DE1930298U

DE1930298U - Kreiselpumpe.

Info

Publication number: DE1930298U
Application number: DEA25813U
Authority: DE
Inventors: Lajos Patay; Miklos Patay; Paul Patay
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1964-08-31
Filing date: 1965-08-24
Publication date: 1965-12-30
Also published as: CH444673A; DK122234B; GB1041935A; AT260694B; ES315978A1; US3295455A; DE1528796A1

Description

P. A, kk 5141*24.8.55

Patentanwalt

'•-Ing. G. WeinfNHISfti München, den 24. August 196«

München sa P 238a W/Br .

Wldenmayereiii-aSe 46
Tel, 2951 as

Miklos Patay, lajos Patay und Paul Patay, alle in Devizes, Wiltshire / Großbritannien

Kreiselpumpe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kreiselpumpe, die als Radialpumpe mit hoher spezifischer Drehzahl betrieben werden kann.

Die bekannten Radialkreiselpumpen mit in einem Gehäuse umlaufendem Schaufelrad, das die zu fördernde Flüssigkeit durch eine mittlere Gehäuseöffnung axial ansaugt und zwischen benachbarten Schaufeln in eine radiale Förderriehtung umlenkt, können gewöhnlich nur mit verhältnismäßig niedriger spezifischer Drehzahl von etwa 500 bis 4 000 Uml*/Mln. betrieben werden. Für eine Pumpe, die bei maximaler leistung mit großer Fördermenge utfd verhältnismäßig niedrigem Druck arbeiten soll, ist jedoch eine höhere spezifische Drehzahl erwünscht.

Diese Aufgabe wird bei einer Kreiselpumpe, deren Schaufelrad in einem Pumpengehäuse drehbar gelagert 1st und eine Mehrzahl yon auf den Umfang verteilt liegenden,?' in Umfangsrichtung geneigten Schaufeln aufweist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schaufeln verhältnismäßig flachliegend angeordnet sind und jeweils mit ihrer hinteren Kante in umfangsrichtung in Abstand vor der Vorderkante der nachfolgenden Schaufel liegen,

wobei Jede Schaufel von vier Flächen begrenzt ist, die sich von der Nabe des Schaufelrades aus axial erstrecken und von denen jeweils eine kurze und eine lange druckerzeugende Fläche einer kurzen und einer langen sogerzeugenden Fläche gegenüberliegen und die kurze druckerzeugende Fläche jeder Schaufel mit der langen sogerzeugenden Fläche der ihr in JDrehrichtung vorgelagerten Schaufel einen Durchlaß bildet, der, von der mittleren Einlaufkammer des Schaufelrades aus gesehen, konvergent zuläuft und nur eine geringe radiale Länge aufweist,

Die Schaufeln sind zweckmäßig in axialer Richtung gleichmäßig lang. Vorzugsweise ist der gesamte Querschnitt der zwischen den Schaufeln befindlichen Durchlässe an den engsten Stellen gleich dem radialen Einlaßquerschnitt des Schaufelrades «

Das Pumpengehäuse ist vorzugsweise als Spiralgehäuse derart ausgebildet, daß seine engste Stelle in radialem Abstand vom Umfang des Schaufelrades liegt.

Die"Zeichnung zeigt ein Beispiel für die Ausführung der Kreiselpumpe nach der Erfindung, und zwar zeigen

Fig. 1 einen horizontalen Querschnitt durch die Pumpe

nach Linie Ι-Ϊ von Fig. 2 und Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch die Pumpe nach. Linie II-II von Flg. 1« ' ■■: ' :,

Das Pumpengehäuse 1 1st an einer Stirnfläche mit einer mittleren axialen Einlaßöffnung 3 von etwa 7»5 cm Durchmesser

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versehen und an seinem Umfang derart spiralförmig ausgebildet, daß der äußere Gehäuseradius von etwa 7»5 cm; an der engsten Stelle auf etwa 15 cm an der weitesten Stelle zunimmt.. An der weitesten Stelle geht das Gehäuse auf der der Einlaßöffnung gegenüberliegenden Seite In einen axialen Auslaßstutzen 5 von etwa 7,5 cm Durohmesser über. Der Abstand zwischen den beiden Stirnwänden 7 und 9 des Gehäuses beträgt etwa 6 cm. Die Gehäusewand 7 ist mit einem lageransatz 11 zur Aufnahme eines Kugellagers 12 für die Antriebswelle 13 versehen, die mit einem Dichtungsring 14 abgedichtet ist.

Die Antriebswelle 13 ragt in das Gehäuse 1 und trägt an ihrem inneren Ende ein Schaufelrad 15, dessen scheibenförmige Nabe 17 einen Durchmesser von etwa 12 cm und eine Dicke von etwa 0,6 cm aufweist* Das Schaufelrad 1st am inneren Ende der Antriebswelle 13 mit einer Gewinäekappe 18 befestigt und weist vier flache Schaufeln 19 auf, die mit der Nabe 17 einteilig im Guß hergestellt sind und freitragend an der Nabe sitzenv Die axiale länge der Schaufeln beträgt etwa 5 cm. Zuzüglich der Dicke der Nabenscheibe 17 ist das Schaufelrad so bemessen, daß es den Abstand zwischen den Innenflächen der beiden Stirnwände 7 und 9 des Pumpengehäuees berührungsfrei überbrückt. Jede Schaufel 19 ist flachliegend zwischen einer äußeren imaginären Zylinderfläohe 21 (Pig. 2). und einer inneren imaginären Zylinder fläche 23 (Pig. 1) angeordnet, von denen;die äußere Zylin«· derflache 21 einen Durchmesser von etwa 12 9m, die innere Zy-

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linderfläche einen Durchmesser von etwa 7,5 cm aufweist, also· dem Durchmesser der Einlaßöffnung 3 des-Gehäuses entsprichtt Der Innere Zylinder 23 begrenzt die Einlaßkammer 25 des Schaufelrades. Die Schaufeln 19 laufen in axialer Sichtung zur Einlaßöffnung des Pumpengehäuses etv/as verjüngt zu.

Von ihrer äußeren Hinterkante 27 aus sind die Schaufeln in der durch den Pfeil 28 kenntlich gemachten Umlaufrichtung des Schaufelrades einwärts geneigt. Jede Schaufel erstreckt sich dabei in Umfangsrichtung über einen Winkel von etwa 55°, so daß der Abstand zwischen den Schaufeln etwa einem Winkel von 35° entspricht. Jede Schaufel weist eine länge von etwa 5 cm und eine Dicke von etwa 1,2 cm auf. Die beiden langen Hauptflächen 51 und 33 verlaufen etwa parallel zueinander und sind

an ihren Enden durch eine kurze vordere Stirnfläche 35 und eine kurze hintere Stirnfläche 37 verbunden. An ihrem hinteren Ende, d.h. im Bereich der Kante 27, verläuft die äußere Hauptfläche 31 nahezu senkrecht zum Radius der Nabe 17· Von hier aus ist die ä-ußere Hauptfläche 31 in Umfangsrichtung zur vorderen Kante 39 bogenförmig nach einwärts geneigt. Die kurze Vorderfläche 35 verläuft radial zur Achse des Schaufelrades und geht in die lange innere Hauptfläche 33 über, die in Umfangsrichtung bogenförmig nach hinten und außen verläuft. Die kurze hintere Stirnfläche 37 verläuft gleichfalls etwa radial zur Aohse des Schaufelrades.

Zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Schaufeln 19 befindet sich ein Durohlaß 41, durch den die Flüssigkeit aus der

'"/Mg/ W.

Einlaßkammer 25 des Schaufelrades radial in das Pumpengehäuse 1 strömt, wenn das Schaufelrad umläuft. Dabei "bildet die kurze vordere Stirnfläche·35 der einen Schaufel mit der langen inneren Hauptfläche 33 der vorhergehenden Schaufel einen konvergierenden Eihlaßteil des Durohlaßes 41» dessen engste Stelle etwa in der Mitte zwischen dem imaginären Innenzylinder 23 und dem imaginären Außenzylinder 21 des Schaufelkreises liegt. Der imaginäre Außenzylinder 21 ist im Durchmesser nicht wesentlich größer als der imaginäre Innenzylinder 23» da der kleinste Radius der Schaufeln 19 etwa 9,63 des größten Radius ist. Infolge dieses relativ großen Wertes des Verhältnisses zwischen den kleinsten und größten Schaufelradien sind die Durchlässe zwischen den Schaufeln in radialer Richtung nur kurz, und überdies können die Schaufeln einen kleinen Auslaßwinkel aufweisen, also einen kleinen Winkel zwischen einer Tangente an die lange äußere Hauptfläche 31 im Bereich ihrer Hinterkante und einer Senkrechten zum Radius an diesem Ende. Der Auslaßwinkel der beschriebenen Anordnung beträgt 16°.

Hier sei festgestellt, daß die Gesamtheit der vorlaufenden Flächen 31 und 35» die die Flüssigkeit beim Umlaufen des Schaufelrades unter Druck- setzen, im wesentlichen ebenso' groß ist wie die Gesamtheit der nachlaufenden Flächen 33 und 37, die beim Umlaufen des Schaufelrades eine Saugwirkung ausüben und die Flüssigkeit aus dem Einlaß des Pumpengehäuses in die Einlaßkammer des Schaufelrades saugen. Infolge dieser Gleich-heit der druckerzeugenden und sogerzeugenden Flächen kann die

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vorliegende Pumpe als neutrale Schaufelradpumpe bezeichnet werden*

Der (Jeaamtquerschnitt der vier Durchlässe zwischen den Schaufeln entspricht im wesentlichen dem radialen Querschnitt der Einlaßkammer 25. Diese Beziehung ist hier möglich, weil die Durchlässe zwischen den Schaufeln in Umfangsrichtung zwar eng, in axialer Richtung mit fast 5*5 cm aber entsprechend lang sind.

Das spiralförmige Pumpengehäuse weist einen in der Umlaufrichtung des Schaufelrades an Größe zunehmenden Druckraum auf, der von der engsten Stelle A» wo er einen Abstand von etwa 1,8 cm vom Schaufelrad hat, bis zur Stelle B stetig zunimmt» wo der Abstand etwas größer ist als der Innendurchmesser des Auslaßstutzens 5.

Das Schaufelrad 15 kann durch einen Riementrieb oder unmittelbar durch einen mit der Antriebswelle 13 gekuppelten Motor angetrieben werden, Dabei wird dann Flüssigkeit durch den Gehäuseeinlaß 3 in die Einlaßkammer 25 des Schaufelrades eingesaugt und durch die Durchlässe 41 in den Druckraum des Gehäuses und von dort in den Auslaßstutzen 5 geleitet. Bei einer Drehzahl von 2 880 UmI./Min. fördert die Pumpe über. 1 700 Liter auf eine Höhe von etwa 11,5 m. Die spezifische Drehzahl der Pumpe wird nach der formel

berechnet, worin N die spezifische Drehzahl des Laufrades

in UmI./Min.,

f i

H die Drehzahl des Laufrades in UmI./Min», Q die Fördermenge in Litern je Minute und H die Förderhöhe in Metern

Hiernach beträgt die spezifische Drehzahl über 4 000 TEJmI. und ist somit wesentlich höher als bei den üblichen radial fördernden KreiseLpumpen. Die Pumpe nach der vorliegenden Erfindung elgii^t sich besonders zum Fördern von großen Wassermengen auf niedrige Höhen,,, wie dies für Bewässerungszwecke erforderlich ist. Die folgenden Merlanale sind, dabei für die Erreichung der hohen spezifischen Drehzahl bestimmend»

die lage der engsten Stellen der Durchlässe 41, die zur Folge hat, daß sich die Durchlässe an ihrem Einlaufteil verjüngen, so daß eine Erhöhung der Durchflußgeschwindigkeit zum Auslaßstutzen 5 des Pumpengehäuses eintritt, womit die Gefahr der Kavitationsbildung vermindert wird}

die kleine radiale länge der Schaufeldurchlässe, die zur Folge hat, daß nur eine geringe Flüssigkeitsreibung an den Schaufeln entsteht, auch die Zunahme der radialen Fördergeschwindigkeit der Flüssigkeit duroh die konvergierenden Einlaßteile der Durchlässe möglich macht und eine Umwandlung von Geschwindigkeit in Druck im Bereich der^naeh außen erweitert zulaufenden Ausströmseite der Durchlässe ergibt} der kleine Auslaßwinkel der Schaufeln}

die !Tatsache, daß sich die Schaufeln in radialer Richtung nicht überlappen, so daß auch mit Feststoffen versetzte Flüs-

sigkeiten das Schaufelrad unbehindert durchströmen können} und

die verhältnismäßig große Oberfläche der Schaufeln bezüglich des Querschnittes der Binlaßkamater 25 des Schaufelrades i die sich daraus ergibt, daß die Schaufeln von vier Flächen begrenzt sind.

Die vorstehend angegebenen Bemessungen haben nur beispielhafte Bedeutung, gelten aber für andere Ausführungen der Pumpe nach der Erfindung als relative Bezugswerte.

Soll eine 7,5 cm Pumpe bei gleicher Förderleistung und Förderhöhe mit höherer Drehzahl umlaufen, so müßte das Verhältnis des Eadius der Binlaßkammer des Schaufelrades zum maximalen Radius der Schaufeln 19 höher sein als bei der beschriebenen Pumpe, d.h. der maximale Durchmesser des Schaufelrades wäre kleiner als 12 cm. Bei einem Einlaßdurchmesser des Pumpengehäuses von 7,5 cm kann dieses Verhältnis zwischen 0,4 und 0,75 liegen.

Weist eine Pumpe von vergleichbarer Leistung einen Durohmesser der Einlaßöffnung von etwa 10 cm auf, so kann das Verhältnis zwischen 0,4 und 0,8 liegen, zweckmäßig im Bereich von 0,8, während bei einer Pumpe mit einem Einlaßdurchmesser von etwa 6 cm das Verhältnis zwischen 0,4 und 0,7, zweckmäßig etwa bei 0,44 liegt.

Die axiale länge der Schaufeln beträgt bei einem Einlaßdurchmesser von 10 cm etwa 6,3 cm, bei einem Einlaßdurchmesser von 6,2 cm etwa 5 cm.

c-xfe.

Claims

Schutzansprüche

1. Als Radialpumpe ausgebildete Kreiselpumpe, deren Schaufelrad in einem Pumpengehäuse drehbar gelagert ist und eine Mehrzahl von auf den Umfang verteilt liegenden Schaufeln aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (19) flachliegend angeordnet sind und jeweils mit ihrer hinteren Kante (37) in Umfangsrichtung in Abstand vor der Vorderkante (35) der nachfolgenden Schaufel liegen, wobei jede Schaufel von vier Flächen (31,33,35,37) begrenzt ist, die sich von der seitlichen Nabe (17) des Schaufelrades aus axial erstrecken und von denen jeweils eine kurze und eine lange druckerzeugende Fläche (35,31) einer kurzen und einer langen sogerzeugenden Fläche (37,33) gegenüberliegen und die kurze druckerzeugende Fläche (35) jeder Schaufel mit der langen sogerzeugenden Fläche (33) der ihr in Drehrichtung vorgelagerten Schaufel einen Durchlaß (41) bildet, der, von der mittleren Einlaufkammer (25) des Schaufelrades aus gesehen, konvergent zuläuft und nur eine geringe radiale Länge aufweist.

2, Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtfläche der kurzen und langen druckerzeugenden Begrenzungsflächen (31,35) jeder Schaufel etwa ebenso groß ist wie die Gesamtfläche ihrer kurzen und langen sogerzeugenden Begrenzungsflächen (33,37).

3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtquerschnitt der zwischen den Schaufeln befindlichen Durchlässe an ihren engsten Stellen etwa gleich dem radialen Querschnitt der Einlaßkammer (25) des Schaufelrades ist.

.4. Kreiselpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die engste Stelle der zwischen den Schaufeln befindlichen Durchlässe (41) etwa in der Mitte ihrer radialen Länge angeordnet ist.

5. Kreiselpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (19) des Schaufelrades nur einen kleinen Auslaßwinkel haben.

6. Kreiselpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei an sich bekannter Ausbildung des Pumpengehäuses (1) als Spiralgehäuse <Jie flachen Schaufeln (19) einseitig freitragend an der auf der Antriebswelle (13) sitzenden Nabe (17) des Schaufelrades angeordnet sind und mit

ihren freien Enden im Bereich der axialen Einlaßöffnung (3) des Pumpengehäuses liegen.

7· Kreiselpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die engste Stelle des Druckraumes des spiralförmigen Pumpengehäuses (1) in radialem Abstand (A) vom Umfang des Schaufelrades liegt.

8. Kreiselpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen den Durohmessern der inneren Einlaßkammer (25) und des Außenurafanges des Schaufelrades größer als 0,4 ist, die Durchlässe (41) zwischen aufeinanderfolgenden Schaufeln also nur eine entsprechend kleine radiale länge aufweisen»

9» Kreiselpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innere Einlaßkammer (25) lies Schaufelrades und die Einlaßöffnung (?) des Pumpengehäuses etwa den gleichen radialen Querschnitt aufweisen und koaxial zueinander liegen.