DE202012102918U1

DE202012102918U1 - Spiralstrom-Konstantdruckpumpe

Info

Publication number: DE202012102918U1
Application number: DE201220102918
Authority: DE
Original assignee: SUZHOU SCS FLUID TECHNOLOGY CO; SUZHOU SCS FLUID TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SUZHOU SCS FLUID TECHNOLOGY CO; SUZHOU SCS FLUID TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-08-02
Filing date: 2012-08-02
Publication date: 2012-08-31
Anticipated expiration: 2022-08-03

Abstract

Spiralstrom-Konstantdruckpumpe mit einem Pumpengehäuse und einem Schaufelrad, wobei das Pumpengehäuse eine kreisbogenförmige Innenwand aufweist und das Schaufelrad eine hintere Deckplatte mit einer Nabe und eine Vielzahl von Vorderschaufeln umfasst, welche sich an der Vorderseite der hinteren Deckplatte befinden und einteilig mit dieser ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich jede der Vorderschaufel in der Nähe des Umfangsrands der hinteren Deckplatte gegen den Uhrzeigersinn biegt und im Uhrzeigersinn neigt und somit einen Schrägbiegebereich ausbildet, der mit der vorderen Oberfläche der hinteren Deckplatte einen Winkel einschließt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kreiselpumpen, insbesondere auf eine Spiralstrom-Konstantdruckpumpe.
Technischer Hintergrund
Aus der chinesischen Offenlegungsschrift CN2764967Y ist eine Drallstrom-Konstantdruckpumpe bekannt, die einen Pumpenkörper, einen vorderen und einen hinteren Pumpendeckel, eine Pumpenwelle, ein Schaufelrad und einen Elektromotor umfasst. Dabei ist der hintere Pumpendeckel fest an der Vorderseite des Pumpenkörpers und der vordere Pumpendeckel wiederum fest an der Vorderseite des hinteren Pumpendeckels angebracht, so dass ein eine Pumpenkammer bildendes Pumpengehäuse gemeinsam durch den vorderen und den hinteren Pumpendeckel ausgebildet wird. Die Pumpenwelle ist drehbar im Pumpenkörper gelagert, wobei sich der vordere Abschnitt der Pumpenwelle innerhalb der Stopfbuchspackung einer für den hinteren Pumpendeckel vorgesehenen Stopfbuchse befindet und sich das Vorderende der Pumpenwelle, an dem das Schaufelrad fest angebracht ist, in die Pumpenkammer erstreckt. Darüber hinaus verfügt der vordere Pumpendeckel an seiner Vorderseite über eine horizontale Flüssigkeitseintrittsöffnung und an seiner rechten Seite über eine vertikale Flüssigkeitsaustrittsöffnung. Das Schaufelrad besteht aus einer hinteren Deckplatte mit einer Nabe und einer Vielzahl von Vorder- und Hinterschaufeln, welche sich beidseitig der hinteren Deckplatte befinden und einteilig mit dieser ausgebildet sind. Hierbei sind die Vorderschaufel höher positioniert als die Hinterschaufel. Wie aus 6 und 7 hervorgeht, neigt sich die Vorderschaufel 10, die sich von einem vom Mittelpunkt O der hinteren Deckplatte 20 beabstandeten Punkt A erstreckt und senkrecht zur hinteren Deckplatte 20 ausgerichtet ist, geradlinig im Uhrzeigersinn und schließt so mit der Verbindungslinie zwischen Mittelpunkt O und Ausgangspunkt A der Vorderschaufel 10 einen Winkel ein. Weiterhin biegt bzw. neigt sich die Vorderschaufel an einem Punkt B in der Nähe des Umfangsrands der hinteren Deckplatte 20 gegen den Uhrzeigersinn und schließt somit mit der vorderen Oberfläche der hinteren Deckplatte 20 einen Winkel ein. Zudem weist die Vorderschaufel 10 eine Außenkante 12 auf, die von einem Punkt C in einem hinteren Schaufelfuß 11 der Vorderschaufel 10 zu einem Punkt D an einer freien, durch eine Parallele dargestellten Vorderkante 13 der Vorderschaufel 10 verläuft und dabei nach innen hin geneigt ist. Der vordere Pumpendeckel weist eine kreisbogenförmige Innenwand auf. Da bei einer derartigen Drallstrom-Konstantdruckpumpe sich die Vorderschaufel 10 in der Nähe des Umfangsrands der hinteren Deckplatte 20 gegen den Uhrzeigersinn biegt bzw. neigt, kann die Flüssigkeit innerhalb der Pumpenkammer verwirbelt werden, wodurch der Auslassdruck der Pumpe in gewissem Maße erhöht wird und im Wesentlichen konstant bleibt. Aber gerade deswegen, dass sich die Vorderschaufel 10 in der Nähe des Umfangsrands der hinteren Deckplatte 20 gegen den Uhrzeigersinn biegt bzw. neigt, ist der von der Mittellinie des hinteren Schaufelfußes 11 in diesem Bereich der Vorderschaufel 10 und der Mittellinie des AB-Abschnitts der Vorderschaufel 10 eingeschlossene Winkel a kleiner als der von der Mittellinie der freien, durch eine Parallele dargestellten Vorderkante 13 in diesem Bereich der Vorderschaufel 10 und der Mittellinie des AB-Abschnitts der Vorderschaufel 10 eingeschlossene Winkel b. Dies führt dazu, dass die Flüssigkeit mit einer höheren Absolutgeschwindigkeit die freie Vorderkante 13 verlässt, als sie den hinteren Schaufelfuß 11 verlässt, wodurch eine Längsströmung der Flüssigkeit innerhalb der Pumpenkammer in Richtung des vorderen Pumpendeckels und damit ein weiterer Druckanstieg ausgeschlossen sind.
Beschreibung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Spiralstrom-Konstantdruckpumpe bereitzustellen, mit der das Problem eines oft bei den bekannten Drallstrom-Konstantdruckpumpen zu beobachtenden, niedrigen Druckes überwunden werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Spiralstrom-Konstantdruckpumpe mit einem Pumpengehäuse und einem Schaufelrad, wobei das Pumpengehäuse eine kreisbogenförmige Innenwand aufweist und das Schaufelrad eine hintere Deckplatte mit einer Nabe und eine Vielzahl von Vorderschaufeln umfasst, welche sich an der Vorderseite der hinteren Deckplatte befinden und einteilig mit dieser ausgebildet sind. Eine derartige Spiralstrom-Konstantdruckpumpe zeichnet sich dadurch aus, dass sich jede der Vorderschaufel in der Nähe des Umfangsrands der hinteren Deckplatte gegen den Uhrzeigersinn biegt und im Uhrzeigersinn neigt und somit einen Schrägbiegebereich ausbildet, der mit der vorderen Oberfläche der hinteren Deckplatte einen Winkel einschließt.
Da bei der erfindungsgemäßen Spiralstrom-Konstantdruckpumpe sich die Vorderschaufel in der Nähe des Umfangsrands der hinteren Deckplatte gegen den Uhrzeigersinn biegt und im Uhrzeigersinn neigt und somit einen Schrägbiegebereich ausbildet, der mit der vorderen Oberfläche der hinteren Deckplatte einen Winkel einschließt, ist eine Längsströmung der Flüssigkeit innerhalb der Pumpenkammer in Richtung des vorderen Pumpendeckels mit begleitender Wirbelströmung zu erwarten, so dass innerhalb der Pumpe ein sogenannter Spiralstrom entsteht. Der Flüssigkeitsstrom tritt mehrmals in den Zwischenraum der mehreren Vorderschaufel des Schaufelrads ein und sein Druck wird dabei erhöht, was gegenüber den bisher bekannten Drallstrom-Konstantdruckpumpen einen höheren und stabileren Auslassdruck der Pumpe gewährleistet.
Weiterhin umfasst bzw. weist die erfindungsgemäße Spiralstrom-Konstantdruckpumpe folgende Merkmale auf:
Der Schrägbiegebereich weist eine Außenkante auf, die von einem hinteren Schaufelfuß zu einer freien Vorderkante verläuft und dabei mit einem Winkel von 3° bis 10° nach innen hin geneigt ist.
Der Schrägbiegebereich weist eine Außenkante auf, die von einem hinteren Schaufelfuß zu einer freien Vorderkante verläuft und dabei mit einem Winkel von 6° nach innen hin geneigt ist.
Die Vorderschaufel weist einen Eintrittswinkel von 30° bis 60° auf.
Die Vorderschaufel weist einen Eintrittswinkel von 45° auf.
Die freie Vorderkante des Schrägbiegebereiches weist einen Austrittswinkel von 90° bis 130° auf.
Die freie Vorderkante des Schrägbiegebereiches weist einen Austrittswinkel von 100° auf.
Der hintere Schaufelfuß des Schrägbiegebereiches weist einen Austrittswinkel von 110° bis 140° auf.
Der hintere Schaufelfuß des Schrägbiegebereiches weist einen Austrittswinkel von 130° auf.
Die kreisbogenförmige Innenwand des Pumpengehäuses umfasst einen vorderen Kreisbogen mit einem Radius R1, einen mittleren Kreisbogen mit einem Radius R2 und eine hintere, von vorn nach hinten zur Mittellinie des Pumpengehäuses schräggestellte Geradlinie. So entsteht eine Innenwand des Pumpengehäuses, wenn der vordere Kreisbogen mit dem Radius R1, der mittlere Kreisbogen mit dem Radius R2 und die hintere, von vorn nach hinten zur Mittellinie des Pumpengehäuses schräggestellte Geradlinie um die Mittellinie des Pumpengehäuses herum einmal gedreht werden. Hierbei ist der Radius R1 größer als der Radius R2 gewählt.
Darstellung der Abbildungen
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen und Ausführungsformen die erfindungsgemäße Spiralstrom-Konstantdruckpumpe näher beschrieben und erläutert. Dabei zeigen
1 einen schematischen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Spiralstrom-Konstantdruckpumpe,
2 die Frontansicht einer hinteren Deckplatte eines Schaufelrads einer erfindungsgemäßen Spiralstrom-Konstantdruckpumpe und einer an der vorderen Oberfläche der hinteren Deckplatte befindlichen Vorderschaufel,
3 einen schematischen Längsschnitt einer hinteren Deckplatte eines Schaufelrads der in 2 dargestellten Spiralstrom-Konstantdruckpumpe sowie einer an der vorderen Oberfläche der hinteren Deckplatte befindlichen Vorderschaufel und einer an der hinteren Oberfläche der hinteren Deckplatte befindlichen Hinterschaufel,
4 einen schematischen Längsschnitt eines Pumpengehäuses einer erfindungsgemäßen Spiralstrom-Konstantdruckpumpe,
5 in schematischer Darstellung eine hintere Stirnfläche des Pumpengehäuses gemäß 4,
6 die Frontansicht einer hinteren Deckplatte eines Schaufelrads einer aus dem Stand der Technik bekannten Drallstrom-Konstantdruckpumpe und einer an der vorderen Oberfläche der hinteren Deckplatte befindlichen Vorderschaufel und
7 einen schematischen Längsschnitt einer hinteren Deckplatte eines Schaufelrads der in 6 dargestellten Drallstrom-Konstantdruckpumpe sowie einer an der vorderen Oberfläche der hinteren Deckplatte befindlichen Vorderschaufel und einer an der hinteren Oberfläche der hinteren Deckplatte befindlichen Hinterschaufel.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Spiralstrom-Konstantdruckpumpe, die einen Pumpenkörper 100, ein Pumpengehäuse 200, eine Pumpenwelle 300, ein Schaufelrad 400 und einen Elektromotor 500 umfasst.
Hierbei ist das Pumpengehäuse 200 fest an der Vorderseite des Pumpenkörpers 100 angebracht und bildet gemeinsam mit diesem eine Pumpenkammer 600 aus. Der Elektromotor 500 ist fest an der Rückseite des Pumpenkörpers 100 angebracht und weist eine Welle auf, die als Pumpenwelle 300 fungiert. Zudem umfasst die Pumpenwelle 300 ein Vorderende, das sich in die Pumpenkammer 600 erstreckt und an dem das Schaufelrad 400 fest angebracht ist. Des Weiteren weist der Pumpenkörper 100 einen zentralen Dichtungsraum 110 auf, in dem eine bekannte Gleitringdichtung 120 angeordnet ist. Zusätzlich dazu verfügt das Pumpengehäuse 200 an seiner Vorderseite über eine horizontale Flüssigkeitseintrittsöffnung 210 und an seiner rechten Seite über eine vertikale Flüssigkeitsaustrittsöffnung 220. Das Schaufelrad 400 umfasst eine hintere Deckplatte 460 mit einer Nabe 410 und eine Vielzahl von Vorder- 450 und Hinterschaufeln 480, welche sich beidseitig der hinteren Deckplatte 460 befinden und einteilig mit dieser ausgebildet sind. Hierbei sind die Vorderschaufel 450 höher positioniert als die Hinterschaufel 480.
Die Vorderschaufel 450 des Schaufelrads 400 ist wie in 2 und 3 dargestellt geformt und weist einen HI-Abschnitt auf, der identisch mit dem AB-Abschnitt der Vorderschaufel 10 des Schaufelrads der breits bekannten Drallstrom-Konstantdruckpumpe gemäß 6 und 7 ausgebildet ist. Jedoch biegt sich diese Vorderschaufel an einem Punkt I in der Nähe des Umfangsrands der hinteren Deckplatte 460 gegen den Uhrzeigersinn und neigt sich im Uhrzeigersinn und bildet somit einen Schrägbiegebereich aus, der mit der vorderen Oberfläche der hinteren Deckplatte 460 einen Winkel einschließt. Ferner weist der Schrägbiegebereich eine Außenkante 452 auf, die von einem Punkt J in einem hinteren Schaufelfuß 451 zu einem Punkt K an einer freien, durch eine Parallele dargestellten Vorderkante 453 verläuft und dabei mit einem Winkel e von 3° bis 10°, vorzugsweise von 6°, nach innen hin geneigt ist. Da sich die Vorderschaufel 450 in der Nähe des Umfangsrands der hinteren Deckplatte 460 gegen den Uhrzeigersinn biegt und im Uhrzeigersinn neigt und somit einen Schrägbiegebereich ausbildet, der mit der vorderen Oberfläche der hinteren Deckplatte 460 einen Winkel einschließt, ist der von der Mittellinie des hinteren Schaufelfußes 451 des Schrägbiegebereiches gemäß 2 und der Mittellinie des HI-Abschnitts der Vorderschaufel 450 eingeschlossene Winkel d größer als der von der Mittellinie der freien, durch eine Parallele dargestellten Vorderkante 453 des Schrägbiegebereiches und der Mittellinie des HI-Abschnitts der Vorderschaufel 450 eingeschlossene Winkel c. Als Folge hiervon verlässt die Flüssigkeit mit einer niedrigeren Absolutgeschwindigkeit die freie Vorderkante 453, als sie den hinteren Schaufelfuß 451 verlässt. Damit ist eine Längsströmung der Flüssigkeit innerhalb der Pumpenkammer in Richtung des vorderen Pumpendeckels mit begleitender Wirbelströmung zu erwarten, so dass innerhalb der Pumpe ein sogenannter Spiralstrom entsteht. Der Flüssigkeitsstrom tritt mehrmals in den Zwischenraum der mehreren Vorderschaufel 450 gegen den Uhrzeigersinn ein und sein Druck wird dabei kontinuierlich erhöht und bleibt nach Erreichen eines maximalen Druckes konstant. Die Vorderschaufel 450 weist einen Eintrittswinkel g von 30° bis 60°, vorzugsweise 45°, auf. Die freie, durch eine Parallele dargestellte Vorderkante 453 des Schrägbiegebereiches weist einen Austrittswinkel p von 90° bis 130°, vorzugsweise 100°, auf. Der hintere Schaufelfuß 451 des Schrägbiegebereiches weist einen Austrittswinkel q von 110° bis 140°, vorzugsweise 130°, auf. Dadurch lässt sich ein höherer und stabilerer Auslassdruck der Pumpe erreichen.
Um den durch die Vorderschaufel 450 des Schaufelrads 400 innerhalb der Pumpe erzeugten Spiralstrom mehrmals in den Zwischenraum der mehreren Vorderschaufel 450 des Schaufelrads 400 einleiten und somit den Auslassdruck der Pumpe weiter erhöhen zu können, ist der vordere Pumpendeckel einer bekannten Drallstrom-Konstantdruckpumpe erfindungsgemäß dahingehend verbessert, dass seine Innenwand statt einer einzigen Kreisbogenstruktur mehrere Kreisbögen enthält (siehe 4 und 5). Wie aus 4 ersichtlich ist, weist das Pumpengehäuse 200 einer erfindungsgemäßen Spiralstrom-Konstantdruckpumpe eine Innenwand auf, die einen vorderen Kreisbogen 260 mit einem Radius R1, einen mittleren Kreisbogen 270 mit einem Radius R2 und eine hintere, von vorn nach hinten zur Mittellinie des Pumpengehäuses 200 schräggestellte Geradlinie 280 umfasst. So entsteht eine Innenwand des Pumpengehäuses 200, wenn der vordere Kreisbogen 260 mit dem Radius R1, der mittlere Kreisbogen 270 mit dem Radius R2 und die hintere, von vorn nach hinten zur Mittellinie des Pumpengehäuses 200 schräggestellte Geradlinie 280 um die Mittellinie des Pumpengehäuses 200 herum einmal gedreht werden. Hierbei ist der Radius R1 größer als der Radius R2 gewählt.
Bei der erfindungsgemäßen Spiralstrom-Konstantdruckpumpe ist die Auslassfliehkraft im hinteren Schaufelfuß 451 des Schrägbiegebereiches der Vorderschaufel 450 des Schaufelrads 400 größer als an der freien Vorderkante des Schrägbiegebereiches der Vorderschaufel 450, so dass ein entsprechend höherer Flüssigkeitsdruck im hinteren Schaufelfuß des Schrägbiegebereiches als an der freien Vorderkante des Schrägbiegebereiches entsteht. Daraus ergibt sich, dass die Flüssigkeit vom hinteren Schaufelfuß des Schrägbiegebereiches in Richtung der freien Vorderkante des Schrägbiegebereiches strömt, wodurch eine Längsströmung aufliegt. Unter Einwirkung des Schaufelrads 400 wird der Flüssigkeitsstrom zugleich verwirbelt, so dass ein Spiralstrom entsteht. Dieser tritt erneut in den Zwischenraum der mehreren Vorderschaufel 450 des Schaufelrads 400 ein und sein Druck wird wie bei einer mehrstufigen Kreiselpumpe erneut erhöht, so dass schließlich eine große Förderhöhe und ein gleichbleibender Druck erreicht werden. Dabei dient die spiralgehäuseähnliche Kreisbogenstruktur des Pumpengehäuses 200 vorteilhafterweise zur Führung. Überdies besteht zwischen Vorderschaufel 450 und Innenwand des Pumpengehäuses 200 ein großer Abstandsraum, der die Vorderschaufel 450 bei Pumpen einer Flüssigkeit mit einem hohen Anteil an festen Fremdbestandteilen vor Verschleiß schützt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

CN 2764967 Y [0002]

Claims

Spiralstrom-Konstantdruckpumpe mit einem Pumpengehäuse und einem Schaufelrad, wobei das Pumpengehäuse eine kreisbogenförmige Innenwand aufweist und das Schaufelrad eine hintere Deckplatte mit einer Nabe und eine Vielzahl von Vorderschaufeln umfasst, welche sich an der Vorderseite der hinteren Deckplatte befinden und einteilig mit dieser ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich jede der Vorderschaufel in der Nähe des Umfangsrands der hinteren Deckplatte gegen den Uhrzeigersinn biegt und im Uhrzeigersinn neigt und somit einen Schrägbiegebereich ausbildet, der mit der vorderen Oberfläche der hinteren Deckplatte einen Winkel einschließt.
Spiralstrom-Konstantdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrägbiegebereich der Schaufel eine Außenkante aufweist, die von einem hinteren Schaufelfuß zu einer freien Vorderkante der Schaufel verläuft und dabei gegenüber einer Achse des Schaufelrads mit einem Winkel von 3° bis 10° radial nach innen hin geneigt ist.
Spiralstrom-Konstantdruckpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrägbiegebereich der Schaufel eine Außenkante aufweist, die von einem hinteren Schaufelfuß zu einer freien Vorderkante der Schaufel verläuft und dabei gegenüber einer Achse des Schaufelrads mit einem Winkel von 6° radial nach innen hin geneigt ist.
Spiralstrom-Konstantdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderschaufel einen Eintrittswinkel von 30° bis 60° aufweist.
Spiralstrom-Konstantdruckpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderschaufel einen Eintrittswinkel von 45° aufweist.
Spiralstrom-Konstantdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die freie Vorderkante des Schrägbiegebereiches einen Austrittswinkel von 90° bis 130° aufweist.
Spiralstrom-Konstantdruckpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die freie Vorderkante des Schrägbiegebereiches einen Austrittswinkel von 100° aufweist.
Spiralstrom-Konstantdruckpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hintere Schaufelfuß des Schrägbiegebereiches einen Austrittswinkel von 110° bis 140° aufweist.
Spiralstrom-Konstantdruckpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der hintere Schaufelfuß des Schrägbiegebereiches einen Austrittswinkel von 130° aufweist.
Spiralstrom-Konstantdruckpumpe nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisbogenförmige Innenwand des Pumpengehäuses einen vorderen Kreisbogen mit einem Radius R1, einen mittleren Kreisbogen mit einem Radius R2 und eine hintere, von vorn nach hinten zur Mittellinie des Pumpengehäuses schräggestellte Geradlinie umfasst, wobei die Innenwand des Pumpengehäuses entsteht, indem der vordere Kreisbogen mit dem Radius R1, der mittlere Kreisbogen mit dem Radius R2 und die hintere, von vorn nach hinten zur Mittellinie des Pumpengehäuses schräggestellte Geradlinie um die Mittellinie des Pumpengehäuses herum einmal gedreht werden, wobei der Radius R1 größer als der Radius R2 gewählt ist.