CH329499A - Hochdruckpumpenanlage zur Erzeugung eines hochgespannten Mediums - Google Patents

Description

      Hochdruckpumpenanlage        zur    Erzeugung     eines    hochgespannten     ll1ediums       In der Technik kommt. es häufig vor, dass  man ein strömendes     iIedium,    zum Beispiel  Wasser, welches in     grösserer    Menge     und    ge  ringem Druck anfällt, in ein solches Medium  umzuwandeln hat, das bei geringer Menge,       aber    höherem Druck anstehen soll.

   Die bisher  hierfür     bekannten    Einrichtungen befriedigen       einerseits    wegen des zu grossen     apparativen     Aufwandes, anderseits wegen des zu schlech  ten Wirkungsgrades der ganzen Anlage nicht.

    Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hoch  druekpumpenanlage für die Erzeugung von       hochgespanntem    Medium, wobei .die- von einer  Druckquelle kommende     Mitteldruekleitung    an  eine Turbine angeschlossen     ist,    die unmittel  bar oder     über    ein     Getriebe    mit einer     Hoeh-          druelzpumpe        gekuppelt    ist, die zweckmässig  eine     Kreiselpumpe    ist.. Dabei kann die Turbine  mit der Kreiselpumpe zu einer Baueinheit ver  schmolzen werden, so dass sich ein geringer  Platzbedarf ergibt.  



  Die Erfindung ist an Hand der in der  Zeichnung schematisch dargestellten Ausfüh  rungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:       Fig.1        eine    von dem     Mitteldruckwasser     angetriebene Turbine mit danebenliegender       Iloehclruckpumpe,     2.

   eine Anlage mit einer mit der Turbine  kombinierten     IIoehdrmekpumpe    und innen  liegendem Pumpenteil,         Fig.3    eine Abwandlung der     Ausbildung     nach der     Fig.    2,       Fig.4    eine Ausbildung, die mit verschie  denen Mitteln in den beiden Stufen arbeitet,  und       Fig.    5 bis 7 drei Ausführungsformen von       Überströmventilen,    um bei Nullförderung der  Anlagen nach den     Fig.1    bis 4 eine unzu  lässige Erwärmung der Anlagen zu verhin  dern.  



  Bei einer Anordnung nach     Fig.1    wird das  von einer Pumpe oder sonstigen Druckquelle  kommende     Mitteldruekwasser    durch eine     Mit-          teldruekleitung    1 einer     Wasserturbine    2     zu-          geführt,    die mit einer     Hochdruckpumpe    4,  auf der gleichen -Welle 6     angeordnet        ist.    und  diese antreibt. Das Abwasser der Turbine 2       gelangt    durch die Leitung 5 wieder zum     An-          saugbehälter    zurück.

   Von der     Leitung    1     ist     eine     Leitung    7     abgezweigt,    die zu dem An  saugstutzen der     Hochdruckpumpe    4     geführt     ist. Das von der Pumpe 4     erzeugte    Hochdruck  wasser wird durch eine Leitung 8 der     Ver-          braucherstelle    zugeführt. Die bei laufendem  Aggregat und abgesperrter Hochdruckleitung ;  in der Kreiselpumpe 4 entstehende Wärme  wird von dem Abwasser der Turbine 2 auf  genommen und ist daher unschädlich.  



  Die Kreiselpumpe 4 ist hierzu in der Ab  wasserleitung 5 der Turbine 2 angeordnet.      Bei der Ausführung nach der     Fig.2    ist  in dem     Mitteldruckrohr    9 eine Welle 10 ge  lagert, welche die kombinierten     Pumpen-    und  Turbinenschaufeln 11, 12     trägt,    zwischen  denen in dem     Mitteldruckrohr    9 die     Leit-          schaufeln    14, 15 liegen. Die beiden Schaufel  gruppen 11, 12 und 14, 15 sind durch Trenn  ringe mit     Labyrinthdichtung    voneinander ge  trennt.

   Es ergibt sich somit in dem Rohr 9  ein äusserer Durchgang für das Mitteldruck  wasser, der über die Turbinenlauf- und     Leit-          schaufeln    12, 13 führt. und an einen     Auslass     16 angeschlossen     ist,    und ein innerer Durch  gang über die Pumpenlauf- und Leitschaufeln  11, 14, an die sich die Hochdruckleitung 17  anschliesst.  



  Besondere Vorkehrungen zum Schutz der  Anlage bei     Nullförderung    sind auch hier nicht  notwendig, da die Pumpe 11, 14 durch das  sie umströmende, dem Antrieb der Turbine  12,15     dienendeMitteldruekwasser    ausreichend  gekühlt     wird.     



  Bei der Abwandlung nach der     Fig.3    ist  auf die Leiträder     verzichtet,    an deren Stelle  gegenläufige Laufräder     verwendet    werden.  Da die     Energieübertragung    von dem Tur  binenteil auf den Pumpenteil innerhalb eines  jeden Laufrades     erfolgt    und somit keine ein  Drehmoment     übertragende    Welle notwendig  ist, können diese gegenläufigen Laufräder 18  mit der Turbinen- und     Pumpensehaufelung    22,  23, die durch den     labyrinthgediehteten    Ring  20     unterteilt    sind, auf einer gemeinsamen  festen Achse 19 mit Abstandshülsen aufge  reiht sein.

   Ihre Anzahl richtet sich nach der  Höhe des zu erzeugenden Druckes.  



  Die Achse 19 ist von Rippen 2'1 in dem       Mitteldruekrohr    9 gehalten, wobei an den  durch die     'Trennringe        2t0    bestimmten innern  Pumpendurchgang die Hochdruckleitung 17  angeschlossen ist,     während;    der äussere Durch  gang zu einem     Rückführstutzen    16 führt.  



  Die Anlagen nach den     Fig.    2 und 3 kön  nen durch die mögliche     VieLstufigkeit    und  die erzielbaren hohen Drehzahlen klein ge  halten werden, so dass es möglich ist, sie in  ein Wasserleitungsrohr einzubauen; man er  hält hierbei durch entsprechende Ausgestal-         tung    der Auslässe ein     Niederdruekwasser,    das  die Turbine durchströmt hat, und ein Hoch  druckwasser, welches durch die Kreiselpumpe  erzeugt ist.  



  Die gleiche Anordnung kann auch getrof  fen werden bei dem Betrieb von Gasen unter       1@litteldruek,    wobei man in ähnlicher konstruk  tiver Ausbildung     Niederdriiekgas    in grösserer  Menge und     Hochdruckgas    in geringerer Menge,  welches durch das Kreiselgebläse erzeugt ist,  erhält.  



  Auch kann mit zwei verschieden strömen  den Medien gearbeitet werden, derart, dass  zum Beispiel das     Mitt.eldruckmedium    eine       Flüssigkeit,    während das andere Medium ein  Gas,     zum    Beispiel Luft, ist..  



       Fig.4    zeigt. eine     Ausbildung,    die bezüg  lich der kombinierten     Turbinen-Pumpenaus-          führung    derjenigen nach der     Fig.    2 entspricht.  Es ist dabei die das     Mitteldi¯ueh-wasser    füh  rende Leitung 25 nur an den Pumpenteil<B>11,</B>  14 angeschlossen, den es durch das     Auslass-          rohr    2:6 verlässt. Der     Hoehdruekteil    12, 17  ist- auf der     Einlässseite    an einen die Mittel  druckleitung bildenden Saugstutzen 2'8 und  an der Abgabeseite an einen Hochdruck  stutzen 29 angeschlossen.  



  Wenn auch bei diesen Einrichtungen auf  die an sieh auftretende Erwärmung der Me  dien bei Nullförderung dadurch Rücksicht ge  nommen ist, dass eine intensive Kühlung durch  das stets durchtretende Medium für den An  trieb der Turbine vorhanden ist, so kann es  doch vorkommen, dass diese Kühlung unzu  reichend ist. Um bei der Nullförderung mit  Sicherheit eine ausreichende     Kühlung    sicher  zustellen, ist ein     Cberströmventil    in die Hoch  druckleitung eingeschaltet, das von dem Wirk  druck eines in der Leitung angeordneten     Ven-          turirohres    gesteuert ist.  



  So ist nach der     Fig.5    in der     Förderlei-          tung    31 ein     Venturirohr    32 eingeschaltet, von  dessen engster Stelle eine Zweigleitung 33  ausgeht. In Förderrichtung vor dem     Venturi-          rohr    ist von der Förderleitung 31 ein Aus  lassstutzen 34 abgezweigt, dessen     Auslass    35  von einem Ventilteller     3'Ü    beherrscht     ist.    Der  Ventilteller<B>36</B> ist durch eine Kolbenstange      mit zwei Kolben 38, 39 gekuppelt, die von  Zylindergehäusen 40, 41 aufgenommen sind.

    Die beiden Zylindergehäuse     40,    41 stehen mit  einander in freier Verbindung, wobei das  Gehäuse 41 auf der einen Seite des Kolbens  39 an die Zweigleitung 33 und, an der andern  Seite des Kolbens 39 an eine von der     Förder-          leitunä,    vor dem     Venturirohr        3?.    ausgehende  Nebenleitung angeschlossen ist. Der Kolben  39 ist auf der Unterseite durch eine Feder  43 belastet, welche dem Gewichtsausgleich  dient.  



  Bei entsprechender Bemessung des Ventil  tellers 36 und der Kolben 38, 39 wird erreicht,  dass bei Absperrung der     iFörderleitung    oder  deren Drosselung hinter dem.     Venturirohr    32  über den Ventilteller eine von der Pumpe zu  viel geförderte Flüssigkeitsmenge ausfliesst,  die     ausreicht,    um eine unzulässige Erwärmung  der Flüssigkeit und der Pumpe auszuschliessen.

    Mit zunehmender Abnahme der von der  Pumpe geförderten Flüssigkeitsmenge in der  Förderleitung hinter dem     Ventur        irohr    stellt  sieh unter dem Kolben 39 infolge der Verbin  dung mit. der engsten Stelle des     Venturirohres     infolge des     Wirkdruckes    ein gegenüber dem  Druck in der Leitung     4'2    geringerer Druck  ein, so dass der Kolben 39 mehr oder weniger  nach unten geht und dabei den Durchgang  über den Ventilteller 3,6 mehr oder weniger  bzw. völlig abschliesst.  



  Bei der Abwandlung nach der     Fig.    6 ist  der     Auslass    35 des Stutzens 34 von einem  Ringschieber 44 gesteuert, der mit dem Kolben  39 gekuppelt ist. Der Ringschieber 44 ist so  ausgebildet, dass er bei der Bewegung nach  oben den     Auslass    35 abschliesst. In die Lei  tung 33 ist ein     Drosselventil    45 eingeschaltet,  durch das in der Leitung 33 ein erhöhter  Strömungswiderstand getroffen werden kann,  um ein weiches Arbeiten des Kolbens 39 zu  erreichen.

   Die Bemessung     ist    so getroffen,  dass bei fehlender Strömung oder nur gerin  ger Strömung in dem     Venturirohr    der Ring  ;     sehieber    44 den     Auslass    35 mehr oder weniger  freigibt, doch wird mit zunehmender Strö  mung, das heisst Entnahme an der Förder  leitung durch den Wirkdruck des Venturi-         rohres    die Oberseite des     Kolbens    39 entlastet,  der dann in obere Entstellung geht, in     wel-          eher    der Ringschieber     44    den     Auslass    35 ab  schliesst.  



  Auch hier kann zur Einregelung der Kol  ben 39 durch eine einstellbare Feder 46 be  lastet sein.  



       Nae.h    der     Fig.    7 ist. der Kolben 39 durch  eine Membrane 39a. ersetzt, und der     Auslass     35 ist von einem mit der Membran     3-9a    durch  die Stange 3-7 gekuppelten     Doppelsitzventil     47 beherrscht. Die Arbeitsweise dieser Aus  bildung entspricht derjenigen nach der     Fig.    6,  wobei die Einregelung ebenfalls durch eine  einstellbare Belastungsfeder 46 erfolgt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Hochdruckpumpenanlage zur Erzeugung eines hochgespannten Mediums, dadurch ge kennzeichnet, dass die von einer Druckquelle kommende Mitteldruckl.eitung an eine Tur bine angeschlossen und diese mit einer Hoch druckpumpe gekuppelt ist. <B>UNTERANSPRÜCHE</B> 1. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet., dass die llitt.eldruckleitung mit einem 'Teilrohr an die Turbine mit einem zweiten Teilrohr an die Hochdruckpumpe an geschlossen ist, '2. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Hochdruckpumpe eine auf der Welle der Turbine sitzende Kreisel pumpe verwendet wird. 3.

   Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mitteldruckleitung auf einer zu dieser gleichachsigen Welle hin tereinander mehrere Laufschaufelkränze, die durch Leitschaufelkränze voneinander ge trennt sind, angeordnet, sind, jeder Laufschau felkranz eine Turbinen- und Pumpenbeschaiz- felung hat., diese durch 'Trennringe vonein ander abgeteilt. und der Auslass aus diesem Aggregat an besondere Stutzen angeschlos sen ist.. 4.

   Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mitteldruckleitung auf einer festen Achse hintereinander eine Mehrzahl gegenläufiger Schaufelkränze dreh- bar gelagert ist, jeder Kranz unter Zwischen schaltung von Dichtungsringen in eine Pum pen- und eine Turbinenbeschaufelung unter teilt ist und die Auslässe aus den beiden Be- schaufelungen an verschiedenen Leitungen angeschlossen sind. 5.

   Anlage nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbinenbescha.ufe- lung konzentrisch -um die Pumpenbeschaufe- lung gelegt ist. 6. Anlage nach Unteranspruch 3; dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenbeschaufelung konzentrisch um die Turbinenbeschaufelung angeordnet ist. 7. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpe mit ihrem Gehäuse in dem Auslasskanal der Tur bine angeordnet ist. B.

   Anlage nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das kombinierte Tur- binen-Pumpenaggregat in die Rohrleitung eingebaut ist. 9. Anlage nach Patentanspruch, gekenn zeichnet durch ein in die Hochdruckleitung eingeschaltetes Überströmventil, das von dem Wirkdruck eines in der Leitung angeordneten Venturirohres gesteuert ist. 10.

   Pumpenanlage nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslassventil mit einem Steuerkolben gekuppelt ist, der auf der einen Seite von dem Druck in der För- derleitung und auf der andern Seite<B>voll</B> dem Druck an der engsten Stelle des Venturi- rohres belastet ist. 11. Pumpenanlage nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausla.ssventil als Ringschieber ausgebildet ist. 12.

   Pumpenanlage nach Unteransprneh 9, dadurch gekennzeichnet, da.ss der Steuerkol ben als Membran ausgebildet und mit einem den Überströmausla.ss steuernden Doppelventil gekuppelt ist. 13. Pumpenanlage nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkol ben durch eine einstellbare Feder einseitig be lastet ist. 1-1. Pumpenanlage nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeiebnet, dass das Gewicht des Steuerkolbens und des Absperrorgans durch eine Feder ausgeglichen, ist. 15.

   Pumpenanlage nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in die den Steuer kolben beaufschlaaende Zweigleitung ein Re gelventil eingeschaltet ist.