Zentrifugalpumpe. Die Erfindung bezieht sich auf Zentri- fugalpumpen, und trotzdem sie speziell in bezug auf eine Kühlwasser-Zirkulationspumpe für eine Verbrennungskraftmaschine beschrie ben ist, ist sie auf keinen Fall darauf be schränkt.
Die Erfindung betrifft eine Zentrifugal pumpe mit einem Flügelrad, einer von der Flüssigkeit durchströmten Einlasskammer und einer sich durch die Einlasskammer erstrek- kenden Antriebswelle für das Flügelrad.
Gemäss der Erfindung besitzt die Zentri- f ugalpumpe eine in der Einlasskammer an geordnete, sieh zum Teil um die Flügelrad nabe herum erstreckende Rampe, welche die mit der Antriebswelle rotierende Flüssigkeit iit den Flügelradraum leitet.
In den Figuren der beiliegenden Zeich nungen ist ein Ausführungsbeispiel des Er findungsgegenstandes dargestellt.
Fig. 1 ist ein Grundriss des Pumpen gehäuses mit weggebrochenen Teilen.
Fig. 2 ist eine Seitenansicht des Pumpen gehäuses.
Fig. 3 ist ein Mittelschnitt durch die voll ständige Pumpe.
Fig. 4 ist ein Grundriss des Pumpenrades. Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht des Pumpengehäuses, teilweise aufgebrochen.
Fig. 6 ist ein Schnitt entlang der Linie X-X in Fig. 1.
Fig. 7 ist ein Schnitt entlang der Linie Y-Y in Fig. 1. Der Gesamtwirkungsgrad einer bisher ver wendeten einstufigen Zentrifugalpumpe zum Zirkulieren des Kühlmittels von Verbren- nungskraftmaschinen ist sehr niedrig. Dieser Wirkungsgrad ist aber kein ernstliches Hin dernis, da. der totale Kraftbedarf solcher Pum pen relativ gering ist. Die grösste Schwierig keit, welche beim Arbeiten üblicher Kühl mittelpumpen angetroffen wird, ist ein schar fer Abfall in der Förderleistung bei hohen Drehzahlen.
Da bei hohen Drehzahlen eine grosse Kühlmittelmenge erforderlich ist, sieht man, dass eine Pumpe mit abfallender Förder- leistungskurve bei hohen Drehzahlen mit grösseren Abmessungen ausgeführt werden muss als eine ohne eine solche abfallende Kurve.
Die Lösung dieses Problems durch die vor liegende Erfindung wird durch eine Betrach tung der Zeichnungen und speziell der Fig. 1, 2, 3 und 5 leicht verständlich, in denen ein allgemein mit 10 bezeichnetes, ge wöhnlich aus Eisenguss bestehendes Pumpen gehäuse gezeigt ist, das mit einer Ausnehmung 13 für das Flügelrad, einem Einlassstutzen 14, einer Einlasskammer 15, einer Trennwand 16 und einer Öffnung 17 in .der Trennwand, die zur Austrittskammer 18 führt, versehen ist.
Das Gehäuse ist ferner mit einem Heiz- ansehluss 24 versehen, der zwecks Aufnahme eines Warmwasser-Heizfittings mit einem Ge winde versehen ist, sowie mit einer Ausneh- mung 34, welche eine Dichtung enthält, und einer Kammer 12, in welche ein Kugellager 26 gepresst wird, das die Welle 25 trägt. Die Welle 25 trägt am einen Ende ein Flügelrad 21 und am andern Ende die Nabe einer Riemenscheibe 32, die durch einen Ring 33 gesichert ist.
Die Pumpendichtung besteht aus einem Metalldichtungsgehäuse 35, das in die Ausnehmung 34 gepresst ist und einen Gummi- oder dergleichen Dichtungsbalg 29 trägt. Ein Graphitdichtungsring 30 ist an dem Gummi- oder dergleichen Dichtungsring 29 befestigt und wird durch die Schrauben feder 28 nach links gedrückt. Diese Dichtung wirkt mit. der Fläche 37 der Nabe 36 des Flügelrades zusammen (Fug. 3 und 4).
Die Zusammenstellung der verschiedenen Teile der Pumpe sind in Fig. 3 gezeigt. Im Interesse der Klarheit zeigen die Fig. 1, 2 und 5 nur das Pumpengehäuse; die Dichtung und die bewegten Teile sind weggelassen. Ein wichtiger Unterschied zwischen dieser Pumpe Lind den früheren besteht in der Anordnung der Rampe 20 in der Einlasskammer 15. Die Struktur dieser Rampe ist am besten in den. Fig. 5 bis 7 ersichtlich, obgleich sie auch in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist.
Der Durchfluss des Kühlmittels durch die Pumpe ist in den Fig. 2, 3 und 5 durch Pfeile dargestellt, wie es durch den Einlassstutzen 14 eintritt, in die Einlasskammer 15 fliesst und an der Trenn wand 16 und dem Flügelrad 21 vorbei zum Austrittsraum 18 gelangt.
Infolge der strengen Raum- und Gewichts beschränkungen bei Automobilen müssen alle Dimensionen dieser Pumpe so klein wie mög lich gehalten werden. Dies bewirkt, dass die Flügelradnabe 36 einen grossen Teil des Durchmessers der Einlasskammer 15 und der Trennwandöffnung 17 einnimmt. Die Rota tion der Nabe des Flügelrades bewirkt eine entsprechende Rotation des Wassers in der Einlasskammer 15. Diese Rotation des Wassers in der Einlasskammer 15 ist höchst uner- wünscht, indem dadurch die Förderhöhe der Pumpe herabgesetzt wird.
Ferner erzeugt die Vorrotation des Wassers Kavitation, was Wir kungsgradeinbussen bedingt und ferner Schwingungen oder Stösse am Ausfluss ent- stehen lässt, bei denen die Druckschwankun- gen bis zu 127 mm (5") Quecksilbersäule er reichen können.
Die vorliegende Erfindung behebt diesen Nachteil und verbessert den Wirkungsgrad dieser Pumpen bedeutend durch die in den Fig. 1, 2, 3 und 5 gezeigte Rampe 20. Die Einlasskammer 15 ist gewöhnlich ringförmig; aber eine solche Formgebung der Einlasskam- nier 15 wird durch das Anbringen einer Rampe 20 abgeändert, wie es am besten in Fig. 5 ersichtlich ist. Die äussere Umrisslinie der Rampe 20 ist in Fig. 2 gezeigt. Diese ablenkende Rampe erstreckt sich über einen Bogen von mindestens annähernd 120 um die Flügelradnabe herum.
Irgendein Bestreben des Wassers, in der Eintrittskammer 15 zu rotie ren, bewirkt ein Fliessen entlang der Neigung der Rampe 20 und direkt in die Flügelrad kammer 13.
Die Fig. 1, 2 und 5 zeigen die Fläche 11, welche- fest auf eine entsprechende Fläche des Motorblockes festgeschraubt ist, lind zwar mittels in die Bolzenlöcher 38 eingeführter Bolzen. In Fig. 1 ist ein von der Einlass- kammer 15 zum Motorblock führender Um lauf 19 gezeigt. Der Zweck dieses Umlaufes ist, im Motor während der Anwärmzeit die Entstehung heisser Stellen zu verhindern, nährend welcher Zeit die normale Zirkulation durch den Kühler durch die Motorthermostate abgestellt wird.
Während des normalen Ar beitens wird die Zirkulation durch den Um lauf 19 durch die Ventilwirkung des Thermo staten verhindert, und die gesamte Zirkula tion findet durch den Kühler statt.
Fig. 4 zeigt im Detail eine bevorzugte Form des Flügelrades mit vollen Schaufeln 22, kürzeren Zwischenschaufeln 23 und der Flügelradnabenfläche 37.
Um diese so veränderte Pumpe zu prüfen und mit Standardpumpen zu vergleichen, wurde eine Prüfanordnung zusammengestellt, hei welcher die zu prüfenden Pumpen heisses Wasser in eine Leitung mit einer Drosselstelle von 17,5 mm ("/"") Durchmesser pumpten. Beim Durchpumpen von 93,3 C (200 F) heissem Wasser war der maximale Druck abfall an der Drosselstelle mit der abgeänder ten Pumpe gleich 1,25 at (17,8 pounds per square inch) bei 5-125 Tour/min.
Eine Stan dardpumpe mit demselben Flügelrad und ebenfalls mit 93,3 C (200 F) heissem Was ser arbeitend erreichte einen maximalen Druckabfall von 0,78 at (11,1 lbs. p. sq. in.) bei 4900 Tour/min; bei 5125 Tour/min war der Druckabfall 0,75 at (10,7 lbs. p. sq. in.).
Bei 99 C (210 F) ergab die abgeänderte Pumpe 0,355 at (5,05 Ibs. p. sq. in.) bei 3100 Tour/min und die Standardpumpe 0,25 a.t (3,6 lbs. p. sq. in.) bei 2600 Tour/min und 0,20 at. (2,9 lbs. p. sq. in.) bei 3100 Tour/min.
Der Abfluss der untersuchten Pumpe war frei von Stössen und Schwingungen. Ferner besitzt die Pumpe einen relativ hohen Wir kungsgrad, und zwar speziell bei hoher Tou renzahl und selbst auch dann, wenn sich die Temperatur des zu pumpenden Wassers dem Siedepunkt nähert.