DE102016008557A1

DE102016008557A1 - Zentrifugalpumpe für hitzeempfindliche flüssige Nahrungsmittelprodukte und Laufrad für eine solche Zentrifugalpumpe

Info

Publication number: DE102016008557A1
Application number: DE102016008557.6A
Authority: DE
Inventors: Helmut Buss; Jürgen Gehling; Günter Lütkebruns; Uwe Schwenzow; Ludger Tacke; Franz Tasler
Original assignee: GEA TDS GmbH
Current assignee: GEA TDS GmbH
Priority date: 2016-06-03
Filing date: 2016-07-14
Publication date: 2017-12-07
Anticipated expiration: 2036-07-15
Also published as: DE102016008558A1; US11191283B2; DE102016008557B4; US20190350232A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zentrifugalpumpe (54) zur Förderung hitzeempfindlicher flüssiger Nahrungsmittelprodukte (P), wie Molkenproteinkonzentrate, Babynahrung, flüssige Babynahrungskonzentrate, nahrhafte Getränke oder Käsereimilch, mit den weiteren Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zentrifugalpumpe zu schaffen, die bei der Förderung derartiger flüssiger Nahrungsmittelprodukte, insbesondere bei deren Abförderung aus einem Infusorbehälter zur direkten Erhitzung des flüssigen Nahrungsmittelprodukts, die Neigung zu Produkt-Fouling vermindert und so gegenüber hydraulisch optimierten Zentrifugalpumpen nach dem Stand der Technik eine deutlich verlängerte Standzeit aufweist. Dies wird unter anderem dadurch erreicht, • dass der hintere und/oder der vordere Laufradspalt (s1, s2) gegenüber jeweils einem diesbezüglichen minimalen hinteren und vorderen Laufradspalt (s1*, s2*), der die mechanische Funktionsfähigkeit der Zentrifugalpumpe (54) sicherstellt, durch Reduzierung der Breite des Laufrades (100) im Bereich des vorderen und des hinteren Laufradspaltes (s1, s2) bis zu einem Mehrfachen vergrößert sind/ist, und • dass jeder Schaufelkanal (2.1) zwischen zwei benachbarten Schaufeln (2) des Laufrades (100) im Bereich seiner ihn begrenzenden Laufradrückseite (4) über wenigstens eine die Laufradrückseite (4) durchdringende Spülbohrung (6) mit dem hinteren Laufradspalt (s1) in fluidgängiger Verbindung steht.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft eine Zentrifugalpumpe zur Förderung hitzeempfindlicher flüssiger Nahrungsmittelprodukte, wie Molkenproteinkonzentrate, Babynahrung, flüssige Babynahrungskonzentrate, nahrhafte Getränke oder Käsereimilch, mit einem Einlass, einem Auslass, einem Pumpengehäuse, welches von wenigstens einem Gehäusedeckel und einer Gehäuserückwand gebildet ist, einer im Pumpengehäuse ausgebildeten und in fluidgängiger Verbindung mit dem Einlass und dem Auslass stehenden Pumpenkammer, einem in der Pumpenkammer drehbar aufgenommenen Laufrad, einem zwischen der Gehäuserückwand und dem Laufrad vorgesehenen hinteren Laufradspalt und einem zwischen dem Gehäusedeckel und dem Laufrad vorgesehenen vorderen Laufradspalt sowie ein Laufrad für eine solche Zentrifugalpumpe.
Hitzeempfindliche flüssige Nahrungsmittelprodukte der vorgenannten Art enthalten relativ viel Proteine, viel Trockenmasse und wenig Wasser, und sie können eine niedrige, mittlere oder hohe Viskosität besitzen. Der Begriff der Hitzeempfindlichkeit soll im Folgenden so verstanden werden, dass diese Nahrungsmittelprodukte, vorzugsweise bei Temperaturen über 100°C, zum Anbrennen, d. h. unter diesen Bedingungen zur Belagbildung an den Wandungen der sie fördernden Zentrifugalpumpe neigen. Diese Belagbildung wird auch als Produkt-Fouling bezeichnet. Das Produkt-Fouling verringert die Standzeit bzw. die Betriebszeit der Zentrifugalpumpe zwischen zwei Reinigungszyklen.
STAND DER TECHNIK
Ein besonders kritisches Anwendungsgebiet für die Zentrifugalpumpe der gattungsgemäßen Art, für das bislang noch keine befriedigende Lösung bekannt ist, ist ihre Anordnung hinter einem Infusorbehälter, in dem das in Rede stehende flüssige Nahrungsmittelprodukt eine Direkterhitzung mittels kulinarischem Wasserdampf erfährt.
Es ist bei Erhitzungsanlagen mit einem Infusorbehälter bekannt, die Abförderung des direkt erhitzten flüssigen Nahrungsmittelprodukts aus dem Infusorbehälter mit einer rotierenden Verdrängerpumpe, beispielsweise einer Zahnradpumpe, durchzuführen, wobei deren Gehäuse eine Kühlung aufweist und das Gehäuse sich unmittelbar an die Auslassöffnung des Infusorbehälters anschließt ( EP 0 784 706 B1 ). Eine Zahnradpumpe besitzt, bauartbedingt, eine Selbstreinigungsfähigkeit, weil die Zahnräder eng miteinander kämmen und an den zugeordneten Gehäusewandungen entlangschaben.
Die WO 2011/101077 A1 , die die Priorität der DE 10 2010 008 448 A1 in Anspruch nimmt, offenbart eine UHT-Anlage zur Behandlung hitzeempfindlicher flüssiger Nahrungsmittelprodukte, in der unter Anderem unterstromig eines Infusorbehälters in einer Verbindungsleitung zu einer Vakuumkammer eine erste Fördereinrichtung angeordnet ist, die als Verdrängerpumpe ausgebildet ist. Der Infusorbehälter verfügt in seinem unterem Bereich, einem sich bis zu einer Auslassöffnung verjüngenden Bodenteil, über eine Kühlung zur Kühlung dieses Bodenteils. Die Verdrängerpumpe kann dabei in einem nicht quantifizierten Abstand zu der Austrittsöffnung aus dem Infusorbehälter angeordnet sein oder diese Austrittsöffnung mündet im Grenzfall unmittelbar in die Verdrängerpumpe ein. Bei der Verdrängerpumpe wird vorzugsweise eine rotierende eingesetzt, die beispielsweise als Zahnrad-, Flügelzellen-, Schraubenrad-, Impeller- oder Drehkolbenpumpe ausgebildet sein kann. Oszillierend arbeitende Verdrängerpumpen sind grundsätzlich ebenfalls einsetzbar, wenn die durch den oszillatorischen Betrieb bedingten Volumenstromschwankungen durch geeignete Mittel ausgeglichen werden oder im Behandlungsprozess keine Rolle spielen.
In der WO 2016/012026 A1 ist die aus der EP 0 794 706 B1 bekannte Anlage zur Wärmebehandlung hitzeempfindlicher flüssiger Nahrungsmittel dahingehend abgewandelt, dass sich nunmehr, bei ansonsten unveränderter Konfiguration der einzelnen Aggregate der Anlage, der den Boden des Infusorbehälters umgebende Kühlmantel, der der Kühlung des Bodens dient, bis hinunter an die Pumpe und, gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform, in das Pumpengehäuse hinein erstreckt. Bei der Pumpe handelt es sich um eine Verdrängerpumpe, vorzugsweise um eine Zahnrad- oder Kolbenpumpe. Es wird aber auch eine Zentrifugalpumpe beansprucht, ohne dass angegeben ist, wie diese Zentrifugalpumpe ausgestaltet ist. Es kann daher davon ausgegangen werden, dass hier eine dem Fachmann in ihrem grundsätzlichen Aufbau bekannte, herkömmliche und hydraulisch optimierte Zentrifugalpumpe vorgesehen ist.
In der WO 2010/086082 A1 , die die Priorität der DE 10 2009 006 248 A1 in Anspruch nimmt, ist ein Infusionssystem für ein zu erwärmendes flüssiges Lebensmittelprodukt beschrieben, bei dem eine Infusionskammer einen unteren Bodenteil mit einer Kühlung aufweist. Die Infusionskammer findet ihre Fortsetzung in einem sich an eine Auslassöffnung im unteren Bodenteil anschließenden, ebenfalls eine Kühlung aufweisenden Auslassrohr. Es bleibt offen, ob das Auslassrohr unmittelbar oder mittelbar über eine Verbindungsleitung in eine wie auch immer ausgestaltete Fördereinrichtung einmündet.
Eine Zentrifugalpumpe für unproblematische flüssige Nahrungsmittelprodukte, wie beispielsweise Wasser, ist in ihrem grundsätzlichen Aufbau hinlänglich bekannt. Sie ist derart ausgestaltet und ausgelegt, dass sie einen möglichst hohen hydraulischen Wirkungsgrad aufweist, d. h. dass sie mit einer bestimmten Antriebsenergie ein möglichst großes Produkt aus Volumenstrom und Förderhöhe erreicht. In einem in der Regel aus mindestens zwei Gehäuseteilen bestehenden Pumpengehäuse ist auf einer Welle ein Laufrad mit Schaufeln angeordnet. Innerhalb des Pumpengehäuses schließt sich an einen ringförmig umlaufenden Laufradaustrittsquerschnitt außenseits ein Leitapparat in Form beispielsweise eines Spiralgehäuses oder eines schaufellose Ringraums an. An dem saugseitigen Gehäuseteil, einem Gehäusedeckel, befindet sich koaxial zur Laufradachse ein Einlass, ausgebildet in der Regel als sogenannter Saugstutzen, und, umfangsseits tangential ausmündend, ein Auslass, der in der Regel als sogenannter Druckstutzen ausgebildet ist. Mit dem der Saugseite abgewandten Gehäuseteil, der Gehäuserückwand, bildet die Laufrad-Rückseite einen sog. hinteren Radseitenraum, der mit Blick auf einen guten hydraulischen Wirkungsgrad der Zentrifugalpumpe in der Regel eine geringe axiale Erstreckung aufweist. Diese axiale oder spaltweite Erstreckung ist gerade so eng bemessen, dass bei angemessenen Fertigungstoleranzen die mechanische Funktionsfähigkeit der Zentrifugalpumpe sichergestellt ist. In gleicher Weise ist die Laufrad-Vorderseite, und hier sind es bei einem offenen Laufrad die vorderen, stirnseitigen Schaufelkanten, mit möglichst engem Spalt an den Verlauf des Gehäusedeckels angepasst. Zur Reduzierung einer Axialkraft, die aus den auf das Laufrad beiderseits wirkenden Druckkräften resultiert, sind im Nabenbereich des Laufrades und über dessen Umfang verteilt mehrere, im Durchmesser relativ kleine Druckausgleichsbohrungen angeordnet.
Bei hitzeempfindlichen flüssigen Nahrungsmittelprodukten der einleitend genannten Art kommt es vorrangig darauf an, dass bei deren Förderung durch eine Zentrifugalpumpe eine möglichst geringe Neigung zu Ablagerungen an den Wandungen der Zentrifugalpumpe besteht. Es hat sich beispielsweise bei der direkten Erhitzung von sehr hitzeempfindlichen flüssigen Nahrungsmittelprodukten in einem Infusorbehälter und anschließender Abförderung des erhitzten flüssigen Nahrungsmittelproduktes aus dem Infusorbehälter mittels einer nachgeschalteten Zentrifugalpumpe üblicher Bauart, d. h. hydraulisch optimierter Bauart, gezeigt, dass sich diese Zentrifugalpumpe in kürzester Zeit, wobei es sich diesbezüglich um Sekunden bis wenige Minuten handelt, durch Produkt-Fouling zugesetzt und damit außer Betrieb gesetzt hat. Besonders kritische Bereiche sind hier der Saugbereich des Laufrades, weil hier nicht gelöste Gase und insbesondere nicht kondensierter Wasserdampf das Produkt-Fouling verstärken, und der enge spaltweite hintere Radseitenraum.
Für die konkrete Ausgestaltung einer Zentrifugalpumpe in einer Anlage zur Behandlung hitzeempfindlicher flüssiger Nahrungsmittelprodukte, in der letzteres eine Direkterhitzung mittels kulinarischem Wasserdampf erfährt, ist bislang noch keine befriedigende Lösung bekannt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zentrifugalpumpe zu schaffen, die bei der Förderung von hitzeempfindlichen flüssigen Nahrungsmittelprodukten der eingangs genannten Art, insbesondere bei deren Abförderung aus einem Infusorbehälter zur direkten Erhitzung des flüssigen Nahrungsmittelprodukts mit Wasserdampf, die Neigung zu Produkt-Fouling vermindert und so gegenüber hydraulisch optimierten Zentrifugalpumpen nach dem Stand der Technik eine deutlich verlängerte Standzeit aufweist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Aufgabe wird durch eine Zentrifugalpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Zentrifugalpumpe sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Laufrad für eine Zentrifugalpumpe der in den Ansprüchen beanspruchten Ausführung ist Gegenstand des Anspruchs 16.
Die Erfindung geht aus von einer an sich bekannten Zentrifugalpumpe mit einem Einlass, einem Auslass, einem Pumpengehäuse, welches von wenigstens einem Gehäusedeckel und einer Gehäuserückwand gebildet ist, einer im Pumpengehäuse ausgebildeten und in fluidgängiger Verbindung mit dem Einlass und dem Auslass stehenden Pumpenkammer, einem in der Pumpenkammer drehbar aufgenommenen Laufrad, einem zwischen der Gehäuserückwand und dem Laufrad vorgesehenen hinteren Laufradspalt und einem zwischen dem Gehäusedeckel und dem Laufrad vorgesehenen vorderen Laufradspalt.
Der erfinderische Grundgedanke besteht darin, das Laufrad selbst und seine angrenzenden kritischen Bereiche bis zur unmittelbaren pumpengehäuseseitigen Berandung der Laufrad-Vorderseite und der Laufrad-Rückseite mit dem zu fördernden flüssigen Nahrungsmittelprodukt zu spülen, wobei ein weiterer erfinderischer Grundgedanke darin besteht, im Zuge der erfindungsgemäßen Spülung gleichzeitig diese pumpengehäuseseitigen Berandungen zu kühlen. Das flüssige Nahrungsmittelprodukt dient somit mit einem Teil seines in dem Laufrad geförderten Volumenstroms planmäßigen Spülungen des Pumpengehäuses und des Laufrades selbst. Dabei übersteigen die Volumenströme der planmäßigen Spülungen die zwangsläufigen Ausgleichsströmungen im Pumpengehäuse, die sich aus einer üblichen hydraulisch optimierten Auslegung der Zentrifugalpumpe ergeben, bis zu einem Mehrfachen. Durch die Kühlung wird die Neigung zum Anbrand von flüssigem Nahrungsmittelprodukt an den Wandungen der Zentrifugalpumpe verringert. Dies geschieht unter einem planmäßigen Verzicht auf einen optimalen hydraulischen Wirkungsgrad. In der erfindungsgemäßen Zentrifugalpumpe wird im Laufrad ein Volumenstrom gefördert, der um die Summe aller quasi rezirkulierenden Spülvolumenströme gegenüber dem über den Saugstutzen angesaugten Volumenstrom vergrößert ist. Die Spülvolumenströme führen Volumina aus dem Kern der Schaufelkanäle an die gekühlten Wandungen des Gehäuses und von dort wieder in das Laufrad hinein, wobei der Kühleingriff nicht kondensierten Wasserdampf kondensieren lässt und somit die Neigung zum Produkt-Fouling vermindert wird.
Die vorstehend dargelegten Zusammenhänge zeigen auf, dass eine erfindungsgemäß mit dem von ihr geförderten flüssigen Nahrungsmittelprodukt gespülte Zentrifugalpumpe ein Laufrad besitzt, dessen hydraulische Förderleistung, bezogen auf das Laufrad, höher sein muss als die sich am Druckstutzen im Endergebnis tatsächlich einstellende hydraulische Förderleistung der Zentrifugalpumpe. Wenn zur Realisierung einer gespülten Zentrifugalpumpe der in Rede stehenden Art eine hydraulisch optimierte Zentrifugalpumpe gewählt wird, dann muss deren Nennförderleistung um die vorstehend erwähnte Förderleistungsdifferenz entsprechend höher gewählt werden. Bei gleicher Nennförderleistung wird ein äußerer Laufraddurchmesser der gespülten Zentrifugalpumpe daher größer sein müssen als ein solcher für eine hydraulisch optimierte Zentrifugalpumpe.
Die konkrete Lösung zur Umsetzung der vorstehend genannten erfinderischen Grundgedanken besteht darin, dass das Laufrad in an sich bekannter Weise als ein zum Gehäusedeckel hin offenes und zur Gehäuserückwand hin durch eine Laufradrückseite geschlossenes Laufrad ausgebildet ist. Darüber hinaus sind/ist der hintere und/oder der vordere Laufradspalt, die zwangsläufig jeweils zwischen Laufrad und Pumpengehäuse gegeben sein müssen, gegenüber jeweils einem diesbezüglichen minimalen hinteren und vorderen Laufradspalt, der die mechanische Funktionsfähigkeit der Zentrifugalpumpe sicherstellt, durch Reduzierung der Breite des Laufrades im Bereich des vorderen und des hinteren bis zu einem Mehrfachen vergrößert. Durch die Vergrößerung dieser Laufradspalte wird die Generierung der erwünschten und notwendigen Spülströmungen erst ermöglicht. Die jeweilige Weite des vorderen und des hinteren Laufradspaltes kann in Abhängigkeit von den spezifischen Eigenschaften des flüssigen Nahrungsmittelprodukts bemessen werden.
Jeder Schaufelkanal zwischen zwei benachbarten Schaufeln des Laufrades steht im Bereich seiner begrenzenden Laufradrückseite über wenigstens eine die Laufradrückseite durchdringende Spülbohrung mit dem hinteren Laufradspalt in fluidgängiger Verbindung. Hierdurch lässt sich die radiale Eingriffstiefe der zugeordneten Spülströmung festlegen. Bei der Spülbohrung handelt es sich im allgemeinsten Falle um Durchtrittsöffnungen beliebiger Form, d. h. eine einfach herzustellende Kreisform ist nicht zwingend. Schließlich sind wenigstens die Gehäuserückwand und der Gehäusedeckel jeweils mit einem von einem Kühlmittel durchströmbaren Kühlmittelraum versehen.
Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass der vordere Laufradspalt an einem äußeren Laufraddurchmesser des Laufrades eine maximale Vergrößerung erfährt und dass diese Vergrößerung bis in den Bereich des Eintritts in den Schaufelkanal kontinuierlich bis auf den minimalen vorderen Laufradspalt abnimmt. Es wird diesbezüglich vorgeschlagen, dass die Reduzierung der Breite des Laufrades an dem äußeren Laufraddurchmesser 40 bis 50%, vorzugsweise 45 bis 50% der Breite eines hydraulisch optimierten Laufrades beträgt.
Bezüglich der Bemessung des hinteren Laufradspaltes hat es sich als zielführend herausgestellt, wenn der Zugang zum minimalen hinteren Laufradspalt, der sich unverändert von einem äußeren Laufraddurchmesser bis in den Bereich der Spülbohrung erstreckt, durch Reduzierung des äußeren Laufraddurchmessers um bis zu 5 mm erweitert ist. Darüber hinaus besteht eine vorteilhafte erfindungsgemäße Vergrößerung des hinteren Laufradspaltes darin, dass die Laufradrückseite im Bereich zwischen der Spülbohrung und einer Nabe des Laufrades eine ringflächenförmige Ausdrehung erfährt, deren axiale Tiefe bis zu 2 mm, vorzugsweise 0,5 bis 1 mm, beträgt.
Die Positionierung, formmäßige Ausgestaltung und Bemessung der Spülbohrung sind Merkmale, mit denen die zugeordnete Spülströmung hinsichtlich ihrer radialen Eingriffstiefe, ihrer Ausformung und quantitativen Intensität festgelegt wird. Es ist bei der Anordnung einer Spülbohrung in jedem Schaufelkanal zweckmäßig, wenn alle diese Spülbohrungen auf einem Lochkreis mit entsprechender Teilung angeordnet sind. Es hat sich hinsichtlich der Positionierung der Spülbohrung als vorteilhaft erwiesen, wenn der geometrische Ort für die jeweilige Durchdringungsstelle der Spülbohrung mit der Laufradrückseite, der auch einen Lochkreisdurchmesser bestimmt, folgendermaßen bestimmt ist:

• näherungsweise durch die Mitte des Schaufelkanals, bezogen auf den Abstand der Schaufeln an der Durchdringungsstelle, und
• näherungsweise durch die Mitte einer maximalen Stromfadenlänge des Schaufelkanals zwischen dessen Ein- und Austritt.

Die Spülbohrung ist entweder kreisförmig mit einem Bohrungsdurchmesse ausgeführt oder sie weist eine von der Kreisform abweichende Form mit einem für diese Form maßgeblichen hydraulischen Durchmesser auf. Es hat sich als zielführend erwiesen, wenn der Bohrungsdurchmesser oder der hydraulische Durchmesser 30 bis 50% und in diesem Bereich vorzugsweise 40 bis 50% vom Abstand der Schaufeln an der Durchdringungsstelle beträgt.
Die Erfindung sieht gemäß einer weiteren Ausgestaltung auch mehr als eine Spülbohrung in jedem Schaufelkanal vor, wobei jede der mehreren Spülbohrungen eines Schaufelkanals auf einem zugeordneten Lochkreis angeordnet ist und die Lockkreise radial voneinander beabstandet sind. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Durchtrittsquerschnitte der Spülbohrungen auf den verschiedenen Lochkreisen mit kleiner werdendem Lockkreisdurchmesser kleiner werden, weil die treibende Druckdifferenz an der Spülbohrung mit kleiner werdendem radialen Abstand der Spülbohrung von der Rotationsachse der Zentrifugalpumpe größer wird.
Eine lückenlose Kühlung des erhitzten flüssigen Nahrungsmittelprodukts, in Strömungsrichtung gesehen, und zwar mit Beginn des vordersten Eintritts in die Zentrifugalpumpe wird erreicht, wenn zusätzlich zu einem gehäusedeckelseitigen Kühlmittelraum und einem gehäuserückwandseitigen Kühlmittelraum der Einlass in Form eines am Gehäusedeckel vorspringenden Saugstutzens ausgebildet ist, der mit einem saugstutzenseitigen Kühlmittelraum versehen ist. Eine derartige Ausführung ist mit Blick auf die erfindungsgemäße Zentrifugalpumpe nicht zwingend. Sie ist, ebenso wie eine Zentrifugalpumpe, bei der auf die Ausbildung eines Saugstutzens verzichtet wird, geeignet für eine unmittelbare Verbindung zwischen dem Saugstutzen der Zentrifugalpumpe und einem in seinem Bodenteil mit einem Kühlmittelraum versehenen Infusorbehälter, wobei sich dieser Kühlmittelraum bis hinunter zu einer aus dem Bodenteil ausmündenden Auslassöffnung erstreckt, wobei die Auslassöffnung dann das finale Ende des Infusorbehälters darstellt. Der Saugstutzen kann dann in dieser Anordnung die Funktion eines rohrförmigen Abschnitts erfüllen, der sich an die finale Auslassöffnung des Infusorbehälters anschließt. Es ist auch eine Anordnung mit der erfindungsgemäßen Zentrifugalpumpe möglich, bei der die Auslassöffnung als finales Ende des Infusorbehälters unmittelbar an dem Gehäusedeckel der Zentrifugalpumpe, wobei dort auf die Ausbildung eines Saugstutzens verzichtet wird, angeordnet ist.
In allen Ausführungen, nämlich bei einer erfindungsgemäßen Zentrifugalpumpe mit oder ohne Saugstutzen in Kombination mit einem Infusorbehälter, bei dem die Auslassöffnung oder ein sich an diese anschließender rohrförmiger Abschnitt das finale Ende darstellt, ist eine Ansammlung von erhitztem flüssigem Nahrungsmittelprodukt im Bodenteil des Infusorbehälters und in den sich ggf. anschließenden Bereichen bis zum Eintritt in die Zentrifugalpumpe unerwünscht, da eine solche Ansammlung zu einer unerwünschten und undefinierten Verweilzeit führt, die verhindert werden soll. Die erfindungsgemäße Zentrifugalpumpe hat in einer Verbindung mit einem Infusorbehälter die Aufgabe, in letzterem anfallendes erhitztes flüssiges Nahrungsmittelprodukt aus diesem unverzüglich und vollständig abzuführen, ohne dabei, auch bei stoßweisem Anfall, zu verstopfen.
Um eine den spezifischen Eigenschaften des erhitzten flüssigen Nahrungsmittelprodukts gerecht werdende Kühlung sicherzustellen, sieht die Erfindung die nachfolgenden Schaltungen der Kühlmittelräume vor. Gemäß einem diesbezüglichen ersten Vorschlag sind der ggf. vorliegende saugstutzenseitige Kühlmittelraum, der gehäusedeckelseitige Kühlmittelraum und der gehäuserückwandseitige Kühlmittelraum getrennt voneinander mit Kühlmittel beaufschlagt. Ein zweiter Vorschlag sieht eine Ausführungsvariante vor, bei der wenigstens zwei der vorstehend genannten Kühlmittelräume miteinander in Reihe geschaltet sind. Nach einem dritten Vorschlag ist vorgesehen, dass der saugstutzenseitige Kühlmittelraum ein integraler Abschnitt des gehäusedeckelseitigen Kühlmittelraums ist.
Um die Voraussetzungen für die Spülung des hinteren und des vorderen Laufradspaltes zu schaffen, sieht die Erfindung vor, ausgehend von einer hydraulisch optimierten Zentrifugalpumpe, dass der hintere und/oder der vordere Laufradspalt vergrößert sind. Dies wird realisiert

• entweder durch beiderseitiges Abdrehen des Laufrades
• oder durch ein in Richtung einer Pumpenwelle axial wirksames Abstandselement, das zwischen dem Gehäusedeckel und der Gehäuserückwand angeordnet ist, wobei das Laufrad in Bezug zur Gehäuserückwand nicht versetzt oder auf oder mit der Pumpenwelle in der Pumpenkammer entsprechend axial versetzt ist.

Die Auswahl der hydraulisch optimierten Zentrifugalpumpe für diesen Zweck wird mit Blick auf die vorstehend thematisierte Differenz der Nennförderleistung zwischen gespülter und hydraulisch optimierter Zentrifugalpumpe getroffen.
Die Erfindung umfasst auch ein Laufrad für eine Zentrifugalpumpe, wobei das Laufrad drehbar in der Pumpenkammer der Zentrifugalpumpe aufgenommen und die Zentrifugalpumpe, wie vorstehend dargelegt, ausgebildet ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine eingehendere Darstellung der Erfindung ergibt sich aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Figuren der Zeichnung sowie aus den Ansprüchen. Während die Erfindung in den verschiedensten Ausführungsformen realisiert ist, wird nachfolgend anhand der Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zentrifugalpumpe, die in ihrem Pumpengehäuse ein erfindungsgemäßes Laufrad aufnimmt, beschrieben. Es zeigen
1 eine Ansicht der Zentrifugalpumpe in senkrechter Richtung sowohl auf ihre Rotationsachse als auch auf die Längsachse ihres Druckstutzens, wobei die Rotationsachse in Richtung der Schwerkraft orientiert ist;
2 in der Vorderansicht das Laufrad der erfindungsgemäßen Zentrifugalpumpe;
3 in der Draufsicht einen Meridianschnitt durch das Laufrad gemäß 2 entsprechend einem dort mit „B-B” gekennzeichneten Schnittverlauf;
4 in der Seitenansicht einen Meridianschnitt durch das Laufrad gemäß 2 entsprechend einem dort mit „A-A” gekennzeichneten Schnittverlauf;
5 die Vorderansicht des Laufrades gemäß 2 mit der näherungsweisen Andeutung einer ersten und einer dritten Spülströmung S1, S3 und
6 die Seitenansicht des Laufrades gemäß 4 mit der näherungsweisen Andeutung der ersten und einer zweiten Spülströmung S1, S2.
Die in 1 dargestellte Anordnungslage einer erfindungsgemäßen Zentrifugalpumpe 54, bei der die Rotationsachse einer Pumpenwelle 96 in Schwerkraftrichtung orientiert ist, ist geeignet, um diese Zentrifugalpumpe 54 mit einem Einlass 76, der als Saugstutzen ausgebildet sein kann, unmittelbar an eine Auslassöffnung in einem Bodenteil eines Infusorbehälters anzuschließen. Die Zentrifugalpumpe 54 eignet sich in besonderer Weise zur Förderung hitzeempfindlicher flüssiger Nahrungsmittelprodukte P, wie Molkenproteinkonzentrate, Babynahrung, flüssige Babynahrungskonzentrate, nahrhafte Getränke oder Käsereimilch, die über den Einlass 76 ein- und aus einem als Druckstutzen ausgebildeten Auslass 94 austreten. Die Zentrifugalpumpe 54 besitzt weiterhin in an sich bekannter Weise ein Pumpengehäuse 12, welches von wenigstens einem Gehäusedeckel 8 und einer Gehäuserückwand 10 gebildet ist. Im Pumpengehäuse 12 ist eine in fluidgängiger Verbindung mit dem Einlass 76 und dem Auslass 94 stehende Pumpenkammer 98 ausgebildet, die ein Laufrad 100 (siehe hierzu die 2 bis 6) drehbar aufnimmt.
Wenn der Einlass 76 als Saugstutzen ausgebildet ist, dann ist letzterer von einem saugstutzenseitigen Kühlmittelraum 76.1 umschlossen, der mit einem Kühlmittel durchströmbar ist und mit dem eine Kühlung des Einlasses K3 durchgeführt wird. Der Gehäusedeckel 8 ist mit einem gehäusedeckelseitigen Kühlmittelraum 8.1 versehen, der den Gehäusedeckel 8 vollständig umschließt oder teilweise, beispielsweise in Form von Kühltaschen, berandet. Der gehäusedeckelseitige Kühlmittelraum 8.1 ist gleichfalls von einem Kühlmittel durchströmbar und mit ihm wird eine Kühlung des Gehäusedeckels K1 durchgeführt. Die Gehäuserückwand 10 ist mit einem Kühlmittelraum 10.1 versehen, der die Gehäuserückwand 10 vollständig oder teilweise, beispielsweise in Form von Kühltaschen, berandet. Der gehäuserückwandseitige Kühlmittelraum 10.1 ist gleichfalls von einem Kühlmittel durchströmbar und mit ihm wird eine Kühlung der Gehäuserückwand K2 durchgeführt. Schließlich zeigt 1, näherungsweise und schematisch angedeutet, eine erste Spülströmung S1, eine zweite Spülströmung S2 und eine dritte Spülströmung S3 gemäß der Erfindung, die in den 5 und 6 näher erläutert sind.
Die 2 bis 6 zeigen das zum Gehäusedeckel 8 hin offene und zur Gehäuserückwand 10 hin durch eine Laufradrückseite 4 geschlossene Laufrad 100 mit in einer Ebene und bezogen auf eine Drehrichtung n (siehe 5) rückwärtsgekrümmten Schaufeln 2, die jeweils senkrecht auf der Laufradrückseite 4 stehen und einen Schaufelkanal 2.1 bilden. Die rückwärtsgekrümmte Beschaufelung ist kein zwingendes Merkmal des Laufrades 100 für die erfindungsgemäße Zentrifugalpumpe 54; eine vorwärtsgekrümmte oder rein radial orientierte Beschaufelung in ebener oder auch räumlicher Krümmung ist mit Blick auf die Realisierung einer erfindungsgemäß gespülten Zentrifugalpumpe ohne Einschränkung ausführbar. Eine im Wesentlichen durch die Laufrad-Rückseite 4 gebildete Rückseite RS des Laufrades 100 ist um einen hinteren Laufradspalt s1 von der Gehäuserückwand 10 beabstandet (6). Auch eine im Wesentlichen durch die Vorderkanten der Schaufeln 2 gebildete Vorderseite VS des Laufrades 100 ist um einen vorderen Laufradspalt s2 von dem Gehäusedeckel 8 beabstandet.
Der hintere und/oder der vordere Laufradspalt s1, s2 sind/ist gegenüber jeweils einem diesbezüglichen minimalen hinteren und vorderen Laufradspalt s1*, s2*, der die mechanische Funktionsfähigkeit der Zentrifugalpumpe 54 sicherstellt, durch Reduzierung der Breite des Laufrades 100 in Bereich des vorderen und des hinteren Laufradspaltes s1, s2 bis zu einem Mehrfachen vergrößert.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der vordere Laufradspalt s2 an einem äußeren Laufraddurchmesser DL des Laufrades 100 eine maximale Vergrößerung erfährt, die bis in den Bereich des Eintritts in den Schaufelkanal 2.1 kontinuierlich bis auf den minimalen vorderen Laufradspalt s2* abnimmt. Eine diesbezügliche Reduzierung der Breite des Laufrades 100 an dem äußeren Laufraddurchmesser DL beträgt vorzugsweise 40 bis 50%, vorzugsweise hier 45 bis 50%, der Breite eines hydraulisch optimierten Laufrades.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der Zugang zum minimalen hinteren Laufradspalt s1*, der sich unverändert von dem äußeren Laufraddurchmesser DL bis in den Bereich der Spülbohrung 6 erstreckt, durch Reduzierung des äußeren Laufraddurchmessers DL um bis zu 5 mm, wodurch das Laufrad 100 radial außenseits gegenüber dem Pumpengehäuse 12 ein Stück weit zurücktritt, erweitert ist. Die Vergrößerung des hinteren Laufradspaltes 51 besteht erfindungsgemäß und bevorzugt darin, dass die Laufradrückseite 4 im Bereich zwischen der Spülbohrung 6 und einer Nabe des Laufrades 100 eine ringflächenförmige Ausdrehung 2.3 erfährt (siehe 4 und 6), deren axiale Tiefe bis zu 2 mm, vorzugsweise 0,5 bis 1 mm, beträgt.
Eine Bemessung des vorderen und/oder des hinteren Laufradspaltes s1, s2 in der vorstehend beschriebenen Weise ist abhängig von den spezifischen Eigenschaften des erhitzten flüssigen Nahrungsmittelprodukts P und wird vorzugsweise im Feldversuch ermittelt.
Jeder Schaufelkanal 2.1 zwischen zwei benachbarten Schaufeln 2 des Laufrades 100 steht im Bereich seiner begrenzenden Laufradrückseite 4 über wenigstens eine die Laufradrückseite 4 durchdringende Spülbohrung 6 mit dem hinteren Laufradspalt s1 in fluidgängiger Verbindung (siehe insbesondere 6).
Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind bei einer einzigen Spülbohrung 6 in jedem Schaufelkanal 2.1 alle diese Spülbohrungen 6 auf einem Lochkreis 2.2 mit einem Lochkreisdurchmesser d angeordnet. Dabei ist der geometrische Ort für die jeweilige Durchdringungsstelle der Spülbohrung 6 mit der Laufradrückseite 4, der auch den Lochkreisdurchmesser d bestimmt, näherungsweise durch die Mitte des Schaufelkanals 2.1, bezogen auf den Abstand der Schaufeln 2 an der Durchdringungsstelle, und näherungsweise durch die Mitte einer maximalen Stromfadenlänge des Schaufelkanals 2.1 zwischen dessen Ein- und Austritt bestimmt.
Die Spülbohrung 6 ist entweder vorzugsweise kreisförmig mit einem Bohrungsdurchmesse Db ausgeführt oder sie weist alternativ eine von der Kreisform abweichende Form mit einem für diese Form maßgeblichen hydraulischen Durchmesser Dh auf. Dabei wird bevorzugt vorgeschlagen, dass der Bohrungsdurchmesser Db oder der hydraulische Durchmesser Dh 30 bis 50% und in diesem Bereich bevorzugt 40 bis 50% vom Abstand der Schaufeln 2 an der Durchdringungsstelle beträgt.
Die Erfindung sieht weiterhin vor, dass mehr als eine Spülbohrung 6 in jedem Schaufelkanal 2.1 vorgesehen sind, dass jede der mehreren Spülbohrungen 6 eines Schaufelkanals 2.1 auf einem zugeordneten Lochkreis 2.2 angeordnet ist, und dass die Lockkreise 2.2 radial voneinander beabstandet sind. Die Spülbohrungen 6 auf unterschiedlichen Lochkreisen 2.2 können mit gleichen Durchmessern Db bzw. hydraulischen Durchmessern Dh oder von Lochkreis zu Lochkreis mit unterschiedlichen Durchmessern Db bzw. hydraulischen Durchmessern Dh ausgeführt sein. Wegen der, in radialer Richtung gesehen, von innen nach außen abnehmenden Druckdifferenz zwischen hinterem Radseitenraum und dem Schaufelkanal 2.1 sieht ein vorteilhafte Ausführungsform vor, dass die Durchtrittsquerschnitte der Spülbohrungen 6 auf den verschiedenen Lochkreisen 2.2 mit kleiner werdendem Lockkreisdurchmesser d kleiner werden. Die Durchmesser Db bzw. Dh der Spülbohrungen 6 werden somit tendenziell kleiner, je näher sie an den Nabenbereich des Laufrades 100 heranrücken, wenn ein bestimmter Spülvolumenstrom erreicht werden soll.
Wenigstens der Gehäusedeckel 8 und die Gehäuserückwand 10 sind jeweils mit dem von einem Kühlmittel durchströmbaren gehäusedeckelseitigen Kühlmittelraum 8.1 bzw. dem gehäuserückwandseitigen Kühlmittelraum 10.1 versehen. Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist zusätzlich zu dem gehäusedeckelseitigen Kühlmittelraum 8.1 und dem gehäuserückwandseitigen Kühlmittelraum 10.1 der Einlass 76, wenn er als Saugstutzen ausgebildet ist, mit dem saugstutzenseitigen Kühlmittelraum 76.1 versehen. Es wird vorgeschlagen, dass der saugstutzenseitige Kühlmittelraum 76.1, der gehäusedeckelseitige Kühlmittelraum 8.1 und der gehäuserückwandseitige Kühlmittelraum 10.1 getrennt voneinander mit Kühlmittel beaufschlagt sind. Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass wenigstens zwei Kühlmittelräume 76.1, 8.1, 10.1 miteinander in Reihe geschaltet sind. Nach einem weiteren Vorschlag ist der saugstutzenseitige Kühlmittelraum 76.1 ein integraler Abschnitt des gehäusedeckelseitigen Kühlmittelraums 8.1.
Folgende Maßnahmen, mit denen eine Zentrifugalpumpe nach dem Stand der Technik erfindungsgemäß zu modifizieren ist, stellen in Kombination miteinander oder jeweils auch für sich allein gesehen die erfindungsgemäße Spülung des Laufrades 100 sicher:

• Verbreiterung des hinteren Laufradspaltes s1 und/oder des vorderen Laufradspaltes s2 (siehe 6) entweder
• durch beiderseitiges Abdrehen des Laufrades 100
• oder durch ein in Richtung einer Pumpenwelle 96 axial wirksames Abstandselement, das zwischen dem Gehäusedeckel 8 und der Gehäuserückwand 10 angeordnet ist, wobei das Laufrad 100 in Bezug zur Gehäuserückwand (10) nicht versetzt oder auf oder mit der Pumpenwelle 96 in der Pumpenkammer 98 entsprechend axial versetzt ist.
• Anordnung von vorgenannten Spülbohrungen 6 in der vorstehend beschriebenen Weise.

Die 5 und 6 verdeutlichen die Wirkungen der erfindungsgemäßen vorstehenden Maßnahmen. Durch die Verbreiterung des hinteren Laufradspaltes s1 bzw. durch den erweiterten Zugang zu diesem wird der zugeordnete hintere Radseitenraum mehr oder weniger ungedrosselt mit dem an der Austrittsseite des Laufrades 2, das dort den äußeren Laufraddurchmesser DL besitzt, herrschenden statischen Druck über seinen gesamten radialen Erstreckungsbereich beaufschlagt. An der jeweiligen Spülbohrung 6 liegt im Schaufelkanal 2.1 ein geringerer statischer Druck als im hinteren Radseitenraum an. Dadurch ergibt sich im Schaufelkanal 2.1 eine radial von innen nach außen gerichtete erste Spülströmung S1, wie in 6 und in 5, in letzterer nur beispielhaft an einem Schaufelkanal 2.1 gezeigt, dargestellt ist. Da das im hinteren Radseitenraum befindliche erhitzte flüssige Nahrungsmittelprodukt P an der Gehäuserückwand 10 gekühlt wird, weil dort die Kühlung der Gehäuserückwand K2 vorgesehen ist, gelangt nun durch die erste Spülströmung S1 permanent gekühltes flüssiges Nahrungsmittelprodukt P vorzugsweise in den Kernbereich der Strömung im Schaufelkanal 2.1.
Durch die beschriebene Verbreiterung des vorderen Laufradspaltes s2 kann sich, wie dies in 5 im linken oberen Quadranten des Laufrades 100 gezeigt ist, über die jeweilige stirnseitige Vorderkante der Schaufel 2 und über deren radialen Erstreckungsbereich gesehen die dritte Spülströmung S3 ausbilden. Die Triebkräfte für diese dritte Spülströmung S3 resultieren aus dem Druckunterschied an jeder Schaufel 2, der durch den statischen Druck auf der Schaufeloberseite, einer Druckseite DS, und durch den statischen Druck auf der Schaufelunterseite, einer Saugseite SS, gegeben ist. Die dritte Spülströmung S3 sorgt für eine zusätzliche Bewegung gegenüber dem und überwiegend in Umfangsrichtung zum Gehäusedeckel 8 und damit für eine forcierte Kühlung des flüssigen Nahrungsmittelprodukts P, weil durch diesen die Kühlung des Gehäusedeckels K1 vorgesehen ist (siehe 6). Die dritte Spülströmung S3 bewirkt auch hier einen Austausch des flüssigen Nahrungsmittelprodukts in den und aus dem Kernbereich der Strömung im zugeordneten Schaufelkanal 2.1.
Durch den verbreiterten vorderen Laufradspalt s2 kann sich wegen des Unterschiedes des statischen Druckes am Austritt des Laufrades 100 und des statischen Druckes im saugseitigen Eintritt des Laufrades 100 eine radial orientierte zweite Spülströmung S2 ausbilden (siehe 6), der die dritte Spülströmung S3 überlagert ist. Diese zweite Spülströmung S2 sorgt auch hier für einen Austausch des flüssigen Nahrungsmittelprodukts P in den und aus dem Kernbereich der Strömung im zugeordneten Schaufelkanal 2.1.
Die vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Maßnahmen sind sinngemäß auch auf ein geschlossenes Laufrad übertragbar, wobei dann zwangsläufig eine dritte Spülströmung S3 über die stirnseitige Vorderkante der jeweiligen Schaufel 2 in der vorbeschriebenen Weise nicht möglich ist. Als Ersatz für diese Spülwege wäre dann eine Deckscheibe des Laufrades 100 mit weiteren Spülbohrungen zu versehen, die den jeweils zugeordneten Schaufelkanal mit einem vorderen Radseitenraum, gebildet zwischen der Deckscheibe und dem Gehäusedeckel 8, verbinden. Es würde sich dann eine Spülströmung adäquat zur vorbeschriebenen ersten Spülströmung S1 einstellen.
Bezugszeichenliste

54: Zentrifugalpumpe
76: Einlass (Saugstutzen)
76.1: saugstutzenseitiger Kühlmittelraum
94: Auslass (Druckstutzen)
96: Pumpenwelle
98: Pumpenkammer
100: Laufrad
2: Schaufel
2.1: Schaufelkanal
2.2: Lochkreis
2.3: ringflächenförmige Ausdrehung
4: Laufradrückseite
6: Spülbohrung
8: Gehäusedeckel
8.1: gehäusedeckelseitiger Kühlmittelraum
10: Gehäuserückwand
10.1: gehäuserückwandseitiger Kühlmittelraum
12: Pumpengehäuse
D: äußerer Laufraddurchmesser
Db: Bohrungsdurchmesser
Dh: hydraulischer Durchmesser
DS: Druckseite (der Schaufel)
K1: Kühlung des Gehäusedeckels
K2: Kühlung der Gehäuserückwand
K3: Kühlung des Einlasses (des Saugstutzens)
P: flüssiges Nahrungsmittelprodukt
RS: Rückseite
SS: Saugseite (der Schaufel)
S1: erste Spülströmung
S2: zweite Spülströmung
S3: dritte Spülströmung
VS: Vorderseite
d: Lochkreisdurchmesser
s1: hinterer Laufradspalt
s1*: minimaler hinterer Laufradspalt
s2: vorderer Laufradspalt
s2*: minimaler vorderer Laufradspalt
n: Drehrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0784706 B1 [0004]
WO 2011/101077 A1 [0005]
DE 102010008448 A1 [0005]
WO 2016/012026 A1 [0006]
EP 0794706 B1 [0006]
WO 2010/086082 A1 [0007]
DE 102009006248 A1 [0007]

Claims

Zentrifugalpumpe (54) zur Förderung hitzeempfindlicher flüssiger Nahrungsmittelprodukte (P), wie Molkenproteinkonzentrate, Babynahrung, flüssige Babynahrungskonzentrate, nahrhafte Getränke oder Käsereimilch, mit einem Einlass (76), einem Auslass (94), einem Pumpengehäuse (12), welches von wenigstens einem Gehäusedeckel (8) und einer Gehäuserückwand (10) gebildet ist, einer im Pumpengehäuse (12) ausgebildeten und in fluidgängiger Verbindung mit dem Einlass (76) und dem Auslass (94) stehenden Pumpenkammer (98), einem in der Pumpenkammer (98) drehbar aufgenommenen Laufrad (100), einem zwischen der Gehäuserückwand (10) und dem Laufrad (100) vorgesehenen hinteren Laufradspalt (s1) und einem zwischen dem Gehäusedeckel (8) und dem Laufrad (100) vorgesehenen vorderen Laufradspalt (s2), dadurch gekennzeichnet, • dass das Laufrad (100) als ein zum Gehäusedeckel (8) hin offenes und zur Gehäuserückwand (10) hin durch eine Laufradrückseite (4) geschlossenes Laufrad ausgebildet ist, • dass der hintere und/oder der vordere Laufradspalt (s1, s2) gegenüber jeweils einem diesbezüglichen minimalen hinteren und vorderen Laufradspalt (s1*, s2*), der die mechanische Funktionsfähigkeit der Zentrifugalpumpe (54) sicherstellt, durch Reduzierung der Breite des Laufrades (100) im Bereich des vorderen und des hinteren Laufradspaltes (s1, s2) bis zu einem Mehrfachen vergrößert sind/ist, • dass jeder Schaufelkanal (2.1) zwischen zwei benachbarten Schaufeln (2) des Laufrades (100) im Bereich seiner begrenzenden Laufradrückseite (4) über wenigstens eine die Laufradrückseite (4) durchdringende Spülbohrung (6) mit dem hinteren Laufradspalt (s1) in fluidgängiger Verbindung steht, und • dass wenigstens die Gehäuserückwand (10) und der Gehäusedeckel (8) jeweils mit einem von einem Kühlmittel durchströmbaren Kühlmittelraum (8.1, 10.1) versehen sind.
Zentrifugalpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vordere Laufradspalt (s2) an einem äußeren Laufraddurchmesser (DL) des Laufrades (100) eine maximale Vergrößerung erfährt, die bis in den Bereich des Eintritts in den Schaufelkanal (2.1) kontinuierlich bis auf den minimalen vorderen Laufradspalt (s2*) abnimmt.
Zentrifugalpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduzierung der Breite des Laufrades (100) an dem äußeren Laufraddurchmesser (DL) 40 bis 50% der Breite eines hydraulisch optimierten Laufrades beträgt.
Zentrifugalpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduzierung 45 bis 50% der Breite eines hydraulisch optimierten Laufrades beträgt.
Zentrifugalpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zugang zum minimalen hinteren Laufradspalt (s1*), der sich unverändert von einem äußeren Laufraddurchmesser (DL) bis in den Bereich der Spülbohrung (6) erstreckt, durch Reduzierung des äußeren Laufraddurchmessers (DL) um bis zu 5 mm erweitert ist, und dass die Vergrößerung des hinteren Laufradspaltes (s1) darin besteht, dass die Laufradrückseite (4) im Bereich zwischen der Spülbohrung (6) und einer Nabe des Laufrades (100) eine ringflächenförmige Ausdrehung (2.3) erfährt, deren axiale Tiefe bis zu 2 mm beträgt.
Zentrifugalpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Tiefe der Ausdrehung (2.3) 0,5 bis 1 mm beträgt.
Zentrifugalpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer einzigen Spülbohrung (6) in jedem Schaufelkanal (2.1) alle diese Spülbohrungen (6) auf einem Lochkreis (2.2) angeordnet sind.
Zentrifugalpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der geometrische Ort für die jeweilige Durchdringungsstelle der Spülbohrung (6) mit der Laufradrückseite (4), der auch einen Lochkreisdurchmesser (d) bestimmt, • näherungsweise durch die Mitte des Schaufelkanals (2.1), bezogen auf den Abstand der Schaufeln (2) an der Durchdringungsstelle, und • näherungsweise durch die Mitte einer maximalen Stromfadenlänge des Schaufelkanals (2.1) zwischen dessen Ein- und Austritt bestimmt ist.
Zentrifugalpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülbohrung (6) kreisförmig mit einem Bohrungsdurchmesse (Db) ausgeführt ist.
Zentrifugalpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülbohrung (6) eine von der Kreisform abweichende Form mit einem für diese Form maßgeblichen hydraulischen Durchmesser (Dh) aufweist.
Zentrifugalpumpe nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrungsdurchmesser (Db) oder der hydraulische Durchmesser (Dh) 30% bis 50% vom Abstand der Schaufeln (2) an der Durchdringungsstelle beträgt.
Zentrifugalpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrungsdurchmesser (Db) oder der hydraulische Durchmesser (Dh) 40 bis 50% vom Abstand der Schaufeln (2) an der Durchdringungsstelle beträgt.
Zentrifugalpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, • dass mehr als eine Spülbohrung (6) in jedem Schaufelkanal (2.1) vorgesehen sind, • dass jede der mehreren Spülbohrungen (6) eines Schaufelkanals (2.1) auf einem zugeordneten Lochkreis (2.2) angeordnet ist, und • dass die Lockkreise (2.2) radial voneinander beabstandet sind.
Zentrifugalpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsquerschnitte der Spülbohrungen (6) auf den verschiedenen Lochkreisen (2.2) mit kleiner werdendem Lockkreisdurchmesser (d) kleiner werden.
Zentrifugalpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu einem gehäusedeckelseitigen Kühlmittelraum (8.1) und einem gehäuserückwandseitigen Kühlmittelraum (10.1) der Einlass (76) in Form eines am Gehäusedeckel (8) vorspringenden Saugstutzens ausgebildet ist, der mit einem saugstutzenseitigen Kühlmittelraum (76.1) versehen ist.
Zentrifugalpumpe nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, dass der saugstutzenseitige Kühlmittelraum (76.1), der gehäusedeckelseitige Kühlmittelraum (8.1) und der gehäuserückwandseitige Kühlmittelraum (10.1) getrennt voneinander mit Kühlmittel beaufschlagt sind.
Zentrifugalpumpe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Kühlmittelräume (76.1, 8.1, 10.1) miteinander in Reihe geschaltet sind.
Zentrifugalpumpe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der saugstutzenseitige Kühlmittelraum (76.1) ein integraler Abschnitt des gehäusedeckelseitigen Kühlmittelraums (8.1) ist.
Zentrifugalpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, ausgehend von einer hydraulisch optimierten Zentrifugalpumpe, der hintere und/oder der vordere Laufradspalt (S1, s2) • entweder durch beiderseitiges Abdrehen des Laufrades (100) • oder durch ein in Richtung einer Pumpenwelle (96) axial wirksames Abstandselement, das zwischen dem Gehäusedeckel (8) und der Gehäuserückwand (10) angeordnet ist, wobei das Laufrad (100) in Bezug zur Gehäuserückwand (10) nicht versetzt oder auf oder mit der Pumpenwelle (96) in der Pumpenkammer (98) entsprechend axial versetzt ist, vergrößert sind.
Laufrad (100) für eine Zentrifugalpumpe (54), dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (100) drehbar in der Pumpenkammer (98) der Zentrifugalpumpe (54) aufgenommen und die Zentrifugalpumpe (54) nach einem der Ansprüche 1 bis 19 ausgebildet ist.