DE102014217988A1

DE102014217988A1 - Container sump pump

Info

Publication number: DE102014217988A1
Application number: DE102014217988.2A
Authority: DE
Inventors: c/o KSB Aktiengesellschaft Schuster Oliver
Original assignee: KSB AG
Current assignee: KSB SE and Co KGaA
Priority date: 2014-09-09
Filing date: 2014-09-09
Publication date: 2016-03-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpenanordnung in vertikaler Bauform. Die Kreiselpumpenanordnung weist einen unteren Abschnitt auf, der in einen mit Fördermedium gefüllten Behälter eintaucht. Weiterhin weist die Kreiselpumpenanordnung einen oberen Abschnitt (2) auf, der aus dem Behälter herausragt. Der untere Abschnitt (1) umfasst ein Gehäuseteil (4). Das Gehäuseteil (4) weist einen Saugstutzen (12) auf. Der Saugstutzen (12) umfasst einen kegelstumpfförmigen Bereich (14). Der kegelstumpfförmige Bereich erweitert sich zur Saugseite um einen Öffnungswinkel (α).The invention relates to a centrifugal pump assembly in a vertical design. The centrifugal pump assembly has a lower portion which dips into a container filled with fluid. Furthermore, the centrifugal pump assembly on an upper portion (2), which protrudes from the container. The lower section (1) comprises a housing part (4). The housing part (4) has a suction nozzle (12). The suction nozzle (12) comprises a frusto-conical region (14). The frusto-conical area expands to the suction side by an opening angle (α).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpenanordnung in vertikaler Bauform mit einem unteren Abschnitt zum Eintauchen in einen mit Fördermedium gefüllten Behälter und einem oberen Abschnitt zum Herausragen aus dem Behälter, wobei der untere Abschnitt ein von Fördermedium umflutetes Gehäuseteil umfasst, das einen in das Fördermedium hineinragenden Saugstutzen aufweist.The invention relates to a centrifugal pump assembly in a vertical design with a lower portion for immersion in a container filled with fluid and an upper portion for protruding out of the container, wherein the lower portion comprises a flooded by the pumping medium housing part, which has a projecting into the pumped suction.

Die bei solchen Kreiselpumpenanordnungen eingesetzten Kreiselpumpen werden auch als Tauchpumpen bzw. Unterwasserpumpen bezeichnet. Charakteristisch ist das von dem Fördermedium überflutete Pumpengehäuse. Eine solche Pumpenanordnung wird für eine vertikale Nassaufstellung in meist geschlossenen und unter atmosphärischem Druck oder Unterdruck stehenden Behältern eingesetzt.The centrifugal pumps used in such centrifugal pump assemblies are also referred to as submersible pumps or underwater pumps. Characteristic is the pump housing flooded by the fluid. Such a pump arrangement is used for a vertical wet installation in mostly closed and under atmospheric pressure or negative pressure containers.

Bei solchen Behältereintauchpumpen gibt es keine Rohrzuführung, da das Pumpengehäuse und damit der Pumpeneinlauf frei im Fördermedium liegen. Das Zuströmprofil des direkt eingetauchten Pumpengehäuses unterscheidet sich somit grundlegend gegenüber in Rohrleitungen eingebauten Systemen.In such container immersion pumps there is no pipe feed, since the pump housing and thus the pump inlet are free in the pumped medium. The inflow profile of the directly submerged pump housing thus differs fundamentally compared to systems installed in pipelines.

Bei herkömmlichen Einlaufgeometrien findet bei solchen Behältertauchpumpen eine Strahleinschnürung statt. In der Praxis führt dies häufig zu strömungstechnischen Problemen.With conventional inlet geometries, jet entangling occurs in such container submersible pumps. In practice, this often leads to fluidic problems.

In der DE 40 41 551 A1 wird ein Verfahren zur Vermeidung von Grundwirbeln an Pumpeneinläufen beschrieben. Dabei werden die dem jeweiligen Saugeinleitungseinlauf benachbarten Wände einer Einlaufkammer mit einer Verkleidung bzw. Profilierung versehen.In the DE 40 41 551 A1 describes a method for avoiding basic vortexes at pump inlets. In this case, the walls of an inlet chamber adjacent to the respective suction inlet inlet are provided with a lining or profiling.

Ein weiteres bei herkömmlichen Behältereintauchpumpen auftretendes Problem ist das Abreißen der Pumpenkennlinien, insbesondere bei höheren Drehzahlen.Another problem encountered with conventional container submersible pumps is the tearing off of pump characteristics, especially at higher speeds.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Behältereintauchpumpe zu schaffen, die über einen großen Förderstrombereich einen möglichst hohen Wirkungsgrad aufweist. Dabei soll sich die erfindungsgemäße Konstruktion preiswert fertigen lassen und eine hohe Lebensdauer aufweisen.The object of the invention is to provide a container submersible pump which has the highest possible efficiency over a large flow range. Here, the construction of the invention should be inexpensive to manufacture and have a long life.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kreiselpumpenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Varianten sind in den Unteransprüchen ausgeführt.This object is achieved by a centrifugal pump assembly with the features of claim 1. Preferred variants are set forth in the subclaims.

Erfindungsgemäß weist der Saugstutzen der Kreiselpumpenanordnung einen Bereich zum Zulauf des Fördermediums mit einem kegelstumpfförmigen Wandprofil auf, der sich zur Saugseite um einen Öffnungswinkel erweitert. Durch diese erfindungsgemäße Gestaltung der Einlaufgeometrie des Pumpengehäuses wird gegenüber herkömmlichen Behältereintauchpumpen ein höherer Wirkungsgrad über einen großen Förderstrambereich erzielt. Ein Abreißen der Pumpenkennlinien wird zuverlässig verhindert. Gegenüber herkömmlichen Behältereintauchpumpen werden die Kennlinien stabilisiert.According to the invention, the suction nozzle of the centrifugal pump arrangement has a region for the inlet of the conveying medium with a frusto-conical wall profile, which widens to the suction side by an opening angle. This inventive design of the inlet geometry of the pump housing, a higher efficiency over a large Förderstrambereich is achieved over conventional container immersion pumps. Tearing off the pump characteristics is reliably prevented. Compared with conventional container immersion pumps, the characteristics are stabilized.

Durch die konstruktive Gestaltung des Saugstutzens mit einem Bereich, bei dem sich der Strömungsquerschnitt entlang eines um einen Öffnungswinkel linear erweiternden Wandprofils zunimmt, wird eine strömungstechnische Düse geschaffen. Diese Düse bewirkt eine Vergleichmäßigung des zuströmenden Fluidprofils.Due to the structural design of the suction nozzle with a region in which the flow cross-section increases along a linearly widening by an opening angle wall profile, a fluidic nozzle is created. This nozzle causes a homogenization of the incoming fluid profile.

Vorzugsweise beträgt der Öffnungswinkel mehr als 3°, insbesondere mehr als 5°.The opening angle is preferably more than 3 °, in particular more than 5 °.

Zudem hat es sich als günstig erwiesen, wenn der Öffnungswinkel weniger als 11°, insbesondere weniger als 9° beträgt.In addition, it has proved to be advantageous if the opening angle is less than 11 °, in particular less than 9 °.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird im Einlaufbereich eine strömungstechnische Düse angeformt, die einen Öffnungswinkel von jeweils 7° an einander gegenüberliegenden Seiten und somit von 2 × 7° = 14° aufweist.In a particularly advantageous embodiment of the invention, a fluidic nozzle is formed in the inlet region, which has an opening angle of 7 ° on opposite sides and thus of 2 × 7 ° = 14 °.

Die erfindungsgemäße Konstruktion der Saugmunderweiterung führt auch zu einer Reduktion des Druckverlustes. Zudem wird durch die erfindungsgemäße Einlaufgeometrie der NPSH-Wert positiv beeinflusst.The construction of the Saugmunderweiterung invention also leads to a reduction of the pressure loss. In addition, the NPSH value is positively influenced by the inlet geometry according to the invention.

Bei einer besonders günstigen Variante der Erfindung weist der Saugstutzen zusätzlich einen Bereich auf, der sich zur Saugseite hin entlang eines Radius im Querschnitt erweitert. Dieser zweite Bereich ist vorzugsweise zwischen einem Flanschblatt und dem ersten sich linear erweiternden Bereich angeordnet.In a particularly favorable variant of the invention, the suction nozzle additionally has an area which widens in the cross-section to the suction side along a radius. This second region is preferably arranged between a flange and the first linearly expanding region.

Dabei erweist es sich als günstig, wenn der Übergang zwischen dem Flanschblatt und der linear erweiterten Einlaufdüse mit einem verhältnismäßig groß zu wählendem Radius versehen wird. Vorzugsweise ist dabei der Radius größer als das 0,05-fache, insbesondere größer als das 0,1-fache der Nennweite des Saugstutzens. Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Radius kleiner ist als das 0,3-fache, insbesondere kleiner als das 0,25-fache der Nennweite des Saugstutzens.It proves to be advantageous if the transition between the flange and the linearly extended inlet nozzle is provided with a relatively large radius to be elected. Preferably, the radius is greater than 0.05 times, in particular greater than 0.1 times the nominal diameter of the suction nozzle. Furthermore, it has proved to be advantageous if the radius is smaller than 0.3 times, in particular smaller than 0.25 times the nominal diameter of the suction nozzle.

Bei einer besonders günstigen Ausführung der Erfindung wird der Radius mit der Flanschweite mal einem Radiusfaktor von 0,15 bestimmt.In a particularly favorable embodiment of the invention, the radius is determined with the flange width times a radius factor of 0.15.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, den Radiusfaktor in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeiten zu bestimmen. So hat sich bei Pumpen im Drehzahlbereich bis 1800 U/min ein kleinerer Einlaufradius als günstig erwiesen. It has proven to be advantageous to determine the radius factor as a function of the flow velocities. Thus, for pumps in the speed range up to 1800 U / min, a smaller inlet radius has proved favorable.

Dabei kann ein Radiusfaktor von 0,05 der Nennweite des Flansches ausreichend sein. Bei Pumpen im Drehzahlbereich bis 3000 U/min kann ein Einlaufradius von dem 0,1-fachen der Nennweite des Flansches vorteilhaft sein. Im Drehzahlbereich bis 3600 U/min hat sich ein Radiusfaktor von dem 0,15-fachen der Nennweite des Saugstutzens als günstig erwiesen.In this case, a radius factor of 0.05 of the nominal diameter of the flange may be sufficient. For pumps in the speed range up to 3000 rpm, an inlet radius of 0.1 times the nominal diameter of the flange can be advantageous. In the speed range up to 3600 rpm, a radius factor of 0.15 times the nominal diameter of the suction nozzle has proved favorable.

Am folgenden Beispiel soll exemplarisch eine Berechnung eines optimalen Radius aufgezeigt werden: Bei einer Gehäuse-Flansch-Nennweite von 150 mm und einer Drehzahl von 3580 U/min ergibt sich eine Radiusberechnung von 150 mm·0,15 = 22,5 mm. Somit weist der Saugstutzen einen zweiten Bereich auf mit einem sich zur Saugseite entlang eines Radius vom 22,5 mm erweiterten Strömungsquerschnitts.The following example shows a calculation of an optimal radius as an example: With a housing flange nominal diameter of 150 mm and a speed of 3580 rpm, the result is a radius calculation of 150 mm · 0.15 = 22.5 mm. Thus, the suction nozzle has a second region with a flow cross-section widened to the suction side along a radius of 22.5 mm.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung weist das Gehäuseteil neben dem erfindungsgemäß gestalteten Saugstutzen auch einen Druckstutzen auf. Vorzugsweise besitzt dabei das Gehäuseteil einen axialen Strömungseintritt und einen radialen Strömungsaustritt. Das Fördermedium tritt über den Saugstutzen in die Behältereintauchpumpe ein und wird vom rotierenden Laufrad in eine zylindrische Strömung nach außen beschleunigt. In der Strömungskontur des Gehäuseteils wird die Geschwindigkeitsenergie des Fördermediums in Druckenergie umgewandelt und das Fördermedium zum Druckstutzen geleitet, über den es aus der Pumpe austritt. Dabei erweist es sich als besonders günstig, wenn das Gehäuseteil einstückig ausgebildet ist. Bei dem Gehäuseteil kann es sich beispielsweise um ein Gussteil handeln, bei dem der erfindungsgemäße Saugstutzen und der Druckstutzen entsprechend ausgebildet sind.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the housing part in addition to the inventively designed suction nozzle and a discharge nozzle. Preferably, the housing part has an axial flow inlet and a radial flow outlet. The pumped medium enters the hopper infill pump via the suction port and is accelerated outward by the rotating impeller into a cylindrical flow. In the flow contour of the housing part, the speed energy of the pumped medium is converted into pressure energy and the pumped fluid is conducted to the discharge nozzle, via which it emerges from the pump. It proves to be particularly advantageous if the housing part is integrally formed. The housing part can be, for example, a casting in which the suction nozzle according to the invention and the pressure nozzle are designed accordingly.

Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei erwiesen, wenn das Gehäuseteil als Spiralgehäuse oder als Ringgehäuse ausgeführt ist.It has proved to be particularly advantageous when the housing part is designed as a spiral housing or as a ring housing.

Bei einer besonders günstigen Ausführung der erfindungsgemäßen Kreiselpumpenanordnung wird der obere Abschnitt, welcher aus dem Behälter herausragt, von dem unteren Abschnitt, welcher in das in den von Fördermedium gefüllten Behälter hineinragt, durch eine Platte getrennt. Die Abdeckplatte verhindert ein Austreten von Fördermedium. Aus der Abdeckplatte wird eine Leitung herausgeführt, die mit dem Druckstutzen verbunden ist. Weiterhin ist in der Platte eine Öffnung vorgesehen, aus welcher der Antriebsmotor herausragt, welcher zum oberen Abschnitt der Kreiselpumpenanordnung zählt. Durch die Platte wird auch die Einbautiefe definiert, die in unterschiedlichen Längenabstufungen ausführbar ist.In a particularly favorable embodiment of the centrifugal pump arrangement according to the invention, the upper section, which protrudes from the container, is separated from the lower section, which projects into the container filled with conveying medium, by a plate. The cover plate prevents leakage of fluid. From the cover plate, a line is led out, which is connected to the discharge nozzle. Furthermore, an opening is provided in the plate from which protrudes the drive motor, which counts to the upper portion of the centrifugal pump assembly. Through the plate and the installation depth is defined, which is executable in different length gradations.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand von Zeichnungen und aus den Zeichnungen selbst.Further features and advantages of the invention will become apparent from the description of an embodiment with reference to drawings and from the drawings themselves.

Dabei zeigt:Showing:

1 eine Schnittdarstellung einer Kreiselpumpenanordnung in vertikaler Bauform, 1 a sectional view of a centrifugal pump assembly in a vertical design,

2 ein Gehäuseteil der Kreiselpumpenanordnung mit dem erfindungsgemäß gestalteten Saugstutzen, 2 a housing part of the centrifugal pump arrangement with the inventively designed suction nozzle,

3 eine Vergrößerung des Ausschnitts A gemäß 2 mit der erfindungsgemäßen Saugstutzengeometrie. 3 an enlargement of the section A according to 2 with the Saugstutzengeometrie invention.

1 zeigt eine Kreiselpumpenanordnung in vertikaler Bauform mit einem unteren Abschnitt 1 und einem oberen Abschnitt 2. Der untere Abschnitt 1 wird von dem Abschnitt 2 durch eine Platte 3 getrennt. Bei der Platte 3 handelt es sich um eine Abdeckplatte des Behälters, in den der untere Abschnitt 1 eintaucht. In einem Gehäuseteil 4 ist ein Laufrad 5 angeordnet. Das Laufrad 5 wird mittels einer Welle 6 über einen Motor 7 angetrieben. Die Welle 6 wird von Lagern 8 geführt, die im Ausführungsbeispiel als Rillenkugellager ausgeführt sind. 1 shows a centrifugal pump assembly in a vertical design with a lower portion 1 and an upper section 2 , The lower section 1 is from the section 2 through a plate 3 separated. At the plate 3 it is a cover plate of the container, in which the lower section 1 dips. In a housing part 4 is an impeller 5 arranged. The impeller 5 is by means of a wave 6 about a motor 7 driven. The wave 6 is from warehouses 8th guided, which are executed in the embodiment as deep groove ball bearings.

An das Gehäuseteil 4 schließt sich ein Zwischenrohr 9 an, welches die Welle 6 umgibt. Das Zwischenrohr 9 ist in einer Öffnung der Platte 3 angeordnet und an der Platte 3 befestigt, beispielsweise durch verschweißen oder verschrauben. An seinem unteren Ende ist das Zwischenrohr 9 mit einem Gehäusedeckel 10 verbunden. Der Gehäusedeckel 10 schließt das Gehäuseteil 4 ab. Der Gehäusedeckel 10 weist einen Wellendurchgang auf.To the housing part 4 closes an intermediate tube 9 on which the wave 6 surrounds. The intermediate pipe 9 is in an opening of the plate 3 arranged and on the plate 3 fastened, for example by welding or screwing. At its lower end is the intermediate tube 9 with a housing cover 10 connected. The housing cover 10 closes the housing part 4 from. The housing cover 10 has a shaft passage.

Durch abgestufte Längen des Zwischenrohrs 9 und der Welle 6 können unterschiedliche Eintauchtiefen der Behältereintauchpumpe realisiert werden. Auf der Platte 3 ist ein Tragelement 11 für den Motor 7 angeordnet. Das Tragelement 11 ist als Antriebslaterne ausgeführt.By graduated lengths of the intermediate tube 9 and the wave 6 Different immersion depths of the container submersible pump can be realized. On the plate 3 is a support element 11 for the engine 7 arranged. The support element 11 is designed as a drive lantern.

2 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Gehäuseteils 4. Das Gehäuseteil 4 ist einstückig ausgeführt und weist einen Saugstutzen 12 und einen Druckstutzen 13 auf. Im Ausführungsbeispiel ist das Gehäuseteil 4 als Spiralgehäuse ausgeführt. Alternativ kann das Gehäuseteil beispielsweise als Ringgehäuse ausgebildet sein. 2 shows an enlarged view of the housing part 4 , The housing part 4 is made in one piece and has a suction nozzle 12 and a discharge nozzle 13 on. In the embodiment, the housing part 4 designed as a spiral housing. Alternatively, the housing part may be formed, for example, as a ring housing.

3 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Bereichs A gemäß 2. Der in 3 dargestellte Ausschnitt des Saugstutzens 12 weist erfindungsgemäß einen kegelstumpfförmigen Bereich 14 auf, der sich zur Saugseite um einen Öffnungswinkel (α) erweitert. Bei diesem ersten Bereich 14 erweitert sich der Strömungsquerschnitt entlang einer linearen Gehäusewandkontur zur Saugseite hin. Im Ausführungsbeispiel beträgt der Öffnungswinkel α = 7°. 3 shows an enlarged view of the area A according to 2 , The in 3 illustrated section of the suction nozzle 12 according to the invention has a frusto-conical area 14 on, which expands to the suction side by an opening angle (α). In this first area 14 the flow cross-section expands along a linear housing wall contour towards the suction side. In the exemplary embodiment, the opening angle α = 7 °.

An diesen ersten Bereich 14 schließt sich ein zweiter Bereich 15 an, bei dem sich der Strömungsquerschnitt zur Saugseite entlang einer um einen Radius R gerundeten Wandkontur erweitert. Der Radius R kann in Abhängigkeit der des genormten Innendurchmessers der Nennweite DN des Saugstutzens bestimmt werden. Weiterhin spielt die Drehzahl eine Rolle.At this first area 14 closes a second area 15 on, in which the flow cross-section widens to the suction side along a wall contour rounded by a radius R. The radius R can be determined as a function of the standardized inside diameter of the nominal diameter DN of the suction nozzle. Furthermore, the speed plays a role.

Der zweite Bereich 15 bildet den Übergang zwischen einem Flanschblatt 16 und dem ersten Bereich 14, welcher die erfindungsgemäße Einlaufdüse bildet. Der saugseitige Flansch weist vorzugsweise keine Dichtleiste auf, wie sie am freien Ende des Druckstutzens 13 gezeigt ist. Dadurch wird eine störungsfreiere Einströmung in das Gehäuseteil 4 gewährleistet.The second area 15 forms the transition between a flange sheet 16 and the first area 14 which forms the inlet nozzle according to the invention. The suction-side flange preferably has no sealing strip, as at the free end of the pressure nozzle 13 is shown. As a result, a trouble-free inflow into the housing part 4 guaranteed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 4041551 A1 [0005]

Claims

Centrifugal pump assembly in a vertical design with a lower section ( 1 ) for immersion in a medium filled container and an upper portion ( 2 ) for protruding out of the container, the lower portion ( 1 ) a housing part flooded by the pumped medium ( 4 ), which projects into the conveying medium suction nozzle ( 12 ), characterized in that the suction nozzle ( 12 ) an area ( 14 ) to the inlet of the pumped medium having a frusto-conical wall profile which widens to the suction side by an opening angle (α).

Centrifugal pump assembly according to claim 1, characterized in that the opening angle (α) is more than 3 °, in particular more than 5 °.

Centrifugal pump assembly according to claim 1 or 2, characterized in that the opening angle (α) is less than 11 °, in particular less than 9 °.

Centrifugal pump arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the suction nozzle ( 12 ) an area ( 15 ), in which the flow cross-section widens along a rounded wall contour toward the suction side.

Centrifugal pump assembly according to claim 4, characterized in that the rounded wall contour has a radius (R) of greater than 0.05 times, in particular greater than 0.1 times the nominal width (DN) of the suction nozzle ( 12 ) having.

Centrifugal pump arrangement according to one of claims 4 or 5, characterized in that the rounded wall contour has a radius (R) of less than 0.3 times, in particular less than 0.25 times the nominal diameter (DN) of the suction nozzle ( 12 ) having.

Centrifugal pump arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the housing part ( 4 ) a discharge nozzle ( 13 ) having.

Centrifugal pump arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the housing part ( 4 ) is integrally formed.

Centrifugal pump arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that the housing part ( 4 ) is designed as a spiral housing or as a ring housing.

Centrifugal pump arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized in that the upper section ( 2 ) and the lower section ( 1 ) through a plate ( 3 ) are separated.