DE19500280A1 - Mehrstufige Kreiselpumpe - Google Patents

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

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.