Verfahren zum Fördern nichthomogener Stoffe mittels Kreiselpumpe. Die Erfindung bezieht sieh auf ein Ver fahren zum Fördern nichthomogener Stoffe mittels einer Kreiselpumpe mit. rückwärts- gekrümmten Schaufeln.
Werden nichthomogene Stoffe, also lIi- sehungen aus flüssigen, festen und/oder gas förmigen Komponenten durch Kreiselpumpen gefördert, so treten oft Störungen des Betrie bes durch starkes Nachlassen oder gar völliges Aussetzen der Förderung auf, und schon bei relativ niedrigen Feststoff- und Gasgehalten können sieh diese Betriebsstörungen bis zur Unerträglichkeit häufen.
Die Erfindung geht. aus von der Erkennt nis, dass diese Störungen verursacht werden durch die Beschleunigungen in der Stoffströ mung, welche die spezifisch schwereren und leichteren Komponenten des Stoffes voneinan der scheiden, und dass diese Abseheidung sich um so ausgiebiger vollzieht, je stärker die Be schleunigung ist, je länger sie auf den Stoff einzuwirken vermag und je grösser die Dichte unterschiede der Komponenten sind.
Insbe sondere also, wenn die Stoffströmung, etwa durch ein vorübergehendes Anwachsen des Gehaltes an fester Komponente oder ein eben solches der Zähigkeit der flüssigen Kompo nente, sich verlangsamt, so wird besonders in dem starken Feld zentripetaler Beschleuni gung, das im Innern des Laufrades der Krei selpumpe herrscht, ganz besonders die gasför mige Komponente in grösseren Mengen abge- schieden und im Laufrad zurückgehalten wer den.
Dies hat. zur Folge, dass dort. das spe- zifische Gewicht. des Förderstoffes und mit ihm der durch (las Laufrad erzeugte Druck schliesslich soweit absinkt, dass die Förderung gänzlich unterbrochen, der Betrieb also ge stört wird.
Das Verfahren nach. der Erfindung be zweckt, diese Betriebsstörungen zu vermeiden. Es besteht darin, dass man eine Pumpe ver wendet, bei der die Gestalt der Rück- und der Vorderseite der Schaufel voneinander ver schieden und derart ist, dass die Förderstoff- strömung bei vollem Durchsatz nur der Rück seite folgt und sieh von der Vorderseite ab löst, bei stockendem Durchsatz dagegen sieh von der Rückseite ablöst und der Vorderseite folgt.
Dabei kann die entlang dem äussern Um fang des Laufrades zu messende Breite des Laufsehaufelkanals mindestens sechsmal so gross sein wie die kleinste parallel zur Lauf radebene zu messende lichte Weite des Lauf schaufelkanals. Diese Massnahme erleichtert, dass die Stoffströmung sich, wie mit der Er findung beabsichtigt, bei voller Förderung von der Vorderseite, bei stockender Förde rung dagegen von der Rückseite der Laufrad- sehaufel ablöst.
In Verbindung damit empfiehlt es sich, eine Pumpe zu verwenden, bei der die in AYialsehnitten liegenden Abmessungen derart sind, dass die parallel zur Laufradachse am Austritt. aus dein Laufrad zti messende Höhe des Laufsehaufelkanals mindestens 0,8mal so °ross ist wie die kleinste in einer die Laufrad- Achse schneidenden Richtung zu irressende lichte Weite am Eintritt in den Laufschaufel kanal.
An Hand der Fig.l bis 6, die Ausfüh- rungsbeispiele von Pumpen darstellen, soll auch das Verfahren nach der Erfindung bei spielsweise beschrieben werden.
Fig. 1 und 2 stellen einen Querschnitt durch ein und dieselbe nach der Erfindung gestaltete Kreiselpumpe dar. In Fig.1 ist die Strömung des Förderstoffes eingezeichnet, wie sie sich bei voller Förderung einstellt, in Fig. 2, wie sie sich bei stockender Förderung einstellt. Richtung und Geschwindigkeit der Stoffströmung einerseits relativ zum. Ge häuse, anderseits relativ zum Laufrad sind durch Pfeile bzw. durch deren Länge ange deutet, die freien Oberflächen der Stoffströ mung durch gestrichelte Linien.
In diesem Ausführungsbeispiel ist als Gehäuse 1 ein ein faches Ringgehäuse gewählt, als Laufrad. 2 ein solches mit nur zwei Schaufeln 3. Der Pfeil 4 gibt den Umlaufsinn des Laufrades an.
In Fig.l durchfliesst die Stoffströmung die engste Stelle 5 des Schaufelkanals mit grosser Relativgeschwindigkeit und folgt da her der Rückseite 6 der Schaufel 3 bis zum äussern Umfang 8 des Laufrades, während sie von der Vorderseite 7 der Schaufel abreisst. Die Stoffströmung verweilt daher nur kurze Zeit in den Beschleunigungsfeldern des Lauf rades, und die Gasabscheidung ist gering fügig. Im Zentripetalfeld des Ringgehäuses dagegen wird sich an der freien Oberfläche 9 etwas Gas abscheiden.
Dieses Gas erfüllt den Rann 10, und sein überschuss fliesst am äussern Ende der Schaufelvorderseite 7, an der Stelle 11, ab, wie dies durch die Gasbla sen 12 angedeutet ist. Dieses abfliessende Gas wird jedoch sogleich durch die aus dem nächstfolgenden Schaufelkanal austretende Stoffströmung zugedeckt und hierdurch der im Gehäuse 1 fliessenden Stoffströmung wirk sam wieder untermischt. Somit besteht keiner lei Gefahr, dass der Gasgehalt an einer für den Förderdruck wichtigen Stelle der Pumpe sich unzulässig erhöht.
Rune solche Gefahr entsteht erst, wenn die Förderung etwa durch ein vorübergehendes Anwachsen des Gehaltes an fester Kompo nente oder ein ebensolches der Zähigkeit der flüssigen Komponente stockt, die Relativ geschwindigkeit der Stoffströmung in der engsten Stelle 5 des Schaufelkanals sich also vermindert. Würde dann die Vorderseite 7 der Schaufel nicht wie gezeichnet verlaufen, sondern zum Beispiel der freien Oberfläche 13 folgend die Stoffströmung zwingen, ihren Verlauf im Laufrade beizubehalten,
so wür den sich aus dem entsprechend seiner stark verminderten Relativgeschwindigkeit unzu lässig lange im Zentripetalfeld des Laufrades verweilenden Förderstoff grössere Gasmengen abscheiden, aus den Teilen 14 des Schaufel kanals in die Teile 5 zurückkehren und den Gasgehalt im Schaufelkanal derart erhöhen, dass die Förderung der Pumpe gänzlich un terbrochen wird.
Verläuft dagegen die Schaufelvorderseite 7 wie gezeichnet, so schlägt bei stockender Förderung die Strömung in die in Fig. 2 dar gestellte Form um. Nach dem Durchfliessen der engsten Stelle 5 des Schaufellianals ver mag die Stoffströmung wegen ihrer jetzt nur sehr geringen- Relativgeschwindigkeit der Rückseite 6 der Schaufel 3 nicht mehr zu fol gen, reisst vielmehr von dieser ab -und legt sich der Vorderseite 7 an, die hiermit zu ar beiten beginnt. Der Weg, den der Förderstoff im engsten Querschnitt 5 zurücklegt, ist sehr kurz. Nennenswerte Gasmengen vermögen sich dort also nicht abzuscheiden.
Schon unmittel bar hinter dem engsten Querschnitt 5 wird der Förderstoff von der Vorderseite 7 unter schnitten und nach aussen beschleunigt. Das hierbei sich abscheidende Gas geht aber nach aussen. Es vermag also nicht in den engsten Querschnitt 5 zurückziüliessen, sondern tritt an der freien Oberfläche 15 aus dem Förder stoff aus, erfüllt den Raum 16 und verlässt diesen an der Stelle 17, also dort, wo die freien Oberflächen 15 und 18, einander strei fend,
aufeinandertreffen und sich miteinan der und mit dem Gas verwirbeln. Die entste hende gashaltige Wirbelzone 19 wird dabei sogleich durch die an der Schaufelvorderseite 7 entlangstreichende Stoffströmung zugedeckt und so der im Gehäuse 1 fliessenden Stoffströ mung wirksam untermischt. Auch bei stok- kender Stoffströmung besteht somit keine Ge fahr mehr, dass der Gasgehalt an einer für den Förderdruck wichtigen Stelle der Pumpe sich umzulässig erhöht.
Hört die vorüber gehende Ursache des Stoekens zu wirken auf, kehrt also der Feststoffgehalt bz-w. die Zähig keit der flüssigen Komponente des Förder stoffes wieder zu ihrem normalen Wert zu rück, so wird auch die Pumpe wieder voll för dern, wobei die Strömung wieder in die in Fig.1 dargestellte Form umschlägt.
In den Zwischenstadien können sich Strömungsfor men ausbilden, die zwischen der in Fig. 1 und der in Fig. 2 dargestellten liegen; auch kann die Strömung periodisch zwischen der Form nach Fig. 1 und der nach Fig. 2 hin und her pendeln.
Fig.3 und 4 zeigen ein Ausführungsbei spiel eines mit zwei Schaufeln versehenen Laufrades der Pumpe. Fig.5 und 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines mit drei Schau feln versehenen Laufrades der Pumpe. Fig. 3 und Fig. 5 stellen einen Schnitt senkrecht zur Achse, Fig. 4 und Fig. 6 einen die Achse ent haltenden Schnitt dar. Infolge der stark von einander verschiedenen Krümmungen ihrer Rückseite 6 und ihrer Vorderseite 7 fallen die Schaufeln 3 sehr dick aus. Sie sind daher hohl gegossen.
Die entlang dem äussern Um fang 8 des Laufrades zu messende Breite 20 des Laufschaufelkanals ist mindestens sechs mal so gross wie die kleinste parallel zur Laufradebene zu messende lichte Weite 21 des Laufschaufelkanals. Die parallel zur Laufrad- achse am Austritt aus dem Laufrad zu mes sende Höhe 22 des Laufschaufelkanals ist mindestens 0,8mal so gross wie die kleinste in einer die Laufradachse schneidenden Rich tung zu messende lichte Weite 23 am Eintritt in den Laufschaufelkanal.