DE1703139B1

DE1703139B1 - Regeleinrichtung fuer eine Radialkreiselpumpe

Info

Publication number: DE1703139B1
Application number: DE19681703139
Authority: DE
Inventors: Samerdyke Bertram P
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1967-04-14
Filing date: 1968-04-06
Publication date: 1970-04-16
Also published as: US3407740A; GB1187165A; FR1604251A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für flansch 17 auf, der dazu dient, mit einer Quelle von eine Radialkreiselpumpe, bei der die an einem Rad- Strömungsmittel verbunden zu werden. Von dem körper befestigten Schaufeln des Laufrades mit ihren Flansch 17 erstreckt sich im Inneren des vorderen dem Radkörper abgekehrten Längskanten in radial Gehäuseteils 13 in Axialrichtung eine Halsöffnung in einer Radscheibe angeordnete Nuten greifen und 5 19, die einen Pumpeneintritt für die Pumpe 10 der Durchtrittsquerschnitt des Laufrades zur Ver- bildet.

änderung der Förderdaten durch Ändern des axialen Der vordere Gehäuseteil 13 weist neben der Hals-

Abstandes zwischen Radscheibe und Radkörper ein- Öffnung 19 einen Tragring 21 auf, der vorzugsweise stellbar ist. aus einer graphithaltigen Zusammensetzung besteht,

Bei einer solchen bekannten Regeleinrichtung io die dazu dient, für einen Abschnitt des Laufrades 12 (britische Patentschrift 326 909) ist durch die axiale sowohl ein Lager als auch Strömungsmitteldichtung Verstellung die Fördermenge der Pumpe einstellbar. zu bilden. Um die Halsöffnung 19 herum befindet Dies trifft auch bei einer weiteren bekannten Regel- ■ sich ein Stegabschnitt 22, der diese ringförmig umeinrichtung zu (USA.-Patentschrift 2 927 536), bei gibt und in einen Stufenflansch 23 ausläuft. In dem der ebenfalls der axiale Abstand zwischen einem 15 Stufenflansch 23 befindet sich eine Nut 24, die zur Radkörper und einer Radscheibe veränderlich ist, Aufnahme einer O-Ring-Dichtung 26 dient. Der wobei sowohl der Radkörper als auch die Radscheibe Stufenflansch 23 ist mit einem komplementär ausgemit kulissenartig ineinandergreifenden Schaufehl ver- bildeten Flansch 27 des hinteren Gehäuseteils 14 sehen sind, die gekrümmte Schaufelaustrittskanten verbunden.

aufweisen. 20 Der hintere Gehäuseteil 14 ist neben dem Flansch

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe 27 in Radialrichtung erweitert und bildet ein spiralbesteht darin, den Regelbereich der Regeleinrichtung förmiges Gehäuse 29 innerhalb des Pumpengehäuses der eingangs geschilderten Art zu vergrößern, so daß 11, welches eine Austrittsöffnung 28 aufweist. ύ durch die Einstellung des Laufrades gleichzeitig auch Zwischen dem spiralförmigen Gehäuse 29 und einem Druckveränderungen möglich sind. 25 in Axialrichtung verlaufenden Rohrabschnitt 32 des

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, hinteren Gehäuseteils 14 befindet sich ein zweiter daß der effektive mittlere Durchmesser der im Stegabschnitt 31. Der Rohrabschnitt 32 lagert ein Meridianschnitt schräg oder gekrümmt verlaufenden Ende des Laufrades 12 in drehbarer Weise. Austrittskanten der Schaufeln abhängig von der Ein- . Das Laufrad 12 besteht aus einer Radscheibe 42 stellung des axialen Abstandes zwischen Radscheibe 30 und einem Radkörper 45, wobei' die beiden Glieder und Radkörper veränderbar ist. Der durch diese zueinander in Axialrichtung verschiebbar sind, um Ausbildung vermittelte Vorteil besteht darin, daß die Größe des Strömungskanals zwischen der HaIsauch der Förderdruck der Pumpe dadurch verändert oder Eintrittsöffnung 19 und der Austrittsöffnung 28 werden kann, daß bei der axialen Verstellung außer zu verändern. Der durch die Pumpe hindurchverdem Durchflußquerschnitt auch der effektive Durch- 35 laufende Strömungskanal wird teilweise durch die messer des Laufrades verändert wird. Stirnfläche 63 der Radscheibe 42 und den Ringsteg

In den Unteransprüchen sind zweckmäßige Aus- 64 des Radkörpers 45 gebildet. Durch Veränderung gestaltungen der Erfindung gekennzeichnet. der Größe des Strömungskanals, der durch die Stirn-

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeich- fläche 63 und den Ringsteg 64 gebildet wird, läßt sich nung näher erläutert. In den Zeichnungen ist 40 die Leistung bzw. die Fördermenge der Pumpe ver-

Fi g. 1 ein axialer Aufrißquerschnitt durch eine stellen oder verändern.

Pumpe nach der Erfindung, . Das hohle Antriebsglied 34 ist auf seiner Innen-

Fig. 2 ein zu Fig. 1 ähnlicher Aufrißquerschnitt, seite mit Keilnuten 36 versehen, die mit entspreder Teile der Laufradanordnung in einer Einstellung chend ausgebildeten Keimuten 37 der Welle 38 in g darstellt, die dazu dient, die von der Pumpe ab- 45 einen Eingriff kommen können. Das Antriebsglied 34 " gegebene Leistung zu verändern, weist neben dem Wellenzapfen 41 eine Schulter 39

Fig. 3 eine Ansicht entlang der Linie 3-3 von. auf, wobei beide Vorrichtungen mit einem Buchsen-F i g. 2, wobei Teile der Radscheibe des Laufrades lager 33 in Eingriff kommen können, das dazu dient, weggelassen worden sind, um den Radkörper der das Laufrad 12 in bezug auf das Pumpengehäuse 11 Laufradanordnung klarer zu zeigen, 50 konzentrisch und axial einzustellen.

F i g. 4 eine F i g. 3 ähnliche Ansicht einer anderen Die Radscheibe 42 weist eine Bohrung 43 und eine

Ausführung der Schaufehl des Laufrades, gegenläufige Senkbohrung 44 auf, die zum Zu-

Fig. 5 und 6 Ausschnitte -von Aufrißquer- sammenbau mit dem Wellenzapfen 41 des Antriebs-

schnitten, die eine etwas abgeänderte Ausführung der gliedes 34 dienen und durch Schrauben 18 mit

Erfindung darstellen, und ■ ^; 55 diesem verbunden werden körinen. Die Radscheibe

Fig. 7 ein Ausschnitt aus einem Aufrißquer- 42 ist mit mehreren, von seiner Stirnfläche 63 nach

schnitt, der eine weitere Ausführung der Erfindung innen verlaufenden Nuten 62 versehen, die auch in

zeigt. der Art von Schlitzen ausgeführt sein können, welche

In den Zeichnungen und insbesondere in Fig. 1 sich durch die ganze Stirnfläche 63 erstrecken. Der

bezeichnet das Bezugszeichen 10 einen Teil einer 60 Wellenzapfen 41 des Antriebsgliedes 34 ist mit einer Kreiselpumpe mit veränderlicher Förderleistung nach Senkbohrung 46 versehen, in welcher sich eine Keilder Erfindung, die ein Gehäuse 11 und ein Laufrad führung 47 befindet. In der Senkbohrung 46 ist eine

aufweist. Welle 48 axial verschiebbar, die durch einen Keil 49

Das Gehäuse 11 besteht aus einem vorderen Ge- geführt wird, welcher seinerseits mit den Keilfüh-

häuseteill3 und einem hinteren Gehäuseteil 14, wo- 65 rungen47 und 51 in einem Eingriff steht. An dem bei beide Gehäuseteile an ihren Enden durch Kopf- hinteren Ende der Welle 48 befinden sich ein schrauben 16 miteinander verbunden sind. Der Schraubgewinde 52 und eine Mutter 53, welche an vordere Gehäuseteil 13 weist einen Befestigungs- einer Schulter 54 anliegt. Zwischen der Schulter 54

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und einer Ausnehmung 57 im Wellenzapf en 41 des anderes Strömungsmittelteilchen, das sich an der Antriebsgliedes 34 ist eine Druckfeder 56 ange- Stelle 72 in Berührung mit der Schaufel 61 befindet, ordnet und beaufschlagt die Welle 48 in Axialrich- erhält eine nach außen weisende Geschwindigkeitstung nach hinten. In der Welle 38 befindet sich eine komponente W₂ parallel zu der ebenen Schaufel 61, Ausnehmung 58, durch welche unter einem Druck 5 jedoch unter einem anderen Winkel B₂ in bezug auf stehendes Strömungsmittel zur Mutter 53 geführt und die lineare Geschwindigkeit U₂. Es muß besonders auf diese einwirken kann, sowie auch auf das frei- darauf hingewiesen werden, daß die linearen Geliegende Ende der Welle 48, wodurch deren Axial- schwindigkeitskomponenten U₁ und U₂ nicht zueinstellung gegen die Vorspannung durch die Feder 56 ander parallel und von unterschiedlicher Größe sind, einstellbar ist. io unabhängig davon, daß sie von ein und derselben

Der Radkörper 45 des Laufrades 12 ist mit ebenen Schaufel 61 erzeugt worden sind. Wenn die

mehreren Schaufeln 61 versehen, die von einer am Schaufeln 161 nicht eben ausgebildet sind, weichen

vorderen Ende der Welle 48 befindlichen Naben- die Größen und Richtungen der verschiedenen Ge-

haube 59 nach außen vorstehen. Der Radkörper 45 schwindigkeitskomponenten, die an den Stellen 171 und die Radscheibe 42 lassen sich durch das An- 15 und 172 dargestellt und durch Bezugszeichen mit

triebsglied 34 in Drehung versetzen, welches seiner- einem Beistrich versehen sind, noch stärker vonein-

seits durch die Welle 38 angetrieben wird. Die ander ab.

Hinterkanten 67 der Schaufeln 61 ragen in einer Wie bereits ausgeführt, erteilt jeder einzelne der

solchen Weise in die Nuten oder Schlitze 62 hinein, aneinander angrenzenden Abschnitte des schrägverdaß die Radscheibe 42 einen Abschnitt der axialen ao laufenden Außenrandes 69 oder 169 dem mit ihm in

Schaufellänge abdeckt. Die Vorderkanten 68 der Berührung befindlichen Strömungsmittel eine andere

Schaufeln 61 gehen in den Ringsteg 64 über, der in Geschwindigkeit, wobei die Gesamtwirkung (der

Ausrichtung mit der Halsöffnung 19 des Pumpen- kumulative Effekt) angenähert gleich dem Mittelwert

gehäuses 11 den rohrförmigen Nabenabschnitt 66 der beiden Extremwerte entspricht. Wenn Abschnitte

umgibt. Der rohrförmige Nabenabschnitt 66, der as der Schaufeln 61 oder 161 innerhalb der Nuten oder

Ringsteg 64 und die Schaufeln 61 bilden zusammen Schlitze der Radscheibe 42 abgedeckt sind, werden

mit der Welle 48 den Radkörper 45 des Laufrades die entsprechenden Randabschnitte einer wirksamen

12. Die Hinterkanten 67 der Schaufehl 61 sind mit Berührung mit dem Strömungsmittel entzogen, und

einer innenliegenden Stufe 60 versehen, die so aus- die verbleibenden Randabschnitte bestimmen die dem gebildet ist, daß sie den Bodenabschnitt der Nuten 30 Strömungsmittel erteilte Geschwindigkeit. Wie in den

oder Schlitze 62 freigibt. F i g. 1 und 2 dargestellt ist, haben die Schaufehl 61

Die Außenränder 69 der Schaufeln 61 verlaufen in einen effektiven mittleren Durchmesser D₁, der in der bezug auf die Stirnfläche 63 der Radscheibe 42 Mitte zwischen der äußersten Stelle der Schaufel und schräg, d. h. unter einem Winkel, wobei in Axial- ihrem Schnittpunkt mit der Stirnfläche der Radrichtung aneinander angrenzende Abschnitte unter- 35 scheibe 42 liegt. Wie aus der Darstellung von Fig. 2 schiedliche Halbmesser, bezogen auf die Drehachse hervorgeht, haben dort die Schaufeln 61 einen des Laufrades, aufweisen. Wie klarer aus F i g. 3 anderen effektiven Durchmesser D₂, der kleiner ist ersichtlich ist, können die Schaufehl 61 eben ausge- als der Durchmesser D₁, wenn die Laufradglieder bildet sein und parallel, jedoch versetzt zur Drehachse 42, 45 voneinander wegbewegt werden, um den Ströangeordnet sein. In der Ausführung von F i g. 3 40 mungskanal zu vergrößern.

haben die schrägverlaufenden Außenränder 69 der Da der dem Strömungsmittel erteilte Druck pro-

Schaufeln eine kegel- oder konusförmige Gestalt, portional der Geschwindigkeit ist, mit welcher das

wobei die Achse des Kegels mit der Drehachse des Strömungsmittel das Laufrad verläßt, wird offenbar,

Laufrades 12 zusammenfällt. daß die Laufradschaufehl nach der Erfindung, die

Die Schaufehl 161 von Fig. 4 sind nicht eben, ihre 45 konvergierende Ränder aufweisen, welche zwecks

Außenränder 169 nehmen jedoch ebenfalls eine Veränderung des effektiven Durchmessers abgedeckt

kegelförmige Gestalt ein. werden können, einen größeren Förderdruckbereich

Eine genauere Betrachtung der F i g. 3 läßt einige als Pumpen mit einem feststehenden Laufraddurchder nicht ohne weiteres ersichtlichen Merkmale der messer ermöglichen. Der durch das Laufrad verschrägen Außenränder 69 zutage treten. Aneinander 50 änderlichen Durchmessers erweiterte Förderdruckangrenzende Abschnitte der schrägverlaufenden bereich ergibt somit in Verbindung mit der durch die Außenränder 69 sind in Umfangs- und in Radiairich- Axialverstellung der Laufradabschnitte oder Lauftung gegeneinander versetzt. Damit kufen aneinander radglieder gegebenen veränderlichen Fördermenge angrenzende Abschnitte des Außenrandes 69 mit eine Pumpe mit veränderlicher Förderleistung, die einer etwas unterschiedlichen Geschwindigkeit in 55 einen größeren Arbeitsbereich und einen größeren einer etwas unterschiedlichen Richtung um und er- Leistungsbereich in bezug auf Förderdruck und teilen dabei dem mit ihnen in Berührung befindlichen Fördermenge aufweist.

Strömungsmittel voneinander abweichende Ge- In den F i g. 5 und 6 sind etwas abgeänderte Ausschwindigkeitsvektoren. Beispielsweise erhält ein führungen von Laufradschaufehl dargestellt.
Strömungsmittelteilchen, das die Schaufel 61 an der 60 In der Ausführung von Fig. 5 sind Laufrad-Stelle 71 berührt, eine nach außen weisende Ge- schaufeln 261 vorgesehen, welche schräg, d. h. schwindigkeitskomponente W₁, die parallel zu der unter einem Winkel verlaufende Außenränder 269 ebenen Schaufel 61 und in bezug auf die lineare Ge- aufweisen, die nicht linear in Richtung einer Radschwindigkeitskomponente CZ₁ unter einem Winkel B₁ scheibe 242 konvergieren. Von außerhalb des gerichtet ist, wodurch sich eine Strömungsmitteige- 65 Pumpengehäuses gesehen ist die Randform konvex, schwindigkeit V₁ unter dem Winkel K₁ als Resultante Bei einer solchen Ausführung bewirkt eine Verschieergibt. Vergleichsweise ist ein etwas entfernter Ab- bung eines der getrennten Laufradglieder in bezug schnitt an der Stelle 72 ebenfalls eingezeichnet. Ein auf das andere Glied eine Veränderung des effektiven

Laufraddurchmessers in ähnlicher Weise wie in den Anordnungen der Fig. 1 bis 4. Die Änderungsgeschwindigkeit des effektiven Durchmessers in bezug auf die Änderung der axialen Höhe des Laufradaustrittes ist jedoch im Vergleich zu der Änderungsgeschwindigkeit, die mit den Ausführungen der Fig. 1 bis 4 erhalten wird, um einen kleineren Wert verschieden.

In Fig. 6 ist ein Laufrad mit den Schaufeln 361 dargestellt, deren Außenränder 369, gesehen von der Außenseite der Pumpe, konvex sind. Auch bei dieser Anordnung erfolgt eine nichtlineare Veränderung des effektiven Laufraddurchmessers.

In F i g. 7 ist eine weitere Ausführung nach der Erfindung dargestellt. Ein Laufrad 412 besteht aus einer Radscheibe 442 und einem Radkörper 445. Der Radkörper weist mehrere Schaufehl 461 mit schrägverlaufenden Außenrändern 469 auf, deren Ausbildung denjenigen des Laufrades der in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Ausführungen ähnlich ist. Die Radscheibe 442 ist hier jedoch nicht mit Nuten versehen wie die Nuten62, die in Fig. 1 dargestellt sind, sondern weist statt dessen mehrere Leitflächen 85 auf, die mit den Schaufeln des Radkörpers des Laufrades zusammenwirken. Genau wie in den bereits beschriebenen Ausführungen ist das eine der getrennten Laufradglieder in bezug auf das andere verschiebbar, und eine Verschiebung dieses Gliedes bewirkt eine Veränderung des effektiven Laufraddurchmessers, wodurch sich wiederum die erwünschte Veränderung

in der Arbeitsweise bzw. der Leistung der Pumpe erzielen läßt.

Claims

Patentansprüche:

1. Regeleinrichtung für eine Radialkreiselpumpe, bei der die an einem Radkörper befestigten Schaufeln des Laufrades mit ihren dem Radkörper abgekehrten Längskanten in radial in einer Radscheibe angeordnete Nuten greifen und der Durchtrittsquerschnitt des Laufrades zur Veränderung der Förderdaten durch Ändern des axialen Abstandes zwischen Radscheibe und Radkörper einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der effektive mittlere Durchmesser (D₁, D₂) der im Meridianschnitt schräg oder gekrümmt verlaufenden Austrittskanten (69) der Schaufeln (61) abhängig von der Einstellung des axialen Abstandes zwischen Radscheibe (42) und Radkörper (45) veränderbar ist.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit sich verkleinerndem axialem Abstand zwischen Radscheibe (42) und Radkörper (45) der effektive Durchmesser (D₁, D₂) vergrößert wird.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Schaufeln" (61) tragende Radkörper (45) auf einer Welle (48) befestigt ist, die in der mit der Radseheibe (42) fest verbundenen, hohlen Pumpenantriebswelle (41) drehfest und axial verschiebbar angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen