DE19804907C1 - Kreiselpumpe mit entlüfteter Pumpenkammer - Google Patents
Kreiselpumpe mit entlüfteter PumpenkammerInfo
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D9/00—Priming; Preventing vapour lock
- F04D9/001—Preventing vapour lock
- F04D9/002—Preventing vapour lock by means in the very pump
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe mit einer ein Radial-Laufrad aufneh
menden Pumpenkammer, einem koaxial zu dem Radial-Laufrad angeordneten
Ansaugstutzen und mindestens einem vom radial inneren Bereich der Pum
penkammer nach außen führenden Entlüftungskanal.
In DE 43 25 549 C3 wird eine Kreiselpumpe dieser Art beschrieben, die ins
besondere dazu dient, die im Maschinenbett einer Werkzeugmaschine gesam
melte Kühlflüssigkeit oder Kühlschmierstoffemulsion abzupumpen, damit sie
- gegebenenfalls mit Hilfe einer weiteren Pumpe - erneut dem Werkzeug zu
geführt werden kann.
Die in solchen Werkzeugmaschinen verwendeten Kühlschmierstoffe sind in
den letzten Jahren im Hinblick auf ihre Umweltverträglichkeit verbessert
worden. Die neu entwickelten Kühlschmierstoffe gasen jedoch verhältnismä
ßig schlecht aus, so daß die aus dem Maschinenbett abgepumpte Flüssigkeit
einen höheren Luftanteil erhält. Aufgrund der Zentrifugalwirkung des Radial-
Laufrades kann es in der Pumpenkammer zu einer Trennung von Luft und
Flüssigkeit kommen, so daß sich im radial inneren Bereich der Pumpenkam
mer ein Luftpolster bildet, daß das Ansaugen weiterer Flüssigkeit verhindert.
Hierdurch kann es insbesondere beim Anlaufen der Pumpe zu Förderschwie
rigkeiten kommen.
Zur Vermeidung dieses Problems sind bei der oben genannten Pumpe Entlüf
tungskanäle vorgesehen, die vom radial inneren Bereich der Pumpenkammer
an der Wand des Ansaugstutzens entlang zum Flüssigkeitsbecken im Maschi
nenbett zurückführen. Zusätzlich ist im Ansaugstutzen ein Axial-Laufrad vor
gesehen, daß das Ansaugen der Flüssigkeit in die Pumpenkammer verbessert.
Wenn sich in der Pumpenkammer ein Luftpolster bildet, ist der Druck in die
sem Luftpolster höher als der Umgebungsdruck, so daß die Luft über die Ent
lüftungskanäle abgeführt werden kann, ohne daß hierfür ein Sauggebläse be
nötigt wird. Auf diese Weise kann insbesondere während der Anlaufphase der
Pumpe eine bessere Förderleistung erreicht werden.
Aus DE-AS 10 48 479 ist eine selbstansaugende Kreiselpumpe für Schmutz-
und Abwasser bekannt, bei der an der Umfangswand der Pumpenkammer ei
ne Störkontur in der Form einer Schwelle ausgebildet ist, durch die die Strö
mungsgeschwindigkeit des Wassers und damit der Unterdruck erhöht wer
den soll, so daß eine Verbesserung des Ansaugverhaltens der Pumpe erreicht
wird.
In EP-0 460 579 A2 wird eine Kreiselpumpe für Schwimmbecken und der
gleichen beschrieben, bei der am Umfang der Pumpenkammer gegen die
Laufrichtung des Laufrades angestellte Flügel angeordnet sind, die beim An
saugvorgang das Gemisch aus Luft und Wasser radial ablenken sollen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Förderleistung und das Anlaufverhalten ei
ner Pumpe der eingangs genannten Art weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein oder mehrere auf dem
Umfang verteilt in der äußeren Umfangswand und/oder der Bodenwand der
Pumpenkammer ausgebildete Taschen, die Störkonturen zum Verwirbeln der
im wesentlichen tangential gerichteten Flüssigkeitsströmung bilden.
In Versuchen hat sich gezeigt, daß durch diese Maßnahme die Bildung des
Luftpolsters in der Pumpenkammer weiter unterdrückt und somit das Anlauf-
und Förderverhalten deutlich verbessert werden kann. Vermutlich ist dies
darauf zurückzuführen, daß durch die Verwirbelung der Flüssigkeit die tan
gentiale Geschwindigkeitskomponente der Flüssigkeitsströmung herabge
setzt wird, so daß die Zentrifugalwirkung, die die Trennung zwischen Luft
und Flüssigkeit verursacht, herabgesetzt wird, ohne daß der Abstrom der
Flüssigkeit in die Steigleitung der Pumpe behindert wird. Außerdem führt
diese Maßnahme zu einem höheren Druck in der Pumpenkammer und damit
zu einem verbesserten Abführen der Luft über die Entlüftungskanäle.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran
sprüchen.
Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnun
gen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen axialen Schnitt durch den unteren Endbereich einer Krei
selpumpe;
Fig. 2 ein Bodenelement der Kreiselpumpe nach Fig. 1 in der Drauf
sicht.
Die in Fig. 1 gezeigte Kreiselpumpe weist ein Gehäuse 10 auf, das am unte
ren Ende durch ein Bodenelement 12 abgeschlossen ist. Das Bodenelement
bildet einen zylindrischen Ansaugstutzen 14, der vertikal in ein nicht gezeig
tes Flüssigkeitsbecken im Maschinenbett einer Werkzeugmaschine eintaucht.
Weiterhin sind an dem Bodenelement 12 mehrere auf dem Umfang verteilte
Füße 16 ausgebildet, die nach unten über die untere Öffnung des Ansaugstut
zens 14 hinaus vorspringen und einen ausreichenden Abstand zwischen der
Ansaugöffnung am unteren Ende des Ansaugstutzens 14 und dem Boden des
Flüssigkeitsbeckens sicherstellen. Oberhalb des Ansaugstutzens 14 bildet das
Bodenelement eine Pumpenkammer 18, die ein Radial-Laufrad 20 aufnimmt.
In dem Gehäuse 10 ist eine koaxial zu dem Ansaugstutzen 14 angeordnete
Pumpenwelle 22 gelagert, die gegenüber der Pumpenkammer 18 durch eine
nicht gezeigte Wellendichtung abgedichtet ist. Die Pumpenwelle 22 ist über
das Radial-Laufrad 20 hinaus nach unten verlängert und trägt innerhalb des
Ansaugstutzens 14 ein Axial-Laufrad 24, das mit einzelnen schraubenförmig
angestellten Flügeln bestückt ist. In der Umfangswand des Ansaugstutzens 14
sind mehrere in gleichmäßigen Winkelabständen angeordnete Entlüftungska
näle 26 ausgebildet, die vom radial inneren Bereich der Pumpenkammer 18
zum unteren Ende des Ansaugstutzens 14 zurückführen. Im gezeigten Bei
spiel sind die unteren Enden der Entlüftungskanäle 26 mit dem unteren En
de des Ansaugstutzens 14 bündig.
Das Gehäuse 10 bildet weiterhin eine vertikale Steigleitung 28, deren unte
res Ende in einer bestimmten Umfangsposition mit dem Randbereich der
Pumpenkammer 18 verbunden ist, sowie einen umlaufenden Ringkanal 30,
der auf seinem gesamten Umfang mit dem radial äußeren Bereich der Pum
penkammer 18 verbunden ist und in Rotationsrichtung der Pumpenwelle 22
zu der Steigleitung 28 hin ansteigt.
Während des Betriebs der Kreiselpumpe wird die Flüssigkeit zunächst mit
Hilfe des Axial-Laufrads 24 angesaugt und durch den Ansaugstutzen 14 in die
Pumpenkammer 18 gefördert. Das Radial-Laufrad 20 fördert die Flüssigkeit
dann weiter in den äußeren Randbereich der Pumpenkammer 18 und über
den Ringkanal 30 in die Steigleitung 28.
Die mit der angesaugten Flüssigkeit mitgeführte Luft wird durch Zentrifugal
wirkung des Radial-Laufrades 20 von der Flüssigkeit getrennt und sammelt
sich im radial inneren Bereich der Pumpenkammer 18. Wenn aus diesem
Grund das Radial-Laufrad 20 zunehmend in Luft statt in Flüssigkeit arbeitet,
nimmt dessen Förderleistung ab, während die Förderleistung des Axial-Lauf
rades 24 im wesentlichen unverändert bleibt. Der Druck im Bereich der obe
ren Enden der Entlüftungskanäle 26 ist deshalb höher als der Umgebungs
druck, so daß die Luft über die Entlüftungskanäle 26 wieder abgeführt wird.
Auf diese Weise wird verhindert, daß das Luftpolster in der Pumpenkammer
18 weiter anwächst und die Förderleistung der Pumpe weiter beeinträchtigt.
Dieser Effekt wird unterstützt durch die Gestaltung des äußeren Umfangsbe
reichs der Pumpenkammer 18. Wie rechts in Fig. 1 zu erkennen ist, bildet
die Pumpenkammer 18 radial außerhalb des Laufrades 20 eine Tasche 32,
deren Boden tiefer liegt als der Boden in den übrigen Umfangsbereichen der
Pumpenkammer (z. B. links in Fig. 1). Außerdem bildet die Tasche 32 von
oben gesehen auch einen Hinterschnitt in der äußeren Umfangswand der
Pumpenkammer.
Wie deutlicher in Fig. 2 zu erkennen ist, sind drei solcher Taschen 32 in
gleichmäßigen Winkelabständen angeordnet. Die Taschen erstrecken sich
bogenförmig in Umfangsrichtung der Pumpenkammer und haben abgerunde
te Enden. Sie erstrecken sich jeweils über einen Winkelbereich von etwa 40°
und schließen sich in Radialrichtung unmittelbar an einen konischen Bereich
34 der Bodenwand der Pumpenkammer an, der nach innen trichterförmig zu
dem Ansaugstutzen 14 abfällt und von den Flügeln des Radial-Laufrades 20
überstrichen wird.
Die von dem Radial-Laufrad 20 in den äußeren Umfangsbereich der Pumpen
kammer 18 geförderte Flüssigkeit strömt im wesentlichen in Umfangsrich
tung und fließt dann in Axialrichtung über den Ringkanal 30 in die Steiglei
tung 28 ab. Durch die Taschen 32 wird die Flüssigkeitsströmung jedoch ver
wirbelt, so daß die Umfangskomponente der Strömungsgeschwindigkeit ab
nimmt. Durch die geringere Umfangsgeschwindigkeit und die Verwirbelung
wird die Trennung von Luft und Flüssigkeit reduziert, und außerdem werden
die Druckverhältnisse in der Pumpenkammer so geändert, daß die Luft, die
sich dennoch im inneren Bereich der Pumpenkammer 18 sammelt, besser
über die Entlüftungskanäle 26 abgeführt werden kann.
Auf diese Weise wird eine bessere Förderleistung der Pumpe erreicht.
Wenn der Flüssigkeitspegel in dem Becken, in das der Ansaugstutzen 14 ein
taucht, bis auf die Höhe des unteren Endes des Ansaugstutzes 14 abgenom
men hat, geht die Pumpe in den Schlürfbetrieb über, so daß ein Gemisch aus
Luft und Flüssigkeit angesaugt wird. Dabei nimmt die Förderleistung der
Pumpe ab, so daß der Flüssigkeitspegel wieder ansteigt. Durch die oben be
schriebenen Maßnahmen kann insbesondere sichergestellt werden, daß nach
einer solchen Schlürfbetriebs-Phase das Luftpolster in der Pumpenkammer
18 rasch wieder abgebaut wird und die Pumpe schnell wieder die maximale
Förderleistung erreicht.
Claims (3)
1. Kreiselpumpe mit einer ein Radial-Laufrad (20) aufnehmenden Pumpen
kammer (18), einem koaxial zu dem Radial-Laufrad (20) angeordneten Ansaugstu
zen (14) und mindestens einem von radial inneren Bereich der Pumpenkam
mer (18) nach außen führenden Entlüftungskanal (26), gekennzeichnet durch ein
oder mehrere auf dem Umfang verteilt in der äußeren Umfangswand
und/oder der Bodenwand der Pumpenkammer (18) ausgebildete Taschen
(32), die Störkonturen zum Verwirbeln der im wesentlichen tangential ge
richteten Flüssigkeitsströmung bilden.
2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pum
penkammer (18) in ihrem äußeren Umfangsbereich nach oben zu einem
Ringkanal (30) und/oder einer Steigleitung (28) hin offen ist und daß die
Umfangswand der Pumpenkammer (18) im Bereich der Taschen (32) hinter
schnitten ist.
3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Taschen (32) in Umfangsrichtung langgestreckte Vertiefungen mit gerunde
ten Enden sind.
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