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Selbstansaugende Kreiselpumpe Die Erfindung bezieht sich auf Flüssigkeitskreiselpvmpen.
Vor der Inbetriebsetzung von Kreiselpumpen ist es notwendig, diese aufzufüllen.
Das Auffüllen wird allgemein als Nachteil der Kreiselpumpen angesehen. Es sind schon
Kreiselpumpen hergestellt worden, bei denen ein teilweises Auffüllen selbsttätig
erreicht wird, und zwar entweder durch Auffüllen mittels einer umlaufenden Flüssigkeit,
die der Saugseite der Pampe durch eine Umgehungsleitung von der Dtruckseite aus
zugeführt wird (Umauffüllung) oder durch Auffüllen mittels einer Flüssigkeit, die
in und durch eben Diiffusor zurückströmt (Diffusorfüllung). Bei der Umlauffüllung
ist die Saugseite der Pumpe und ein auf der Diruckseite@ der Pumpe befindlicher
Bdhälter durch eine Nebenleitung für die umlaufende Auffüllflüssigkeit verbunden.
Tritt Luft in die Saugseite der Pumpe ein und verhindert ein normales Saugen der
Pumpe, so wird entweder von Hand oder selbsttätig ein Ventil in der Nebenleitung
betätigt, das einen Umlauf der Auffüllflüssigkeit innerhalb der Pumpe ermöglicht,
so daß die Pumpe weiter fördern kann. Die Diffusorfüllung unterscheidet sich von
der eben beschriebenen Umlauffüllung dadurch, daß die in einem an der Puunmpendruckseite
liegenden Vorratsbehälter befindliche Auffüllflüssigkeit nicht zur Saugseite, sondern
durch den Diffusor bis in den Umfangsteil des Laufrades zurückströmt und sich dort
mit der abzusaugenden Luft vermischt und dann durch die Düffusorkanäle auf die Druckseite
der Pumpe gefördert wird. Wird dieser Vorgang genügend lange fortgeführt, so wird
schließlich alle Luft entfernt, und die Pumpe kann ihr normales Arbeiten beginnen.
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Das Arbeiten mit Diffusorfüllung 'hat im Vergleich zum Arbeiten mit
Umlauffüllung große Vorteile, insbesondere weil Hilfsvorrichtungen nicht
notwendig
sind, die bei Pumpen mit Umlauffüllung mechanisch versagen können. Ist die mit Diffusorfüllung
arbeitende Kreiselpumpe einmal angelassen und ist eine Anfangsfüllung vorhanden,
so arbeitet eine solche Kreiselpumpe auch dann, wenn mitgerissenes Gas oder Luft
an der Saugseite der Pumpe zugeführt wird. Kreiselpumpen mit Dnffusorfüllungerfordern
keine weiteren sich bewegenden Teile als die, welche für ohne Selbstansaugung arbeitende
Kreiselpumpen erforderlich sind. Die im Vorratsbehälter befindliche Auffü llflüssigkeit
kann in den Diffusor durch besondere Auffüllöffnungen eintreten, welche beispielsweise
in der Nähe des Laufradumfangs zwischen den Leitschaufeln in die Diffusorkanäle
einmünden.
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Die für :eine gute Förderleistung erforderlichen Bedingungen und die
für eine gute D0.ffusorfüllung erforderlichen Bedingungen sind gerade entgegen;
gesetzt. Die Diffusorfüllung wird durch starke Wirbelung am Laufrad begünstigt,
durch die größere Luft- und Gasmengen von der Auffüllflüssigkeit mitgerissen und
in einen der Pumpe nachgeschalteten Entlüftungsbehälter bziv. das diesem Zweck dienende
Pumpengehäuse geführt werden. Gleichzeitig muß aber dafür gesorgt werdehn, daß im
Diffusor keine hohen Reibungsverluste infolge der starken Wirb@elung auftreten,
die beim normalen Arbeiten der Pumpe die Förderleistung beeinträchtigen.
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Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß ein rasches und sicheres
Auffüllen von mit Diffusorfüllung arbeitenden Kreiselpumpen dadurch stark gefördert
wird, daß die Leitschaufeln so angeordnet sind, daß zwischen ihnen sich wiederholende
Gruppen von Diffusorkanälen ungleicher Größe liegen, wobei die Vorratsbehälter und
Diffusor verbindenden Auffüllöffnungen in an sich bekannter Weise zwischen .den
Leitschaufeln in die Däffusorkanäle einmünden.
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Durch diese gruppenweise Aufteilung der Diffusorkanäle wird die Wirbelbildung
in der Nähe der Auffüllöffnungen stark vergrößert, ohne daß dabei während des normalen
Förderns der Pumpe eine nennenswerte Verschlechterung der Strömungsverhältnisse
:eintritt.
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Bei einer vorzugsweisen Anordnung mit paarweise angeordneten Diffusorkanälen
ungleicher Größe ist der Abstand der Eintrittskante jeder zweiten Leitschaufel vom
Laufradumfang gleich, aber der Abstand der Eintrittskanten nebeneinanderliegender
Leitschaufeln vom Laufradumfang unterschiedlich.
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Die Auffüllöffnungen münden vorzugsweise in die breiteren Kanäle jeder
Kanalgruppe ein.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden Teil der Beschreibung
an Hand der Zeichnungen verständlich beschrieben. In der Zeichnung ist Fig. i ein
senkrechter Schnitt .einer erfindungsgemäßen Kreiselpumpe mit Diffusorfüllung und
Fig. 2 ein Schnitt durch die Plumpe nach Linie 2-2 der Fig. i.
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Die erfindungsgemäße Kreiselpumpe besitzt ein Pumpengehäuse io, das
ein auf dem Ende der Pumpenwelle 12 , sitzendes Laufrad I I einschließt.
Die Welle 12 erstreckt sich :durch das Stopfbüchsengehäuse 13 hindurch und ist in
eineun in der Außenkonsole i q. liegenden Lager gelagert. Das Stopfbüchsengehäuse
13 ist ein gegen die Seitenwand des Gehäuses io abgedichteter Bauteil. Der Zulauf
für die Pumpe erfolgt durch die Saugleitung 15. Der Flüssigkeitsstrom wird
dann am Rückschlagventil 16
vorbei in den Eintrittsteil. 17 geleitet, durch
den der Flüssigkeitsstrom ;über die öffnung 18 dem Mittelabschnitt ides Laufrades
i i zugeführt wird.
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Unter dem Einfluß der Fliehkraft, die bei umlaufendem Laufrad der
Flüssigkeit durch die Laufradschaufeln i g mitgeteilt wird, wird die Flüssigkeit
von dem Laufrad auswärts durch die Diffusorkanäle 2o und die Auffüllöffnungen 2o'
hindurchbewegt, die unmittelbar in das zugleich als Vorratsraum für die Auffüllflüssigkeit
dienende Pumpengehäuse io führen. Die Diffusorkanäle 2o besitzen ungefähr Spiralform,
um niedere Reibungsverluste zu erhalten und um den Strom hoher Geschwindigkeit und
niederen Druckes auf niedere Geschwindigkeit und hohem Druck umzusetzen. ' Nach
dem Austritt aus den Dliffusorkanälen 2o und den Auffüllöffnungen 2o' strömt die
Flüssigkeit durch das Pumpengehäuse io in die Auslaßöffnung 2 i, dann an dem Rüdkschlagventil
22 vorbei in die Drudkleitung 23. Bei der dargestellten Pumpe ist das Gehäuse io
so groß, daß es einen genügend großen Behälter für die Auffüllflüssigkeit bildet.
Es kann aber auch jeder andere geeignete Behälter verwendet werden, der von dem
Pumpengehäuse beispielsweise vollständig getrennt ist. Eine weitere Möglic:hk.eit
besteht darin, einen von einem Schwimmer -betätigten, der Pumpe nachgeschalteten
Luftabscheider zu verwenden, so daß das Einpumpen von Luftoder Gas in die angeschlossene
Anlage vermieden wird.
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Wie aus Fig: 2 ersichtlich, sind die auf dem Laufrad i i der Pumpe
sitzenden Schaufeln ig gegenüber der durch den Pfeil angedeuteten Umlaufrichtung
des Laufrades nach rückwärts gebogen, um die aus dem Saugeinlaß austretende Flüssigkeit
ohne Stoß aufzunehmen und unerwünschte Wirbelungen während der Verlagerung aus der
Mitte nach dem Umfang des Laufrades zu zu vermeiden. Die Diffusorkanäle werden durch
die Leitschaufeln 24 gebildet, die im wesentlichen tangential zum Umfang des Laufrades
liegen und von diesem Laufrad mit einer vorwärts gerichteten Spiralkrümmung ausgehen.
Gleichzeitig laufen die Seitenwände der Diffusorkanäle 2o konisch auseinander (Fig.
i), so daß auf diese Weise der Diffusor die Geschwindigkeit der Flüssigkeit während
des Förderns bei kleinster Reibung und Wirbelung herabsetzt.
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Von Wichtigkeit ist, daß jeder zweite Diffusorkanal 2o die gleiche
Form und Größe hat, während nebeneinanderliegende Kanäle von einander abweichende
Form und Größe besitzen. In Fig. 2 ist eine geradza,hlige Gesamtzahl von Kanälen
vorgesehen, von denen jeder zweite Kanal ein kleiner Kanal ist und die zwischen
diesen kleinen Kanälen liegenden Kanäle annähernd die doppelte Größe der
kleinen
Kanäle haben. Dieses 2 : i -Verhältnis hat sich allgemein als günstig erwiesen,
jedoch können natürlidh je nach den Pumpenabmessungen, der Flüssigkeitsmenge und
der Arbeitsgesdhwindigkeit Änderungen dieses. Verhältnisses durchgeführt werden.
Die Eintrittskante jeder zweiten Leitschaufel 24 hat den gleichen Abstand vom Umfang
des Laufrades, während nebeneinanderliegende Leitschaufeln einen voneinander abweichenden
Abstand vom Laufrad haben, so daß zwischen nebeneinanderliegenden Diffusorkanälen
eine Verbindung besteht, deren Zweck noch erklärt werden wird.
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Die Auffüllöffnungen 20' sind ungefähr in der Mitte der Diffusorkanäle
20 vorgesehen und führen von dem Kanal in den als Vorratsraum für die Auffüllflüssigkeit
dienenden Teil des Gehäuses i o. Die öffnungen 20' liegen, wie dargestellt, nur
in den die Auffüllwirkung begünstigenden breiteren Diffusorkanälen, können aber
auch erforderlichenfalls in den schmaleren Diffusorkanälen vorgesehen sein. Die
Zahl der Öffnungen kann auch doppelt so groß oder noch größer gewählt werden, was
von der gewünschten Auffüllwirkung und der Form, Größe und Lage der D2ffusorkanäle
und Schaufeln abhängt.
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Die Arbeitsweise der Pumpe ist folgende: Es sei angenommen, daß die
Saugleitung luftgefüllt und ein Flüssigkeitsvorrat in dem Pumpenbehälter vorhanden
ist, von dem Auffüllflüssigkeit durch die Diffusorkanäle nach dem Laufrad strömt,
bis die Flüssigkeit auf das umlaufende Laufrad trifft und nach außen geschleudert
wird. Dia. es für dien aus dem Laufrad austretenden Flüssigkeitsstrom am günstigsten
ist, wenn die Diffusorschaufeln spiralförmig gestaltet sind, erzeugt der Gegenstrom,
der aus dien durch die spiralförmigen Leitschaufeln begrenzten Kanälen zum Laufrad
hin strömt, an dem Laufrad. eine höchstmögliche Wirbelung, die das Auffüllen unterstützt.
Diese Wirbelung wird dadurch vergrößert, daß Störungen beim Übergang. von dem einen
Kanal zum nächstnebenliegenden Kanal auftreten, die durch die ungleichen Kanalbreiten
und durch die zwischen den Kanälen an dem Laufxadwmfang vorhandenen erwähnten Zwischenverbindungen
hervorgerufen werden. Während dies Pumpvorganges beruhen die für den Flüssigkeitsstrom
geltenden Verhältnisse auf den üblichen technischen Grundsätzen, während beim Ansaugen
das an dem Laufltadumfang auftretende zusätzliche Spritzen und Wirbeln die Luft
von der Saugseite der Pumpe besser mitreißt und in den Pumpenbehäl.ter führt. Gewünschtenfalls
können bei größeren Pumpen. auch sich wiederholende Gruppen von drei oder mehr miteinander
in Verbindung stehende DRffusorkanalanordnungen um den Umfang des Laufrades herum
angeordnet sein. Wichtig ist immer, daß zur
Abführung von Luft oder Gas die
Wirbelung durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Diffusors verstärkt wird.
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Die erfindungsgemäße Kreiselpumpe besitzt zwar ein geschlossenes Laufrad
und einen geschlossenen Diffusor, es können jedoch auch andere AusfÜhrungen verwendet
und viele Abwandlungen und Umbildungen vorgenommen werden, ohne die durch die Ansprüche
gegebene Reichweite der Erfindung zu verlassen.