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.
Centrifugal pump device. The present invention relates to a centrifugal pump device with a housing with a tangential outlet, with a blade wheel rotatably arranged in this housing.
radial vanes and an inlet channel which is arranged outside the axis of rotation of the impeller and follows a curve of constant radius, the mouth of this channel being offset by an angle from the outlet in the operating direction of rotation, and is characterized in that the angle of the At least displacement of the mouth
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where N is the number of impeller blades, and that the end of the channel is next to the outlet, the cross-sectional area of the channel continuously decreasing from the inlet to the channel end.
Two embodiments of the inven tion - namely a pump with delivery only in one direction of rotation and a pump for the same delivery rate in both directions of rotation - are illustrated in the drawing, namely show:
Fig. 1 is a plan view of the pump delivering only in one direction, the order and the outer circumference of the impeller and the inner boundary of the pump housing are shown in dashed lines, Fig. 2 is a side view of this pump, where with a part the housing wall is broken away to show the approach of the inlet channel, FIG. 3 shows a section along line 3-3 in FIG. 1, FIG. 4 shows a perspective view of a pump conveying in both directions of rotation and FIG. 5 shows the pump according to FIG. 4 in disassembled condition.
The first example (see in particular FIGS. 1 and 3) has a housing formed by a cover 1 and a base plate 2, which together define a space 3 in which the impeller 4 rotates. The latter has a flat, round disc 6 on which four protruding on one side and perpendicular to the disc, arranged radially, from the center to the edge of the disc conical wings 5 are arranged in a cross shape. The impeller is mounted on a shaft 7 which is mounted in the bearing 9 arranged in the housing neck 8. A per se known seal 10 ver prevents the escape of liquid along the pump shaft.
The shaft of the impeller can be rotated by any drive device.
The inlet into the pump housing has a channel 11 with an opening 12, the cross section of this opening at least approximately corresponding to that of the pump outlet 14. The ceiling 15 of the A lasskanals approaches from the mouth 12 in the operating direction of rotation of the running wheel gradually the top wall 16 of the housing part 1. The running wheel rotates counterclockwise. As can be seen from FIG. 1, the smallest radius of the channel 11 is larger than the root circle of the blades 5.
The collar 17, the wall of which forms the outer wall of the channel 11, represents a means to connect the pump to a line, a tank or trough from which the liquid is to be pumped. If the pump is used, for example, as a drain pump for a clothes washing machine who should, the collar 17 is attached to the drain clip of the washing machine tub. A sieve insert or a baffle (not shown) that prevents vortex formation can also be arranged in the collar 17.
The outlet port 14 of the housing it extends tangentially from this. As is readily apparent from a comparison of the two FIGS. 1 and 2, the cross-sectional area of the inlet channel 11 - if the bottom area of the top wall 16 is regarded as the bottom of the inlet channel - is greatest in the zone of the small housing radius and in the The zone of the largest housing radius is the smallest, the latter zone comprising the inlet to the outlet nozzle 14.
In the first example, the pump inlet opening 12 is slightly more than 90 degrees away from the extension of the discharge nozzle 14. This deviation from the mentioned value
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where N is the number of blades of the impeller, takes into account the thickness of the blades in the zone of the inlet mouth. The end 13 of the channel 11 is preferably perpendicular to the axis of the outlet 14.
The housing of the game shown in Fig. 1 is spirally shaped according to the usual Kon construction of centrifugal pumps. It is believed that the improved performance of a pump with the inlet arrangement described here is not only due to the reduction in the inlet shock caused by the introduction of the liquid into the pump housing in the direction of rotation of the impeller, but also to at least one of the fol - under other circumstances:
Entry of the water into the pockets between the blades at a point radially separated from the impeller hub, distribution of the inflowing water over an arc and such a design of the inlet channel cross-sectional area that it becomes smaller to the same extent as the housing cross-sectional area outside that of the blades painted area grows.
The above circumstances seem to produce a drag effect caused by the action of the water carried along by the paddle wheel on the water in the inlet channel. This dragging effect creates a pressure at the mouth of the inlet channel, which can be smaller than that occurring in the center of the pump chamber when the impeller rotates forward, that is, counterclockwise.
As a result of the arrangement of the inlet opening 12 offset by 90 or more degrees from the pump outlet in a centrifugal pump with four blades, a mutual influence between the size of the effect occurring at the inlet and the outlet of the pump chamber is avoided.
In the second example according to FIGS. 4 and 5, the two housing parts 20, 21 are identical, with the exception of the sleeve 22 provided in part 21 coaxially to the impeller axis, in which the shaft of the impeller is mounted. When the pump is installed, these two parts form the pump housing with opposing end walls 23 and walls 24 with coaxial sides to the axis of the impeller. The height of the corresponding side walls plus the thickness of the flanges 32, 33 and a matching sealing ring 34 define the smallest housing depth fixed in which the impeller 31 works.
The impeller shown in FIG. 5 has four blades, similar to the wheel shown in the first example according to FIGS. 1-3, but - for obvious reasons - does not have a base plate corresponding to the disk 6 in FIG. 3.
The two channels 25, 26 extend in the direction of the circumference of the relevant housing parts 20, 21 over more than 180 degrees and are characterized by a top wall which gradually slopes down from a greatest height, which is at the end of the associated connecting pieces 27, 28 to merge with wall 23 at the end of the channel at 30. The two channels 25, 26 represent the inlet or the outlet of the pump, depending on the direction of rotation of the impeller. For one direction of rotation, for example, the connector 27 is the pump inlet and the connector 28 is the outlet. In the other direction of rotation, the functions of the two nozzles are reversed.
The two housing parts 20, 21 are arranged in such a way that the two nozzles are at right angles to one another and that, according to this arrangement, the smallest passage area of one housing part is above the largest passage area of the other housing part.
Based on the experiments made, the better efficiency of the centrifugal pump described here is the result of a better than the conversion of the kinetic energy obtained in the static pressure in the usual centrifugal pumps. In conventional centrifugal pumps, part of the total delivery head is generated by centrifugal action and a smaller part by the above-mentioned conversion of kinetic energy behind the impeller into static pressure. If a pump of the usual type works in the forward direction, the speed level is added to the height caused by the centrifugal force in order to generate the total delivery head.
But if the pump rotates in the opposite direction of rotation, the speed and centrifugal force counteract each other, which results in a smaller head. The delivery head generated in the pump described here with only one direction of rotation can be composed of approximately equal parts of the centrifugal effect and the speed height, so that when the pump is working in the forward direction, the speed height and the centrifugal effect add up.
But if this pump rotates in the opposite direction, the speed must be subtracted from the height generated by the centrifugal effect, and there is practically no delivery head. In the second example, according to which the pump achieves a positive delivery head in one and in the opposite direction of rotation, the housing is arranged in such a way that the connection that acts as an inlet when the impeller rotates in one direction of rotation to the outlet when the impeller rotates in the other direction becomes.
The smallest channel cross-section of the inlet is always located at the housing outlet for any direction of rotation.
The delivery head generated by the two-way pump of the type described here is the same in both directions of rotation, only of opposite signs, since the conversion of kinetic energy into static pressure is equally good in both cases.
The above presentation of the performance ratios emerges more clearly from a comparison of test results. In the case of a pump according to FIG. 1, a counterclockwise rotation resulted in a delivery head of 3.05 m, while a negative pressure of 0.15 m resulted when the pump rotated in the opposite direction. A pump of the type described according to FIG. 4 gave a delivery head of 2.59 m in one direction of rotation as in the other. In contrast to this, one of the usual centrifugal pumps of the same size as the pump just mentioned according to FIG. 4 and with the same mechanical properties, but with a central inlet, only resulted in a delivery head of 1.68 m and one of 0.46 m in the other direction of rotation.