DE69210937T2 - Pumpe - Google Patents

Description

Gebiet der Erfindung
• Diese Erfindung betrifft allgemein Zentrifugalpumpen mit drehbar angetriebenen Laufrädern, die innerhalb eines Gehäuses so angeordnet sind, daß ein Fluidfluß durch ein solches Gehäuse zwischen einem Einlaß und einem Auslaß erzeugt wird. Insbesondere stellt die Erfindung eine Zentrifugalpumpe bereit, die ein Laufrad aufweist, das einen Motor mit einer Antriebswelle koppelt und drehbar innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Gegenüberliegende Fluideinlässe sind zwischen den Gehäuseseiten und der Antriebswelle vorgesehen, von denen aus das Fluid auf einen Fluidauslaß gerichtet wird, der ebenfalls in dem Gehäuse ausgebildet ist.
Stand der Technik
• Das US-Patent Nr. 4,688,987 von Ericson et al. offenbart eine Zentrifugalpumpe mit einem mehrteiligen Laufrad, welches direkt an einer vorhandenen Antriebswelle befestigt ist. Die Innenfläche der Nabenabschnitte des mehrteiligen Laufrads sind gerändelt oder auf eine andere Weise mit Furchen versehen, damit die Nabe an der Antriebswelle angreift oder festgeklemmt wird, wenn die beiden Abschnitte des Laufrades miteinander verbunden werden.
• Diese frühere Zentrifugalpumpe ist besonders für eine Verwendung in der Motorkammer eines Schiffs- oder Bootskörpers ausgebildet, bei dem die Laufräder für eine Rotation mit der Antriebswelle, beispielsweise der Schiffsschraubenantriebswelle, verbunden sind, und bei dem das Pumpengehäuse so angebracht ist, daß es sich in einer umgebenden und beabstandeten Beziehung zu den Laufradschaufeln und der Antriebswelle befindet. Das Laufrad ist frei drehbar, um Dämpfe oder Fluide durch ringförmige Einlaßöffnungen zwischen der Antriebswelle und dem Pumpengehäuse zu pumpen und sie durch einen in dem Pumpengehäuse ausgebildeten Auslaß zu fördern.
• Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, eine selbstansaugende Zentrifugalpumpenvorrichtung bereitzustellen, die einen Motor und eine Antriebswelle in einer Umgebung koppelt, in der gefährliche Gase oder Dämpfe angetroffen werden können und wobei die Pumpe derart aufgebaut ist, daß das Gas- oder Fluidlaufrad nicht an dem Pumpengehäuse gelagert oder direkt mit diesem verbunden ist. Auf diese Weise wird während der Rotation des Laufrades keine Wärme durch Reibung zwischen dem Laufrad und dem Gehäuse erzeugt, wie es der Fall ist, wenn in einer Pumpe das Laufrad direkt von dem Pumpengehäuse getragen ist.
• Es ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zentrifugalpumpenvorrichtung bereitzustellen, die zwischen dem Motor und der Antriebswelle gekoppelt ist, um eine Pumpenvorrichtung zu schaffen, die die Schmierung und Wartung, die jeweils mit herkömmlichen Zentrifugalpumpen verbunden sind, nicht erfordert.
Zusammenfassung der Erfindung
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine selbstansaugende Zentrifugalpumpenvorrichtung, wie sie in Anspruch 1 definiert ist, zur Verwendung in einer Atmosphäre bereitgestellt, in der gefährliche Gase oder andere Fluide auftreten können.
• Die Vorrichtung weist eine Antriebswelle, eine Maschine oder einen Motor zum Antreiben der Antriebswelle, ein Gehäuse mit Vorder- und Rückwand, Umfangsseitenwänden und Fluideinlaßöffnungen auf, die die Energieversorgung umgeben und einen gleichen Druck auf beiden Seiten an einem Laufrad schaffen. Eine Befestigungseinrichtung ist zur Befestigung des Gehäuses vorgesehen, damit es sich in einer festen, beabstandeten und nicht berührenden Beziehung um die Antriebswelle herum befindet. Eine Laufradeinrichtung, die an zwei Seiten abgeschrägt ist, bildet eine Kupplung des Motors mit der Antriebswelle innerhalb des Gehäuses und in einer beabstandeten Beziehung zu dem Gehäuse. Die Schräge beschleunigt die Bewegung der Flüssigkeit nach außen zu den Radschaufeln. Folglich wirken das Laufrad und das Gehäuse zusammen, um gefährliche Fluide als Reaktion auf die Rotation der Antriebswelle ohne irgendeine wesentliche Erzeugung von Wärme aufgrund von Reibung auszustoßen.
• Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Gehäuse wenigstens Vorder-, Rück- und Seitenwandabschnitte, ein Paar von gegenüberliegenden Fluideinlaßöffnungen in der Vorder- und Rückwand des Gehäuses auf, was einen gleichen Druck von beiden Seiten an der Laufradeinrichtung bereitstellt, wobei jede der Fluideinlaßöffnungen von einer größeren Abmessung als die erste Querschnittsabmessung der Antriebswelle ist. Das Gehäuse weist wenigstens zwei Abschnitte auf, die entlang von Linien, welche sich mit den Fluideinlaßöffnungen schneiden, geteilt sind. Eine Einrichtung ist vorgesehen, um die Abschnitte selektiv zu verbinden, damit ein Längenabschnitt der Antriebswelle dazwischen und durch jede der Fluideinlaßöffnungen eingeschlossen ist.
• Die Antriebswelle gemäß dieser Ausführungsform erstreckt sich durch Fluideinlaßöffnungen in einer beabstandeten, nicht berührenden Beziehung zu dem Gehäuse, so daß Fluide, die in das Gehäuse unter gleichen Druck eintreten, sich um die Antriebswelle herum entlang des abgeschrägten Laufrads zu den Laufradschaufeln bewegen, die das Fluid zu der Auslaßöffnung vorwärts treiben.
• Vorzugsweise ist die Auslaßöffnung in der Seitenwand des Gehäuses ausgebildet und weist eine Düseneinrichtung zum Erzeugen eines Kanals auf, welcher sich nach außerhalb des Gehäuses etwa tangential zu den Seitenwandabschnitten erstreckt.
• Folglich definiert gemäß einer anderen Ausführungsform das Gehäuse eine etwa zylindrische Kammer, und die Schaufeleinrichtung der Laufradeinrichtung erstreckt sich im wesentlichen zwischen der Vorder- und Rückwand des Gehäuses und nach außen nahe dessen Seitenwandabschnitten. Die Wände des Gehäuses weisen Abschnitte auf, die sich nach außen über die Wände hinaus erstrecken, wobei sich eine Abstandseinrichtung von den nach außen erstreckenden Abschnitten der Rückwände erstrecken, um so das Gehäuse von benachbarten Wänden der Einschließung zu beabstanden.
• Das abgeschrägte Laufrad ist innerhalb des Gehäuses durch das Koppeln des Motors an die Antriebswelle gebildet. Das Laufrad kann gebildet sein durch die Kupplung des Motors mit der Antriebswelle, oder es kann die Form einer Schaufeleinrichtung aufweisen, welche mit dem Motor und mit der Antriebswelle koppelt.
• Die Pumpe selbst kann verwendet werden, um eine Flüssigkeit aus einem Gefäß oder einem Behältnis weiter zu führen, oder kann in Kombination mit der Antriebswelle einer Schiffsschraube für ein Boot verwendet werden, um Dämpfe zu entfernen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
• Fig. 1 zeigt die Befestigung der Pumpe der Erfindung an der Schiffsschraubenantriebswelle und dem Querbalken eines Innenboardmotors;
• Fig. 2 ist eine vergrößerte Vorderansicht des Pumpengehäuses entlang den Linien 2-2 der Fig. 1;
• Fig. 3 ist eine Seitenansicht des abgeschrägten Laufrads entlang den Linien 3-3 der Fig. 2; und
• Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht entlang den Linien 4-4 der Fig. 3.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
• Ein besseres Verständnis der Erfindung ergibt sich aus der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Teile in den einzelnen Ansichten bezeichnen.
• Mit Bezug auf die Zeichnung ist die Zentrifugalpumpe 12 der vorliegenden Erfindung gezeigt, wie sie bezüglich einer Schiffsschraubenantriebswelle 14 innerhalb des Schiffsrumpfes eines Innenbordmotorboots 10 befestigt ist. Die Antriebswelle 14 erstreckt sich, wie in Fig. 1 gezeigt ist, von der Schiffsschraube 20 durch einen Querbalken zu dem Motor oder der Maschine 18. Ein geeigneter Lagerkörper oder Lagerbüchse 22, 22' ist so befestigt, daß die Antriebswelle 14 und die Pumpe 12 drehbar getragen sind. Es ist anzumerken, daß, obwohl die Zentrifugalpumpe 12 zum Gebrauch mit der Schiffsschraubenantriebswelle eines herkömmlichen Innenboadmotorboots 10 beschrieben ist, die Pumpe 12 in anderen Umgebungen verwendet werden könnte. Obwohl nur eine einzelne Pumpe 12 in der bevorzugten Ausführungsform gezeigt ist, können zwei oder mehr Pumpen in derselben Umgebung verwendet werden, beispielsweise in einem Boot mit Doppelschrauben, die von einem Paar paralleler Antriebswellen angetrieben werden.
• Wie in den Fign. 2 und 3 gezeigt ist, ist die Pumpe 12 im wesentlichen aus einem Laufrad 38 mit einem mit Schaufeln versehenen Teil 38A, welches eine Kopplung mit der Endkupplung 16A der Maschine 18 und der Endkupplung 38 der Antriebswelle 14 bildet, und aus einem Gehäuse 28 aufgebaut. Das Pumpengehäuse 28 kann integral oder mehrteilig sein und aus einem oberen und einem unteren Abschnitt, einer kreisförmigen oder halbkreisförmigen Seitenwand, einer Vorderwand und einer etwa rechtwinkligen Rückwand bestehen, wie es in dem US-Patent Nr. 4,688,987 gezeigt ist. Öffnungen 26, 26' sind in den oberen Ecken der Rückwand des oberen Abschnittes und durch die unteren Ecken der Rückwand des unteren Abschnittes hindurchgehend ausgebildet, durch die sich Befestigungsbolzen 34 wahlweise erstrecken können.
• Um das gewünschte Ansaugen und Auslassen in den Einlaß- und Auslaßbereichen 23 des Gehäuses zu erzeugen, sind die Laufradschaufeln 32 so ausgebildet, daß sie sich im wesentlichen nach außen zu einem Punkt in unmittelbarer Nähe zu den Innenflächen der Seitenwände erstrecken. Zusätzlich ist die Breite der Schaufeln 32 im wesentlichen gleich, aber etwas geringer als der Abstand zwischen der Vorder- und Rückwand. Das Design des Laufrades 38 und des Pumpengehäuses 28 ist derart, daß sich bei Rotation der Antriebswelle 14 das Laufrad 38 gleichzeitig dreht, um dadurch Luft, Dämpfe, Flüssigkeiten oder andere Fluide nach innen durch die gegenüberliegenden Öffnungen 26, 26' zu ziehen.
• Dann bewegen sich die Fluide entlang der abgeschrägten Oberfläche des Laufrads 38 und werden unter Druck durch den Durchgang in den Auslaßbereichen 23 und durch den Auslaßschlauch 24 oder einen ähnlichen Kanal an einem von der Pumpe entfernt liegenden Punkt ausgelassen.
• Wenn die Maschine aktiviert wird, die Antriebswelle zu drehen, dreht sich das Laufrad innerhalb des Pumpengehäuses, wodurch Fluide, einschließlich Flüssigkeiten und Gase durch die Einlaßöffnungen gezogen werden und danach die Fluide unter Druck durch die Auslaßdüse ausgestoßen werden.
• Somit funktioniert die Zentrifugalpumpe der vorliegenden Erfindung automatisch, um jegliche gefährliche gasförmige oder Fluid-Ansammlungen oder durch Reibung erzeugte Fluide auszulassen, und folglich ist die Pumpe sicher im Gebrauch in Umgebungen, wo zündfähige oder brennbare Fluide oder Gase angetroffen werden.
• Obwohl die in Fig. 3 gezeigte Laufradeinrichtung 38A ein separates und einzelnes zwischenliegendes mit Schaufeln versehenes Teil 38A mit einer Serie von Stufen 31 ist, die in formschlüssigem Eingriff mit dem Endteil 14A der Antriebswelle 14 an einer Seite und mit den Stufen 31A des Endteils 16A der Welle 16 des Motors 18 sind, kann die schaufelförmige Laufradeinrichtung 38A auch integral mit entweder dem Endteil 14A oder dem Endteil 16A sein. Daher kann auf beiden Seiten des Laufrads 38 innerhalb des Gehäuses oder auf einer Seite ein Koppeln auftreten.
• Fig. 4 zeigt das abgeschrägte gekoppelte Laufrad 38, welches durch Schrauben 34 oder irgendein anderes Befestigungselement zusammengehalten ist. Die Schräge beschleunigt die Bewegung der Flüssigkeit von dem Zentrum des Laufrads zu den Schaufeln 32, wo sie durch den Auslaß schnell ausgestoßen wird. Eine Schräge von 30 bis 45º an dem Laufrad 38 ist im allgemeinen geeignet, um die Flüssigkeit zu den Schaufeln 32 zu bewegen.
• Die Pumpe der Erfindung erfordert keine große Präzision bei ihrer Herstellung und kann aus Metallen, beispielsweise Aluminium, Bronze etc., oder aus harten Kunststoffen, beispielsweise RYTON (registrierte Marke), gebildet sein.
• Obwohl die obige Erfindung detailliert mittels einer Darstellung und eines Beispiels zum Zwecke eines klaren Verständnisses beschrieben worden ist, ist klar, daß bestimmte Änderungen und Modifikationen innerhalb der Lehre der Ansprüche ausgeführt werden können.

Claims (7)

1. Selbstansaugende Zentrifugalpumpenvorrichtung (12) zur Verwendung in einer Atmosphäre, in der sich gefährliche Gase oder andere Fluide bilden können, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Antriebswelle (14); eine Motoreinrichtung (18) zum Antreiben der Antriebswelle; ein Gehäuse (28) mit einer Vorderund Rückwand, Umfangsseitenwänden und einer Ausström-Auslaßöffnung (23, 24); eine Befestigungseinrichtung zum Befestigen des Gehäuses derart, daß es sich in einer festen, beabstandeten und nicht berührenden Beziehung um die Antriebswelle herum befindet; eine Laufradeinrichtung (38A) innerhalb des Gehäuses (28) und in einer beabstandeten Beziehung zu dem Gehäuse (28), wobei die Laufradeinrichtung nach außen sich erstreckende Schaufeln (32) aufweist; und eine Einlaßeinrichtung (26, 26) um die Antriebswelle (14) herum, so daß sich das Fluid nach außen zu den Schaufeln bewegt, wodurch die Laufradeinrichtung (38A) und das Gehäuse (28) zusammenwirken, um die Fluide durch die Auslaßöffnung als Reaktion auf die Drehung der Antriebswelle ohne irgendeine wesentliche Erzeugung von Wärme aufgrund von Reibung auszustoßen, und wodurch die Einlaßeinrichtung den Eintritt der Fluide ermöglicht, so daß an beiden Seiten der Laufradeinrichtung ein gleicher Druck herrscht, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufradeinrichtung (38A) die Schaufeln (32) an ihrem Umfang hat und so abgeschrägt ist, daß sie den Raum innerhalb des Gehäuses (28) mit ansteigendem radialen Abstand von der Antriebswelle (14) verbreitert, und daß die Laufradeinrichtung (38A) durch eine Kopplung der Motoreinrichtung (18) mit der Antriebswelle (14) gebildet ist.

2. Zentrifugalpumpenvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Gehäuse (28) Vorder-, Rück- und Seitenwandabschnitte, ein Paar von ausgerichteten Fluideinlaßöffnungen (26, 26') in der Vorder- und Rückwand des Gehäuses aufweist, wobei jede der Fluideinlaßöffnungen eine größeren Abmessung hat als die erste Querschnittsabmessung der Antriebswelle (14).

3. Zentrifugalpumpenvorrichtung nach Anspruch 2, bei der sich die Antriebswelle (14) durch die Fluideinlaßöffnungen (26, 26') in einer beabstandeten, nicht berührenden Beziehung zu dern Gehäuse (28) erstreckt, so daß sich in das Gehäuse (28) eintretende Fluide um die Antriebswelle (14) herum im wesentlichen gleich an beiden Seiten der Lauf radeinrichtung, über die schräge Oberfläche der Laufradeinrichtung (38A) und durch die Auslaßöffnung (23, 24) bewegen.

4. Zentrifugalpumpenvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Auslaßöffnung (23, 24) in der Seitenwand des Gehäuses (28) ausgebildet ist und eine Düseneinrichtung zum Erzeugen eines Kanals aufweist, welcher sich nach außerhalb des Gehäuses im wesentlichen tangential zu den Seitenwandabschnitten erstreckt.

5. Zentrifugalpumpenvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Gehäuse (28) eine etwa zylindrische Kammer definiert, bei der die Laufradeinrichtung (38A) eine Schaufeleinrichtung (32) aufweist, die sich im wesentlichen zwischen der Vorder- und Rückwand des Gehäuses (28) und nach außen in die Nähe zu den Seitenwandabschnitten erstreckt, bei der die Rückwände des Gehäuses Abschnitte aufweisen, die sich nach außen über die Wände hinaus erstrecken, und bei der eine Abstandseinrichtung sich von den nach außen erstreckenden Abschnitten der Rückwände so erstreckt, daß das Gehäuse von angrenzenden Wänden der Einschließung beabstandet ist.

6. Zentrifugalpumpenvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Antriebswelle (14) an eine Seite der Laufradeinrichtungsseite gekoppelt ist, die Motoreinrichtung (18) an der anderen Seite der Laufradeinrichtung (38A) innerhalb des Gehäuses (28) gekoppelt ist und die Antriebswelle (14) eine Propellereinrichtung (20) aufweist.

7. Zentrifugalpumpenvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Laufradeinrichtung (38A) eine Schräge an beiden Seiten von etwa 30 bis 45º aufweist.