DE202012005963U1

DE202012005963U1 - Unterwasserpumpe

Info

Publication number: DE202012005963U1
Application number: DE201220005963
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-06-21
Filing date: 2012-06-21
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2022-06-22

Abstract

Pumpe (1; 21) zum Abpumpen von Flüssigkeiten, insbesondere von Wasser eines stehenden Gewässers, mit
a) einem wahlweise über oder unter Wasser (2) anordenbaren Antriebsmotor (22),
b) einer durch den Antriebsmotor (22) antreibbaren, unter Wasser (2) angeordneten Pumpmechanik (7), wobei die Pumpmechanik (7)
c) ein Rotorgehäuse (8) und
d) einen in dem Rotorgehäuse (8) angeordneten Rotor (9) mit einer Rotordrehachse (10) aufweist, wobei
e) an dem Rotorgehäuse (8) mindestens eine Einströmöffnung (14) zum Eintritt eines angesaugten Wasserstroms (15) in das Rotorgehäuse (8), und
f) mindestens eine Ausströmöffnung (16) zum Austritt des angesaugten Wasserstroms (15) aus dem Rotorgehäuse (8), vorgesehen ist, wobei
g) die mindestens eine Einströmöffnung (14) derart in dem Rotorgehäuse (8) angeordnet ist, dass der Eintritt des Wasserstroms (15) in das Rotorgehäuse (8) tangential zur Rotordrehachse (10) erfolgt, und
h) die mindestens eine Ausströmöffnung (16) derart in dem Rotorgehäuse (8) angeordnet ist, dass der Austritt des Wasserstroms (15) aus dem Rotorgehäuse (8) tangential zur Rotordrehachse (10) erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe zum Abpumpen von Flüssigkeiten, insbesondere von Wasser eines stehenden Gewässers, vorzugsweise eines Teiches.
Derartige Pumpen sind durch offenkundige Vorbenutzung bekannt und weisen über oder unter Wasser angeordnete Antriebsmotoren auf, die ein unter Wasser angeordnetes Laufrad antreiben. Diese Pumpen werden häufig dazu verwendet, große Wassermengen eines stehenden Gewässers, beispielsweise einen Teiches, Tümpels oder Weihers abzupumpen beziehungsweise ein solches Gewässer trocken zu legen. Bei den bekannten Pumpen wird das zu fördernde Wasser nahe der Drehachse des Laufrades axial zugeführt, von Schaufeln des rotierenden Laufrades mitgerissen und auf eine Kreisbahn gezogen. Durch Fliehkraft wird das Wasser radial zur Laufradachse nach außen gedrückt. Dadurch entsteht nahe der Laufraddrehachse im Bereich der Wasseransaugung ein Unterdruck und an der Peripherie des Laufrades im Bereich der Wasserabgabe eine Überdruck. Durch diese Druckdifferenz wird bei bekannten Pumpen Wasser unter großem Druck abgefördert. Zum Abpumpen von großen Wassermengen sind derartige Pumpen nicht optimal, da es beim Trockenlegen eines Teiches nicht darauf ankommt, Wasser unter großen Druck abzufördern, sondern darauf, eine große Wassermenge mit möglichst geringem Energieaufwand abzufördern.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pumpe bereitzustellen, mit der große Mengen an Wasser eines stehenden Gewässers mit geringem Energieaufwand abpumpbar sind.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Pumpe mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Demnach umfasst eine Pumpe zum Abpumpen von Flüssigkeiten, insbesondere von Wasser eines stehenden Gewässers, einen wahlweise über oder unter Wasser anordenbaren Antriebsmotor und eine durch den Antriebsmotor antreibbare, unter Wasser angeordnete Pumpmechanik. Die Pumpmechanik weist dabei ein Rotorgehäuse und einen in dem Rotorgehäuse angeordneten Rotor mit einer Rotordrehachse auf, wobei an dem Rotorgehäuse mindestens eine Einströmöffnung zum Eintritt eines angesaugten Wasserstroms in das Rotorgehäuse und mindestens eine Ausströmöffnung zum Austritt des angesaugten Wasserstroms aus dem Rotorgehäuse vorgesehen ist. Der Kern der Erfindung liegt darin, dass die mindestens eine Einströmöffnung derart in dem Rotorgehäuse angeordnet, dass der Eintritt des Wasserstroms in das Rotorgehäuse tangential zur Rotordrehachse erfolgt. Zusätzlich ist die mindestens eine Ausströmöffnung derart in dem Rotorgehäuse angeordnet, dass der Austritt des Wasserstroms aus dem Rotorgehäuse tangential zur Rotordrehachse erfolgt. Durch diese Anordnung ist der Wasserstrom entlang der Peripherie des Rotors durch das Rotorgehäuse leitbar. Da sich die Bewegungsenergie des Rotors auf den Wasserstrom überträgt, ist eine Druckerhöhung im Bereich der Ausströmöffnung steuerbar. Bei niedriger Rotordrehzahl der erfindungsgemäßen Pumpe wird zwar eine im Verhältnis zu bekannten Pumpen geringere Druckerhöhung im Bereich der Ausströmöffnung in Bezug zur Einströmöffnung erreicht, jedoch ist auch ein geringerer Energieaufwand zum Antrieb des Rotors erforderlich. Insbesondere beim Abpumpen von stehenden Gewässern, wie beispielsweise Teichen kommt es nicht darauf an, das abzupumpende Wasser unter hohem Druck abzufördern, sondern eine große Wassermenge mit möglichst geringem Energieaufwand abzupumpen. Mit der erfindungsgemäßen Pumpe ist auch beispielsweise ein Abpumpen von Hochwasser möglich. Die Pumpe kann auch bei nichtstehenden Gewässern eingesetzt werden. Bei dem Antriebsmotor der Pumpe kann es sich um einen Hydraulikmotor handeln.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 2 sieht vor, dass der Antriebsmotor über Wasser angeordnet ist und den unter Wasser angeordneten Rotor der Pumpmechanik mittels einer in das Wasser eintauchenden Antriebswelle antreibt. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der Antriebsmotor nicht mit einem wasserdichten Gehäuse auszubilden ist, wodurch ein kostengünstiger Antriebsmotor verwendbar ist.
Nach Anspruch 3 schließt sich an die Ausströmöffnung eine Abflussleitungsvorrichtung an, durch welche das durch die Pumpmechanik angesaugte Wasser aus dem Rotorgehäuse in einem Bereich über dem Wasser ableitbar ist. Die Abflussleitungsvorrichtung, kann beispielsweise als flexibler Schlauch mit beliebiger Länge ausgebildet sein. Durch eine derartige Abflussleitungsvorrichtung ist das abgesaugte Wasser gezielt an einen beliebigen Ort über der Wasserlinie förderbar.
Nach Anspruch 4 ist der Antriebsmotor unter Wasser angeordnet. Durch diese Ausgestaltung wird ermöglicht, dass die Pumpmechanik und der Antriebsmotor in einem Gehäuse anordenbar sind, wodurch zum einen ein Platzersparnis und zum anderen auch eine Reduzierung der Bauteile der Pumpe erreicht werden.
Nach Anspruch 5 weist der Antriebsmotor ein wasserdichtes Gehäuse auf. Durch diese Ausgestaltung des Antriebsmotors ist eine variable Anordnung desselben sowohl unter Wasser als auch über Wasser möglich. Zum anderen vereinfacht ein wasserdicht ausgebildeter Antriebsmotor die Handhabung desselben, da keine Vorkehrungen getroffen werden müssen, einen möglicherweise auch außerhalb des Wassers anordenbaren Antriebsmotor vor Nässeeinfluss zu schützen.
Gemäß der Ausgestaltung nach Anspruch 6 sind der Antriebsmotor und die Pumpmechanik in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht. Durch diese Ausgestaltung wird der Platzbedarf der Pumpe verringert und die Handhabung vereinfacht.
Dadurch, dass der Rotor der Pumpmechanik nach Anspruch 7 als Schaufelrad ausgebildet ist, ist der angesaugte Wasserstrom auf einfache Art und weise von der Einströmöffnung zur Ausströmöffnung beförderbar. Schaufeln des Rotors können gekrümmt ausgeführt sein. Ein Krümmungsradius derartiger gekrümmter Schaufeln kann in einer Ebene senkrecht zur Rotordrehachse verlaufen. Ein Rotordrehsinn im Pumpbetrieb kann so sein, dass bei gekrümmten Schaufeln die konkaven Schaufelflächen das Wasser von der Einströmöffnung hin zur Ausströmöffnung schaufeln oder umgekehrt auch so, dass die konvexen Flächen der Schaufeln den Wassertransport von der Einströmöffnung zur Ausströmöffnung gewährleisten.
Zusätzliche Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnung. In dieser zeigen:
1 schematisch eine unter Wasser angeordnete Pumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 eine Ansicht einer Pumpmechanik der Pumpe gemäß 1 in isolierter Ansicht; und
3 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsvariante einer Pumpe mit über Wasser angeordnetem Antriebsmotor.
Einander entsprechende Teile sind in den 1 bis 3 mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch Einzelheiten der im Folgenden näher erläuterten Ausführungsbeispiele können für sich genommen eine Erfindung darstellen oder Teil eines Erfindungsgedankens sein.
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Pumpe 1 zum Abpumpen von Wasser 2 eines stehenden Gewässers 3 dargestellt. Gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Pumpe 1 unter einer Wasserlinie 4 angeordnet und vollständig von Wasser 2 umgeben. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel steht die Pumpe 1 auf einem Grund 5 des Gewässers 3. Bei dem Gewässer 3 handelt es sich beispielsweise um einen Teich, einen Weiher oder einen Tümpel.
Die Pumpe 1 umfasst ein Pumpengehäuse 6, einen im Pumpengehäuse 6 angeordneten, nicht dargestellten Antriebsmotor und eine durch den Antriebsmotor antreibbare Pumpmechanik 7.
Die Pumpmechanik 7 ist im Detail in 2 dargestellt. Die Pumpmechanik 7 umfasst ein Rotorgehäuse 8, welches vorzugsweise einen Teil des Pumpengehäuses 6 bildet. Vorzugsweise ist das Rotorgehäuse 8 einstück mit dem Pumpengehäuse 6 ausgebildet. Zwischen dem Rotorgehäuse 8 und dem Bereich des Pumpengehäuses 6, in dem der Antriebsmotor untergebracht ist, ist vorteilhafterweise ein wasserdichtes Trennelement vorgesehen.
In dem Rotorgehäuse 8 ist ein Rotor 9 mit einer Rotordrehachse 10 angeordnet. Wie 2 zu entnehmen, ist der Rotor 9 als Schaufelrad ausgebildet, welches um die Rotordrehachse 10 drehbar ist. Der als Schaufelrad ausgebildete Rotor 9 umfasst eine sich entlang der Rotordrehachse 10 erstreckende Rotornabe 11 und mehrere sich radial von der Rotornabe 11 wegerstreckende Rotorschaufeln 12. Die Rotorschaufeln 12 weisen eine Längserstreckung entlang der Rotordrehachse 10 und eine Radialerstreckung in Richtung Rotorgehäuse 8 auf. Die Längserstreckung der Rotorschaufeln 12 entspricht im Wesentlichen einer Erstreckung des Rotorgehäuses 8 entlang der Rotordrehachse 10. Zum Zwecke einer verbesserten Wassermitnahme sind die Rotorschaufeln 12 leicht gewölbt ausgebildet und weisen in radialer Richtung in Bezug zur Rotordrehachse 10 eine wannen- bzw. trogförmige Querschnittskontur auf.
Die Rotornabe 11 ist mit einer Antriebswelle 13 des nicht näher dargestellten Antriebsmotors in Kraft übertragender Weise verbunden. Wie in 2 gezeigt, ist der Rotor 9 in radialer Richtung durch das Rotorgehäuse 8 umgeben. Das Rotorgehäuse 8 weist zu diesem Zweck eine im Wesentlichen zylindrische Grundform auf.
In dem Rotorgehäuse 8 ist eine Einströmöffnung 14 zum Eintritt eines durch den Richtungspfeil 15 angedeuteten, angesaugten Wasserstroms in das Rotorgehäuse 8 vorgesehen. Ferner ist in dem Rotorgehäuse 8 eine Ausströmöffnung 16 zum Austritt des angesaugten Wasserstroms 15 aus dem Rotorgehäuse 8 vorgesehen. Die Einströmöffnung 14 ist dabei derart in dem Rotorgehäuse 8 angeordnet, dass der Eintritt des Wasserstroms 15 in das Rotorgehäuse 8 tangential zur Rotordrehachse 10 erfolgt. Die Ausströmöffnung 16 ist derart in dem Rotorgehäuse 8 angeordnet, dass der Austritt des Wasserstroms 15 aus dem Rotorgehäuse 8 ebenfalls tangential zur Rotordrehachse 10 erfolgt. An die Ausströmöffnung 16 schließt sich an einer vom Rotor 9 abgewandten Außenwand des Rotorgehäuses 8 ein Ausströmstutzen 18 an. Wie 2 zu entnehmen, ist die Einströmöffnung 14 entsprechend mit einem Einströmstutzen 19 versehen, der sich an die vom Rotor 9 abgewandte Außenwand des Rotorgehäuses 8 anschließt. Der Einströmstutzen 19 und der Ausströmstutzen 18 geben einen im Querschnitt betrachteten rechteckige Einströmbereich bzw. Ausströmbereich des Wasserstroms 15 vor. Der Ausströmstutzen 18 ist zum Einströmstutzen 19 bezüglich der Rotordrehachse 10 um 90° versetzt an dem Rotorgehäuse 8 angeordnet.
Alternativ ist es auch möglich, dass mehrere Einströmöffnungen 14 bzw. mehrere Ausströmöffnungen 16 vorgesehen sind, die jeweils einen tangentialen Eintritt bzw. Austritt des Wasserstroms 15 in das Rotorgehäuse 8 bzw. aus dem Rotorgehäuse 8 ermöglichen.
Vorzugsweise schließt sich, wie in 1 dargestellt, an die Ausströmöffnung 16 eine Abflussleitungsvorrichtung 17 an. Die Abflussleitungsvorrichtung 17 ist vorzugsweise als Rohrleitung, insbesondere als flexibler Schlauch, ausgebildet. Die Abflussleitungsvorrichtung 17 ist dabei beispielsweise über eine nicht dargestellte Schlauchschelle mit dem Ausströmstutzen 18 der Ausströmöffnung 16 verbindbar. Durch die Abflussleitungsvorrichtung 17 ist der durch den Rotor 9 angesaugte Wasserstrom 15 in einen Bereich über der Wasserlinie 4 abführbar.
Im Betrieb der Pumpe wird das Wasser 2 durch eine Drehbewegung des Rotors 9 in einer Drehrichtung 20 um die Rotordrehachse 10 durch die Einströmöffnung 14 in das Rotorgehäuse 8 gesaugt. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Einströmöffnung 14 und der Ausströmöffnung 16 ist der Wasserstrom 15 an der Peripherie des Schaufelrads 9 tangential zur Rotordrehachse 10 durch das Rotorgehäuse 8 führbar. Durch eine derartige tangentiale Förderrichtung des Wasserstroms 15 ist eine besonders günstige Wasserstromführung erreichbar.
Bei einem alternativen Betrieb der Pumpe kann der Rotor 9 auch in einer der Drehrichtung 20 entgegengesetzten Drehrichtung angetrieben werden. Die Einströmöffnung 14 und die Ausströmöffnung 16 vertauschen dann ihre Rollen.
Die Drehzahl des Antriebsmotors bzw. des Rotors ist vorteilhafterweise so einzustellen, dass ein Wasserdruck p₁ im Bereich der Einströmöffnung 14 gleich groß bzw. etwas geringer als der Wasserdruck p₂ im Bereich der Ausströmöffnung 16 ist. Dieses Druckverhältnis hat zur Folge, dass der Wasserstrom 15 die Ausströmöffnung 16 nur mit geringer Geschwindigkeit verlässt, das Wasser 2 also aus der Ausströmöffnung 16 fließt und nicht unter Druck herausspritzt. Durch eine geringe Druckdifferenz zwischen p₁ und p₂ sind große Wassermengen bei geringem Energieaufwand förderbar.
Vorzugsweise bildet das Rotorgehäuse 8 einen Teil des Pumpengehäuses 6 und ist mit diesem einstückig ausgebildet. In dem Pumpengehäuse 6 ist gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel auch der Antriebsmotor untergebracht. Zu diesem Zweck ist das Pumpengehäuse 6 im Bereich des Antriebsmotors wasserdicht ausgebildet, um ein Eindringen von Wasser zu verhindern. Der Antriebsmotor ist vorzugsweise als Elektromotor ausgebildet und mit dem Rotor 9 über die Antriebswelle 13 in Kraft übertragender Weise verbunden. Zum Zwecke der wasserdichten Ausbildung des Pumpengehäuses 6 im Bereich des Antriebsmotors kann alternativ beispielsweise ein nicht dargestelltes inneres Gehäuse vorgesehen sein, dass innerhalb des Pumpengehäuses 6 angeordnet ist und den Antriebsmotor umschließt.
In 3 ist eine zweite Variante einer Pumpe 21 gezeigt. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend schon unter Bezugnahme auf die 1 und 2 erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Die Pumpe 21 gemäß 3 unterscheidet sich von der Pumpe 1 gemäß den 1 und 2 dadurch, dass der Antriebsmotor 22 über der Wasserlinie 4 außerhalb des Gewässers 3 angeordnet ist. Die Pumpmechanik 7 der Pumpe 21 entspricht im Wesentlichen der Pumpmechanik 7 gemäß der Pumpe 1 des ersten Ausführungsbeispiels. Die Pumpmechanik 7 ist mit dem Antriebsmotor 22 über eine in das Wasser 2 eintauchende Antriebswelle 23 in Kraft übertragender Weise verbunden. Der durch den Rotor 9 der Pumpmechanik 7 angesaugte Wasserstrom 15 wird über die Abflussleitungsvorrichtung 17 in einen Bereich über der Wasserlinie 4 abgeführt.

Claims

Pumpe (1; 21) zum Abpumpen von Flüssigkeiten, insbesondere von Wasser eines stehenden Gewässers, mit a) einem wahlweise über oder unter Wasser (2) anordenbaren Antriebsmotor (22), b) einer durch den Antriebsmotor (22) antreibbaren, unter Wasser (2) angeordneten Pumpmechanik (7), wobei die Pumpmechanik (7) c) ein Rotorgehäuse (8) und d) einen in dem Rotorgehäuse (8) angeordneten Rotor (9) mit einer Rotordrehachse (10) aufweist, wobei e) an dem Rotorgehäuse (8) mindestens eine Einströmöffnung (14) zum Eintritt eines angesaugten Wasserstroms (15) in das Rotorgehäuse (8), und f) mindestens eine Ausströmöffnung (16) zum Austritt des angesaugten Wasserstroms (15) aus dem Rotorgehäuse (8), vorgesehen ist, wobei g) die mindestens eine Einströmöffnung (14) derart in dem Rotorgehäuse (8) angeordnet ist, dass der Eintritt des Wasserstroms (15) in das Rotorgehäuse (8) tangential zur Rotordrehachse (10) erfolgt, und h) die mindestens eine Ausströmöffnung (16) derart in dem Rotorgehäuse (8) angeordnet ist, dass der Austritt des Wasserstroms (15) aus dem Rotorgehäuse (8) tangential zur Rotordrehachse (10) erfolgt.
Pumpe (21) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (22) über Wasser (2) angeordnet ist und den Rotor (9) der Pumpmechanik (7) mittels einer in das Wasser (2) eintauchenden Antriebswelle (23) antreibt.
Pumpe (1; 21) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich an die Ausströmöffnung (16) eine Abflussleitungsvorrichtung (17) anschließt, durch welche der durch die Pumpmechanik (7) angesaugte Wasserstrom (15) aus dem Rotorgehäuse (8) in einen Bereich über dem Wasser (2) ableitbar ist.
Pumpe (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor unter Wasser (2) angeordnet ist.
Pumpe (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor ein wasserdichtes Gehäuse aufweist.
Pumpe (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor und die Pumpmechanik (7) in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind.
Pumpe (1; 21) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (9) als Schaufelrad ausgebildet ist.