CH634130A5

CH634130A5 - Selbstansaugende kreiselpumpe.

Info

Publication number: CH634130A5
Application number: CH1250678A
Authority: CH
Inventors: Peter Fandrey; Hermann Mueller
Original assignee: Sihi Gmbh & Co Kg
Priority date: 1977-12-24
Filing date: 1978-12-07
Publication date: 1983-01-14
Also published as: DE2757952A1; BE873027A; IT1104318B; IT7809673A0; FR2412726A1; GB1600183A; FR2412726B1; SE7812702L; IN149405B; SE444210B; CA1135994A; ATA901278A; AT362235B; NL181042C; NL7812562A; DE2757952C2; ES476308A1; NL181042B; US4256436A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die selbstansaugende Kreiselpumpe gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Man ordnet die Entlüftungsstufe in bekannten Pumpen so an, dass sie auch bei Normalbetrieb, wenn also keine Gasförderung erforderlich ist, von einem Flüssigkeitsstrom durchflössen ist. 60 Jedoch gibt es Anwendungsfälle, in denen der Förderstrom der in die Atmosphäre fördernde Entlüftungsstufe auf deren Druckseite durch ein Schwimmerventil gesperrt wird, sobald die Gasförderung endet. Bei anderen bekannten Pumpen wird der Strömungsweg durch die in den Druckstutzen der Pumpe för- 65 dernde Entlüftungsstufe durch ein Rückschlagventil an der Druckseite der Entlüftungsstufe gesperrt, wenn die Gefahr besteht, dass die Entlüftungsstufe wegen grösserer Förderhöhe der vollbeaufschlagten Kreiselstufe im Normalbetrieb rückwärts durchströmt wird. In beiden Fällen wird die Förderung durch die Entlüftungsstufe im Normalbetrieb zwangsweise gesperrt, so dass die in der Entlüftungsstufe aufgrund deren dauernden Antriebs umgesetzte Leistung zu einer Temperaturerhöhung führt. Wenn eine Temperatur nahe dem Siedepunkt der Flüssigkeit erreicht wird, wird die Entlüftungsstufe funktionsunfähig. Dasselbe Ergebnis kann ohne Zwangssperrung der Strömungswege der Entlüftungspumpe dann auftreten, wenn die Förderhöhe der vollbeaufschlagten Stufe mit der maximalen Förderhöhe der Entlüftungsstufe übereinstimmt. Der Förderstrom der Entlüftungsstufe ist dann durch den Gegendruck gesperrt. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für eine ausreichende Kühlung der Entlüftungsstufe zu sorgen, auch wenn der Förderstrom durch die Entlüftungsstufe im Normalbetrieb der Pumpe zwangsweise oder zufällig gesperrt ist.

Die erfindungsgemässe Lösung ist im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben.

Anders als bei Entlüftungsstufen, die im Hauptförderstrom der Pumpe liegen oder am Förderstrom ständig beteiligt sind, wird die Entlüftungsstufe im Falle der Erfindung nicht selbst vom Kühlstrom durchflössen; vielmehr fliesst der Kühlstrom durch die beiden Durchlässe an der Entlüftungsstufe vorbei, wobei er Wärme von ihr abführen kann.

Ein weiterer Unterschied gegenüber bekannten Pumpen besteht darin, dass der erste Durchlass, derwährend des Entlüftungsvorgangs Gas von der Saugseite der vollbeaufschlagten Kreiselstufe der Saugseite der Entlüftungsstufe zuführt, im Normalbetrieb in umgekehrter Richtung von dem Kühlstrom durchflössen wird.

Wenn mehrere vollbeaufschlagte Kreiselstufen vorhanden sind, so ist stets die letzte Stufe gemeint, wenn im vorliegenden Zusammenhang von der vollbeaufschlagten Kreiselstufe gesprochen wird.

Eine sehr gute Kühlung der Entlüftungsstufe wird erreicht, wenn der erste und der zweite Durchlass in unmittelbarer Nähe der Saugöffnung der Entlüftungsstufe miteinander verbunden sind, so dass der Kühlstrom in unmittelbarer Nähe der Saugöffnung vorbeigeführt wird. Dabei ergibt sich nämlich ein intensiver Flüssigkeitsaustausch durch die Saugöffnung der Entlüftungsstufe. Zusätzlich oder stattdessen kann auch vorgesehen sein, dass die Wandungen des ersten und/oder des zweiten Durchlasses in enger wärmeleitender Verbindung mit der Entlüftungsstufe angeordnet sind. Dadurch bleibt die Temperatur der Entlüftungsstufe auch während des normalen Betriebes auf hinreichend niedriger Temperatur, so dass sie ständig funktionsfähig ist und bei Lufteinbrüchen auf der Saugseite der Pumpe sofort wieder als Entlüftungsstufe in Funktion treten kann.

Als der genannte zweite Bereich der vollbeaufschlagten Kreiselstufe, von dem der zweite Durchlass zur Saugseite der Entlüftungsstufe ausgeht, wird zweckmässigerweise ein mit der Druckseite der vollbeaufschlagten Kreiselstufe verbundener Raum axial neben dem Laufrad dieser Kreiselstufe ausgewählt. Es ist jeoch nicht erforderlich, obwohl zweckmässig, dass dieser Raum den vollen Druck der Druckseite der Kreiselstufe aufweist,

sofern er nur ausreichend hoch ist, um den erwünschten Kühlstrom zu bewirken.

Als der genannte erste Bereich der vollbeaufschlagten Kreiselstufe, von dem der erste Durchlass zur Saugseite der Entlüftungsstufe ausgeht, wird zweckmässigerweise ein mit dem saugseitigen Nabenbereich des Laufrades verbundener Raum axial neben dem Laufrad ausgewählt. Dieser Raum ist nämlich gewöhnlich durch einen abdichtenden Ringspalt von der Druckseite des Laufrades getrennt und steht über Ausgleichsbohrungen mit dem saugseitigen Nabenbereich des Laufrades in Verbindung. Diese Auswahl des sogenannten ersten und zweiten Bereichs der vollbeaufschlagten Kreiselstufe ergibt den Vorteil kurzer Durchlässe zu der Entlüftungsstufe, weil diese benachbart diesen

Bereichen neben dem vollbeaufschlagten Kreiselrad liegt. Dabei ermöglicht diese Auswahl der Bereiche eine kurze und direkte Verbindung zur Saugseite der Pumpe, wo sich abzusaugende Gase sammeln, und zur Druckseite des vollbeaufschlagten Kreiselrads. Schliesslich lässt sich durch diese Anordnung der genannten Bereiche die Forderung erfüllen, dass die Durchlässe in Räume unterschiedlichen Drucks münden, um im Normalbetrieb der Pumpe die Entstehung eines Kühlstroms durch die genannten Durchlässe zu gewährleisten.

Im Rahmen der Erfindung ist es nicht erforderlich, dass die Entlüftungsstufe vor ihrer Saugöffnung einen im Vergleich mit dem Querschnitt der Durchlässe ausgedehnten Saugraum besitzt oder nicht. Wenn ein solcher Saugraum vorgesehen wird, ist es zweckmässig, dessen axiale Erstreckung gering zu halten, nämlich nicht wesentlich grösser als die halbe Breite des Flügelrads der Entlüftungsstufe, damit einerseits während des Entlüftungsvorgangs die aus dem vollbeaufschlagten Pumpenteil angesaugte Flüssigkeit schnell und möglichst vollständig in die Flügelradzelle hineingelangt und damit andererseits bei Normalbetrieb, also bei der reinen Flüssigkeitsförderung, die durch den Saugraum strömende Flüssigkeit möglichst unmittelbar an der saugseitigen Steuerscheibe der Entlüftungsstufe vorbeiströmt. Zum Zwecke des grossflächigen Wärmeaustausches kann der Saugraum in der Radialrichtung eine grosse Erstreckung aufweisen.

Der zweite Durchlass umfasst zweckmässigerweise einen Kanal, der von einem geodätisch tief gelegenen Bereich der vollbeaufschlagten Kreiselstufe ausgeht, um bei Beginn des Entlüftungsbetriebs die in der Pumpe verbliebene Flüssigkeit der Entlüftungsstufe als Betriebsflüssigkeit zuzuführen. An einem geodätisch tief gelegenen Punkt, der demzufolge auch beträchtlichen Achsabstand aufweist, können jedoch selbst im Entlüftungsbetrieb beträchtliche Drücke auftreten. Damit diese nicht zu einer Überfüllung der Entlüftungsstufe führen, der die Flüssigkeit durch dieselbe Saugöffnung zugeführt wird wie das Gas, ist es oftmals zweckmässig, den Kanal mit einem die Flüssigkeitszufuhr zur Entlüftungsstufe beschränkenden Querschnitt zu versehen. Dadurch wird auch die Stärke des Kühlstroms im Normalbetrieb der Pumpe beschränkt. Ferner kann dies dazu führen, dass bei grossflächiger Ausführung des ersten Durchlasses an der Saugöffnung der Entlüftungsstufe im Normalbetrieb ein sehr niedriger und daher Kavitationserscheinungen begünstigender Druck herrscht. Diese Nachteile können dadurch vermieden werden, dass der zweite Durchlass ausser dem Kanal eine Öffnung umfasst, die in der vollbeaufschlagten Kreiselstufe neben dem Laufrad achsnäher mündet als der Kanal, nämlich in einem Bereich, in welchem sich aufgrund der grösseren Achsnähe im Entlüftungsbetrieb Gas und nicht Flüssigkeit befindet. Dadurch wird einerseits während des Entlüftungsbetriebs die Flüssigkeitszufuhr zu der Entlüftungsstufe begrenzt, während andererseits im Normalbetrieb ein ausreichender Zustrom von Kühlflüssigkeit sowie eine Erhöhung des Drucks an der Saugöffnung der Entlüftungsstufe gewährleistet wird.

Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die einen vertikalen Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Pumpe darstellt.

Das Kreiselpumpengehäuse 1 mit dem Saugstutzert 2 und dem Druckstutzen 3 enthält das vollbeaufschlagte Laufrad 4, dessen Nabe auf der Welle 5 befestigt ist, die in dem Lager 6 in der fest mit dem Gehäuse 1 verbundenen Gehäusescheibe 7 gelagert ist. Auf der Rückseite des Laufrades ist ein Spaltring 8 vorgesehen, der in eine Nut der Gehäusescheibe 7 eingreift und mit einer Nutwand einen abdichtenden Ringspalt bildet. Zwischen dem Laufrad 4 und der Gehäusescheibe 7 befindet sich innerhalb des Spaltrings 8 ein Raum 9, der über Ausgleichsbohrungen 10 mit dem saugseitigen Bereich in der Nähe der Laufradnabe verbunden ist, in welchem sich abzusaugendes Gas zu sammeln pflegt. Radial ausserhalb des Laufrades 4 befindet sich der Spiralraum 11, der in nicht gezeigter Weise in dem Druckstutzen 3 mündet.

634 130

Axial hinter der Gehäusescheibe 7 ist das Gehäuse der Entlüftungsstufe vorgesehen, das aus einer saugseitigen Steuerscheibe 12 und einer druckseitigen Steuerscheibe 13 besteht und das Flügelrad 14 einschliesst. An ihrem Umfang ist die saugseiti'ge Steuerscheibe 12 dicht an die Gehäusescheibe 7 angeschlossen und schliesst mit dieser einen in Axialrichtung flachen Ringraum 15 ein, der den Saugraum der Entlüftungsstufe bildet. Dieser steht über die Saugöffnung 25 in bekannter Weise mit dem Arbeitsraum der Entlüftungsstufe in Verbindung.

Die druckseitige Steuerscheibe schliesst mit einem Gehäuseteil 16 den Druckraum 17 der Entlüftungsstufe ein, an den die Leitung 18 anschliesst. Diese führt das Gas entweder in den Druckstutzen 3 bzw. in die daran anschliessende Druckleitung der Pumpe, wobei sie ein Rückschlagventil enthalten kann, das diese Leitung abschliesst, wenn bei reiner Flüssigkeitsförderung die Förderhöhe des vollbeaufschlagten Kreiselrades grösser ist als die Förderhöhe der Entlüftungsstufe, oder sie führt das Gas in die Atmosphäre, wobei sie mit einem Schwimmerventil versehen ist, das die Leitung abschliesst, sobald der Entlüftungsvorgang beendet ist und die Entlüftungsstufe Flüssigkeit fördert.

Von dem Druckraum 17 kann über eine Bohrung 19 Flüssigkeit einer Gleitringdichtung 20 zur Schmierung zugeführt werden. —

Der Saugraum 15 der Entlüftungsstufe steht über einen Kanal 21 mit einem tiefgelegenen Bereich der vollbeaufschlagten Pumpenstufe nahe dem Spiralraum derselben in Verbindung. Er enthält einen verengten Teil 22 zur Begrenzung der im Entlüf-tungsbetrieb der Entlüftungsstufe zugeführten Betriebsflüssigkeit. Ferner steht der Saugraum 15 über eine Öffnung 23 mit dem ausserhalb des Spaltrings 8 gelegenen Teil des Raums zwischen Laufrad 4 und Gehäusescheibe 7 in Verbindung. Im Ansaugbetrieb wird die in der vollbeaufschlagten Pumpe befindliche Flüssigkeit nach aussen geschleudert, wo sie einen Flüssigkeitsring bildet, während die zentraler gelegenen Pumpenbereiche gasgefüllt sind. Die Öffnung23 befindet sich in einem Bereich, in welchem sich während eines beträchtlichen Teils des Ansaugbetriebs Gas befindet, so dass die Betriebsflüssigkeit im Ansaugbetrieb der Entlüftungsstufe nur durch den Kanal 21 gedrosselt zuströmt. Im Normalbetrieb ist aber selbstverständlich auch der Bereich der Öffnung 23 mit Flüssigkeit gefüllt, so dass von hier aus ein zusätzlicher Kühlstrom der Saugöffnung der Entlüftungsstufe zufliessen kann. Es ist deshalb auch zweckmässig, die Öffnung 23 in unmittelbarer Nähe der Saugöffnung anzuordnen. Ferner hat die mit der Druckseite der vollbeaufschlagten Kreiselstufe in Verbindung stehende Öffnung 23 die Wirkung, dass der Druck an der Saugseite der Entlüftungsstufe angehoben wird, wodurch Kavitationsgefahr vermindert wird.

Der Saugraum 15 der Entlüftungsstufe steht schliesslich über den Durchlass 24 mit dem Raum 9 in Verbindung, so dass in Nabennähe des Laufrads 4 sich ansammelndes Gas durch die Ausgleichsbohrungen 10, den Raum 9 und den Durchlass 24 abgesaugt werden kann.

Im Entlüftungsbetrieb fliesst der Entlüftungsstufe durch den Kanal 21 Flüssigkeit sowie durch die Öffnungen 23 und 24 Gas zu. Im Normalbetrieb strömt ständig kalte Flüssigkeit durch den Kanal 21 und die Öffnung 23 in den Saugraum 15 der Entlüftungsstufe ein, sorgt in diesem Bereich für eine intensive Kühlung und entweicht durch den Durchlass 24. Die Kühlung findet statt durch Flüssigkeitsaustausch über den Saugschlitz der Pumpe sowie durch Wärmeleitung durch die saugseitige Steuerscheibe 12.

Man kann den eng ausgeführten Saugraum 15 der Entlüftungsstufe auf derjenigen Seite der Saugöffnung, auf der im Normalbetrieb die Flüssigkeit der Saugöffnung zuströmt, als Teil des in den Ansprüchen erwähnten zweiten Durchlasses betrachten, während man den Teil des Saugraums 15, in welchem die Flüssigkeit im Normalbetrieb von der Saugöffnung weg zur Bohrung 24

3

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

634 130

strömt, als Teil des in den Ansprüchen vermerkten ersten Duchlasses betrachten kann. In diesem Sinn gehen die beiden Durchlässe in unmittelbarer Nähe der Saugöffnung ineinander über. In der Zeichnung erscheinen die Öffnung 23 und der

Durchlass 24 einander nahe benachbart. Es versteht sich jedoch, dass sie in Umfangsrichtung versetzt sein können, um einen längeren Strömungsweg für Kühlflüssigkeit im Saugraum 15 zu bilden.

M

1 Blatt Zeichnungen

Claims

634 130 2

PATENTANSPRÜCHE

1. Selbstansaugende Kreiselpumpe mit mindestens einer vollbeaufschlagten Kreiselstufe (4,1,7) mit horizontaler Welle (5) und einem ausserhalb des Hauptförderstroms auf derselben 5 Welle drehfest angeordneten Flügelrad (14,12,13) einer Entlüftungsstufe in Seitenkanal- oder Flüssigkeitsringpumpenbauart, deren Saugseite über einen ersten, ständig offenen Durchlass

(24) mit einem ersten, saugseitigen Bereich der vollbeaufschlagten Kreiselstufe verbunden ist, in welchem sich abzusaugendes 10 Gas sammelt, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugseite der Entlüftungsstufe (12,13,14) über einen zweiten, ständig offenen Durchlass (21,23) mit einem zweiten Bereich der vollbeaufschlagten Kreiselstufe verbunden ist, der bei Normalbetrieb einen höheren Druck als der erste Bereich aufweist, wobei beide 15 Durchlässe (24; 21,23) so bemessen sind, dass sie im Normalbetrieb von einem für die Kühlung der Entlüftungsstufe ausreichenden Flüssigkeitsstrom von dem zweiten Bereich der vollbeaufschlagten Kreiselstufe zur Saugseite der Entlüftungsstufe und von dort zum ersten Bereich der vollbeaufschlagten Kreiselstufe 20 durchströmt sind.
2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass der erste (24) und der zweite (21,23) Durchlass in unmittelbarer Nähe der Saugöffnung (25) der Entlüftungsstufe (12,13,

14) miteinander verbunden sind, so dass der Kühlstrom in 25

unmittelbarer Nähe der Saugöffnung (25) vorbeigeführt ist.
3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandungen des ersten und/oder des zweiten Durchlasses in enger wärmeleitender Verbindung mit der Entlüftungsstufe angeordnet sind. 30
4. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich der vollbeaufschlagten Kreiselstufe ein mit der Druckseite (11) verbundener Raum axial seitlich des Laufrades (4) dieser Kreiselstufe ist.
5. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch 35 gekennzeichnet, dass der genannte erste Bereich der vollbeaufschlagten Kreiselstufe ein mit dem saugseitigen Nabenbereich des Laufrades (4) verbundener Raum (9) axial neben dem Laufrad ist.
6. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch 40 gekennzeichnet, dass vor der Saugöffnung (25) der Entlüftungsstufe ein Saugraum (15) angeordnet ist, dessen axiale Erstrek-kung nicht wesentlich grösser als die halbe Breite des Flügelrades (14) der Entlüftungsstufe ist.
7. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch 45 gekennzeichnet, dass der zweite Durchlass einen in einem geodätisch tief gelegenen Bereich der vollbeaufschlagten Kreiselstufe mündenden Kanal (21) umfasst.
8. Kreiselpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

dass der zweite Durchlass ausser dem Kanal (21) eine Öffnung 50 (23) umfasst, die in der vollbeaufschlagten Kreiselstufe neben deren Laufrad (4) achsnäher mündet als der Kanal (21).

55