DE3308895A1

DE3308895A1 - Mehrstufige pumpenturbine fuer gasbeladene fluessigkeiten

Info

Publication number: DE3308895A1
Application number: DE3308895A
Authority: DE
Inventors: Karl 6713 Freinsheim Gaffal
Original assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Current assignee: KSB SE and Co KGaA
Priority date: 1983-03-12
Filing date: 1983-03-12
Publication date: 1984-09-13
Also published as: IT1175422B; FR2542381A1; FR2542381B1; IT8419915A0; DE3308895C2

Description

Mehrstufige Pumpenturbine für gasbeladene Flüssigkeiten

Bei technischen 'Prozessen mit Druckentspannung werden zur Energierückgewinnung vielfach mehrstufige Kreiselpumpen eingesetzt. Diese arbeiten bei Rückwärtsdurchströmung als Turbine und wandeln so einen Teil der im Medium enthaltenen Energie in wieder verwertbare Energie um. Das kann, zur Erzeugung elektrischer Energie, über einen Generator geschehen. Es ist aber auch möglich, die Pumpenturbine mit einer in der Anlage vorhandenen Druckerhöhungspumpe zu kuppeln, um so die von einem Motor aufzubringende Antriebsleistung zu reduzieren. Nun werden allerdings bei Gaswäscheanlagen oder bei petrochemischen Prozessen, bei denen stark gasbeladene Flüssigkeiten entspannt werden, während des Entspannungsvorgangs größere Gasmengen aus der Flüssigkeit ausgeschieden. Diese Ausgasung wirkt sich bei den bekannten Pumpenturbinen sehr nachteilig aus, weil deren Strömungskanäle durch das Gas versperrt werden, was zu einer drastischen Verringerung der

1'5 Leistungsabgabe führt.

Bei den bekannten Ausführungen der unter Verwendung von Bauelementen aus vorhandenen Pumpenbaureihen gebildeten Pumpenturbinen gibt es außer dem Problem des Leistungsabfalls auch noch durch Ausgasungsvorgänge bedingte Schwierigkeiten mit dem Axialschubausgleich. Während der Entspannung von gasbeladenen -Flüssigkeiten treten nämlich vor allem in den Stufen niederen Systemdruckes unterschiedliche Gas-

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Flüssigkeits-Füllungen in den Radseitenräumen auf, die für eine Veränderung des Axialschubes verantwortlich sind. Darüberhinaus wirkt sich die Ausgasung auch im Entspannungsbereich der Axialschubausgleichseinrichtung nachteilig auf die axiale Läuferstabilität aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die unvermeidlichen Ausgasungsvorgänge so zu beeinflussen, daß sie nicht zum Entstehen der geschilderten nachteiligen Wirkungen führen können. 10

Eine die Entstehung störender Gasmengen in den Laufradkanälen vermeidende erfindungsgemäße mehrstufige Pumpenturbine ist versehen

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mit Offnungen, die jweils im Bereich zwischen einem Laufrad und einem Leitrad in der Nähe der Pumpenwelle angeordnet und über Kanäle in der Welle und/oder den Laufradnaben mit dem Pumpensaugstutzen verbunden sind.

Für mehrstufige Pumpenturbinen, die mit einer Entlastungseinrichtung versehen sind, wird noch vorgeschlagen, daß zwischen dem Drosselspalt und der Entlastungseinrichtung Öffnungen angeordnet sind, die über einen in der Welle der Pumpenturbine verlaufenden Kanal mit dem Pumpensaugstutzen verbunden sind. Die Ausscheidung des im Bereich der Entlastungseinrichtung anfallenden--Gases kann aber auch dadurch erfolgen, daß zwischen dem Drosselspalt und der Entlastungseinrichtung Öffnungen angeordnet sind, die über einen in der Welle der Pumpenturbine COPY

verlaufenden Kanal und/oder einen oder mehrere in der Entlastungsscheibe vorgesehene Kanäle mit dem Entspannungsraum der Entlastungseinrichtung, verbunden sind, wobei das im Entspannungsraum gebildete Flüssigkeits-Gas-Gemisch über Bohrungen der Pumpenturbine entzogen wird.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird erreicht, daß die bei Turbinenbetrieb im Laufe des Entspannungsvorgangs von Stufe zu Stufe und in der Entlastungseinrichtung freiwerdenden Gasanteile, die jeweils im Fliehkraftfeld der Kreiselmaschine separiert und im Bereich der kleinsten Flüssigkeitsrotationsradien konzentriert werden, in Gebiete geringeren Druckes abgeführt werden.

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in Schnittdarstellung den Oberteil einer mehrstufigen Pumpenturbine.

Bei Turbinenbetrieb, also rückwärtsdurchströmter Kreiselpumpe, tritt das Medium über den Pumpendruckstutzen 1 in die Maschine ein und entspannt sich über die Leiträder 2 und die Laufräder 3 zum Pumpensaugstutzen 4. Im Laufe des Entspannungsvorganges werden von Stufe zu Stufe die im Entspannungsprodukt enthaltenen Gase frei. Die Gasantei konzentrieren sich in den weUennahen Bereiche'n 5 zwischen den Laufrädern 3 und den Leiträdern 2. In diesen Bereichen 5 sind

Öffnungen 6 angeordnet, die über Kanäle 7 in der Pumpenwelle 8 und Kanäle 9 in den Naben der Laufräder 3 mit dem Pum pen saugstutz en 4 in Verbindung stehen. Über die Öffnungen 6 und die Kanäle 7 und 9 strömt das während des Entspannungsprozesses freiwerdende Gas ab.

In der gleichen Weise werden die auch im Bereich der Entlastungseinrichtung anfallenden Gasanteile abgeführt: Die mit der Welle 8 rotierende Entlastungsscheibe 10 und die stationäre Gegenscheibe 11 bilden einen Drosselspalt 12, durch welchen ein Druckabfall im Medium erzeugt wird, so daß im nachgeschalteten Raum 13 ebenfalls mit Gasausfall zu rechnen ist. Damit das Gas nicht durch den sehr engen Arbeitsspalt zwischen der Entlastungsscheibe 10 und der Gegenscheibe 11 strömen muß, wird es über Öffnungen 14, radial verlaufende Bohrungen 15, eine Axialbohrung 16 in der Pumpenwelle 8 und radiale Bohrungen 17 in den Entspannungsraum 18 der Entlastungseinrichtung abgeführt. Die Öffnungen und Bohrungen sind dabei so bemessen, daß die Funktionsweise der Entlastungseinrichtung nicht gefährdet wird. Das .im Entspannungsraum anfallende Flüssigkeits-Gas-Gemisch wird über Bohrungen 19 der Pumpenturbine entzogen.

ORIGINAL INSPECTED '''

Claims

Klein, Schanzlin & Becker Aktiengesellschaft Patentansprüche

1.} Mehrstufige Pumpenturbine für gasbeladene Flüssigkeiten, gekennzeichnet durch öffnungen (6), die jeweils im Bereich zwischen einem Laufrad (3) und einem Leitrad (2) in der Nähe der Welle (B) der Pumpenturbine angeordnet und über Kanäle (7, 9) in der Welle (8) und/oder den Naben der Lauf räder (3) mit dem

Pumpensaugstutzen (4) verbunden sind.

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2, Mehrstufige Pumpenturbine für gasbeladene Flüssigkeiten, mit einer einem Drosselspalt nachgeschalteten Entlastungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Drosselspalt (12) und der Entlastungseinrichtung (10, 11) öffnungen angeordnet sind, die über

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* einen in der Welle (8) der Pumpenturbine verlaufenden Kanal mit dem Pumpensaugstutzen verbunden sind.

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3. Mehrstufige Pumpenturbine für gasbeladene Flüssigkeiten, mit einer

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einem, Drosselspalt nachgeschalteten Entlastungseinrichtung, dadurch , . gekennzeichnet» daß zwischen dem Drosselspalt (12) und der Enttastungsetrirlchtung (10, 11) öffnungen (14) angeordnet sind, die über einen in der Welle (8) der Pumpenturbine verlaufenden

Kanal (15, 16, 17) und/oder einen oder mehrere in der Entlastungsscheibe (10) vorgesehene Kanäle mit dem Entspannungsraum (18) der Entlastungseinrichtung verbunden sind, wobei das im Entspannungsraunrt (18) gebildete Flüssigkeits-Gas-Gemisch über eine oder mehrere Bohrungen (19) der Pumpenturbine entzogen wird.

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