbeitet, um zwangläufig eine
radiale Anlage an einer Schulter 110 der Trennwand 66 zu erhalten und dadurch ein
Lecken zu verhindern, während ein Lecken zwischen dem Flansch 104 und der Trennwand
64 durch die dichte axiale Anlage zwischen diesen Teilen verhindert wird. Der ringförmige
Teil 102 des Diffusors hat außerdem an seinem äußeren Umfang einen Flansch 112,
welcher sich gegen die Oberfläche der Trennwand 66 legt. Dieser Flansch 112 ist
mit einer Reihe von radialen Schlitzen 114 versehen (Fig. 5), um den Flüssigkeitsdruck
in dem Zwischenraum zwischen dem Teil 102 und der Trennwand 66 an den Druck in dem
Durchgang 84 anzugleichen. Da der Druck innerhalb des Diffusors an allen Stellen
geringer ist als in dem Durchgang 84 und daher in den außerhalb der Diffusorringteile
liegenden Zwischenräumen, mit denen der Durchgang 84 in Verbindung steht, werden
die beiden Ringteile des Diffusors durch den überschüssigen Flüssigkeitsdruck dicht
zusammengeklemmt, und die Verformung der Diffusorringe 100, 102 infolge des axialen
Druckes auf die Flansche 104 und 112 bewirkt die notwendige dichte Berührung zwischen
der inneren Trennwand 66 und der Schulter 62 am Spiralgehäuse 50.