DE19500280A1 - Mehrstufige Kreiselpumpe - Google Patents
Mehrstufige KreiselpumpeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Kreiselpumpe, ins
besondere Tauchmotorpumpe, zur Förderung fluider Medien mit
einem Gehäuse, das mindestens zwei hintereinander geschalte
te, jeweils durch einen durchströmbaren Bereich miteinander
verbundene Kreiselkammern, eine Ansaug- und eine Aus
trittsöffnung aufweist, mit in den Kreiselkammern rotierbar
angeordneten beschaufelten Fördereinrichtungen und mit einem
die Fördereinrichtung in Rotation versetzendem An
triebsaggregat, wobei unter Rotation der beschaufelten För
dereinrichtungen das zu fördernde Medium durch die Ansaugöff
nung nacheinander unter Fliehkraft den hintereinander ge
schalteten Kreiselkammern zugeführt und durch die Austritts
öffnung druckbeaufschlagt abgeführt wird.
Mehrstufige Kreiselpumpen der gattungsgemäßen Art kommen
insbesondere dann zum Einsatz, wenn fluide Medien gegen eine
Steigung zu fördern sind, d. h., wenn Förderort und Beauf
schlagungsort der Medien auf unterschiedlichem Höhenniveau
angeordnet sind.
Einsatzgebiete für derartige Pumpen ergeben sich beispiels
weise bei der automatischen Förderung von Schmutz- und Ab
wässern aus Räumen unterhalb der Rückstauebene mittels He
beanlagen oder bei der Förderung von Abwässern durch Rohr
leitungen.
Zur Erzielung einer ausreichenden Förderhöhe ist es bekannt,
mehrere einstufige Kreiselpumpen hintereinander zu schalten,
was naturgemäß einen hohen apparativen Aufwand bedingt, oder
mehrstufige Kreiselpumpen der gattungsgemäßen Art zu ver
wenden. Wesentliches Kennzeichen der eingesetzten Kreisel
pumpen ist dabei die maximale Förderhöhe, die den Einsatz
bereich der Kreiselpumpen im wesentlichen vorgibt. Dabei
wird die maximale Förderhöhe sowohl durch die Leistung des
Antriebsaggregats als auch durch die konstruktive Ausführung
der Kreiselpumpe bestimmt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine mehr
stufige Kreiselpumpe zu schaffen, die bei gegebenem An
triebsaggregat unter möglichst geringem konstruktivem Auf
wand eine größtmögliche maximale Förderhöhe, d. h. einen
maximalen Förderdruck, erzeugt, die bei mit Feststoffen be
aufschlagten fluiden Medien und insbesondere auch bei An
triebsaggregaten mit kleinen Motorleistungen einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der
durchströmbare Bereich mindestens einen Strömungskanal auf
weist, der von der der jeweils anderen Kreiselkammer vor
geschalteten Kreiselkammer im wesentlichen tangential abgeht
und in die dieser jeweils nachgeschalteten Kreiselkammer
benachbart zu der Rotationsachse der beschaufelten Förder
einrichtung mündet. Hierdurch wird der zwischen den aufein
anderfolgenden Kreiselkammern angeordnete durchströmbare
Bereich, der bei gattungsgemäßen Kreiselpumpen als Ringspalt
ausgeführt ist, lediglich auf einen Strömungskanal be
schränkt. Der erfindungsgemäße eingeführte Strömungskanal,
der die vor- mit der nachgeschalteten Kreiselkammer verbin
det, weist eine Eintrittsöffnung auf, die sich verglichen
mit einem Ringspalt lediglich über einen geringen Winkelbe
reich der Kreiselkammer erstreckt. Hierdurch ist eine strö
mungstechnisch günstige Abführung des von der jeweiligen
Kreiselkammer ausgestoßenen Mediums möglich. Darüber hinaus
ist durch die kanalartige Ausbildung des durchströmbaren
Bereiches eine hydraulisch günstige Anordnung der Eintritts-
und Austrittsöffnungen der jeweiligen Kreiselkammern mög
lich. Die bei der Förderung des fluiden Mediums auf die
beschaufelte Fördereinrichtung und damit auf das eine Rota
tion derselben ermöglichende Lager übertragenen axialen und
radialen Schubkräfte können so vermindert werden, wodurch
sich Lebensdauer und Wirkungsgrad der Kreiselpumpe erhöhen.
Zugleich wird erfindungsgemäß durch die kanalartige Ausbil
dung auch bei geringen Förderleistungen eine hohe Strömungs
geschwindigkeit zu fördernden Mediums im Strömungskanal
erzielt, so daß ein Absetzen von Feststoffen, das zu einer
Verstopfung der medienführenden Bereiche führen könnte,
sicher vermieden wird. Gleichzeitig werden hierdurch die bei
der Förderung der fluiden Medien auftretenden Druckverluste
verringert und die Förderleistung der Kreiselpumpe erhöht.
Vorteilhafterweise weisen die beschaufelten Fördereinrich
tungen Trägerscheiben auf, wobei jeweils zwei beschaufelte
Fördereinrichtungen auf Vorder- und Rückseite einer Träger
scheibe angeordnet sind und die Trägerscheibe die vorge
schaltete von der nachgeschalteten Kreiselkammer im wesent
lichen flüssigkeitsdicht abtrennt, so daß der Strömungskanal
um die nachgeschaltete Kreiselkammer geführt auf der der
vorgeschalteten Kreiselkammer abgewandten Seite im Bereich
der Rotationsachse der Fördereinrichtung mündet. Bei einer
derartigen Anordnung wird die vorgeschaltete Kreiselkammer
mit der in ihr angeordneten beschaufelten Fördereinrichtung
als Grundlaststufe und die nachgeschaltete Kreiselkammer mit
der in ihr angeordneten beschaufelten Fördereinrichtung als
Druckerhöhungsstufe betrieben. Durch eine derartige beid
seitige Beschaufelung kann die Bauhöhe des Gehäuses deutlich
verringert, durch die geringe Anzahl zu verwendender Bautei
le die montage- sowie wartungstechnische Handhabung der
Pumpe verbessert und die Herstellungskosten derselben ver
mindert werden.
Wird das zu fördernde fluide Medium der vorgeschalteten
Kreiselkammer und einer dieser nachgeschalteten Kreiselkam
mer in entgegengesetzten Richtungen parallel zur Rotations
achse der beschaufelten Fördereinrichtungen zugeführt, so
kompensieren sich die durch das geförderte Medium auf die
beschaufelte Fördereinrichtung und damit auf das eine Rota
tion derselben ermöglichende Lager wirkenden Schubkräfte
weitestgehend gegenseitig. Dies gilt insbesondere dann, wenn
die jeweilige Zuführung der Medien rotationssymmetrisch zur
Rotationsachse der beschaufelten Fördereinrichtung erfolgt.
Hierdurch werden die Lebensdauer der Kreiselpumpe und zu
gleich durch Verringerung der Druckverluste deren Wirkungs
grad wesentlich erhöht.
Sofern der Strömungskanal von der vorgeschalteten Kreisel
kammer in größtmöglichem Abstand zu der Rotationsachse der
Fördereinrichtung abgeht und in die nachgeschaltete Kreisel
kammer unmittelbar benachbart zu der Rotationsachse mündet,
erfolgt eine maximale Druckbeaufschlagung des die Kreisel
kammern durchströmendem Mediums.
Vorteilhafterweise ist der von der vor- zu der nachgeschal
teten Kreiselkammer führende Strömungskanal in einem die
Rotationsachse der Fördereinrichtung enthaltenden Längs
schnitt angeordnet. Hierdurch werden bei einer Förderung des
fluiden Mediums die auf die beschaufelte Fördereinrichtung
und damit auf das eine Rotation derselben ermöglichende
Lager wirkenden radialen Kräfte verringert und zugleich die
Länge des Strömungskanals auf sein Minimum begrenzt, wodurch
Druckverluste des durch den Strömungskanal strömenden Medi
ums vermieden werden.
Ist der Auslaß der nachgeschalteten Kreiselkammer in dem den
mediumzuführenden Strömungskanal aufweisenden Längsschnitt
diesem diametral gegenüberliegend angeordnet, so werden die
auf die beschaufelte Fördereinrichtung und damit auf das
Lager, das eine Rotation derselben ermöglicht, wirkenden
Radialkräfte erheblich reduziert. Die Rückstoßkräfte, die
jeweils Auftreten, wenn das Mediums eine der Kreiselkammern
verläßt, sind somit gegeneinander gerichtet und kompensieren
sich zumindest teilweise. Der Auslaß der letzten der hinter
einandergeschalteten Kreiselkammern entspricht der Aus
trittsöffnung des Gehäuses.
Der Strömungskanal kann mit einem die Rotationsachse der
Fördereinrichtung torusförmig umgebenden, einseitig geöffne
tem Anschlußstutzen in die jeweils nachgeschaltete Kreisel
kammer münden. Bei einer derartigen Zuführung des zu för
dernden Mediums wird die in der jeweils nachgeschalteten
Kreiselkammer befindliche Fördereinrichtung gleichmäßig mit
dem Medium beaufschlagt, wodurch ein stoßfreier Einlauf und
dadurch eine hohe Förderleistung erzielt werden.
Vorteilhafterweise ist innerhalb des torusförmigen Anschluß
stutzens mindestens ein Drallbrecher angeordnet, der eine
Rotation, d. h. eine umlaufende Bewegung, des der nachge
schalteten Kreiselkammer zugeführten Mediums um die Rota
tionsachse der Fördereinrichtung vor Eintritt des Mediums in
die nachgeschaltete Kreiselkammer verhindert. Leistungsver
luste der Kreiselpumpe aufgrund einer derartigen rotatori
schen Bewegung des zu fördernden Mediums werden hierdurch
vermieden.
Der Drallbrecher kann als ortsfeste Leitschaufel ausgeführt
sein, die dem Einlaß des Strömungskanals in den Anschluß
stutzen gegenüberliegend auf Höhe des Einlaßes angeordnet
ist.
Vorteilhafterweise sind die Kreiselkammern als Spiralkammern
ausgeführt.
Die in der jeweils nachgeschalteten Kreiselkammer, d. h. in
der Druckerhöhungsstufe, angeordneten Schaufeln der beschau
felten Fördereinrichtungen können eine größere radiale Aus
dehnung aufweisen, als die in der vorgeschalteten Kreisel
kammer, d. h. in der Grundlaststufe, angeordneten Schaufeln.
Da der zu erzielende Förderdruck mit der radialen Ausdehnung
der in der Kreiselkammer rotierbar angeordneten Schaufeln
ansteigt, ist hierdurch das zu fördernde Medium in der nach
geschalteten Kreiselkammer mit einem höheren Druck beauf
schlagbar als das in der vorgeschalteten Kreiselkammer be
findliche Medium, wodurch sich die mit der jeweils verwende
ten Kreiselpumpe maximal erzielbare Förderhöhe erhöht.
Gleichzeitig wird hierdurch auch eine höhere Förderleistung
erzielt.
Wird die nachgeschaltete Kreiselkammer von der vorgeschalte
ten durch die die Schaufeln tragenden Trägerscheibe ge
trennt, so ist vorteilhafterweise die radiale Ausdehnung der
in der nachgeschalteten Kreiselkammer angeordneten Schaufeln
der Fördereinrichtung größer und/oder diejenige der in der
vorgeschalteten Kreiselkammer angeordneten Schaufeln der
Fördereinrichtung kleiner oder gleich der der Trägerscheibe.
Bei einer derartigen Anordnung ist konstruktiv bedingt zwi
schen der Trägerscheibe und dem sich radial an sie angren
zendem Bereich des Gehäuses, der die hintereinander geschal
teten Kreiselkammern vollständig voneinander abgrenzt, ein
geringer Spalt vorzusehen, um eine ungehinderte Rotation der
Trägerscheibe zu gewährleisten. Wird somit in der nachge
schalteten Kreiselkammer eine rotierbare Beschaufelung an
geordnet, deren radiale Ausdehnung größer als diejenige der
Trägerscheibe ist, so überstreichen die über die Träger
scheibe hinaus ragenden Bereiche der Schaufeln den zwischen
der Trägerscheibe und dem sich radial angrenzenden Gehäuse
erstreckenden Spalt. Da das zu fördernde Medium in der nach
geschalteten Kreiselkammer mit einem höheren Druck beauf
schlagt ist als in der vorgeschalteten, ergibt sich ein ger
inger Mengenstrom des zu fördernden Mediums von der nach
geschalteten Kreiselkammer in Richtung auf die vorgeschalte
te Kreiselkammer. Bei der Förderung feststoffhaltiger Me
dien, wie zum Beispiel von mit Feststoffen verunreinigten
Abwässern, wird die Gefahr eines Festsetzens der Feststoffe
in dem die Trägerscheibe umgebendem Spalt durch die radial
über die Trägerscheibe hinaus ragenden Bereiche der in der
nachgeschalteten Kreiselkammer angeordneten Schaufeln ver
mieden. Die überstehenden Bereiche der Schaufeln können
hierbei als Abweiser bzw. als Abscherkanten wirken, die
aufgrund der hohen Umlaufgeschwindigkeit der beschaufelten
Fördereinrichtung, die bei Kreiselpumpen zumeist vorliegen,
ein Festsetzen von Feststoffen in dem die Trägerscheibe
umgebenden Spalt wirkungsvoll verhindern. Dieser Effekt wird
bei der Anordnung einer Mehrzahl von Schaufeln auf der Trä
gerscheibe in der nachgeschalteten Kreiselkammer noch ver
stärkt.
Sind nicht mit Feststoffen beaufschlagte Medien zu fördern,
so kann jeweils die radiale Ausdehnung der einer vorgeschal
teten und in einer dieser nachgeschalteten Kreiselkammer
angeordneten Beschaufelung so bemessen sein, daß das zu
fördernde Medium in beiden Kreiselkammern mit gleichem Druck
beaufschlagt wird. Ein Mengenstrom des fluiden Mediums durch
den die Trägerscheibe umgebenden Ringspalt wird hierdurch
weitestgehend unterbunden so daß Verluste des Wirkungsgrades
vermieden werden.
Nimmt die Höhe der nachgeschalteten Kreiselkammer und der in
ihr angeordneten Schaufeln mit zunehmendem Abstand von der
Rotationsachse der Fördereinrichtung ab, so erhöht sich die
Strömungsgeschwindigkeit des zu fördernden Mediums mit zu
nehmendem Abstand von der Rotationsachse entsprechend. Hier
durch wird ein Absetzen von Feststoffen vermieden und zu
gleich ein hoher Förderdruck erzielt.
Die in der vor- und/oder in der nachgeschalteten Kreiselkam
mer angeordneten Schaufeln können in Längsrichtung bogenför
mig ausgebildet sein.
Wird die Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger flui
der Medien eingesetzt, so weist vorteilhafterweise minde
stens eine der Wandungen der Kreiselkammern auf der der Trä
gerscheibe abgewandten Seite in dem der Beschaufelung gegen
überliegenden Bereich eine spiralförmige Rille auf, deren
Drehsinn der Rotationsrichtung der beschaufelten Förderein
richtung entspricht. Ein Festsetzen auch gröberer Feststoffe
innerhalb der nachgeschalteten Kreiselkammer wird somit
verhindert. Darüber hinaus werden aufgrund der hohen Dreh
zahl mit der die beschaufelte Fördereinrichtung betrieben
wird, die transportierten Feststoffe durch die spiralförmige
Rille geführt und dadurch eine Blockierung der Förderein
richtung verhindert.
Der Strömungskanal kann einen sich ändernden Strömungsquer
schnitt aufweisen, insbesondere kann der Strömungskanal an
dem Austritt der vorgeschalteten Kreiselkammer einen sich
erweiterten Bereich aufweisen und/oder sich bei Rückführung
in Richtung auf die Rotationachse der beschaufelten Förder
einrichtung vor der Einmündung in die nachgeschaltete Krei
selkammer kammerartig erweitern. Hiermit liegen strömungs
technisch günstige Ausgestaltungen des Strömungskanals vor,
die einen Betrieb der Kreiselpumpe mit maximaler Förderhöhe
unter geringen auf die beschaufelte Fördereinrichtung und
damit auf das eine Rotation derselben ermöglichende Lager
einwirkenden Schubkräften gewährleistet und Ablagerungen von
Feststoffen verhindern.
Zur Justierung des Gehäuses in Bezug auf die beschaufelten
Fördereinrichtungen sind an dem das Gehäuse tragendem Bau
teil Stellschrauben angeordnet, mittels der er das Gehäuse
in Bezug auf die Rotationsebene der beschaufelten Förderein
richtungen ausrichtbar ist.
Als Antriebsaggregat kann eine eine Welle führende Tauchmo
torpumpe eingesetzt werden, wobei die beschaufelten Förder
einrichtungen drehfest mit der Welle verbunden sind. Durch
die oben genannten vorteilhaften Ausführungsformen bezüglich
der Führung des Strömungskanals und der Anordnung der Ein
tritts- und Austrittsöffnungen zu den Kreiselkammern werden
die auf das Wellenlager wirkenden Radial- und Axialkräfte
weitestgehend gegenseitig kompensiert, wodurch sich die
Lebensdauer der erfindungsgemäßen Kreiselpumpe gegenüber den
bisher bekannten wesentlich erhöht.
Bei der Förderung fluider Medien, in denen gröbere Feststof
fe vorliegen können, kann der Ansaugöffnung ein Schneidwerk
vorgeschaltet sein, das durch das die beschaufelten Förder
einrichtungen antreibende Antriebsaggregat zu betreiben ist.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen veranschaulicht und im
nachfolgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es
zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine als Tauchmotor
pumpe ausgeführte zweistufige Kreiselpumpe,
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie I-I
aus Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie II-II
aus Fig. 1.
Fig. 1 zeigt eine zweistufige Kreiselpumpe, die ein Gehäuse
1 aufweist, das in eine vorgeschaltete Kreiselkammer 2 und
eine nachgeschaltete Kreiselkammer 3 unterteilt ist. Inner
halb des Gehäuses 1 ist ein Laufrad 4 angeordnet, das ver
drehsicher mit dem abtriebseitigen Ende der flüssigkeits
dicht aus dem Motorgehäuse 5 geführten Antriebswelle 6 ver
bunden ist und durch diese in Rotation versetzbar ist. Die
vorgeschaltete Kreiselkammer 2 weist eine die Welle 6 zen
trisch umgebende Ansaugöffnung 7 auf, durch die das zu för
dernde fluide Medium in die vorgeschaltete Kreiselkammer 2
eindringen kann. Bei Rotation des Laufrades 4 wird das zu
fördernde fluide Medium unter Fliehkraft mit Druck beauf
schlagt und durch den Strömungskanal 8 der nachgeschalteten
Kreiselkammer 3 und der in dieser angeordneten Beschaufelung
30 zugeführt. In dieser wird es erneut mit Druck beauf
schlagt und der Austrittsöffnung 9 zugeführt. In dieser
Anordnung wird die vorgeschaltete Kreiselkammer 2 als Grund
laststufe und die dieser nachgeschalteten Kreiselkammer 3
als Druckerhöhungsstufe betrieben.
Das Laufrad 4 weist eine beidseitig beschaufelte Träger
scheibe 10 auf, die die vorgeschaltete Kreiselkammer 2 im
wesentlichen flüssigkeitsdicht von der nachgeschalteten
Kreiselkammer 3 abtrennt. Dabei ist die Trägerscheibe 10 von
dem sich in radialer Richtung anschließendem, die Kreisel
kammern 2 und 3 voneinander abtrennenden Bereich des Gehäu
ses durch den Ringspalt 11 getrennt. Die Weite des Ring
spaltes 11 ist so bemessen, daß die Trägerscheibe 10 die
Kreiselkammer 2 von der Kreiselkammer 3 im wesentlichen
flüssigkeitsdicht abtrennt, wobei aufgrund von fertigungs-
und montagebedingten Toleranzen eine reibungslose Rotation
der Trägerscheibe 10 in Bezug auf den sie umgebenden Bereich
des Gehäuses möglich ist.
Wie den Fig. 2 und 3 zu entnehmen ist, sind die Kreisel
kammern 2 und 3 als Spiralkammern ausgeführt, wobei der
Strömungskanal 8 von der vorgeschalteten Kreiselkammer 2 am
äußeren Umfang in größtmöglichem Abstand zum Zentrum der
Kreiselkammer 2 abgeht. Der die Kreiselkammer 2 mit der
Kreiselkammer 3 verbindende Strömungskanal 8 wird direkt
nach Hinterführung der Außenwand 12 der Kreiselkammer 2
zunächst um 90° umgelenkt, in einem durch die Welle 6 gehen
dem Längsschnitt über die der Kreiselkammer 2 abgewandte
Seite der Kreiselkammer 3 in Richtung auf die Welle 6 ge
führt und mündet in den torusförmig ausgebildeten, die Welle
6 konzentrisch umgebenden Anschlußstutzen 14 der nachge
schalteten Kreiselkammer 3. Im oberen Bereich des torusför
migen Anschlußstutzens 14 ist auf Höhe des Einlaßes des
Strömungskanals 8, diesem diametral gegenüberliegend eine
als Drallbrecher wirkende Leitschaufel 19 ortsfest angeord
net. Diese Leitschaufel 19 unterteilt den Anschlußstutzen 14
in seinem oberen Bereich in zwei zueinander spiegelbildlich
gleiche Bereiche. Unter einem Drall in den Anschlußstutzen
14 eintretendes Medium würde somit seitlich gegen die Leit
schaufel 19 geführt und von dieser abgelenkt nahezu drall
frei, d. h. ohne rotatorische Bewegung, in die nachgeschalte
te Kreiselkammer 3 eintreten.
Der Querschnitt des Strömungskanals 8 ist, wie aus Fig. 1
hervorgeht, an seinem an die Kreiselkammer 2 angrenzendem
Bereich 13 geringfügig erweitert und, bevor er in den torus
förmigen Anschlußstutzen 14 mündet, mit einer kammerartigen
Erweiterung 16 versehen. Durch diese besondere Ausbildung
des Querschnittes des Strömungskanals 8 ist eine hydrodyna
misch vorteilhafte Ausgestaltung gegeben. In den sich erwei
ternden Bereichen des Strömungskanals 8 wird aufgrund der
Kontinuitätsgleichung die Strömungsgeschwindigkeit verrin
gert, wodurch Turbulenzen vermieden und Leistungsverluste
minimisiert werden. Der teilweise die Kreiselkammer 3 umge
bende Strömungskanal 8 sowie die Austrittsöffnung 9 sind auf
einem die Welle 6 beinhaltenden Längsschnitt der Kreiselpum
pe angeordnet. Hierdurch kompensieren sich die bei der För
derung des fluiden Mediums auftretenden und letztlich auf
das Lager 31 der Welle 6 wirkenden Radialkräfte zu einem
erheblichen Anteil. Aufgrund der geringen Bauhöhe der zwei
stufigen Kreiselpumpe sind die Abgänge des Strömungskanals
8 von der Kreiselkammer 2 sowie die Austrittsöffnung 9 in
wesentlich geringerem axialem Abstand zueinander geführt,
wie dies bei einer zweistufigen Kreiselpumpe herkömmlicher
Bauart möglich wäre, weshalb aufgrund des geringen axialen
Versatzes der Austrittsöffnungen der vor- und nachgeschalte
ten Kreiselkammern auch keinerlei zusätzliche Radialkräfte
auf die drehfest mit der Trägerscheibe 10 verbundenen Welle
6 und das die Welle führende Lager 31 ausgeübt werden. Ent
sprechend wird durch die Zuführung des zu fördernden Mediums
in die nachgeschaltete Kreiselkammer 3 entgegen der Strö
mungsrichtung des Mediums durch die Ansaugöffnung 7 das
Auftreten von Axialkräften weitestgehend vermieden. Es liegt
somit eine Ausführungsform vor, bei der durch die erfin
dungsgemäße Einführung des Strömungskanals 8 und die beson
dere Anordnung des Strömungskanals 8 sowie der Ansaugöffnung
7, des Anschlußstutzens 14 und der Austrittsöffnung 9 sämt
liche auf das Wellenlager 31 wirkenden Kräfte weitestgehend
gegeneinander kompensiert und dadurch minimisiert werden.
Die die Kreiselkammern 2 und 3 voneinander trennende Träger
scheibe 10 ist auf ihrer Vorder- und Rückseite mit einer
Beschaufelung 20, 30 versehen, wodurch eine sehr kompakte
Bauweise ermöglicht und die Bauhöhe der Kreiselpumpe erheb
lich verringert ist.
Die radiale Ausdehnung der in der vorgeschalteten Kreisel
kammer 2 angeordneten Schaufeln 20 entspricht derjenigen der
Trägerscheibe 10, weshalb die in der vorgeschalteten Krei
selkammer angeordneten Schaufeln 20 auf Höhe des Ringspaltes
11 abschließen, wobei die radiale Ausdehnung der in der
nachgeschalteten Kreiselkammer 3 angeordneten Schaufeln 30
über den äußeren Umfang der Trägerscheibe 10 und damit über
den ringförmigen Spalt 11 hinausragen. Da allgemein die
Druckbeaufschlagung des zu fördernden Mediums in den Krei
selkammern mit der radialen Ausdehnung der Schaufeln an
steigt, liegt in der nachgeschalteten Kreiselkammer 3 das zu
fördernde Medium unter einem höheren Druck vor, als in der
vorgeschalteten Kreiselkammer 2. Damit wird ein geringer
Massenstrom des zu fördernden Mediums erzeugt, der ausgehend
von der nachgeschalteten Kreiselkammer 3 in Richtung auf die
Kreiselkammer 2 verläuft. Bei der Förderung von mit Fest
stoffen beaufschlagten fluiden Medien wird durch die über
die Trägerscheibe 10 hinausragenden Bereiche der oberen
Beschaufelung 30 ein Festsetzen von Feststoffen in dem ring
förmigen Spalt 11 verhindert, da die überstehenden Bereiche
als Abweiser und Abscherkanten wirken.
Des weiteren ist das Gehäuse 1 in seinem der oberen Beschau
felung 30 der Trägerscheibe 10 gegenüberliegendem Bereich
mit einer spiralförmig gewundenen Rille 15 versehen, die ein
Festsetzen von Feststoffen innerhalb der Kreiselkammer 3
verhindert. Dementsprechend kann jedoch auch zugleich das
Gehäuse 1 in seinem der unteren Beschaufelung 20 der Träger
scheibe 10 gegenüberliegenden Bereich mit einer spiralförmig
gewundenen Rille 15 versehen sein.
Darüber hinaus wird eine Druckerhöhung in der nachgeschalte
ten Kreiselkammer 3 dadurch erzeugt, daß die Schaufelhöhe
der Schaufeln 30 mit zunehmendem radialen Abstand von der
Rotationsachse der Trägerscheibe 10 verringert wird. Dadurch
wird mit zunehmendem radialen Abstand von der Rotationsachse
die Strömungsgeschwindigkeit und damit der Förderdruck des
zu fördernden Fluidenmediums erhöht.
Dadurch, daß die an der Trägerscheibe 10 befestigten Schau
feln 20, 30 mit dem Umfang der Trägerscheibe 10 abschließen
oder bezogen auf ihre radiale Ausdehnung nur geringfügig
über diese hinausragen, ist die Beschaufelung einseitig
nahezu vollständig von der Trägerscheibe 10 abgedeckt. Die
an der Trägerscheibe 10 angeordneten Bereiche der Schaufeln
20, 30 sind somit durch das zu fördernde Medium nicht hinter
spülbar, so daß in diesen Bereichen keine Rückströmung des
zu fördernden Mediums eintreten kann. Verluste des Wirkungs
grades, die aufgrund des geringen axialen Abstandes der
Beschaufelung zu der dieser gegenüberliegenden Gehäusewan
dung und der damit auftretenden hohen Scherkräfte, die auf
das zu fördernde Medium beim Hinterspülen der Schaufeln
wirken, entstehen, können hierdurch vermieden werden. Durch
eine derartige Reduzierung der Reibungsverluste wird somit
die durch die Kreiselpumpe erzielbare maximale Förderhöhe
zusätzlich erhöht.
Die Trägerscheibe 10 ist vorder- und rückseitig mit jeweils
fünf in Längsrichtung bogenförmig ausgebildeten Schaufeln
versehen, sie kann aber auch eine andere Zahl von Schaufeln
aufweisen, welche auch auf Vorder- und Rückseite unter
schiedlich zueinander sein kann.
Um gröbere Feststoffe enthaltende fluide Medien fördern zu
können, ist die Ansaugöffnung 7 mit einem Schneidwerk 17
versehen, das verdrehsicher am abtriebsseitigen Ende der
Welle 6 angeordnet ist.
Das Gehäuse 1 ist durch die Stellschraube 18 gegen die Rota
tionsebene der beschaufelten Fördereinrichtungen justierbar.
Insgesamt wird somit eine Kreiselpumpe geschaffen, die durch
ihre kompakte Bauweise und den hohen erzielbaren Förderdruck
gekennzeichnet ist. Des weiteren zeichnet sich die erfin
dungsgemäße Kreiselpumpe dadurch aus, daß sie aufgrund der
Verringerung innere Reibungsverluste, insbesondere auch für
Motoren mit geringen Leistungen geeignet ist und aufgrund
ihrer strömungstechnischen Besonderheiten ein Festsetzen von
Feststoffen innerhalb der Pumpe vermieden wird, wodurch die
Betriebssicherheit und die Wartungsfreundlichkeit der Pumpe
auch bei Feststoffe aufweisenden zu fördernden Medien erhöht
ist.
Es liegt im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung inner
halb eines Gehäuses mehr als zwei Kreiselkammern mit ent
sprechenden beschaufelten Fördereinrichtungen vorzusehen
oder mehrere der erfindungsgemäßen Kreiselpumpen hinterein
andergeschaltet zu betreiben, wobei die Austrittsöffnung
einer Kreiselpumpe als Eintrittsöffnung eines weiteren Strö
mungskanals ausgebildet sein kann. So kann beispielsweise
eine Kreiselpumpe auch zwei beidseitig beschaufelte Träger
scheiben aufweisen, so daß insgesamt vier hintereinanderge
schaltete Förderstufen vorliegen. Die Ausläße der Kreisel
kammern können dabei auch in verschiedenen die Rotations
achse der Fördereinrichtung beinhaltenden Ebenen angeordnet
sein.
Bezugszeichenliste
1 Gehäuse
2 Vorgeschaltete Kreiselkammer
3 Nachgeschaltete Kreiselkammer
4 Laufrad
5 Motorgehäuse
6 Welle
7 Ansaugöffnung
8 Strömungskanal
9 Austrittsöffnung
10 Trägerscheibe
11 Ringspalt
12 Außenwand
13 Erweiteter Bereich
14 Torusförmiger Anschlußstutzen
15 spiralförmige Rille
16 Kammerartige Erweiterung
17 Schneidwerk
18 Stellschrauben
19 Leitschaufel
20 Beschaufelung des Laufrades in der vorgeschalteten Kreiselkammer
30 Beschaufelung des Laufrades in der nachgeschalte ten Kreiselkammer
31 Wellenlager
2 Vorgeschaltete Kreiselkammer
3 Nachgeschaltete Kreiselkammer
4 Laufrad
5 Motorgehäuse
6 Welle
7 Ansaugöffnung
8 Strömungskanal
9 Austrittsöffnung
10 Trägerscheibe
11 Ringspalt
12 Außenwand
13 Erweiteter Bereich
14 Torusförmiger Anschlußstutzen
15 spiralförmige Rille
16 Kammerartige Erweiterung
17 Schneidwerk
18 Stellschrauben
19 Leitschaufel
20 Beschaufelung des Laufrades in der vorgeschalteten Kreiselkammer
30 Beschaufelung des Laufrades in der nachgeschalte ten Kreiselkammer
31 Wellenlager
Claims (20)
1. Mehrstufige Kreiselpumpe, insbesondere Tauchmotorpumpe,
zur Förderung fluider Medien mit einem Gehäuse (1), das
mindestens zwei hintereinander geschaltete, jeweils
durch einen durchströmbaren Bereich miteinander ver
bundene Kreiselkammern (2, 3), eine Ansaugöffnung (7)
und eine Austrittsöffnung (9) aufweist, mit in den
Kreiselkammern (2, 3) rotierbar angeordneten beschaufel
ten Fördereinrichtungen und mit einem die Förderein
richtung in Rotation versetzendem Antriebsaggregat,
wobei unter Rotation der beschaufelten Fördereinrich
tungen das zu fördernde Medium durch die Ansaugöffnung
(7) nacheinander unter Fliehkraft den hintereinander
geschalteten Kreiselkammern (2,3) zugeführt und durch
die Austrittsöffnung (9) druckbeaufschlagt abgeführt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß
der durchströmbare Bereich mindestens einen Strömungs
kanal (8) aufweist, der von der der jeweils anderen
Kreiselkammer vorgeschalteten Kreiselkammer (2) im
wesentlichen tangential abgeht und in die dieser je
weils nachgeschalteten Kreiselkammer (3) benachbart zu
der Rotationsachse der beschaufelten Fördereinrichtung
mündet.
2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die beschaufelten Förder
einrichtungen jeweils Trägerscheiben (10) aufweisen,
daß jeweils zwei beschaufelte Fördereinrichtungen auf
Vorder- und Rückseite einer Trägerscheibe (10) angeord
net sind, daß die Trägerscheibe (10) die vorgeschaltete
Kreiselkammer (2) von der nachgeschalteten Kreiselkam
mer (3) im wesentlichen flüssigkeitsdicht abtrennt und
daß der Strömungskanal (8) um die nachgeschaltete Krei
selkammer (3) geführt auf der der vorgeschalteten Krei
selkammer (2) abgewandten Seite im Bereich der Rota
tionsachse der beschaufelten Fördereinrichtung mündet.
3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das zu fördernde flui
de Medium der vorgeschalteten Kreiselkammer (2) und
einer dieser nachgeschalteten Kreiselkammer (3) in
entgegengesetzten Richtungen, parallel zur Rotations
achse der beschaufelten Fördereinrichtung zugeführt
wird.
4. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß der Strö
mungskanal (8) von der vorgeschalteten Kreiselkammer
(2) in größtmöglichem Abstand zur Rotationsachse der
beschaufelten Fördereinrichtung abgeht und in die nach
geschaltete Kreiselkammer (3) unmittelbar benachbart zu
der Rotationsachse der Fördereinrichtung mündet.
5. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß der Strö
mungskanal (8) in einem die Rotationsachse der Förder
einrichtung enthaltenden Längsschnitt der Kreiselpumpe
angeordnet ist.
6. Kreiselpumpe nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Auslaß (Austrittsöff
nung 9) der nachgeschalteten Kreiselkammer (3) in dem
den mediumzuführenden Strömungskanal (8) aufweisenden
Längsschnitt diesem diametral gegenüberliegend angeord
net ist.
7. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da
durch gekennzeichnet, daß der Strö
mungskanal (8) mit einem die Rotationsachse der Förder
einrichtung torusförmig umgebenden, einseitig geöffne
tem Anschlußstutzen (14) in die nachgeschaltete Krei
selkammer (3) mündet.
8. Kreiselpumpe nach Anspruch 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß innerhalb des torusförmi
gen Anschlußstutzens (14) mindestens ein Drallbrecher
angeordnet ist.
9. Kreiselpumpe nach Anspruch 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Drallbrecher als orts
feste Leitschaufel (19) ausgeführt ist, die dem Einlaß
des Strömungskanals (8) in den Anschlußstutzen (14)
gegenüberliegend auf Höhe des Einlaßes angeordnet ist.
10. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da
durch gekennzeichnet, daß die Krei
selkammern (2, 3) als Spiralkammern ausgebildet sind.
11. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da
durch gekennzeichnet, daß die in der
nachgeschalteten Kreiselkammer (3) angeordneten Schau
feln (30) der beschaufelten Fördereinrichtung eine
größere radiale Ausdehnung aufweisen, als die in der
vorgeschalteten Kreiselkammer (2) angeordneten (20).
12. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 11, da
durch gekennzeichnet, daß die radia
le Ausdehnung der in der nachgeschalteten Kreiselkammer
(3) angeordneten Schaufeln (30) der Fördereinrichtung
größer und/oder diejenige der in der vorgeschalteten
Kreiselkammer (2) angeordneten Schaufeln (20) der För
dereinrichtung kleiner oder gleich dem äußeren Umfang
der Trägerscheibe (10) ist.
13. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 12, da
durch gekennzeichnet, daß die radia
le Ausdehnung der in einer vorgeschalteten und in einer
nachgeschalteten Kreiselkammer (2,3) angeordneten Be
schaufelung (20, 30) der Fördereinrichtung so bemessen
ist, daß das zu fördernde Medium in beiden Kreiselkam
mern (2, 3) mit gleichem Druck beaufschlagt wird.
14. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da
durch gekennzeichnet, daß die Höhe
der nachgeschalteten Kreiselkammer (3) und die der in
dieser angeordneten Schaufeln (30) mit zunehmendem
Abstand von der Rotationsachse der Fördereinrichtung
abnimmt.
15. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da
durch gekennzeichnet, daß die in der
vorgeschalteten und/oder in der nachgeschalteten Krei
selkammer (2, 3) angeordneten Schaufeln (20, 30) in
Längsrichtung bogenförmig ausgebildet sind.
16. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 15, da
durch gekennzeichnet, daß mindestens
eine der Wandungen der Kreiselkammern (2, 3) auf der der
Trägerscheibe (10) gegenüberliegenden Seite eine spi
ralförmige Rille (15) aufweist, deren Drehsinn der
Rotationsrichtung der beschaufelten Fördereinrichtung
entspricht.
17. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 16, da
durch gekennzeichnet, daß der Strö
mungskanal (8) einen sich ändernden Strömungsquer
schnitt aufweist, insbesondere, daß der Strömungskanal
(8) am Austritt der vorgeschalteten Kreiselkammer (2)
einen erweiteren Bereich (13) und/oder bei Rückführung
in Richtung auf die Rotationsachse der beschaufelten
Fördereinrichtung vor dem Einlaß in die nachgeschaltete
Kreiselkammer (3) eine kammerartige Erweiterung (16)
aufweist.
18. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 17, da
durch gekennzeichnet, daß an dem das
Gehäuse (1) tragendem Bauteil Stellschrauben (18) an
geordnet sind, mittels derer das Gehäuse (1) bezüglich
der Rotationsachse der Fördereinrichtung justierbar
ist.
19. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 18, da
durch gekennzeichnet, daß das An
triebsaggregat als eine eine Welle (6) führende Tauch
motorpumpe ausgebildet ist.
20. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 19, da
durch gekennzeichnet, daß der An
saugöffnung (7) ein Schneidwerk (17) vorgeschaltet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995100280 DE19500280C2 (de) | 1995-01-07 | 1995-01-07 | Zweistufige Kreiselpumpe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995100280 DE19500280C2 (de) | 1995-01-07 | 1995-01-07 | Zweistufige Kreiselpumpe |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19500280A1 true DE19500280A1 (de) | 1996-07-11 |
DE19500280C2 DE19500280C2 (de) | 1998-07-02 |
Family
ID=7751078
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1995100280 Expired - Fee Related DE19500280C2 (de) | 1995-01-07 | 1995-01-07 | Zweistufige Kreiselpumpe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19500280C2 (de) |
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- 1995-01-07 DE DE1995100280 patent/DE19500280C2/de not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
DE19500280C2 (de) | 1998-07-02 |
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