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Kreiselpumpe, bei welcher die Regelung der Fördermenge durch mehr
oder weniger starkes Rückströmen von der Druckseite zur Saugseite erfolgt Die Erfindung
betrifft eine Kreiselpumpe, bei welcher die Regelung der Fördermenge durch mehr
oder weniger starkes Rückströmen von der Druckseite zur Saugseite erfolgt, indem
der axiale Spalt zwischen dem Laufrad und einem auf der Saugseite des Laufrades
befindlichen, nicht drehbaren Teil der Pumpe während des Betriebs durch Verstellung
eines der beiden Pumpenteile in Richtung der Drehachse änderbar ist.
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Es sind Pumpen dieser Art bekannt, bei welchen das fliegend gelagerte
Laufrad gegenüber dem festmontierten Pumpengehäuse in axialer Richtung verschiehbar
ist, Da das Laufrad in gegen den auf der Saugseite befindlichen nicht drehbaren
Pumpenteil vorgeschobener Endlage vom Wellenlager um die Breite des axialen Rückströmspaltes
entfernt ist, können Biegeschwingungen der Welle entstehen. Um diese zu vermeiden,
muß die Welle schwer ausgebildet sein. Außerdem macht die Abdichtung der Welle gegenüber
dem Gehäuse wegen ihrer Längsverschieblichkeit Schwierigkeiten. Schließlich ist
eine Kupplung zwischen der Laufradwelle und einer in axialer Richtung festliegenden
treibenden Welle vorgesehen, die im Betrieb, während sie auf das Laufrad das Betriebsdrehmornent
überträgt, in axialer Richtung gegeneinander zu verschiebende, ineinandergreifende
Übertragungsglieder aufweist. Eine derartige Kupplung ist erheblichen Abnutzungen
unterworfen.
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Bei einer anderen Bauweise der eingangs genannten Pumpenart stehen
zwar das Laufrad und der druckseitige Gehäuseteil in axialer Richtung fest, dagegen
ist der sangseitige Gehäuseteil gegen das Laufrad axial verschiebbar. Dabei ist
von Nachteil, daß mit dem saugseitigen Gehäuseteil auch das daran angeschlossene
Zuleitungsrohr nachgiebig oder eine l#esondere in axialer Richtung verstellbare
Rohrkupplung vorgesehen sein muß. In beiden Fällen bereitet die Abdichtung der Zuleitung
Schwierigkeiten.
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Es ist ferner nicht mehr neu, eine Kreiselpumpe, bei welcher die Förderinenge
durch Änderung der Rückströmung von der Druckseite zur Saugseite geregelt wird,
derart auszubilden, daß weder das Laufrad noch der den Zuleitungsrohranschluß tragende
Gehäuseteil in axialer Richtung bewegt werden muß. Dabei ist zwischen der Druckseite
und der Satigseite des Laufrades eine Überlaufkammer vorgesehen, in welcher eine
Zwischenwand mit das zurückströniende Medium durchlassenden Öffnungen angeordnet
ist. Diese Öffnungen sind durch einen Flachschieber verschließbar. Ist der Flachschieber
geschlossen, so ist das geförderte Arbeitsmittel in der Überlaufkammer keiner Wirbelung
unterworfen, es befindet sich vielmehr zu beiden Seiten der Zwischenwand und des
Schiebers, vornehmlich auf deren der Saugseite des Laufrades zugewandten Seite weitgehend
in Ruhe. Dies ist bei der- Verwendung dieser Pumpe zur Förderung von Flüssigkeiten,
die feste Stoffe in Suspension enthalten, wie z. B. von Holzfaserbrei in der Paffierherstellung,
von Nachteil. Beim Durchgang durch die Öffnungen in der Überlaufkammerzwischenwand
scheiden sich unvermeidlicherweise ständig feste Teile ab, die die Öffnungen im
Laufe der Zeit mehr und mehr verschließen. Man beobachtet diese Erscheinung auch
an den Ventilen, die zum Abschluß von Holzfaserbrei bzw. Papierstoff führenden Rohrleitungen
in Anlagen der Papierfabrikation dienen. Ab-
gesehen davon, daß durch die
Abscheidung fester Teilchen der Suspension die Öffnungen der Überlaufkatilinerzwischenwand
verschlossen, damit die Rückströmung verhindert und die Zurückregelung der Pumpe
auf die Fördermenge Null nicht mehr möglich wird, ergibt sich als weiterer Nachteil,
daß eine Konsistenzveränderung bzw. ein Entwässerungsvorgang der Suspension eintritt.
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Schließlich ist auch schon eine Kreiselpumpe vorgeschlagen worden,
bei welcher die Fördermengenregelung mittels eines hohlzylindrischen Körpers erfolgt,
der, am Pumpengehäuse gelagert, in axialer Richtung gegen das Laufrad verschiebbar
ist. Dadurch wird aber die Laufradeintrittsöffnung mehr oder weniger verschlossen,
so daß dieselben nachteiligen Wirkungen auftreten wie bei der Unterbrechung
der
Strömung einer Suspension in einem Rohr durch ein Ventil -od. dgl.
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Die Erfindung löst die Aufgabe, vorgenannte Nachteile zu vermeiden,
und zwar dadurch, daß der verstellbare Teil in an sich bekannter Weise aus einem
koaxial mit der Drehachse angeordneten, an beiden Enden offenen, im wesentlichen
zylindrischen Hohlkörper besteht und daß dessen mit dem Laufrad zusammenwirkendes
Ende einen Durchmesser besitzt, der mindestens so groß ist, wie der Durchmesser
der Saugöffnung des Laufrades. Dadurch können sowohl das Laufrad als auch die die
Rohranschlüsse tragenden Gehäuseteile bei der Regelung der Fördermenge in ihrer
Lage verbleiben und ist eine große Betriebssicherheit der Pumpe gewährleistet, ohne
daß der bauliche Aufwand gegenüber den normalen Pumpen wesentlich erhöht wäre.
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Bei der erfindungsgemäßen Pumpe ist ferner keine Abscheidung der festen
Teilchen der Suspension und kein Ansetzen derselben an Verschlußmitteln möglich,
da keine diese 'Nachteile mit sich bringende Verschlußmittel vorhanden sind. Diesseits
und jenseits des axial verschieblichen zylindrischen Körpers sind in keiner Stellung
desselben strömungsfreie Räume vorhanden. Daher können sich aus einer geförderten
Slispension auch keine festen Teilchen abscheiden.
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Gemäß der Erfindung wird nämlich die Eintrittsöffnung des Laufrades
nicht verkleinert, sondern die Förderleistung über die Steuerung des Rückstroms
beeinflußt, so daß im Laufrad stets eine Strömung vorhanden ist.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind im Bereich
des Spaltrückstroms an feststehenden Pumpenteilen mehrere radial gerichtete Leitschaufeln
angeordnet. Diese können das aus dem Laufrad austretende Medium in den Rückströmspalt
lenken und verbessern dadurch die Wirksamkeit der Fördermengenregelung.
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Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß das mit dein
Laufrad zusammenwirkende Ende des Hohlkörpers eine Formgebung aufweist, die, im
Axialschnitt gesehen, der Kontur der Satigseite des Laufrades außerhalb der Sangöffnung
des Laufrades angepaßt ist. Dies ist für ein einseitig offenes Laufrad von Vorteil,
da hierbei die Rückströmung geführt und die Energieverluste der Pumpe durch -übermäßige
Wirbelung herabgesetzt werden.
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Schließlich kann man das mit dem Laufrad zusammenwirkende Ende des
Hohlkörpers nach Art eines stumpfen Stoßes mit einem zylindrischen Rand des Laufrades
zusammenwirken lassen. Diese Ausgestaltung der Erfindung ist vorzugsweise für seitlich
geschlossene Laufräder vorgesehen. Sie hat den Vor-zug, daß sie baulich einfach
ist.
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Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung
beschrieben. In dieser zeigt Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Zentrifugalpunipenanlage
nach der Erfindung im Schnitt, Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II
von Fig. 1, Fig. 3 eine Zahnstange des Ausführungsbeispieles nach Fig.
1,
Fig. 4 einen Teilschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
bei der eine Zentriftigalpumpe mit geschlossenem Laufrad verwendet wird, Fig.
5 einen Schnitt durch eine doppelt wirkende Zentrifugalsaugpumpe nach der
Erfindung.
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Die in Fig. 1 dargestellte Zentriftigalpumpenanlage besteht
aus einem Gehäuse 10, in welchem ein einfach wirkendes Laufrad
11 drehbar angeordnet und an einem Ende einer Antriebswelle 12 befestigt
ist, die durch geeignete Mittel (nicht dargestellt) angetrieben wird, aus einer
Lageranordnung, welche die Welle 12 trägt und einer Dichtung 13, welche zwischen
der Welle 12 und dem Gehäuse 10 eingebaut ist, um den Austritt der Flüssigkeit
entlang der Welle zu verhindern.
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Das Gehäuse 10 weist Wandungsteile 14 auf, welche eine Laufradkammer
15 bilden, die mit einem axial gerichteten Einlaßteil 16 verbunden
ist und einen Auslaßteil 17 aufweist, das in radialer Richtung vom Einlaß
16 entfernt ist. Das Gehäuse 10 wird durch ein Gehäuse 18 abgestützt,
das mit dein Gehäuse 10
in der Nähe des Wellenendes 12 flanschartig verbunden
ist. Das Laufrad 11 ist mit mehreren, die Flüssigkeit leitendenDurchgängen
19 versehen, welche das Laufrad 11 durchsetzen und welche durch Saug-und
Auslaßöffnungen 20 bzw. 21, die in radialer Richtung voneinander entfernt sind,
begrenzt werden. Die Saugöffnung 20 und die Auslaßöffnung 21 sind in der .Nähe des
Einlasses 16 bzw. 17 angeordnet, um den Durchgang für den Flüssigkeitsstrom
der Pumpe fortzusetzen.
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Das Laufrad 11 trägt mehrere Laufschaufeln 22, deren Außenseite
auf der Saugseite des Laufrades mit 23 bezeichnet ist. Die Außenseiten
23 sind gegenüber einem inneren Wandungsteil 24 des Gehäuses 10
derart
angeordnet, daß zwischen beiden ein bestimmter Zwischenraum bleibt, uni auf diese
Weise einen inneren Überlauf 25 zu bilden, dessen Fassungsvermögen ausreicht,
um den aus dem Auslaß 17 austretenden Flüssigkeitsstrom möglichst zu verringern.
Die Ablenkelernente, welche durch mehrere radial sich erstreckende Leitschaufeln
26 gebildet werden, werden durch einen Ring getragen, der am Gehäuse
10
befestigt ist und rund um die Auslaßöffnungen 21 des Laufrades
11 mit einem gewissen radialen Zwischenraum angeordnet ist. Die Leitschauf
eln 26 dienen dazu, den austretenden Flüssigkeitsstrom in den Überlauf
25 umzulenken.
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Ein beiderseits offener, im allgemeinen zylindrischer Hohlkörper28,
der im Einlaß16 verschiebbar angeordnet ist, und dessen inneres Ende29 mit den Laufradteilen
23 zusammenwirkt, dient dazu, die axiale Entfernung zwischen dem Überlauf25
und dem Einlaß 16 zu verändern. Der Hohlkörper 28 ist gegenüber dem
Gehäuse 10 durch bekannte Dichtungsmittel, wie z. B. Ringe 30, flüssigkeitsdicht
abgedichtet, um das Rückströmen aus dem Auslaß 17 zum Einlaß 16 um
den Hohlkörper 28 herum zu verhindern. Das innere Ende 29 kann wie
eine kreisförrnige Lippe 31 gestaltet sein, so daß es die Saugöffnungen 20
des Laufrades 11 überlappt, wie dies bei derAusführungsform nach Fig.
1 dargestellt ist. Es kann aber auch als zylinderförmige Lippe
32 ausgebildet sein, deren Stirnseite wie bei einem stumpfen Stoß gegenüber
dem Lauf rad endet (Fig. 4). Der Hohlkörper 28 ist gegenüber dem Laufrad
11 verschiebbar angeordnet, um den axialen Zwischenraum zwischen dem Überlauf
25 und dem Einlaß 16 verändern zu können.
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Der Hohlkörper 28 kann aus der durch ausgezogene Linien dargestellten
Stellung in die durch gestrichelte Linien dargestellte Stellung mit Hilfe von axial
angeordneten Zahnstangen 34 verschoben werden, die von Ritzeln 33 betätigt
werden. Die Zahnstangen 34 sind mit Hilfe von Maschinenschrauben 35 an diametral
gegenüberliegenden Außenseiten des Hohlkörpers 28 befestigt, wie in Fig.
3 dargestellt. Der Hohlkörper 28 ist im Gehäuse 10 mit Hilfe von Führungsteilen
36
drehfest angeordnet, welche am Gehäuse 10 befestigt sind und in eine Nut
des Hohlkörpers 28 eingreifen. Die Ritzel 33 sind auf drehbaren Stangen
37 angeordnet, deren eines Ende in Stützen 38 gelagert ist, die im
Gehäuse 10 befestigt sind. Die gegenüberliegenden Enden der Stangen
37
durchdringen das Gehäuse 10 und sind an der Durchdringungsstelle
gelagert. An ihnen sind Stirnr!äder 39
befestigt, die in Antriebsräder 40
eingreifen. Eines der Antriebsräder 40 ist mit einem Handrad 41 für die Betätigung
der Treibräder 40 versehen. Die Drehung der Treibräder 40 wird mit Hilfe der Stirnräder
39 und der Stangen 37 auf die Ritzel 33 übertragen, welche
ihrerseits mit den Zahnstangen 34 zusammenarbeiten und den Hohlkörper
28 gegenüber dem Teil 23 des Lauf rades 11 axial verschieben.
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Die Ausführungsform nach Fig. 5, bei der verschiedene Teile
die gleiche Funktion haben, wie ähnliche Teile in Fig. 1 bis 4 und mit den
gleichen Nummern bezeichnet sind, zeigt die Anwendung der Erfindung auf eine doppelflutige
Zentrifugalpumpe. Dabei wird ein doppelflutiges Laufrad 44 benutzt sowie ein Kettenantrieb
45, um die Hohlkörper 28 um gleiche Strecken in entgegengesetzten Richtungen
zu verschieben. jede Hälfte des doppelflutigen Laufrades entspricht dem einfach
wirkenden Laufrad der Ausführungsform nach Fig. 4.
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Im folgenden wird die Arbeitsweise der Ausführungsbeispiele der Fig.
1, 4 und 5 beschrieben. Im Betrieb steuert der Hohlkörper 28 den inneren
Überlauf 25, um die in den Auslauf 17 gelangende Flüssigkeitsmenge
zu regeln. In Fig. 1 ist der Hohlkörper 28
geschlossen dargestellt,
und die gesamte Flüssigkeit strömt aus dem Lauf rad 11 in den Auslaß
17, so daß die Pumpe ihre normale Fördermenge liefert. Wenn die Fördermenge
verringert werden soll, muß der Hohlkörper28 von den Teilen 23 des Laufrades11 oder
44 durch Drehung des Handrades 41 weg verschoben werden, um den inneren Überlauf
25 zu öffnen. Dann wird die Flüssigkeit von der Austrittsöffnung 21 in den
Überlauf 25 zur Saugöffnung 20 zurückgepumpt. Die Öffnungsstrecke des Hohlkörpers
28 kann so bemessen werden, daß sie genügend weit geöffnet werden kann, um den ganzen
Ausfluß des Laufrades 11 oder 44 durch den Überlauf 25 strörnen zu
lassen und wieder in die Laufräder 11 oder 44 an deren Saugöffnungen 20 eintreten
zu lassen. Bei diesem Betriebszustand erfolgt kein Ausfluß in den Auslaß
17 jenseits des Einlaufs des Überlaufs 25.
Das Laufrad 11 oder
44 läuft mit normaler Tourenzahl weiter und fördert fortgesetzt mit normaler Fördermenge
des Lauf ades. Die Innenflächen 24 des Gehäuses 10 bilden die eine Wandung
des Überlaufes 25, während die Teile23 des Laufrades die andere Wandung des
Überlaufes bilden. Da die Teile 23
dauernd in Umdrehung sind, erfolgt kein
Absetzen von festen Teilen, welche in der durch den Überlauf 25 geförderten
Flüssigkeit schwimmen. Infolgedessen kann der Ausfluß in den Auslaß 17 von
Null bis zum normalen Wert verändert werden, ohne daß der Hohlkörper verstopft
wird.