CH643918A5

CH643918A5 - Kreiselpumpe.

Info

Publication number: CH643918A5
Application number: CH332779A
Authority: CH
Inventors: Arthur Milz
Original assignee: Arthur Milz
Priority date: 1979-04-09
Filing date: 1979-04-09
Publication date: 1984-06-29
Also published as: EP0017829B1; JPS55139998A; NO801003L; DK148105B; NO151979B; DE3013138C2; DK140280A; DE3013138A1; DK148105C; ATE7946T1; NO151979C; EP0017829A1; US4349311A

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe, insbesondere eine solche mit einem Rotor, der in einem Arbeitsraum untergebracht ist, welcher vorgesehen ist, um mindestens teilweise in der zu fördernden Flüssigkeit eingetaucht zu werden. Solche Pumpen sind in grosser Anzahl bekannt und dienen den verschiedensten Zwecken, vom Auspumpen des Grundwassers bis zum Heben von Chemikalien aus Fässern und anderen Gefässen. Da diese Art von überfluteter Pumpe mit im allgemeinen oberhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordnetem Antriebsmotor meist aus wenigen Teilen besteht, geringe Ansprüche an die Dichtungen stellt und entsprechend wartungsarm ist, wird sie vor allem dort eingesetzt, wo entweder verschmutzte oder agressive Medien gepumpt werden sollen, und auch dort, wo Billigkeit der Herstellung und äusserst lange störungsfreie Betriebsdauer wichtig sind. Beides erfordert einen annehmbaren Wirkungsgrad bei einer verhältnismässig niederen Tourenzahl, wie sie beispielsweise ein direkt an die Welle des Flügelrades angekoppelter Spaltpolmotor billig und zuverlässig liefern kann.

Da die eingangs genannte Art von Pumpen sich besonders zur Verwendung als in einen Behälter absenkbare, sogenannte Fass- 65 pumpen eignet, ist es auch erwünscht, die Aussenabmessungen des Pumpenkörpers möglichst klein zu halten, damit die Pumpe durch eine enge Öffnung in einen Behälter gesenkt werden kann.

50

55

60

Es existieren sehr einfache Pumpen dieser Art, wie etwa in Patentschrift Nr. 95.098 oder 444.673 beschrieben, bei welcher der Pumpenkörper aber verhältnismässig sperrig ist. Andere bekannte Ausführungen, wie etwa diejenigen der Patentschrift Nr. 243.663,450.925 oder 599.467sind wiederum ziemlich aufwendig in der Konstruktion und verlangen insbesondere gut wirkende Dichtungen und spielfreie Lager.

Es ist das Ziel der Erfindung, eine Pumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, welche diese Nachteile vermeidet und gleichzeitig möglichst kompakt gebaut werden kann.

Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung eine Kreiselpumpe, wie sie im Anspruch 1 definiert ist, vor.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von Varianten eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht der Pumpe,

Fig. 2 eine Ansicht des Grundkörpers der Fig. 1 von unten, und

Fig. 3 einen Abschnitt der Antriebswelle samt ihrer Führung.

In der Fig. 1 bezeichnet 1 einen, beispielsweise aus Kunststoff gefertigten, im wesentlichen zylindrischen Grundkörper, an dessen oberer Stirnseite eine Druckleitung 2 und ein die Antriebswelle 3 enthaltendes Führungsrohr 4 eingeschraubt sind. Am oberen Ende der Welle 3 greift ein (nicht gezeigter) Elektromotor an, während an ihrem unteren Ende ein Rotor 5 aufgebracht ist. Der Drehsinn desselben ist durch den Pfeil F der Figur 2 angedeutet. Das untere Lager der Welle 3 wird durch ihren Durchgang durch den Körper 1 gebildet; da dieses durch die zu pumpende Flüssigkeit geschmiert ist, kann es ein relativ grosses Spiel, von beispielsweise etwa3/io mm aufweisen. Wie weiter unten beschrieben, kann die darin befindliche Flüssigkeit wahlweise auch unter leichten Überdruck gesetzt werden.

Der als Flügelrad ausgebildete Rotor 5 besteht in der beschriebenen einfachen Ausführung aus vier ebenen, parallel zur Welle 3 liegenden Flügeln 6, welche an einer obenliegenden, runden Grundscheibe 7 befestigt sind. An ihrem unteren, äusseren Umfang sind die Flügel 6 unter einem Winkel a von etwa 50° abgeschrägt.

Im Grundkörper 1 ist ein schneckenförmiger Gang 8 ausgespart, welcher-in Strömungsrichtung gesehen, das heisstin Richtung des Pfeiles G-von der Peripherie des das Flügelrad umgebenden Arbeitsraumes zur Druckleitung 2 führt. Der Buchstabe M bezeichnet die Mittellinie des Schneckenganges, d. h. den Ort der Schwerpunkte aller Querschnitte des Schneckenganges. Der Buchstabe Z bezeichnet die Drehachse des Flügelrades, während R der senkrecht zu dieser Achse gemessene Radius der Mittellinie ist. Dieser Radius R nimmt in Strömungsrichtung gesehen progressiv ab, während gleichzeitig die Steigung der Mittellinie parallel zur Welle 3 progressiv zunimmt, bis sie an der oberen Mündung des Schneckenganges 8 unendlich wird, so dass dieser knickfrei in die zur Welle parallele Leitung 2 übergeht.

Aus fertigungstechnischen Gründen wird dieser Gang, sofern er aus dem Grundkörper ausgefräst ist, nach aussen hin offen sein, d.h. unterhalb des Punktes L in Figur 1 erst dann radial nach aussen hin abgeschlossen sein, wenn die in dieser Ausführung vorgesehene Hülse 9 den Grundkörper umgibt. Diese Hülse bildet auch die Mantelfläche des Arbeitsraumes, in welchem sich das Flügelrad dreht, und grenzt diesen radial nach aussen ab. In der gezeigten Ausführungsform bildet der unterste Teil der Hülse gleichzeitig den Ansaugstutzen 10 der Pumpe. Bei anderen Herstellungsverfahren kann der Gang aber auch von seinem in dieDruckleitung 2 mündenden Ausgang bis zu seiner entgegengesetzten Einmündung in die Pheripherie des Arbeitsraumes, allseitig im Grundkörper eingeschlossen sein. Im unteren Mündungsgebiet, dessen Verlauf gut aus der Figur 2 zu ersehen ist, verjüngt sich der aus dem Grundkörper ausgenommene Teil des Ganges, so dass, wenn man sich einen Gang mit einigermassen konstantem Querschnitt vorstellt, dieser schliesslich zum gröss-ten Teil im Arbeitsraum liegen würde, von welchem der schnek-

keilförmige Gang in seinem stromaufwärts liegenden, unteren Mündungsgebiet nicht mehr getrennt ist. Demnach weist der Schneckengang 8 eingangsseitig einen Mündungsteil auf, der seitlich gegen den Arbeitsraum hin offen ist. Die Form dieser Mündung ist aus Fig. 2 deutlich zu ersehen. Sie ist radial nach aussen durch die Hülse 9, die auch den Arbeitsraum umgibt, begrenzt, und radial nach innen durch den inneren Rand einer im Grundkörper 1 ausgesparten, in Strömungsrichtung F sich vertiefenden und verbreiternden Rinne. Diese dringt nach und nach ganz in den Grundkörper 1 ein und bildet so den Schneckengang 8. In dem seitlich offenen Mündungsteil des Ganges sinkt, zusammen mit der Grösse des aus dem Grundkörper ausgenommenen Querschnittes der Rinne, auch die Steigung des schnek-kenförmigen Ganges, auf nahezu Null. Dieser seitlich offene Teil, der sich in Figur 2 fast über 360° erstreckt, wird sich vorzugsweise nicht über weniger als etwa 180° erstrecken und gleichmässig in den Arbeitsraum auslaufen. Desgleichen sollte natürlich der ganze Gang einen möglichst knickfreien Verlauf aufweisen. Andererseits, ist das Vorhandensein eines aus dem Vollen gearbeiteten Grundkörpers nicht notwendig, da der Gang z.B. auch durch ein geeignet befestigtes Rohr gebildet werden kann.

Die in der beschriebenen Ausführung aus Blech bestehende Hülse 9 ist über den Grundkörper geschoben und daran befestigt. Sie ist an der Stelle 11, unter demselben Winkel wie das Flügelrad eingeschnürt. Dadurch verkleinert sich der Querschnitt des Arbeitsraumes, der in seinem oberenTeil gleich demjenigen des Grundkörpers ist, im unteren Teil bis auf den durch die Einschnürung 11 bestimmten Querschnitt der in A liegenden, unteren Stirnseite des Arbeitsraumes. Man sieht, dass der im Grundkörper 1 ausgesparte Schneckengang 8 innerhalb der in axialer Richtung bestimmten grössten lichten Weite des Arbeitsraumes bleibt. Unterhalb der Einschnürung 11 erweiterte sich die Hülse 9 wieder um einen Ansaugstutzen zu bilden, und trägt an ihrem unteren Ende 10 einen Ansaugfilter 12.

In einer anderen, nur angedeuteten und nicht getrennt gezeigten Variante ist die Hülse an der Einschnürung 11 stirnseitig geschlossen, wie durch die strichpunktierte Linie A angedeutet. Das Ansaugen kann dann durch eine oder mehrere durchgehende Bohrungen im Grundkörper erfolgen, welche den Arbeits-

3 643 918

räum mit dem Aussenraum um die Pumpe herum verbinden, ohne den Schneckengang zu berühren. In der Fig. 2 ist eine solche Bohrung strichpuntiert gezeigt und mit B bezeichnet. Für gewisse Anwendungen kann das damit ermöglichte Ansaugen an 5 der Oberseite der Pumpe von Vorteil sein.

Die Figur 3 zeigt einen Abschnitt der vom Flügelrad 5 zum (nicht gezeigten) Antriebsmotor führenden Welle 3. Diese wird lose, beispielsweise mit einem Spiel von Vi mm, im Führungsrohr 4 geführt. Der Zwischenraum 13 zwischen Welle und Rohr wird io beim Betrieb der Pumpe, infolge des im oberen Teil des Arbeitsraumes bestehenden Überdruckes und der erwähnten losen Lagerung der Welle im Grundkörper, mindestens teilweise mit der zu fördernden Flüssigkeit angefüllt sein. Um diese besser zur Dämpfung eines eventuellen Schlagens und Schwingens der oft 15 ziemlich langen und möglichst leicht ausgeführten Welle auszunützen, kann der Druck der Flüssigkeit im Zwischenraum 13 durch Anbringen einer Druckdurchführung D (Figuren 1 und 2), welche eine Stelle hohen Druckes im Schneckendurchgang mit dem die Welle umgebenden Raum verbindet, erhöht werden. 20 Um ein Ansteigen der oft korrosiven Flüssigkeit bis zum Motor sowie die Verwendung eigentlicher Dichtungen - welche bei längerem Nichtgebrauch zum Festsitzen neigen - zu vermeiden, wird dann mit Vorteil im oberen Teil des Führungsrohres 4 eine strömungshemmende Schikane 14 eingesetzt und das Führungs-25 rohr selbst oberhalb derselben mit einer Rückflussöffnung 15 versehen. Das Spiel zwischen Welle und Schikane kann beispielsweise etwa 0,2 mm betragen, was genügt, um im darunterliegenden Zwischenraum einen erhöhten, schlagdämpfenden Überdruck entstehen zu lassen. Die restliche nach oben durchtretende 30 Flüssigkeit fliesst dann durch die Öffnung 15 zurück, und der weiter oben liegende Motor braucht nicht durch Dichtungen geschützt zu werden, so dass der ganze Pumpenaufbau weder von der zu fördernden Flüssigkeit beaufschlagte Dichtungen, noch eigentlich - d. h. im wesentlichen spielfreie - Lager aufweist, was 35 unter anderem eine durchgehende Verwendung spröder, chemikalienfester Materialien, wie etwa Glas, erlaubt. Falls die Dichtungsfreiheit nicht den Vorrang hat, kann die hier der Klarheit halber nur in der Vertikallage beschriebene Pumpe natürlich bei jeder beliebigen Orientierung im Raum betrieben werden.

M

1 Blatt Zeichnungen

Claims

643 918

PATENTANSPRÜCHE

1. Kreiselpumpe mit einem Rotor (5), der sich in einem durch eine zur Drehachse (Z) des Rotors im wesentlichen koaxialen, rotationssymmetrischen Mantelfläche abgegrenzten Arbeits- 5 räum dreht, wobei an dessen einer Stirnseite ein mit der Ausgangsleitung (2) der Pumpe verbundener Schneckengang (8) beginnt, der sich um diese Achse windet und dabei innerhalb der achsparallelen Projektion des Arbeitsraumes bleibt, wobei der radiale Abstand (R) zwischen der Drehachse und der Mittellinie 10 (M) des Schneckenganges, in Strömungsrichtung gesehen progressiv abnimmt, und wobei der erste Abschnitt des Schneckenganges seitlich offen ist, um einen in den Arbeitsraum führenden Mündungsteil zu bilden, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Mittellinie (M) des Schneckenganges in Strömungsrichtung (G, 15 F) gesehen mit zunehmend grösserer Steigung um die Drehachse des Rotors windet, bis sie im wesentlichen parallel zu dieser verläuft.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil des Schneckenganges an die Mantelfläche des Arbeits- '20 raumes angrenzt, und dass sich sein offener Mündungsteil über mindestens 180° erstreckt.
3. Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mündungsteil des Schneckenganges 25 durch eine Rinne mit in Strömungsrichtung gesehen progressiv zunehmendem Querschnitt gebildet ist (Fig. 2).
4. Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor an seiner dem Schneckengang zugekehrten Seite eine quer zu seiner Drehachse liegende Platte (7) aufweist, welche den offenen Mündungsteil des Schneckenganges teilweise abdeckt.
5. Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (3) des Rotors lose in einem Führungsrohr (4) geführt ist, das mit einem Flüssigkeitsaustrittsloch (15) versehen ist.
6. Pumpe nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen von einer Stelle im Schneckengang zu dem die Antriebswelle des Rotors umgebenden Raum (13) führenden Durchgang (D).
7. Pumpe nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Spalt (13) zwischen Welle und Führungsrohr in der Nähe des Flüssigkeitsaustrittsloches (15) eine Verengung aufweist (14).

30

35

40

45