Kreiselpumpenanlage. Die Erfindung betrifft eine Kreiselpum- penanlage, insbesondere zur Förderung von Abwässern, und besteht darin, dass die Welle des Laufrades eine derartige Stellung zur Horizontalen aufweist und der Saugeintritt über dein Laufrad angeordnet ist, dass im Laufrad sich ausscheidende Gase bzw. Dämpfe nach oben entweichen können. Vorteilhafter weise bildet der Gehäuseoberteil der Pumpe einen Teil des Bodens eines Sammelschachtes. Der Einlaufstutzen kann bündig mit dem Ge häuseoberteil abschliessen.
Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungs beispiele der Erfindung schematisch dar gestellt.
Fig. 1 und 2 zeigen Diagramme einer Pumpe mit niederem und mit hohem ns.
Fig. 3 zeigt eine Abwasserförderanlage im Schnitt, Fig. 4 den Boden des Sammelschachtes, Fig. 5 einen Schnitt durch eine weitere Ausführung der Kreiselpumpe in grösserem Massstab und Fig. 6 den Auslass der Gase durch die Lauf radwelle.
Beim Fördern bzw. Umwälzen von Abwas ser in bisherigen Kreiselpumpenanlagen zeigt sich ein unstabiles Arbeiten. Diese Unstabili tät macht sich bemerkbar in einem Abnehmen der Fördermenge und einer Verringerung der Förderhöhe, wodurch auch die von der Pumpe aufgenommene Leistung sich ändert. Die Empfindlichkeit des Pumpenlaufrades hängt zum Teil mit der spezifischen Drehzahl ne zu- sammen, welche die Gesetzmässigkeit des un stabilen Betriebes bestimmt.. Dabei kann sich der Rückgang in der Förderleistung bezüglich des Kraftbedarfes der Pumpe negativ oder po sitiv auswirken. Dies wird durch die Charak teristik der Pumpe bestimmt.
Es hat sich gezeigt, dass die im Abwasser enthaltenen Stoffe mit Gasen gesättigt sind bzw. Gase entwickeln. Infolge der Geschwin digkeitszunahme in der Pumpe und der damit verbundenen, unvermeidlichen örtlichen Um strömungen an den Schaufelspitzen beim Ein tritt des Laufrades entstehen Druckabfälle. Diese Drucksenkungen werden noch vergrö ssert durch die in Rotationsbewegung mitge rissenen, mit Gas gesättigten Stoffe.
Dadurch entsteht eine Ausscheidung von Gasen im Flüssigkeitsstrom. Die Gase, die leichter als die Flüssigkeit sind, sammeln sich bzw. stauen sich um die Nabe des Laufrades. Infolgedessen verengt sieh durch dieses Phä nomen der Eintrittsquerschnitt des Laufrades und bewirkt ein Abdrosseln der Fördermenge auf der Saugseite, was ausserdem eine aus giebige Begünstigung der Gasausscheidung bedeutet.
Dies erklärt, dass in den bisherigen Anla gen in der im Betrieb befindlichen Pumpe in Abhängigkeit von der Zeit eine immer zu nehmende Gasausscheidung auftritt und die Saugdrosselung des Flüssigkeitsstromes immer grösser wird. Dadurch wird die Pumpe zum Kavitieren gedrängt, indem die entstehenden Unterdrücke die Dampfspannung bei der ge- gebenen Flüssigkeitstemperatur erreichen, ein Vorgang, welcher zur Verdampfung der Flüs sigkeit selbst führt.
In Fig. 1 sind die Verhältnisse und die Gesetzmässigkeit eines solchen unstabilen Be triebes für eine Pumpe mit niedrigem na dar gestellt, in Fig. 2 diejenigen für eine Pumpe mit hohem nfi.
Bei der Inbetriebsetzung arbeitet die Pumpe im Schnittpunkt B der QH-Kennlinie und der Rohrleitungskennlinie K. Entspre chend der Zeitdauer des Betriebes verschiebt sich der Betriebspunkt B infolge der erwähp- ten Gasabsonderung im Eintritt des Laufrades längs der K-Linie,
und es bildet sich Ka- vitationsbetrieb. Aus den beiden Diagrammen ist ersichtlich, dass mit zunehmender Betriebs dauer durch das Phänomen der Abdrosselung im Eintritt des Laufrades die Fördermenge und gleichzeitig mehr und mehr die Gesamt- förderhöhe verringert wird. Die Kurve N zeigt die Veränderung des Kraftbedarfes der <RTI
ID="0002.0038"> Pumpe; während bei einer Piunpe mit niedri gem n & der Kraftbedarf zLUrückgeht, steigt er bei Pumpen mit hohem n".
Um den Betrieb praktisch aufrechterhalten zu können, bedingt dieses unstabile Arbeiten in gewissen Fällen ein periodisches Abstellen und Wiederinbetriebsetzen der Pumpe, in an dern das Einschalten eines Zulaufdruckes.
Weder das, eine noch das andere ist bei einer Anlage nach Fig. 3 erforderlich, in dem der Saugeintritt über dem Laufrad an geordnet ist und die Welle senkrecht ange ordnet ist, so dass im Laufrad sich aussehei- dende Gase bzw. Dämpfe durch die Saug mündung entweichen können.
Der Hauptstrang (Fig.1) eines Abwasser netzes ist durch den Kanal 2 mit dem Sam- melschacht 3 der Pumpenanlage verbunden und hat bei der Einmündung des Kanals 2 einen Brunnen 4 ztun Abfangen von schwe ren, mit dem Abwasser mitgeführten Gegen ständen.
Der Gehäuseoberteil 5 der Kreisel- piunpe 6 bildet einen Teil des Bodens des Sammelsehachtes 3, indem die Pumpe 6 in einer Grube 7 versenkt angeordnet ist. Der Einlaufstutzen 8 ist bündig in den Gehäuse- oberteil 5 eingesetzt und trägt mittels Rippen 9 ein Schutzrohr 10 für die Welle 11 des fliegend angeordneten Laufrades 12.
Das Spiralgehäuse 13 ist mit einem nach oben gebogenen Austritt 14 versehen, an dem sich der Diffusor 15 der Steigleitung 16 an schliesst, der durch den aufwärtsgebogenen Austritt 14 einfach angeschlossen und leicht gereinigt werden kann (Fig. 3 -und 4). Ausser dem ist ein ebener Abschluss des Sammel- schachtbodens möglich. Auf dem Maschinen- hausboden <B>17</B> ist der Antrieb der Pumpe 6, ein Elektromotor 18, aufgestellt.
Das aus dem Hauptstollen 1 in den Sam- melschacht 3 übertretende Abwasser fliesst nun der Pumpe durch den Einlaufstutzen 8 zu und die sich im Laufrad bildenden Gase entweichen durch den Stutzen 8 nach oben, so dass der unstabile Betrieb der bisher be kannten Pumpen vermieden ist.
In Fig. 5 ist die Pumpe 6 in grösserem Massstab dargestellt. An Stelle des radialen Laufrades 12 ist ein Diagonallaufrad 19 vor gesehen, welches vom Gehäuse 20 umgeben ist. Beim Ausbau des Saugstutzens 8, der auch hier bündig in den Oberteil 5 des Pumpen gehäuses eingesetzt ist, um einen glatten Ein lauf zu erhalten, wird eine Öffnung 5a frei, durch die das Laufrad 19 samt dem Gehäuse 20 nach oben ausgebaut werden kann.
Innerhalb des Schutzrohres sind die La ger 21 angeordnet, zwischen denen eine Kam mer 22 vorgesehen ist für eine hydraulische Abdichtung der Welle. Der Kammer 22 wird durch das Rohr 23 Reinwasser zugeführt, das an das Wasserleitungsnetz oder an einem Reinwasserbehälter über dem höchsten Was-. serspiegel im Sammelschacht angeordnet ist. Damit ist der untere Teil des Schutzrohres 1.0 hydraulisch abgedichtet und das Eindringen von Schmutzwasser wird verhindert.
Die fliegende Anordnung des Laufrades 12 bzw. 19 der Pumpe und die Anordnung der Lagerung im Schutzrohr ohne Lagerung im Innern der Pumpe 6 ermöglicht, dass die Pumpe ohne Gefahr auch trocken laufen kann, so dass sie jederzeit ohne vorheriges Abstellen wieder zu fördern beginnt, sobald Abwasser in den Sammelschacht hineinfliesst.
Die Leitung 24, an die eine Ringleitung 25 angeschlossen ist, von welcher über dem Umfang des Schutzrohres verteilte Düsen 26 abzweigen, dient zur Zufuhr von Reinwasser unter Druck, um die Schaufeln, insbesondere auf der Eintrittsseite und am äussern Um fang, kräftig bespülen zu können und die Reinigung des Laufrades von den sich sam melnden Gasen zu unterstützen. Die Leitung 24 ist dazu mit einem vom Maschinenraum aus bedienbaren Abschlussventil versehen und an das Wasserleitungsnetz bzw. ein Druck wassernetz oder einen hochgelegenen Behälter angeschlossen.
Anstatt dass die Düsen am Schutzrohr angebracht sind, können sie auch am Laufrad selbst bzw. an der Welle vorge sehen sein, wobei dann das Spritzwasser durch die Welle oder durch ein die Welle umgeben des Rohr zugeführt wird. Es können aber die Düsen an der Wand des Sammelschachtes angeordnet und gegen den Laufradeintritt ge richtet sein.
Das Laufrad 19 in Fig. 6 ist mit an den innern Schaufelwurzeln in der Nähe der Ein trittskante 27 angeordneten Auslassöffnungen 28 versehen, durch die die sich ansammelnden Gase entweichen können. Dazu münden die Öffnungen 28 in eine die Welle 11 umgebende Ringnut 29 ein. An die Ringnut 29 schliesst sich die Querbohrung 30 und die Längsboh rung 31 in der Welle 11 an. Die Längsboh rung 31 erstreckt sich bis über den höchsten Wasserspiegel im Sammelschacht und mün det dort in die Querbohrung 32 ein, die mit der Ringnut. 33 in Verbindung steht, welch letztere einen Abzugkanal 34 aufweist, um die Gase ausserhalb des Schutzrohres entwei chen zu lassen. An Stelle der Bohrung 31 in der Welle 11 kann auch ein die Welle 11 um gebendes Rohr vorgesehen sein.
Bei der beschriebenen Ausführung ergibt sich der Vorteil, dass die im Eintritt des Lauf rades abgesonderten Gase entweichen können, indem sie längs oder durch die Welle bis zur Oberfläche des Wasserspiegels oder darüber emporsteigen. Sie werden damit keine schäd- liehe Drosselung mehr bewirken können und ein unstabiler Betrieb ist daher ausgeschlos sen. Dadurch, dass die Pumpe einen Teil des Bodens des Sammelschachtes bildet, kann der Schacht vollständig entleert werden und die Pumpe kann ohne Gefahr von Abschnappen auch die kleinste Menge fördern. Auch nach einem Trockenlaufen wird sie immer imstande sein, alle auftretenden Abwassermengen zwi schen dem für sie bestimmten maximalen Wert und dem Nullpunkt zu bewältigen.
Ferner ermöglicht die Anordnung eine leichte Zugänglichkeit zum Eintritt des Laufrades während des Betriebes, um eventuelle Ver stopfungen durch Zufuhr von Druckwasser oder Druckluft reinigen zu können.
Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf Kreiselpumpen zum Fördern von Abwasser, sondern kann für jede Kreisel pumpe, die zum Fördern von gas- bzw. dämpfeausscheidenden Flüssigkeiten dient, angewendet werden.
Centrifugal pump system. The invention relates to a centrifugal pump system, in particular for pumping waste water, and consists in the fact that the shaft of the impeller is positioned in such a way to the horizontal and the suction inlet is arranged above the impeller that gases or vapors escaping in the impeller escape upwards can. The upper housing part of the pump advantageously forms part of the bottom of a collecting shaft. The inlet connection can be flush with the upper part of the housing.
In the drawing, two execution examples of the invention are shown schematically represents.
Figures 1 and 2 show diagrams of a low and high ns pump.
Fig. 3 shows a sewage conveying system in section, Fig. 4 shows the bottom of the collecting shaft, Fig. 5 shows a section through a further embodiment of the centrifugal pump on a larger scale and Fig. 6 shows the outlet of the gases through the running wheel shaft.
When pumping or circulating wastewater in previous centrifugal pump systems, an unstable operation shows. This Unstabili ity is noticeable in a decrease in the delivery rate and a decrease in the delivery head, which also changes the power consumed by the pump. The sensitivity of the pump impeller is partly related to the specific speed ne, which determines the regularity of the unstable operation. The decrease in the delivery rate can have a negative or positive effect on the power requirement of the pump. This is determined by the characteristics of the pump.
It has been shown that the substances contained in the wastewater are saturated with gases or develop gases. As a result of the increase in speed in the pump and the associated, unavoidable local flow at the blade tips when the impeller occurs, pressure drops occur. These pressure drops are further increased by the gas-saturated substances that are entrained in rotation.
This creates an excretion of gases in the liquid flow. The gases, which are lighter than the liquid, collect or back up around the hub of the impeller. As a result, this phenomenon narrows the inlet cross-section of the impeller and causes the flow rate to be throttled on the suction side, which also means that gas excretion is beneficial.
This explains that in the previous systems in the pump that is in operation, a gas excretion that has to be increased as a function of time occurs and the suction throttling of the liquid flow is increasing. As a result, the pump is forced to cavitate, in that the resulting negative pressures reach the vapor tension at the given liquid temperature, a process which leads to the evaporation of the liquid itself.
In Fig. 1, the relationships and the regularity of such an unstable loading operation for a pump with low na is provided, in Fig. 2 those for a pump with high nfi.
During commissioning, the pump works at the intersection point B of the QH characteristic curve and the pipe characteristic curve K. Depending on the duration of operation, operating point B shifts as a result of the gas separation mentioned at the impeller inlet along the K line,
and cavitation operation is formed. It can be seen from the two diagrams that, with increasing operating time, the flow rate and, at the same time, the total head is reduced more and more due to the throttling phenomenon at the inlet of the impeller. The curve N shows the change in the power requirement of the <RTI
ID = "0002.0038"> pump; while the power requirement zLU decreases for a Piunpe with low n &, it increases for pumps with a high n ".
In order to be able to maintain the operation practically, this unstable operation requires in certain cases a periodic shutdown and restart of the pump, in which the switching on of an inlet pressure.
Neither that, one nor the other is required in a system according to FIG. 3, in which the suction inlet is arranged above the impeller and the shaft is arranged vertically so that gases or vapors appearing in the impeller through the suction mouth can escape.
The main line (FIG. 1) of a wastewater network is connected to the collecting shaft 3 of the pump system by the channel 2 and has a well 4 at the confluence of the channel 2 to catch heavy objects carried along with the wastewater.
The upper housing part 5 of the centrifugal pump 6 forms part of the bottom of the collecting shaft 3, in that the pump 6 is arranged sunk in a pit 7. The inlet connection 8 is inserted flush into the upper housing part 5 and, by means of ribs 9, carries a protective tube 10 for the shaft 11 of the overhung impeller 12.
The spiral housing 13 is provided with an upwardly curved outlet 14, to which the diffuser 15 of the riser 16 closes, which can be easily connected through the upwardly curved outlet 14 and easily cleaned (Fig. 3 and 4). In addition, a level closure of the collecting shaft bottom is possible. The drive of the pump 6, an electric motor 18, is set up on the machine house floor <B> 17 </B>.
The waste water overflowing from the main tunnel 1 into the collecting shaft 3 now flows to the pump through the inlet connection 8 and the gases forming in the impeller escape upwards through the connection 8, so that the unstable operation of the previously known pumps is avoided.
In Fig. 5, the pump 6 is shown on a larger scale. Instead of the radial impeller 12, a diagonal impeller 19 is seen, which is surrounded by the housing 20. When removing the suction port 8, which is also used flush in the upper part 5 of the pump housing to get a smooth A run, an opening 5a is free through which the impeller 19 together with the housing 20 can be expanded upwards.
Within the protective tube, the La ger 21 are arranged, between which a Kam mer 22 is provided for hydraulic sealing of the shaft. The chamber 22 is fed through the pipe 23 pure water, which is connected to the water supply network or to a pure water tank above the highest water. mirror is arranged in the collecting shaft. This hydraulically seals the lower part of the protective tube 1.0 and prevents dirty water from entering.
The floating arrangement of the impeller 12 or 19 of the pump and the arrangement of the storage in the protective tube without storage inside the pump 6 enables the pump to run dry without danger, so that it starts to pump again at any time without being switched off beforehand Waste water flows into the collecting shaft.
The line 24, to which a ring line 25 is connected, from which nozzles 26 distributed over the circumference of the protective tube branch off, serves to supply pure water under pressure in order to be able to vigorously flush the blades, especially on the inlet side and on the outer circumference and to support the cleaning of the impeller from the gases that collect. To this end, the line 24 is provided with a shut-off valve that can be operated from the machine room and is connected to the water supply network or a pressurized water network or an elevated container.
Instead of the nozzles being attached to the protective tube, they can also be seen on the impeller itself or on the shaft, in which case the spray water is fed through the shaft or through a tube surrounding the shaft. But the nozzles can be arranged on the wall of the collecting shaft and directed against the impeller inlet.
The impeller 19 in Fig. 6 is provided with outlet openings 28 arranged on the inner blade roots in the vicinity of the stepping edge 27, through which the accumulating gases can escape. For this purpose, the openings 28 open into an annular groove 29 surrounding the shaft 11. The transverse bore 30 and the longitudinal bore 31 in the shaft 11 adjoin the annular groove 29. The Längboh tion 31 extends over the highest water level in the collecting shaft and opens there into the transverse bore 32, which is with the annular groove. 33 is in connection, the latter having an exhaust duct 34 in order to let the gases escape outside the protective tube. Instead of the bore 31 in the shaft 11, the shaft 11 can also be provided to give a tube.
In the embodiment described there is the advantage that the gases secreted in the inlet of the impeller can escape by rising up along or through the shaft to the surface of the water level or above. You will thus no longer be able to bring about any harmful throttling and unstable operation is therefore excluded. Because the pump forms part of the bottom of the collecting sump, the sump can be completely emptied and the pump can deliver even the smallest amount without the risk of snapping off. Even after it has run dry, it will always be able to cope with all waste water quantities between the maximum value determined for it and the zero point.
Furthermore, the arrangement allows easy access to the entrance of the impeller during operation, in order to be able to clean any blockages by supplying pressurized water or compressed air.
The present invention is not limited to centrifugal pumps for pumping wastewater, but can be used for any centrifugal pump that is used for pumping gas or vapor separating liquids.