DE2255503A1

DE2255503A1 - Einrichtung zur stufenlos regulierbaren ausstossmengen-regelung fuer kreiselpumpen, ventilatoren und geblaese

Info

Publication number: DE2255503A1
Application number: DE19722255503
Authority: DE
Inventors: Heinz Knebel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-11-13
Filing date: 1972-11-13
Publication date: 1974-05-16

Description

Heinz Knebel 4-33 Mülheim/Ruhr

Ing. grad. Adolfstr. 12

EINRICHTUNG ZUR STUFEMiOS REGULIERBAREN AUSSTOSSMENGEN-REGELUlTG PUR KREISELPUMPEN, VENTILATOREN UND GEBLÄSE

Beschreibung .

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung innerhalb der Medien-Fördereinheiten zur stufenlosen Einstellung der Ausstoßmengen von Flüssigkeiten bei Kreiselpumpen sowie Luft und Gasen bei Ventilatoren und Gebläsen, deren Rotoren aus einer Scheibe mit darauf angeordneten Schaufeln bestehen.

Die Regelung und Einstellung der unterschiedlich großen Fördermengen erfolgt ohne Unterbrechung des Betriebes, d.h. bei fortlaufender Umdrehung des Laufrades.

Sie dient der schnellen Anpassung der Mengenförderung an den erforderlichen unterschiedlichen Bedarf anstatt mehrerer Einheiten jetzt durch eine Einheit und damit zur Einstellung der unterschiedlich an den Verbraucherstellen benötigten Bedarfsmengen auf die wirtschaftlich günstigste Art bei:

a) Kreiselpumpen der Wasserwirtschaft und für sonstige flüssige Medien

b) Ventilatoren und Gebläse für Gase mit zu regelnden Fördermengen.

Es ist bekannt, daß bisher die Fördermengen bei Kreiselpumpen und Ventilatoren zur Anpassung an die wirklichen Bedarfsmengen entweder durch Drosselung der Fördermenge außerhalb der Pumpen, und zwar durch Drosseleinrichtungen in der Abfuhrleitung

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erreicht wird oder durch die Anordnung einer Gruppe von Einheiten, welche parallel betrieben zusammen den maximalen Bedarf ergeben. Zwischenstufen werden durch Abschaltung.einzelner oder mehrerer Einheiten zur Deckung der Jeweiligen Bedarfsmenge angenähert erzielt. Die Endfördermenge wird dann wieder durch Drosselung in der Abfuhrleitung erreicht und der wirklichen Bedarfsmenge angepaßt.

Ein großer Zwischenbehälter als Puffer zwischen Pumpen und Verbraucher reduziert die genaue Zwischenregulierung der Ventile bei hohen Reguliererfordernissen und gestattet die angepaßte Abnahme an der Bedarfsstelle über Schieber oder Ventile an dieser Stelle.

Diese Art der Anpassung der Fördermengen an die Bedarfsmengen an den Abnahmestellen erfordert abgesehen von einem toten Kraftaufwand durch die stets in allen Eegelpositionen voll beaufschlagten Rotoren von max. Förderung bis zum gewollten Stillstand der Einheit und von dem hierdurch eintretenden Wirblungsverschleiß, zusätzliche Einrichtungen wie Speicherbehälter, Rückschlagklappen und Schieber, bei denen letztere zwei, für Dauerbetätigung übermäßig schwer und robust ausgelegt werden müssen. Diese Teile sind der Betriebsweise zufolge besonders starken Medienschlägen innerhalb der Rohrleitungen ausgesetzt und bringen eine übermäßig starke Belastung mit sich.

Darüber hinaus ist, verzichtet man auf einen besonders aufwendigen Speicherbehälter, die Anpassung der Fördermengen an die jeweilige Bedarfsmenge ungenau, zu langwierig und schwierig, in beiden Fällen aber wesentlich aufwendiger in der Investition und Instandhaltung als bei einer Einheit bei der es möglich ist, während des Betriebes die Ausstoßmengen abhängig vom Bedarf bzw. der Abnahme schnell einzustellen, so daß jederzeit die Fördermenge dem jeweiligen effektiven Abnahmebedarf entspricht.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei vollem Betrieb der Kreiselpumpen beziehungsweise der Ventilatoren und Gebläse, d.h.. bei vollem Umlauf der Rotoren den wirksamen Querschnitt der Rotorkanäle, gebildet durch die beiden Seitenscheiben und den zwischen diesen und senkrecht zu ihnen stehenden Flügeln, von deren Querschnittsgröße die Ausstoßmenge der Einheit abhängt, zu variieren, so daß eine Einstellung vom max. Querschnitt, welcher der max. gewünschten Fördermenge entspricht bis auf O kontinuierlich und stufenlos erfolgt und die hiervon abhängige Förder- oder Ausstoßmenge entsprechend von O auf max. Quantität eingestellt wird. Die Einstellung des Rotorkanalquerschnittes soll sowohl durch Hand als auch abhängig von dem Abnahmebedarf selbsttätig erfolgen, so daß die effektive Fördermenge dem jeweiligen Bedarf bzw* der Abnahme entspricht.

Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig durch eine Regeleinrichtung" gelöst, welche aus

einer Querschnittsänderungsscheibe und einem Betriebsdruck abhängigen Vorschub-Regelsystem

besteht.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die" Fördermengen der Fördereinheit genau dem jeweiligen Bedarf entsprechen: ·

Schnelle selbsttätige Anpassung jeder erforderlichen Menge von O bis max. oder durch Hand.·

Es wird nur soviel Arbeit aufgewendet, wie sie der Förderung der jeweilig geforderten Bedarfsmenge entspricht.

Keine Wirblungsschaden am Rotor.

Vereinfachung der Anlagen und Einsparung von Investitionskosten.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1

Figur 2

Figur

Figur 4

Figur 5

Schnitt in der Längsachse der Rohrkanal-Querschnittsänderungsscheibe mit antriebsseitig angeordnetem Regelsystem.

Ansicht und Schnitt in der Längsachse der Röhrkanal-Querschnittsänderungsscheibe.

Ansicht und Schnitt des Rotors.

Schnitt in der Längsachse einer Kreiselpumpe mit saugseitig angeordneter Vorschubregeleinrichtung.

Schnitt in der Längsachse eines Ventilators mit saugseitig angebrachtem Handregelsystem,

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Figur Λ zeigt eine Kreiselpumpe im Schnitt mit dem Pumpengehäuse (1), dem Laufrad (2) und seiner Welle (3) mit der es im Gehäuse (1) gelagert ist, die dem. Laufrad (2) vorgelagerte Querschnittsänderungsscheibe (4-) zur Variierung der Laufradkanäle und iher Welle (5).

Das Endstück der Laufradwelle (3) ist an der Antriebsilanschseite so ausgebildet, daß es die Mitnehmerscheibe (6) aufnimmt. Die Mitnehmerscheibe (6) ist starr mit der Querschnittsänderungsscheiben-Welle (5) verbunden. Sie stellt die Verbindung zwischen der im Betrieb sich umdrehenden,in der Laufradwelle (3) gelagerten Querschnittsänderungsscheibenwelle (5), mit dem lose auf der Laufradwelle (3) gelagerten und sich nicht mitdrehenden Mitnehmer (7) her. Der Mitnehmer (7) ruht mit je einem Zapfen, der sich auf der vorderen und hinteren Seite senkrecht zur Drehachse befindet, in der entsprechenden beidseitig des Mitnehmers angeordneten Gabel des Steuerhebels (8). Die Tangentialbewegung des Gabelendes des Hebels (8), ausgelöst durch den Horizontalschub der Kolbenstange (9) der Vorschubregeleinrichtung (9)i(1O),.(11),(12),(i3),-(^/l4) auf das andere Hebelende jenseits Drehpunkt B, wird durch' den Mitnehmer (7) und der Mitnehmerseheibe (6) auf die Querschnittsänderungsscheibenwelle (5) "und damit auf die Querschhittsänderungsscheibe (4) als Horizontalbewegung übertragen.

Diese Horizontalbewegung der Querschnittsänderungsscheibe (4) wirkt sich so aus, daß, befindet sie sich in der in Figur 1 aufgezeigten Position, die Flügel des Laufrades voll zur Wirkung kommen, die maximale Fördermenge für welche die Pumpe ausgelegt

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ist, wird gefördert. Der größtmögliche Laufradkanalquerschnitt ist eingestellt.

Wird die Querschnittsänderungsscheibe (4) nach rechts im Bild verschoben, d.h. in Richtung auf die Saugseite und Flüssigkeitseintrittsseite zu, verringert sich die wirksame Laufradflügelbreite, und damit der Laufradkanalquerschnitt.

Analog der Verringerung des Laufradkanalquerschnittes wird durch die Verschiebung der Querschnittsänderungsscheibe (4) zwischen dieser und der Laufradscheibe ein Kanalquerschnitt frei, der im umgekehrten Verhältnis mit der Abnahme stufenlos, von O bis max., des wirksamen Laufradkanalquerschnittes wächst, jedoch unwirksam gemacht ist, weil er durch die Konstruktion der Querschnittsänderungsscheibe (4)

a) keinen Zufluß erhält und

b) der Kanaldruchfluß zur Auslaufspirale des Pumpengehäuses (1) durch den Kragen der Querschnittsänderungsscheibe (4) in jeder Position von maximaler bis O-Förderstellung abgeschlossen ist.

Konstruktiv bedingte Undichtigkeiten zwischen Laufradflügel (2) und Querschnittsänderungsscheibe (4) sowie Gehäuse (1) und Querschnittsänderungsscheibenkragen spielen der geringen Quantität wegen keine Rolle.

Die Schubbewegung der Querschnittsänderungsscheibe (4) wird durch die Vorschub-Regeleinrichtung gesteuert und zwar entsprechend und abhängig von dem Druck in der Zufuhrleitung (16) zu den Verbrauchern.

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Bei Entnahme verringert sich der Druck in der Zufuhrleitung zu den Verbrauchern entsprechend der Höhe der entnommenen Quantitäten. Das heißt bei voller Entnahme entsteht ein Mindestdruck, bei Entnahme stop ein Maximaldruck, der dem Förderdruck der Kreiselpumpe entspricht. Zwischen diesen Grenzstufen schwankt der Verbraucherzufuhrleitungsdruck je nach. Entnahme.

Die Vorschubregeleinrichtung. (9)-(14) besteht aus einer Kolbenstange (9), welche in einer Verstellspindel mit Handrad und Federteller (10) gelagert ist. Dem Zylindergehäusedeckel (11) in dem die Verstellspindel durch Gewinde gelagert ist und durch Drehung verstellt werden kann. Der Zylinderdeckel schließt das Zylindergehäuse nach einer Seite ab, während die andere geschlossen den Boden bildet. Im Zylinder bewegt sich der mit der Kolbenstange (9) verbundene, gegenüber der Zylinderwand des Zylindergehäuses (12) abgedichteter Kolben (14·). Zwischen dem in seiner Lage durch die Spindel (10) einstellbaren Federteller und dem Kolben (14·) b'efindet sich eine Druckfeder (13) welche den Kolben (14) in Richtung Zylindergehäuseboden drückt. Zwischen dem Zylindergehäuseboden und dem Kolben entsteht nun eine Kammer A. Wenn man in diesen Zwischenraum ein Medium einführt,. wie es hier erfolgt, und zwar mit größerem und kleinerem Druck, so wird sich der Kolben verschieben, weil im entsprechenden Maße die Feder auf .der anderen Seite des Kolbens (14·) nachgibt. Das heißt, durch die Verbindung der Kammer A durch eine Steuerleitung (15) mit der Verbrauchersammelleitung (16) wirkt sich der sich ändernde Druck in der Verbraucherzufuhrleitung (16) entsprechend der Abnahme von 0 bis maximal in einer Verschiebung des Kolbens (14) aus und zwar entsprechend

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dem Gleichgewicht:

Kolben (14-) Oberfläche χ ρ, dem Druck in der Verbraucherabnahmeleitung

ist gleich dem von der Feder (13) entgegenwirkenden Druck. Diese Kraft variiert entsprechend dem Zusammendrücken der Feder (verschiedene Federdrucklänge). Das heißt bei variantem ρ entsprechende Änderung des Raumes A als Folge der reziproken Änderung der Federlänge. Der Kolben (14) wird verschoben. Diese Verschiebung wird über das Hebelsystem (8) (7) (6) (5) auf die Querschnittsänderungsscheibe (4-) übertragen, und zwar so, daß bei maximalem Druck in der Verbraucherhauptlextung (16), eintretend bei gestoppter Entnahme, der Hebel (8) so steht, daß die Querschnittsänderungsscheibe (4·) ganz ausgefahren ist und der wirksame Laufradquerschnitt gleich O ist, bei Druckabfall in der Verbraucherhauptleitung (16) aber der Laufradquerschnitt analog dem Druckabfall geöffnet wird, bis zur maximalen in Figur 1 aufgezeigten Stellung.

Figur 2 zeigt einen Teillängsschnitt durch die Querschnittsänderungsscheibe (4-) mit der Welle (5) und der Mitnehmerscheibe (6). Die Querschnittsänderungsscheibe (4·) ist topf art ig mit einem Kragen ausgeführt, der der Verhinderung des Abflusses des Mediums im unwirksamen Räume dient, welcher durch die Querschnitts· änderungsscheibe (4-) und der Laufradscheibe (2) bei den verschiedenen Fördermengenanpassungs-Stellungen entsteht.

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Die Querschnittsänderüngsscheibe (4) erhält im Scheibenteil Ausnehmungen, welche möglichst genau den Flügellängsquerschnitten entsprechen und so ausgeführt werden, daß die Querschnittsänderungsscheibe (4) horizontal auf dem Laufrad verschoben werden kann. Als Führung ist parallel zur Laufachse die Querschnittsänderungsscheibenwelle (5) in der Laufradwelle (3) verschiebbar gelagert.

Auf dem Mediumführungskopf der Querschnittsänderungsscheibe (4) befinden sich Laufradschaufelverlängerungsstücke zur Ergänzung der Schaufellängsprofile, die zur Ermöglichung der abgedichteten Verschiebung der Querschnittsänderüngsscheibe parallel zur. Laufradachse ausgeführt werden müssen. - ·>

Figur 5 · zeigt ein Laufrad mit Flügeln (2) und der Welle (3) die- zur Aufnahme und Führung der Querschnittsan=- derungsscheibenwelle (5) ausgebohrt ist.

Figur 4 zeigt im Querschnitt eine Kreiselpumpe mit der Anordnung der Querschnittsänderungsscheibe (4), welche jedoch nicht* auf der Pumpen-Antriebseite, sondern von der Pumpensaugseite aus über die Vorschubregeleinrichtung (9)-(14) eingestellt wird.

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Figur 3 zeigt im Querschnitt einen Ventilator mit dem auf diese Typen zugeschnittenen Querschnittsänderungsscheiben (4) bei dem die Vorschubregelung von Hand, durch Betätigung des Hebels (8) erfolgt. Die Querschnittsänderungsscheibe (4) wird über ein auf der Laufradwelle (3) mit der Querschnittsänderungsscheibe (4-) verbundenes Rohr, das die Mitnehmerscheibe (6) trägt und im Eingriff mit dem Mitnehmer (7) steht, bewegt. Die gewünschten Fördermengen von O bis max. werden hier von Hand eingestellt.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

yEine Einrichtung zur stufenlos regelbaren Fördermengen- _

einstellung "bei Kreiselpumpen, Ventilatoren und Gebläsen dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtung aus^:

einer Laufradkanalquerschnitts-Änderungseinrichtung W (5) (6) (7) und

einer Regeleinrichtung (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14)

besteht, die eine stufenlose Einstellung'der jeweiligen Fördermenge von O bis maximaler Fördermenge entsprechend dem effektiven Bedarf an der Ausstoßseite ohne Betriebs-' unterbrechung, das heißt bei fortgesetztem Lauf des Laufrades der Fördereinheit ermöglicht. ·
2) Laufradkanalquerschnitts-Änderungseinrichtung nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, daß eine Querschnittsänderungsscheibe (4) über eine Welle (5)¹ einer Mitnehmerscheibe (6) und einem Mitnehmer (7) im Laufradkanalraum gelenkt verschoben wird und so den Kanalquerschnitt stufenlos von maximalem Querschnitt bis 0 ändert, wobei der ursprüngliche Laufradkanalraum in einen wirksamen und einen unwirksamen Teil aufgeteilt wird, deren Summe jedoch in allen Fördermengen-Stellungen gleich bleibt und dem ursprünglichen Laufradkanalraum, welcher entsprechend der gewünschten maximalen Leistung festliegt, entspricht.
3) Regeleinrichtung nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, daß in einem Zylinder (12) sich ein Kolben-(14) befindet, der von einer Seite vom Zufuhrleitungsdruck zu den Verbraucherstellen beaufschlagt wird und auf der anderen Seite

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von einer Feder (13) Gegendruck erhält. Durch die Stelleinrichtung (10) wird der jeweilige Feder-Grunddruck feineingestellt. Mit dem Kolben (14-) ist die Kolbenstange (9) verbunden, die die Horizontalbewegung des Kolbens auf das eine Ende des Hebels (8) überträgt, und dessen anderes Ende das Gabelende die Tangentialbewegung durch Einwirkung auf den Mitnehmer (7) in eine Horizontalbewegung der Querschnittsänderungsscheibenwelle (5) umsetzt.

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