Zentrifugalpumpeneinrichtung. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrifugalpumpeneinrichtung mit einem Ge häuse mit tangentialem Auslass, einem in diesem Gehäuse drehbar angeordneten Schau felrad mit.
radialen Flügeln und einem Ein lasskanal, der ausserhalb der Drehachse des Schaufelrades angeordnet ist und einer Kurve von gleichbleibendem Radius folgt, wobei die Mündung dieses Kanals gegenüber dem Auslass in der Betriebsdrehrichtung gesehen um einen Winkel versetzt ist, und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel der Ver setzung der Mündung wenigstens
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beträgt, wobei N die Anzahl der Pumpenrad flügel ist, und dass das Ende des Kanals ne ben dem Auslass liegt, wobei die Querschnitts fläche des Kanals vom Einlass zum Kanalende kontinuierlich abnimmt.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfin dung - nämlich eine Pumpe mit Förderung nur in einer Drehrichtung und eine Pumpe für gleiche Förderleistung in beiden Dreh richtungen - sind in der Zeichnung veran schaulicht, und zwar zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf die nur in einer Richtung fördernde Pumpe, wobei die An ordnung und der äussere Umfang des Lauf rades und die innere Begrenzung des Pumpen gehäuses in gestrichelten Linien gezeigt sind, Fig. 2 eine Seitenansicht dieser Pumpe, wo bei ein Teil der Gehäusewand weggebrochen ist, um den Ansatz des Einlasskanals zu zeigen, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 1, Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer in beiden Drehrichtungen fördernden Pumpe und Fig. 5 die Pumpe nach Fig. 4 in zer legtem Zustande.
Das erste Beispiel (siehe insbesondere Fig. 1 und 3) weist ein durch einen Deckel 1 und eine Grundplatte 2 gebildetes Gehäuse auf, die zusammen einen Raum 3 festlegen, in dem sich das Laufrad 4 dreht. Letzteres besitzt eine flache, runde Scheibe 6, auf der vier einseitig vorstehende und senkrecht auf der Scheibe stehende, radial angeordnete, von der Mitte zum Rand der Scheibe konisch verlaufende Flügel 5 in Kreuzform ange ordnet sind. Das Laufrad ist auf einer Welle 7 montiert, die in dem im Gehäusehals 8 angeordneten Lager 9 gelagert ist. Eine an und für sich bekannte Abdichtung 10 ver hindert das Entweichen von Flüssigkeit längs der Pumpenwelle.
Die Welle des Lauf rades kann durch irgendeine Antriebsvor richtung in Umlauf versetzt werden.
Der Einlass ins Pumpengehäuse weist einen Kanal 11 mit einer Mündung 12 auf, wobei der Querschnitt dieser Mündung wenigstens annähernd dein des Pumpenaus- lasses 14 entspricht. Die Decke 15 des Ein lasskanals nähert sich von der Mündung 12 aus in der Betriebsdrehrichtung des Lauf rades gesehen allmählich der Deckwand 16 des Gehäuseteils 1. Das Laufrad läuft im Gegenuhrzeigersinn um. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist der kleinste Radius des Kanals 11 grösser als der Fusskreis der Flügel 5.
Der Kragen 17, dessen Wand die Aussen wand des Kanals 11 bildet, stellt ein Mittel dar, um die Pumpe mit einer Leitung, einem Tank oder Trog zu verbinden, aus dem Flüssigkeit gepumpt werden soll. Wenn die Pumpe zum Beispiel als Ablaufpumpe für eine Kleiderwaschmaschine verwendet wer den soll, so wird der Kragen 17 am Ablauf stutzen der Waschmaschinenwanne befestigt. Im Kragen 17 kann auch ein Siebeinsatz oder ein die Wirbelbildung verhinderndes Leit- blech (nicht gezeigt) angeordnet sein.
Der Auslassstutzen 14 des Gehäuses er streckt sich tangential von diesem. Wie sich ohne weiteres aus einem Vergleich der beiden Fig. 1 und 2 ergibt, ist die Querschnittfläche des Einlasskanals 11 - wenn die Bodenfläche der Deckwand 16 als der Boden des Einlass- kanals betrachtet wird - in der Zone des kleinen Gehäuseradius am grössten und in der Zone des grössten Gehäuseradius am kleinsten, wobei die letztgenannte Zone den Eintritt zum Auslassstutzen 14 umfasst.
Beim ersten Beispiel ist die Pumpeneinlassmündung 12 vom Ansatz des Ausflussstutzens 14 etwas mehr als 90 entfernt. Diese Abweichung von dem erwähnten Wert
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worin N die Schaufelzahl des Laufrades darstellt, berücksichtigt die Dicke der Schaufeln in der Zone der Einlassmündung. Das Ende 13 des Kanals 11 liegt vorzugsweise senkrecht zur Achse des Auslasses 14.
Das Gehäuse des in Fig. 1 gezeigten Bei spiels ist entsprechend der üblichen Kon struktion von Zentrifugalpumpen spiral förmig. Man glaubt, dass die verbesserte Leistung einer Pumpe mit der hier beschrie benen Einlassanordnung nicht nur auf die Verminderung des Eintrittsstosses zurückzu führen ist, die durch die Einleitung der Flüssigkeit in das Pumpengehäuse in der Drehrichtung des Laufrades bewirkt wird, sondern auch auf wenigstens einen der fol- genden weiteren Umstände:
Eintritt des Wassers in die Taschen zwischen den Schau feln an einem radial von der Laufradnabe abgesetzten Punkt, Verteilung des einfliessen- den Wassers über einen Bogen und solche Gestaltung der Einlasskanalquerschnittfläche, dass sie im gleichen Masse kleiner wird, als die Gehäusequerschnittfläche ausserhalb des von den Schaufeln bestrichenen Raumes an wächst.
Die obigen Umstände scheinen eine Schleppwirkung zu bewirken, hervorgerufen durch die Einwirkung des vom Schaufelrad mitgenommenen Wassers auf das Wasser im Einlasskanal. Diese Schleppwirkung er zeugt einen Druck an der Mündung des Ein lasskanals, der kleiner sein kann als der im Zentrum der Pumpenkammer auftretende, wenn das Schaufelrad vorwärts, das heisst im Gegenuhrzeigersinne, rotiert.
Infolge der Anordnung der Einlassmün- dung 12 um 90 oder mehr Winkelgrade vom Pumpenauslass versetzt bei einer Zentrifugal pumpe mit vier Flügeln wird eine gegenseitige Beeinflussung zwischen der am Einlass und der am Auslass der Pumpenkammer auf tretenden Wirkung hinsichtlich ihrer Grösse vermieden.
Beim zweiten Beispiel nach Fig. 4 und 5 sind die beiden Gehäuseteile 20, 21 identisch, mit Ausnahme der im Teil 21 koaxial zur Laufradachse vorgesehenen Hülse 22, in der die Welle des Laufrades gelagert ist. Bei der montierten Pumpe bilden diese beiden Teile das Pumpengehäuse mit einander gegen überliegenden Endwänden 23 und mit zur Achse des Laufrades koaxial liegenden Seiten wänden 24. Die Höhe der entsprechenden Seitenwände plus der Dicke der Flansche 32, 33 und eines passenden Dichtungsringes 34 legen die kleinste Gehäusetiefe fest, in der das Laufrad 31 arbeitet.
Das in Fig. 5 gezeigte Laufrad weist ähnlich dem beim ersten Bei spiel nach Fig. 1-3 gezeigten Rad vier Flügel auf, besitzt aber - aus offensichtlichen Gründen - keine Grundplatte entsprechend der Scheibe 6 in Fig. 3.
Die beiden Kanäle 25, 26 erstrecken sich in. Richtung des Umfanges der betreffenden Gehäuseteile 20, 21 über mehr als 180 und sind gekennzeichnet durch eine Deckwand, die von einer grössten Höhe an, die beim Ende der zugehörigen Stutzen 27, 28 liegt, allmählich abfällt, um am Ende des Kanals, bei 30, in die Wand 23 überzugehen. Die beiden Kanäle 25, 26 stellen je nach der Drehrichtung des Schaufelrades den Einlass bzw. den Auslass der Pumpe dar. Für die eine Drehrichtung ist zum Beispiel der Anschlussstutzen 27 der Pumpeneinlass und der Stutzers 28 der Auslass. Im andern Dreh sinn sind die Funktionen der beiden Stutzen umgekehrt.
Die beiden Gehäuseteile 20, 21 sind so angeordnet, dass die beiden Stutzen rechtwinklig zueinander liegen und dass ge mäss dieser Anordnung die kleinste Durch lassfläche des einen Gehäuseteils über der grössten Durchlassfläche des andern Gehäuse teils liegt.
Auf Grund der angestellten Versuche ist der bessere Wirkungsgrad der hier beschrie benen Zentrifugalpumpe das Ergebnis einer besseren als der in den üblichen Zentrifugal pumpen erhaltenen Umsetzung der kineti schen Energie im statischen Druck. Bei den üblichen Zentrifugalpumpen wird ein Teil der gesamten Förderhöhe durch Zentrifugal wirkung und ein kleinerer Teil durch die oben erwähnte Umsetzung von kinetischer Energie hinter dem Laufrad in statischen Druck erzeugt. Wenn eine Pumpe üblicher Art im Vorwärtssinn arbeitet, so addiert sich die Geschwindigkeitshöhe zu der durch die Zentrifugalkraft bedingten Höhe, um die totale Förderhöhe zu erzeugen.
Wenn aber die Pumpe in der entgegenge setzten Drehrichtung rotiert, so wirken Geschwindigkeitshöhe und Zentrifugalkraft einander entgegen, wodurch sich eine kleinere Förderhöhe ergibt. Die in der hier beschrie benen Pumpe mit nur einer Drehrichtung erzeugte Förderhöhe kann zu angenähert gleichen Teilen aus Zentrifugalwirkung und Geschwindigkeitshöhe zusammengesetzt sein, so dass, wenn die Pumpe im Vorwärtssinn arbeitet, sich die Geschwindigkeitshöhe und die Zentrifugalwirkung addieren.
Wenn aber diese Pumpe sich im entgegengesetztere Sinne dreht, so ist von der durch Zentrifugal- wirkung erzeugten Höhe die Geschwindig keitshöhe abzuziehen, und es ergibt sich praktisch keine Förderhöhe. Bei dem zwei ten Beispiel, nach dem die Pumpe im einen wie im entgegengesetzten Drehsinne eine positive Förderhöhe erreicht, ist das Ge häuse so angeordnet, dass der beim Umlaufen des Schaufelrades im einen Drehsinn als Einlass wirkende Anschluss beim Umlaufen des Schaufelrades im andern Drehsinn zum Auslass wird.
Der kleinste Kanalquerschnitt des Einlasses befindet sich jeweils für be liebigen Drehsinn dabei immer beim Ge- häuseauslass.
Die von der Zweiwegpumpe der hier be schriebenen Art erzeugte Förderhöhe ist in beiden Drehrichtungen gleich, nur von ent gegengesetztem Vorzeichen, da die Um wandlung von kinetischer Energie in stati schen Druck in beiden Fällen gleich gut er folgt.
Die vorstehende Darlegung der Leistungs verhältnisse geht klarer aus einem Vergleich von Versuchsergebnissen hervor. Bei einer Pumpe nach Fig. 1 ergab sich bei Drehung im Gegenuhrzeigersinn eine Förderhöhe von 3,05 m, während sich bei entgegengesetztem Drehsinn ein Unterdruck von 0,15 m ergab. Eine Pumpe der beschriebenen Art nach Fig. 4 ergab eine Förderhöhe von 2,59 m im einen wie im andern Drehsinn. Im Gegensatz dazu ergab eine der üblichen Zentrifugal pumpen von gleicher Grösse wie die eben genannte Pumpe nach Fig. 4 und mit gleichen mechanischen Eigenschaften, aber mit zen tralem Einlass, nur eine Förderhöhe von <B>1,68</B> m im einen und eine solche von 0,46 m im andern Drehsinn.