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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Kreiselpumpe mit einem in einem
Gehäuse drehbar gelagerten Laufrad, dessen Innenbereich
mit Schaufeln für das zu fördernde Medium versehen
ist und dem Eintritt E des Gehäuses zugewandt ist. Gegenstand
der Erfindung ist ferner die Verwendung der Kreiselpumpe.
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Kreiselpumpen
mit in Gehäusen drehbar gelagerten Laufrädern
sind bekannt. In der
DE
10 2004 024 932 A1 werden ein Spiralgehäuse für
eine Kreiselpumpe sowie die Funktionsweise der Kreiselpumpe beschrieben.
Solche Kreiselpumpen haben oft den Nachteil eines lästigen
Spaltstromes, der sich nachteilig auf den Strömungswiderstand
auswirkt. In
„Kreiselpumpen, Ein Handbuch für
Entwicklung, Anlagenplanung und Betrieb", Johann F. Gülich,
Seiten 76, 77, Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York, 1999,
wird dieser Nachteil des rückführenden Spaltstromes
zwischen den Laufrädern und dem jeweiligen Gehäuse
von Kreiselpumpen beschrieben. Dieser nachteilige Spaltstrom wirkt
sich nachteilig auf den Wirkungsgrad der jeweiligen Kreiselpumpe
aus. Für die Abhilfe wird allgemein die Anordnung von Spalten
zwischen dem Laufrad und dem Gehäuse der Kreiselpumpe vorgeschlagen.
Dabei wird auf die verschiedene konstruktive Ausgestaltung einzelner Spalttypen
näher eingegangen, ohne dabei eine optimale technische
Lösung vorzuschlagen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Kreiselpumpe mit
einem in einem Gehäuse drehbar gelagerten Laufrad, dessen
Innenbereich mit Schaufeln für das zu fördernde
Medium versehen ist, und dem Eintritt E des Gehäuses zugewandt
ist, zu schaffen, bei dem der Strömungswiderstand durch
den nachteiligen Spaltstrom nahezu minimiert werden kann.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass das Austrittsende des Spaltes im Bereich des Eintritts E zwischen
dem Gehäuse und dem Laufrad dem Innenbereich des Laufrades
zugewandt ist. Als Laufräder können dabei beispielsweise
Laufräder für Kreiselpumpen eingesetzt werden,
die aus einer hinteren Deckscheibe und einer vorderen Deckscheibe,
zwischen denen Schaufeln für das zu fördernde
Medium angeordnet sind, bestehen. Für einige Einsatzzwecke
bestehen solche Laufräder aus Kunststoff. Als Gehäuse
wird bevorzugt ein Spiralgehäuse eingesetzt. Zwischen dem Gehäuse
und dem Laufrad bildet sich ein Spalt aus, der ein Eintrittsende
und ein Austrittsende aufweist. Das Austrittsende liegt näher
am Eintritt E des Gehäuses als das Eintrittsende. Im Betrieb
der Kreiselpumpe nach dem Stand der Technik bildet sich zwischen
dem Gehäuse und dem Laufrad im Spalt ausgehend von dessen
Eintrittsende ein nachteiliger Spaltstrom aus rückströmendem
Medium aus, das über den Spalt zum Austrittsende gelangt
und beim Austritt dem strömenden Medium entgegenwirkt,
was normalerweise mit einer Erhöhung des Strömungswiderstandes
verbunden ist.
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Es
hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass sich diese
nachteilige Erhöhung des Strömungswiderstandes
nahezu vollständig vermeiden lässt, sofern das
Austrittsende des Spaltes zwischen dem Gehäuse und dem
Laufrad dem Innenbereich des Laufrades zugewandt ist. Die erfindungsgemäße konstruktive
Ausgestaltung bewirkt, dass das rückströmende
Medium am Austrittsende nahezu die gleiche Strömungsrichtung
wie das aus dem Eintritt E heranströmende zu fördernde
Medium aufweist. Beide Strömungsrichtungen sind somit nicht
mehr gegeneinander gerichtet, was sich vorteilhaft auf den Strömungswiderstand
auswirkt, der so minimiert wird.
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Eine
bevorzugte Ausgestaltung de Erfindung besteht darin, dass der Spalt
mindestens im Bereich des Austrittsendes bogenförmig ausgestaltet
ist. Dabei ist vorteilhaft, dass die Strömung des rückströmenden
Spaltstromes homogenisiert wird.
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Nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
der Spalt zum Austrittsende kreisförmig mit konstantem
Radius ausgebildet ist. Die kreisförmige Ausbildung mit
konstantem Radius erleichtert die Fertigung der Kreiselpumpe.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der
Spalt durch direkt nebeneinander angeordnete gerade Kanalabschnitte
gebildet, wobei die Kanalabschnitte jeweils die gleiche Kanalbreite
im Querschnitt gesehen aufweisen. Mit der Bezeichnung Querschnitt
ist dabei ein Querschnitt durch die Kreiselpumpe gemeint, der durch
das Laufrad verläuft. Die Anordnung von direkt nebeneinander
angeordneten geraden Kanalabschnitten erleichtert die Herstellung
der Kreiselpumpe und damit ihre Serienfertigung in vorteilhafter
Weise.
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Gegenstand
der Erfindung ist schließlich die Verwendung der Kreiselpumpe
als Kühlwasser-Kreiselpumpe in einem Kraftfahrzeug. In
einem Kraftfahrzeug sind hohe Wirkungsgrade der Kühlwasser-Kreiselpumpen
allgemein wegen des dort nur sehr geringen Bauvolumens relativ problematisch
zu realisieren. Die Verwendung der Kreiselpumpe trägt auf
besonders einfache Weise zur Erhöhung des Wirkungsgrades
der Kühlwasser-Kreiselpumpe bei, was eine direkte Folge
der Minimierung des Strömungswiderstandes durch den nachteiligen
Spaltstrom ist.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung (1, 2)
näher und beispielhaft erläutert:
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1 zeigt
die Kreiselpumpe mit dem Gehäuse und dem Laufrad im Querschnitt.
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2 zeigt
eine alternative Ausgestaltung der Kreiselpumpe mit dem Gehäuse
und dem Laufrad im Querschnitt.
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In 1 ist
die Kreiselpumpe mit dem Gehäuse 1 und dem drehbar
gelagerten Laufrad 2 im Querschnitt dargestellt. Der Innenbereich 2' des Laufrades 2 ist
mit Schaufeln für das zu fördernde Medium versehen,
die aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt
sind. Der Innenbereich 2' ist dem Eintritt E des Gehäuses 1 zugewandt.
Das Austrittsende 3a des Spaltes 3 ist im Bereich
des Eintritts E zwischen dem Gehäuse 1 und dem
Laufrad 2 dem Innenbereich 2' des Laufrades 2 zugewandt.
Zwischen dem Gehäuse 1 und dem drehbar gelagerten Laufrad 2 ist
ein Spalt 3 für das rückströmende
Medium angeordnet, der ein Eintrittsende 3b und ein Austrittsende 3a aufweist.
Das zu fördernde Medium gelangt in Richtung des Doppelpfeils
vom Eintritt E in die Kreiselpumpe. Ein Teil des zu fördernden
Mediums gelangt als rückströmendes Medium über
das Eintrittsende 3b in den Spalt 3 und anschließend
zum Austrittsende 3a. Am Austrittsende 3a verlässt
das rückströmende Medium den Spalt 3 in
Pfeilrichtung. Am Austrittsende 3a weist das rückströmende
Medium somit nahezu die gleiche Strömungsrichtung auf, wie
das zu fördernde Medium am Eintritt E des Gehäuses 1.
Auf diese Weise wird der normalerweise sehr nachteilige hohe Strömungswiderstand
durch den nachteiligen Spaltstrom nahezu minimiert. In der in 1 dargestellten
Ausführungsform wird der Spalt 3 durch direkt
nebeneinander angeordnete gerade Kanalabschnitte 3c gebildet,
wobei die Kanalabschnitte 3c jeweils die gleiche Kanalbreite
im Querschnitt gesehen aufweisen. Diese konstruktive Ausgestaltung
des Spaltes 3 erleichtert die Serienfertigung der Kreiselpumpe.
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In 2 ist
die Kreiselpumpe in einer alternativen Ausgestaltung ebenfalls im
Querschnitt dargestellt. Im Gegensatz zu der in 1 dargestellten Ausführungsform
wird der Spalt 3 im Bereich des Austrittsendes 3a bogenförmig
ausgebildet. Er ist dabei kreisförmig mit konstantem Radius
ausgestaltet. Durch diese Maßnahme wird ein homogener Strömungsverlauf
innerhalb des Spaltes 3 begünstigt. Auch in
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2 wurde
auf die Darstellung der Schaufeln des Laufrades 2 aus Gründen
der Übersichtigkeit verzichtet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004024932
A1 [0002]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - „Kreiselpumpen,
Ein Handbuch für Entwicklung, Anlagenplanung und Betrieb",
Johann F. Gülich, Seiten 76, 77, Springer-Verlag Berlin,
Heidelberg, New York, 1999 [0002]