DE2156342A1

DE2156342A1 - centrifugal pump

Info

Publication number: DE2156342A1
Application number: DE19712156342
Authority: DE
Inventors: L I Rasmussen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-11-12
Filing date: 1971-11-12
Publication date: 1972-05-18
Also published as: SE376050B; NO132366B; IT944915B; NO132366C; AT308550B; FI52622B; FR2114659A5; DK123372B; CH541725A; FI52622C

Description

DIPL.-ING. KLAUS BEHN 2 1 O Ό 3 4-2DIPL.-ING. KLAUS BEHN 2 1 O Ό 3 4-2

DlPL.-PHYS. ROBERT MÜNZHUBERDlPL.-PHYS. ROBERT MÜNZHUBER

PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

8 MÜNCHEN 22 Wl DENMAYERSTRASSE β TEL. (0811) 22 25 30-29 51928 MUNICH 22 Wl DENMAYERSTRASSE β TEL. (0811) 22 25 30-29 5192

12. November 1971 A 57571 Pp/vsNovember 12, 1971 A 57571 pp / vs

Herr Leif Ivan RASMUSSEN, Dalvangsvej 5.9, 2600 Glostrup / DänemarkMr. Leif Ivan RASMUSSEN, Dalvangsvej 5.9, 2600 Glostrup / Denmark

Zentri fugalpumpeCentrifugal pump

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrifugalpumpe mit einem von einer Triebwelle angetriebenen Pumporgan, das in einem Pumpengehäuse mit Einlauf und Auslauf für die zu pumpende Flüssigkeit rotiert.The present invention relates to a centrifugal pump with a drive shaft driven Pump element that rotates in a pump housing with an inlet and outlet for the liquid to be pumped.

In üblichen Zentrifugalpumpen dieser Art besteht das Pumporgan aus einem rotierenden Pumprad mit Schaufeln, die die gepumpte Flüssigkeit von dem axialen Einlauf des Pumprades nach der Peripherie des Pumprades in einen das Pumprad umgebenden Druckkanal schleudern. Das Pumprad 1stIn conventional centrifugal pumps of this type, the pump element consists of a rotating pump wheel with blades, which the pumped liquid from the axial inlet of the pump wheel to the periphery of the pump wheel in a das Spin the pressure channel surrounding the pump wheel. The pump wheel 1st

209821/0707209821/0707

Bankhaus Merck Finck & Co. München. Nr 25 464 t Bankhaus H. Aufhäuser. München. Nr. 261300 Poetacheck: München 20904Bankhaus Merck Finck & Co. Munich. No. 25 464 t Bankhaus H. Aufhäuser. Munich. No. 261300 Poetacheck: Munich 20904

relHtjr.irnrnmlrnsse PatentseniorRelHtjr.irnrnmlrnsse Patent Senior

auf der Triebwelle befestigt, die ihrerseits durch Riementrieb angetrieben wird oder es kann aus der Welle einer Antriebsmaschine, z.B. eines Elektromotors, bestehen, wobei die Triebwelle durch eine Stopfbüchse in das Pumpengehäuse eingeführt ist. Dadurch können sich bei den bekannten Pumpen beim Pumpen aggressiver Flüssigkeiten, die sich nicht zur Lagerschmierung eignen, und auch an den Stellen, wo rotierende Teile gegeneinander gleiten, Probleme ergeben.attached to the drive shaft, which in turn is driven by a belt drive or it can be from the shaft of a Drive machine, e.g. an electric motor, with the drive shaft through a stuffing box into the pump housing is introduced. This can result in the known pumps when pumping aggressive liquids that are not suitable for bearing lubrication, and also cause problems at the points where rotating parts slide against each other.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, eine Zentrifugalpumpe zu schaffen, bei der diese Probleme vermieden sind.The invention has for its object to provide a centrifugal pump in which these problems are avoided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Zentrifugalpumpe gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Welle des Pumporgans, die in üblicher Weise von der Triebwelle ausgeht, einen spitzen Winkel mit dieser bildet, daß das Pumporgan aus einer die Welle des Pumporgans um-™ schließenden, fingerförmigen Hülle besteht, die durch ein elastisch nachgiebiges Verbindungsteil undrehbar und dichtschließend mit dem Pumpengehäuse oder mit diesem mit einem einstückigen Teil um das mit der Triebwelle verbundene Ende der Welle des Pumporgans verbunden ist, daß der zur Aufnah-According to the invention, this object is achieved by a centrifugal pump solved, which is characterized in that the shaft of the pump member, which is in the usual manner of the Drive shaft goes out, forms an acute angle with this, that the pumping element from one of the shaft of the pumping element around- ™ closing, finger-shaped sheath, which is non-rotatable and tightly closing due to an elastically flexible connecting part with the pump housing or with this with an integral part around the end connected to the drive shaft is connected to the shaft of the pumping element that the

209821 /0707209821/0707

me des Pumporgans bestimmte Raum des Pumpengehäuses von Kegelflächen begrenzt ist, deren Scheitelpunkte beide auf der Triebwellenachse oder deren Verlängerung liegen, daß der Einlauf des Pumpengehäuses in der Nähe und außerhalb dieser Scheitelpunkte angeschlossen ist und daß der Auslauf des Pumpengehäuses bei oder außerhalb des Endes der fingerförmigen Hülle angeschlossen ist.me of the pumping organ certain space of the pump housing is limited by conical surfaces, the vertices of both of which the drive shaft axis or its extension lie that the inlet of the pump housing in the vicinity and outside this vertex is connected and that the outlet of the pump housing at or outside the end of the finger-shaped Sheath is attached.

Die fingerförmige Hülle des Pumporgans wird hierbei die gepumpte Flüssigkeit von der treibenden Welle vollständig trennen,und dadurch können keine Schwierigkeiten beim Schmieren deren Lager auftreten, so daß die Wahl der Antriebsmaschine frei ist und im übrigen unabhängig von der Pumpe.The finger-shaped casing of the pumping element is completely covered by the pumped liquid from the driving shaft separate, and thereby no difficulties in lubricating their bearings can occur, so that the choice of The prime mover is free and otherwise independent of the pump.

Die Welle des Pumporgans, die einen spitzen Winkel von vorzugsweise etwa 15-20 Grad mit der Triebwelle bildet, beschreibt bei ihrer Rotation eine Kegelfläche und führt die fingerförmige Hülle mit sich, so daß diese auch eine Kegelflächenbewegung durchläuft, jedoch ohne zu rotieren. Um eine solche Bewegung zu ermöglichen, kann die fingerförmige Hülle des Pumporgans gemäß der Erfindung aus elastischem Material und mit dem Verbindungsteil zu seiner Be-The shaft of the pumping element, which forms an acute angle of preferably about 15-20 degrees with the drive shaft, describes a conical surface as it rotates and carries the finger-shaped casing with it, so that it also has a Conical surface motion passes through, but without rotating. In order to enable such a movement, the finger-shaped casing of the pumping element according to the invention can be made of elastic Material and with the connecting part to its loading

209821/0707209821/0707

festigiang einstückig ausgeführt sein, oder das Verbindungsteil der fingerförmigen Hülle kann gemäß der Erfindung aus einem Balg bestehen.festigiang be made in one piece, or the connecting part the finger-shaped sheath can consist of a bellows according to the invention.

Sobald das Pumporgan eine Kegelfläche beschreibt, wird es die durch den Einlauf des Pumpengehäuses zugeführte Flüssigkeit mitreißen, die während ihrer auswärtsgerich-■k teten Bewegung im Pumpraum infolgedessen wachsenden Abstandes von der Achse der Triebwelle beschleunigt werden wird, und sobald die Flüssigkeit am Ende des Pumporgans angelangt ist, wird sie mit großer Geschwindigkeit durch den Auslauf des Pumpengehäuses ausströmen. Diese Geschwindigkeit wird allein auf Grund der Wirkung der Zentrifugalkraft erzielt, und in einer konstruktiv besonders einfachen Ausführungsform kann die Zentrifugalpumpe gemäß der Erfindung deshalb in der Weise ausgeführt sein, daß die den Pumpraum begrenzenden Kegelflächen den gleichen öffnungswinkel haben und ihre Scheitelpunkte mit Abstand voneinander auf der Achse
der Triebwelle liegen.As soon as the pump element describes a conical surface, it will entrain the liquid supplied through the inlet of the pump housing, which will be accelerated during its outward movement in the pump chamber as a result of increasing distance from the axis of the drive shaft, and as soon as the liquid reaches the end of the pump element has arrived, it will flow out through the outlet of the pump housing at great speed. This speed is achieved solely on the basis of the effect of the centrifugal force, and in a structurally particularly simple embodiment, the centrifugal pump according to the invention can therefore be designed in such a way that the conical surfaces delimiting the pump chamber have the same opening angle and their vertices are spaced apart from one another on the axis
the drive shaft.

Sobald die Flüssigkeit außerhalb des Endes des
Pumporgans angelangt ist, wird ihr keine größere Geschwindigkeit mehr durch direkten Kontakt mit dem Pumporgan beige-Once the liquid is outside the end of the
When the pump organ has arrived, it is no longer able to achieve a greater speed through direct contact with the pump organ.

- 5 209821/0707 - 5 209821/0707

bracht, und es kann deshalb zweckmäßig sein, die Flüssigkeit vor ihrem Ausströmen anzusammeln. Dies kann gemäß der Erfindung dadurch erreicht werden, daß der Pumpraum einen radial außerhalb des Endes der fingerförmigen Hülle liegenden Druckkanal aufweist.brings, and it may therefore be useful to collect the liquid before it flows out. This can be done according to the invention can be achieved in that the pump chamber has a radially outside of the end of the finger-shaped casing having lying pressure channel.

Auf der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen:Embodiments of the invention are shown in the drawing for example, show:

Pig. 1 einen Schnitt durch eine Ausführungsform einer Zentrifugalpumpe gemäß der Erfindung, undPig. 1 shows a section through an embodiment a centrifugal pump according to the invention, and

Pig. 2 in ähnlicher Weise einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform der Pumpe.Pig. 2 shows a section through another embodiment of the pump in a similar manner.

In Fig. 1 hat die Pumpe ein Pumpengehäuse mit einem Gehäuseunterteil 10, der auf einem Gehäuseboden 11 befestigt ist, den eine auf nicht gezeigte Weise gelagerte Triebwelle 12 durchdringt. Auf dem Gehäuseunterteil 10 ist ein Gehäuseoberteil 13 dichtschließend befestigt, der in Portsetzung eines hauptsächlich zylindrischen Teils als hohler Kegelring ausgebildet ist zur Bildung eines Pumpraums 14, der von einer kegelstumpfförmlgen Außenwand 15* einer kegelförmigen Innenwand 16 und einer diese Wände verbindenden, vorzugsweise torusförmigen Endwand 17 begrenzt ist.In FIG. 1, the pump has a pump housing with a housing lower part 10, which is mounted on a housing base 11 is attached, which penetrates a drive shaft 12 supported in a manner not shown. On the lower part of the housing 10 an upper housing part 13 is tightly fastened, the in porting a mainly cylindrical part is designed as a hollow conical ring to form a pump chamber 14, which is surrounded by a frustoconical outer wall 15 * a conical inner wall 16 and a preferably toroidal end wall 17 connecting these walls is.

- 6 -20982 1/0707- 6 -20982 1/0707

Die beiden Kegelflächen verjüngen sich in Richtung auf die Triebwelle 12, und ihre Scheitelpunkte liegen auf der Verlängerung der Achse 18 der Triebwelle. Die beiden Kegelflächen sind grundsätzlich mit gleichen Öffnungswinkeln kongruent?und ihre Scheitelpunkte liegen mit Abstand voneinander auf der Achse 18; sie können aber auch, wie durch die punktierten Linien 19 angedeutet ist, verschiedene öffnungswinkel haben, so daß sich der Pumpraum 14 von der Triebwelle weg verjüngt.The two conical surfaces taper in the direction on the drive shaft 12, and their vertices lie on the extension of the axis 18 of the drive shaft. The two Conical surfaces are basically congruent with the same opening angles - and their vertices are at a distance from each other on the axis 18; but they can also, as indicated by the dotted lines 19, different have opening angle, so that the pump chamber 14 tapers away from the drive shaft.

An dem zylindrischen Teil 15 des Pumpengehäuses ist in der Nähe des Anfangs des kegelringförmigen Pumpraums ein Flüssigkeitseinlauf 20 angeschlossen. In der gezeigten Ausführungsform ist der Einlauf 20 seitlich am Pumpengehäuse angeschlossen; es ist jedoch auch denkbar, ihn von oben entlang der Achse -18 einzuführen. In Höhe der Endwand 17 des Pumpraumes ist ein Flüssigkeitsauslauf 21 angeschlossen.On the cylindrical part 15 of the pump housing a liquid inlet 20 is connected in the vicinity of the start of the conical ring-shaped pump chamber. In the shown Embodiment is the inlet 20 on the side of the pump housing connected; however, it is also conceivable to introduce it from above along the axis -18. At the height of the end wall 17 A liquid outlet 21 is connected to the pump chamber.

Auf dem Ende der Triebwelle 12 ist eine Nabe 22 einer Pumpwelle 23 aufgesetzt und befestigt, die von der Nabe aus unter einem spitzen Winkel mit der Achse 18 schräg aufwärts gerichtet ist, und auf der Nabe sitzt ein in entgegengesetzter Richtung hervorstehendes Gegengewicht 24.On the end of the drive shaft 12, a hub 22 of a pump shaft 23 is placed and fastened, which of the The hub is directed obliquely upwards at an acute angle with the axis 18, and on the hub one sits in the opposite direction Direction of protruding counterweight 24.

209821/0707209821/0707

Die Pumpwelle 23 bildet denselben Winkel mit der Achse 18 der Triebwelle wie die Kegelflächenwände 15 und 16 oder der Mittelwert dieser Winkel, sofern sich der Pumpraum 14 nach außen verjüngt. Auf der Pumpwelle 23 ist ein diese umschließendes Pumporgan 25 angebracht, das in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform aus einem steifen, fingerförmigen Organ besteht, das auf der Pumpwelle 23 mit Hilfe von Kugellager 26 und Rollenlager 27 festgehalten ist. Das innere offene Ende des Pumporgangs 25 ist mit Hilfe eines Balges 28 mit dem Gehäuseunterteil 10 verbunden, so daß der von dem Pumporgan umschlossene Raum um die Pumpwelle 23 von dem das Pumporgan umschließenden Pumpraum 14 hermetisch abgeschlossen ist.The pump shaft 23 forms the same angle with the axis 18 of the drive shaft as the conical surface walls 15 and 16 or the mean value of these angles, provided that the pump chamber 14 tapered outwards. On the pump shaft 23 a surrounding pump member 25 is attached, which in the in Fig. 1 shown embodiment from a rigid, finger-shaped Organ exists, which is held on the pump shaft 23 with the aid of ball bearings 26 and roller bearings 27. That inner open end of the pump passage 25 is connected by means of a bellows 28 to the lower housing part 10, so that the The space around the pump shaft 23, which is enclosed by the pump element, is hermetically sealed from the pump chamber 14 which surrounds the pump element is.

Sobald die Triebwelle 12 rotiert, beschreibt das Pumporgan 25 eine Kegelfläche und treibt mit stetig wachsender Rotationsgeschwindigkeit die durch den Einlauf 20 einströmende Flüssigkeit aufwärts, bis die Flüssigkeit durch den Auslauf 21 hinausgeschleudert wird. Die Pumpwelle 23 rotiert mit der Triebwelle 12, während das Pumporgan 25 infolge der Befestigung des Balges 28 am Rotieren gehindert ist, und das Pumporgan beschreibt dadurch bloß eine kreisende Bewegung um die Achse 18. Der Balg 28 wird zwischen denAs soon as the drive shaft 12 rotates, the pumping element 25 describes a conical surface and drives with a steadily increasing rate The speed of rotation of the liquid flowing in through the inlet 20 is upwards until the liquid is thrown out through the outlet 21. The pump shaft 23 rotates with the drive shaft 12, while the pump element 25 is prevented from rotating as a result of the attachment of the bellows 28, and the pumping element thereby merely describes a circling Movement about the axis 18. The bellows 28 is between the

- 8 209871/0707 - 8 209871/0707

auf der Zeichnung gezeigten kleinsten und größten Seitenlängen fortschreitend zusammengedrückt und gestreckt, und diese Formänderungen bestimmen zusammen mit den durch die Zentrifugalkraft bedingten Einwirkungen auf das Pumporgan und dessen Welle den Winkel zwischen der Pumpwelle 23 und der Achse l8. In der Praxis wird der Winkel bei den häufigst vorkommenden Pumpendimensionen etwa bei 15-20 Grad liegen.Smallest and largest side lengths shown on the drawing progressively compressed and stretched, and these shape changes, together with those determined by the Centrifugal force-induced effects on the pump element and its shaft, the angle between the pump shaft 23 and the axis l8. In practice, the angle for the most common pump dimensions is around 15-20 degrees lie.

Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten dadurch, daß anstelle des Balges 28 eine nachgiebige Buchse 29 als Verbindungsorgan zwischen dem Gehäuseunterteil 10 und dem Pumporgan verwendet ist und daß das Pumporgan hier als eine fingerförmige Hülle 30 integral mit der Buchse 29 ausgebildet ist. Andere Verbindungsorgane sind möglich, wenn nur die Bedingung erfüllt ist, daß sie die kreisende Bewegung des Pumporgans gestatten, wenn gleichzeitig eine hermetische Trennung zwischen der Pumpwelle und dem Pumpraum gegeben ist. Das Verbindungsorgan braucht demgemäß nicht nachgiebig zu sein als Folge seiner Materialeigenschaft; man kann z.B. dichtschließende Kardanverbindungen oder ähnliches anwenden.The embodiment shown in Fig. 2 is different differs from that shown in Fig. 1 in that, instead of the bellows 28, a flexible bushing 29 is used as a connecting element between the lower housing part 10 and the pumping element is used and that the pump element is formed here as a finger-shaped sleeve 30 integrally with the bushing 29 is. Other connecting organs are possible if only the condition is met that they allow the circular movement of the Allow pumping element if at the same time there is a hermetic separation between the pump shaft and the pump chamber is. Accordingly, the connecting element does not need to be flexible as a result of its material properties; one can e.g. tightly fitting cardan connections or the like use.

209821/n?07209821 / n? 07

In Fig. 2 ist mit punktierten Linien 31 eine Alternativform für das äußerste Ende des Pumpraums gezeigt, wobei ein radial,außerhalb des Endes der fingerförmigen Hülle liegender Druckkanal gebildet wird. Ein solcher kann auch in Verbindung mit der ersten AusfUhrungsform der Pumpe verwendet werden, ebenso wie Pumpengehäuse und Pumporgan auch in der zuletzt beschriebenen Ausführungsform nach außen verjüngend ausgeführt sein können. In Fig. 2 with dotted lines 31 is an alternative form shown for the extreme end of the pumping chamber, one being radial, outside the end of the finger-shaped Shell lying pressure channel is formed. Such can also be used in connection with the first embodiment the pump can be used, just as the pump housing and pump element can also be designed to taper outwards in the last-described embodiment.

- 10 -- 10 -

20982 1/070720982 1/0707

Claims

PATENT CLAIMS

IJ centrifugal pump with a pump element driven by a drive shaft, which is in a pump housing with The inlet and outlet for the liquid to be pumped rotates, characterized in that the shaft (2j5) of the pumping element (25), which proceeds in the usual way from the drive shaft (12), forms an acute angle with the latter so that the pumping element (25) consists of a shaft (2J) of the pumping element which surrounds it, There is finger-shaped sheath, which is non-rotatable and tightly closing due to an elastically flexible connecting part (28, 29) with the pump housing (10) or with this with an integral part around the one connected to the drive shaft Connected to the end of the shaft of the pump element is that the space (14) of the pump housing intended to accommodate the pump element (13) is bounded by conical surfaces (15, 16), the vertices of which are both on the drive shaft axis (l8) or whose extension lie that the inlet (20) of the pump housing (15) in the vicinity and outside of these vertices is connected and that the outlet (21) of the pump housing at or outside the end of the finger-shaped Sheath is attached.

- 11 2098? 1/0707

- li -

2. Centrifugal pump according to claim 1, characterized in that the finger-shaped casing (50) of the pumping element is made of elastic material and is made in one piece with the connecting part (29) for its attachment.

3. Centrifugal pump according to claim 1, characterized in that that the connecting part (28) of the finger-shaped casing (25) consists of a bellows.

4. Centrifugal pump according to claim 1, 2 or 3 * thereby characterized in that the conical surfaces (15, 16) delimiting the pump chamber (14) have the same opening angle and their vertices lie at a distance from one another on the axis (18) of the drive shaft (12).

5. Centrifugal pump according to one of claims 1 to 4, characterized in that the pump chamber (14) has a radial outside the end of the finger-shaped sheath (25, 30) lying pressure channel (31).

209821/0707209821/0707