DE2432073A1 - Kreiselpumpe, insbesondere tauchpumpe - Google Patents

Description

DR.ING. HEINRICH GEITZ Patentanwalt 7500 Karlsruhe ι, postfacη 2708

74764/65

Anmelder: Karl Lutz

698Ο Wertheim / Main 2

Erlenstraße 5-7

Kreiselpumpe, insbesondere Tauchpumpe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kreiselpumpe mit einem umlaufenden Schaufelrads das in einem Gehäuse mit im wesentlichen axial gerichteten Zu- und Abströmkanälen aufgenommen ist, insbesondere auf eine Tauchpumpe.

Tauchpumpen kommen vornehmlich als sogenannte Paßpumpen zum Umschlagen bzw. Abfüllen der verschiedenartigsten Flüssigkeiten aus Großbehältern in handliche Kanister zum Einsatz, aber auch für viele andere Zwecke, so zum Beispiel als Abwasserpumpen.

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ORlQlNAL INSFECTED

Bei derartigen Pumpen besteht das Problem, den Bedürfnissen der verschiedenartigsten Einsatzfälle entsprechend einerseits ausreichende Förderleistungen in Bezug auf Förderhöhe und Fördermenge sicherzustellen, andererseits jedoch die Abmessungen der Pumpenaggregate in den durch die Öffnungen in üblichen Transportbehältern vorgegebenen Grenzen zu halten.

Angesichts dieser, einander entgegenstehenden Forderungen entwickelte der Stand der Technik Tauchpumpen mit Pumpenaggregaten in Propellerbauart, die als klassische Einstufenschnelläufer innerhalb des Tauchrohrs im Bereich des unteren Tauchrohrendes angeordnet sind. Derartige Propellerläufer bauen hinsichtlich ihrer radialen Abmessungen klein und erfordern daher keine Querschnittserweiterungen der Tauchrohre. Sie haben jedoch angesichts der Tatsache, daß die vom Pumpenlaufrad auf die Flüssigkeit übertragene Energie nahezu auss diließlich als Strömungsenergie in Erscheinung tritt, denkbar schlechte Wirkungsgrade und nur geringe Förderleistungen, vor allem in Bezug auf die Verwirklichbaren Förderhöhen.

Um die Forderung nach größeren Förderhöhen zu befriedigen, sind bei derartigen Pumpen auch schon Läufer in Form von

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Radialrädern eingesetzt worden. Radialräder erfordern zwar eine radiale Ausdehnung der Pumpengehäuse über die üblichen Durchmesser der bei derartigen Pumpen als Steigleitungen ausgebildeten Tauchrohre, wodurch die Einsetzbarkeit dieser Pumpen eingeschränkt wird, jedoch mußte dies in Kauf genommen werden, da mit den bei derartigen Pumpen einsetzbaren Mitteln auf andere Weise die erforderlichen Förderhöhen nicht verwirklichbar waren. Ebenfalls Kosten-gründe dürften bei derartigen Pumpen für das Fehlen feststehender Leitgitter maßgeblich sein, weshalb völlig unbefriedigende Wirkungsgrade bei diesen Pumpen zu beobachten sind.

Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, derartige, zum Beispiel als Tauchpumpen verwendbare Kreiselpumpen einfachster Bauart insbesondere im Hinblick auf die erzielbaren Wirkungsgrade zu verbessern.

Ausgehend vom vorerwähnten Stande der Technik ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einer Kreiselpumpe der eingangs erläuterten Art die zwischen den am Umfang des Schaufelrades angeordneten Förderschaufein gebildeten Strömungskanäle in Strömungsrichtung sich bei stetiger Krümmung in Bereiche größerer Laufraddurchmesser erstrecken, auf

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der Austrittseite des Schaufelrades jedoch axial gerichtet sind.

Kennzeichnend für typische Radialräder sind axial gerichtete Kanäle auf der Zuströmseite, die sich zur Abströmseite hin fortschreitend radial erstrecken und auf der Austrittseite radial gerichtet sind. Bei Kreiselpumpen mit im wesentlichen axialer Führung der Zu- und Abströmkanäle des Gehäuses muß mithin das im wesentlichmradial vom Laufrad abströmende Medium in Axialrichtung umgelenkt werden, wofür es besonderer Umlenkeinrichtungen bedarf. Im Gegensatz dazu sind bei der erfindungsgemäßen Laufradgestaltung die zwischen den Förderschaufein des Laufrades gebildeten Strömungskanäle auf der Austrittseite axial gerichtet, so daß vom Schaufelrad abströmendes Medium radial in die Abströmkanäle des Gehäuses eintritt, ohne daß es einer Medienumlenkung und dafür erforderlicher, baulicher Maßnahmen bedarf.

An sich kann der Eintrittsbereich des Pumpenrades im Rahmen der vorliegenden Erfindung in Übereinstimmung mit dem Stande der Technik gestaltet sein. Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Förderschaufeln des Schaufelrades gebildeten Strömungskanäle im Eintrittsbereich des

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zu fördernden Mediums radial oder zumindest im wesentlichen radial gerichtet sind, so daß durch einen axialen Zuströmkanal des Gehäuses eintretendes Medium unter der bereits im Eintrittsbereich des Schaufelrades aufgeprägten Drehbewegung in den Wirkungsbereich der Eintrittskanten der Forderschaufeln gelangt. Ebenfalls im Rahmen eines ausgestaltenden Merkmals der Erfindung hat es sich als Vorteil erwiesen, den Beginn der das Schaufelgitter des Schaufelrades bildenden Förderschaufeln auf der Zuströmseite des Mediums in radialem Abstand von der Rotationsachse des Schaufelrades anzuordnen. Die Eintrittskanten der Förderschaufeln können sich dabei, im Axialschnitt durch das Schaufelrad gesehen, axial erstrecken.

Eine weitere, wichtige Ausgestaltung der Erfindung kann auch durch einen annähernd halbkugeligen Grundkörper des Schaufelrades gekennzeichnet sein, dessen Mittelpunkt auf der Rotationsadase liegt und dessen mit Förderschaufeln ausgerüstete Kugelfläche sich zur Zuströmseite des Mediums hinerstreckt. Ferner kann die Anordnung so getroffen sein, daß die Außenkanten der Förderschaufeln auf einer gedachten Kugelschale liegen, die sich zur Eintrittseite des Schaufelrades hin erstreckt und deren Zentrum auf der Rotationsachse liegt. Die Erstreckung der Strömungskanäle zwischen dem

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Schaufelradgrundkörper und den letzteres umgehenden Gehäuse kann bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung stetig abnehmen, welches Merkmal dadurch verwirklichbar ist, daß der Mittelpunkt der die Außenkanten der Pörderschaufeln einschließenden, gedachten Kugelschale in Richtung zur Zuströmseite im Abstand vom Mittelpunkt des halbkugeligen Schaufelradgrundkörpers liegt.

Hinsichtlich der das Schaufelrad umgebenden Gestaltung des Gehäuses kann die Erfindung durch eine halbkugelige Gehäuseausbildung gekennzeichnet sein, wobei der Kugelmittelpunkt der inneren Gehäusekontur etwa mit dem Mittelpunkt der die Außenkanten der Förderschaufeln einhüllenden (gedachten) Kugelschale zusammenfällt. Der Durchmesser des Zuströmkanals im Gehäuse kann kleiner oder größer als der Durchmesser gewählt werden, auf dem die Eintrittskanten der Förderschaufeln des Laufrades liegen. Als zweckmäßig hat sich hingegen erwiesen, die beiden genannten Durchmesser etwa gleich zu wählen.

Im folgenden soll in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung näher beschrieben werden. In teilweise schematischer Darstellung zeigen:

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Pig. 1 einen Axialschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßeη Kreiselpumpe, die als Pumpenaggregat einer Tauchpumpe eingesetzt ist,

Fig. 2 das Schaufelrad der Kreiselpumpe für sich allein in einer Ansicht wie in Fig. 1 und

Fig. 3 eine Ansicht des Schaufelrades mit Blick auf das Schaufelgitter (von der Zuströmseite des Mediums her gesehen).

Bei der Tauchpumpe gemäß Fig. 1 ist die in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete Kreiselpumpe am unteren Ende eines nur angedeuteten Tauchrohrs 11 angeordnet. Das etwa birnenförmig gestaltete Pumpengehäuse 12 besteht aus dem an das Tauchrohr angeschlossene, annähernd kjionischen Gehäuseteil 13 und einem in einer etwa rechtwinklig zur Tauchrohrlängserstreckung verlaufenden Verbindungsebene mit dem Gehäuseteil 13 verbundenen Gehäuseteil 14 mit einer Eintrittsöffnung 15 am unteren Ende. Das im Bereich des unteren Gehäuseteils 14 aufgenommene Schaufelrad 16 ist drehfest mit dem unteren Ende einer sich axial durch das Tauchrohr und den oberen Gehäuseteil 13 hindurcherstreckenden Antriebswelle 17 verbunden, die ihrerseits von einem sich gleichfalls durch das Tauchrohr hindurcherstreckende Schutzrohr

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umschlossen und am unteren Ende des Schutzrohrs drehbar gelagert sowie in hier nicht weiter interessierender Weise gegen den Eintritt von Strömungsmittel in das Schutzrohr abgedichtet ist. Das untere Ende des Schutzrohrs stützt sich über eine aufgeschraubte Hülse 19 mit den Dichtungsmitteln und einen Zwischenring 20 an Radialstegen 21 des oberen Gehäuseteils 13 ab, die sich vom Umfang des Gehäuseteils bei vorzugsweise gleicher Winkelteilung radial einwärts erstrecken und bis annähernd in den Bereich der Verbindungsfuge zwischen den beiden Gehäuseteilen 13, 14 hineinragen.

Das für sich allein in Fig. 2 gezeigte Schaufelrad 16 besitzt einen halbkugeligen Grundkörper 22, dessen kugelige Oberfläche 23 sich zur Zuströmseite des Mediums hin erstreckt. Der Mittelpunkt der kugeligen Oberfläche des Schaufelradgrundkörpers liegt bei 24 auf der Rotationsachse des Laufrades. Auf der Abströmseite ist der halbkugelige Grundkörper in einer ebenen Fläche 25 abgeschnitten, die parallel zur Verbindungsebene zwischen den beiden Gehäuseteilen 13, 14 verläuft und unter Ausbildung eines Spaltes bis an die Zuströmkanten der Radialstege 21 des Gehäuseteils 13 heranragt. Im Zentrum des halbkugeligen Grundkörpers erstreckt sich über die Abschnittsfläche 25 hinaus ein Nabenteil 26 in Form einer in eine Bohrung des Grundkörpers eingepreßten

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Hülse mit einer Nabenbohrung 27, in die das Ende der Antriebswelle 17 eingeschoben ist. Der an sich hier nicht weiter interessierenden, drehfesten Verbindung des Schaufelrades mit der Antriebswelle dient ein Querstift 28, der sich durch Querbohrungen in der genannten Laufradnabe und des von der Nabenbohrung aufgenommenen Wellenabschnittes hindurcherstreckt.

Das in Fig. 3 in einer Draufsicht (mit Blick von der Zuströmseite her) dargestellte Schaufelgitter des Laufrades 16 besteht aus vier Fördersehaufein 30, die sich von der kugeligen Oberfläche des Schaufelradgrundkorpers 22 radial forterstrecken und - in Drehrichtung gemäß Pfeil 31 gesehen - konvex gekrümmt sind. Selbstverständlich können auch andere Schaufelzahlen zur Anwendung kommen. Im Axialschnitt gesehen spannen die Außenkanten der Förderschaufein eine gedachte Kugelschale auf, die den Schaufelradgrundkörper einschließt und deren Mittelpunkt ebenfalls auf der Rotationsachse des Laufrades liegt, jedoch, wie bei 32 angedeutet, in Richtung zur Zuströmseite in axialem Abstand vom Mittelpunkt 24 des Schaufelradgrundkorpers. Durch diese Maßnahme nimmt die Radialerstreckung (bei 33 angedeutet) der zwischen den Förderschaufein 30 des Schaufelgitters gebildeten Strömungskanäle von der Eintrittseite zum Austrittsbereich hin stetig

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ab. Die Eintrittskanten 34 der Pörderschaufein befinden sich in radialem Abstand von der Rotationsachse und erstrecken sich, im Axialschnitt gemäß den Fig. 1 und 2 gesehen, annähernd axial, wobei durch die Eintrittskanten 34 ein gedachter Kreis mit auf der Rotationsachse liegendem Mittelpunkt eingeschlossen wird. Es sind natürlich auch andere Verläufe der Schaufeleintrittskanten verwirklichbar.

Die Innenkontur 35 des das Gehäuse nach unten abschließenden Gehäuseteils 14 ist der die Außenkanten der Förderschaufeln begrenzenden, gedachten Kugelschale angepaßt, wobei der Hittelpunkt der hohlkugeligen Kontur 35 mit dem Mittelpunkt 32 der gedachten Kugelschale zusammenfällt. Der Durchmesser des am unteren Ende dieses Gehäuseteils angeordneten Zuströmkanals 15 ist etwa gleich dem gedachten Kreis, der von den Eintrittskanten 34 der Förderschaufeln des Schaufelrades eingeschlossen wird. Umschlossen ist der Zuströmkanal von einem rohrartigen Abschnitt des unteren Gehäuseteils 14, dessen Wandungen mit radialen Durchbrüchen 36 versehen sind, durch die bei auf dem Boden aufstehenden Gehäuse Flüssigkeit in das Pumpengehäuse einströmen kann.

Bei der erfindungsgemäßen Kreiselpumpenausführung tritt das zu fördernde Medium im wesentlichen axial durch den Zu-

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strömkanal 15 in das Pumpengehäuse ein. Im Eintrittsbereich des Schaufelrades, der von den annähernd axial verlaufenden Eintrittskanten 3^ der Förderschaufeln umschlossen ist, erfährt das Medium eine annähernd radiale Umlenkung, wie die Pfeile 37 andeuten_s und durchströmt dann die von den Pörderschaufein gebildeten Kanäle, um auf der Austrittsseite des Schaufelrades annähernd axial aus dem Wirkungsbereich des Schaufelrades auszutreten, wie die Pfeile 38 andeuten. Eine Ausrichtung der noch drallbehafteten Strömung erfolgt nach dem Austritt aus dem Schaufelrad durch die Radialstege 21, zwischen denen in oben bereits beschriebener Weise das die Antriebswelle 17 umschließende Schutzrohr 18 aufgenommen ist. Die Abströmung aus dem Pumpengehäuse erfolgt dann in Richtung der Pfeile 39, indem das Medium in das die Antriebswelle bzw. das letztere umschließende Schutzrohr unter Ausbildung eines Ringraumes umgebende Tauchrohr 11 einströmt.

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Claims (10)

1. Patentansprüche

   fl.J Kreiselpumpe mit einem umlaufenden Schaufelrad, das in einem Gehäuse mit im wesentlichen axial gerichteten Zu- und Abströmkänälen aufgenommen ist, insbesondere Tauchpumpe ,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß die zwischen den am Umfang des Schaufelrades (16) angeordneten Förderschaufein (30) gebildeten Strömungskanäle in Strömungsrichtung sich bei stetiger Krümmung in Bereiche größerer Laufraddurchmesser erstrecken, auf der Austrittseite des Schaufelrades jedoch im wesentlichen axial gerichtet sind.
2. 2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Förderschaufeln (30) des Schaufelrades (16) gebildeten Strömungskanäle im Eintrittsbereich des zu fördernden Mediums radial oder zumindest im wesentlichen radial gerichtet sind.
3. 3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das Schaufelgitter des Schaufelrades (16) bildenden Förderschaufein (30) auf der Zuströmseite des

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   Mediums in radialem Abstand von der Rotationsachse des Schaufelrades beginnen.
4. 4. Kreiselpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Förderschaufeln (16), im Axialschnitt gesehen,

   oder im Winkel zur Rotationsachse axial /verlaufende Eintrittskanten (34) besitzen.
5. 5. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen annähernd halbkugeligen Grundkörper (22) des Schaufelrades (16), ,dessen Mittelpunkt (24) auf der Rotationsachse des Laufrades liegt und dessen mit Förderschaufeln (30) ausgerüstete Kugelfläche (23) sich zur Zuströmseite des Mediums hinerstreckt.
6. 6. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkanten der Förderschaufeln (30) auf einer gedachten Kugelschale liegen, die sich zur Eintrittseite hin erstreckt und deren Zentrum (32) auf der Rotationsachse des Laufrades liegt.
7. 7. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erstreckung der Strömungskanäle zwischen dem Schaufelradgrundkörper (22) und dem

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   letzteres umgebenden Gehäuseteil (l4) in Strömungsrxchtung stetig abnimmt.
8. 8. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt (32) einer die Außenkanten der Förderschaufeln (30) einschließenden, gedachten Kugelschale in Richtung zur Zuströmseite im Abstand vom Mittelpunkt (24) des halbkugeligen Schaufelradgrundkörpers (22) liegt.
9. 9· Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine annähernd halbkugelige Ausbildung des das Schaufelrad (16) umgebenden Gehäuseteils (14), wobei der Kugelmittelpunkt der inneren Gehäusekontur etwa mit dem Mittelpunkt (32) der die Förderschaufeln einhüllenden (gedachten) Kugelschale zusammenfällt.
10. 10. Kreiselpumpe nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Zuströmkanals (15) des Gehäuseteils (14) etwa gleich dem Durchmesser ist, auf dem die Eintrittskanten (34) der Förderschaufeln (30) des Laufrades liegen.

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