DE2156342A1 - Zentrifugalpumpe - Google Patents

Description

DIPL.-ING. KLAUS BEHN 2 1 O Ό 3 4-2

DlPL.-PHYS. ROBERT MÜNZHUBER

PATENTANWÄLTE

8 MÜNCHEN 22 Wl DENMAYERSTRASSE β TEL. (0811) 22 25 30-29 5192

12. November 1971 A 57571 Pp/vs

Herr Leif Ivan RASMUSSEN, Dalvangsvej 5.9, 2600 Glostrup / Dänemark

Zentri fugalpumpe

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrifugalpumpe mit einem von einer Triebwelle angetriebenen Pumporgan, das in einem Pumpengehäuse mit Einlauf und Auslauf für die zu pumpende Flüssigkeit rotiert.

In üblichen Zentrifugalpumpen dieser Art besteht das Pumporgan aus einem rotierenden Pumprad mit Schaufeln, die die gepumpte Flüssigkeit von dem axialen Einlauf des Pumprades nach der Peripherie des Pumprades in einen das Pumprad umgebenden Druckkanal schleudern. Das Pumprad 1st

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Bankhaus Merck Finck & Co. München. Nr 25 464 t Bankhaus H. Aufhäuser. München. Nr. 261300 Poetacheck: München 20904

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auf der Triebwelle befestigt, die ihrerseits durch Riementrieb angetrieben wird oder es kann aus der Welle einer Antriebsmaschine, z.B. eines Elektromotors, bestehen, wobei die Triebwelle durch eine Stopfbüchse in das Pumpengehäuse eingeführt ist. Dadurch können sich bei den bekannten Pumpen beim Pumpen aggressiver Flüssigkeiten, die sich nicht zur Lagerschmierung eignen, und auch an den Stellen, wo rotierende Teile gegeneinander gleiten, Probleme ergeben.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, eine Zentrifugalpumpe zu schaffen, bei der diese Probleme vermieden sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Zentrifugalpumpe gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Welle des Pumporgans, die in üblicher Weise von der Triebwelle ausgeht, einen spitzen Winkel mit dieser bildet, daß das Pumporgan aus einer die Welle des Pumporgans um-™ schließenden, fingerförmigen Hülle besteht, die durch ein elastisch nachgiebiges Verbindungsteil undrehbar und dichtschließend mit dem Pumpengehäuse oder mit diesem mit einem einstückigen Teil um das mit der Triebwelle verbundene Ende der Welle des Pumporgans verbunden ist, daß der zur Aufnah-

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me des Pumporgans bestimmte Raum des Pumpengehäuses von Kegelflächen begrenzt ist, deren Scheitelpunkte beide auf der Triebwellenachse oder deren Verlängerung liegen, daß der Einlauf des Pumpengehäuses in der Nähe und außerhalb dieser Scheitelpunkte angeschlossen ist und daß der Auslauf des Pumpengehäuses bei oder außerhalb des Endes der fingerförmigen Hülle angeschlossen ist.

Die fingerförmige Hülle des Pumporgans wird hierbei die gepumpte Flüssigkeit von der treibenden Welle vollständig trennen,und dadurch können keine Schwierigkeiten beim Schmieren deren Lager auftreten, so daß die Wahl der Antriebsmaschine frei ist und im übrigen unabhängig von der Pumpe.

Die Welle des Pumporgans, die einen spitzen Winkel von vorzugsweise etwa 15-20 Grad mit der Triebwelle bildet, beschreibt bei ihrer Rotation eine Kegelfläche und führt die fingerförmige Hülle mit sich, so daß diese auch eine Kegelflächenbewegung durchläuft, jedoch ohne zu rotieren. Um eine solche Bewegung zu ermöglichen, kann die fingerförmige Hülle des Pumporgans gemäß der Erfindung aus elastischem Material und mit dem Verbindungsteil zu seiner Be-

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festigiang einstückig ausgeführt sein, oder das Verbindungsteil der fingerförmigen Hülle kann gemäß der Erfindung aus einem Balg bestehen.

Sobald das Pumporgan eine Kegelfläche beschreibt, wird es die durch den Einlauf des Pumpengehäuses zugeführte Flüssigkeit mitreißen, die während ihrer auswärtsgerich-■k teten Bewegung im Pumpraum infolgedessen wachsenden Abstandes von der Achse der Triebwelle beschleunigt werden wird, und sobald die Flüssigkeit am Ende des Pumporgans angelangt ist, wird sie mit großer Geschwindigkeit durch den Auslauf des Pumpengehäuses ausströmen. Diese Geschwindigkeit wird allein auf Grund der Wirkung der Zentrifugalkraft erzielt, und in einer konstruktiv besonders einfachen Ausführungsform kann die Zentrifugalpumpe gemäß der Erfindung deshalb in der Weise ausgeführt sein, daß die den Pumpraum begrenzenden Kegelflächen den gleichen öffnungswinkel haben und ihre Scheitelpunkte mit Abstand voneinander auf der Achse
der Triebwelle liegen.

Sobald die Flüssigkeit außerhalb des Endes des
Pumporgans angelangt ist, wird ihr keine größere Geschwindigkeit mehr durch direkten Kontakt mit dem Pumporgan beige-

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bracht, und es kann deshalb zweckmäßig sein, die Flüssigkeit vor ihrem Ausströmen anzusammeln. Dies kann gemäß der Erfindung dadurch erreicht werden, daß der Pumpraum einen radial außerhalb des Endes der fingerförmigen Hülle liegenden Druckkanal aufweist.

Auf der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen:

Pig. 1 einen Schnitt durch eine Ausführungsform einer Zentrifugalpumpe gemäß der Erfindung, und

Pig. 2 in ähnlicher Weise einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform der Pumpe.

In Fig. 1 hat die Pumpe ein Pumpengehäuse mit einem Gehäuseunterteil 10, der auf einem Gehäuseboden 11 befestigt ist, den eine auf nicht gezeigte Weise gelagerte Triebwelle 12 durchdringt. Auf dem Gehäuseunterteil 10 ist ein Gehäuseoberteil 13 dichtschließend befestigt, der in Portsetzung eines hauptsächlich zylindrischen Teils als hohler Kegelring ausgebildet ist zur Bildung eines Pumpraums 14, der von einer kegelstumpfförmlgen Außenwand 15* einer kegelförmigen Innenwand 16 und einer diese Wände verbindenden, vorzugsweise torusförmigen Endwand 17 begrenzt ist.

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Die beiden Kegelflächen verjüngen sich in Richtung auf die Triebwelle 12, und ihre Scheitelpunkte liegen auf der Verlängerung der Achse 18 der Triebwelle. Die beiden Kegelflächen sind grundsätzlich mit gleichen Öffnungswinkeln kongruent?und ihre Scheitelpunkte liegen mit Abstand voneinander auf der Achse 18; sie können aber auch, wie durch die punktierten Linien 19 angedeutet ist, verschiedene öffnungswinkel haben, so daß sich der Pumpraum 14 von der Triebwelle weg verjüngt.

An dem zylindrischen Teil 15 des Pumpengehäuses ist in der Nähe des Anfangs des kegelringförmigen Pumpraums ein Flüssigkeitseinlauf 20 angeschlossen. In der gezeigten Ausführungsform ist der Einlauf 20 seitlich am Pumpengehäuse angeschlossen; es ist jedoch auch denkbar, ihn von oben entlang der Achse -18 einzuführen. In Höhe der Endwand 17 des Pumpraumes ist ein Flüssigkeitsauslauf 21 angeschlossen.

Auf dem Ende der Triebwelle 12 ist eine Nabe 22 einer Pumpwelle 23 aufgesetzt und befestigt, die von der Nabe aus unter einem spitzen Winkel mit der Achse 18 schräg aufwärts gerichtet ist, und auf der Nabe sitzt ein in entgegengesetzter Richtung hervorstehendes Gegengewicht 24.

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Die Pumpwelle 23 bildet denselben Winkel mit der Achse 18 der Triebwelle wie die Kegelflächenwände 15 und 16 oder der Mittelwert dieser Winkel, sofern sich der Pumpraum 14 nach außen verjüngt. Auf der Pumpwelle 23 ist ein diese umschließendes Pumporgan 25 angebracht, das in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform aus einem steifen, fingerförmigen Organ besteht, das auf der Pumpwelle 23 mit Hilfe von Kugellager 26 und Rollenlager 27 festgehalten ist. Das innere offene Ende des Pumporgangs 25 ist mit Hilfe eines Balges 28 mit dem Gehäuseunterteil 10 verbunden, so daß der von dem Pumporgan umschlossene Raum um die Pumpwelle 23 von dem das Pumporgan umschließenden Pumpraum 14 hermetisch abgeschlossen ist.

Sobald die Triebwelle 12 rotiert, beschreibt das Pumporgan 25 eine Kegelfläche und treibt mit stetig wachsender Rotationsgeschwindigkeit die durch den Einlauf 20 einströmende Flüssigkeit aufwärts, bis die Flüssigkeit durch den Auslauf 21 hinausgeschleudert wird. Die Pumpwelle 23 rotiert mit der Triebwelle 12, während das Pumporgan 25 infolge der Befestigung des Balges 28 am Rotieren gehindert ist, und das Pumporgan beschreibt dadurch bloß eine kreisende Bewegung um die Achse 18. Der Balg 28 wird zwischen den

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auf der Zeichnung gezeigten kleinsten und größten Seitenlängen fortschreitend zusammengedrückt und gestreckt, und diese Formänderungen bestimmen zusammen mit den durch die Zentrifugalkraft bedingten Einwirkungen auf das Pumporgan und dessen Welle den Winkel zwischen der Pumpwelle 23 und der Achse l8. In der Praxis wird der Winkel bei den häufigst vorkommenden Pumpendimensionen etwa bei 15-20 Grad liegen.

Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten dadurch, daß anstelle des Balges 28 eine nachgiebige Buchse 29 als Verbindungsorgan zwischen dem Gehäuseunterteil 10 und dem Pumporgan verwendet ist und daß das Pumporgan hier als eine fingerförmige Hülle 30 integral mit der Buchse 29 ausgebildet ist. Andere Verbindungsorgane sind möglich, wenn nur die Bedingung erfüllt ist, daß sie die kreisende Bewegung des Pumporgans gestatten, wenn gleichzeitig eine hermetische Trennung zwischen der Pumpwelle und dem Pumpraum gegeben ist. Das Verbindungsorgan braucht demgemäß nicht nachgiebig zu sein als Folge seiner Materialeigenschaft; man kann z.B. dichtschließende Kardanverbindungen oder ähnliches anwenden.

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In Fig. 2 ist mit punktierten Linien 31 eine Alternativform für das äußerste Ende des Pumpraums gezeigt, wobei ein radial,außerhalb des Endes der fingerförmigen Hülle liegender Druckkanal gebildet wird. Ein solcher kann auch in Verbindung mit der ersten AusfUhrungsform der Pumpe verwendet werden, ebenso wie Pumpengehäuse und Pumporgan auch in der zuletzt beschriebenen Ausführungsform nach außen verjüngend ausgeführt sein können.

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Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE

   IJ Zentrifugalpumpe mit einem von einer Triebwelle angetriebenen Pumporgan, das in einem Pumpengehäuse mit Einlauf und Auslauf für die zu pumpende Flüssigkeit rotiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (2j5) des Pumporgans (25), die in üblicher Weise von der Triebwelle (12) ausgeht, einen spitzen Winkel mit dieser bildet, daß das Pumporgan (25) aus einer die Welle (2J) des Pumporgans umsehliessenden, fingerförmigen Hülle besteht, die durch ein elastisch nachgiebiges Verbindungsteil (28, 29) undrehbar und dichtschließend mit dem Pumpengehäuse (10) oder mit diesem mit einem einstückigen Teil um das mit der Triebwelle verbundene Ende der Welle des Pumporgans verbunden ist, daß der zur Aufnahme des Pumporgans bestimmte Raum (14) des Pumpengehäuses (13) von Kegelflächen (15, 16) begrenzt ist, deren Scheitelpunkte beide auf der Triebwellenachse (l8) oder deren Verlängerung liegen, daß der Einlauf (20) des Pumpengehäuses (15) in der Nähe und außerhalb dieser Scheitelpunkte angeschlossen ist und daß der Auslauf (21) des Pumpengehäuses bei oder außerhalb des Endes der fingerförmigen Hülle angeschlossen ist.

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2. 2. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fingerförmige Hülle (50) des Pumporgans aus elastischem Material und mit dem Verbindungsteil (29) zu seiner Befestigung einstückig ausgeführt ist.
3. 3. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsteil (28) der fingerförmigen Hülle (25) aus einem Balg besteht.
4. 4. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet, daß die den Pumpraum (14) begrenzenden Kegelflächen (15, 16) den gleichen öffnungswinkel haben und ihre Scheitelpunkte mit Abstand voneinander auf der Achse (18) der Triebwelle (12) liegen.
5. 5. Zentrifugalpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpraum (14) einen radial außerhalb des Endes der fingerförmigen Hülle (25, 30) liegenden Druckkanal (31) aufweist.

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