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EP0369144A2 - Kreiselpumpe für die Förderung von Schmelzen, insbesondere Sprengstoff-Schmelzen - Google Patents

Kreiselpumpe für die Förderung von Schmelzen, insbesondere Sprengstoff-Schmelzen Download PDF

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Publication number
EP0369144A2
EP0369144A2 EP89118161A EP89118161A EP0369144A2 EP 0369144 A2 EP0369144 A2 EP 0369144A2 EP 89118161 A EP89118161 A EP 89118161A EP 89118161 A EP89118161 A EP 89118161A EP 0369144 A2 EP0369144 A2 EP 0369144A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pump
impeller
centrifugal pump
explosive
molten
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP89118161A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0369144A3 (de
EP0369144B1 (de
Inventor
Helmut Dipl.-Ing. Korthäuer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Josef Meissner GmbH and Co KG
Original Assignee
Josef Meissner GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Josef Meissner GmbH and Co KG filed Critical Josef Meissner GmbH and Co KG
Priority to AT89118161T priority Critical patent/ATE97468T1/de
Publication of EP0369144A2 publication Critical patent/EP0369144A2/de
Publication of EP0369144A3 publication Critical patent/EP0369144A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0369144B1 publication Critical patent/EP0369144B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B21/00—Apparatus or methods for working-up explosives, e.g. forming, cutting, drying
    • C06B21/0033—Shaping the mixture
    • C06B21/005—By a process involving melting at least part of the ingredients
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2238—Special flow patterns
    • F04D29/2244—Free vortex
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/586—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for liquid pumps
    • F04D29/588—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for liquid pumps cooling or heating the machine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D7/00—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F04D7/02—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type
    • F04D7/04—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type the fluids being viscous or non-homogenous

Definitions

  • the invention relates to a centrifugal pump for the conveyance of explosive melts, in particular those with a high solid content of non-meltable high-energy explosives.
  • the invention makes it its task to simplify and reduce the cost of producing cast explosive charges for artillery ammunition, rocket warheads, mines, bombs, etc. from high-quality explosive melts with a high proportion of non-meltable, high-energy explosives, such as, for example, hexogen and octogen.
  • the centrifugal pump according to the invention With a free-flow impeller known per se, but with its open conveying blades pointing upwards and arranged outside the flow, which forms a lateral annular gap with the pump housing and a free space located below the impeller, which extends from the bottom to the top obliquely radially outward impeller bores are connected to the delivery space or the impeller blade spaces, a gentle conveying of the melt is advantageously ensured, while at the same time ensuring that neither the grain size of the solid particles in the melt is changed by shear forces nor the grain distribution in the melt .
  • annular gap in connection with the impeller bores ensures that an annular vortex-shaped flow of the melt occurs over the entire circumference of the impeller, which ensures that the free space below the impeller is flowed through evenly and constantly so strongly that no sedimentation of solid particles can be done.
  • the constant strong flow through the annular gap between the free-flow impeller and the pump housing moreover advantageously ensures hydrodynamic centering of the impeller and pump shaft.
  • the annular gap and the impeller bores are of course always dimensioned so that the largest solid particles present in the melt can pass unhindered.
  • the process steps can be shifted to a few or even to a single level, which results has that only correspondingly lower buildings and protective walls are required, so that the effort for buildings and protective walls is considerably reduced and at the same time the accessibility of the individual parts of the entire system is improved.
  • the vertically arranged pump shaft 1 is rotatably mounted in the bearing housing 2 in a known manner in the roller bearings 2a and is fixed in the axial direction.
  • the drive takes place in a manner known per se via the clutch 3 through the motor 4, which are preferably designed as an elastic coupling and a speed-adjustable hydrostatic axial piston motor.
  • the free-flow impeller 5 is attached to the lower end of the pump shaft 1. If the centrifugal pump is used to convey explosive melts, the impeller 5 is welded to the shaft 1 in accordance with the relevant regulations, since components which run in explosive or explosive melts must not have any detachable connections.
  • the impeller 5 is provided with the open conveyor blades 5a pointing upwards. According to FIG. 3, eight conveyor blades are provided, but a different number of blades could of course also be implemented.
  • the guide tube 6 which is designed as a heated double-walled tube and is closed by means of the rings 22 and 23 at the upper and lower ends, is connected by means of screw connections. Connections for the supply and return of the heating medium, for example hot water, are provided in the upper closure plate 22, but these are not to be described in more detail here. Of course, suitable means known per se ensure that the heating medium is always at the desired and required temperature.
  • the guide tube 6 At its lower end is the guide tube 6 with the guide ring 7 and immediately Above this with the openings 8 for the supply of the medium into the delivery chamber 9 located above the impeller 5.
  • the pump housing 10 is designed in the usual way as a spiral housing, but it could also have a circular shape, especially if you can be satisfied with a lower efficiency of the centrifugal pump and / or if you want to promote melt with relatively coarse solid particles.
  • the pump housing 10 is connected to the completely heated double-walled pump bowl 11, preferably welded.
  • the cylindrical shape of the pump bowl 11 shown is chosen only for the sake of the simplified schematic representation, of course the pump bowl 11 can be designed differently in many ways and in particular have the shapes well known in boilers.
  • the known and customary media, in particular hot water, are again suitable as heating medium for the pump pot 11.
  • known and customary devices (not shown) ensure that the desired or required operating temperature is maintained as precisely as possible by means of a correspondingly regulated inlet and outlet, that is to say a correspondingly controlled passage of the medium.
  • the guide tube 6 with bearing housing 2 and built-in pump shaft 1 with free-flow impeller 5 are inserted into the pump bowl 11 from above and connected to it by screwing, the pump shaft 1 being passed through the cover and closure plate 27 with play while leaving the annular gap 26.
  • the entire device, completed by the coupling 3 and the drive motor 4, is supported in a position which is not shown but is known and customary by means of suitable frame components and is held in position.
  • the inlet connection 12 with the shut-off valve 12a through the pump bowl 11 is for the inlet of the pumped medium and for the outlet of the pumped medium from the pump immediately above the impeller 5, which in turn is through the pump bowl 11 pressure pipe 13 passed therethrough with a flanged drain line 13a.
  • the space 16 formed underneath the disk-shaped part 5b of the impeller 5 between the impeller 5 and the pump housing 10 is via the annular gap 17 between the impeller 5 and the pump housing 10 and the bores 18 in the impeller part 5b with the delivery chamber 9 which are directed radially outwards from bottom to top Pump connected.
  • the width of the annular gap 17 and the clear overall cross-section of the bores 18 arranged centrally between the conveying blades 5a according to FIG. 3 are coordinated with one another and the direction of the bores 18 is also selected so that one extends over the entire circumference of the impeller 5 during operation uniform and strong ring-shaped, in the bores 18 from bottom to top and in the annular gap 17 from top to bottom flow, which prevents sedimentation of solid particles in the melt.
  • the flow through the annular gap 17 between the impeller 5 and the adjacent in the Pump housing 10 arranged guide ring 19 also ensures hydrodynamic centering of impeller 5 and pump shaft 1.
  • the overall cross section of the impeller bores is advantageously made at least the same size as the cross section of the annular gap between the impeller and the pump housing in order to influence the formation of the annular vortex-shaped flow of the delivery medium in a suitable manner.
  • the conveying of pumped medium through the impeller bores can also be influenced in that the inclination of the axes of the impeller bores with respect to the pump shaft axis is selected to be relatively large, so that the entry into the bores on the underside of the impeller and the exit from the bores on the top of the impeller are more or less are less far apart.
  • the delivery rate through the bores can be changed within certain limits, on the other hand, this enables the cross-section of the individual impeller bores to be influenced to a corresponding extent without thereby impairing the formation of the desired and required annular vortex flow of the delivery medium.
  • the number of eight impeller blades shown in FIG. 3 a different number of blades can also be implemented.
  • the number and the shape of the impeller blades are selected or determined taking into account the respective circumstances, as it turns out to be necessary for achieving a sufficiently strong ring vortex in the pumped medium.
  • impeller bores i.e.
  • the decisive factor is not the number of impeller bores, but their total cross-section, taking into account their direction.
  • each with an impeller bore arranged centrally between adjacent impeller blades the same overall cross section of the bores could also be realized by a different number of impeller bores.
  • the closure cover 20 is arranged, which carries the heated membrane shut-off valve 21 centrally, which allows total emptying of the pump at a standstill, as may be required if a longer interruption of the delivery or a product change is to take place.
  • the product space is connected via the nozzle 14 to a suction and exhaust gas cleaning device, not shown, for example an explosive -Melting and casting plant, connected.
  • a suction and exhaust gas cleaning device not shown, for example an explosive -Melting and casting plant.
  • the resultant negative pressure ensures that the passage of the pump shaft 1 is constantly ventilated through the annular gap 26 and thus no toxic gases or vapors can escape through the annular gap 26 into the environment.
  • This negative pressure also causes a safe discharge of the gases released as a result of the formation of the pump with the supply of the medium to the impeller 5 from above and the formation of the impeller 5 with upwardly open delivery blades 5a, which automatically or automatically causes degassing of the medium.
  • the connector 14 is used here at the same time as a return for the heating medium supplied to the pump bowl 11 via the connector 25 at its lower end due to the double-walled design in connection with the connector 24.
  • the connector 14 is used here at the same time as a return for the heating medium supplied to the pump bowl 11 via the connector 25 at its lower end due to the double-walled design in connection with the connector 24.
  • other suitable constructive solutions are also possible.
  • the delivery line 13a is connected to the product space 28 via the return pipe 15 with shut-off device 15a. This makes it possible, in the event of a brief interruption in the delivery, to first close the inlet fitting 12a to the pump pot 11 and then when the delivery medium in the pump pot 11 has reached a minimum level, the connection between the delivery line device 13a and the return pipe 15 to open by means of the shut-off device 15a. As a result, the contents of the delivery line 13a are subsequently emptied into the pump pot 11 or the product space 28 and circulated there further, thereby reliably preventing line clogging and sedimentation of solid particles in the delivery medium. The then empty transport line also prevents an explosion transmission in the event of an event.
  • this can be done automatically in connection with a level control, not shown, in the pump bowl by a signal given by the latter, for example, if a predetermined minimum fill level is undershot, by first closing the inlet fitting 12a and then the Opening the return valve 15 is effected. The opposite can also take place if the predetermined minimum fill level in the pump bowl 11 is reached or exceeded again.
  • the pump can only be started when a predetermined minimum fill level is present.
  • Corresponding signals can also be automatically processed here in a known manner and with known means.
  • a centrifugal pump described above and which can be modified in many ways can, in particular, between individual, several or even all process steps in the production of cast loads be provided from explosive melts.
  • the inlet connection 12 with shut-off valve 12a can be connected to a melting tank (not shown) and the delivery line 13a can be connected to the subsequent mixing tank, also not shown, and / or, for example, to a conditioning tank, again not shown, and a subsequent boiler, likewise not shown, for keeping the melt ready for casting be, wherein the centrifugal pump or centrifugal pumps are operated in the manner required in each case.

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Abstract

Die vertikal angeordnete Pumpenwelle einer Kreiselpumpe trägt an ihrem unteren Ende ein Freistromlaufrad (5) mit nach oben offenen Schaufeln, das mit dem Pumpengehäuse einen Ringspalt (17) sowie einen stirnseitigen Freiraum (16) bildet, der über von unten nach oben schräg auswärts gerichtete Bohrungen (18) mit dem von oben her mit Fördermedium gespeisten über dem Laufrad (5) befindlichen Förderraum (9) verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe für die Förde­rung von Sprengstoffschmelzen, insbesondere solche mit einem hohen Feststoffanteil nicht schmelzbarer energie­reicher Sprengstoffe.
  • Bei der Herstellung gegossener Sprengladungen für Artilleriemunition, Raketengefechtsköpfe, Minen, Bomben usw. besteht in zunehmenden Maße die Notwendigkeit, das gut schmelz- und gießbare Trinitrotuluol durch nicht schmelzbare energiereichere Sprengstoffe, wie z.B. Hexogen und Octogen zu ersetzen. Dabei ist man einerseits bestrebt, den Anteil der schmelzbaren Kom­ponente Trinitrotoluol (TNT) soweit wie möglich abzu­senken, andererseits diesen Anteil aber nur soweit abzusenken, daß die Gießbarkeit des Sprengstoffge­misches erhalten bleibt. Feststoffanteile von 60 Gew.% und mehr kommen dabei zur Anwendung.
  • Beim Fördern derartiger Sprengstoffschmelzen mit einem hohen Anteil an nicht schmelzbaren energie­reicheren Feststoffen mittels Pumpen besteht die Gefahr, daß der in der Schmelze suspendierte Fest­stoff beim Durchgang durch die Pumpe durch Scher­kräfte beansprucht und/oder eine Veränderung der Korngrößenverteilung des suspendierten Feststoffes in der Schmelze herbeigeführt wird, was außer einer unerwünschten Veränderung des Verhaltens der Spreng­stoffmischung die Gefahr von Explosionen zur Folge hat. Diese Gefahr ist insbesondere auch dann, wenn eine Sprengstoffschmelze dieser Art mittels einer Pumpe unter Vakuum aus einem Behälter zu einer wei­teren Verarbeitungsstelle gefördert werden soll, gegeben, wenn der Behälter weitgehend leergepumpt ist und die restliche Sprengstoffschmelze mit verhältnis­mäßig großer Beschleunigung aus dem Behälter herausgepumpt wird.
  • Um dieser Gefahr zu begegnen, werden hochwertige Sprengstoffschmelzen gravimetrisch gefördert, d.h. die Sprengstoffschmelzen werden unter Ausnutzung ihrer Sinkgeschwindigkeit entsprechend ihrer Schwere in vertikaler Richtung von oben nach unten gefördert. Entsprechend werden die Verfahrensschritte des Her­stellens, nämlich Mischen und Konditionieren der Schmelze, des Bereithaltens der Schmelze zum Gießen und des Gießens der Ladungen fortlaufend von oben nach unten, also übereinander angeordnet. Bei den bekannten Anlagen zur Herstellung von gegossenen Sprengladungen für Artilleriemunition, Raktenge­fechtsköpfe, Minen, Bomben usw. sind dadurch aber sehr aufwendige hohe Gebäude erforderlich. Dazu kommt, daß wegen des aus Sicherheitsgründen er­forderlichen Nachbarschaftsschutzes entsprechend hohe Umwallungen vorgesehen werden müssen, die höher als die Gebäude ausgeführt werden müssen und die daher sehr aufwendig und teuer sind. Nachteilig bei diesen Anlagen ist darüberhinaus die verhält­nismäßig schlechte Zugänglichkeit, insbesondere im Falle der Notwendigkeit von Reparaturen.
  • Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, die Her­stellung gegossener Sprengladungen für Artille­riemunition, Raketengefechtsköpfe, Minen, Bomben usw. aus hochwertigen Sprengstoffschmelzen mit einem hohen Anteil an nicht schmelzbaren energiereichen Sprengstoffen, wie z.B. Hexogen und Octogen zu ver­einfachen und zu verbilligen.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch eine Kreiselpumpe nach Anspruch 1 und deren Verwendung nach Anspruch 11. Zweckmäßige weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kreiselpumpe sind in den An­sprüchen 2 bis 10 beschrieben.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Kreisel­pumpe mit einem an sich bekannten, mit seinen offe­nen Förderschaufeln jedoch nach oben gerichteten und außerhalb des Förderstroms angeordneten Frei­stromlaufrad, das mit dem Pumpengehäuse einen seit­lichen Ringspalt und einen unterhalb des Laufrades befindlichen Freiraum bildet, der über die von unten nach oben schräg radial auswärts gerichteten Lauf­radbohrungen mit dem Förderraum bzw. den Laufrad­schaufelzwischenräumen verbunden ist, wird in vor­teilhafter Weise eine schonende Förderung der Schmelze gewährleistet, wobei gleichzeitig sichergestellt ist, daß weder die Korngröße der Feststoffteilchen in der Schmelze durch Scherkräfte noch die Kornverteilung in der Schmelze verändert wird.
  • Durch den Ringspalt wird in Verbindung mit den Lauf­radbohrungen erreicht, daß sich über den ganzen Umfang des Laufrades hinweg ein ringwirbelförmiger Fluß der Schmelze einstellt, der sicherstellt, daß der unter­halb des Laufrades befindliche Freiraum gleichmäßig und ständig so stark durchströmt wird, daß keine Sedimentation von Feststoffteilchen erfolgen kann.
  • Die ständige starke Durchströmung des Ringspaltes zwischen Freistromlaufrad und Pumpengehäuse sorgt darüberhinaus in vorteilhafter Weise für eine hydro­dynamische Zentrierung von Laufrad und Pumpenwelle.
  • Der Ringspalt wie auch die Laufradbohrungen sind dabei selbstverständlich stets so bemessen, daß die größ­ten in der Schmelze vorhandenen Feststoffteilchen ungehindert passieren können. Durch die erfindungs­gemäße Verwendung eines insbesondere als Membran­ventil ausgebildeten Absperrventils im Pumpengehäuse­verschlußdeckel wird in vorteilhafter Weise des wei­teren erreicht, daß Toträume für Sprengstoffreste, die ein Auskristallisieren der Schmelze zur Folge haben könnten, sicher vermieden werden.
  • Je nach dem, ob die erfindungsgemäße Kreiselpumpe zum Fördern der Schmelze nur zwischen einzelnen oder aber zwischen mehreren oder gar allen Verfah­rensschritten bei der Herstellung von Sprengla­dungen Verwendung findet, läßt sich eine Verlage­rung der Verfahrensschritte in wenige oder gar in eine einzige Ebene erreichen, was zur Folge hat, daß nur entsprechend niedrigere Gebäude und Schutz­umwallungen erforderlich sind, so daß sich der Aufwand für Gebäude und Schutzumwallungen erheblich vermindert und gleichzeitig auch die Zugänglichkeit der einzelnen Teile der gesamten Anlage verbessert wird.
  • Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausfüh­rungsbeispiel gezeigt und wird anhand dieses im folgenden beschrieben. Es zeigen
    • Figur 1 in einem Axialschnitt in schematischer Dar­stellung die erfindungsgemäße Kreiselpumpe,
    • Figur 2 in einem Ausschnitt in vergrößtertem Maß­stab den unteren Teil der Kreiselpumpe und
    • Figur 3 einen Schnitt gemäß der Linie A-A der Figur 2.
  • Die vertikal angeordnete Pumpenwelle 1 ist im Lager­gehäuse 2 in bekannter Weise in den Wälzlagern 2a drehbar und in axialer Richtung fixiert gelagert. Der Antrieb erfolgt in an sich ebenfalls bekannter Art und Weise über die Kupplung 3 durch den Motor 4, die vorzugsweise als elastische Kupplung und dreh­zahlregelbarer hydrostatischer Axialkolbenmotor aus­gebildet sind. Am unteren Ende der Pumpenwelle 1 ist das Freistromlaufrad 5 befestigt. Im Falle der Verwendung der Kreiselpumpe für die Förderung von Sprengstoffschmelzen wird das Laufrad 5 mit der Welle 1 entsprechend den einschlägigen Vorschriften verschweißt, da Bauteile, die in Sprengstoff bzw. Sprengstoffschmelzen laufen, keine lösbaren Verbin­dungen aufweisen dürfen. Das Laufrad 5 ist mit den nach oben gerichteten offenen Förderschaufeln 5a versehen. Gemäß Figur 3 sind acht Förderschaufeln vor­gesehen, es könnte selbstverständlich aber auch eine andere Schaufelzahl realisiert werden.
  • Mit dem Lagergehäuse 2 ist das als beheiztes dop­pelwandiges Rohr ausgebildete und mittels der Ringe 22 und 23 am oberen bzw. unteren Ende verschlossene Führungsrohr 6 durch Verschraubungen verbunden. In der oberen Verschlußplatte 22 sind Anschlüsse für den Vor- und Rücklauf des Beheizungsmediums, bei­spielsweise Warmwasser, vorgesehen, die hier aber nicht näher beschrieben werden sollen. Selbstver­ständlich wird durch geeignete an sich bekannte Einrichtungen dafür Sorge getragen, daß das Heiz­medium stets die gewünschte und erforderliche Tem­peratur aufweist. An seinem unteren Ende ist das Führungsrohr 6 mit dem Leitring 7 und unmittelbar über diesem mit den Öffnungen 8 für den Zulauf des Fördermediums in den sich über dem Laufrad 5 be­findenden Förderraum 9 versehen.
  • Das Pumpengehäuse 10 ist in gewohnter Weise als Spi­ralgehäuse ausgebildet, es könnte aber ebenso auch kreisförmige Gestalt haben, insbesondere wenn man sich mit einem geringeren Wirkungsgrad der Kreisel­pumpe zufrieden geben kann und/oder wenn man Schmelze mit verhältnismäßig groben Feststoffteilchen fördern will. Das Pumpengehäuse 10 ist mit dem vollständig beheizten doppelwandigen Pumpentopf 11 verbunden, vorzugsweise verschweißt. Die gezeigte zylindrische Form des Pumpentopfs 11 ist nur aus Gründen der ver­einfachten schematischen Darstellung gewählt, selbst­verständlich kann der Pumpentopf 11 in vielerlei Weise anders gestaltet sein und insbesondere die bei Kesseln hinlänglich bekannten Formen aufweisen. Als Heizmedium für den Pumpentopf 11 kommen wiederum die an sich be­kannten und üblichen Medien, insbesondere Warmwasser in Betracht. Auch hier wird durch nicht gezeigte be­kannte und übliche Einrichtungen dafür gesorgt, daß durch einen entsprechenden geregelten Zu- und Ablauf, also einen entsprechend gesteuerten Durchlauf des Mediums, die gewünschte bzw. erforderliche Betriebs­temperatur möglichst genau eingehalten wird.
  • Das Führungsrohr 6 mit Lagergehäuse 2 und eingebauter Pumpenwelle 1 mit Freistromlaufrad 5 sind von oben in den Pumpentopf 11 eingesteckt und mit diesem durch Verschraubung verbunden, wobei die Pumpenwelle 1 unter Belassung des Ringspaltes 26 mit Spiel durch die Ab­deck- und Verschlußplatte 27 hindurchgeführt ist.
  • Die gesamte Einrichtung, komplettiert durch die Kupp­lung 3 und den Antriebsmotor 4 ist in nicht gezeigter aber bekannter und üblicher Weise mittels geeigneter Rahmenbauteile abgestützt und in ihrer Lage gehalten.
  • Für den Zulauf des Fördermediums ist im unteren Be­reich des Pumpentopfs 11, aber oberhalb des Laufrades 5, der durch den Pumpentopf 11 hindurchgeführte Zulauf­stutzen 12 mit Absperrventil 12a und für den Austritt des Fördermediums aus der Pumpe unmittelbar oberhalb des Laufrades 5 der wiederum durch den Pumpentopf 11 hindurchgeführte Druckstutzen 13 mit angeflanschter Abflußleitung 13a vorgesehen.
  • Der unterhalb des scheibenförmigen Teils 5b des Lauf­rades 5 zwischen diesem und dem Pumpengehäuse 10 gebildete Freiraum 16 ist über den Ringspalt 17 zwi­schen Laufrad 5 und Pumpengehäuse 10 sowie die von unten nach oben schräg radial nach auswärts gerichte­ten Bohrungen 18 im Laufradteil 5b mit dem Förderraum 9 der Pumpe verbunden. Die Breite des Ringspaltes 17 und der lichte Gesamtquerschnitt der gemäß Figur 3 mittig zwischen den Förderschaufeln 5a angeordneten Bohrungen 18 sind dabei so aufeinander abgestimmt und die Richtung der Bohrungen 18 ist außerdem so gewählt, daß sich im Betrieb auf den ganzen Umfang des Laufrades 5 hinweg eine gleichmäßige und kräftige ringförmige, in den Bohrungen 18 von unten nach oben und im Ringspalt 17 von oben nach unten gerichtete Durchströmung einstellt, die verhindert, daß eine Sedimentation von Feststoffteilchen in der Schmelze erfolgen kann. Die Durchströmung des Ringspaltes 17 zwischen dem Laufrad 5 und dem diesem benachbart im Pumpengehäuse 10 angeordneten Leitring 19 sorgt darüber­hinaus für eine hydrodynamische Zentrierung von Lauf­rad 5 und Pumpenwelle 1.
  • Vorteilhaft wird der Gesamtquerschnitt der Laufrad­bohrungen mindestens gleich groß ausgeführt wie der Querschnitt des Ringspalts zwischen Laufrad und Pumpengehäuse, um die Ausbildung der ringwirbelför­migen Strömung des Fördermediums in zweckmäßiger Weise zu beeinflussen. Die Förderung von Förder­medium durch die Laufradbohrungen hindurch kann auch dadurch beeinflußt werden, daß die Neigung der Achsen der Laufradbohrungen gegenüber der Pumpenwellenachse relativ groß gewählt wird, so daß der Eintritt in die Bohrungen an der Laufradunterseite und der Austritt aus den Bohrungen an der Laufradoberseite mehr oder weniger weit auseinander liegen. Einerseits kann hier­durch die Fördermenge durch die Bohrungen hindurch innerhalb gewisser Grenzen verändert werden, anderer­seits ermöglicht dies, den Querschnitt der einzelnen Laufradbohrungen in entsprechendem Maße zu beeinflus­sen, ohne dadurch die Ausbildung der gewünschten und erforderlichen Ringwirbelströmung des Fördermediums zu beeinträchtigen.
  • Wie bereits erwähnt, kann anstelle der in Figur 3 ge­zeigten Anzahl von acht Laufradschaufeln auch eine andere Schaufelzahl verwirklicht werden. In jedem Fall werden die Anzahl und die Form der Laufradschaufeln unter Berücksichtigung der jeweiligen Gegebenheiten so gewählt bzw. bestimmt, wie es sich für die Erzielung eines ausreichend kräftigen Ringwirbels im Förderme­dium als notwendig erweist.
  • Entsprechendes gilt auch in Bezug auf die Laufrad­bohrungen, d.h. von ausschlaggebender Bedeutung ist nicht die Anzahl der Laufradbohrungen, sondern deren Gesamtquerschnitt unter Berücksichtigung ihrer Rich­tung. Abweichend von der in Figur 3 gezeigten - aus Gründen einer symetrischen Anordnung und einfacher Herstellung gewählten - Ausführungsform mit je einer mittig zwischen benachbarten Laufradschaufeln ange­ordneten Laufradbohrung könnte der gleiche Gesamt­querschnitt der Bohrungen auch durch eine andere Anzahl von Laufradbohrungen verwirklicht werden. Beispielsweise ist es möglich, zwischen einzelnen oder allen einander benachbarten Laufradschaufeln Laufradbohrungen in gleicher oder auch unterschied­licher Anzahl vorzusehen, wobei dann bei den einzel­nen Laufradbohrungen entsprechende größere, kleinere und insbesondere auch unterschiedliche Querschnitte verwirklicht werden könnten. Im Sinne der Beeinflus­sung der Ausbildung der gewünschten Ringwirbelströmung des Fördermediums ist es dabei auch möglich, die Rich­tung der Laufradbohrungen gleich oder unterschiedlich auszubilden. Zweckmäßig wird jedoch in allen Fällen vorgesehen, daß sich eine über den Gesamtumfang hin­weg betrachtet symetrische Ringwirbelströmung des Fördermediums einstellt.
  • Am unteren Ende des Pumpengehäuses 10 ist der Ver­schlußdeckel 20 angeordnet, der zentrisch das beheizte Membran-Absperrventil 21 trägt, welches eine totale Entleerung der Pumpe im Stillstand erlaubt, wie sie erforderlich sein kann, wenn eine längere Unterbrechung der Förderung oder eine Produktänderung erfolgen soll.
  • Im Bereich des oberen Endes des Pumpentopfes 11 ist, durch diesen hindurchgeführt und über die Öffnung 6a im Führungsrohr 6 auch mit dem die Pumpenwelle 1 umgebenden Raum 28 verbunden, der Produktraum über den Stutzen 14 an eine nicht gezeigte Absauge- und Abgas­reinigungseinrichtung, beispielsweise einer Sprengstoff-­Schmelz- und -Gießanlage, angeschlossen. Durch den hierdurch angelegten Unterdruck wird erreicht, daß die Durchführung der Pumpenwelle 1 durch den Ringspalt 26 ständig belüftet ist und somit keine toxischen Gase oder Dämpfe durch den Ringspalt 26 in die Umgebung entweichen können. Dieser Unterdruck bewirkt gleich­zeitig aber auch eine sichere Abführung der in Folge der Ausbildung der Pumpe mit Zulauf des Fördermediums zum Laufrad 5 von oben und der Ausbildung des Lauf­rades 5 mit nach oben offenen Förderschaufeln 5a zwangsläufig bzw. selbsttätig bewirkten Entgasung des Fördermediums freigesetzten Gase.
  • Wie aus Figur 1 ersichtlich, ist hier der Stutzen 14 durch die doppelwandige Ausbildung in Verbindung mit dem Anschlußstutzen 24 gleichzeitig als Rück­lauf für das dem Pumpentopf 11 über den Anschluß­stutzen 25 an seinem unteren Ende zugeführte Heiz­medium genutzt. Selbstverständlich sind aber auch andere geeignete konstruktive Lösungen möglich.
  • Über den Rücklaufstutzen 15 mit Absperrvorrichtung 15a ist die Förderleitung 13a mit dem Produktraum 28 ver­bunden. Dadurch ist es möglich, bei einer kurzzeitigen Unterbrechung der Förderung zunächst die Zulaufarma­tur 12a zum Pumpentopf 11 zu schließen und dann bei Erreichen eines Minimalstandes des Fördermediums im Pumpentopf 11 die Verbindung zwischen der Förderlei­ tung 13a und dem Rücklaufstutzen 15 mittels der Ab­sperrvorrichtung 15a zu öffnen. Hierdurch wird in der Folge der Inhalt der Förderleitung 13a in den Pumpentopf 11 bzw. den Produktraum 28 entleert und dort weiter umgewälzt, wodurch eine Verstopfung von Leitungen ebenso wie eine Sedimentation von Fest­stoffteilchen im Fördermedium sicher verhindert wer­den. Durch die dann leere Transportleitung wird darüberhinaus im Ereignisfall eine Explosionsüber­tragung verhindert.
  • Abgesehen von einer willentlich herbeigeführten Unterbrechung der Förderung kann eine solche in Verbindung mit einer nicht gezeigten Niveaukontrolle im Pumpentopf durch ein von dieser etwa im Falle der Unterschreitung einer vorgegebenen Mindest­füllhöhe gegebenes Signal automatisch erfolgen, indem durch dieses Signal zuerst die Schließung der Zulaufarmatur 12a und danach die Öffnung der Rücklaufarmatur 15 bewirkt wird. Entsprechendes kann umgekehrt auch dann erfolgen, wenn die vorge­gebene Mindestfüllhöhe im Pumpentopf 11 wieder er­reicht bzw. überschritten wird. In Verbindung mit der Niveauüberwachung im Pumpentopf 11 kann auch vorgesehen werden, daß ein Starten der Pumpe erst bei Vorliegen einer vorgegebenen Mindestfüllhöhe erfolgen kann. Auch hier lassen sich in bekannter Art und Weise und mit bekannten Mitteln entsprechende Signale automatisch verarbeiten.
  • Eine vorstehend beschriebene und in vielfacher Weise modifizierbare Kreiselpumpe kann zwischen einzelnen, mehreren oder auch allen Verfahrensschritten bei der Herstellung von gegossenen Ladungen, insbesondere aus Sprengstoffschmelzen vorgesehen werden. So kann beispielsweise der Zulaufstutzen 12 mit Absperrar­matur 12a an einen nicht gezeigten Schmelzkessel und die Förderleitung 13a an den darauffolgenden eben­falls nicht gezeigten Mischkessel und/oder beispiels­weise an einen wiederum nicht gezeigten Konditionier­kessel und einen desgleichen nicht gezeigten darauf­folgenden Kessel für die Bereithaltung der Schmelze zum Gießen angeschlossen sein, wobei die Kreisel­pumpe bzw. Kreiselpumpen in der jeweils erforder­lichen Weise betrieben werden.

Claims (12)

1. Kreiselpumpe zum Fördern von Schmelzen mit hohem Feststoffanteil, insbesondere Sprengstoff-Schmelzen aus Trinitrotoluol mit hohem Anteil an nicht schmelzbarem energiereichem Festsprengstoff, wie z.B. Hexogen und Octogen, dadurch gekennzeichnet, daß
a) die mit ihrem oberen Ende drehbar und axial unverschieblich gelagerte Pumpenwelle (1) vertikal angeordnet und
b) an ihrem unteren Ende mit einem fest mit ihr verbundenen Freistromlaufrad (5) mit nach oben offenen Schaufeln versehen ist, welches
c) mit dem seitlich umgebenden Pumpengehäuse (10) einen Ringspalt (17) und mit einem de­montierbaren Pumpengehäuseverschlußdeckel (20) einen stirnseitigen Freiraum (16) bil­det, der
d) über mehrere im Laufrad (5) ausgebildete, vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete, von unten nach oben schräg auswärts gerichtete Bohrungen (18) mit dem über dem Laufrad (5) befindlichen Förder­raum (9) in Verbindung steht, der mit einer mit einem Absperrorgan (12a) versehenen und oberhalb des Laufrades (5) angeordneten Zu­flußleitung (12) sowie mit einer Abflußlei­teitung (13) versehen ist, und daß
e) der gesamte vom Fördermedium durchströmte Pumpenraum beheizt ist.
2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtquerschnitt der Bohrungen (18) im Laufrad (5) mindestens gleich groß ist wie, vor­zugsweise größer ist als der Querschnitt des Ring­spalts (17) zwischen dem Laufrad (5) und dem Pumpengehäuse (10).
3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Pumpengehäuseverschlußdeckel (20) mit einem beheizten Absperrventil (21) versehen ist.
4. Kreiselpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­net, daß das Absperrventil (21) als Membranab­sperrventil ausgebildet ist.
5. Kreiselpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge­kennzeichnet, daß das Absperrventil (21) zen­trisch im Pumpengehäuseverschlußdeckel (20) an­geordnet ist.
6. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizung des Pumpenraums als Warmwasserheizung ausgebildet ist.
7. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpengehäuse (10) als ein den unteren Teil der Pumpenwelle (1) mit Laufrad (5) umgebender das Fördermedium enthaltender beheizter Pumpentopf (11) ausgebil­det ist.
8. Kreiselpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­net, daß der Pumpentopf (11) an seinem oberen Ende mit einer die Pumpenwelle (1) abdichtungs­frei umschließenden Abdeckung (27) verschlossen ist.
9. Kreiselpumpe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Pumpentopf (11) im Bereich seines oberen Endes mittels einer mit einer Ab­sperrvorrichtung (15a) versehenen Rücklauflei­tung (15) mit der Abflußleitung (13a) in Verbindung steht.
10. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpentopf (11) im Bereich seines oberen Endes mittels einer Leitung (14) mit einer Abgas-Absauge- und -Reinigungsvorrichtung verbunden ist.
11. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpentopf (11) mit einer Niveau- Meß- und Regelvorrich­tung versehen ist.
12. Verwendung einer Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zum Fördern der Sprengstoff­schmelze zwischen einem oder mehreren der Ver­fahrensschritte des Schmelzens des Sprengstoffs, des Mischens der Sprengstoffschmelze mit nicht schmelzbarem Festsprengstoff, des Konditionie­rens der Sprengstoffmischung, der Bereitstel­lung der Sprengstoffmischung zum Gießen und des Gießens von Sprengladungen für Artillerie­munition, Raketengefechtsköpfe, Minen, Bomben oder dergleichen.
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