DE2925327C2

DE2925327C2 -

Info

Publication number: DE2925327C2
Application number: DE2925327A
Authority: DE
Inventors: Fritz C. Canoga Park Calif. Us Catterfeld
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1978-06-23
Filing date: 1979-06-22
Publication date: 1987-12-23
Also published as: JPS6340950B2; US4179239A; JPS555486A; DE2925327A1; FR2429342B1; FR2429342A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrstufenpumpenanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art, wie sie aus dem US-Buch von Frank A. Kristal und F.A. Annett "Pumps" Seite 326 und 327 bekannt ist.

Aus der US-PS 10 20 161 ist es weiterhin bekannt, eine Vielzahl von Pumpen hintereinander zu schalten, die durch eine einzige starre Welle angetrieben werden, die sich durch alle einzelnen Pumpen erstreckt. Die einzel nen Pumpen sind durch Lagerblöcke gelagert und werden durch einen Elektromotor angetrieben, der an einem Ende der Pumpenreihe angeordnet ist.

In der jüngsten Zeit wird wieder verstärkt auf Kohle zur Erfüllung des Energiebedarfs zurückgegriffen. Es besteht daher ein erhebliches Bedürfnis nach verbesserten Kohletransportsystemen. Es ist zu erwarten, daß Pipe lines für den Transport von aufgeschlämmten Kohleteil chen in großem Maßstab verwendet werden. Da die Teil chen in Kohleaufschlämmungen bei ihrem Transport in einem Flüssigkeitsstrom eine stark abreibende Wirkung entfalten, sind die verschiedenen Pumpenstationen entlang einer solchen Pipeline störanfällig, so daß mit häu figen Wartungsarbeiten gerechnet werden muß. Die Pumpenein heiten der für diesen Zweck eingesetzten Mehrstufenpumpenan ordnungen sollten daher leicht miteinander gekoppelt werden können und leicht austauschbar sein.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, eine Mehrstufenpumpenanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art so weiterzubilden, daß die einzelnen Pumpen einheiten leicht ausgetauscht und die Pumpenwellen auf einfache Weise zentriert werden können.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebene Ausbildung gelöst.

Besonders bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Mehrstufenpumpenanordnung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 4.

Die erfindungsgemäße Mehrstufenpumpenanordnung eignet sich zum Pumpen einer Kohleaufschlämmung bei hohem Druck und hoher Temperatur. Die Pumpeneinheiten können in einer beliebigen Anzahl in Reihe hintereinander geschaltet werden, wobei die Anzahl lediglich durch das zulässige Drehmoment der Antriebswelle begrenzt ist. Die einzelnen Pumpeneinheiten weisen keine Lager für die Laufradwelle auf. Sie werden miteinander durch die axial einstellbare selbstzentrierende Antriebskupplung verbunden.

Bei der erfindungsgemäßen Mehrstufenpumpenanordnung hat jede Pumpeneinheit eine Präzisionskupplung für hohes Drehmoment. Beim Festziehen dieser Kupplung führt sie zu einer Selbstzentrierung der Anlage und zur gleichen Zeit erfolgt auch ein Ausgleich einer Längendifferenz zwischen der zuvor an dieser Stelle vorhandenen Pumpeneinheit und der Ersatzpumpeneinheit. Die drei Hauptfunktionen der Kupplung, nämlich der axiale Längenausgleich, die Zentrierung und die Dreh momentübertragung, werden allein durch die Positionierung der kreisförmigen Scheibe erfüllt. Die zentrale Öffnung die ser kreisförmigen Scheibe ist als zylindrische Bohrung ausgebildet, in die eine konzentrische Kegelfläche eingeschliffen ist. Der Kegel dieser konischen Fläche erstreckt sich über die halbe Länge der Bohrung. Der zylindrische Abschnitt der Bohrung der Scheibe wird auf einem zylindrischen Vorsprung positioniert, welcher konzentrisch zur Antriebswelle angeordnet ist. Die drei Antriebskeile am Außenumfang der Scheibe greifen in die Schlitze ein, die in den Kupplungsflansch einge arbeitet sind. Der gegenüberliegende Kupplungsflansch hat ähnliche Schlitze für den Eingriff der Antriebs keile. Wenn nun die Scheibe von dem einen Flansch in Rich tung auf den anderen Flansch verschoben wird, so daß die beiden konischen Flächen aneinander angreifen, so wird die Pumpenwelle konzentrisch zur anderen Pumpenwelle angeordnet. Danach muß nur noch der richtige externe Ab stand zwischen der Pumpenwelle und dem Gehäuse einge stellt werden. Das erfolgt über die Einstellung eines entsprechenden Abstandes zwischen dem Gehäuse und dem Fundament etwa durch Unterlegscheiben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Darstellung mehrerer Pumpeneinheiten, welche mit einer Antriebseinrichtung verbunden sind;

Fig. 2 einen Teilschnitt einer Pumpeneinheit;

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 2 zur Veranschaulichung eines Teils der selbstzentrieren den Kupplungseinrichtung und

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 der Fig. 2 zur Veranschaulichung der Scheibe, welche einen Teil der selbstzentrierenden Kupplungseinrichtung bildet.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 soll im folgenden eine mehrstufige Zentrifugalpumpenanordnung beschrieben werden, welche allgemein mit 10 bezeichnet ist. Diese umfaßt mehrere Pumpeneinheiten 30. Die Pumpenein heiten 30 einer Gruppe sind jeweils durch Kupplungs einrichtungen 50 miteinander gekoppelt. An entgegen gesetzten Enden sind die Gruppen von Pumpeneinheiten durch Lager 14 gelagert. Wie Fig. 1 zeigt, kann eine Gruppe von Pumpeneinheiten in Reihe an einem Ende eines Pumpenantriebsmotors 12 angeordnet sein, während das andere Ende des Pumpenantriebsmotors 12 eine weitere Reihe von Modulpumpeneinheiten antreibt. Durch eine Einlaßrohrleitung 16 wird z. B. eine Kohleaufschlämmung in den Einlaß der ersten Modulpumpeneinheit eingeführt. Der Auslaß der ersten Pumpe ist mit dem Einlaß der nächsten stromab gelegenen Pumpe durch eine Rohrleitung 20 verbunden. Der Auslaß der zweiten Pumpe ist mit dem Einlaß der dritten Pumpe verbunden usw. Auf diese Wei se wird der Druck in der Kohleaufschlämmung durch die Pumpeneinheiten erhöht. Die Kohleaufschlämmung gelangt schließlich durch einen Auslaß 18 in die Hauptrohrlei tung zum Transport zu einer anderen Pumpenstation. Da keine gemeinsame Welle vorgesehen ist, welche sich durch alle Pumpeneinheiten einer Gruppe erstreckt, kann jede beliebige Pumpe für sich ausgetauscht werden. Eine selbstzentrierende Kupplungseinrichtung mit axialer Einstellung gewährleistet, daß die Ersatzpumpen einheit in genaue Fluchtung mit den benachbarten Pumpen kommt. Aufgrund des Aufbaues der Kupplungseinrichtung werden keine gesonderten Lager für die einzelnen Pumpen einheiten benötigt. Die einzigen Lager sind an den entgegengesetzten Enden der Pumpeneinheiten einer Gruppe vorgesehen. Auf diese Weise wird die Standzeit der Pumpenstation auf ein Minimum herabgedrückt.

Im folgenden wird auf Fig. 2 Bezug genommen. Die einzelnen Pumpeneinheiten 30 umfassen jeweils ein Pumpengehäuse 31 mit einer Grundplatte 32, so daß die Pumpeneinheit auf dem Fundament einer Pumpenstation verankert werden kann. Das Gehäuse 31 umfaßt eine Einlaßkammer 36 und eine Auslaßkammer 34. Ein Laufrad 38 ist durch eine Keilnut verbindung 43 mit einer Pumpenwelle 42 verbunden. Eine Reihe von z. B. aus Wolframkarbid bestehenden Dichtungen 40 trennen die Einlaßkammer 36 von der Auslaßkammer 34. Eine Laufradzugangsplatte 33 ist am Gehäuse 31 befestigt. Platten 47, 48 sind mit der Laufradzugangsplatte 33 bzw. mit dem Gehäuse 31 verbunden und enthalten ein System zum Spülen der Hohlräume, welche zu den an ent gegengesetzten Enden der Pumpeneinheit gelegenen Gleitringdichtungen 46 benachbart sind. Die Platte 47, 48 umfaßt eine Auslaßöffnung 44. Teile der Auf schlämmung, welche von der Auslaßkammer 34 durch die Wolframkarbiddichtungen zur Zugangsplatte 33 gelangen, können durch diese Auslaßöffnung 44 entweichen. Eine Spülmittelöffnung 45 dient der Einführung eines sauberen Spülmittels unter Druck und dieses gelangt durch eine Dichtung zur Öffnung 44, durch die das verun reinigte Material von der Auslaßkammer 34 entweicht. Dieses Spülsystem verhindert, daß abradierend wirkendes Material in den Hohlraum vor der Gleitringdichtung eintritt.

Die Kupplungseinrichtung 50 umfaßt einen Kupplungs flansch 52, welcher einstückig mit einem Ende 70 der Welle 42 ausgebildet ist, sowie einen Kupplungsflansch 74, der am anderen Ende 72 der Welle 42 der benachbarten Pumpeneinheit angeordnet ist. Der Kupplungsflansch 52 weist eine konische Fläche 53 auf und der Kupplungs flansch 74 besitzt einen zylindrischen Vorsprung 60. In beiden Kupplungsflanschen sind drei Schlitze 76 ange bracht, welche um 120°C gegeneinander verdreht angeordnet sind und jeweils einen Antriebskeil 56 aufnehmen.

Die Scheibe 54, die zwischen den benachbarten Kupplungs flanschen angeordnet ist, weist eine konische Fläche 55 auf, welche an die konische Fläche 53 angepaßt ist, sowie eine an den zylindrischen Vorspruch 60 angepaßte Bohrung. Somit kommt es zu einer Selbstzentrierung der Scheibe 54 an der konischen Fläche 53, wenn die Flansche 52 und 74 zusammengezogen werden, um zwei Pumpeneinheiten 30 durch eine Vielzahl von mechanischen Einrichtungen 58, z. B. Flanschschrauben zu verbinden. Beim Anziehen der Flanschschrauben beginnt die Scheibe 54 die Kupplungs flansche zu zentrieren und zwar durch Zusammenwirkung der konischen Flächen 55 und 53. Stellschrauben 57 wer den sodann zum axialen Längenausgleich gegen die Rück seite der Antriebskeile 56 angezogen, wodurch die Scheibe 54 weiter auf die konische Fläche 55 gedrückt wird. Nun befinden sich die Wellen über die drei Antriebskeile 56, welche mit Schlitzen 76 der Flansche 52, 74 zusammen wirken, in Antriebsbeziehung. Sodann werden die Flansch schrauben festgezogen. Die einzige verbleibende Aufgabe besteht darin, Unterlegscheiben 41 an der Grundplatte 32 des Gehäuses 31 vorzusehen, um das Pumpengehäuse 31 zur Pumpenwelle 42 auszurichten.

Claims

1. Mehrstufenpumpenanordnung, bei der einzelne Pumpeneinheiten, deren Pumpenwellen durch Kupplungseinrichtungen mit je zwei Kupplungsflanschen mit einander verbunden sind, in Reihe zu einer Antriebseinrich tung geschaltet sind, und bei der jede Pumpeneinheit einen Einlaß und einen Auslaß aufweist, wobei Verbindungsleitungen den Auslaß der jeweiligen Pumpeneinheit mit dem Einlaß der jeweils nachfolgenden Pumpeneinheit verbinden, dadurch gekennzeichnet,

- daß zwischen den benachbarten Kupplungsflanschen (52,74) der Kupplungseinrichtung (50) eine kreisförmige Scheibe (54) angeordnet ist, die eine innere konzentrische Öffnung mit einer zylindrischen Bohrung und mit einer konischen Fläche (55) besitzt, sowie mindestens drei äquidistant an geordnete Antriebskeile (56) aufweist, die sich radial von der Scheibe (54) weg erstrecken;
- daß die Antriebskeile (56) in Schlitze (76) eingreifen, die in den Kupplungsflanschen (52, 74) ausgebildet sind;
- daß der Kupplungsflansch (52) eine konische Fläche (53) aufweist, die der konischen Fläche (55) angepaßt ist, und daß der Kupplungsflansch (74) einen zylindrischen Vorsprung (60) besitzt, der der zylindrischen Bohrung der Scheibe (54) angepaßt ist, derart, daß bei der Ver bindung der Kupplungsflansche (52, 74) durch mechanische Einrichtungen (58) die benachbarten Pumpenwellen (42) in Fluchtung gebracht werden.

2. Mehrstufenpumpenanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Lager (14) an beiden Enden der Mehr stufenpumpenanordnung (10).

3. Mehrstufenpumpenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (14) an beiden Enden der Mehrstufenpumpenanordnung (10) als Lager für alle Pumpen einheiten (30) einer Gruppe dienen.

4. Mehrstufenpumpenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen Einrichtungen (58) zum axialen Längenausgleich je eine Stellschraube (57) für jeden der mindestens drei Antriebs keile (56) umfassen.