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Selbstansaugende Kreiselpumpe Die Erfindung bezieht sich auf eine
selbstansaugende Kreiselpumpe mit an beiden Seiten offenem Flügelrad, die gleichzeitig
als Wasserringpumpe durch Verdrängerwirkung und als Kreiselpumpe durch Fliehkraftwirkung
fördert und bei der für die durch den Flüssigkeitsring und für die durch Fliehkraft
geförderte Flüssigkeit getrennte Austrittsöffnungen, für die gesamte angesaugte
Flüssigkeitsmenge dagegen eine geneinsame Eintrittsöffnung im Pumpengehäuse vorgesehen
sind. Bei solchen Pumpen ist es bekannt, die Austrittsöffnung für die durch Fliehkraft
geförderte Flüssigkeit in bezug auf die Drehrichtung vor der Austrittsöffnung für
die durch Verdrängerwirkung geförderte Flüssigkeit und in größerem Abstand von der
Drehachse anzuordnen als diese.
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Ferner sind Pumpen dieser Art bekannt, bei denen auf der Druckseite
der Pumpe außer den beiden genannten Austrittsöffnungen noch eine weitere Öffnung
vorgesehen ist, die in der Nähe des Nabenteiles des Laufrades angeordnet ist und
mit dem Druckraum der Pumpe in Verbindung steht, so daß von der Druckseite her Hilfsflüssigkeit
nach dem Laufrad zugeführt werden kann. Bei einer bekannten Pumpe dieser Art ist
die weitere Öffnung, durch die von der Druckseite der Pumpe her Hilfsflüssigkeit
nach dem Laufrad zugeführt werden kann, in dem Bereich zwischen den beiden Austrittsöffnungen
vorgesehen. Bei einer anderen vorbekannten Pumpe ist die weitere Öffnung so angeordnet,
daß sie in bezug auf die Drehrichtung des Pumpenrades nur mit einem verschwindend
kleinen Teil vor der Austrittsöffnung für die durch Fliehkraft geförderte Flüssigkeit
liegt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Pumpen der erwähnten
Bauart das Ansaugevermögen beträchtlich zu steigern bzw. die Ansaugezeit zu verkürzen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfin-
Jung dadurch gelöst, daß die
weitere Öffnung in Bezug auf die Drehrichtung der Pumpe beträchtlich, d. h. mindestens
mit ihrem ganzen Durchströmquerschnitt, vor der Austrittsöffnung für die durch Fliehkraft
geförderte Flüssigkeit liegt. Bei der Pumpe nach der Erfindung liegt die Hilfsöffnung
an einer Stelle, an der der nicht mit Flüssigkeit gefüllte Raum der haininern des
Laufrades unter Unterdruck steht, so daß die Auf füllflüssigkeit geradezu selbsttätig
in die Kammern des Laufrades hineingesaugt wird. Durch die eintretende Hilfsflüssigkeit
wird dem Wasserring zusätzlich Flüssigkeit zuge= führt und so sein Flüssigkeitsspiegel
erhöht. Nach dein Passieren der Austrittsöffnung für die durch Verdrängerwirkung
geförderte Flüssigkeit füllt daher der Flüssigkeitsring die Kammern des Laufrades
ganz oder nahezu ganz aus, so daß eine gesteigerte Saugwirkung der Pumpe erreicht
wird, weil kein toter luftgefüllter Raum mitgeschleppt wird, der die Ansaugwirkung
beeinträchtigen würde.
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Vorzugsweise wird die Pumpe gemäß der Erfindung so angeordnet, daß
die der Zuführung von Hilfsflüssigkeit dienende weitere Öffnung nach unten liegt.
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Die erfindungsgemäße Anordnung der Zusatzöffnung ermöglicht es, die
Druckseite der Pumpe so zu gestalten, daß die Austrittsöffnung für die durch Fliehkraft
geförderte Flüssigkeit bis nahe an die Austrittsöffnung für die durch Verdrängerwirkung
geförderte Flüssigkeit verlegt und der auf der Druckseite vorgesehene Kanal entsprechend
weiter herumgeführt ist.
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Eine in strömungstechnischer Hinsicht besonders vorteilhafte Bauart.
die alle durch die zusätzlich vorgesehene Hilfsöffnung sich ergebenden Vorteile
in ganz besonderem Maße zur Geltung kommen läßt, ergibt sich dann, wenn die Schaufeln
des Laufrades in bekannter Weise auf ihrer ganzen Länge von der Saugseite zur Druckseite
in Bezug auf die Drehrichtung voreilend spiralig verwunden sind und dabei erfindungsgemäß
sowohl die Stirnflächen als auch die Rückenflächen der Schaufeln kurvenförmig gekrümmt
sind. Der Winkel, unter dem die Schaufeln gegen die Laufradachse spiralig verwunden
sind, liegt dabei zweckmäßig zwischen 18 und 2,5° und beträgt bei einem Laufrad
von etwa i3omm Außendurchmesser etwa 22°. Der Querschnitt der Laufradschaufeln wird
vorteilhaft von der Saugzur Druckseite hin allmählich abnehmend ausgeführt, dergestalt,
daß die Schaufeln im Querschnitt etwa Sichelform aufweisen.
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Ein in der angegebenen Weise ausgebildeter Pumpenkreisel weist gegenüber
bekannten Laufrädern mit im Rücken dachförmigen, unter etwa 7° gegen die Kreiselachse
verschränkten Schaufeln erheblich geringere Reibungsverluste, d. h. also besseren
Wirkungsgrad auf, so daß bei gleichem Kraftverbrauch Fördermenge und Druck günstiger
sind. Außerdem läuft ein solcher Kreisel mit Spiralschaufelung sehr ausgeglichen,
weil kein durch Axialschübe bedingtes seitliches Anlaufen mehr erfolgt und weil
die Flüssigkeit infolge der besonderen Formgebung der Beschaufelung stoßfrei und
unter einwandfreier Führung durchströmen kann.
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Ein Ausführungsbeispiel einer selbstansaugenden Kreiselpumpe nach
der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht, und zwar zeigen Fig.i und 2
eine Ansicht der auseinandergeklappten Gehäusehälften der Pumpe bei fortgelassenem
Kreisel, und zwar Fig. i die Saugseite und Fig. 2 die Druckseite in Ansicht, Fig.
3 eine Teilansicht des Kreisels, Fig. q. den zugehörigen Grundriß und Fig. 5 links
außen einen Schnitt durch die Schaufel nach der Linie A-B in Fig. 3, daneben zwei
verschiedene Querschnitte der Schaufeln vor ihrem Verwinden.
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Wie Fig. i zeigt, ist die Saugseite i der Kreiselpumpe in üblicher
Weise ausgebildet. Die angesaugte Flüssigkeit tritt durch die Saugöffnung 2 in die
Zellen des nicht gezeichneten, zwischen den beiden Gehäuseteilen (Fig. i und 2)
angeordneten, in Richtung des Pfeiles 3 unilaufenden Flügelrades ein. Im Ringkanal
d., der in der Nähe der Saugöffnung flach beginnt, sich allmählich vertieft und
am anderen Ende wieder flach ausläuft, bildet sich dabei der für die Verdrängerwirkung
erforderliche Sperrwasserring. Auf der gegenüberliegenden Seite des Kreisels ist
in der Druckseite 5 des Pumpengehäuses der spiralig gewundene Ringkanal 6 für die
durch Fliehkraftwirkung geförderte, über die Drucköffnungaustretende Flüssigkeit
vorgesehen, der an seinen beiden Enden gleichfalls flach ausläuft, im übrigen Teil
aber eine etwa gleichmäßige Tiefe aufweist. Die durch Verdrängerwirkung geförderte
Flüssigkeit tritt über die Öffnung 8 aus. Erfindungsgemäß ist nun im Gehäuseteil
5 eine weitere, in Bezug auf die Drehrichtung des Kreisels (Pfeil 9) davorliegende
Öffnung io vorgesehen, durch die während der Ansaugperiode kurz vor Beginn der Luftabscheidung
aus den Laufradzellen Hilfsflüssigkeit vom Druckraum her eintreten kann. Diese zurückgeführte
Hilfsflüssigkeit dient beim Ansaugen als Ersatz für die durch die außenliegende
Öffnung herausgeschleuderte und damit für den Sperrwasser ring verlorengegangene
Hilfsflüssigkeitsmenge. Durch diesen Kreislauf der Hilfsflüssigkeit ist demnach
zu jedem Zeitpunkt der Ansaugperiode ein idealer, gut dichtender Sperrwasserring
vorhanden. Selbstverständlich muß man, um den angestrebten Effekt voll zu erreichen,
die Zusatzöffnung io möglichst tief unten, d. h. im Pumpensumpf anordnen. Bei mehrstufigen
Pumpen genügt es, die Zusatzöffnung io nur einmal, und zwar bei der am Druckgehäuse
liegenden Pumpenstufe anzubringen.
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In den Fig. 3 und 5 ist schließlich noch die erfindungsgemäße Ausbildung
der Beschaufelung des Kreisels veranschaulicht. Anders als bei den bekannten selbstansaugenden
Pumpen sind hier sowohl die Stirnfläche ii als auch der Rücken 12 der Schaufeln
13 nach Kreisbögen oder anderen Kurven gekrümmt, wobei der Winkel 1q., unter dem
die Schaufeln 13 gegen die Kreiselachse spiralig verwunden sind, zwischen 18 und
25° liegen kann und er beispielsweise bei einem Laufraddurchmesser von
etwa
130 mm zweckmäßig 22° beträgt. Das Verwinden der Schaufeln wird in üblicher
Weise vorgenommen. Als Ausgangswerkstück dient dabei ein nach den Schaufelquerschnitten
15 oder 16 vorgepreßtes Flügelrad. Der Querschnitt 16 ist insbesondere bei Pumpen
größerer Leistung zu verwenden. Nach dem Verwinden zeigt das erfindungsgemäße Laufrad
also im Querschnitt etwa sichelförmig gestaltete Schaufeln mit den bereits gekennzeichneten
strömungstechnischen und betrieblichen Vorteilen, die auf der Saugseite (bei 17)
breiter als auf der Druckseite (bei 18) sind.
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Der durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen erreichte technische Fortschritt
besteht im wesentlichen in einer sprunghaften Steigerung der Druckhöhe und der Förderleistung
bei gleichbleibender Antriebsleistung, d. h. unter entsprechender Verbesserung des
Wirkungsgrades. Infolge des gut ausgebildeten, in seinem Volumen konstant bleibenden
Sperrwasserringes lassen sich, wie Messungen gezeigt haben, Ansaugzeiten und manometrische
Saughöhen erzielen, die bisher nur mit Kolben- oder Kapselpumpen erreichbar waren.
Dabei zeichnet sich die Pumpe nach der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise
noch dadurch aus, daß die Bearbeitungstoleranzen und das Spiel des Kreisels größer
als bisher gewählt werden können, so daß die Pumpe in der Herstellung billiger und
gleichzeitig auch unempfindlich gegen Sand od. dgl. ist.