DE19918286A1 - Inducer - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe, in deren Gehäuse mindestens ein Kreiselpumpenlaufrad angeordnet ist, einem ersten Laufrad ein mit diesem gemeinsam rotierender Vorsatzläufer vorgeschaltet ist, wobei der mit Schraubenschaufeln ausgestattete Vorsatzläufer immer in einem Gehäuseabschnitt für den Zustrom des zu fördernden Fluids angeordnet ist und die Schraubenschaufeln Bestandteil einer Nabe des Vorsatzläufers sind. Der Vorsatzläufer ist aus mehreren Teilen zu einem einstückigen Bauteil zusammengefügt, wobei die strömungsführende Nabe mit Nuten zur Aufnahme der Schraubenschaufeln versehen ist und die als separate Bauteile ausgebildeten Schraubenschaufeln sind in die Nuten eingesetzt und mit der Nabe verschweißt. Die Anströmkanten der Schraubenschaufeln sind faserabseisend ausgebildet und die den Schaufeln gegenüber liegenden Wandflächen weisen Schneidkanten auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe, in deren Gehäuse mindestens ein Kreiselpumpenlaufrad angeordnet ist, einem ersten Laufrad ein mit diesem gemeinsam rotierter Vorsatzläufer vorgeschaltet ist, der mit Schraubenschaufeln ausgestattete Vorsatzläufer in einem Gehäuseabschnitt für den Zustrom des zu fördernden Fluids angeordnet ist und die Schraubenschaufeln Bestandteil einer Nabe des Vorsatzläufers sind.

Für solche Vorsatzläufer, die im Sprachgebrauch auch als Inducer bezeichnet werden, sind die unterschiedlichsten Bauformen bekannt. Durch die DE-A 39 25 890 ist ein Vorsatzläufer mit konischer Nabe und Schraubenschaufeln mit konstanter Steigung bekannt. Er findet dann Anwendung, wenn die positive Nettosaughöhe, auch als NPSH bekannt, für den Pumpenbetrieb nicht ausrei­ chend ist. Ausführungsformen von solchen Vorsatzläufern mit unterschiedlichen Steigungen und Durchmessern zeigen die DE-A 28 48 514 oder DE-A 28 54 656 bzw. DE-A 25 38 162.

Solche als Gußteile ausgebildeten Inducer verbessern das Kavitationsverhalten einer Kreiselpumpe. Ihre Herstellung ist relativ kostenaufwendig, da für jede Baugröße einer Kreiselpumpe ein genau darauf abgestimmter Vorsatzläufer hergestellt werden muß. Dies bedingt eine Vielzahl von Gußmodellen und Formen, wodurch der Aufwand für die Herstellung steigt. Da Kreiselpumpen­ laufräder unterschiedliche Drehrichtungen aufweisen, müssen demzufolge auch die Vorsatzläufer mit Beschaufelungen ausgerüstet sein, die diesen verschiedenen Drehrichtungen entsprechen.

Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, einen Vorsatzläufer zu entwickeln, der in einfacher Weise herstellbar ist und leicht an die verschiedenen Betriebsbedingungen angepaßt werden kann.

Die Lösung dieses Problems sieht vor, daß der Vorsatzläufer aus mehreren Teilen zusammengefügt ist, daß die Nabe mit Nuten zur Aufnahme der Schrauben­ schaufeln versehen ist und daß als separate Bauteile ausgebildete Schrauben­ schaufeln in die Nuten eingesetzt und mit der Nabe verschweißt sind. Diese Lösung hat den Vorteil, daß einfach herstellbare Halbfertigfabrikate bevorratet werden können.

Im Bedarfsfall wird je nach Drehrichtung eines Laufrades durch Anbringung von entsprechenden Nuten und dem Einsatz der darin zu befestigenden Schaufeln sowie deren schweißtechnische Verbindung mit der Nabe ein Vorsatzläufer hergestellt. Solche Vorsatzläufer weisen in Abhänigkeit von den nachgeordneten Kreiselpumpenlaufrädern unterschiedliche Steigungen auf. Somit ist bei der Herstellung durch entsprechende Formgebung der Nuten, die mittels Fräsen leicht herstellbar sind, in einfachster Weise eine Anpassung an die jeweilige spätere Drehrichtung möglich. Die entsprechend geformten Schraubenschaufeln werden dann in die Nuten eingesetzt und mit der Naht verschweißt.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung, die die Anordnung von ein oder mehreren Schraubenschaufeln auf dem Vorsatzläufer vorsieht, wird in einfachster Weise die Fördermenge und Förderhöhe des Vorsatzläufers an die jeweiligen betrieblichen Begebenheiten angepaßt. Bei der Herstellung stellt es kein Problem dar, die Nabe mit der entsprechenden Anzahl von Nuten auszurüsten, um diese somit zur Aufnahme der entsprechenden Anzahl von Schraubenschaufeln vorzubereiten.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß ausgehend von der Nabe die Anströmkante einer Schraubenschaufel in Strömungsrichtung nach hinten geneigt verläuft und faserabweisend ausgebildet ist. Eine solche Maßnahme der Ausbildung einer Schaufelanströmkante vergrößert den Einsatzbereich eines derartigen Vorsatzläufers. Er kann damit auch bei Kreiselpumpen Verwendung finden, die zur Förderung von Medien Verwendung finden, in denen faserige Beimengungen enthalten sind. Dies verhindert das Festsetzen derartige Fasern im Vorsatzläufer und damit die Ausbildungen von zopfartigen Verdickungen im Einlauf einer Kreiselpumpe. Eine negative Beeinflussung der Förderleistung wird somit verhindert.

Hierzu sieht eine zusätzliche Ausgestaltung vor, daß die strömungsführende Gehäusewand auf der dem Vorsatzläufer zugekehrten Seite mit Schneidkanten versehen ist. Somit kann der Vorsatzläufer die zusätzliche Funktion einer Schneideinrichtung übernehmen. Mit deren Hilfe werden faserige Beimengungen im Bereich des Vorsatzläufers zerstückelt und so gebildete kurze Stücke problemlos von einem oder mehreren nachgeordneten Kreiselpumpenrädern gefördert werden. Für derartige Anwendungsfälle mit faserigen Beimengungen ist diese Bauart eines Vorsatzläufers besonders vorteilhaft. Denn damit ist die Voraussetzung gegeben, im Bedarfsfall für das jeweilige Fördermedium besonders verschleißbeständige Materialien auszuwählen, und die daraus hergestellten Teile in einfacher Weise mit der Nabe schweißtechnisch zu verbinden. Die in die Gehäusewand eingebrachten Schneidkanten weisen einen Verlauf auf, der im Winkel zur Lage der Schaufelköpfe der Schraubenschaufeln angeordnet ist. Die Schneidkanten können Bestandteil von ein- oder mehrgängigen Nuten sein.

Andere Ausgestaltungen der Erfindungen, nach der die Nabe als zylindrisches Bauteil ausgebildet ist oder nach der die Schraubenschaufeln aus einem kreisring­ förmigen Blechformteil hergestellt werden, ermöglichen in besonders einfacher Weise die Herstellung eines derartigen Vorsatzläufers. Denn durch eine so gewählte Formgebung wird der Bearbeitungs- und Fügeaufwand minimiert. So läßt sich eine Schraubenschaufel in einfachster Weise aus einem kreisringförmi­ gen Blechteil herstellen. Durch einen einfachen Radialschnitt wird der Blechring aufgetrennt und durch Ziehen der durch die Schnittstelle gebildeten Ringenden in entgegengesetzte Richtungen eine Schraubenschaufel gebildet. Aufwendige Formwerkzeuge zur Herstellung der Form einer Schraubenschaufel sind damit nicht mehr erforderlich.

Die weitere Ausgestaltung der Erfindung, wonach eine aus einem Blechformteil hergestellte Schraubenschaufel ein Umschlingungswinkel kleiner 270° hat, vereinfacht die Herstellung einer solchen Schaufel im wesentlichen Maße. Für eventuelle spezielle Anwendungsfälle, bei denen der Vorsatzläufer eine große axiale Baulänge aufweisen muß, um entsprechende Förderdaten liefern zu können, wird aus mehreren Einzelschaufeln oder Teilen von Einzelschaufeln eine entsprechend lange, einen größeren Umschlingungswinkel aufweisende Schaufel zusammengesetzt. Mehrere Schaufelteile werden dann hintereinander angeordnet und im Bereich der aneinanderstoßenden Enden schweißtechnisch zusammengefügt.

In diesem Zusammenhang hat die in der Nabe des Vorsatzläufers anzubringende Nut zur Aufnahme der Schraubenschaufeln gleichzeitig die Funktion einer Schweißvorrichtung. Denn mit Hilfe der Nuten werden die Schaufeln bzw. deren Teile in ihrer Position gehalten, so daß bei einem nachfolgenden Schweißvorgang ein möglicher Verzug der Schaufelteile verhindert wird. Zusätzlich ergibt sich durch die Nut, mit deren Hilfe ein Formschluß zwischen Nabe und Schaufel stattfindet, eine verbesserte Kraftübertragung zwischen Nabe und Schraubenschaufeln.

Für denjenigen Anwendungsfall, bei dem die aus einem Blechformteil herge­ stellten - damit eine gleichmäßige Wandstärke aufweisenden Schraubenschaufeln - eine strömungstechnische Profilierung im Ein- oder Austritt aufweisen müssen, läßt sich eine solche Profilierung in einfacher Weise durch spanabhebende Bearbeitung erzeugen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben:

Fig. 1 ein Kreiselpumpengehäuse mit darin angeordnetem Laufrad und einem daran befestigten Vorsatzläufer und die

Fig. 2 + 3 fotografische Abbildungen eines Vorsatzläufers.

Die Fig. 1 zeigt eine Kreiselpumpe 1, in deren Gehäuse 2 ein Laufrad 3 auf einer Welle 4 angeordnet ist. Das Laufrad 3 wird in seiner Position gehalten durch einen Vorsatzläufer 5, der auf einem Gewindezapfen 6 der Welle 4 aufgeschraubt ist.

Mit einem Bund 7 preßt er das Laufrad 3 gegen einen Absatz der Welle 4, wobei ein Dichtungsring 8 den Eintritt des Fördermediums in die Wellen-Nabenver­ bindung verhindert.

Der Vorsatzläufer 5 besteht aus einer Nabe 9 mit daran befestigten Schrauben­ schaufeln 10. In die Naben sind Nuten 11 eingearbeitet, in welche die fertigen Schraubenschaufeln mit ihrem Schaufelfuß 12 eingesetzt und durch umlaufende Schweißnähte 13 mit der Nabe 9 verbunden werden. Aufgrund der Steigung der Schraubenschaufeln 10 ist in der Darstellung der Fig. 1 die Nut 11 gestrichelt gezeichnet.

Die Anströmkanten 14 der Schraubenschaufeln 10 weisen einen in Strömungs­ richtung nach hinten geneigten Verlauf auf, so daß in der Strömung befindliche Fasern an der Anströmkante 14 abgleiten. Sie werden dann im Hauptströmungs­ weg abtransportiert bzw. sie gleiten nach außen zum Schaufelkopf 17. In einer den Vorsatzläufer 5 umgebenden Gehäusewandfläche 15 sind Schneidkanten 16 zum Zerschneiden von faserigen Beimengungen angeordnet. Die Schneidkanten 16 weisen in der Projektion eine Lage auf, die im Winkel zur Projektion der Lage der Schraubenschaufeln 5 verläuft. Ein Schaufelkopf 17 streift während der Rotationsbewegung des Vorsatzläufers 5 schneidend an den Schneidkanten 16 vorbei und bewirkt somit eine Zerkleinerung eventuell dazwischen befindlicher Fasern. Die Schneidkanten 16 werden üblicherweise durch Nuten gebildet, die entsprechend günstige, eine Schneidwirkung ausübende Querschnittsformen aufweisen.

Die Nabe 9 des Vorsatzläufers 5 kann mit einem 2- oder Mehrflach 18 versehen sein, mit dessen Hilfe durch ein Werkzeug ein Drehmoment in den Vorsatzläufer 5 eingebracht werden kann. Somit ist es möglich, mit Hilfe eines Schrauben­ schlüssels den Vorsatzläufer auf den Gewindezapfen 6 aufzuschrauben bzw. ihn von diesem zu lösen.

In der Fig. 2 ist als fotografische Abbildung eine fertige Nabe 9 eines Vorsatz­ läufers 5 gezeigt. In die Nabe 9 sind insgesamt 3 schraubenförmig verlaufende Nuten 11 eingearbeitet, die zur Aufnahme von Schraubenschaufeln dienen.

Die Fig. 3 zeigt einen fertig montierten Vorsatzläufer 5, an dem die Schraubenschaufeln 10 in die Nuten 11 gesetzt und mit der Nabe 9 durch eine Schweißnaht 13 verbunden sind. Aus dieser Abbildung ist auch ein 2-flach 18 erkennbar, der zur Aufnahme von Werkzeugen dient.

Claims (10)

1. Kreiselpumpe, in deren Gehäuse (2) mindestens ein Kreiselpumpenlaufrad (3) angeordnet ist, einem ersten Laufrad (3) ein mit diesem gemeinsam rotierter Vorsatzläufer (5) vorgeschaltet ist, wobei der mit Schrauben­ schaufeln (10) ausgestattete Vorsatzläufer (5) in einem Gehäuseabschnitt für den Zustrom des zu fördernden Fluids angeordnet ist und die Schraubenschaufeln (10) Bestandteil einer Nabe (9) des Vorsatzläufers (5) sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsatzläufer (5) aus mehreren Teilen zusammengefügt ist, daß die Nabe (9) mit Nuten (11) zur Aufnahme der Schraubenschaufeln (10) versehen ist und die als separate Bauteile ausgebildeten Schraubenschaufeln (10) in die Nuten (11) eingesetzt und mit der Nabe (9) verschweißt sind.

2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Schraubenschaufeln (10) auf dem Vorsatzläufer (5) befestigt sind.

3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von der Nabe (9) die Anströmkante (14) einer oder mehrer Schraubenschaufeln (10) in Strömungsrichtung nach hinten geneigt verläuft und faserabweisend ausgebildet ist.

4. Kreiselpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die strömungsführende Gehäusewand (15) auf der dem Vorsatzläufer (5) zugekehrten Seite mit Schneidkanten (16) versehen ist.

5. Kreiselpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkanten (16) Bestandteil von mehrgängig angeordneten Nuten (11) sind.

6. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (9) als zylindrisches Bauteil ausgebildet ist.

7. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schraubenschaufel (10) aus einem kreisringförmigen Blechformteil geformt ist.

8. Kreiselpumpen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, eine aus einem Blechformteil hergestellte Schrauben­ schaufel (10) einen Umschlingswinkel kleiner 270° hat.

9. Kreiselpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß aneinander gefügte Schraubenschaufeln (10) oder Teile von Schraubenschaufeln (10) lange Schraubenschaufeln mit einem Umschlingungswinkel größer 270° bilden.

10. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, die Schraubenschaufeln (10) einen Profilquerschnitt aufweisen.