EP0250973B1 - Zentrifugalpumpe - Google Patents

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EP0250973B1
EP0250973B1 EP19870108462 EP87108462A EP0250973B1 EP 0250973 B1 EP0250973 B1 EP 0250973B1 EP 19870108462 EP19870108462 EP 19870108462 EP 87108462 A EP87108462 A EP 87108462A EP 0250973 B1 EP0250973 B1 EP 0250973B1
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EP
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window
pump
centrifugal pump
wall part
pump according
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EP0250973A2 (de
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Ernst Dipl.-Ing. Ashauer
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/426—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for liquid pumps

Definitions

  • the invention relates to a centrifugal pump with a pump wheel, which is arranged centrally behind an inlet opening and is surrounded by a pump chamber, to which a collecting space adjoins, which has an outlet opening.
  • a pump of this type is described in DE-A-29 01 456.
  • Such pumps are known as submersible pumps or as pumps with a hose connection and are used, for example, for the water supply in camping sites.
  • a collection chamber adjoins the pump chamber and has an outlet opening.
  • the invention is therefore based on the object of designing a centrifugal pump of the type mentioned at the outset in such a way that improved suction performance - even compared to air cushions - is possible.
  • the pump chamber is closed in the radial direction by side walls opposite the collecting space, that the side walls have at least one passage window, and that the total window area is between 100 and 200% of the size of the entrance opening.
  • the centrifugal pump according to the invention thus has a side wall separating the pump chamber and the collecting space, which is interrupted on its peripheral surface by at least one passage window.
  • a side wall separating the pump chamber and the collecting space, which is interrupted on its peripheral surface by at least one passage window.
  • several, in particular up to four windows are provided, so that wall parts alternate with windows and wall parts without windows over the circumference of the side wall.
  • centrifugal pump according to the invention provides a significantly improved suction power and is able to completely remove smaller air cushions standing at the inlet opening, so that undisturbed pumping of the liquid is achieved.
  • the size of the area of the windows is between 100 and 150% of the size of the cross section of the entrance opening.
  • the windows have tapered edges parallel to the axis of the pump wheel, which are formed by a continuous reduction in the wall thickness - preferably in the tangential direction - to the inner diameter of the side walls.
  • the inner walls of the side wall are arranged in an area that is 20 to 40% . is larger than the diameter of the pump wheel.
  • the height of the windows corresponds approximately to the height of the pump wheel. Furthermore, the ratio of the length of the side wall parts without a window to the length of the side wall parts with a window on the inner radius of the side wall should be at least 1: 1.
  • the side wall designed according to the invention for the pump chamber is preferably formed by appropriately designed lugs on the front wall part and the rear wall part (in the direction of flow) of the housing forming the pump chamber.
  • the front or the rear wall part can be comb-shaped to form the windows, the other part in each case having an annular web, on the inner wall of which the outer walls of the free ends of the comb-shaped wall part rest.
  • the manufacture of the windows is also technically simple in that the front and rear wall parts each have an annular web, which hold an annular comb part or perforated part which has the windows centrally.
  • FIG. 1 shows a section through a submersible pump working as a centrifugal pump, as can be used, for example, for the water supply in camping sites.
  • the submersible pump has an essentially cylindrical motor housing 1 which consists of two housing parts 2, 3 which are connected to one another in a suitable manner.
  • the upper housing part 2 of the motor housing 1 has an upper end wall with a through opening 4 through which an electrical connection cable 5 is passed in a sealed manner.
  • the lower housing part 3 sets the cylindrical wall of the upper one Housing part 2 continues and forms a base piece 6, which has a cylindrical inwardly facing annular extension 7, on which a motor 8 is mounted and through which a motor shaft 9 is guided, on which a pump wheel 10 is fastened.
  • the pump wheel 10 is shown in FIG. 1 for reasons explained in more detail below only to the right of the motor axis 9.
  • the lower housing part of the motor housing 1 has at its lower end an annular, downwardly open chamber 11 which merges into an upwardly open hose connection 12 on one side.
  • a pump base part 13 is inserted which, together with the lower contour of the base side 6 of the motor housing 1, forms the annular chamber 11 serving as a collecting chamber and a pump chamber 14 surrounding the pump wheel 10.
  • the pump base part 13 has three support feet 15 on which the pump stands. Between the support feet 15 there is an input opening 16 which is coaxial with the motor shaft 9 and into which the free end of the motor shaft projects.
  • the liquid is directed upwards through correspondingly curved wall pieces, since the collecting space 11 lies both radially outside and above the pump chamber 14.
  • the liquid entering the pump chamber 14 through the inlet opening 16 is thrown outwards by the vanes of the rotating pump wheel 10 and deflected upwards in the above-mentioned way, so that it reaches the collecting space 11.
  • the hose connector 12 Via the hose connector 12, the liquid passes under pressure into supply hoses, at the ends of which it can be removed.
  • an annular, closed side wall 17 is arranged centrally around the motor shaft 9 between the pump chamber 14 and the collecting space 11.
  • the distance between the side wall 17 and the vanes of the pump wheel 10 results from the fact that the inside diameter of the side wall 17 is approximately 1.25 times the pump wheel diameter.
  • Two windows 18 are arranged in the side wall, of which the left half can be clearly seen in FIG. 1 because the half of the pump wheel 10 lying on the left side of the motor axis 9 is not shown.
  • the windows 18 have approximately the height of the wings of the impeller 10. Their length results from the fact that the total cross section of the windows corresponds to the cross section of the entrance opening 16 or is up to 50% larger.
  • the vertical edges 19 of the windows 18, that is to say parallel to the motor axis 9, against which the liquid thrown outward flows, are sharp.
  • the wall thickness of the side wall 17 in the area of the relevant edge 19 is continuously reduced toward the inner radius, so that the pointed edge 19 is formed in the area of the inner radius.
  • edges 19 is illustrated in FIG. 2 for a pump running in both directions of rotation. If only one direction of rotation is provided for the pump, only one edge 19 needs to be made pointed at a time.
  • the inner circle schematically indicates the diameter of the pump wheel 10.
  • FIG. 3 shows a modified embodiment of the submersible pump according to FIG. 1.
  • the modification consists in the submersible pump having a collecting space 11 ′ which extends over the entire height of the housing 1 and has a hose connection above the motor housing 1.
  • the remaining arrangement essentially corresponds to the arrangement according to FIG. 1 and is not explained again in order to avoid repetitions.
  • FIG. 4 illustrates the transition from the pump chamber 14 into the annular collecting chamber 11 'through the windows 18.
  • the side wall 17 tapers inwards towards the window in order to effectively oppose the water thrown outwards by the pump wheel 10 and a defined pointed edge not a wider area that could cause swirling of the flowing water.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Zentrifugalpumpe mit einem Pumpenrad, das zentrisch hinter einer Eingangsöffnung angeordnet ist und von einer Pumpenkammer umgeben ist, an die sich ein Sammelraum anschließt, der eine Ausgangsöffnung aufweist. Eine Pumpe dieser Art ist in der DE-A-29 01 456 beschrieben. Derartige Pumpen sind als Tauchpumpen oder als Pumpen mit Schlauchanschluß bekannt und werden beispielsweise für die Wasserversorgung in Campinganlagen verwendet. An eine in Strömungsrichtung vorn liegende Wand mit der Eingangsöffnung schließt sich ein Pumpenrad an, das in einer pumpenkammer den Pumpendruck in der Flüssigkeit erzeugt.
  • An die Pumpenkammer schließt sich ein Sammelraum an, der eine Ausgangsöffnung aufweist. Diese Pumpen lassen sich mit einem Kunststoffgehäuse, das zugleich den Antriebsmotor abgedichtet umfaßt, relativ preiswert herstellen, wenn für solche Anwendungsfälle, wie die Camping-Wasserversorgung o. ä., auch größere Toleranzen in Kauf genommen werden können.
  • Die Funktion derartiger Pumpen wird problematisch, wenn sich im Bereich der Eingangsöffnung Luft angesammelt hat, die zunächst von der Pumpe abgesaugt werden muß, um dann die Flüssigkeit zu fördern. In der Praxis zeigt es sich, daß in derartigen Fällen die störungsfreie Förderung von Flüssigkeiten nicht erfolgt.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Zentrifugalpumpe der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß eine verbesserte Ansaugleistung - auch gegenüber Luftpolstern - möglich ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Pumpenkammer in radialer Richtung durch Seitenwände gegenüber dem Sammelraum abgeschlossen ist, daß die Seitenwände wenigstens ein Durchtrittsfenster aufweisen, und daß die gesamte Fensterfläche zwischen 100 und 200 % der Größe der Eingangsöffnung liegt.
  • Die erfindungsgemäße Zentrifugalpumpe weist somit eine Pumpenkammer und Sammelraum trennende Seitenwand auf, die auf ihrer Umfangsfläche von wenigstens einem Durchtrittsfenster unterbrochen ist. Vorzugsweise sind mehrere, insbesondere bis zu vier Fenster vorgesehen, so daß sich über den Umfang der Seitenwand Wandteile mit Fenster und Wandteile ohne Fenster abwechseln.
  • Es hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäße Zentrifugalpumpe eine wesentlich verbesserte Ansaugleistung erbringt und in der Lage ist, kleinere, an der Eingangsöffnung stehende Luft polster vollständig abzutransportieren, so daß ein ungestörtes Pumpen der Flüssigkeit erreicht wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Größe der Fläche der Fenster zwischen 100 und 150 % der Größe des Querschnitts der Eingangsöffnung.
  • Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform wird eine wesentliche weitere Verbesserung der Ansaugleistung dadurch erzielt, daß die Fenster spitz zulaufende Kanten parallel zur Achse des Pumpenrades aufweisen, die durch eine kontinuierliche Verringerung der Wandstärke - vorzugsweise in tangentialer Richtung - zum Innendurchmesser der Seitenwände gebildet sind.
  • In einer bevorzugten Dimensionierung sind die Innenwände der Seitenwand in einem Bereich angeordnet, der 20 bis 40 %. größer als der Durchmesser des Pumpenrades ist.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform entspricht die Höhe der Fenster etwa der Höhe des Pumpenrades. Ferner sollte das Verhältnis der Länge der Seitenwandteile ohne Fenster zu der Länge der Seitenwandteile mit Fenster auf dem Innenradius der Seitenwand wenigstens 1:1 sein.
  • Die erfindungsgemäß ausgebildete Seitenwand für die Pumpenkammer wird vorzugsweise durch entsprechend ausgebildete Ansätze an dem vorderen Wandteil und dem hinteren Wandteil (in Strömungsrichtung) des die Pumpenkammer bildenden Gehäuses gebildet. Hierzu kann das vordere oder das hintere Wandteil zur Bildung der Fenster kammförmig ausgebildet sein, wobei der jeweils andere Teil einen ringförmigen Steg aufweist, an dessen Innenwand die Außenwände der freien Enden des kammförmigen Wandteils anliegen.
  • Fertigungstechnisch einfach ist auch die Herstellung der Fenster dadurch, daß das vordere und das hintere Wandteil je einen ringförmigen Steg aufweisen, die ein die Fenster aufweisendes ringförmiges Kammteil bzw. Lochteil zentrisch halten.
  • Ferner ist es möglich, die die Seitenwände bildenden Ansätze der beiden Wandteile aufeinanderstoßen zu lassen.
  • Die Erfindung soll im folgenden anhand eines in der Zeich nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:
    • Figur 1 einen Vertikalschnitt durch eine stehende Tauchpumpe
    • Figur 2 einen Horizontalschnitt durch die die Pumpenkammer von dem Sammelraum trennende Seitenwand mit Fenstern
    • Figur 3 einen vertikalschnitt durch eine stehende Tauchpumpe mit einem ringförmigen Sammelraum
    • Figur 4 einen Horizontalschnitt entlang der Linie A-B in Figur 3
  • Figur 1 zeigt einen Schnitt durch eine als Zentrifugalpumpe arbeitende Tauchpumpe, wie sie beispielsweise für die Wasserversorgung in Campinganlagen verwendbar ist. In Übereinstimmung mit dem bisher bekannten Aufbau weist die Tauchpumpe ein im wesentlichen zylindrisches Motorgehäuse 1 auf, das aus zwei Gehäuseteilen 2,3 besteht, die in geeigneter Weise miteinander verbunden sind. Das obere Gehäuseteil 2 des Motorgehäuses 1 weist eine obere Stirnwand mit einer Durchgangsöffnung 4 auf, durch die eirr elektrisches Anschlußkabel 5 abgedichtet hindurchgeführt ist. Das untere Gehäuseteil 3 setzt einerseits die zylindrische Wandung des oberen Gehäuseteils 2 fort und bildet ein Bodenstück 6, das einen zylindrisch nach innen weisenden ringförmigen Ansatz 7 aufweist, auf dem ein Motor 8 lagert und durch den eine Motorwelle 9 hindurchgeführt ist, auf der ein Pumpenrad 10 befestigt ist. Das Pumpenrad 10 ist in Figur 1 aus unten näher erläuterten Gründen nur rechts von der Motorachse 9 dargestellt.
  • Das untere Gehäuseteil des Motorgehäuses 1 weist an seinem unteren Ende eine ringförmige, nach unten offene Kammer 11 auf, die auf einer Seite in einen nach oben offenen Schlauchanschluß 12 übergeht.
  • In das unten offene untere Gehäuseteil 3 des Motorgehäuses ist ein Pumpenbodenteil 13 eingesetzt, das zusammen mit er unteren Kontur der Bodenseite 6 des Motorgehäuses 1 die als Sammelkammer dienende ringförmige Kammer 11 sowie eine das Pumpenrad 10 umgebende Pumpenkammer 14 bildet. Das Pumpenbodenteil 13 weist drei Stützfüße 15 auf, auf denen die Pumpe steht. Zwischen den Stützfüßen 15 ist eine Eingangsöffnung 16 vorgesehen, die koaxial mit der Motorwelle 9 liegt und in die das freie Ende der Motorwelle hineinragt.
  • Zwischen der Pumpenkammer 14 und dem Sammelraum 11 wird die Flüssigkeit durch entsprechend gebogene Wandstücke nach oben geleitet, da der Sammelraum 11 sowohl radial außerhalb als auch oberhalb der Pumpenkammer 14 liegt. Die in die Pumpenkammer 14 durch die Eingangsöffnung 16 gelangende Flüssigkeit wird von den Flügeln des rotierenden Pumpenrades 10 nach außen geschleudert und auf dem genannten Weg nach oben umgelenkt, so daß sie in den Sammelraum 11 gelangt. Über den Schlauchstutzen 12 gelangt die Flüssigkeit unter Druck in Versorgungsschläuche, an deren Enden sie abnehmbar ist.
  • Erfindungsgemäß ist zwischen der Pumpenkammer 14 und dem Sammelraum 11 eine ringförmige, geschlossene Seitenwand 17 zentrisch um die Motorwelle 9 angeordnet. Der Abstand der Seitenwand 17 zu den Flügeln des Pumpenrades 10 ergibt sich daraus, daß der Innendurchmesser der Seitenwand 17 etwa das 1,25-fache des Pumpenraddurchmessers beträgt. In der Seitenwand sind zwei Fenster 18 angeordnet, von denen in Figur 1 die linke Hälfte gut erkennbar ist, weil die auf der linken Seite der Motorachse 9 liegende Hälfte des Pumpenrades 10 nicht dargestellt ist. Die Fenster 18 weisen etwa die Höhe der Flügel des Pumpenrades 10 auf. Ihre Länge ergibt sich daraus, daß der Gesamtquerschnitt der Fenster dem Querschnitt der Eingangsöffnung 16 entspricht oder bis zu 50 % größer ist. Die vertikal - also parallel zur Motorachse 9 - stehenden Kanten 19 der Fenster 18, gegen die die nach außen geschleuderte Flüssigkeit strömt, sind scharf ausgebildet. Hierzu ist die Wandstärke der Seitenwand 17 im Bereich der betreffenden Kante 19 kontinuierlich zum Innenradius hin verringert, so daß im Bereich des Innenradius die spitze Kante 19 entsteht.
  • In Figur 2 ist diese Ausbildung der Kanten 19 für eine in beiden Drehrichtungen laufende Pumpe verdeutlicht. Ist für die Pumpe nur eine Drehrichtung vorgesehen, braucht jeweils nur eine Kante 19 spitz ausgebildet zu werden. Der innere Kreis deutet schematisch den Durchmesser des Pumpenrades 10 an.
  • Es hat sich gezeigt, daß die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile insbesondere dann erreicht werden, wenn zwei bis vier Fenster 18 über den Umfang der Seitenwand 17 verteilt vorhanden sind.
  • Figur 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Tauchpumpe gemäß Figur 1. Die Abwandlung besteht darin, daß die Tauchpumpe einen Sammelraum 11' aufweist, der sich über die gesamte Höhe des Gehäuses 1 erstreckt und einen Schlauchanschluß oberhalb des Motorgehäuses 1 aufweist. Die übrige Anordnung entspricht im wesentlichen der Anordnung gemäß Figur 1 und wird zur Vermeidung von Wiederholungen nicht erneut erläutert.
  • Figur 4 verdeutlicht den Übergang vom Pumpenraum 14 in den ringförmigen Sammelraum 11' durch die Fenster 18. Auch hier ist die Seitenwand 17 zum Fenster hin nach innen verjüngt spitz ausgebildet, um dem vom Pumpenrad 10 nach außen geschleuderten Wasser eine definierte spitze Kante wirksam entgegenzustellen und nicht eine breitere Fläche die zu Verwirbelungen des strömenden Wassers Anlaß geben könnte.

Claims (11)

1. Zentrifugalpumpe mit einem Pumpenrad (10), das zentrisch hinter einer Eingangsöffnung (16) angeordnet ist und von einer Pumpenkammer (14) umgeben ist, an die sich ein Sammelraum (11) anschließt, der eine Ausgangsöffnung (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenkammer (14) in radialer Richtung durch Seitenwände (17) gegenüber dem Sammelraum (11) abgeschlossen ist, daß die Seitenwände (17) wenigstens ein Durchtrittsfenster (18) aufweisen, und daß die gesamte Fensterfläche zwischen 100 und 200 % der Größe der Eingangsöffnung (16) liegt.
2. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Fensterfläche zwischen 110 und 150 % der Größe der Eingangsöffnung (16) liegt.
3. Zentrifugalpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß die Fenster (18) spitz zulaufende Kanten (19) parallel zur Achse (9) des Pumpenrades (10) aufweisen, die durch die kontinuierliche Verringerung der Wandstärke zum Innendurchmesser der Seitenwände (17) gebildet sind.
4. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand (17) das Pumpenrad (10) kreisförmig umschließt und die spitz zulaufenden Kanten (19) durch eine tangentiale Verjüngung der Wandstärke gebildet sind.
5. Zentrifugalpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet daß die Innenseite der Seitenwand in einem Durchmesserbereich angeordnet ist, der 15 bis 40 % größer als der Durchmesser des Pumpenrades (10) ist.
6. Zentrifugalpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Fenster (18) etwa der Höhe des pumpenrades (10) entspricht.
7. Zentrifugalpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fenster (18) in axialer Richtung durch je eineir umlaufenden Steg begrenzt sind.
8. Zentrifugalpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das die Pumpenkammer (14) bildende Pumpengehäuse (1) aus einem vorderen Wandteil (13) und einem hinteren Wandteil (6) besteht, von denen ein Wandteil (13, 6) zur Bildung der Fenster (18) kammförmig ausgebildet ist und der andere Wandteil (6, 13) einen ringförmigen Steg aufweist, an dessen Innenwand die Außenwänder der freien Enden des kammförmigen Wandteils (6, 13) anliegen.
9. Zentrifugalpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das die Pumpenkammer (14) bildende Gehäuse aus einem vorderen Wandteil (13) und einem hinteren Wandteil (6) besteht, daß das vordere und das hintere Wandteil je einen ringförmigen Steg aufweisen, die ein die Fenster aufweisendes, ringförmiges Kammteil zentrisch halten.
10. Zentrifugalpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das die Pumpenkammer (14) bildende Gehäuse (1) aus einem vorderen Wandteil (13) und einem hinteren Wandteil (6) besteht und daß die Fenster durch Ansatzteile des vorderen Wandteils (13) und des hinteren Wandteils (6) gebildet sind, die mit demselben Durchmesser aufeinanderstoßend miteinander verbunden sind.
11. Zentrifugalpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Länge der Seitenwandteile (17) ohne Fenster zur Länge der Seitenwandteile (17) mit Fenster (18) auf dem Innenradius der Seitenwand (17) wenigstens 1:1 ist.
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EP0250973A2 EP0250973A2 (de) 1988-01-07
EP0250973A3 EP0250973A3 (en) 1989-12-13
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