DE2748457B2 - Kreiselpumpe mit einem Laufrad mit Schaufeln veränderlicher wirksamer Breite - Google Patents
Kreiselpumpe mit einem Laufrad mit Schaufeln veränderlicher wirksamer BreiteInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine Kreiselpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist aus der US-PS 9 16 427 bekannt. Bei
dieser bekannten Kreiselpumpe ist nur ein Druckraum vorgesehen, der sich zwischen der Vorderseite der
hinteren Radwand des Laufrades und dem Laufradmantel befindet und liegt das Ventil zur Steuerung des auf
den Laufradmantel wirkenden Druckes in einer den Druckraum mit dem Auslaßabschnitt verbindenden
Leitung und wird dieses Ventil durch den Druck im Auslaßabschnitt gesteuert. Bei Druckerhöhung im
Auslaßabschnitt, beispielsweise durch Abschalten mehrerer Verbraucher, wird über das Ventil der Druck im
Druckraum erhöht, wodurch der Laufradmantel in axialer Richtung entgegen der Kraft einer Feder bewegt
wird.
Aus der DE-OS 24 31544 ist eine Kreiselpumpe
bekannt, bei der ein Kolben mittels eines Druckunterschiedes gesteuert wird. Der Kolben bedarf einer
Vorspannung durch eine Feder, die durch ein Handrad einstellbar ist. Es handelt sich hierbei jedoch nicht um
eine Kreiselpumpe, deren Schaufeln von einem Laufradmantel abgedeckt werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in einer Kreiselpumpe der eingangs genannten Art, die von
einfacher Konstruktion und wenig störanfällig ist
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen in dem relativ kleinen Herstellungsaufwand,
insbesondere in dem Entfallen jeglicher mechanischer
ίο Steuerelemente.
Die Kreiselpumpe kann, wie für den Fachmann ohne weiteres erkennbar ist, so ausgebildet werden, daß das
Laufrad offen, geschlossen oder halboffen ist und kann
als ein- oder mehrstufige Einheit ausgelegt sein.
Die Leistung der Kreiselpumpe wird durch Verändern der wirksamen Breite der Schaufeln herbeigeführt
Die dazu erforderliche Verschiebung des Laufradmantels erfolgt durch den das hintere Ende des Laufradmantels
bildenden Kolben, wobei der den Kolben beaufschlagende Druck durch ein außerhalb der Kreiselpumpe
liegendes Ventil gesteuert wird. Durch Einstellen eines bestimmten Differenzdruckes kann die Leistung
so gesteuert werden, daß ein konstanter Pumpdruck aufrechterhalten wird. Wird ein bestimmter Druckunterschied
gegenüber einer öffnung im Einlaßabschnitt eingestellt, so wird die Pumpleistung so
gesteuert, daß ein konstanter Durchsatz erhalten wird.
Ausfühmngsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend
anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 die Kreiselpumpe im Schnitt;
F i g. 2 eine Ansicht des Laufrades nach 2-2 von Fig.l;
F i g. 3 in grafischer Darstellung die Leistungsveränderung, die durch Steuern der wirksamen Breite der
Schaufeln erzielbar ist.
Wie sich aus F i g. 1 und 2 ergibt, ist das Laufrad 1 auf einer Welle 17 in herkömmlicher Weise befestigt. Die
Laufradschaufeln 2, die bei dem dargestellten Beispiel gekrümmt sind (die jedoch auch eine andere herkömmliehe
Form haben und beispielsweise gerade von der Nabe abstehen oder axial von der Nabe versetzt sein
können) erstrecken sich durch den axial verstellbaren Mantel 3 und haben ein enges Spiel mit dem
spiralförmigen Gehäuse 4. Die Strömung durch das Laufrad 1 verläuft zwischen dem Mantel 3, der
Gehäusewand 4 und den Laufradschaufeln 2. Die Breite des Strömungsweges hängt von der axialen Einstellung
des Mantels 3 mit bezug auf das Gehäuse 4 ab. Mit dem Mantel 3 ist ein Kolben 5 verbunden. Der Kolben 5
so bildet praktisch das hintere Ende des Mantels 3 und ist mit dem Laufrad 1 drehfest verbunden. Der Kolben 5
hat zwei zylindrische Sitze 6 und 7 am Laufrad 1, wodurch der Druckraum 8 abgedichtet und die
Kolben-Mantel-Anordnung 5 und 3 so ausgerichtet wird, daß sie sich axial und drehend bewegt. Der Druck
P3 innerhalb des Druckraumes 8 wird durch die Ableitöffnungen 9 bestimmt. Die öffnungen 9 werden
zweckmäßig so angeordnet, daß P3 in der Mitte zwischen dem Laufradsaugdruck Pl und -Förderdruck
P 2 ist. Es besteht ein enger zylindrischer Sitz 11 zwischen dem sich drehenden Kolben 5 und der
feststehenden Rückwandplatte 10. Eine äußere Leitung 13 mit einem Regelventil 14 verbindet den Druckraum
12 mit der Pumpensaugseite 15. Obwohl die Verbindung zwischen dem Regelventil 14 und dem Druckraum 12
dargestellt ist, kann natürlich das Regelventil 14 an diesem Ende zur Außenluft offen und nicht mit der
Pumpensaugseite 15 verbunden sein.
Der Kolben 5 ist mit zwei Ansätzen 20,21 ausgebildet
Der Ansatz 20 ist innerhalb des zylindrischen Sitzes 7 am Laufrad 1 beweglich, während der Ansatz 21
zwischen den zylindrischen Sitzen 6 und 11 beweglich
ist
Um ein Lecken an der Stelle zu verhindern, an welcher die Welle 17 durch die Rückwandplatte 10
geführt ist, ist eine herkömmliche mechanische Dichtung 16 vorgesehen.
Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen regelbaren Pumpe ist wie folgt Wenn der Druck P 6 niedriger als
P 5 ist fließt Fluid durch den Sitz 11 in den Druckraum 12 Bei weit offenem Ventil 14 ist P6 etwa gleich Pi. Bei
geschlossenem Ventil 14 ist P6 annähernd gleich P5, welcher Druck etwa gleich dem Druck P 2 ist P 6
verändert sich zwischen Pi und P2 je nach der Einstellung des Ventils 14. Bei jedem gegebenen
Durchmesser am Mantel von der Mitte nach außen ist der Druck auf jeder Seite des Mantels 3 etwa g.eich. Auf
dem Mantel 3 wirkt eine geringe restliche axiale Druckkraft. PA und P5 sind annähernd gleich P2 und
annähernd gleich zueinander, so daß über dem
Durchmesser D 4 (von der Mitte der Gehäuse wände
nach außen) auf den Kolben 5 ausgeglichene axiale Kräfte wirken. Die restliche Druckkraft an der
Kolben-Mantel-Anordnung 5—6 ist F6 mal Fläche D 5 zu D 4 zum Laufradeinlaß und P 3 mal Fläche D 5 zu D 3
plus P 2 mal Fläche D 3 zu D 4 vom Lauf radeinlaß weg.
P6, der zwischen Pi und /»2 durch das Regelventil 14
verändert werden kann, bestimmt die Größe und die Richtung der axialen Druckkräfte und den Kolben-Mantel-Mechanismus und somit seine Stellung innerhalb der
Grenzen der in der Anordnung vorgesehenen axialen Bewegungsmöglichkeit Daher bestimmt die Einstellung
des Ventils 14 die Breite des Laufradströmungskanals.
In Fig.3 sind die Druckhöhe-Fördermenge-Kurven
mit H bezeichnet und die Kraftfördermengekurven mit P. Hi und Pl geben die Pumpenleistung bei maximaler
Laufradbreite an. Wenn sich die Laufradbreite verengt ?ndert sich die Leistung progressiv nach H 2, P 2; H 3,
P3; usw. Phc ist die Kraft-Fördermengekurve für eine
konstante Druckhöhe Ha Qc zeigt, wie die Druckhöhe und die Kraft sich verändern können, wenn die
Strömung konstant gehalten wird.
Claims (3)
1. Kreiselpumpe mit einem Gehäuse mit einem Einlaß- und einem Auslaßabschnitt und mit einer
Rückwandplatte, einem Laufrad mit Schaufeln, die sich durch Schlitze eines axial verschiebbaren
Laufradmantels zur Veränderung der wirksamen Breite der Schaufeln erstrecken, wobei das Laufrad
und der Laufradmantel von dem Auslaßabschnitt umgeben sind, mit einem zwischen dem Laufrad und
dem Laufradmantel gebildeten ersten Druckraum und mit einem Ventil zur Steuerung des auf den
Laufradmcntel wirkenden Druckes, dadurch
gekennzeichnet, daß der erste Druckraum (8) durch zwei Ansätze (20, 21) eines das hintere Ende
des Laufradmantels (3) bildenden Kolbens (5) und einen ersten und einen zweiten Sitz (7, 6) an dem
Laufrad (1) gebildet wird, wobei der eine Ansatz (20) innerhalb des ersten zylindrischen Sitzes (7) und der
andere Ansatz (21) innerhalb des zweiten Sitzes (6) und eines dritten, zwischen dem Kolben (5) und der
Rückwandplatte (10) gebildeten Sitzes (U) beweglich ist, daß der erste Druckraum (8) durch
öffnungen (9) mit dem Einlaßabschnitt in Verbindung steht, die so angeordnet sind, daß der Druck
(P3) des ersten Druckraums (8) zwischen dem Laufradsaugdruck (P 1) und dem Laufradförderdruck
(P 2) liegt, und daß ein zweiter Druckraum (12) vorhanden ist, der sich auf der dem Laufrad (1)
abgekehrten Seite des Kolbens (5) befindet, in den durch den dritten Sitz (11) Fluid fließt und der mit
dem Ventil (14) verbunden ist.
2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (J4) ein Druckablaßventil
ist.
3. Kreiselpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckablaßventil (14) mit
einer öffnung (15) des Einlaßabschnittes verbunden ist.
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