DE19953911A1 - Multistage centrifugal pump has at least one impeller driven by another, and at least two impellers are form-lock interconnected in drive engagement via mating spigots and slots - Google Patents

Multistage centrifugal pump has at least one impeller driven by another, and at least two impellers are form-lock interconnected in drive engagement via mating spigots and slots

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Abstract

At least one(24,26,28) of the pump's impellers is driven by another(30), and at least two of the impellers are form-lock interconnected in drive engagement via spigots on the end face of the hub extension of one impeller, and longitudinally extending slots in the inner circumferential face of the hub section of the adjoining impeller. At least two of the impellers have an identical form.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe mit mindestens zwei koaxial angeord­ neten Laufrändern, die durch eine gemeinsame Welle angetrieben sind und von denen mindestens eines mittelbar über ein anderes der Laufräder angetrieben ist. Bei dieser Kreiselpumpe handelt es sich somit um eine mehrstufige Pumpe, bei der jedes Laufrad eine Förderstufe bildet und die zu fördernde Flüssigkeit von Stufe zu Stufe weitergeleitet wird.The invention relates to a centrifugal pump with at least two coaxially arranged neten running edges, which are driven by a common shaft and by which at least one is driven indirectly via another of the wheels is. This centrifugal pump is therefore a multi-stage pump, in which each impeller forms a delivery stage and the liquid to be delivered is passed from level to level.

Bei den meisten bekannten Kreiselpumpen sind die Laufräder auf der gemeinsa­ men Welle angeordnet und jeweils unmittelbar durch Formschluß, beispielswei­ se durch Keile, drehfest mit der Welle verbunden, so daß das Antriebsdrehmo­ ment direkt von der Welle auf jedes Laufrad übertragen wird.In most known centrifugal pumps, the impellers are on the common men shaft arranged and each directly by positive engagement, for example se by wedges, rotatably connected to the shaft, so that the drive torque ment is transmitted directly from the shaft to each impeller.

Aus US 3 269 323 A ist eine Kreiselpumpe der eingangs genannten Art bekannt, bei der jedes Laufrad an einem Ende einen Wellenstummel aufweist, der in eine entsprechende Ausnehmung des nächsten Laufrades eingreift, so daß auf eine durchgehende Welle verzichtet werden kann. Hierdurch wird zwar eine einfachere Herstellung ermöglicht, doch ist der so gebildete Läufer insgesamt sehr instabil, so daß keine höheren Belastungen oder Drehzahlen möglich sind.From US 3,269,323 A a centrifugal pump of the type mentioned is known, where each impeller has a stub shaft at one end, which corresponding recess of the next impeller engages so that on a continuous wave can be dispensed with. This will make it easier Manufacturing possible, but the runner thus formed is very unstable overall, so that no higher loads or speeds are possible.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kreiselpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich einfach herstellen läßt und dennoch ein hohe Stabilität auf­ weist.The object of the invention is to a centrifugal pump of the type mentioned create that is easy to manufacture and yet a high stability points.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Welle sich durch­ gehend durch alle Laufräder erstreckt, daß die mittelbar angetriebenen Laufrä­ der jeweils auf einem glatten Abschnitt der Welle sitzen und daß die Laufräder zwischen den entgegengesetzten Enden der Welle axial miteinander verspannt sind.This object is achieved in that the shaft through extends through all impellers that the indirectly driven Laufrä each sitting on a smooth section of the shaft and that the impellers axially clamped together between the opposite ends of the shaft are.

Diese Bauweise hat den Vorteil, daß auf der Welle nicht für jedes einzelne Lauf­ rad eine besondere Eingriffskontur wie Keilnuten oder dergleichen für die Drehmomentübertragung ausgebildet zu werden braucht, so daß die Bearbei­ tung der Welle erheblich vereinfacht wird. Im Extremfall braucht nur eines der Laufräder direkt mit der Welle in Eingriff zu stehen, und das Antriebsdrehmo­ ment wird dann von diesem Laufrad durch Reib- oder Formschluß von Laufrad zu Laufrad übertragen. Da sämtliche Laufräder von der gemeinsamen Welle durchsetzt sind, wird dennoch eine stabile Lagerung der Laufräder erreicht. Die Welle wird zugleich dazu benutzt, die übereinandergestapelten Laufräder fest miteinander zu verspannen, wodurch zugleich die Kraftübertragung von Laufrad zu Laufrad durch Reibschluß verbesset wird. Insgesamt gelangt man so zu einer Bauweise, bei der trotz wesentlich vereinfachter Fertigung eine präzise Zentrie­ rung sämtlicher Laufräder sichergestellt ist und zugleich eine hohe axiale Be­ lastbarkeit des Laufräder erreicht wird, ohne daß die Wellenlager übermäßig beasnprucht werden. Die Leistungsfähigkeit und Belastbarkeit der Pumpe ist deshalb mit derjenigen herkömmlicher Pumpen vergleichbar, bei denen jedes Laufrad direkt auf die Welle aufgekeilt ist.This design has the advantage that the shaft does not run for every single run rad a special engagement contour such as keyways or the like for Torque transmission needs to be trained so that the machining tion of the shaft is considerably simplified. In extreme cases, only one of them needs Impellers are directly engaged with the shaft, and the drive torque ment is then from this impeller by friction or positive engagement of the impeller  transferred to impeller. Because all the wheels from the common shaft are enforced, stable storage of the wheels is nevertheless achieved. The The shaft is also used to secure the stacked impellers to brace each other, thereby simultaneously transmitting the power from the impeller to improve impeller by friction. Overall, you get one Design with a precise center despite the much simplified production tion of all impellers is ensured and at the same time a high axial loading load capacity of the impellers is achieved without the shaft bearings being excessive be used. The performance and resilience of the pump is therefore comparable to that of conventional pumps, in which each Impeller is wedged directly onto the shaft.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü­ chen.Advantageous embodiments of the invention result from the subclaims chen.

Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Lösung, wenn die Laufräder als Formteile, beispielsweise als Kunststoff-Spritzgußteile ausgebildet sind. In die­ sem Fall lassen sich an den Laufrädern auf einfache Weise ineinandergreifende Zapfen und Ausnehmungen ausbilden, die eine formschlüssige Drehmo­ mentübertragung von Laufrad zu Laufrad ermöglichen. Mit Hilfe dieser Zapfen und Vorsprünge werden die Laufräder zu einem Stapel zusammengesteckt.The solution according to the invention is particularly advantageous if the wheels as Molded parts, for example, are formed as plastic injection molded parts. In the This case can be easily interlocked on the wheels Form pins and recesses that form a positive torque Allow transmission of impellers to impellers. With the help of these cones and the projections are put together to form a stack.

Zumindest einige der Laufräder können eine identische Form aufweisen, so daß eine rationelle Fertigung ermöglicht wird.At least some of the impellers can have an identical shape, so that rational production is made possible.

Vorzugsweise wird auch das Pumpengehäuse, das die Laufräder aufnimmt, durch mehrere formidentische Gehäusesegmente gebildet, die beispielsweise nach Art von Bajonettverschlüssen miteinander verbunden sind.Preferably, the pump housing that receives the impellers is also formed by several shape-identical housing segments, for example are connected to each other in the manner of bayonet catches.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläu­ tert.In the following an embodiment is explained in more detail with reference to the drawing tert.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Pumpengehäuse einer mehrstufi­ gen Kreiselpumpe, Fig. 1 shows a longitudinal section through a pump housing of a multistage centrifugal pump gene,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein einzelnes Laufrad der Kreiselpum­ pe nach Fig. 1; FIG. 2 shows a longitudinal section through a single impeller of the centrifugal pump according to FIG. 1;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Laufrad nach Fig. 1 in einer Schnittebene rechtwinklig zu der Schnittebene in Fig. 2; Fig. 3 is a longitudinal section through the wheel of Figure 1 in a sectional plane perpendicular to the sectional plane in Fig. 2.

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3; Fig. 4 is a section along the line IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 3; und Fig. 5 is a section along the line VV in Fig. 3; and

Fig. 6 einen Schnitt durch ein anderes Laufrad der Kreiselpumpe nach Fig. 1. Fig. 6 is a sectional view of another impeller of the centrifugal pump of FIG. 1.

In Fig. 1 ist in einem axialen Schnitt ein Pumpengehäuse 10 einer Kreiselpum­ pe mit vier Stufen 12, 14, 16 und 18 gezeigt. Das Pumpengehäuse 10 sitzt am unteren Ende eines Pumpengestells 20, in dem eine Welle 22 aus Metall gelagert ist. Die Welle 22 wird durch einen nicht gezeigten Elektromotor angetrieben, der am oberen Ende des Pumpengestells 20 befestigt ist, und trägt auf einem im Durchmesser reduzierten unteren Abschnitt vier koaxial zu einem Stapel zusam­ mengesteckte Laufräder 24, 26, 28, 30, die als Radialräder ausgebildet und je­ weils einer der Stufen 12 bis 18 zugeordnet sind. Die Naben der vier Laufräder sind in Axialrichtung zwischen einer Schulter 32 der Welle 22 und einer Ab­ schlußschraube 36 am unteren Ende der Welle festgelegt.In Fig. 1, a pump housing 10 of a Kreiselpum pe with four stages 12 , 14 , 16 and 18 is shown in an axial section. The pump housing 10 sits at the lower end of a pump frame 20 in which a shaft 22 made of metal is mounted. The shaft 22 is driven by an electric motor, not shown, which is attached to the upper end of the pump frame 20 , and carries four impellers 24 , 26 , 28 , 30 , which are configured as radial wheels, on a reduced diameter lower section and each are assigned to one of levels 12 to 18 . The hubs of the four impellers are fixed in the axial direction between a shoulder 32 of the shaft 22 and a closing screw 36 at the lower end of the shaft.

Nur das zu der obersten oder letzten Stufe 18 der Pumpe gehörende Laufrad 30 ist durch Keile 38 formschlüssig mit der Welle 22 verbunden, während die drei übrigen Laufräder 24, 26 und 28 auf glatten Abschnitten der Welle 22 sitzen. Die Drehmomentübertragung von dem Laufrad 30 auf die übrigen Laufräder er­ folgt durch formschlüssige, jeweils von einem Dichtring 40 umgebene Steckver­ bindungen zwischen den Naben der einzelnen Laufräder, wie weiter unten noch näher erläutert werden wird.Only the impeller 30 belonging to the top or last stage 18 of the pump is positively connected to the shaft 22 by means of wedges 38 , while the three remaining impellers 24 , 26 and 28 sit on smooth sections of the shaft 22 . The torque transmission from the impeller 30 to the other impellers, he follows by positive, each surrounded by a sealing ring 40 Steckver connections between the hubs of the individual impellers, as will be explained in more detail below.

Das Pumpengehäuse 10 wird durch einen unteren Gehäusedeckel 42, drei form­ identische Gehäusesegmente 44 und einen oberen Gehäusedeckel 46 gebildet, die stapelförmig aufeinandergesetzt und durch jeweilige Bajonettverschlüsse 48 zusammengehalten sind. Die Fugen im Bereich der Bajonettverschlüsse sind durch nicht gezeigte Dichtringe abgedichtet. Der obere Gehäusedeckel 46 ist am Pumpengestell 20 ausgebildet.The pump housing 10 is formed by a lower housing cover 42 , three identical housing segments 44 and an upper housing cover 46 , which are stacked on top of one another and held together by respective bayonet locks 48 . The joints in the area of the bayonet locks are sealed by sealing rings, not shown. The upper housing cover 46 is formed on the pump frame 20 .

Der untere Gehäusedeckel 42 und die Gehäusesegmente 44 haben jeweils eine trichterförmige Wand 50, die den Boden einer das betreffende Laufrad aufneh­ menden Pumpenkammer 52 bildet. Der Einlaß jeder Pumpenkammer 52 wird durch einen in der Mitte in der trichterförmigen Wand 50 ausgesparte Öffnung 54 gebildet.The lower housing cover 42 and the housing segments 44 each have a funnel-shaped wall 50 which forms the bottom of a pump chamber 52 receiving the respective impeller. The inlet of each pump chamber 52 is formed by an opening 54 cut out in the middle in the funnel-shaped wall 50 .

Nach oben wird jede Pumpenkammer 52 durch eine Kanalplatte 56 begrenzt, die auf dem unteren Gehäusedeckel 42 bzw. dem Gehäusesegment 44 aufliegt und vom Außenmantel des nächsthöheren Gehäusesegments 44 bzw. des oberen Ge­ häusedeckels 46 umschlossen wird. In jeder Kanalplatte 56 ist am äußeren Um­ fangsrand ein nach unten, zu der nächsttieferen Pumpenkammer 52 offener Auslaufkanal 58 ausgebildet, dessen Höhe in Rotationsrichtung der Laufräder schraubenförmig zunimmt. Oberhalb der Kanalplatte 56 wird innerhalb des Auslaufkanals 58 eine Zwischenkammer 60 gebildet. Bei den drei unteren Stu­ fen 12 bis 16 steht diese Zwischenkammer 60 über die Öffnung 54 mit der nächsthöheren Pumpenkammer 52 in Verbindung. Bei der obersten oder letzten Stufe 18 steht die Zwischenkammer 60 mit einem in dem oberen Gehäusedeckel 46 und dem Pumpengestell ausgebildeten Auslaufstutzen 62 in Verbindung.After the above each pump chamber 52 is limited by a channel plate 56 which rests on the bottom cover 42 and the casing segment 44 and the outer jacket of the next higher enclosure segment 44 and the upper housing cover is enclosed Ge 46th In each channel plate 56 at the outer peripheral edge around a downward to the next lower pump chamber 52 open outlet channel 58 is formed, the height of which increases helically in the direction of rotation of the impellers. An intermediate chamber 60 is formed above the channel plate 56 within the outlet channel 58 . In the three lower stages 12 to 16 , this intermediate chamber 60 communicates via the opening 54 with the next higher pump chamber 52 . At the top or last stage 18 , the intermediate chamber 60 is connected to an outlet connection 62 formed in the upper housing cover 46 and the pump frame.

Die Kanalplatten 56 stützen sich jeweils unter der Wand 50 des nächsthöheren Gehäusesegments 44 bzw. unter dem oberen Gehäusedeckel 46 ab und sind so­ mit sicher fixiert, auch wenn sie nur lose eingelegt sind. Die Dichtringe 40 dich­ ten jeweils an einem inneren Kragen der Kanalplatte ab.The channel plates 56 are each supported under the wall 50 of the next higher housing segment 44 or under the upper housing cover 46 and are thus securely fixed, even if they are only inserted loosely. The sealing rings 40 each th you on an inner collar of the channel plate.

Im Betrieb taucht das Pumpengehäuse 10 mit seinem unteren Ende in die zu fördernde Flüssigkeit ein, so daß die Flüssigkeit durch die unterste Stufe 12 über die Öffnung 54 angesaugt und durch das Laufrad 24 radial nach außen und nach oben in den Auslaufkanal 58 gefördert wird. Der Auslaufkanal 58 ist an der höchsten Stelle durch eine nicht gezeigte Öffnung mit der Zwischenkam­ mer 60 verbunden, über die die Flüssigkeit dann in die nächste Stufe eintritt. Auf diese Weise wird die Flüssigkeit durch sämtliche Stufen 12 bis 18 und schließlich in den Auslaufstutzen 62 gefördert.In operation, the pump housing 10 dips with its lower end into the liquid to be pumped, so that the liquid is sucked through the lowest stage 12 through the opening 54 and is conveyed radially outwards and upwards into the outlet channel 58 by the impeller 24 . The outlet channel 58 is connected at the highest point through an opening (not shown) to the intermediate chamber 60 , via which the liquid then enters the next stage. In this way, the liquid is conveyed through all stages 12 to 18 and finally into the outlet connection 62 .

Die vier Laufräder, der untere Gehäusedeckel 42, die drei Gehäusesegmente 44 und ggf. auch der obere Gehäusedeckel 46 sind jeweils als einstückige Kunst­ stoff-Spritzteile ausgebildet. Die drei oberen Laufräder 26, 28 und 30 haben eine identische Form, während das Laufrad 24 der untersten Stufe etwas anders ge­ staltet ist.The four impellers, the lower housing cover 42 , the three housing segments 44 and possibly also the upper housing cover 46 are each formed as one-piece plastic injection molded parts. The three upper impellers 26 , 28 and 30 have an identical shape, while the impeller 24 of the lowest stage is somewhat different.

Wie in Fig. 2 bis 6 gezeigt ist, weist jedes der vier Laufräder einen oberen Nabenabschnitt 64 mit dem in Fig. 4 gezeigten Querschnitt auf. Dieser Naben­ abschnitt hat an seiner inneren Umfangsfläche zwei längsverlaufende Nuten 66. Bei dem obersten Laufrad 30 greifen in diese Nuten 66 die Keile 38 ein.As shown in FIGS. 2 to 6, each of the four impellers has an upper hub portion 64 with the cross section shown in FIG. 4. This hub section has two longitudinal grooves 66 on its inner circumferential surface. In the uppermost impeller 30 , the wedges 38 engage in these grooves 66 .

Bei den drei oberen Laufrädern 26 bis 30 weist die Nabe einen nach unten ver­ längerten Fortsatz 68 auf, der eine Schulter 70 für den Dichtring 40 sowie stirn­ seitig zwei vorspringende Zapfen 72 bildet, die in die Nuten 66 des nächsttiefe­ ren Laufrades eingreifen. Auf diese Weise wird die formschlüssige Antriebsver­ bindung zwischen den Laufrädern hergestellt.In the three upper impellers 26 to 30 , the hub has a downwardly extended extension 68 , which forms a shoulder 70 for the sealing ring 40 and, on the end, two projecting pins 72 , which engage in the grooves 66 of the next deep ren impeller. In this way, the positive drive connection between the impellers is made.

Claims (10)

1. Kreiselpumpe mit mindestens zwei koaxial angeordneten Laufrändern (24, 26, 28, 30), die durch eine gemeinsame Welle (22) angetrieben sind und von de­ nen mindestens eines (24, 26, 28) der mittelbar über ein anderes (30) der Lauf­ räder angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (22) sich durch­ gehend durch alle Laufräder erstreckt, daß die mittelbar angetriebenen Laufrä­ der (24, 26, 28) jeweils auf einem glatten Abschnitt der Welle (22) sitzen und daß die Laufräder zwischen den entgegengesetzten Enden der Welle axial miteinander verspannt sind.1. Centrifugal pump with at least two coaxially arranged running edges ( 24 , 26 , 28 , 30 ) which are driven by a common shaft ( 22 ) and of which at least one ( 24 , 26 , 28 ) which is indirectly via another ( 30 ) the running wheels are driven, characterized in that the shaft ( 22 ) extends through all the running wheels, that the indirectly driven wheels ( 24 , 26 , 28 ) each sit on a smooth section of the shaft ( 22 ) and that Impellers are axially clamped together between the opposite ends of the shaft. 2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufrä­ der über Zapfen (72) und Ausnehmungen (66) formschlüssig miteinander in An­ triebseingriff stehen.2. Centrifugal pump according to claim 1, characterized in that the Laufrä the pin ( 72 ) and recesses ( 66 ) are positively engaged with each other in drive engagement. 3. Kreiselpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausneh­ mungen (66) als längsverlaufende, an einem Ende offene Nuten in der inneren Umfangsfläche eines Nabenabschnitts (64) des einen Laufrades und die Zapfen (72) an der Stirnfläche eines Fortsatzes (68) der Nabe des anderen Laufrades ausgebildet sind.3. Centrifugal pump according to claim 2, characterized in that the Ausneh lines ( 66 ) as a longitudinal, open at one end grooves in the inner peripheral surface of a hub portion ( 64 ) of an impeller and the pin ( 72 ) on the end face of an extension ( 68 ) the hub of the other impeller are formed. 4. Kreiselpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens zwei Laufräder (26, 28, 30) eine identische Form ha­ ben.4. Centrifugal pump according to one of the preceding claims, characterized in that at least two impellers ( 26 , 28 , 30 ) have an identical shape. 5. Kreiselpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Laufräder (24, 26, 28, 30) als Formteile ausgebildet sind.5. Centrifugal pump according to one of the preceding claims, characterized in that the impellers ( 24 , 26 , 28 , 30 ) are designed as molded parts. 6. Kreiselpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufrä­ der als Kunststoff-Spritzteile ausgebildet sind.6. Centrifugal pump according to claim 5, characterized in that the Laufrä which are designed as molded plastic parts. 7. Kreiselpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Welle (22) aus Metall besteht.7. Centrifugal pump according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft ( 22 ) consists of metal. 8. Kreiselpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Pumpengehäuse (10) ein oder mehrere vorzugsweise form­ identische Gehäusesegmente (44) aufweist, die durch Bajonettverschlüsse (48) miteinander und/oder mit einem unteren (42) oder oberen Gehäusedeckel (46) verbunden sind.8. Centrifugal pump according to one of the preceding claims, characterized in that the pump housing ( 10 ) has one or more preferably form-identical housing segments ( 44 ) by bayonet closures ( 48 ) with each other and / or with a lower ( 42 ) or upper housing cover ( 46 ) are connected. 9. Kreiselpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Pum­ penkammer (52) durch eine Kanalplatte (56) abgeschlossen ist, die am äußeren Umfang einen umlaufenden Auslaufkanal (58) mit in Rotationsrichtung der Laufräder ansteigender Höhe bildet, und daß die Kanalplatten (56) jeweils in ei­ nes der Gehäusesegmente (44) oder den oberen Gehäusedeckel (46) eingelegt sind und sich axial an diesem Gehäusesegment oder Gehäusedeckel sowie am nächsttieferen Gehäusesegment (44) oder dem unteren Gehäusedeckel (42) ab­ stützen.9. Centrifugal pump according to claim 8, characterized in that each pump chamber ( 52 ) is closed by a channel plate ( 56 ) which forms on the outer circumference a circumferential outlet channel ( 58 ) with increasing height in the direction of rotation of the impellers, and that the channel plates ( 56 ) are each inserted into one of the housing segments ( 44 ) or the upper housing cover ( 46 ) and are supported axially on this housing segment or housing cover and on the next lower housing segment ( 44 ) or the lower housing cover ( 42 ). 10. Kreiselpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Laufräder (24, 26, 28, 30) jeweils unter Zwischenfügung eines Dichtrings (40) zusammengesteckt sind und daß Pumpenkammern (52), die je­ weils eines der Laufräder aufnehmen, jeweils durch eine Platte (56) abgeschlos­ sen sind, an der der Dichtring (40) abdichtet.10. Centrifugal pump according to one of the preceding claims, characterized in that the impellers ( 24 , 26 , 28 , 30 ) are each put together with the interposition of a sealing ring ( 40 ) and that pump chambers ( 52 ) which each hold one of the impellers, are each closed by a plate ( 56 ) on which the sealing ring ( 40 ) seals.
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