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Kreiselpumpe mit Drucksteigerungszellen.
Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe der bekannten Art, bei der das Wasser am Umfange des Laufrades in gegenüber den Schaufeln angeordnete Drucksteigerungszellen einströmt und während einer Umdrehung durch die dabei entstehenden Wirbel auf einen Druck gebracht wird, dessen Höhe abhängig ist von der Anzahl der Drucksteigerungszellen am Umfange des Lanfradgehäuses und der Umfangsgeschwindigkeit des Laufrades. Bei diesen Kreiselpumpen entsteht infolge der allmählichen Zunahme des Druckes am Umfange des Laufrades eine resultierende, senkrecht zur Achse gerichtete Biegungsbeanspruchung der Welle, die sich als Radialdruck auf die Lager überträgt. Welle und Lager müssen daher bei diesen Pumpen besonders stark dimensioniert werden.
Gemäss der Erfindung kann der Nachteil des Auftretens des Radialdruekes bei Pumpen mit Drucksteigerungszellen durch verschiedene Ausführungen behoben werden.
Die Drucksteigerungszellen werden im einfachsten Falle auf zwei Umfangshälften des Laufradgehäuses, die einander gegenüberstehen und parallel geschaltet sind, verteilt, so dass in jeder der beiden Umfangshälften die resultierenden, senkrecht zur Achse gerichteten Radialkräfte gleich gross, aber entgegengesetzt gerichtet sind, sich also gegenseitig aufheben.
Statt zweier Drucksteigerungszellen kann man im Laufradgehäuse im Umfang hintereinander auch mehr Zellen anordnen und so die Förderhöhe dieser beliebig steigern.
Durch die Anordnung mehrerer parallel arbeitender, im Laufradgehäuse gegenüber den Schaufeln als Rillen nebeneinander ausgebildeter Drueksteigerungszellen kann man die Liefermenge vergrössern.
Ist eine grosse Förderhöhe bei einem bestimmten Laufraddurchmesser erwünscht, so werden zur Entlastung der Welle am Laufradumfange zwei Schaufelsysteme nebeneinander und diesen gegen- über im Laufradgehäuse zwei parallel geschaltete Rillensysteme als Drucksteigerungszellen angeordnet, die doppelte Liefermenge auf die gewünschte Förderhöhe ergeben, deren resultierende Radialdrücke aber gleich gross und entgegengesetzt gerichtet sind, wenn die Drucksteigerungszellen der beiden Systeme im Laufradgehäuse um 1800 versetzt sind.
Die vollkommene Entlastung der Welle vom Radialdruck wird auch erzielt bei einer für die doppelte Liefermenge auf die doppelte Förderhöhe gebauten vierrilligen Ausführung, bei der in den beiden Niederdruekaussenrillen die zweifache Liefermenge gefördert wird, die dann in Umführungskanälen zu den beiden Hochdruckinnenrillen geführt und dort auf die zweifache Förderhöhe gebracht wird. Durch paarweise Versetzung der Ein- und Austrittsöffnungen um 1800heben sich die resultierenden Radialdrücke auf.
Durch die Anordnung zweier oder mehrerer hintereinandergeschalteter Rillenpaare wird die Förderhöhe eine zwei-oder mehrfache gegenüber jener mit einer Rille. Der die Stopfbüchsen belastende Druck beträgt aber stets nur die Hälfte der Förderhöhe in einer der beiden äusseren Rillen.
Zwei oder mehr Rillenpaare kann man auch parallel schalten oder auch Einzelrillen dazu parallel schalten und dabei durch geeignete Verteilung der Drucksteigerungszellen auf den Gehäuseumfang die erwünschte Wellenentlastung erzielen.
Durch Kombinationen zwischen den erläuterten Ausführungen kann auch bei anderen Liefermengen und Förderhöhen neben vollkommener Entlastung der Welle von Radialkräften auch eine kleine Stopfbüchsenbelastung bei grossen Förderhöhen erzielt werden.
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In der Zeichnung ist in Fig. 1-4 eine zweirillige Ausfübrung und in den Fig. 5-8 eine vierrillige Ausführung dargestellt. Fig. 1 und 5 sind Schnitte parallel zur Welle. Die einrillige Ausführung ist wegen ihrer Einfachheit nicht gezeichnet. Fig. 2 und 6 sind Querschnitte nach der Linie 11-11 der Fig. 1 und VI-VI der Fig. 5, in denen die Drehrichtung und die Wasserlaufrichtung durch Pfeile angedeutet ist. In den Fig. 3 und 7 ist die Wasserlaufrichtung schematisch durch Pfeile angedeutet.
Die Kreise sind rillenförmige Drucksteigerungszellen, die geraden Linien Umführungskanäle. Die Fig. 4 und 8 stellen die von innen gesehene Abwicklung der Gehäuse mit den Wasserlaufrichtungen dar.
Die bei Kreiselpumpen mit Drucksteigerungszellen sich bekannter Weise über die Durchfluss- strömung lagernde Wirbelströmung versetzt das Wasser in schraubenförmige Bewegung. Hiebei gelangt das Wasser immer wieder aus den die Drucksteigerungszellen bildenden Kanälen a, b in die Schaufeln des Laufrades, erhält hier einen neuen Impuls. Die hiedurch am Umfang des Laufrades auftretende stetige Drucksteigerung beginnt am Eintritt des Wassers am Umfang des Laufrades, nimmt allmählich zu und erreicht den grössten Wert an der Austrittsstelle des Wassers am Umfang des Laufrades.
Bei der zweirilligen Ausführung nach den Fig. 1-4 sind a und b rillenförmige Drucksteigerungs- zellen, c und d im Gehäuse ausgesparte Umführungskanäle.
Bei der Ausführung nach den Fig. 5-8 liegen die beiden Niederdruckrillen 1, 2 und aussen, damit die Belastung auf die Stopfbüchsen möglichst gering ist, die Hochdruckrillen 3 und 4 zwischen den Niederdruckrillen 1 und 2.
Das Wasser tritt gleichzeitig in die Niederdruckrillen 1 und 2 und, nachdem die erste Druck- steigenmg erfolgt ist, in die Hochdruckrillen. 3 und 4, die aber auf der entgegengesetzten Seite den Einund Austritt haben, um so den Ausgleich der Radialkräfte zu erzielen. Die Umfiihrungskanäle 5, 6, 7 und 8 sind im Gehäuse ausgespart.
Es bietet keine Schwierigkeiten, die Anzahl der Rillen noch weiter zu vergrössern zwecks Erzielung noch höherer Drücke. Da aber schon bei 150 mm Laufraddurchmesser und 1450 Umdrehungen in der Minute je Rille ein Druck von über 20 Atm. erzeugt wird, so kann man mit dieser Pumpe sehr beträchtliche Drücke erreichen.
Für besondere Betriebsverhältnisse oder aus konstruktiven Gründen kann man die Rillen auch seitlich statt gegenüber dem Umfange des Laufrades oder auch zugleich seitlich und gegenüber dem Umfange anordnen und bei symmetrischer Verteilung der Rillensysteme ebenfalls den Kräfteausgleich erreichen.
Vorstehende Beschreibung bezieht sich auf Rillensysteme mit nur einem Laufrade ; man kann aber auch mehrere Laufräder, parallel oder hintereinander geschaltet, verwenden, wodurch sieh in bestimmten Fällen Vorteile ergeben.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Kreiselpumpe mit Drucksteigerungszellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucksteigerungszellen so um das Laufrad angeordnet sind, dass die von den Drucksteigerungen herrührenden einzelnen Radialkräfte sich gegenseitig grösstenteils oder ganz aufheben, so dass die Welle nur auf Verdrehung beansprucht wird.