DE2012439A1

DE2012439A1 - Rotationspumpe

Info

Publication number: DE2012439A1
Application number: DE19702012439
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Ask, Emil Julius. Haugesund (Norwe gen)
Priority date: 1969-03-15
Filing date: 1970-03-16
Publication date: 1971-01-28
Also published as: NL7003683A; ZA701721B; CH503205A; AU1260370A; FR2037207A1

Description

PATENTANWALT München, den 16. März 1970

Dipl.-Ing,- E. F. EITNER 701?Α39

8000 München 90

Sch lotthauor straße 3

Tel.(0311)65 23 21

Emil Julius ASK,

H a u g e s u η d ( N ο r w e g e η )

R ο t a t i ο η s ρ u m ρ e

Die Erfindung betrifft eine Rotationspumpe rait zentralem Einlaß, bei der in einem Pumpengehäuse ein Laufrad drehbar gelagert bzw. auf einer drehbaren Welle befestigt ist. Derartige Pumpen sind verhältnismäßig billig und wirksam und,haben eine große Kapazität bzw. Förderleistung in Bezug auf ihre Abmessungen. Indessen haben sie auch verschiedene Hachteile. Beispielsweise hängt die Druckoder Förderhöhe der Pumpe von der Umfangsgeschwindigkeit des Laufrades ab. Infolgedessen muß man, wenn gegen hohen Druck gepumpt wird, mehr als ein Laufrad in einer mehrstufigen Pumpe verwenden^ um die gewünschte Druckhöhe zu erzielen. Dieses Problem tritt

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besonders auf beim Pumpen von kleineren Mengen bzw. bei Pumpen geringerer Leistung. Dadurch wird der Herstellungspreis der Pumpe wesentlich erhöht.

Pumpen vom Turbinentyp haben den Vorteil, daß sich mit ihnen ein erheblich höherer Druck im Verhältnis zu der Umfangsgeschwindigkeit des Laufrades erzielen läßt, aber sie haben dafür den Nachteil, daß sie das gepumpte Medium mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit des Laufrades aufnehmen wie das Medium abgeführt wird. Dadurch wird die Umfangsgeschwindigkeit des Laufrades beträchtlich begrenzt. Außerdem arbeiten Turbinenpumpen ziemlich geräuschvoll.

Um diese Mangel zu beseitigen, wird erfindungsgemäß eine Pumpe geschaffen, welche die Fähigkeit der Zentrifugalpumpe, die zu pumpende Flüssigkeit bei einer hohen Geschwindigkeit des Laufrades aufzunehmen, und die Fähigkeit der Turbinenpumpe, einen verhältnismäßig hohen Druck im Verhältnis zu der Umfangsgeschwin-dlgkeit des Laufrades zu erzeugen, in sich vereint. Tatsächlich zeigt diese Kombination einer Zentrifugalpumpe und einer Turbinenpumpe alle Vorteile dieser beiden Puapentypen, ohne daß man deren Nachteile in Kauf nehmen muß.

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Insbesondere bezieht sich die Erfindung auch auf eine sogenannte Seitenkanalpumpe mit zentralem Einlauf. Bei diesen Pumpen ergibt sich eine Schwierigkeit daraus, daß das Ansaugen an der Peripherie des Laufrades vor sich geht. Dadurch entstehen lästige Geräusche, und der Wirkungsgrad ist verhältnismäßig schlecht. Außerdem ist man deswegen oft auch gezwungen, eine solche Seitenkanalpumpe mehrstufig zu bauen. Das Anwendungsgebiet von Seitenkänalpumpen wird dadurch stark begrenzt.

Durch die Erfindung wird nun erreicht, daß man die Vorteile der Seitenkanalpumpe voll ausnutzen kann, ohne ihre Nachteile in Kauf nehmen zu müssen. Die neue Pumpenkonstruktion ist sehr einfach. Dies hat seinen Grund erstens darin, daß das Laufrad einem Zentrifugallaufrad gleicht. Zweitens wird das Pumpengehäuse sehr klein im Verhältnis zu einer Zentrifugalpumpe, welche ein spiralförmiges Gehäuse um das Laufrad herum benötigt. Drittens braucht man keine so große Abmessungen des Laufrades, um einen dementsprechenden Druck zu erzielen. Infolgedessen ist es möglich, solche Pumpen in den meisten Fällen mit H50 U/min laufen zu lassen, ohne daß die Abmessungen der Pumpe dadurch wesentlich größer werden.

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BAD ORIGINAL

Die Erfindung wird im wesentlichen darin erblickt, daß das Pumpengehäuse der Rotationspumpe eine das Laufrad am Umfang umgebende Pumpenkammer hat, die in drei Wirkungszonen unterteilt ist, nämlich in eine erste Zone mit engem Durchgang, welche den Pumpenauslaß gegen eine zweite, sich erweiternde Ansaugzone abdichtet, und eine dritte Zone, in welcher der Druck des Mediums erhöht wird.

Die Ansaugzone kann eine sich allmählich erweiternde Spirale oder eine abgestufte Erweiterung aufweisen. Der Druck in der dritten Wirkungszone kann vorzugsweise mehrstufig aufgebaut werden. Die Druck-Steigerung in der dritten Wirkzone kann durch eine Wirkung nach Art der Arbeitsweise einer Turbinenpumpe erzeugt werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfin dung weist das Purapengehäuse ein den zentralen Ein laß umgebendes Dichtungsrohr od.dgl. auf, welches nur nach der Ansaugzone der Pumpenkamraer hin offen ist» aber den Einlaß gegenüber dem sonstigen Teil der Pum penkammer, dem Auslaß und der Abdichtungszone abschließt*

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Man kann die Erfindung auch dadurch kennzeichnen, daß das Pumpengehäuse in der Peripherie des Laufrades eine Pumpenkammer hat, die in drei Wirkungsstufen unterteilt ist, und zwar hat die Pumpenkammer eine enge Passage in der ersten Stufe, eine geradlinige bzw. graduelle Erweiterung in der Ansaugestufe und drittens eine Druckaufbaustufe, welche den Druck des Mediums vorzugsweise mehrstufig aufbaut. Im zentralen Ansaugerohr ist das Pumpengehäuse mit einem halbkreisförmigen Dichtungsrohr versehen, welches die Druckaufbaustufe gegenüber dem Pumpeneinlaß absperrt.

In der Zeichnung ist die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen beispielsweise veranschaulicht. Es zeigen .

Fig* 1 im Längsschnitt eine Rotationspumpe gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Pumpengehäuse ' . und das Laufrad,

Flg. 3 einen Längsschnitt durch eine ähnliche Rotationspumpe,

Flg. 4 ein Laufrad für die Pumpe nach Fig. 3 Ansicht,

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Pig. 5 einen Längsschnitt durch das Laufrad nach Fig. 4,

Fig. 6 einen Längsschnitt durch einen Teil des Pumpengehäuses, und

Fig. 7 eine Innenansicht des Gehäuseteiles nach Fig. 6.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 weist das Pumpengehäuse 11 eine Pumpenkammer auf, die den Umfang des Laufrades umgibt. Diese Pumpenkammer ist so ausgebildet, daß sie in drei Zonen oder Stufen rund um den ganzen Umfang des Laufrades wirkt. Die erste Wirkungszone ist mit 7 bezeichnet und hat die Aufgabe, den Pumpenauslaß 5 gegen die Ansaugzone 8 abzudichten. Diese, die zweite Wirkungszone der Pumpenkammer bildende Ansaugzone hat eine stufenweise fortschreitende bzw. sich allmählich erweiternde Spirale. Dadurch wird, wenn das Laufrad in der Flüssigkeit rotiert, ein Unterdruck zwischen den Flügeln 4 des Laufrades hervorgerufen, welcher bewirkt, daß die Flüssigkeit zwischen die Flügel 4 des Laufrades von dem zentralen Flüssigkeitseinlaß 1 durch die Üffnung2 eines Dichtungsringes odex* -rohi'es 9 eintritt.

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Die dritte Wirkzone 6 der Pumpenkammer hat die Aufgabe, die Druck- oder Förderhöhe der Pumpe über den Druck der Zentrifugalkraft des Laufrades hinaus zu erhöhen. Dies wird dadurch erreicht, daß die i^Jumpenkammer mit im wesentlichen oder angenähert parallel verlaufenden Seitenwänden versehen ist und an der Außenseite des Laufrades einen nicht zu großen Abstand von dem Laufrad hat, wodurch dem Medium eine. Turbinenwirkung gegeben wird, welche über dem Druck liegt, der von einem Laufrad durch Zentrifugalkraft erzielt werden kann.

Um einen Druckverlust nach dem Saugeinlaß 1 der Pumpe zu vermeiden, wird der Pumpeneinlaß von einem Rohrteil 9 teilweise umgeben, der nur eine Öffnung 2 nach α„m Pumpeneinlaß bzw. nach dem Ansaugteil der Pumpenkammer hat. Da die Ansaugzone der Pumpenkammer in der Peripherie gelegen ist, wo verhältnismäßig hohe Umlaufgeschwindigkeiten vorhanden sind, wird diese Schwierigkeit überwunden durch den Zehtrifugaldruck und die der Flüssigkeit von dem Laufp*d erteilte Geschwindigkeit, auf welche Weise Verluste durch Kavitation« vermieden werden. Dieses Merkmal verleiht der Pumpe eine Saugfähigkeit von praktisch 100 % Vakuum.

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Die hydraulische Wirkungsweise einer Rotationspumpe gemäß der Erfindung ist sehr gut. Die Pumpenkammer umschließt das Laufrad an der Peripherie. Sie ist, wie erwähnt, in drei Wirkungsstufen unterteilt. Die erste .^tufe besteht aus einer engen Passage zwischen der Druck- und Ansaugestufe. Das Medium, welches zwischen den Laufradflügeln 4- von der Druckseite mitgeführt wird, muß einer &ra graduellen Erweiterung der Ansaugestufe 8 folgen. Dadurch entsteht ein maximaler Unterdruck, der bis zur Verdampfung führen kann. Weil das Medium zwischen den Flügeln des Laufrades in direkter Verbindung mit dem Ansaugrohr 1 steht, wandert der Unterdruck zum Zentrum des Laufrades, wo frisches Medium aufgenommen wird. Die Aufnahme des Mediums wird bei dieser Pumpe ±h ideal dadurch, daß es an einer Stelle eintritt, an der die Umfangsgeschwindigkeit im Laufrad am geringsten ist. Zusätzlich verleihen die Flügel des Laufrades dem Medium noch mehr Geschwindigkeit, bis es harmonisch in die Ansaugstufe oder -zone 8 der Pumpenkammer einläuft. Von der Ansaugstufe oder -zone gelangt das Medium in die Druckaufbaustufen 6. Da sich der Druck mehrstufig erhöht, ist die Pumpe zur Ansaugseite durch das Dichtungsrohr 9 abgesperrt. Die dritte

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oder Druckaufbaustufe 6 der Pumpenkammer endet vor der engen Passage der ersten Stufe oder Wirkungszone 7· Da sich die Medien nur sehr geringfügig komprimieren lassen, entweichen sie aus dem Pumpenauslaß 5·

Die in den Fig. 3 bis 7 veranschaulichte Rotationspumpe ist ähnlich wie die vorstehend beschriebene Pumpe ausgebildet.

Zusammengefaßt erzielt man mit der Rotationspumpe gemäß der Erfindung vor allem folgende Vortei-. Ie: Erstens lassen sich mit dieser Pumpe selbst bei 1450 U/min verhältnismäßig hohe Drücke mit einem kleinen Durchmesser des Laufrades erreichen. Zweitens wird eine solche Pumpe wegen dieser Abmessungen des Laufrades'und der sich dadurch ergebenden geringen Abmessung der Pumpenkammer in der Herstellung sehr billig. Drittens hat man, obwohl mit 1450 U/min schon ein großer Bereich umfaßt wirdj noch zusätzlich die Mag Möglichkeit, die Pumpe mit z.B. 2900 u/min laufen zu lassen» um den oberen Druckbereioh von normalen Pörd.erpumpen zu erreichen» Abgesehen davon kann man auch mit z.B. 980 U/min arbeiten; Dies alles bedeutet, daß man eine auf Lager gehaltene Pumpe für viele Zwecke

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verwenden kann. Die Rotationspumpe hat im übrigen wegen ihres zentralen Einlaufes eine sehr gute Selbstansaugefähigkeit. Durch die zentrale Dichtung 9 am Einlauf, welche gegen die rotierenden Flügel des Laufrades eine Scherwirkung ergibt, ist die Pumpe auch unempfindlich gegen im Fördergut mitgeführte Fremdkörper wie z.B. Stroh.

Im übrigen beschränkt sich die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen und in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele, sondern sie umfaßt alle Varianten im Rahmen der wesentlichen Erfindungsmerkmale.

Ansprüche

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Claims

Pat e η t a η s ρ r ti c h e ;

1.) Rotationspumpe mit in einem Pumpengehäuse drehbaren Laufrad, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpengehäuse eine das Laufrad am Umfang umgebende Pumpenkammer hat, die in äexbI drei Wirkungszonen unterteilt ist, nämlich in eine erste Zone (7) mit engem Durchgang, welche den Pumpenauslaß (3) gegen eine zweite sich erweiternde Ansaugzone (8) abdichtet, und eine dritte Zone (6), in welcher der Druck des Mediums erhöht wird.

2. Rotationspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugzone (8) eine sich allmählich erweiternde Spirale aufweist.

3. Rotationspumpe nach Anspruch 1 oder 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpengehäuse ein den zentralen

; Einlaß (1) umgebendes Dichtungsrohr (9) aufweist, welches nur nach der Ansaugzone (8) der Pumpenkammer hin offen ist.

4. Rotationspumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der' dritten Wirkungszone (6) mehrstufig aufgebaut wird.

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5· Rotationspumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksteigerung in der dritten Wirkzone (6) durch Turbopumpenwirkung erzeugt wird.

6. Rotationspumpe nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenkammer im wesentlichen parallel verlaufende Seitenwände und an der Außenseite des Laufrades einen nicht zu weiten Abstand von dem Laufrad hat.

(Patenta:

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