DE10033402A1 - Kreiselpumpe - Google Patents
KreiselpumpeInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe zum Befördern eines Fluids, bestehend aus einem Gehäuse (9) mit einer Eingangs- und einer Ausgangsöffnung (1, 2) mit einem Laufrad (3, 3', 3''), das in einer Kammer auf einer Antriebswelle (13) drehbar gelagert ist, wobei die Kammer aus mindestens zwei Teilen gebildet wird, zwischen denen ein Dichtelement (5) angeordnet ist, das den Kammerinnenraum abdichtet. Um eine kostengünstige Kreiselpumpe zur Verfügung zu stellen, die die Verwendung von offenen Laufrädern erlaubt und gegebenenfalls auch im Sterilbereich eingesetzt werden kann, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß ein kammerbildendes Teil einen Anschlag (10) aufweist, an dem sich das andere kammerbildende Teil abstützt, so daß der Abstand der beiden kammerbildenden Teile durch die Abstützverbindung definiert ist.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe zum Fördern eines Fluids, bestehend aus einem
Gehäuse mit einer Einsaug- und einer Auslaßöffnung mit einem Laufrad, das in einer Kammer auf
einer Antriebswelle drehbar gelagert ist, wobei die Kammer aus mindestens zwei Teilen gebildet ist,
zwischen denen mindestens ein Dichtelement angeordnet ist, das den Kammerinnenraum abdichtet.
Solche Kreiselpumpen dienen im allgemeinen zur Hebung, Entleerung, Füllung, Umwälzung oder
Förderung von Flüssigkeiten. Die Laufräder bestehen im allgemeinen aus einem scheibenförmigen
Grundkörper, auf dessen einer Seite Wände aufgebracht sind, die meist spiralförmige Kanäle bilden.
Bei Kreiselpumpen wird die nötige Druckdifferenz unter dem Einfluß eines kontinuierlichen
Strömungsvorganges erreicht. Dabei wird die in den Laufradkanälen befindliche Flüssigkeit durch die
Zentrifugalkraft nach außen verdrängt und erfährt dabei eine Druck- und Geschwindigkeitserhöhung.
Der gleichzeitig entstehende Unterdruck im inneren Bereich führt zu einem gleichmäßigen Ansaugen
des Förderfluids durch die Saugöffnung. Die in Pumpen unerwünschte Geschwindigkeitserhöhung
wird im allgemeinen in einem nachgeordneten System mit beispielsweise sich allmählich
erweiternden Kanälen oder auch in einem schaufellosen Ringraum in Druckenergie umgewandelt. Bei
großen Druckhöhen werden mehrere gleichartige Stufen, bestehend jeweils aus Laufrad und
schaufellosem Ringraum, hintereinandergeschaltet, die der Reihe nach vom Fördermittel durchströmt
werden.
Es ist bereits bekannt, mehrstufige Kreiselpumpen aus dünnwandigem, tiefgezogenem Cr-Ni-Mo-
Walzstahl herzustellen. Dabei werden die einzelnen Stufen in Paketbauweise angeordnet. Jedes
Paket besteht dann aus einer Kammer, die wiederum von einem Laufrad und einem Kammertopf
gebildet wird. Durch das Aufeinandersetzen mehrerer Kammertöpfe entstehen mehrere Kammern, in
denen jeweils ein Laufrad drehbar auf der Antriebswelle befestigt ist. Durch die sich drehende
Antriebswelle werden alle Laufräder der Kreiselpumpe gemeinsam angetrieben. Dadurch entsteht im
Bereich der Laufräder eine Druckdifferenz zwischen radial innenliegenden Bereichen und radial
außenliegenden Bereichen. Dies führt dazu, daß Fördermedium von der Ansaugöffnung in den radial
innenliegenden Bereich des ersten Laufrads angesaugt wird. Durch das sich drehende erste Laufrad
wird das Fördermedium nun radial nach außen transportiert. Alle Laufräder sind von einem
schaufellosen im wesentlichen ringförmigen Spalt umgeben, in dem sich ein höherer Druck ausbildet.
Dies führt dazu, daß das Fördermedium auf der Rückseite des Laufrades an der Bodenwand des
Kammertopfes radial nach innen geführt wird. Der Kammertopf weist eine im wesentlichen zentrale
Bohrung auf, durch die das geförderte Medium den ersten Kammertopf verlassen kann und in den
zweiten Kammertopf gelangt. Auch dort ist wieder ein Laufrad angeordnet, das für eine Druckdifferenz
zwischen radial innenliegenden Bereichen und radial außenliegenden Bereichen sorgt. Das aus dem
ersten Kammertopf austretende Fördermedium wird dann in gleicher Weise durch das zweite Laufrad
aufgrund der Zentrifugalkraft nach außen transportiert und läuft dann erneut an der Bodenwand des
zweiten Kammertopfes radial nach innen und tritt durch die zentrale Öffnung des zweiten
Kammertopfes. Der beschriebene Verlauf setzt sich für jede folgende Stufe der Kreiselpumpe fort.
Die Herstellung mehrstufiger Kreiselpumpen aus Walzstahl ist sehr preisgünstig. Es muß aber für
eine Abdichtung der einzelnen Kammertöpfe gegeneinander gesorgt werden. Daher werden im
allgemeinen Dichtelemente, z. B. in Form von O-Ringen, zwischen zwei benachbarten Kammertöpfen
angeordnet. Die Dichtelemente übernehmen dabei eine Doppelfunktion, nämlich eine Stütz- und
Dichtfunktion. Mit anderen Worten, die Blechtöpfe werden aufeinandergesetzt und so lange
aufeinandergepreßt, bis der Dichtring seine Dichtfunktion aufnimmt. Dabei kommt es jedoch aufgrund
von geometrischen Toleranzen der Dichtelemente und/oder den Kammertöpfen zu kleinen
Abweichungen in den Abständen zwischen benachbarten Kammertöpfen. Um einen hohen
Wirkungsgrad zu erreichen, ist es jedoch erforderlich, daß zumindest die mit Schaufeln versehene
Seite des Laufrades zu der benachbarten Gehäusewand bzw. dem benachbarten Kammertopfboden
einen sehr geringen Abstand aufweist. Auf der anderen Seite ist eine Kollision des Laufrades mit der
Gehäusewand oder einem benachbarten Abdichttopf unbedingt zu vermeiden, da dies irreversible
Schäden nach sich ziehen kann. Um eine solche Kollision zu verhindern, ist es daher bei den
bekannten Kreiselpumpen in Paketklemmweise notwendig, den Spalt zwischen Laufrad und
benachbarten nichtrotierenden Teilen größer zu wählen, um eventuelle geometrische Toleranzen
aufzufangen. Dies führt jedoch zu einer nicht unerheblichen Herabsetzung des Wirkungsgrades.
Um den Wirkungsgrad zu erhöhen, sind daher bereits Kreiselpumpen mit geschlossenen Laufrädern
sowie abgedeckter Rückführstufenbeschaufelung eingesetzt worden. Zwar kann durch diese
Maßnahme der Wirkungsgrad in einen akzeptablen Bereich gebracht werden, die Herstellung von
geschlossenen Laufrädern sowie einer abgedeckten Rückführstufenbeschaufelung ist jedoch sehr
kosten- und zeitaufwendig.
Eine andere Ausführungsform einer bekannten Kreiselpumpe sieht einen Stützring vor, der zwischen
benachbarten Kammertöpfen angeordnet ist und eine zusätzliche Stützfunktion übernimmt. Bei dieser
Ausführungsform ist der O-Ring "gekammert". Das heißt, der O-Ring wird von dem Stützring, der
Außenwand des inneren Kammertopfes und der Innenwand des äußeren Kammertopfes ummantelt.
Durch diese Maßnahme kann der Einfluß von geometrischen Toleranzen des Dichtelementes
reduziert, aber nicht völlig unterbunden werden.
Je nach zu förderndem Fluid, insbesondere aber in der Steriltechnik, kann es notwendig sein, lediglich
vollständig geschlossene Oberflächen innerhalb der Kreiselpumpe vorzusehen, so daß eine
gründliche rückstandslose Reinigung der Kreiselpumpe möglich ist. Insbesondere in der Steriltechnik
werden vollständig geschlossene Oberflächen mit einer maximalen Oberflächenrauhigkeit zwischen
0,8 und 0,4 µm verlangt. Geschlossene Laufräder sowie abgedeckte Rückführstufenbeschaufelungen
können jedoch nicht ohne erheblichen wirtschaftlichen Aufwand mit geschlossenen Flächen
hergestellt werden. Auch die Ausführungsform mit gekammerten O-Ringen ist für den Sterilbereich
nicht einsetzbar, da funktionsbedingt Förderfluid bis zu dem O-Ring und damit in die Kammer
eindringen kann.
Daher werden im Hochsterilbereich Pumpen nicht aus Walzstahl hergestellt, sondern in wesentlichen
Teilen aus dem Vollen gedreht, so daß offene Laufräder eingesetzt werden können. Diese
Herstellungsweise ist jedoch sehr aufwendig und vor allem kostspielig.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Kreiselpumpe zur
Verfügung zu stellen, die die Verwendung von offenen Laufrädern erlaubt und gegebenenfalls auch
im Sterilbereich eingesetzt werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein kammerbildendes Teil einen Anschlag
aufweist, an dem sich das andere kammerbildende Teil abstützt, wobei der Abstand der beiden
kammerbildenden Teile durch die Abstützverbindung definiert ist. Mit anderen Worten übernimmt bei
der erfindungsgemäßen Kreiselpumpe das Dichtelement keine Stützfunktion, sondern lediglich
Dichtfunktion. Im zusammengesetzten Zustand wird der Abstand von Kammer zu Kammer
(Paketmaß) lediglich durch die kammerbildenden Elemente, jedoch nicht durch das Dichtelement
definiert. Da die kammerbildenden Elemente sehr exakt gefertigt werden können, kann der Abstand
zwischen Laufrad und benachbarten nichtrotierenden Kammerwänden sehr klein gewählt werden,
ohne daß die Gefahr einer Kollision des Laufrades an den Kammerwänden entsteht. Es können
daher offene Laufräder eingesetzt werden, ohne daß es zu einer Herabsetzung des Wirkungsgrades
kommt. Bei der Montage der einzelnen Kammern bzw. Pakete ist auf den sicheren Sitz des
Dichtelementes zu achten, da dieses keinesfalls seine Dichtfunktion verlieren darf.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der der Anschlag außerhalb des durch das
Dichtelement abgedichteten Volumens angeordnet ist.
Das Fördermedium kann daher nicht mit der Abstützverbindung in Kontakt treten, so daß diese
Verbindung für die hohen Anforderungen der Steriltechnik kein Problem darstellt, da sie außerhalb
des Fördermediumvolumens ist.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der das Dichtelement so angeordnet ist, daß es
während des Betriebes der Kreiselpumpe mit dem Fluid in Kontakt tritt. Dabei ist das Dichtelement
vorzugsweise nicht gekammert, wie es beispielsweise bei der oben beschriebenen Ausführungsform
mit einem zusätzlichen Stützring der Fall war. Zwar kann das Fördermedium dann ungehindert bis zu
dem O-Ring heranreichen, es kann jedoch auch wieder ungehindert von dem Dichtring abfließen, und
eine Reinigung der Pumpe kann rückstandsfrei erfolgen.
Eine besonders zweckmäßige Kreiselpumpe ist mehrstufig ausgebildet, wobei jede Stufe eine
Kammer aufweist, in der jeweils ein Laufrad angeordnet ist. Die Pumpleistung der Kreiselpumpe kann
durch die mehrstufige Ausbildung deutlich erhöht werden.
Besonders bevorzugt ist zumindest ein Teil der Laufräder offen ausgebildet. Dabei wird unter offen
verstanden, daß die Laufradkanäle einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt haben. Durch die
offene Ausführung der Laufräder können geschlossene Oberflächen mit einer sehr geringen
Oberflächenrauhigkeit erreicht werden, da Schweißnähte geschliffen und poliert werden können, so
daß den hohen Anforderungen der Steriltechnik genügt werden kann. Die Kreiselpumpe kann dann
als Sterilkreiselpumpe eingesetzt werden.
Eine zweckmäßige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, daß die Kammern aus
einer Gehäusewand und einem Kammertopf, aus einem ersten Kammertopf und dem Boden eines
zweiten Kammertopfes oder aus dem Boden eines Kammertopfes, einem Stützelement sowie einer
Gehäusewand gebildet werden. Dabei wird im allgemeinen die Kammer der ersten Stufe aus der
Pumpengehäusewand und einem ersten Kammertopf gebildet. Die folgenden Stufen weisen
Kammern auf, die jeweils aus einem Kammertopf und dem Boden des Kammertopfes der vorherigen
Stufe gebildet werden. Die letzte Stufe kann entweder ebenfalls aus zwei aneinandergesetzten
Kammertöpfen gebildet werden oder aus dem Boden des Kammertopfes der vorhergehenden Stufe
sowie einem Stützelement und der Gehäusewand.
Diese Paketbauweise hat den Vorteil, daß die einzelnen Kammern aus im wesentlichen identischen
Teilen hergestellt werden können. Laufräder und Kammertöpfe werden dann einfach alternierend auf
der Antriebswelle innerhalb des Pumpengehäuses montiert.
Besonders zweckmäßig ist eine Ausführungsform, beider die Kammertöpfe aus tiefgezogenem Blech
hergestellt sind.
Dabei hat der Kammertopf vorzugsweise einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt und einen
Topfboden, wobei der Topfboden eine im wesentlichen zentrale Bohrung aufweist. Die zentrale
Bohrung dient dazu, das Fördermedium in den nächsten Kammertopf bzw. die nächste Stufe zu
leiten.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn an der Innenseite des Kammertopfbodens eine vorzugsweise
offene Rückführbeschaufelung angeordnet ist; denn nur mit einer Rückführbeschaufelung kann ein
hoher Wirkungsgrad einer mehrstufigen Kreiselpumpe erzielt werden. Die Rückführbeschaufelung
dient unter anderem dazu, das von dem Laufrad nach außen gewirbelte und mit einem Drall
versehene Fördermedium aufzufangen und in Richtung der zentralen Öffnung zu leiten. Dabei wird
durch die spiralförmige Rückführbeschaufelung der Drall des Fördermediums in kinetische Energie
umgewandelt.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der der Kammertopf einen nach innen gewölbten
Boden aufweist. Dies ist strömungstechnisch von großem Vorteil. Insbesondere in der Steriltechnik ist
es sehr vorteilhaft, wenn die Kreiselpumpe derart ausgebildet ist, daß sie zumindest in einer
Montageorientierung selbstentleerend ist.
Hierbei ist die Wölbung des Kammertopfes hilfreich. Wird nämlich die erfindungsgemäße Pumpe
derart orientiert, daß die Kammertöpfe mit dem Boden nach oben angeordnet sind, so fließt nach dem
Ausschalten der Kreiselpumpe sich noch im Pumpengehäuse befindliches Fördermedium an den
geneigten Flächen des Kammertopfes nach innen und kann so in die vorherige Pumpenstufe
gelangen. Dann fließt es auf der vorzugsweise ebenfalls geneigten Seite des Laufrades, die keine
Beschaufelung aufweist, wieder axial nach außen, bis es auf die Außenfläche des darunterliegenden
Kammertopfes trifft und an dieser wieder radial nach innen geführt wird, bis es die vorherige
Pumpenstufe erreicht. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis das Fördermedium den Ansaugstutzen
erreicht und die Pumpe völlig verlassen kann.
Die Kammertopfwand ist vorzugsweise derart ausgebildet, daß sie an ihrer Außenseite einen
Anschlag aufweist. An ihrer Innenseite weist sie hingegen vorzugsweise eine umlaufende Nut auf.
Diese Nut dient dazu, das Dichtelement, z. B. einen O-Ring, aufzunehmen.
Besonders bevorzugt ist die Kammertopfwand derart ausgebildet, daß sie sich mit zunehmendem
axialen Abstand von der Bodenwand vorzugsweise stufenartig erweitert. Dies geschieht in der Weise,
daß der obere Rand der Kammertopfwand einen Innendurchmesser hat, der in etwa dem
Außendurchmesser des unteren Abschnittes der Kammertopfwand des vorhergehenden Abschnittes
entspricht. Daher kann der Kammertopf mit seinem nach außen erweiternden Abschnitt über den
Kammertopfboden eines anderen Kammertopfes geschoben werden. Der erweiterte Abschnitt ist so
dimensioniert, daß er auf den Anschlag des darunterliegenden Kammertopfes trifft.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden
deutlich anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform sowie der
dazugehörigen Figuren. Es zeigen
Fig. 1 eine Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße dreistufige Kreiselpumpe und
Fig. 2a und Fig. 2b eine Schnittansicht und eine Draufsicht des Blechtopfes von Fig. 1.
In Fig. 1 ist ein Schnitt durch eine erfindungsgemäße Kreiselpumpe gezeigt. Die Kreiselpumpe
besteht aus einem Gehäuse 9, einem Ansaugstutzen 1 und einer Auslauföffnung 2. Innerhalb des
Gehäuses 9 sind drei Laufräder 3, 3', 3" auf einer Welle 13 montiert. Zwischen den Laufrädern 3, 3',
3" sind Kammertöpfe 4, 4' angeordnet. Die Kammertöpfe 4, 4' sind aus tiefgezogenem Blech mit einer
Dicke von etwa 4 mm hergestellt. Die Laufräder 3, 3', 3" weisen auf ihrer einen Seite eine
spiralförmige Wand 6 auf, die die Laufradkanäle bilden. Die Kammertöpfe 4, 4' besitzen an der
Innenseite des Topfbodens ebenfalls eine spiralförmige Wand 7, die als Rückführbeschaufelung
dient.
Während des Fördervorganges wird die Antriebswelle 13, auf der die Laufräder 3, 3', 3" montiert sind,
in Rotation versetzt. Durch die Rotation des ersten Laufrades 3 entsteht im Bereich des ersten
Laufrades 3 eine Druckdifferenz zwischen radial innenliegenden Bereichen und radial
außenliegenden Bereichen. Dies führt dazu, daß Fördermedium über den Ansaugstutzen 1 zentral in
die Kreiselpumpe eingesaugt wird. Durch die Rotation des ersten Laufrades 3 wird das
Fördermedium aufgrund der Zentrifugalkraft radial nach außen befördert. Das in Bewegung versetzte
Fördermedium verläßt in radialer Richtung nach außen das erste Laufrad 3 und erreicht den
ringförmigen Bereich 14, in dem keine Schaufeln angeordnet sind. In diesem Bereich wird die
kinetische Energie des Fördermediums in eine Druckdifferenz umgewandelt. Das Fördermedium
bewegt sich nun axial in Richtung des Pfeiles in Fig. 1 und gelangt so in den Bereich des Bodens des
Kammertopfes 4. Da das Fördermedium durch die Rotation des Laufrades 3 mit einem Drall versehen
ist, wird es durch die spiralförmige Rückführbeschaufelung 7 aufgenommen. Die
Rückführbeschaufelung nutzt den Drall des Fördermediums aus, um das Fördermedium entlang der
Innenwand des Kammertopfes 4 radial nach innen zu führen. Der Kammertopf 4 weist eine zentrale
Bohrung 12 auf, durch die das Fördermedium zu dem zweiten Laufrad 3' gefangen kann. Das Laufrad
3' gehört bereits zur zweiten Stufe der Kreiselpumpe. Der funktionelle Ablauf wiederholt sich für jede
einzelne Stufe. Nachdem das Fördermedium sämtliche Stufen durchlaufen hat, wird es durch die
Auslaßöffnung 2 aus der Pumpe abgegeben.
Zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen Gedankens haben die Kammertöpfe 4, 4' eine
außergewöhnliche Form, die im Zusammenhang mit den Fig. 2a und 2b im Folgenden deutlich
gemacht wird.
Wie bereits erwähnt, ist der Kammertopf 4 aus einem tiefgezogenen Blech hergestellt worden. Der
Kammertopf besteht aus einem Boden und einer zylindrischen Wand. Wie deutlich in Fig. 2 zu sehen
ist, weist die zylindrische Wand des Kammertopfes 4 eine stufenartige Erweiterung auf. An der
Außenwand bildet sich dadurch der Anschlag 10. Auch die Innenwand des Kammertopfes 4 erweitert
sich. Im Bereich der Erweiterung ist eine umlaufende Nut 11 in die Wand eingebracht, die der
Aufnahme des O-Ringes 5 dient. Diese besondere Form der zylindrischen Wand sorgt im
zusammengesetzten Zustand für einen definierten Abstand zwischen benachbarten Kammertöpfen 4,
4'.
Die erfindungsgemäße Dicht- und Stützfunktion soll nun anhand von Fig. 1 verdeutlicht werden.
Deutlich zu erkennen ist, daß der erste Kammertopf 4 eine Kammerwand aufweist, die sich erweitert.
In die Nut 11 der Kammerwand des ersten Kammertopfes 4 ist ein O-Ring 5 eingesetzt. Der obere
erweiterte Rand der Seitenwand des Kammertopfes stützt sich auf dem Gehäuse 9 ab. In dem
gezeigten Zustand wird der O-Ring 5 zwischen Gehäusewand 9 und Kammertopf 4 bereits
zusammengedrückt, so daß er seine Dichtfunktion wahrnimmt. Dennoch wird der Abstand zwischen
Kammertopfboden 4 und Gehäuse 9 nicht durch den O-Ring 5 bestimmt, sondern lediglich durch die
axiale Länge der Seitenwandabschnitte des Kammertopfes 4. An der Außenwand des Kammertopfes
4 ist aufgrund der Erweiterung der Seitenwand ein Vorsprung 10 entstanden, der als Anschlag für das
obere Ende des nächsten Kammertopfes 4' dient. Auch dessen Seitenwand weist eine Erweiterung
auf, so daß die Seitenwand des zweiten Kammertopfes 4' im oberen Bereich einen
Innendurchmesser hat, der in etwa dem Außendurchmesser des unteren Bereiches der Seitenwand
des ersten Kammertopfes entspricht. Daher kann die Seitenwand des zweiten Kammertopfes 4'
hülsenartig über die Seitenwand des ersten Kammertopfes 4 geschoben werden, bis sich der äußere
Rand 15 der Seitenwand des zweiten Kammertopfes 4' auf dem Anschlag 10 der Seitenwand des
ersten Kammertopfes 4 abstützt. Der Kammertopf 4' ist so dimensioniert, daß in diesem Zustand der
O-Ring 5 zwischen erstem und zweitem Kammertopf 4 bzw. 4' bereits belastet ist, so daß er seine
Dichtfunktion wahrnimmt. Auch hier ist wesentlich, daß der Abstand zwischen den beiden
Kammertöpfen 4 und 4' nicht von geometrischen Toleranzen des Dichtelementes 5 abhängt, sondern
eindeutig durch den metallischen Kontakt des äußeren Endes der Seitenwand des einen
Kammertopfes am Anschlag 10 bestimmt wird. Bei der hier gezeigten Ausführungsform weist die
letzte Stufe keinen Kammertopf auf. Stattdessen ist ein Stützelement 8 vorgesehen, das sich aber
zumindest an seiner Innenseite ähnlich erweitert, wie dies die Kammertöpfe 4, 4' tun. Dadurch wird
auch bei der dritten Stufe die Dicht- und Stützfunktion von verschiedenen Teilen übernommen.
Während die Stützfunktion von dem definierten metallischen Kontakt zwischen dem Stützelement 8
und dem Anschlag 10 des zweiten Kammertopfes 4' gegeben ist, wird die Dichtfunktion durch den
zusammengepreßten O-Ring 5 erfüllt.
In der Stützvorrichtung von Fig. 2 ist besonders gut zu erkennen, daß der Boden des Kammertopfes
4, 4' leicht nach innen gewölbt ist. Dies hat zum einen strömungstechnische Vorteile, zum anderen
bewirkt diese Maßnahme zusammen mit anderen konstruktiven Merkmalen, daß die Kreiselpumpe,
wenn sie so aufgestellt wird, daß die Antriebswelle vertikal ausgerichtet ist, so daß der in Fig. 1
eingezeichnete Pfeil nach oben zeigt, selbstentleerend ist. Nach dem Ausschalten der Kreiselpumpe
kann nämlich im Innenraum der Kreiselpumpe verbliebenes Fördermedium an den nach innen
gewölbten Außenflächen der Böden der Kammertöpfe 4, 4' radial nach innen fließen und in die
darunterliegende Stufe abfließen. Da auch die Seite des Laufrades 3, 3', 3", die keine Schaufeln
aufweist, leicht gegenüber der Horizontalen geneigt ist, kann das Fördermedium unter dem Einfluß
der Schwerkraft auf dieser Seite des Laufrades radial nach außen fließen und dann auf den Boden
des darunterliegenden Kammertopfes 4, 4' treffen. Der beschriebene Ablauf wiederholt sich so lange,
bis das Fördermedium zurück in den Ansaugstutzen 1 gelangt.
An der Innenseite des Bodens des Kammertopfes 4, 4' ist die spiralförmige Rückführbeschaufelung 7
angebracht. Um eine optimale Beschaufelung zu erreichen, sollte die Anzahl der Rückführschaufeln
gleich der Schaufelzahl des Laufrades sein. Da die spiralförmigen Schaufeln 7 spaltfrei eingeschweißt
werden müssen, ist mit jeder Schaufel jedoch ein entsprechender Arbeits- und Kosteneinsatz
verbunden. Umfangreiche Tests haben überraschenderweise gezeigt, daß, auch bei einer großen
Anzahl von Schaufeln im Laufrad, nur vier Rückführschaufeln zu einem sehr guten Ergebnis führen.
Bei der Herstellung des Kammertopfes 4, 4' wird vorzugsweise das folgende Verfahren verwendet.
Zunächst wird aus 4 mm dickem Edelstahlblech eine Blechronde mit der endgültigen Form
vorgezogen. Danach werden in die vorgezogene Ronde die Rückführschaufeln, vorzugsweise vier
Stück, eingeschweißt und im Nahtbereich mittels Schleifen und Polieren auf die gewünschte
Oberflächenqualität gebracht. Schließlich wird die so vorbereitete Ronde zusammen mit den
aufgeschweißten Schaufeln in einem zweiten Tiefziehbearbeitungsgang in die endgültige Kontur
gezogen.
Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform können alle Flächen frei zugänglich angeordnet werden
und sind daher spaltfrei und mit einer Oberflächenrauhigkeit von kleiner oder gleich 0,8 bis 0,4 µm
herstellbar.
Claims (17)
1. Kreiselpumpe zum Befördern eines Fluids bestehend aus einem Gehäuse (9) mit einer
Eingangs- und einer Ausgangsöffnung (1, 2) mit einem Laufrad (3, 3', 3"), das in einer
Kammer auf einer Antriebswelle (13) drehbar gelagert ist, wobei die Kammer aus mindestens
zwei Teilen gebildet wird, zwischen denen ein Dichtelement (5) angeordnet ist, das den
Kammerinnenraum abdichtet, dadurch gekennzeichnet, daß ein kammerbildendes Teil
einen Anschlag (10) aufweist, an dem sich das andere kammerbildende Teil abstützt, so daß
der Abstand der beiden kammerbildenden Teile durch die Abstützverbindung definiert ist.
2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (10) außerhalb
des durch das Dichtelement (5) abgedichteten Volumens angeordnet ist.
3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (5)
so angeordnet ist, daß es während des Betriebes der Kreiselpumpe mit dem Fluid in Kontakt
tritt.
4. Kreiselpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (5) offen
liegt, d. h. nicht gekammert ist.
5. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kreiselpumpe mehrstufig ist, wobei jede Stufe eine Kammer aufweist, in der jeweils ein
Laufrad (3, 3', 3") angeordnet ist.
6. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
Laufrad (3, 3', 3") ein offenes Laufrad (3, 3', 3") ist.
7. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kreiselpumpe eine Sterllkreiselpumpe ist.
8. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kammern aus einer Gehäusewand (9) und einem Kammertopf (4, 4'), aus einem ersten
Kammertopf (4') und dem Boden eines zweiten Kammertopfes (4) oder aus dem Boden eines
Kammertopfes (4'), einem Stützelement (8) sowie einer Gehäusewand (9) gebildet werden.
9. Kreiselpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Kammertopf
(4, 4') aus tiefgezogenem Blech hergestellt ist.
10. Kreiselpumpe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kammertopf (4,
4') einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt und einen Topfboden aufweist, wobei der
Topfboden eine im wesentlichen zentrale Bohrung (12) hat.
11. Kreiselpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite des
Kammertopfbodens eine vorzugsweise offene Rückführbeschaufelung (7) angeordnet ist.
12. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kammertopf (4, 4') einen nach innen gewölbten Boden aufweist.
13. Kreiselpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreiselpumpe
selbstentleerend ist.
14. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die die
Seitenwand des Kammertopfes an ihrer Außenseite den Anschlag (10) aufweist.
15. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kammertopfwand an ihrer Innenseite eine umlaufende Nut (11) aufweist.
16. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sich die
im wesentlichen zylindrische Seitenwand des Kammertopfes ausgehend vom
Kammertopfboden und etwa auf halber axialer Höhe stufenartig erweitert.
17. Kreiselpumpe einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale
Erweiterung etwa der Wandstärke der Kammertopfwand entspricht, so daß der erweiterte
Abschnitt hülsenartig auf den nicht erweiterten Abschnitt eines benachbarten Kammertopfes
aufschiebbar ist.
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