DE1528742C - - Google Patents

Description

1 2

Die Erfindung bezieht sich auf eine Umsteuerein- Ventilhülse verschiebbar angeordnet ist, die sich von

richtung für wahlweisen Reihen- bzw. Parallelbetrieb dem Auslaß der einen Stufengruppe in Richtung ge-

von zwei Stufengruppen einer mehrstufigen Kreisel- gen den Einlaß der anderen Stufengruppe erstreckt

pumpe, bei der jede Stufengruppe einen Einlaß und und nahe einer der ringförmigen Sitzflächen endigt

einen Auslaß aufweist, mit einem Ventil, das zwei 5 und einen ersten Satz von Öffnungen, die mit dem

axial bewegbare Ventilglieder aufweist und das in Auslaß einer der Stufengruppen in Verbindung

einer seiner Stellungen die Einlasse und Auslässe der stehen, und einen zweiten Satz von Öffnungen auf-

Stufengruppen parallel schaltet und in einer anderen weist, die mit einer beiden Stufengruppen gemein-

Stellung den Auslaß der einen Stufengruppe mit dem samen Abgabekammer in Verbindung stehen, wobei

Einlaß der anderen Stufengruppe verbindet, um die io das eine Ventilglied die Strömung von Fördermedium

Stufengruppen in Reihe anzuordnen. zwischen dem ersten Satz und dem zweiten Satz von

Es sind Umsteuereinrichtungen bekannt, bei denen Öffnungen verhindert, wenn der Ventilschaft sich in

Drehventilglieder bzw. Drehschaltkörper verwendet der einen Axialstellung befindet und die Strömung

werden. Solche Umsteuereinrichtungen sind sowohl von Fördermedium von dem Auslaß der einen Stu-

in der Ausführung als auch in der Betätigung ver- 15 fengruppe zu der gemeinsamen Abgabekammer er-

gleichsweise teuer und kompliziert. Außerdem ist es möglicht, wenn der Ventilschaft sich in seiner ande-

schwierig, an den Enden der Drehventilglieder wirk- ren Axialstellung befindet, und wobei das andere

same Dichtungen zu schaffen. Ventilglied mit der anderen ringförmigen Sitzfläche

Es ist weiterhin eine Umsteuereinrichtung bekannt, zusammenarbeitet, um eine Strömung von Förder-

bei welcher zwei Ventilglieder vorgesehen sind, die ao medium.von dem Auslaß der einen Stufengruppe zu

jeweils an einem Schaft angeordnet sind und durch dem Einlaß der anderen Stufengruppe zu ermög-

Drehen der Schäfte in entgegengesetzten Richtungen liehen, wenn der Ventilschaft sich in der genannten

in ihre abwechselnden Stellungen bewegt werden. einen Stellung befindet und mit der einen ringförmi-

Auch diese Umsteuereinrichtung ist in Ausführung gen Sitzfläche zusammenarbeitet, um Strömung von

und Betätigung vergleichsweise kompliziert. »5 Fördermedium von dem Auslaß der einen Stufen-

Bei einer weiteren bekannten Umsteuereinrichtung gruppe zu dem Einlaß der anderen Stufengruppe zu ist ein einzelner Rohrschieber vorgesehen. Der Rohr- verhindern, wenn der Ventilschaft sich in der genannschieber ist so ausgeführt und angeordnet, daß abzu- ' ten anderen Stellung befindet,
dichtende Sitze an vier verschiedenen Stellen an seiner Durch die Erfindung ist eine vergleichsweise einOberfläche vorhanden sind. Es ist vergleichsweise 30 fache Einrichtung für Reihen- oder Parallelbetrieb schwierig, eine dauerhafte wirksame Abdichtung an der Stufengruppen geschaffen, wobei ein einfach ausallen diesen Stellen während der Lebensdauer der gebildeter Steuerteil mittels einer einfachen Ver-Pumpe zu erreichen. . Schiebebewegung betätigt wird. Die Ausführung ge-

Außerdem sind, wenn die Pumpe im Parallelbetrieb maß der Erfindung führt weiterhin zu einer sehr

arbeiten soll, zwei Abgabekammern erforderlich. 35 kompakten Ausführung. Die beiden Ventilglieder, die

Eine weitere bekannte Umsteuereinrichtung weist an einem einzigen Ventilschaft angeordnet sind, der

einen in einem Zylinder axial verschiebbaren Schalt- zwischen zwei Steuerstellungen verschiebbar ist, steu-

körper auf, der für jede Maschinenstufe mit der der era den Eintritt zu einer Gruppe von Stufen und

Stufenzahl entsprechenden Anzahl verschieden ge- einen Austritt zu der anderen Stufengruppe bzw. den

formter Schaltquerschnitte versehen ist. Die Herstel- 40 Fluß zu dem Austritt der ersten Stufengruppe,

lung eines solchen Schaltkörpers ist sehr schwierig, Die Erfindung wird nachstehend an Hand der

da er in den verschiedenen Schaltebenen mit ver- Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigt

schiedenen Querschnittsgestalten ausgeführt werden F i g. 1 einen senkrechten axialen Schnitt. durch

muß. eine Kreiselpumpe, an der die Erfindung verkör-

Es ist schließlich eine Umsteuereinrichtung be- 45 pert ist,

kannt, mit zwei Ventilgliedern in Form verschieb- Fig. 2 einen Teilquerschnitt nach der Linie 2-2

barer Zylinder. Die beiden zylindrischen Ventilglieder der Fig. 1,

sind auf verschiedenen Seiten der Pumpe angeordnet, F i g. 3 einen Teilquerschnitt nach der Linie 3-3

wobei die Ausführung so getroffen ist, daß wirksame der Fig. 1,

Dichtungen an den Umfangsfiächen der Ventilglieder 50 F i g. 4 einen Teilquerschnitt nach der Linie 4-4

vergleichsweise schwierig zu schaffen sind. Dem- der F i g. 1 und

gemäß ist auch diese bekannte Umsteuereinrichtung Fig. 5 einen Teilquerschnitt nach' der Linie5-5

kompliziert und teuer. der Fig. 1.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung In den F i g. 2 bis 5 sind verschiedene Einzelheiten der Nachteile der bekannten Ausführungen eine Um- 55 der Pumpenausbildung der Einfachheit halber fortsteuereinrichtung der eingangs genannten Gattung zu gelassen, denn diese Figuren sind lediglich vorgeschaffen, die besonders einfach ausgebildet ist und sehen, um die innenliegenden Kanäle aufzuzeigen, einfach betätigt werden kann. In der F i g. 1 ist eine mehrstufige Zentrifugal-

Zur Lösung der Aufgabe ist vorgesehen, daß beide pumpe wiedergegeben mit einem äußeren Gehäuse Ventilglieder an einem axial bewegbaren Schaft fest 60 10, welches so ausgelegt ist, daß es einem höheren angeordnet sind, das eine der Ventilglieder zwischen Druck standhalten kann, und mit einer Welle 12, die den Enden des Ventilschaftes angeordnet und am durch geeignete Mittel angetrieben wird. Auf der Außenumfang seiner gegenüberliegenden Stirn- Welle 12 sitzen mehrere Laufräder 16 für die verflachen zum Zusammenarbeiten mit zwei entspre- schiedenen Stufen 1 bis 6. Die Stufen sind in zwei cliend angeordneten ringförmigen Sitzflächen mit 65 Gruppen angeordnet, die sich axial gegenüber liegen, Sitzflächen versehen ist und das andere Ventilglied wobei jede Gruppe dieselbe Anzahl von Stufen aufein axial kurzes, an einem Ende des Ventilschaftes weist. Bei der dargestellten Ausführungsform der Erangebrachtes Ventilglied ist und in der Bohrung einer findung besteht die eine Gruppe aus dem mit 1, 2

und 3 bezeichneten Stufen und die andere Gruppe aus den mit 4, 5 und 6 bezeichneten Stufen. Wie zu erkennen ist, können auch andere Anzahlen von Stufen bei anderen Ausführungsformen der Erfindung Anwendung finden.

Das Pumpengehäuse 10 umschließt eine zylindrische Kammer 18. Die Welle 12 ist so angeordnet, daß sie sich axial durch diese Kammer 18 sowie ein Paar von Kopfstücken 20 und 22 erstreckt, die an den sich gegenüberliegenden Enden der Pumpe an dem Gehäuse 10 befestigt sind. Die Welle 12 verläuft dabei durch geeignete Dichtungen 24 und 26, die in den Kopfstücken 20 bzw. 22 gehalten sind, und ist an ihren sich gegenüberliegenden Enden von geeigneten Lagern 28 und 30 getragen.

In der Kammer 18 liegen außerdem ein Paar von Endzwischenwänden 32 und 33 sowie mehrere Zwischenstufen-Zwischenwände 34 für die Begrenzung der Stufen 1 bis 6, sowie eine mittlere Zwischenwand 36, die zwischen den beiden Gruppen der nebeneinanderliegenden Stufen liegt. Auf den Zwischenwänden sind übliche Dichtungsringe 38 festgekeilt, zur Abdichtung zwischen den rotierenden Lauf rädern und den Zwischenwänden. Zwischen den Zwischenwänden der aufeinanderfolgenden Stufen liegen Leiträder 40, um das Fördermedium dem Laufrad der nächstfolgenden Stufe an der geeigneten Stelle zuzuleiten.

Wie zu erkennen ist, wirken die Laufräder und Zwischenwände insoweit als es die Arbeitsweise der Stufen der Pumpe betrifft in der für Zentrifugalpumpen üblichen Art. Die Laufräder, Zwischenwände und Leiträder werden auch zwischen den Kopfstükken 20 und 22 gemäß F i g. 1 in ihrer gegenseitigen Lage durch geeignete Befestigungsmittel gehalten, die allgemein bekannt und deshalb hier nicht im einzelnen beschrieben sind.

Das Pumpengehäuse 10 ist mit einem Körperteil 42 versehen, der sich axial unterhalb der zylindrischen Kammer 18 erstreckt. Wie besonders deutlich aus den F i g. 2 und 3 hervorgeht, besitzt der Körperteil 42 einen in der Mitte liegenden sich axial erstreckenden zylindrischen Abschnitt 44, der eine innenliegende Hülse 46 trägt, die eine zylindrische Kammer 48 umschließt. Aus Verarbeitungsgründen ist zwischen dem Teil 44 und der Hülse 46 eine Aussparung vorgesehen. Wie den F i g. 2 bis 5 zu entnehmen ist, ist außerhalb und an beiden Seiten des zylindrischen Abschnittes 44 und der Hülse 46 liegend ein Paar sich längs erstreckender Kammern 50 angeordnet. Von diesen sich axial erstreckenden Kammern 50 ist das eine Ende durch einen querverlaufenden Wandabschnitt 51 und das andere Ende durch die rechte Seite des Körperteiles 42 begrenzt, wie der F i g. 1 zu entnehmen ist.

Aus den F i g. 1 und 3 ist zu ersehen, daß in dem Boden der die Pumpenkammer 18 umschließenden Wand Durchlässe 49 angeordnet sind. Diese Durchlässe 49 stellen eine Verbindung zwischen dem Auslaß der Stufe 6 und den Kammern 50 her. Der F i g. 3 ist weiterhin zu entnehmen, daß auf dem Umfang im Abstand verteilte sich axial erstreckende Rippen 53 vorgesehen sind, welche die abdichtenden Kolbenringe an den Stufen-Zwischenwänden stützen.

Der Körperteil 42 ist weiterhin so ausgebildet, daß er eine Kammer 52 begrenzt, die an den Auslaß der Stufe 3 angeschlossen ist. Diese Kammer 52 wird durch ein Paar von querverlaufenden und in axialer Richtung zueinander stehenden Enden 54 und 56 begrenzt, die durch ein Paar sich längs erstreckender, an den beiden sich gegenüberliegenden Seiten der Hülse 46 andeordneter Wände 58 und 60 verbunden sind. Da der zylindrische Teil 44 an der Wand 58 endet, weist die Hülse'46 im Bereich der Kammer 52 keine äußere Umkleidung auf, wie aus der F i g. 4 hervorgeht. Die Kammer 52 erstreckt sich über die axiale Länge der Auslaßkammer der Stufe 6 und umgibt mehrere in der Hülse 46 über den Umfang im Abstand verteilt angeordnete Steueröffnungen 62. Diese Steueröffnungen 62 stellen somit zwischen der Kammer 52 und der Kammer 48 innerhalb der Hülse 46 eine Verbindung her, wie es aus den F i g. 1 und 4 besonders deutlich hervorgeht.

Der F i g. 5 kann entnommen werden, daß sich die Hülse 46 über die Wand 56 hinaus erstreckt und mehrere auf dem Umfang im Abstand angeordnete Steueröffnungen 64 besitzt. Im Bereich dieser Steuer-

ao öffnungen 64 weist die Hülse 46 keine außenliegenden zylindrischen Mittel auf, so daß die Steueröffnungen 64 eine Verbindung zwischen der Kammer 48 innerhalb der Hülse 46 mit den Kammern 50 herstellen, wie am deutlichsten der F i g. 5 zu entneh-

men ist. -.■—;:....-. ..

Die Pumpe ist mit einem Saugstutzen 70 versehen, der mit einem Paar von Einlaßkanälen 72 und 74 in Verbindung steht. Der Kanal 72 besitzt einen sich axial erstreckenden Abschnitt, der durch einen gebogenen Teil 76 gebildet wird, welcher unterhalb des Körperteiles 42 liegt, sowie einen sich nach innen erstreckenden Abschnitt, der durch das Gehäuse 10 gebildet wird und an die Ansaugseite der Stufe 1 angeschlossen ist. Der Einlaßanschluß 74 ist an die Ansaugseite der Stufe 4 über eine Ventilkammer 78 angeschlossen, die zwischen zwei Ventilsitzen 80 und 82 liegt. Die Steuerung des Durchflusses durch die Ventilkammer 78 ist nachstehend näher beschrieben.
Die Pumpe ist mit vier Druckstutzen 84, 86, 88 und 90 versehen. Die Druckstutzen 84 und 86 liegen ausgerichtet zueinander auf gegenüberliegenden Seiten der Pumpe und sind an die Kanäle 50 in der Ebene der Schnittlinie 22 angeschlossen. Die Druckstutzen 88 und 90 liegen ebenfalls auf den beiden sich gegenüberliegenden Seiten' der Pumpe zueinander ausgerichtet und sind an die Kanäle 50 in der Ebene der Schnittlinie 44 angeschlossen.

Gemäß der Erfindung ist für die vorstehend beschriebenen, miteinander verbundenen Kammern ein einfaches Ventilelement vorgesehen, mit dem die Pumpe entweder in Serien- oder Parallelbetrieb zu schalten ist. Dieses Ventilelement besteht aus einem Paar scheibenförmiger Ventilglieder 92 und 94, die auf einer Spindel 96 befestigt sind, die sich von außerhalb der Pumpe axial durch die Kammer 48 erstreckt. Das innenliegende Ende der Spindel 96 trägt das Ventilglied 92, das mit seiner Außenseite an der Innenwand der Buchse 46 anliegt, die als Ventilsitz für das Ventil 92 dient. Wie leicht zu erkennen ist, sperrt das Ventilglied 92 den axialen Durchfluß durch die Hülse 46. Das Ventilglied 94 ist im mittleren Abschnitt der Spindel 96 befestigt und so angeordnet, daß es auf dem ringförmigen Ventilsitz 80 in der in F i g. 1 wiedergegebenen Stellung anliegt. Wie nachstehend noch beschrieben ist, kann das Ventilglied 94 so verlagert werden, daß es den ringförmigen Ventilsitz 82 beaufschlagt.

Das äußere Ende der Spindel 96 erstreckt sich

durch geeignete Abdichtungsmittel 98 und ist mit einem Gewinde 100 versehen. Auf dieses Gewinde ist ein drehbares Handrad 102 geschraubt, durch dessen Drehung eine axiale Verschiebung der Spindel 96 zwischen der in F i g. 1 wiedergegebenen linken Stellung und einer rechten Stellung herbeigeführt werden kann. In der linken Stellung des Ventilelementes (die in F i g. 1 in ausgezogenen Linien dargestellt ist) liegt das Ventilglied 92 links von den Steueröffnungen 64 und das Ventilglied 94 beaufschlagt den Sitz 80, um den Durchfluß durch den Einlaßkanal 74 zu sperren und einen Durchfluß aus der Kammer 48 durch die Ventilkammer 78 nach der Ansaugseite der Stufe 4 zu ermöglichen. In der rechten Stellung des Ventilelementes (die in F i g. 1 in gestrichelten Linien wiedergegeben ist) liegt das Ventilglied 92 rechts von den Steueröffnungen 64, während das Ventilglied 94 an dem Sitz 82 anliegt, um den Durchfluß aus der Kammer 48 zu sperren und einen Durchfluß durch den Einlaßkanal 74 und die Ventilkammer nach der Ansaugseite der Stufe 4 zu ermöglichen.

Wenn es gewünscht wird, daß die Pumpe bei halber Fördermenge und maximalem Förderdruck arbeitet, wird durch eine Drehung des Handrades 102 das Ventilelement in seine linke, in F i g. 1 ausgezogen dargestellte Stellung gedrückt, wodurch die beiden Gruppen von Stufen in Reihe geschaltet sind. Bei diesem Reihenbetrieb gelangt das Fördermedium in den Saugstutzen 70 und strömt von dort in die Einlaßkammer 72 nach der Ansaugseite der Stufe 1, da der' Einlaßkanal 74 durch das Ventilglied 94 abgesperrt ist, das auf dem Sitz 80 des Ventils ruht. Nach Durchgang durch die erste Gruppe von Stufen 1, 2 und 3 verläßt das Fördermedium die Stufe 3 und gelangt in die Kammer 52. Aus der Kammer 52 strömt das Fördermedium durch die Steueröffnungen 62 in der Buchse 46 und die Kammer 48. Da der Durchfluß nach rechts durch die Kammer 48 durch das Ventilglied 92 gesperrt ist, strömt das Fördermedium nach links durch die Kammer 48 und die Ventilkammer 78 in die Ansaugleitung der Stufe 4. Dabei sperrt das Ventilglied 94, das an dem Ventilsitz 80 anliegt, jeglichen Rückfluß aus der Kammer 78 in den Saugstutzen 70. Nach Durchströmen der zweiten Gruppe von Stufen 4, 5 und 6 gelangt das Fördermedium aus dem Auslaß der Stufe 6 durch Durchlässe 49 in die Förderkammern 50. Aus den Förderkammern 50 und damit aus dem Pumpengehäuse wird das Fördermedium durch die vier Druckstutzen 84, 86, 88 und 90 herausgeführt.

Wenn es gewünscht wird, daß die Pumpe mit voller Fördermenge und dem halben Förderdruck arbeitet, so wird durch eine Betätigung des Handrades 102 das Ventilelement in seine rechte Stellung gerückt, die strichpunktiert in der Fig. 1 dargestellt ist, wodurch die beiden Gruppen von Stufen zueinander parallel geschaltet sind. Bei dem Parallelbetrieb gelangt das Fördermedium in den Saugstutzen 70 und wird gleichmäßig auf die zwei Einlaßkanäle 72 und 74 aufgeteilt. Das durch den Einlaßkanal 72 strömende Fördermedium gelangt in den Ansaugkanal der Stufe 1 und nach einem Durchströmen der Stufen 1, 2 und 3 in die Kammer 52. Aus der Kammer 52 strömt das Fördermedium durch die Steueröffnungen 62 in der Hülse 46 und gelangt in die Kammer 48. Bei dieser Stellung des Ventilelementes wird der Durchfluß nach links aus der Kammer 48 durch das Ventilglied 94 gesperrt, da dieses auf dem Ventilsitz ruht, so daß demzufolge kein Durchfluß nach der Ansaugseite der Stufe 4 stattfindet. Da jedoch das Ventilglied 92 rechts von den Durchlässen 64 steht, strömt das Fördermedium außerhalb der Kammer 48 durch die Steueröffnungen 64 in die Förderkammern 50.

Das Fördermedium, welches die Einlaßkammer 72 durchströmt, gelangt in die Ventilkammer 78 und

ίο von dort in den Ansaugkanal der Stufe 4. Dieser Teil des Fördermediums strömt anschließend durch die Stufen 4, 5 und 6 zum Auslaß der letzten Stufe, von dem aus es durch die Durchlässe 49 in die Förderkammern 50 gelangt.

Das Fördermedium, das in die Kammern 50 aus jedem der beiden parallelen Strömungswege durch die zwei Gruppen von Stufen eintritt, wird anschließend durch die vier Druckstutzen 84, 86, 88 und 90 abgegeben.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Umsteuereinrichtung für wahl weisen Reihenbzw. Parallelbetrieb von zwei Stufengruppen einer mehrstufigen Kreiselpumpe, bei der jede Stufengruppe einen Einlaß und einen Auslaß aufweist, mit einem Ventil, das zwei axial bewegbare Ventilglieder aufweist und das in einer seiner Stellungen die Einlasse und Auslässe der Stufengruppen parallel schaltet und in einer anderen Stellung den Auslaß der einen Stufengruppe mit dem Einlaß der anderen Stufengruppe verbindet, um die Stufengruppen in Reihe anzuordnen, dadurch gekennzeichnet, daß beide Ventilglieder (92, 94) an einem axial bewegbaren Schaft (96) fest angeordnet sind, das eine der Ventilglieder (94) zwischen den Enden des Ventilschaftes angeordnet und am Außenumfang seiner gegenüberliegenden Stirnflächen zum Zusammenarbeiten mit zwei entsprechend angeordneten ringförmigen Sitzflächen (80,82) mit Sitzflächen versehen ist und das andere Ventilglied (92) ein axial kurzes, an einem Ende des Ventilschaftes (96) angebrachtes Ventilglied ist und in der Bohrung einer Ventilhülse (46) verschiebbar angeordnet ist, die sich von dem Auslaß (52) der einen Stufengruppe in Richtung gegen den Einlaß der anderen Stufengruppe erstreckt und nahe einer (82) der ringförmigen Sitzflächen endigt und einen ersten Satz von Öffnungen (62), die mit dem Auslaß einer der Stufengruppen in Verbindung stehen, und einen zweiten Satz von Öffnungen (64) aufweist, die mit einer beiden Stufengruppen gemeinsamen Abgabekammer (50) in Verbindung stehen, wobei das eine Ventilglied (92) die Strömung von Fördermedium zwischen dem ersten Satz (62) und dem zweiten Satz (64) von Öffnungen verhindert, wenn der Ventilschaft (96) sich in der einen Axialstellung befindet und die Strömung von Fördermedium von dem Auslaß der einen Stufengruppe zu der gemeinsamen Abgabekammer ermöglicht, wenn der Ventilschaft (96) sich in seiner anderen Axialstellung befindet, und wobei das andere Ventilglied (94) mit der anderen

(80) ringförmigen Sitzfläche zusammenarbeitet, um eine Strömung von Fördermedium von dem Auslaß der einen Stufengruppe zu dem Einlaß der anderen Stufengruppe zu ermöglichen, wenn

der Ventilschaft (96) sich in der genannten einen Stellung befindet und mit der einen (82) ringförmigen Sitzfläche zusammenarbeitet, um Strömung von Fördermedium von dem Auslaß der einen Stufengruppe zu dem Einlaß der anderen Stufengruppe zu verhindern, wenn der Ventilschaft sich in der genannten anderen Stellung befindet.

2. Umsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufengruppen mit ihren Auslassen einander benachbart und mit ihren Einlassen an den axialen Enden der Ausführung angeordnet sind, der Einlaß der einen Stufengruppe dauernd in freier Verbindung mit einem gemeinsamen E,irilaß der Pumpe und der Einlaß der anderen Stufengruppe unter Steue-

rung des anderen Ventilgliedes (94) in Verbindung mit dem gemeinsamen Pumpeneinlaß steht.

3. Umsteuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachsen der Ventilhülse (46) und des Ventilschaftes (96) parallel zu der Drehachse der Stufengruppen angeordnet sind und die gemeinsame Abgabekammer (50) sich auf beiden Seiten der Ventilhülse (46) und parallel zu dieser erstreckt.

4. Umsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschaft (96) sich zu einer Stelle auf der Außenseite des Pumpengehäuses erstreckt und ein Mechanismus (100, 102) zum axialen Verschieben des Ventilschaftes zwischen seinen beiden genannten Stellungen vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 909537/142