DE1011282B

DE1011282B - Centrifugal pump as a front-end pump for fire fighting vehicles

Info

Publication number: DE1011282B
Application number: DEB25342A
Authority: DE
Original assignee: BACHERT GEB
Current assignee: BACHERT GEB
Priority date: 1953-04-25
Filing date: 1953-04-25
Publication date: 1957-06-27

Description

Kreiselpumpe als Vorbaupumpe für Feuerlöschfahrzeuge Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einstufige Kreiselpumpe bei gegebenen hydraulischen Daten (Förderhöhe, Förderstrom, Schnelläufigkeit) so zu bauen, daß die Stirnfläche, die Baulänge und das Gewicht der Pumpe verhältnismäßig klein werden.Centrifugal pump as a front-end pump for fire fighting vehicles of the invention is based on the task of a single-stage centrifugal pump with a given hydraulic Data (delivery head, flow rate, speed) so that the end face, the overall length and weight of the pump are relatively small.

Diese Aufgabe liegt bei Vorbaupumpen an Feuerlöschfahrzeugen vor. Es sind dies Kreiselpumpen, die örtlich vor dem Kühler des Kraftfahrzeuges an-,gebracht werden und unmittelbar oder über ein Getriebe von der nach vorn verlängerten Motorwelle ang2trieh,en werden. Die Schnelläufigkeit von Vorbaupumpen ist im Hinblick auf die zu überwindenden Saughöhen begrenzt. Die Stirnfläche der Pumpe soll klein sein, um die Wirkung des Motorkühlers wenig zu beeinträchtigen. Die zulässige Baulänge und das zulässige Gewicht sind mit Rücksicht auf die extrem einseitige Lage der Pumpe zum Fahrgestell ebenfalls 1:.e schrainht.This task applies to front-mounted pumps on fire fighting vehicles. These are centrifugal pumps that are placed locally in front of the radiator of the motor vehicle and directly or via a gear unit from the extended motor shaft to the front be committed. The speed of front-mounted pumps is with regard to the The suction heights to be overcome are limited. The face of the pump should be small, so that the effect of the engine cooler is little impaired. The permissible overall length and the permissible weight are with regard to the extremely one-sided position of the Pump to the chassis also 1: .e schrainht.

Bekannt sind Feuerlöschpumpen mit radialem Laufrad und radialem Leitrad, wobei der Förderstrom nach dem Verlassen des Leitrades aus der radialen Richtung in die axiale umgelenkt wird. Der Förderstrom ergießt sich dann in einen Ringraum, der sich saugseitig liehen dem Leitrad erstreckt. Durch eine derartige Anordnung kann also die Stirnfläche der Pumpe gegenüber einer solchen mit radial angeordnetem Druckraum verkleinert werden.Fire pumps with radial impellers and radial stator are known, wherein the flow rate after leaving the stator from the radial direction is deflected into the axial. The flow then pours into an annulus, which extends on the suction side borrowed the stator. By such an arrangement so the end face of the pump can be compared to such with a radially arranged Pressure space can be reduced.

Diese Anordnung läßt sich in bekannter Weise dadurch rheblich verbessern, daß das Laufrad halbaxial ausgebildet wird. Die halbaxiale Ausbildung bringt neben dem -Nachteil der vermehrten Radseitenreibung zwei Vorteile. Einmal ist die Saugfähigkeit b; i gleicher Schnelläufigkeit deshalb besser, weil die Flutlinien beim Eintritt in die Laufradschaufe-lung nur sanft gekrümmt sind. Zum zweiten aber läßt sich auch der Ringraum in gehöriger Größe so weit zur Pumpenachse herunterziehen, daß er den Saugstutzen unmittelbar umschließt. Erst dadurch wird erheblich an notwendiger Stirnfläche gespart.This arrangement can be significantly improved in a known manner by that the impeller is formed semi-axially. The semi-axial training brings in addition the disadvantage of the increased wheel lateral friction has two advantages. First is the absorbency b; i the same speed is better because the tide lines at the entrance are only gently curved into the impeller blades. Second, however, it can also be Pull down the annulus in a suitable size so far to the pump axis that it has the Directly encloses the suction nozzle. Only then does the necessary frontal area become significant saved up.

Eine bekannte derartige Pumpe besteht aus einem halbaxialen Laufrad und einem ringförmigen Druckraum, der bis an den Saugstutzen herangezogen ist. Diese Pumpe weist jedoch kein beschaufeltes Leitrad auf. Bei der bekannten Bauweise wird demnach die dein Betriebsmittel (Wasser) im Laufrad zugeführte Geschwindigkeitsenergie zu einem wesentlichen Teil innerhalb des Ringraumes in Druckenergie verwandelt. Der Ringraum ist daher die »Leitvorrichtung«, sofern man mit diesem Namen jenes Bauelement belegt, wo die erwähnte Energieumsetzung sich im wesentlichen vollzieht. Es entspricht dabei der auch theoretisch zu begründeten Erfahrung, daß bei größerer Schnelläufigkeit ein Ringrahm (oder auch eine Spirale) als »Leitvorrichtung« dann am besten wirkt. wenn er (sie) mit geringem Abstand von der Achse entwickelt, also gegebenenfalls bis an den ;Saugstutzen herangezogen ist.A known pump of this type consists of a semi-axial impeller and an annular pressure chamber, which is drawn up to the suction nozzle. These However, the pump does not have a bladed stator. In the known construction accordingly the speed energy supplied to your operating medium (water) in the impeller converted to a substantial part in pressure energy within the annulus. The annulus is therefore the "guiding device," insofar as one uses this name to denote that Component shows where the aforementioned energy conversion essentially takes place. It corresponds to the theoretically justified experience that with greater A ring frame (or a spiral) as a "guiding device" then works best. if he (she) develops with a small distance from the axis, so if necessary, up to the; suction nozzle.

Auf die Ausbildung einer derartigen Pumpe be- zieht sich die Erfindung. Pumpen der erwähnten Art b,-dürfen nämlich, wenn sie wirtschaftlich arbeiten sollen. eines hescbaufelten Leitrades, von dem aus das Förderwasser dann in den Ringraum übertritt. Erfindungsgemäß ist daher dem halbaxialen Laufrad ein halbaxiales beschaufeltes Leitrad gleichen oder nahezu gleichen Kegelöffnungswinkels nachgeschaltet, von dem aus der Förderstrom in den Ringraum übertritt. Bei der Kreiselpumpe nach der Erfindung ist also der ringförmige Druckraum keine »Leitvorrichtung« im oben festgelegten Wortsinn, sondern nur ein Sammelraum, welcher dem beschaufelten Leitrad nachgeschaltet ist. Wesentlich für die Erfindung ist dabei die Erkenntnis, daß die nach einem beschaufelten Leitrad vollzogene starke Umlenkung des Förderstromes in einen bis zum Saugstutzen heerangezogenen Ringraum die Energieumsetzung wegen der geringeren Geschwindigkeit des Förderstromes nur unerheblich beeinträchtigt, dafür aber den für Vorbaupumpen "wesentlichen Vorteil der geringen Stirnfläche, der geringen Baulänge und des geringen Gewichtes bietet. Working on the formation of such a pump, the invention draws. Pumps of the type mentioned b, -may namely, if they are to work economically. a hescbaufelten stator, from which the conveyed water then passes into the annulus. According to the invention, the semi-axial impeller is therefore followed by a semi-axial bladed stator having the same or almost the same cone opening angle, from which the delivery flow passes into the annular space. In the case of the centrifugal pump according to the invention, the annular pressure chamber is therefore not a “guide device” in the sense of the word defined above, but only a collecting chamber which is connected downstream of the bladed stator. What is essential for the invention is the knowledge that the strong deflection of the flow into an annulus drawn up to the suction nozzle after a bladed stator only negatively affects the energy conversion because of the lower speed of the flow, but the advantage of the small frontal area, which is essential for front-mounted pumps , the short length and the low weight.

Gleichzeitig ist die saugseitige Fläche des Ringraumes als Kegelmantel gestaltet. Senkrecht zu diesem Kegelmantel lassen sich sodann in an sich bekannter Weise die Druckstützen für die anzuschließenden Druckleitungen anordnen. Hierdurch wird ohne zusätzlichen Werkstoffaufwand für ein besonderes Verteilungsstück jene Mehrzahl von Anschlüssen ermöglicht. wie dies der betrieblichen Forderung nach °iner Verteilung des Förderstromes auf eine Mehrzahl von Schlauch- oder anderen Leitungen entspricht. Eine weitere Verbesserung erhält die Pumpe dadurch, daß die Druckstützen sogleich als Absperrventile ausgebildet werden. Ordnet man alsdann die Ventilteller sch an, daß der Pumpendruck auf deren Unterseite wirkt und daß die Ventilteller beim Öffnen in an sich bekannter Weise entgegen der Strömungsrichtung in den Ringraum hineinbewegt werden, so ergibt sich eine besonders räumsparende Anordnung. Dadurch, daß die Druckstützen auf der kegeligen saugseitigen Fläche des Ringraumes angeordnet sind, divergieren die Ventilspindeln. Auch größere Handräder behindern sich deshalb nicht gegenseitig trotz der kleinen Stirnfläche der eigentlichen Pumpe.At the same time, the surface of the annular space on the suction side acts as a cone jacket designed. At right angles to this conical surface can then be known per se Way, arrange the pressure supports for the pressure lines to be connected. Through this becomes that for a special distribution piece without additional material expenditure Multiple connections enabled. as is the operational demand for ° iner Distribution of the flow rate to a plurality of hose lines or other lines is equivalent to. The pump is further improved by that the pressure supports are immediately designed as shut-off valves. One arranges then the valve disc sch an that the pump pressure acts on their underside and that the valve disc when opening in a manner known per se counter to the direction of flow are moved into the annular space, the result is a particularly space-saving Arrangement. The fact that the pressure supports on the conical suction-side surface of the Annular space are arranged, the valve spindles diverge. Larger handwheels too therefore do not hinder each other despite the small frontal area of the actual Pump.

Vorbaupumpen von Feuerlöschfahrzeugen stehen zweckmäßig in Wärmeaustausch mit dem Kühlwasserkreislauf des zum Antrieb verwandten Verbrennungsmotors. Diese Anordnung empfiehlt sich bekanntlich aus zwei Gründen. Einmal wird bei Frost ein Einfrieren etwaiger Wasserreste in der frei im Fahrtwind liegenden Pumpe verhindert. Sodann aber wird der Motor auch dann ausreichend gekühlt, wenn bei Pumpenbetrieb, also bei stillstehendem Fahrzeug, der eigentliche Motorkühler wegen des fehlenden Fahrtwindes nur unzureichend wirkt; die Kühlwirkung wird dann dadurch verstärkt, daß Motorwärme auf das Förderwasser der Pumpe übergeleitet wird.Front-mounted pumps of fire fighting vehicles are expediently in heat exchange with the cooling water circuit of the internal combustion engine used for the drive. These Arrangement is known to be advisable for two reasons. Once there is a frost Prevents any water residues from freezing in the pump, which is exposed in the airstream. But then the motor is also cooled sufficiently if, during pump operation, So when the vehicle is at a standstill, the actual engine cooler because of the missing one The airflow is inadequate; the cooling effect is then increased by that engine heat is transferred to the feed water of the pump.

Hierzu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die der Saugseite der Kreiselpumpe abgewandte Seite des Leitapparates als wärmeübertragende Fläche auszunutzen. Diese Fläche besitzt wegen der hohen Wassergeschwindigkeit im Leitapparat den Vorzug eines besonders hoben Wärmedurchganges. An diese Fläche schließt sieh also ein Kühl- bzw. Heizraum an, der mit dem Kühlwasserkreislauf des Motors zusammenhängt. Diese wärmeübertragende Koppelung kann beispielsweise dadurch geschehen, daß das Motorkühlwasser diesen Heiz- bzw. Kühlraum unmittelbar, im Hauptstrom oder Nebenschluß zum eigentlichen Motorkühler durchfließt.For this purpose, it is proposed according to the invention that the suction side of the centrifugal pump Use the opposite side of the diffuser as a heat transferring surface. These Because of the high water velocity in the diffuser, surface has the advantage of one especially enhanced heat transmission. A cooling or cooling area closes on this surface. Boiler room associated with the engine's cooling water circuit. This heat transferring Coupling can be done, for example, that the engine cooling water this Heating or cooling room directly, in the main stream or bypass to the actual one Engine cooler flows through.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel. Sie stellt den Achsschnitt durch die Vorbaupumpe eines Feuerlöschfahrzeuges dar. Dieser Schnitt ist dabei aus Gründen der deutlichen Darstellung nur zur Hälfte bis zur geometrischen Achse gezeichnet, die durch eine strichpunktierte Linie a.-a angedeutet ist.The drawing shows an embodiment. It represents the axial section through the front pump of a fire engine. This section is off For the sake of clarity, only half of the drawing is drawn up to the geometric axis, which is indicated by a dash-dotted line a.-a.

Es bedeutet 1 die Welle der Kreiselpumpe. Sie wird unmittelbar oder über ein Getriebe vom Verbrennungsm.o@tor des Feuerlöschfahrzeuges angetrieben. 2 bedeutet eine Abdichtung und Lagerung der Welle; die zweite Lagerung möge rechts von der abgebroohenenZeichnung angennommen werden; sie ist also nicht weiter gezeichnet. Die Welle 1 trägt das Kreiselpumpenlaufrad 3. Diesem Laufrad tritt das Förder--,vasser durch den Saugstutzen 4 zu. Das Laufrad 3 ist als halbaxiales oder Konuslaufrad ausgebildet. 3 a ist die Eintrittskante der Schaufelung, 3 b dieAustrittskante. Das Förderwasser strömt also. von 3 a nach 3 b. Danach tritt es in den Leitapparat 5, dessen Schaufelung es von der Eintrittskante 5 a zur Austrittskante 5 b hin durchströmt. Der Weg des Förderwassers im gezeichneten Meridianschnitt des Leitapparates 5 beginnt also in einer halbaxial nach außen gerichteten Strömungsrichtung; später, nachdem der Leitapparat in bekannter Weise die kinetische Energie des strömenden Wassers im wesentlichen in Druck verwandelt bat, wird der Förderstrom umgelenkt. Der Förderstrom ergießt sich alsdann in den Ringraum 6, der um den Saugstutzen 4 angeordnet ist. Dieser Ringraum 6 ist durch die Gehäusewand 7 begrenzt. Die Gehäusewand ist im wesentlichen als.Umdrebungskörper gestaltet, und zwar derart, daß ihr saugseitiger Teil 7 a. im wesentlichen kegelig geformt ist.It means 1 the shaft of the centrifugal pump. It becomes immediate or Driven by a gearbox from the combustion engine of the fire engine. 2 indicates a seal and bearing of the shaft; the second storage may be on the right be accepted from the aborted drawing; so it is not drawn any further. The shaft 1 carries the centrifugal pump impeller 3. The delivery water enters this impeller through the suction nozzle 4. The impeller 3 is a semi-axial or conical impeller educated. 3 a is the leading edge of the scoop, 3 b the trailing edge. So the conveyed water flows. from 3 a to 3 b. Then it enters the diffuser 5, the blades of which it flows through from the leading edge 5 a to the trailing edge 5 b. The path of the conveyed water in the drawn meridional section of the guide apparatus 5 begins that is, in a semi-axially outward direction of flow; later after the diffuser in a known way the kinetic energy of the flowing water essentially transformed into pressure, the flow is diverted. The flow rate then pours into the annular space 6, which is arranged around the suction nozzle 4. This annular space 6 is delimited by the housing wall 7. The housing wall is essentially als.Umdrebungskörper designed, in such a way that its suction-side part 7 a. is substantially conical in shape.

Der Teil 7a. trägt die Anschlüsse für die abgehenden Druckleitungen mit den als Ventile ausgebildeten Absperrorganen. Es bedeutet b-b die strichpunktiert gezeichnete Mittelachse eines Ventils. Dieses Ventil besitzt den Ventilteller 8, das Handrad. 9 und einen Druckstutzen 10. Der Ventilteller 8 ist in geöffneter Lage gezeichnet. Er befindet sich dann im Ringraum6. Der Druckstutzen 10 ist der einfacheren Darstellung wegen in .der Zeichenebene dargestellt; er kann sich aber auch in jeder anderen Lage befinden, die sich durch Drehung um die Achse b-b ergibt.Part 7a. carries the connections for the outgoing pressure lines with the shut-off devices designed as valves. It means b-b the dash-dotted line drawn center axis of a valve. This valve has the valve plate 8, the handwheel. 9 and a pressure port 10. The valve disk 8 is in the open position drawn. It is then located in the annulus6. The pressure port 10 is the simpler one Representation because of in .the plane of the drawing; but it can also be in everyone other position, which results from rotation about the axis b-b.

Im Sinne der Zeichnung rechts vom Leitapparat 5 ist der Heiz- bzw. Kühlraum 11 angeordnet, der von dem Kühlwasser des Antriebsmotors durchflossen wird.In the sense of the drawing to the right of the diffuser 5, the heating resp. Arranged cooling space 11 through which the cooling water of the drive motor flows.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Single-stage centrifugal pump with semi-axial impeller and a pressure chamber, which is an annular chamber which is essentially conaxial to the axis of rotation arranged on the suction side of the impeller and pulled radially up to the suction nozzle is, as a front-mounted pump for fire fighting vehicles, characterized by a continuation of the impeller (3) forming the semi-axial bladed stator (5) same or almost the same cone opening angle to which the annular space (6) is connected, and by a suction-side designed essentially as a conical surface of revolution Housing wall (7a) of the annular space (6) to which the pressure lines are attached in a manner known per se (10) are connected perpendicular to the housing wall.

2. Centrifugal pump according to claim 1, characterized in that the openings to the pressure lines (10) through valve plates (8) are closed, for the purpose of opening in a manner known per se against the Direction of flow can be moved into the annular space.

3. Centrifugal pump according to claim 1 and 2 with a cooling and heating space, characterized in that this (11) is arranged on the opposite side of the pump from the suction side of the impeller and via the housing wall delimiting the impeller and stator on the pressure side with the conveyed water Heat exchange stands. Publications considered: Pfleiderer, "Die Kreiselpumpen", 1949, Fig. 275; German Patent Nos. 375 692, 552 449; French Patent Nos. 388 267, 1000 875; British Patent No. 579 441.