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Selbstansaugende Kreiselpumpe Die Erfindung betrifft eine selbstansaugende
Kreiselpumpe mit einem rotierenden Flügelrad und einem als Rin,kanal ausgebildeten
Druckraum, bei der Flüssigkeit und Luft und/oder Gase aus dem Ansaugstutzen der
Pumpe durch eine gemeinsame Eintrittsöffnung in den Ringkanal eintreten und bei
der im Bereich der Austrittsöffnung ein Teil der geförderten Flüssigkeit abgezweigt
und über einen Hilfskanal als Hilfsflüssigkeit in die Zellen des Flügelrades zurückgeführt
und durch diese mit dem Druchstutzen der Pumpe wieder in Verbindung gebracht wird.
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Diese Pumpen arbeiten nach dem Prinzip der sogenannten Wasserringpurnpe,
bei der in einem teilweise mit Wasser gefüllten Pumpengehäuse exzentrisch ein Flügelrad
angeordnet ist. Durch das umlaufende Flügelrad wird ein rotierender Wasserring gebildet,
welcher an der Stelle, an der die \ abe des Flügelrades die geringste Entfernung
von der Seitenwand des Pumpengehäuses hat, die Zellen zwischen den Flügeln des Flügelrades
vollständig oder nahezu vollständig ausfüllt. Von dieser Stelle an nimmt, in der
Drehrichtung des Flügelrades gesehen, der Abstand zwischen der Nabe des Flügelrades
und der Seitenwand des Pumpengehäuses ständig zu. Da der Wasserring infolge der
Fliehkraft an der Seitenwand des Pumpengehäuses entlang strömt, leeren sich die
Zellen immer mehr, und es entsteht in den Zellen ein Unterdruck. An dieser Stelle
wird in axialer Richtung neben den Flügeln des Flügelrades eine Eintrittsöffnung
in dem Pumpengehäuse angeordnet, durch welche infolge des Unterdruckes Flüssigkeit
angesangt werden kann. Nachdem das Flügelrad einen bestimmten Dreli;;-inkel durchlaufen
hat, nimmt der Abstand der :` abe des Flügelrades von der Seiten-vvaild des Pumpengehäuses
wider stetig ab. In diesem Bereich wird in axialer Richtung seitlich neben dem Flügelrad
eine Austrittsöffnung in dem Pumpengehäuse angeordnet, so daß der in diie Zellen
zurückdrängende Wasserring die vorher angesaugte Flüssigkeitsmenge aus den Zellen
des Flügelrades heraus in die Austrittsöffnung verdrängt. Befindet sich nun in dem
Ansaugstutzen der Pumpe Luft, so füllen sich die Zellen an der Eintrittsöffnung
mit Luft, welche von dem Wasserring durch die Austrittsöffnung aus der Pumpe heraus
verdrängt wird, und an der Stelle des geringsten Abstanden zwischen der Nabe des
Flügelrades und der Seitenwand des Pumpengehäuses sind die Zellen des Flügelrades
stets vollständig oder nahezu vollständig von dem Wasserring gefüllt. Die Pumpe
fördert dann so lange Luft, bis durch den Ansaugstutzen die zu fördernde Flüssiglteit
angesaugt worden ist. Die Pumpe saugt also selbst an.
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Bei den Pumpen der der Erfindung zugrunde liegenlen Art liegt der
ringförmige Druckraum nicht radial um das Flügelrad herum, sondern in Form eines
Ringraumes im wesentlichen axial seitlich neben dem Flügelrad und nur zu einem kleinen
Teil auch radial um das Flügelrad. Der Ringraum besitzt an seinem einen Ende eine
Eintrittsöffnung und mündet an seinem anderen Ende in eine Austrittsöffnung, ist
also zwischen der Austritts- und der Eintrittsöffnung unterbrochen. Die Wirkungsweise
dieser Pumpen ist folgende: Durch die Fliehkraft wird die Flüssigkeit aus den Zellen
des Flügelrades radial nach außen geschleudert, durch die Wand des Ringraumes zl?r
Achse des Flügelrades hin abgelenkt und in die Zellen des Flügelrades zurückgeführt.
Die Flüssigkeit bewegt sich also von der Eintrittsöffnung in einer schraubenlinienförmigen
Bahn durch den Ringl-zanal zur Austrittsöffnung. Auf diese Weise können relativ
hohe Drücke und Wirkungsgrade erzielt werden. Damit nun diese Pumpen selbst ansaugen
können, d. h. also auch Luft oder Gase fördern können, muß die angesaugte Luft an
der Austrittsöffnung aus den Zellen des Flügelrades verdrängt werden, so daß die
Zellen auf dein Wege zwischen der Austrittsöffnung und der Eintrittsöffnung mit
Flüssigkeit gefüllt sind.
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Bei einer bekannten Kreiselpumpe dieser Art mündet der Ringkanal nur
mit seinem mittleren und seinem inneren, der Flügelradachse zugewandten Teil in
die Wasseraustrittsöffnung, während sich an seinen äußeren Teil ein schmaler Hilfskanal
anschließt, der in der Abdeckplatte des Pumpengehäuses zwischen der Austritts- und
der Eintrittsöffnung angeordnet ist. In der Abdeckplatte ist ferner hinter der Wasseraustrittsöffnung
- in Umlaufrichtung gesehen - eine weitere Austrittsöffnung für die Luft angeordnet.
Die Wasseraustrittsöffnung und die Luftaustrittsöffnung münden getrennt in den Druckstutzen
der Pumpe. Der Hilfskanal ist so lang, daß sein Ende, in radialer Richtung gesehen,
neben der Luftaustrittsöffnung
liegt, und der Abstand der Luftatistritts:'.ffiiung
von der Wasseraustrittsöffnung ist so groß, daß von einer Zelle, die zwischen zwei
benachbarten Fliigelii des Flügelrades gebildet wird, nicht beide Austrittsöffnungen
gleichzeitig überdeckt wer den köiaien. Durch den Hilfskanal wird nun von der gef@;rd:ricn
Flüssigkeitsmenge eine Hilfsflüssigkeit al-gez@,#:eigt. Sobald eine Zelle des Flügelrades
die I_t;ftaust:-i-c@5-öffnung überstreicht, kann diePIilfsflüssigl,eit aus dQiii
Hilfskanal in die Zelle eintreten und über die Abdeckplatte hinwegströmen u:id dabei
die Luft in der Zelle in die Luftaustritesöffnung verdrängen.
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Eine weitere bel:anite Kreiselpumpe unterscheidet sich von der vorgenannten
Kreiselpumpe lefliglicli dadurch, daß die Wasseraustrittsöffnung sieh üb°r die ganze
Breite des Ringkanals erstreckt und der Hilfskanal über der Austrittsöffnung in
der abdeckplatte beginnt.
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Ferner ist eine Kreiselpumpe bekannt, die sich von den beiden vorgenannten
Pumpen im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß die Wasseraustrittsö ffnung, in
radialer Richtung gesehen, am Anl.Ienrand des Ringkanals liegt und der Hilfskanal
ani Innenrand des Ringkanals seitlich neben der Austrittsöffnung beginnt, jedoch
während seines Verlaufs in der TTrndrehungsrichtung gleichzeitig auch weiter nach
attliei geführt wird, so daß sein. Ende. in radialer Richtung gesehen, auf der der
Flügelradachse abgetvandtei: Seite der Luftaustrittsöffnung liegt. Da Flü.@.siglceiten
infolge ihres größeren Gewichtes gegenüber Luft oder Gasen von der Fliehkraft nach
außen geschleudert werden und infolgedessen die Luft oder die Gase sich auf kleinerem
Radius, d. h. im Innern cler Zellen sie> Flügelrades, bewegen, muß der Hilfskanal
auf der der Flügelradachse abgewandten Seite der Ltiftaustrittöffnung angeordnet
werden, damit die Flüssigkeit, in radialer Richtung gesehen, von außen nach innen
ir die Zellen einströmen und die Luft durch die Luftaustrittsöffnung verdrängen
kann.
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Die bekannten Pumpen besitzen jedoch den Nachteil, daß sie teils nicht,
teils schlecht selbst ansaugen. d. h., sie sind nicht in der Lage. durch ein mit
Luft oder Gasen gefülltes Ansaugrohr die Flüssigizeit hochzusaugen, oder aber es
dauert eine längere Zeit. bis die Luft aus dein Ansaugrohr abgesaugt ist und die
Flüssigkeitsförderung beginnt. Diese 2,Tacliteile machen sich in verstärktem Maße
insbesondere dann bemerkbar, wenn die Pumpen gegen Druck ansaugen müssen. wenn also
die Flüssigkeit auf der Druckseite der Pumpe unter Druck steht. beispielsweise infolge
einer Drosselung des Flüssigkeitsstromes oder infolge eines Strömungswiderstandes
durch Vorrichtungen, wie Mengenmesser, die von dem Flüssigkeitsstrom angetrieben
werden. Die Ursache für diese Mängel wird darin zu erblicken sein, daß bei der hohen
Drehzahl des Flügelrades der kurze Augenblick, in dem die Zellen gleichzeitig den
Hilfskanal und die Luftaustrittsöffnung überstreichen, nicht ausreicht, um die Zellen
aus dem Hilfskanal mit Flüssigkeit zti füllen und die Luft durch die Luftaustrittsöffnung
zti verdrängen, so daß die Zellen nur ungenügend entlüftet werden und die Pumpen
infolgedessen auch nur schlecht selbst ansaugen können. Da die Luftaustrittsöffnung
mit dem Druckstutzen der Pumpe in Verbindung steht, ist weiterhin zu vermuten, daß
bei einer Steigerung des Druckes auf der Austrittsseite der Pumpe die in den Zellen
verbleibende Luft zusammenbedrückt wird. Wenn dann die Zellen die Eintrittsöffnung
der Pumpe überstreichen, dehnt sich die Luft wieder aus, so daß überhaupt keine
neue Luft abgesaugt werden kann. So ist e: zu erlUiren, daß die Pui@pcii nicht gegen
Drin; 1s selbst ansaugen hi@nn°n.
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Bei der zweiten vorgenannten Kreiselpumpe, be: der der Hilfskanal
über der @Vasseraustrittsöfnung ansetzt, wird vermutlich während des Ansaugens nicht
genügend Flüssigkeit über die @Vasseraustrittsöttnting hinweg in den Hilfskanal
gefördert. so daß auch hierdurch die Entlüftung der Zellen erschwert und die Fähigkeit
der Pumpe, selbst ansaugen zu können, verinindert wird.
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Bei der letztgenannten Pumpe. bei der die Wasseraustrittsöffnung auf
der Außenseite und der Hilfskanal auf der Innenseite des Ringkanals angeordnet sind,
wird vermutlich die Flüssigkeit von der Fliehkraft nach außen und in die Wasseraustrittsöffnung
gedrückt, so daß durch den Hilfskanal neben Luft nur Zvenig Flüssigkeit strömt,
so daß auch hier die Entlüftung der Zellen erschwert und das Ansaugvermögen der
Pumpe vermindert wird.
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Die Erfindung betrifft eine selbstansaugende Kreiselpumpe niit einem
rotierenden Flügelrad und einen] konzentrisch zur Achse des Flügelrades verlaufenden.
als Ringkanal ausgebildeten Druckraum, bei der Flüssigkeit und Luft und/oder Gase
aus dein Ansaugstutzen der Pumpe durch eine gemeinsame Eintrittsöffnung in den Ringkanal
eintreten und bei der der Ringbanal an seinem Ende durch eine in axialer Richtung
der Pumpe stehende und sich in der Umfangsrichtung erstreckende Rippe in zwei im
wesentlichen parallele Kanäle geteilt wird, von denen der äußere Kanal (Hilfskanal)
einenTeil der gefördertenFlüssigkeit abzweigt und als Hilfsflüssigkeit in die Zellen
des Flügelrades zurückführt und von denen der innere Kanal durch eine Austrittsöffnung
in den Druckstutzen der Pumpe mündet und auf seiner ganzen Länge zu den Zellen des
Flügelrades hin offen ist, so daß der Hilfskanal auf seiner ganzen Länge über die
Rippe hinweg und durch die Zellen des Flügelrades mit der Austrittsöffnung in Zierbindung
steht, wobei die Öffnung des inneren Kanals und vorzugsweise auch die Öffnung des
Hilfskanals zu den Zellen des Flügelrades hin stetig schmaler wird.
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Der Erfindung liebt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten ', Nachteile
zu vermeiden. Dies wird in erster Linie dadurch erreicht. daß in den durch den inneren
Kanal abfließenden rotierenden Flüssigkeitsstrom ein die Rotation störendes Element,
z. B. ein Steg oder eine Rippe, hineinragt oder eine L'nterbrecliung in den Führungswänden
des Kanals angebracht ist.
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Auf diese Weise wird erreicht, daß die Kreiselpumpe auch gegen hohen
Druck mit Sicherheit und rasch selbst ansaugt. Gegenüber vorbekannten Pumpen mit
gleichen Abmessungen des Ringkanals und des Flügelrades und mit gleichen Drehzahlen
wird fernerhin eine Steigerung der Förderleistung und eine Erhöhung des erreichbaren
ITöchstdruckes erzielt, so daß eine Förderleistung auch noch bei Drücken vorhanden
ist, bei denen bei den vorbekannten Pumpen keine Flüssigkeitsförderung mehr stattfindet.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung des
Ausführungsbeispiels, der Zeichnung und den Ansprüchen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Kreiselpumpe nach
der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. I die Kreiselpumpe im Längsschnitt
nach der Linie I-1 in Fig. 2, Fig.2 die Kreiselpumpe im Querschnitt nach der Linie
II-II in Fig. 1,
Fig. 3, 4 und 5 verschiedene Ausführungsformen
der Austrittsöffnung in perspektivischer Ansicht.
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Die Kreiselpumpe besitzt ein Pumpengehäuse aus den beiden Gehäusehälften
1 und 2. In der Gehäusehälfte 1 ist ein Flügelrad 6 mit Flügeln 7 gelagert, das
von einer Welle 8 angetrieben wird. Ein Ringkanal 9, dessen Breite in radialer Richtung
größer als die Breite der Flügel 7 ist, liegt im wesentlichen in axialer Richtung
seitlich neben den Flügeln 7 in der Gehäusehälfte 2 und besitzt in der Gehäusehälfte
1 nur einen schmalen Fortsatz in Form eines Ringspaltes 10, der radial neben den
Flügeln 7 um das Flügelrad 6 herum verläuft.
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Der Ringkanal 9 besitzt an seinem einen Ende eine Eintrittsöffnung
11 und mündet an seinem anderen Ende in eine Austrittsöffnung 12. Die Eintrittsöffnung
11 und die Austrittsöffnung 12 führen aus dem Pumpengehäuse heraus in einen Raum,
der auf der Außenseite der Gehäusehälfte 2 von einem Flansch 3 gebildet wird und
durch Trennwände 13 und 14 in zwei Hälften unterteilt ist, von denen die eine in
einen Eintrittsstutzen 4 und die andere in einen Austrittsstutzen 5 mündet. Die
Eintrittsöffnung 11 steht über den Eintrittsstutzen a. mit einer Ansaugleitung und
die Austrittsöffnung 12 über den Austrittsstutzen 5 mit einer Druckleitung in Verbindung.
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In der Umdrehungsrichtung gesehen, wird der Rin?Icanal 9 zwischen
der Austrittsöffnung 'I2 und der Eintrittsöffnung 11 von der Trennwand 13 und einer
Abdeckplatte 15 unterbrochen. An der entsprechenden Stelle fehlt im Gehäuseteil
1 auch der Ringspalt 10.
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An seinem Ende wird der Ringkanal 9 in axialer Richtung durch eine
Rippe 16 in zwei im wesentlichen parallele Kanäle 17 und 18 geteilt. Der innere
Kanal 17 mündet durch die Austrittsöffnung 12 in den Druckstutzen 5. Der äußere
Kanal 18 bildet den Hilfskanal für die Hilfsflüssigkeit. Der innere Kanal 17 ist
auf seiner ganzen Länge zu den Zellen, die von den Flügeln 7 des Flügelrades 6 gebildet
werden, hin offen, so daß der äußere Kanal 18 für die Hilfsflüssigkeit auf
seiner ganzen Länge über die Rippe 16 hinweg und durch die Zellen des Flügelrades
6 hindurch mit der Austrittsöffnung 12 in Verbindung steht. Auf dem gesamten Wege,
den die Flügel 7 vom Anfang bis zum Ende des Hilfskanals 18 zurücklegen, kann daher
Hilfsflüssigkeit aus dem Hilfskanal 18 in die Zellen zwischen den Flügeln
7 einströmen und etwa in den Zellen vorhandene Luft und/oder Gase über die Rippe
16 hinweg in die Austrittsöffnung 12 verdrängen, so daß die Zellen in vollständig
entlüftetem Zustand an die Eintrittsöffnung 11 gelangen. Die Pumpe saugt daher mit
Sicherheit auch dann selbst an, wenn die Selbstansaugung gegen Druck erfolgt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Rippe 16 auf ihrer
den Flügeln 7 zugewandten Seite mit einer sich in radialer Richtung erstreckenden
Abdeckplatte 19 versehen, welche in den inneren Kanal 17 hineinragt und dessen bffnung
zu den Zellen des Flügelrades 6 hin stetig verkleinert. Der äußere Kanal 18 wird,
in der Umdrehungsrichtung gesehen, stetig schmaler. Die Breite der Abdeckplatte
19 in radialer Richtung nimmt also, in der Umdrehungsrichtung gesehen, stetig zu.
Auf diese Weise wird die Füllung der Zellen mit Flüssigkeit und die Verdrängung
von Luft oder Gasen aus den Zellen ganz vorzüglich erleichtert. Die Wandstärke der
Abdeckplatte 19 nimmt nach dem inneren Kanal 17 zu ab, so daß der Luft bzw. den
Gasen das Entweichen in die Austrittsöffnung 12 noch erleichtert wird. Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung besitzt die Nabe des Flügelrades 6 einen solchen
Durchmesser, daß ihr Umfang mit der Innenkante des Ringkanals 9 abschließt. Auf
diese Weise wird eine gute, die Rotation begünstigende Führung des rotierenden Flüssigkeitsstromes
und dadurch eine Steigerung der Leistung und Förderhöhe erzielt. Der Hilfskanal
18
ist derart angeordnet, daß er noch von den Enden der Flügel ? überstrichen
wird. Dabei ist es nicht erforderlich, daß die Flügel mit ihren Enden über die ganze
Breite des Hilfskanals reichen, vielmehr genügt es schon, wenn sie nur etwas über
die Innenkante des Hilfskanals vorstehen.
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In dem durch den inneren Kanal 17 abfließenden rotierenden Flüssigkeitsstrom
ist ein die Rotation störendes Element angeordnet. Bei dem Ausführungsbeispiel nach
Fig. 3 besteht dieses Element aus einem Steg oder einer Rippe 20, die auf der Unterseite
der Abdeckplatte 19 angeordnet ist, sich etwa in axialer Richtung erstreckt und
in den rotierenden Flüssigkeitsstrom hineinragt. In Fig. 2 und 4 ist die Rippe 16
mit einer Querrippe oder einem Steg 21 versehen, der sich in axialer Richtung erstreckt
und etwa in radialer Richtung in den rotierenden Flüssigkeit_strom hineinragt. In
Fig. 5 ist in dem Boden des Kanals 17 und in seiner von der Rippe 16 gebildeten
Seitenwand eine Unterbrechung angebracht, so daß der Flüssigkeitsstrom an diesen
Stellen nicht mehr geführt und in seiner Rotation gestört wird. Die Unterbrechung
in den Führungswänden des Kanals kann aber ebensogut auch auf der der Welle 8 zugewandten
Seite des Kanals 17 angebracht werden, ebenso wie auch auf dieser Seite eine Rippe
angeordnet werden kann. Durch die Störung der Rotation des Flüssigkeitsstromes wird
eine Steigerung des erreichbaren Höchstdruckes und der Förderleistung der Pumpe
erzielt, und gleichzeitig wird erreicht, daß die Pumpe auch bei den noch höheren
Drücken selbst ansaugt. Durch die Rotation des Flüssigkeitsstromes störende Elemente
kann auch bei bekannten Pumpen die Fähigkeit, selbst anzusaugen, verbessert und
die erreichbare Druckhöhe vergrößert werden.