DE29819363U1

DE29819363U1 - Kompensator

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Publication number: DE29819363U1
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Authority: DE
Original assignee: Klein Schanzlin and Becker AG; KSB SE and Co KGaA
Current assignee: Klein Schanzlin and Becker AG; KSB SE and Co KGaA
Priority date: 1998-10-30
Filing date: 1998-10-30
Publication date: 1999-02-18
Anticipated expiration: 2008-10-31
Also published as: DE59906700D1; US6471468B1; EP1125063A1; EP1125063B1; WO2000026542A1

Description

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KSB Aktiengesellschaft

Beschreibung

Kompensator

Die Neuerung betrifft eine Kreiselpumpe in mehrstufiger Bauart, mit einem einen Einlaß und einen Auslaß aufweisenden Pumpengehäuse, wobei in dem Pumpengehäuse eine Mehrzahl von Stufengehäusen angeordnet sind, jedes Stufengehäuse ein Laufrad und eine Leiteinrichtung aufweist, die Stufengehäuse zusammen mit einer Pumpenwelle als ein Pumpeneinschub ausgebildet sind, und im Pumpengehäuse eine Ausgleichseinrichtung für axiale Längenänderungen des Pumpeneinschubes angeordnet ist.

Eine Ausgleichseinrichtung in Form eines Kompensators ist für mehrstufige Kreiselpumpen durch die US-A-5 456 577 bekannt. Dazu ist am letzten durchströmten Stufengehäuse eine zur Welle radial verlaufende Wandfläche als Tellerfeder ausgebildet. Mit deren Federwirkung soll ein Ausgleich von Längenänderung erfolgen, die während des Pumpenbetriebes und dem sogenannten Stand-by-Betrieb auftreten. Diese Kompensatorbauart erfordert eine ganz spezielle und aufwendige Herstellung des letzten Stufengehäuses bzw. der Leiteinrichtung der letzten Pumpenstufe. Infolge der Verwendung nur einer einzigen Tellerfeder besteht die Gefahr, daß während eines längeren Betriebes eine Materialermüdung eintritt. Und eine solche Lösung wird wirkungslos, wenn eine damit ausgestattete Pumpe einer Revision unterworfen wird. Bei solchen Revisionsarbeiten wird häufig die Anlageoder Dichtfläche eines einzelnen Stufengehäuses überarbeitet, wodurch sich die Gesamtlänge eines aus mehreren Stufengehäusen gebildeten Pumpeneinschubes verkürzt. Als Folge davon wird die Anpreßkraft des Tellerfederelementes der letzten Pumpenstufe negativ beeinflußt.

Durch die US-A-4 098 558 sind für die gattungsgemäße Pumpenbauart Montagehilfen für einen Pumpeneinschub bekannt. Für deren Montage werden die auf der Pumpenwelle befindlichen Stufengehäuseteile mittels der Montagehilfen gegeneinander verspannt. Eine als separates Bauteil ausgebildete einzelne große

Tellerfeder erzeugt die Vorspannkräfte zwischen dem das Pumpengehäuse verschließenden druckseitigen Gehäusedeckel und der letzten Pumpenstufe. Nach erfolgter Anordnung des Pumpeneinschubes in dem Pumpengehäuse und der Befestigung des äußeren Gehäusedeckels werden die Montagehilfen demontiert. Die Tellerfeder erzeugt dann die notwendigen Anpreßkräfte für die Stufengehäuse des Pumpeneinschubes. Eine solche einzelne große Tellerfeder ist aufwendig herzustellen, erfordert einen hohen Aufwand bei der Montage der damit zusammenwirkenden Bauteile und weist die Nachteile der vorstehend genannten Lösung auf.

Auch die Konstruktion der US-A-4 218 181 benötigt ein spezielles Montagemittel, um einen verspannten Pumpeneinschub in das Pumpengehäuse einführen zu können. Eine spezielle Verschlußart bewirkt eine Verriegelung zwischen Pumpengehäuse und Gehäusedeckel. Auch die dort Verwendung findende einzelne Tellerfeder ist sehr aufwendig herzustellen und bezüglich der Dauerhaltbarkeit weist sie die bekannten Risiken auf.

Der Neuerung liegt das Problem zugrunde, eine Kompensationseinrichtung zu schaffen, die bei leichter Montage und einfacher Herstellung eine sichere Ausgleichswirkung bei unterschiedlichen Betriebszuständen einer mehrstufigen Kreiselpumpe gewährleistet und auch nach erfolgter Revision einer solchen Pumpe deren Funktionsfähigkeit sicherstellt. Die Lösung dieses Problems erfolgt mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Durch die Ausbildung der Ausgleichseinrichtung in Form von mehreren elastisch nachgiebigen Kompensator-Baueinheiten, die als mehrteilige bauliche Einheiten gestaltet sind, ergibt sich die Möglichkeit zur wesentlich einfacheren Anpassung einer derartigen Ausgleichseinrichtung.

Die Verwendung von mehreren mehrteiligen Kompensator-Baueinheiten, in dessen mehrere elastisch nachgiebige Kompensatorelemente angeordnet sind, hat den Vorteil der Bildung kleinerer Einheiten. Diese eröffnen die Möglichkeit zur Verwendung handelsüblicher Kompensatorelemente, wodurch auf die aufwendige Herstellung spezieller Kompensatorelemente verzichtet werden kann. Durch den mehrteiligen Aufbau der Kompensator-Baueinheiten ergibt sich der wesentliche

Vorteil, daß bei eventuellen Revisionsarbeiten an einer Pumpe und einer dadurch bedingten Längenänderung des Pumpeneinschubes durch einfaches Hinzufügen zusätzlicher Kompensatorelemente in die jeweiligen baulichen Einheiten eine solche Längenänderung in einfachster Weise zu kompensieren ist. Durch die Aufteilung der Kompensatorelemente auf mehrere Baueinheiten können letztere, je nach Aufbau des Pumpeneinschubes, an verschiedenen Stellen angeordnet werden. Dies ermöglicht eine leichte Anpassung einer standardisierten Kompensator-Baueinheit an Pumpen unterschiedlichen Aufbaues. Je nach Größe des Pumpeneinschubes, welche abhängig ist von der Anzahl der verwendeten Stufengehäuse, können die Kompensator-Baueinheiten an den jeweils günstigsten Stellen innerhalb eines Pumpeneinschubes angeordnet werden.

Nach einer Ausgestaltung der Neuerung sind die Kompensator-Baueinheiten auf eine Axialfläche verteilt sowie zwischen einem Gehäusedeckel des Pumpengehäuses und einer ersten oder letzten Stufe oder einem Leitrad des Pumpeneinsatzes angeordnet. Gemäß dieser Lösung kann ein solcher das Gehäuse verschließender Gehäusedeckel für mehrere unterschiedlich lange Pumpengehäuse Verwendung finden, wodurch nur ein Gehäusedeckel bei den Gehäusen verschiedener Pumpengrößen notwendig ist. Die Verwendung eines standardisierten Gehäusedeckels, wobei dieser saug- oder druckseitig oder auch als ein Zwischenstufendeckel angeordnet sein kann, erleichtert in einfacher Weise den Ausgleich einer Baulängenveränderung bei einem Temperaturschock, dem die Pumpe unterliegt.

Als besonders wirkungsvoll hat sich eine Bauart herausgestellt, bei der in den Kompensator-Baueinheiten mehrere paketförmig angeordnete Tellerfedern die Kompensatorelemente bilden. Bei einer ein- oder mehrfachen wechselweisen Anordnung der Kompensatorelemente bzw. der Tellerfedern in den jeweiligen Kompensator-Baueinheiten können die auftretenden Längenänderungen aufgrund der vorhandenen Temperaturbelastungen in einfachsterweise kompensiert werden.

Zur Vereinfachung der Montage einer mit so einer Ausgleichseinrichtung ausgerüsteten Pumpe sieht eine weitere Ausgestaltung der Neuerung vor, daß die paketförmig angeordneten Kompensatorelemente in einer Halterung geführt sind und mit einem Kraftübertragungsmittel versehen sind. Das Kraftübertragungsmittel

dient hierbei zur Einleitung der jeweiligen Ausgleichskräfte auf den Pumpeneinschub bzw. auf die den Pumpeneinschub bildenden Stufengehäuse oder Leiträder. Die Kompensatorelemente bzw. Tellerfedern können zwecks einfacher Lagerung direkt an einem Gehäusedeckel des Pumpengehäuses anliegen.

Führungsmittel halten die paketförmig angeordneten Kompensatorelemente an ihrem Bestimmungsort, wobei es sich um einen Gehäusedeckel, Leitrad und/oder ein Stufengehäuse handeln kann. Sicherungselemente halten die paketförmig angeordneten Kompensatorelemente und/oder die Kraftübertragungselemente in ihrer jeweiligen Einbaulage. Somit wird bei einer Pumpenmontage eine wesentlich leichtere Handhabung gewährleistet. Die an ihrem Bestimmungsort, beispielsweise einem Gehäusedeckel, befestigten Kompensator-Baueinheiten sind somit unverlierbar an ihrem Ort gehalten. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Sicherungselemente eine Lage aufweisen, aufgrund derer die Ausgleichseinrichtung vor der Montage des Pumpengehäuses an ihrem Ort gehalten sind. Die notwendigen Vorspannkräfte werden erst dann aufgebracht, wenn alle Bauteile in ihrer Position sind und das Pumpengehäuse mittels der Halteschrauben verschlossen wird. Dies gewährleistet einen einfacheren Aufbau der Sicherungselemente und ein geringeres Unfallrisiko bei der Montage.

Auch kann bei einer Demontage der Pumpe ein Verletzungsrisiko durch sich plötzlich entspannende Kompensatorelemente reduziert werden.

Ausführungsbeispiele der Neuerung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen die

Fig. 1 eine mehrstufige Kreiselpumpe, und die

Fig. 2-4 verschiedene Kompensator-Baueinheiten im Schnitt.

In der Fig. 1 ist eine mehrstufige Kreiselpumpe im Schnitt dargestellt. Das als Mantelgehäuse dargestellte Pumpengehäuse 1 verfügt über einen Einlaß 2, durch den ein Fördermedium in das Pumpengehäuse einströmt und mit dem Pumpeneinschub 3 zum Auslaß 4 gefördert wird. Der Pumpeneinschub 3 besteht aus einer Welle 5, auf der mehrere Laufräder 6 mit den zugehörigen Stufengehäusen

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7 angeordnet sind. Ein saugseitiger Deckel 8 des Einschubes 3 liegt im Gehäuse an einer Schulter 9 an. Das Gehäuse 1 wird verschlossen durch einen druckseitigen Gehäusedeckel 10, der durch Verbindungsmittel 11, die hier als Stehbolzen mit zugehörigen Muttern ausgebildet sind.

Die Kompensator-Baueinheiten 12 sind hier in einer größeren Anzahl im Gehäusedeckel 10 gehalten. Sie wirken kräfteübertragend auf das in Durchflußrichtung des Pumpeneinschubes 3 letzte Leitrad 13 eines Stufengehäuses oder Pumpenstufe ein. Eine Kompensator-Baueinheit 12 ist als Einzelheit mit dem Kreis X gekennzeichnet und wird in den Fig. 2 bis 4 in vergrößerter Darstellung näher beschrieben.

Die zwischen Einlaß 2 und Auslaß 4 eingezeichnete Länge L entspricht der für Längenänderungen des Pumpeneinschubes 3 maßgeblichen Baulänge L. Hiervon ausgehend muß bei einem heißen oder kalten Temperaturschock die jeweilige Längenänderung &Dgr; L berechnet werden, die von den Kompensator-Baueinheiten 12 auszugleichen ist.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen verschiedene Ausführungsformen von möglichen Kompensator-Baueinheiten 12. In der Fig. 2 ist eine Kompensator-Baueinheit 12 gezeigt, bei der im Gehäusedeckel 10 ein Widerlager 21 durch ein Befestigungsmittel 14, hier eine Schraube, gehalten ist. Das Befestigungsmittel 14 wird durch ein als strichpunktierte Linie schematisch dargestelltes Sicherungsmittel 15, welches den bekannten Sicherungsmitteln entspricht, in der Position gehalten. Das Widerlager 21 dient zur Führung und Abstützung von Kompensatorelementen 16, hier in Form von Tellerfedern, die ihre Kraft auf ein Kraftübertragungselement 17 weiterleiten.

Das Kraftübertragungsmittel 17 ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 tassenförmig ausgebildet und liegt mit seiner Bodenfläche am letzten Leitrad 13 des Pumpeneinschubes an. An seinem offenen Rand ist es mit einem oder mehreren Wülsten ausgestattet, die in entsprechende Ausnehmungen oder Vorsprünge des Widerlagers 17 eingreifen. Somit wird eine Verliersicherung 18 gebildet, mit deren Hilfe das Kraftübertragungselement 17 am Widerlager 21 einschnappt und für eine sichere Halterung der Kompensatorelemente 16 sorgt.

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Die Ausführungsform der Fig. 3 unterscheidet sich gegenüber der Ausführungsform der Fig. 2 dadurch, daß auf das Widerlager 21 verzichtet wurde. Stattdessen führt ein als zylinderförmiger Absatz ausgebildetes Mittel 19, welches Bestandteil des Kraftübertragungselementes 17 ist und einen pilzförmigen Querschnitt aufweist, die Tellerfeder 18. Das Verbindungsmittel 14, hier ebenfalls als Schraube ausgeführt, verbindet alle Teile der Kompensator-Baueinheit mit dem Gehäusedeckel 10. Eine Sicherung 15 dient als Verliersicherung gegenüber dem Verbindungsmittel 14.

In der Ausführungsform der Fig. 4 ist eine andere Art der Sicherung 15 für das Kraftübertragungselement 17 gezeigt. In Bohrungen 20 des Gehäusedeckels 10 sind sowohl die Tellerfedern 16 als auch das Kraftübertragungsmittel 17 geführt. Auf der den Tellerfedern 16 gegenüberliegenden Seite des Kraftübertragungsmittel 17 weist dieses einen im Durchmesser geringeren Vorsprung auf, so daß in den so gebildeten Raum ein Sicherungsmittel 15 in Form eines Sicherungsringes eingelegt werden kann.

Solche Kompensator-Baueinheiten können als vorgefertigte Elemente in einem oder beiden Gehäusedeckeln und/oder in einem der Stufengehäuse oder sonstigem Bauteil des Pumpeneinschubes angeordnet werden. Je nach Größe der aufzubringenden Kräfte bzw. je nach Größe der bei einem Temperaturschock innerhalb des Pumpengehäuses auftretenden Längenänderung &Dgr; L muß die Federkraft und der Weg der Kompensator-Baueinheiten so bemessen sein, um im ungünstigsten Betriebszustand eine zuverlässige Anlage der einzelnen Stufengehäuse des Pumpeneinschubes zu gewährleisten. Bei einem sogenannten heißen Temperaturschock wird die gesamte Pumpe als kalt angesehen und plötzlich mit heißem Fördermedium beaufschlagt. Als Folge dessen dehnt sich der vom heißen Medium durchströmte Pumpeneinschub sehr schnell aus, was eine Vergrößerung seiner Baulänge zur Folge hat. Diese Baulängenvergrößerung muß von dem in der Kompensator-Baueinheit möglichen Weglänge aufgenommen werden können.

Bei einem sogenannten Kalt-Schock befindet sich die Pumpe mit ihren Teilen im heißen Zustand und der Pumpe fließt plötzlich kaltes Fördermedium zu. Infolgedessen zieht sich der Einschub zusammen und von den Kompensator-

Baueinheiten muß sichergestellt werden, daß aufgrund der Vorspannkräfte und der innerhalb der Kompensator-Baueinheiten möglichen Weglänge, die im Pumpeneinschub auftretende Verkürzung ausgeglichen werden kann, um immer eine dichte Anlage der einzelnen Stufengehäuse zu gewährleisten.

Claims

nsprüche

1. Kreiselpumpe in mehrstufiger Bauart, mit einem einen Einlaß und einen Auslaß aufweisenden Pumpengehäuse, wobei in dem Pumpengehäuse eine Mehrzahl von Stufengehäusen angeordnet sind, jedes Stufengehäuse ein Laufrad und eine Leiteinrichtung aufweist, die Stufengehäuse zusammen mit einer Pumpenwelle als ein Pumpeneinschub ausgebildet sind, und im Pumpengehäuse eine Ausgleichseinrichtung für axiale Längenänderungen des Pumpeneinschubes angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichseinrichtung mehrere elastisch nachgiebige Kompensatorelemente (16) aufweist, daß die Ausgleichseinrichtung aus mehreren mehrteiligen Baueinheiten besteht und daß solche Kompensator-Baueinheiten (12) im Pumpengehäuse (1) zwischen diesem und dem Pumpeneinschub (3) und/oder innerhalb des Pumpeneinschubes (3) angeordnet sind.

2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensator-Baueinheiten (12) auf einer Axialfläche verteilt sowie zwischen einem Gehäusedeckel (8, 10) des Pumpengehäuses (1) und einer ersten oder letzten Stufe (7) oder einem Leitrad (13) des Pumpeneinschubes (3) angeordnet sind.

3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kompensator-Baueinheiten (12) mehrere paketförmig angeordnete Tellerfedern die Kompensatorelemente (16) bilden.

4. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die paketförmig angeordneten Kompensatorelemente (16) in einer Halterung geführt sind und mit einem Kraftübertragungsmittel (17) versehen sind.

5. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (14, 19, 21) die paketförmig angeordneten Kompensatorelemente (16) an einem Gehäusedeckel (8, 10), einem Stufengehäuse (7) und/oder einem Leitrad (13) halten.

6. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Sicherungsmittel (15, 18) die Tellerfedern (16) und/oder die Kraftübertragungselemente (17) in ihrer Position halten.