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Selbstansaugende Kreiselpumpe mit einseitig angeordnetem Druckkanal
Die Erfindung betrifft eine selbstansaugende Kreiselpumpe mit einseitig angeordnetem
Druckkanal bzw. Leitkanal.
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In den selbstansaugenden Kreiselpumpen wird die Fähigkeit zum Ansaugen
durch einen bei rotierendem Schaufelrad aus einer Hilfsflüssigkeitsmenge entstehenden
Flüssigkeitsring bewirkt. Der rotierende Hilfsflüssigkeitsring liegt infolge des
zwischen dem Saug- und Druckschlitz einseitig angeordneten Druckkanals exzentrisch
zum Schaufelrad. Auf diese Weise entsteht die Pumpwirkung nach dem Verdrängerprinzip
für gasförmige und flüssige Fördermedien. Diese Kreiselpumpen sind daher geeignet,
die Saugleitung zu evakuieren bzw. zu entlüften und können den Pumpvorgang selbsttätig
einleiten.
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Bei den bekannten Ausführungsarten dieser Pumpen muß die Hilfsflüssigkeit
sowie die Förderflüssigkeit über eine verhältnismäßig lange Strecke entgegen der
Fliehkraftwirkung. vom Druckkanalaußenrand nach innen durch die Schaufelzellen über
den Druckschlitz in den Druckraum der Pumpe zurückgedrängt werden, wodurch sich
erhebliche Druckverluste ergeben und der Wirkungsgrad schlecht ist. Die Verluste
entstehen zum größten Teil dadurch, daß die vom Auslauf des Druckkanals über die
Schaufelzellen zum Druckschlitz geförderten Teile der Flüssigkeit starke Wirbel
bilden, die durch die quer zur Umlaufrichtung des Schaufelrades liegende Strömung
zwischen dem Druckkanal und den Schaufelradzellen bedingt sind und die die Umlaufströmung
im Druckkanal und Schaufelraum plötzlich verändern.
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Durch einen Auslauf geringerer Breite und Tiefe, der an die Außen-
oder Innenkontur des Druckkanals anschließt, wurde vielfach versucht, die Strömung
des geförderten Teiles der Flüssigkeit beim Übergang zum Druckschlitz hydrodynamisch
zu verbessern. Die verhältnismäßig plötzliche Umbildung der zwischen den Schaufelradzellen
und dem Druckkanal vorhandenen Umlaufströmung und der entgegen der Fliehkraftwirkung
über die Schaufelradzellen verlaufende Rückstrom des geförderten Teiles der Flüssigkeit
erfordern auch bei diesen Ausführungen einen beachtlichen Leistungsaufwand und verursachen
noch erhebliche Druckverluste.
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Solche Verluste treten auch auf an Pumpen, bei denen die Öffnung für
den Luftaustritt zum Druckkanal hin in bekannter Weise getrennt von der an der Außen-
oder Innenkontur oder am Ende des Druckkanals liegenden Druckaustrittsöffnung in
Umlaufrichtung versetzt angeordnet ist und deren Druckkanal spiralförmig zur Nabe
hin ver » läuft.
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Diese Verluste sind noch bei bekannten Kreiselpumpen vorhanden, die
einen Teilstrom vom Druckkanal direkt in den Druckraum fördern. Auch bei Kreiselpumpen
mit beidseitig angeordneten Druckkanälen, oder wenn eine Seite als Verdrängerpumpe
und die andere Seite als Fliehkraftpumpe ausgebildet ist, sind diese Mängel nicht
beseitigt.
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Des weiteren sind Pumpen bekannt, bei denen die bekannte Bauart einer
selbstansaugenden Kreiselpumpe mit exzentrisch angeordnetem Läufer mit einer radialen
Kreiselpumpe mit einseitigem Druckkanal zu einem Aggregat verbunden sind. Bei dieser
bekannten Kombination entsteht eine Beeinträchtigung der Förderhöhe dadurch, daß
im zweiten Teil der radialen Kreiselpumpe mit einseitigem Druckkanal die wirksame
Länge des sich nur über einen sehr kleinen Sektor erstreckenden Druckkanals gering
ist und daß die axiale Umlenkung und die durch einen Wulst verur ' sachte
Stauung des Förderstromes den Wirkungsgrad der Pumpe erheblich vermindern. Die Ausbildung
des Druckkanals und dessen Austrittsöffnung zum Druckraum hin ist für die vertikale
Anordnung dieser Pumpenkombination vorgesehen; eignet sich für horizontal liegende
Pumpen nicht, da eine einwandfreie Entlüftung der Schaufelradzellen damit kaum möglich
ist.
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Der Zweck der Erfindung ist, diese Mängel zu beheben, und die Aufgabe
der Erfindung ist es, unter Anwendun- bekannter Merkmale, des spiralförmigen Verlaufes
des Druckkanals zur Nabe hin, der Anordnung eines Beruhigungssektors vor dem bekannten
Verdränger und der Vereinigung der Entlüftungs-und Druckaustrittsöffnung, eine Lösung
vorzugsweise für horizontal liegende Pumpen zu schaffen, die größere Förderhöhen
und einen besseren Wirkungsgrad sowie günstigere Herstellungsmöglichkeiten gewährleistet.
Die
Erfindung besteht darin, daß der bekannte einseitige ringförmige Druckkanal sich
mindestens im letzten Drittel seiner Gesamtlänge zur Druckseite hin in an sich bekannter
Weise spiralförmig unter stetiger Abnahme seiner radialen Breite und entsprechender
Zunahme seiner axialen Tiefe mit mindestens gleichbleibendem Durchflußquerschnitt
der Laufradnabe nähert und in den Druckraum mündet und daß in diesem letzten Teil
des Druckkanals eine keilförmige Überströmöffnung mit in Umlaufrichtung stetig abnehmender
Breite vom Druckkanal zu den Schaufelradzellen hin für den Luftaustritt und den
übertritt des Teilstromes der Hilfsflüssigkeit in axialer Richtung an Stelle der
bekannten, getrennt zum Druckkanal angeordneten Druck- und Luftaustrittsschlitze
vorhanden ist, die an der Innenkontur und in der Übergangsrundung zur Außenkontur
zur Erzielung einer staulosen Strömung nach dem Druckraum hin in bekannter Weise
abgeschrägt ist. Erfindungsgemäß ist der Entlüftungssektor überlagert mit dem Beruhigungssektor,
der, vor dem bekannten Verdränger sich als keilförmige Fläche zwischen der äußeren
Gehäusewand und der äußeren Kontur des Druckkanals erstreckend, die Umlaufströmung
in den vorbeigleitenden Schaufelradzellen allmählich beruhigt. Erfindungsgemäß ist
die dem Druckraum zugewandte und die innere Seite des Druckkanals vor der Druckaustrittsöffnung
auf eine sich über mindestens zwei Schaufelradzellen erstreckende Länge ausgespart,
so daß der Förderstrorn ungehindert in den Druckraum über die in radialer und axialer
Richtung ausgedehnte Druckaustrittsöffnung strömen kann.
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Diese erfindungsgemäße Ausbildung des Druckkanals hat den Vorteil,
daß die erzeugte volle Druckhöhe fast erhalten bleibt, wodurch die geförderte Flüssigkeit
die ihr im Druckkanal übertragene Energie fast verlustlos beibehält. Die Hilfsflüssigkeit
tritt bei der Förderung gasförmiger Medien vom Druckkanal durch die keilförmige
Überströmöffnung in Fliehkraftrichtung in die Schaufelräume ein und füllt diese
während ihres Durchlaufes am Entlüftungs-bzw. Beruhigungssektor noch vor Erreichen
des Nachverdrängers. Diese Strömungsverhältnisse treten auch während des Entlüftens
der Saugleitung und des Ansaugens des Mediums ein. Sie ändern sich mit dem Beginn
der Förderung des flüssigen Mediums derart, daß nur die Umlaufströmung der im Schaufelraum
bereits vorhandenen Flüssigkeit allmählich beruhigt wird und der Teil der zu fördernden
Flüssigkeit in seiner Zirkulationsströmung nicht wesentlich beeinträchtigt vom Druckkanal
zum Druckraum überströmt, wobei ein Rückstrom durch den Schaufelraum entgegen der
Fliehkraftwirkung fast vermieden wird und nur ein geringer Bruchteil der gesamten
Füllmenge der Schaufelradzellen vom Druckraum in axialer Richtun 1- durch
die keilförmige Überströmöffnung in die Schaufelradzellen zurückfließt. Herstellungsgemäß
ist eine Vereinfachung dadurch eingetreten, daß die getrennt angeordneten bekannten
Druck- und Entlüftun-sschlitze und die in verschiedenen Formen ausgebildeten Ausläufe
des Druckkanals entfallen.
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Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Abb. 1 zeigt die Ansicht der Pumpe im Schnitt, Abb. 2 zeigt die Seitenansicht
der Pumpe im Schnitt A-B der Abb. 1 und in Abb. 3 ist ein Schnitt
C-D von Abb. 2 dargestellt. Die Flüssigkeit wird vom Schaufelrad 1 aus dem
Saugraum 2 durch die Satigöffnung 3 angesaugt, dann in den Druckkanal 4 geschleudert
und gelangt von hier durch die Drucköffnung 5 in das Druckgehäuse
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der Pumpe.
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Vor dem Austritt wird der Flüssigkeitsstrom nach innen an die Schaufelradnabe
7 herangeführt, und die Schaufelzellen durchlaufen den vor dem bekannten
Verdränger 8 angeordneten Entlüftungs- und Beruhigungssektor 9, wo
die Teilmenge der Hilfsflüssigkeit in die Schaufelzellen überströmt und die Luft
bzw. das Gas in den Druckraum entweicht.