DE1079954B

DE1079954B - Kreiselpumpe oder -geblaese mit Umfuehrungskanal

Info

Publication number: DE1079954B
Application number: DER21524A
Authority: DE
Inventors: Martin Pekrun
Original assignee: Ruhrstahl AG
Current assignee: Ruhrstahl AG
Priority date: 1957-07-20
Filing date: 1957-07-20
Publication date: 1960-04-14

Description

Kreiselpumpe oder -gebläse mit Umführungskanal Die Erfindung betrifft Kreiselpumpen oder Kreiselgebläse mit einer Leitvorrichtung und mit einem oder mehreren. als Rotationshohlraum ausgebildeten Umführungskanälen, die bei Stillstand ein Durchströmen cles Mediums zulassen. Dabei ist erwünscht, daß die ,Maschine in diesen Zeiten einen möglichst geringen Durchflußwiderstand bietet.
rzür die Lösung dieser Aufgabe wurde vorgeschla-#.gen, eine Kreiselpumpe üblicher Art mit einer Neben schlußleitung mit Rückschlagklappe zu versehen. Ein Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß die Rückschlagklappe zu Stößen in der Leitung führen kann. Die Umführungsleitung bedingt außerdem einen erhöhten Platzbedarf der Anlage, Auch wurde für Druckerhöhungspumpen vorgeschlagen, das Laufrad axial verschiebbar anzuordnen, so daß beim Durchströmen durch die stillstehende Pumpe dem Flüssigkeitsstrom. der Eintritt unmittelbar in die Leitvorrichtung oder in einen besonderen schaufellosen Verhindungsknnal zur Druckseite der Pumpe freigegeben -wird. Eine solche Anordnung hat den Nachteil, daß das Laufrad nicht mit beiderseitigem Dichtring ausgeführt werden kann und daher ein starker hydraulischer Axialschub auftritt, der durch ein entsprechend großes Drucklager aufgenommen werden muß. Weiterhin muß, sofern keine Querschnittsverminderung für die Strömung bei stillstehender Pumpe in Kauf genommen werden soll, der Dichtring des Laufrades ungefähr den gleichen Durchmesser haben wie das Leitungsrohr, Das ist aber bei den im allgemeinen für diese Zwecke vorkommenden Betriebsverhältnissen mit erheblichen Nachteilen, insbesondere einer Verschlechterung des Wirkunggsgrades der Pumpe verbunden, Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß der oder die Umführungskanäle durch axiales Verschieben der Leitvorrichtung und/oder von Ventilen oder Klappen bei Stillstand der Pumpe geöffnet und bei -Inbetriebsetzen der Pumpe geschlossen, werden, Dadurch kann das Laufrad mit den Abmessungen für optimale Wirkung und mit beiderseitigen Dichtringen ausgeführt werden.
Die Umführung kann insbesondere auch ganz oder teilweise durch doppelwandige Leitschaufeln erfolgen. Das Ventil kann insbesondere auch so ausgeführt sein, daß die Leitvorrichtung oder ein Teil von ihr gleichzeitig einen Ventilteller bildet und durch axiale Verschiebung den Umführungskanal freigibt. Das Ventil kann auch durch eine besondere saugseitig neben dem Laufrad axial verschiebbar angeordnete Ringplatte gebildet werden. Ferner können die als Ventilteller wirkende Ringplatte und die Leitvorrichtung gemeinsam verschiebbar sein. Die Ventilplatte kann mit einem Kragen versehen werden, der im Stillstand der Pumpe das Laufrad oder die Leitvorrichtung abdeckt. Statt eines Ventils können auch mehrere Ventile oder Klappen verwendet werden. Insbesondere können die Klappen so am Austritt der Leitvorrichtung angeordnet werden, daß sie im Stillstand der Pumpe die Austrittsöffnungen der Leitvorrichtung ganz oder teilweise abdecken. Die Anordnung kann -dann sogetroffen werden, daß die Klappen beim Einschalten der Pumpe von dem aus der Leitvorrichtung austretenden Förderstrom. geschlossen werden.
Die Klappen können auch dadurch gebildet werden, daß die Leitvorrichtung in, Sektoren oder Segmente unterteilt ist, wobei die Teilungsflächen auch schräg liegen können, und daß einzelne oder alle Teile klappbar sind.
Ferner kann die Leitvorrichtung sQ weit axial verschoben werden, daß dem strömenden Medium irn Stillstand der Pumpe ein Weg außen um das Laufrad herum, jedoch innen an der Leitvorrichtung vorbei zur Druckseite der Pumpe freigegeben wird. Das ist vQrteilhaft, wenn ein möglichst kleiner Durchmesser der Pumpe erwünscht ist. Die Pumpe kann mit radialer, tangentialer (Rundgehäuse, Spiralgehäuse) oder axialer Wasserabführung gebaut sein.
Für die Bewegung der Ventilteller bzw. der Leitvorri#chtnug oder der Klappen sind beispielsweise folgende Möglichkeiten gegeben: Federkraft, Schwerkraft, hydraulische Kräfte, magnetische Kräfte.
Die Bewegung des Ventiltellers bzw. der als Ventilteller dienenden- Leitvorrichtung kann in einer reinen Axialverschiebung oder. in, einer Drehung mit gleichzeitiger Verschiebung (Schraubbewegung), beispielsweise mittels Gewinde, bestehen. Zur Erzeugung von Drehmomenten für die Schraubbewegungen können beispielsweise folgende Mög- lichkeiten nutzbar gemacht werden: 1. Die Umfangskomponente der Laufradströmung Diese hat im Betrieb der Pumpe die gleiche Richtung wie der Drehsinn des Laufrades. Bei stillstehendem Laufrad mit rückwärtsgebogenen Schaufeln bekommt eine durch das Laufrad noch hindurchfließende Strömung jedoch eine Umfangskomponente entgegen dem Drehsinn des Laufrades im Betrieb. Aus der Umfangskomponente der Strömung kann durch das Leitrad selbst oder durch besondere an bzw. in dem Ventilteller angebrachte Rippen oder Schaufeln ein Drehmoment gewonnen werden. Bei Verwendung einer besonderen Ventilplatte kann auch die Umfangskomponente der aus der Leitvorrichtung austretenden Strömung im gleichen Sinne nutzbar gemacht werden. 2. Die Federkraft einer Verdrehfeder Diese kann gleichzeitig auch als Zug- oder Druckfeder wirken und außer dem Drehmoment eine axiale Kraft auf den Ventilteller übertragen.
Für das Schließen des Ventils beim Inbetriebsetzen der Pumpe kommt auch eine Kupplung mit der Laufradwelle oder einem anderen durch den Antrieb bewegten Teil in Frage. Dabei muß die Kupplung als Rutschkupplung oder so ausgeführt sein, daß sie vor Erreichen der Endstellung auskuppelt. Damit beim Öffnen des Ventils nicht der ganze Pumpenläufer mitgedreht zu werden braucht, kann ein Freilauf vorgesehen werden.
Zur Erleichterung der Bewegung können in axialen bzw. schraubenförmigen Nuten Kugeln angeordnet werden.
Die Ventile oder Klappen können so ausgeführt werden, daß sie nicht schließen, wenn die Pumpe im Stillstand rückwärts durchströmt wird, und daß sie andererseits sofort schließen, wenn die Pumpe in Betrieb gesetzt wird.
Die Ventile oder Klappen können mit Einrichtungen versehen werden, die den Laufradaustritt oder ,den Austritt der Leitvorrichtung bei der Inbetriebsetzung der Pumpe eine gewisse Zeit ganz oder teilweise abgedeckt halten. Dadurch wird bei den hier in erster Linie in Frage kommenden Pumpen mit kleiner spezifischer Drehzahl erreicht, daß das Anfahrmoment der Pumpe und bei elektrischem Antrieb damit der Stromstoß beim Anfahren kleingehalten wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.
Fig. 1 zeigt im Längsschnitt ein erstes Ausführungsbeispiel mit verschiebbarer Leitvorrichtung; Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit besonderer Ventilplatte und Fig. 3 eine Abänderung des Beispieles nach Fig. 2; Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit verschiebbarer Leitvorrichtung; Fig. 5 zeigt ein Beispiel,'bei dem am Umfang des Leitrades Abschlußklappen- vorgesehen sind.
Fig. 1 zeigt eine Ausführung mit verschiebbarer Leitvorrichtung. Auf einer Welle4 sind der Rotor eines Motors 1 und Laufrad2 der Kreiselpumpe angeordnet. Das Laufrad hat beiderseitige Dichtringe5 und Entlastungsbohrungen 10. Eine verschiebbare Leitvorrichtung3 steht im Betrieb der Pumpe in der voll gezeichneten, bei stillstehender Pumpe und durchströmendem Medium in der gestrichelt gezeichneten Stellung. Sie ist mit einem Krageng versehen, der bei stillstehender Pumpe- den Laufradraum gegen einen Umführungskana16 abdeckt. Bei Inbetriebsetzen der Pumpe pflanzt sich der durch das Laufrad erzeugte Spaltdruck durch Nuten8 in den druckseitig neben der Leitvorrichtung befindlichen Raum fort und drückt die Leitvorrichtung in die Betriehsstellung. Dabei schließt diese mit ihrer saugseitigen Wand den Umführungskana16 ab. Bei stillstehender Pumpe drückt der Druck des Mediums die Leitvorrichtung3 wieder in die gestrichelt gezeichnete Stellung. Dadurch wird die Verbindung vom Urnführungskana16 zum Verbindungskana17 und damit zum Druckrohr hergestellt.
Wenn sich die Strömungsrichtung bei stillstehender Pumpe umkehrt, so bleibt der Umführungskanal geöffnet.
Fig. 2 und 3 zeigen Ausführungen mit besonderer Ventilplatte. Saugseitig neben dem Laufrad befindet sich der als Rotationshohlraum ausgebildete Umführungskana16. In dem Umführungskanal ist eine Ventilplatte 11 untergebracht. Diese hat außen einen Kragen 12 (Fig. 2) bzw. 13 (Fig. 3), der im Stillstand der Pumpe das Laufrad bzw. die Leitvorrichtung 3' umschließt und ganz oder teilweise abdeckt. Innen hat sie zur Führung eine Nabe 14. Diese muß in dem dargestellten Fall geschlitzt sein, damit die Rippen 15 hindurchgreifen können. Beim Inbetriebsetzen der Pumpe pflanzt sich der Spaltdruck des Laufrades bzw. der Pumpendruck unter dem Kragen 12 bzw. 13 in den Raum 16 hinter der Ventilplatte fort und drückt diese gegen ihre Dichtsitze 17 und 18. Das Öff- nen beim Stillstand der Pumpe erfolgt durch den Druck des Mediums.
Fig. 4 zeigt eine Ausführung, bei der die Leitvorrichtung so weit verschoben wird, daß sie den Weg außen um das Laufrad herum, aber innen an der Leitvorrichtung vorbei freigibt. Die Leitvorrichtung 19 ist mit einem Kranz20 aus Schaufeln oder auch nur einfachen Rippen ausgerüstet, der z.T. mit einem Deckband21 versehen sein kann. Dieses deckt in voll ausgerückter Stellung der Leitvorrichtung den Laufradaustritt ab. Die Leitvorrichtung ist durch Rippen 22 mit einer Nabe23 verbunden, die auf einem Gewinde24 geführt ist. Für das Ausrücken der Leit-#,orrichtung beim Stillsetzen der Pumpe stehen hier außer dem Druck des Wassers in Achsrichtung zwei Drehmomente zur Verfügung, und zwar 1. das Drehmoment, das von dem durch das stehengebliebene Laufrad strömende Wasser auf den mit der Leitvorrichtung verbundenen Schaufelkranz 20 übertragen wird, 2# das Drehmoment einer Verdrehungsfeder25, die gleichzeitig eine Schubkraft auf die Leitvorrichtung ausübt.
Das Einrücken der Leitvorrichtung beim Inbetriebsetzen der Pumpe erfolgt dadurch, daß die aus dem Laufrad austretende Strömung mit ihrer Umfangskomponente ein Drehmoment auf den Schaufelkranz 20 ausübt. Dieses Drehmoment überwindet das Drehmoment der Verdrehfeder aber erst, wenn das Laufrad eine gewisse Mindestdrehzahl erreicht hat. Das Vorschrauben des Leitrades auf Gewinde24 und damit die Freigabe des Laufradaustritts dauert dann auch noch eine gewisse Zeit, so daß die Pumpe sich der Betriebsdrehzahl weitgehend nähert, ehe die Förderung einsetzen kann,-Fig,5 zeigt eine Ausführung, bei der am Umfang des Leitrades eine oder mehrere Klappen26 angeordnet sind, die im Betrieb den Umführungskanal 6 ganz und im Stillstand die Leitvorrichtung ganz oder teilweise abschließen. Das Öffnen der Klappen26 beim Stillsetzen der Pumpe erfolgt durch den Druck des Mediums. Zusätzliche Federn27 oder das Gewicht der Klappen oder an diesem angebrachte Hilfsgewichte28 können diese Wirkung unterstützen und außerdem verhindern, daß die Klappen Zuschlagen, wenn das Medium die stillstehende Pumpe rückwärts durchströmt. Das Schließen der Klappen erfolgt durch den Förderstrom der Pumpe beim Inbetriebsetzen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE-1. Kreiselpumpe oder -gebläse mit einer Leitvorrichtung und mit einem oder mehreren als Rotationshohlraum ausgebildeten Umführungskanälen, die bei Stillstand ein Durchströmen des Mediums zulassen, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Umführungskanäle durch axiales Verschieben der Leitvorrichtung und/oder von Ventilen oder Klappen bei Stillstand der Pumpe geöffnet und bei Inbetriebsetzen der Pumpe geschlossen werden.
2. Kreiselptimpe oder -gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umführung ganz oder teilweise durch doppelwandige Leitschaufeln erfolgt. 3. Kreiselpumpe oder -gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Ventilteller mit Einrichtungen versehen sind, die bei geöffnetem Umführungskanal den Laufradaustritt oder den Austritt aus der Leitvorrichtung ganz oder teilweise abdecken. 4. Kreiselpumpe oder -gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen bei geöffnetem Umführungskanal den Austritt der Leitvorrichtung ganz oder teilweise abdecken. 5. Kreiselpumpe oder -gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das öffnen oder Schließen der Ventile oder Klappen hydraulisch erfolgt. 6. Kreiselpumpe oder -gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Öffnen oder Schließen der Ventile oder Klappen durch Federkraft erfolgt. 7. Kreiselpumpe oder -gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das öffnen oder Schließen der Ventile oder Klappen durch Schwerkraft erfolgt. 8. Kreiselpumpe oder -gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das öffnen oder Schließen der Ventile oder Klappen magnetisch erfolgt. 9. Kreiselpumpe oder -gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Öffnen oder Schließen der Ventile oder Klappen durch eine Schraubbewegung erfolgt. 10. Kreiselpumpe oder -gebläse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmoment für die Schraubbewegung durch den aus dem Laufrad bzw. aus der Leitvorrichtung austretenden Flüssigkeitsstrom erzeugt wird. 11. Kreiselpumpe oder -gebläse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmoment für die Schraubbewegung durch Federkraft erzeugt wird. 12. Kreiselpumpe oder -gebläse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder gleichzeitig als Verdrehfeder und Zug- oder Druckfeder wirkt. 13. Kreiselpumpe oder -gebläse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung für die Schraubbewegung bei Inbetriebsetzen der Pumpe durch Kupplung mit der Laufrad-,velle oder einem anderen durch den Antrieb bewegten Teil hervorgerufen wird. 14. Kreiselpumpe oder -gebläse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß für das Öffnen der Ventile oder Klappen ein das Mitdrehen des Pumpenläufers erübrigender Freilauf vorgesehen ist. 15. Kreiselpumpe oder -gebläse nach An- spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitvorrichtung oder ein oder mehrere Teile der Leitvorrichtung als Ventilteller verschiebbar oder als Klappen klappbar ausgeführt sind. 16. Kreiselpumpe oder -gebläse nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln verdrehbar ausgeführt sind. 17. Kreiselpumpe oder -gebläse nach den Ansprüchen 1 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitvorrichtung so weit verschiebbar ist, daß eine Umführung außen um das Laufrad herum, aber innen an der Leitvorrichtung vorbei freigegeben wird. In Betracht gezogene Druckschriften-Deutsche Patentschriften Nr. 945 430, 686 565; französische Patentschriften Nr. 1036 937, 788 955; britische Patentschrift Nr. 556 692.