Kreiselpumpe mit Selbstansaugung nach dem Prinzip der Laufradzellenspülung Es ist bekannt, Kreiselpumpen durch Anwendung des Prinzips der Laufradzellenspülung selbstansaugend auszustatten,
indem der während der Ansaugeperiode in den Laufradkanälen sich bildende Luft-Wasser-Schaum durch einen kontinuierlichen Spülstrom aus den Lauf radzellen in den Druckraum fortgespült wird.
Hierzu wird gemäss der deutschen Patentschrift Nr. 959 969 während der Ansaugeperiode die vom Laufrad in der Druckspirale einer mit Wasser gefüllten Pumpe erzeugte Schleppströmung tief in die Laufschaufelkanäle einge lenkt und durch die im Laufrad wirksam werdende Flieh kraft wieder hinausgetrieben,
wobei der Luft-Wasser- Schaum mit hinausgespült wird. Das Einlenken der Schleppströmung in die Laufradzellen erfolgt dabei durch eine dicht am Laufradumfang angeordnete Ein lenkzunge, die nach ihrer grössten Annäherung an den Laufradumfang sich als Leitfläche fortsetzt,
indem sie sich vom Laufradumfang wieder entfernt und mit der von der Spiralenzunge aufwärts sich erstreckenden Druckstutzenwand eine Fangdüse zur Aufnahme des aus dem Laufrad wieder austretenden Spülstromes bildet.
Diese Fangdüse lenkt den nunmehr mit Luft belade nen Spülstrom in den Druckstutzen der Pumpe, wo Luft und Wasser sich in beruhigter Strömung trennen können. Während die Luft im Druckstutzen nach oben steigt und somit nicht mehr zum Laufrad zurück ge langen kann fällt das von der Luft befreite Wasser nach unten,
um den Spülprozess bis zur vollständigen Entlüftung von Pumpe und Saugleitung fortzusetzen. Der übergang von der Ansaugperiode zur regulären Förderung tritt dann selbsttätig ein, ebenso wie auch ein übergang von Förderung auf erneute Entlüftung sich jederzeit selbsttätig vollziehen kann, falls in der För derflüssigkeit so viel Luft mitgeführt wird,
dass die Kontinuität des Flüssigkeitsstromes vor dem Laufradein- tritt gefährdet wird. Das konstruktive Merkmal für die sen bekannten Vorgang der Laufradzellenspülung ist die Verbindung einer Einlenkzunge für die Schleppströmung mit einer unmittelbar anschliessenden diffusorartigen Fangdüse für den aus dem Laufrad wieder austreten den Spülstrom, die diesen vom Laufradumfang fort und in den Druckstutzen der Pumpe leitet.
Die Erfindung hat die Vereinfachung des konstruk tiven Aufwandes zur Durchführung der Laufradzellen- spülung sowie die Ausschaltung der bei einer Fangdü se vorhandenen Verstopfungsmöglichkeit im Falle der Schmutzwasserförderung zum Ziel.
Ihr liegt die Erkennt nis zugrunde, dass durch eine Verstärkung des Spül stromes der Spüleffekt so wirkungsvoll gemacht werden kann, dass das Wiederauffangen des mit Luft belade nen Spülstromes in einer Fangdüse und seine dadurch auf dem kürzesten Wege erfolgende Abführung zum Pumpendruckstutzen entbehrt werden können.
Versuche haben gezeigt, dass es bei kräftig verstärktem Spül strom genügt, diesen nach dem Ausspülen der Laufrad kanäle hinter der Spiralenzunge in die Druckspirale ein zuleiten und durch diese zum Druckstutzen der Pumpe zuführen, wo dann die Trennung von Luft und Was ser im wesentlichen stattfinden kann.
Die Verstärkung des Spülstromes wird erfindungsge mäss durch eine am Umfang des Laufrades liegende, ge neigte Einlenkfläche für die Schleppströmung erreicht, die unmittelbar vor dem Beginn der Druckspirale wo ein gewisser Strömungsstau herrscht - so ange ordnet ist, dass der von ihr in die Laufradzellen gelenk te Spülstrom nach seinem Wiederaustritt aus dem Lauf rad in die Druckspirale der Pumpe übertritt.
Diese Ein- lenkfläche kann an der bei gewöhnlichen Kreiselpum pen ohnehin vorhandenen Spiralenzunge ausgebildet werden. Man kann auch noch weiter gehen und diese Spiralenzunge selbst durch schräges Abschneiden so gestalten dass sie selbst zur Einlenkzunge im Sinne der Erfindung wird.
Durch das schräge Abschneiden entsteht dann eine Einlenkfläche unmittelbar vor dem Spiralenbeginn, die so angeordnet ist, dass sie sich dem Laufradumfang bis auf einen geringen Abstand nähert.
In der bevorzugten Ausführung der Erfindung er streckt sich die Einlenkzunge in den Spiralenquerschnitt der grössten Weite hinein und ihre Eintrittskante wird wesentlich breiter gemacht als die Austrittsbreite des Laufrades, während sie sich nach innen bis auf einen geringen Abstand dem Laufradumfang nähert.
Die Zeichnung veranschaulicht drei Ausführungsbei spiele. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsge- mäss gestaltete Pumpe, Fig. 2 einen Querschnitt durch die gleiche Pumpe, Fig. 3 einen Schnitt nach Linie A in Fig. 2 und Fig. 4 und 5 je einen Querschnitt durch zwei wei tere erfindungsgemäss gestaltete Pumpen.
Diese Pumpen bestehen sämtlich in üblicher Weise aus einem Laufrad 1, das in einem Spiralgehäüse 2 um läuft. Die von dem Gehäuse umschlossene Spirale en det in einem Druckstutzen 3. Die Förderflüssigkeit tritt in die Pumpe durch einen Saugstutzen 4 ein, der wie bei selbstansaugenden Pumpen üblich - so hoch gezogen ist,
dass der zur Durchführung des Entlüftungs vorganges erforderliche Wasservorrat in der Pumpe -ge halten wird und sie bis zum Wasserspiegel füllt. Die Erfindung bezieht sich also auf echte Zentrifugalpum- pen, deren von den Schaufeln des Laufrades gebilde te Zellen - im Gegensatz zu Wasserringpumpen zum Saugstutzen 4 hin sämtlich ständig offen sind.
An der Stelle, wo gewöhnliche Kreiselpumpen eine den Anfang der Spirale bildende Spiralenzunge haben, befindet sich bei der Pumpe nach Fig. 1 bis 3 eine Ein- lenkzunge 5, die unmittelbar vor dem Beginn der Spirale angeordnet und bis dicht an den Umfang des Laufrades herangeführt ist.
Diese Zunge hat eine Einlenkfläche 5a und fängt mit dieser Fläche die vom Laufrad bei sei ner Drehung in Pfeilrichtung 6 mitgenommene Schlepp strömung 9 der Füllflüssigkeit auf und lenkt sie tief in die gerade darunter vorbestreichende Laufradzelle hin ein, in der zuvor ein Kanalwirbel 8 einen Schaum aus abzuführender Luft und Füllflüssigkeit gebildet hat.
Dieser Schaum wird vom Spülstrom erfasst und unter dem Einfluss der im Laufrad wirksam werdenden Flieh- kraft aus der Laufradzelle in die Spirale hinübergespült. Es wurde gefunden - und hierauf beruht die Erfin- dung -, dass auf dem Wege, den der Schaum vom Eintritt in die Spirale bis zum Druckstutzen nimmt,
kei ne nennenswerte Trennung oder Entmischung von Luft und Flüssigkeit stattfindet und somit auch kein Wieder eintritt von Luft in das Laufrad hinein, sofern nur der Spülstrom kräftig genug ist, um eine definierte Schlepp- strömung in der Spirale aufrechtzuerhalten. Ein derart kräftiger Spülstrom lässt sich mit der Einlenkfläche 5a erzeugen.
Eine besondere Fangdüse, wie sie bei be kannten selbstansaugenden Pumpen nach- dem Prinzip der Laufradzellenspülung bisher vorgesehen wurde, kann infolgedessen entfallen. Das bedeutet eine bemer kenswerte Vereinfachung der zur Durchführung der Laufradzellenspülung nötigen baulichen Massnahmen und eine Erhöhung der Betriebssicherheit bei solchen Pumpen, die mit Feststoffen vermengte Flüssigkeiten zu fördern haben, weil die Verstopfungsgefahr, die mit einer Fangdüse verbunden ist, beseitigt ist.
Dass mit der Einlenkfläche 5a eine erhebliche Ver stärkung des Spülstromes erreicht wird; liegt einmal dar- an, dass sich diese Zunge an der Stelle der Spirale be findet, an der schon ein gewisser Strömungsstau vor handen ist, nämlich am Ansatz des Druckstutzens. Da zum anderen die Spirale an dieser Stelle ihre grösste Weite a (Fig. 3) erreicht ist es möglich,
hier auch der Eintrittskante der die Einlenkfläche 5a tragenden Zunge 5 eine maximale Breite b zu geben, die ein Mehrfa ches der Laufradaustrittsbreite c betragen kann, wenn die Einlenkzunge um ein ausreichendes Mass d in die Höhlung der Spirale vorgezogen wird.
Nach innen ist die Zunge 5 bis dicht an den Laufradumfang herangeführt, so dass der Spülstrom bei möglichst geringem Abstand e zwischen dem inneren Ende der Einlenkzunge und dem Laufradumfang ohne nennenswerten Spaltverlust in die Laufradzelle eingelenkt wird.
Während im Beispiel nach Fig. 1 bis 3 die Zunge 5, an der die Einlenkfläche 5a ausgebildet ist, durch Ab- winkeln und Verlängern der Spiralenzunge einer ge wöhnlichen Kreiselpumpe geschaffen ist, ist sie bei der Abwandlung nach Fig. 4 einfach durch schräges Ab schneiden der gewöhnlichen Spiralenzunge hergestellt,
die sich vor dem - geometrisch und nicht fertigungs technisch zu verstehenden - Abschneiden mit ihrer gan zen Innenfläche dicht an den Laufradumfang anlegte. Durch das Abschneiden ist wieder eine schräggestellte Einlenkfläche 5a entstanden, die in ihrer Wirkung der Einlenkzunge 5 nach Fig. 1 bis 3 entspricht und dabei den Vorteil hat, dass sie in baulicher Hinsicht einfa cher zu verwirklichen ist.
Die radiale Erstreckung d der Einlenkfläche 5a in die Spiralenhöhlung ist etwas ge ringer als bei der Einlenkzunge nach Fig. 1 bis 3, so dass die Entlüftung der Pumpe etwas mehr Zeit in Anspruch nimmt. Der Abstand e zwischen dem inneren Ende der Einlenkfläche 5a und dem Laufradumfang ist wiederum möglichst klein gewählt, um den Spaltverlust im Spül strom gering zu halten.
Fig. 5 zeigt die Anordnung der Erfindung an ei ner Einkanalradpumpe, deren Laufrad 1 also nur eine einzige Schaufel hat, so dass auch nur eine Laufrad zelle vorhanden ist. Die Einlenkfläche 5a ist hier da durch entstanden, dass die normalerweise vorhandene Spiralenzunge vollständig fortgeschritten und somit nicht mehr erkennbar ist.
Centrifugal pump with self-priming according to the principle of impeller cell flushing It is known to equip centrifugal pumps with self-priming by applying the principle of impeller cell flushing,
in that the air-water foam that forms in the impeller channels during the suction period is flushed away from the impeller cells into the pressure chamber by a continuous flushing flow.
For this purpose, according to German Patent No. 959 969, the drag flow generated by the impeller in the pressure spiral of a pump filled with water is deflected deep into the blade channels during the suction period and driven out again by the centrifugal force acting in the impeller,
whereby the air-water foam is flushed out with it. The drag flow is deflected into the impeller cells by means of a steering tongue arranged close to the impeller circumference, which continues as a guide surface after its closest approach to the impeller circumference,
in that it moves away from the impeller circumference and, with the pressure connection wall extending upwards from the spiral tongue, forms a collecting nozzle for receiving the flushing flow emerging again from the impeller.
This catching nozzle directs the flushing flow now laden with air into the pressure port of the pump, where air and water can separate in a calm flow. While the air rises in the pressure port and can therefore no longer reach the impeller, the water freed from the air falls down,
to continue the flushing process until the pump and suction line are completely vented. The transition from the suction period to regular delivery then occurs automatically, just as a transition from delivery to renewed venting can take place automatically at any time if so much air is entrained in the delivery liquid,
that the continuity of the liquid flow before the impeller inlet is endangered. The structural feature for the known process of impeller cell flushing is the connection of a guide tongue for the drag flow with an immediately following diffuser-like catching nozzle for the flushing flow to exit the impeller again, which leads it away from the impeller circumference and into the pressure port of the pump.
The aim of the invention is to simplify the constructive effort for carrying out the impeller cell flushing and to eliminate the possibility of clogging in a catch nozzle in the case of pumping dirty water.
It is based on the knowledge that by increasing the flushing flow, the flushing effect can be made so effective that it is no longer necessary to recapture the air-laden flushing flow in a catching nozzle and thereby remove it to the pump pressure connection via the shortest route.
Tests have shown that with a strongly increased flushing flow, it is sufficient to feed these channels behind the spiral tongue into the pressure spiral after flushing the impeller and feed them through this to the pressure port of the pump, where the separation of air and water can essentially take place .
The reinforcement of the flushing flow is according to the invention achieved by a ge inclined deflection surface for the drag flow located on the circumference of the impeller, which is arranged immediately before the start of the pressure spiral where there is a certain flow congestion that the articulated from it into the impeller cells After exiting the impeller again, the flushing flow enters the pressure spiral of the pump.
This deflection surface can be formed on the spiral tongue which is already present in conventional centrifugal pumps. One can also go further and design this spiral tongue by cutting it off at an angle so that it becomes the steering tongue itself in the sense of the invention.
The oblique cutting then creates a deflection surface immediately before the start of the spiral, which is arranged in such a way that it approaches the impeller circumference up to a small distance.
In the preferred embodiment of the invention, the guide tongue extends into the spiral cross-section of the greatest width and its leading edge is made much wider than the exit width of the impeller, while it approaches the impeller circumference inwardly to a small distance.
The drawing illustrates three Ausführungsbei games. 1 shows a longitudinal section through a pump designed according to the invention, FIG. 2 shows a cross section through the same pump, FIG. 3 shows a section along line A in FIG. 2, and FIGS. 4 and 5 each show a cross section through two white pumps tere pumps designed according to the invention.
These pumps all consist in the usual way of an impeller 1 which runs in a spiral housing 2 to. The spiral, which is enclosed by the housing, ends in a pressure port 3. The pumped liquid enters the pump through a suction port 4 which, as is usual with self-priming pumps, is pulled up so high that
that the water supply required to carry out the venting process is kept in the pump -ge and fills it up to the water level. The invention thus relates to real centrifugal pumps, whose cells formed by the blades of the impeller - in contrast to water ring pumps, are all constantly open towards the suction nozzle 4.
At the point where conventional centrifugal pumps have a spiral tongue forming the beginning of the spiral, the pump according to FIGS. 1 to 3 has a steering tongue 5 which is arranged immediately in front of the beginning of the spiral and which is brought up close to the circumference of the impeller is.
This tongue has a deflecting surface 5a and with this surface catches the dragging flow 9 of the filling liquid carried along by the impeller when it rotates in the direction of arrow 6 and deflects it deep into the impeller cell just below it, in which a channel vortex 8 previously produced a foam has formed air to be discharged and filling liquid.
This foam is captured by the flushing flow and, under the influence of the centrifugal force that takes effect in the impeller, is flushed out of the impeller cell into the spiral. It has been found - and this is the basis of the invention - that on the path that the foam takes from the entry into the spiral to the pressure port,
there is no significant separation or segregation of air and liquid and therefore no re-entry of air into the impeller, provided that the flushing flow is strong enough to maintain a defined drag flow in the spiral. Such a powerful flushing flow can be generated with the deflection surface 5a.
As a result, a special collecting nozzle, as was previously provided in known self-priming pumps based on the principle of impeller cell flushing, can be omitted. This means a remarkable simplification of the structural measures required to carry out the impeller cell flushing and an increase in the operational reliability of pumps that have to convey liquids mixed with solids, because the risk of clogging associated with a collecting nozzle is eliminated.
That with the deflection surface 5a a considerable strengthening of the flushing flow is achieved; This is due to the fact that this tongue is located at the point of the spiral at which a certain flow congestion is already present, namely at the approach of the pressure port. On the other hand, since the spiral reaches its greatest width a (Fig. 3) at this point, it is possible
Here also to give the leading edge of the tongue 5 carrying the deflection surface 5a a maximum width b, which can be a multiple of the impeller outlet width c if the deflection tongue is pulled forward by a sufficient amount d into the cavity of the spiral.
Inwardly, the tongue 5 is brought up close to the impeller circumference, so that the flushing flow is directed into the impeller cell with the smallest possible distance e between the inner end of the guide tongue and the impeller circumference without significant gap loss.
While in the example according to FIGS. 1 to 3 the tongue 5, on which the deflecting surface 5a is formed, is created by angling and lengthening the spiral tongue of a conventional centrifugal pump, in the modification according to FIG. 4 it is simply cut by an oblique angle made of the common spiral tongue,
which, before the cutting - geometrically and not technically to be understood in terms of production - lay with its entire inner surface close to the impeller circumference. As a result of the cutting off, an inclined deflecting surface 5a is again created, which in its effect corresponds to the deflecting tongue 5 according to FIGS. 1 to 3 and has the advantage that it is easier to implement in structural terms.
The radial extension d of the deflection surface 5a into the spiral cavity is somewhat smaller than in the case of the deflection tongue according to FIGS. 1 to 3, so that the venting of the pump takes a little more time. The distance e between the inner end of the deflection surface 5a and the impeller circumference is in turn selected to be as small as possible in order to keep the gap loss in the flushing current low.
Fig. 5 shows the arrangement of the invention on egg ner single-channel pump, the impeller 1 thus only has a single blade, so that only one impeller cell is present. The deflection surface 5a was created here because the spiral tongue which is normally present has advanced completely and is therefore no longer recognizable.