DE2748457C3 - Kreiselpumpe mit einem Laufrad mit Schaufeln veränderlicher wirksamer Breite - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine Kreiselpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist aus der US-PS 9 16 427 bekannt. Bei dieser bekannten Kreiselpumpe ist nur ein Druckraum vorgesehen, der sich zwischen der Vorderseite der hinteren Radwand des Laufrades und dem Laufradmantel befindet und liegt das Ventil zur Steuerung des auf den Laufradmantel wirkenden Druckes in einer den Druckraum mit dem Auslaßabschnilt verbindenden Leitung und wird dieses Ventil durch den Druck im Auslaßabschnitt gesteuert. Bei Druckerhöhung im Auslaßabschnitt, beispielsweise durch Abschalten mehrerer Verbraucher, wird über das Ventil der Druck im Druckraum erhöht, wodurch der Laufradmantel in axialer Richtung entgegen der Kraft einer Feder bewegt wird.

Aus der DE-OS 24 31 544 ist eine Kreiselpumpe bekannt, bei der ein Kolben mittels eines Druckunterschiedes gesteuert wird. Der Kolben bedarf einer Vorspannung durch eine Feder, die durch ein Handrad einstellbar ist. Es handelt sich hierbei jedoch nicht um eine Kreiselpumpe, deren Schaufeln von einem Laufradmantel abgedeckt werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in einer Kreiselpumpe der eingangs genannten Art, die von einfacher Konstruktion und wenig störanfällig ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen in dem relativ kleinen Herstellungsaufwarid, insbesondere in dem Entfallen jeglicher mechanischer

ίο Steuerelemente.

Die Kreiselpumpe kann, wie für den Fachmann ohne weiteres erkennbar ist, so ausgebildet werden, daß das Laufrad offen, geschlossen oder halboffen ist und kann als ein- oder mehrstufige Einheit ausgelegt sein.

Die Leistung der Kreiselpumpe wird durch Verändern der wirksamen Breite der Schaufeln herbeigeführt. Die dazu erforderliche Verschiebung des Laufradmantels erfolgt durch den das hintere Ende des Laufradmantels bildenden Kolben, wobei der den Kolben beaufschlagende Druck durch ein außerhalb der Kreiselpumpe liegendes Ventil gesteuert wird. Durch Einstellen eines bestimmten Differenzdruckes kann die Leistung so gesteuert werden, daß ein konstanter Pumpdruck aufrechterhalten wird. Wird ein bestimmter Druckunterschied gegenüber einer Öffnung im Einlaßabschnitt eingestellt, so wird die Pun;pleislung so gesteueri daß ein konstanter Durchsatz erhalten wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die Kreiselpumpe im Schnitt;

Fig. 2 eine Ansicht des Laufrades nach 2-2 von Fig.l;

F i g. 3 in grafischer Darstellung die Leistungsveränderung, die durch Steuern der wirksamen Breite der Schaufeln crzielbar ist.

Wie sich aus F i g. 1 und 2 ergibt, ist das Laufrad 1 auf einer Welle 17 in herkömmlicher Weise befestigt. Die Laufradschaufel 2, die bei dem dargestellten Beispiel gekrümmt sind (die jedoch auch eine andere hcrkömmliehe Form haben und beispielsweise gerade von der Nabe abstehen oder axial von der Nabe versetzt sein können) erstrecken sich durch den axial verstellbaren Mantel 3 und haben ein enges Spiel mit dem spiralförmigen Gehäuse 4. Die Strömung durch das Laufrad 1 verlauft zwischen dem Mantel 3, der Gehäusewand 4 und den Laufradschaufeln 2. Die Breite des Slrömungsweges hängt von der axialen Einstellung des Mantels 3 mit bezug auf das Gehäuse 4 ab. Mit dem Mantel ) ist ein Kolben 5 verbunden. Der Kolben 5 bildet praktisch das hintere Ende des Mantels 3 und ist mit dem Laufrad 1 drchfest verbunden. Der Kolben 5 hat zwei zylindrische Sitze 6 und 7 am Laufrad 1, wodurch der Druckraum 8 abgedichtet und die Kolben-Mantcl-Anordnung 5 und 3 so ausgerichtet wird, daß sie sich axial und drehend bewegt. Der Druck P3 innerhalb des Druckraumes 8 wird durch die Ableitöffnungen 9 bestimmt. Die Öffnungen 9 werden zweckmäßig so angeordnet, daß P3 in der Mitte zwischen dem Laufradsaugdruck P\ und -Förderdruck PI ist. Es besteht ein enger zylindrischer Silz II zwischen dem sich drehenden Kolben 5 und der feststehenden Rückwandplatte 10. Eine äußere Leitung 13 mit einem Regelventil 14 verbindet den Druckraum 12 mit der Pumpensaugseite 15. Obwohl die Verbindung zwischen dem Regelventil 14 und dem Druckraum 12 dargestellt ist, kann natürlich das Regelventil 14 an diesem Ende zur Außenluft offen und nicht mit der Pumpensaugseite 15 verbunden sein.

Der Kolben 5 ist mit zwei Ansätzen 20,21 ausgebildet. Der Ansatz 20 ist innerhalb des zylindrischen Sitzes 7 am Laufrad 1 beweglich, während der Ansatz 21 zwischen den zylindrischen Sitzen 6 und 11 beweglich ist.

Um ein Lecken an der Stelle zu verhindern, an welcher die Welle 17 durch die Rückwandplatte 10 geführt ist, ist eine herkömmliche mechanische Dichtung 16 vorgesehen.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen regelbaren Pumpe ist wie folgt. Wenn der Druck P 6 niedriger als P5 ist, fließt Fluid durch den Sitz 11 in den Druckraum 12. Bei weit offenem Ventil 14 ist P6etwa gleich Pl. Bei geschlossenem Ventil 14 ist P6 annähernd gleich P5, welcher Druck etwa gleich dem Druck PI ist. P6 verändert sich zwischen PX und P2 je nach der Einstellung des Ventils 14. Bei jedem gegebenen Durchmesser am Mantel von der Mitte nach außen ist der Druck auf jeder Seite des Mantels 3 etwa gleich. Auf dem ,Mantel 3 wirkt eine geringe restliche axiale Druckkraft. P4 und P5 sind annähernd gleich P2 und annähernd gleich zueinander, so daß über dem

Durchmesser £>4 (von der Mitte der Gehäusewände nach außen) auf den Kolben 5 ausgeglichene axiale Kräfte wirken. Die restliche Druckkraft an der Kolben-Mantel-Anordnung 5—6 ist P6 mal Fläche D5 zu D 4 zum Laufradeinlaß und P 3 mal Fläche D 5 zu D 3 plus P 2 mal Fläche D 3 zu D 4 vom Laufradeinlaß weg. P6, der zwischen P\ und P2 durch das Regelventil 14 verändert werden kann, bestimmt die Größe und die Richtung der axialen Druckkräfte und den Kolben-Mantel-Mechanismus und somit seine Stellung innerhaib der Grenzen der in der Anordnung vorgesehenen axialen Bewegungsmöglichkeit. Daher bestimmt die Einstellung des Ventils 14 die Breite des Laufradströmungskanals.

In Fig. 3 sind die Druckhöhe-Fördermenge-Kurven mi', H bezeichnet und die Kraftfördermengekurven mit P. H1 und P1 geben die Pumpenleistung bei maximaler Laufradbreite an. Wenn sich die Laufradbreite verengt, ändert sich die Leistung progressiv nach H2. P2\ H3. P3; usw. Phc ist die Kraft-Fördermengekurve für eine konstante Druckhöhe_;;//c.x^jzeigt;,\yie die Druckhöhe und die Kraft sichjjyeranägrrft können, wenn die Strömung konstant gle.nalierrwi.rd.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. .Kreiselpumpe mit einem Gehäuse mit einem Einlaß- und einem Auslaßabschnitt und mit einer Rückwandplatte, einem Laufrad mit Schaufeln, die sich durch Schlitze eines axial verschiebbaren Laufradmantels zur Veränderung der wirksamen Breite der Schaufeln erstrecken, wobei das Laufrad und der Laufradmantel von dem Auslaßabschnitt umgeben sind, mit einem zwischen dem Laufrad und dem Laufradmantel gebildeten ersten Druckraum und mit einem Ventil zur Steuerung des auf den Laufradmantel wirkenden Druckes, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Druckraum (8) durch zwei Ansätze (20, 21) eines das hintere Ende des Laufradmantels (3) bildenden Koibens (5) und einen ersten und einen zweiten Sitz (7, 6) an dem Laufrad (1) gebildet wird, wobei der eine Ansatz (20) innerhalb des ersten zylindrischen Sitzes (7) und der andere Ansatz (21) innerhalb des zweiten Sitzes (6) und eines dritten, zwischen dem Kolben (5) und der Rückwandplatte (10) gebildeten Sitzes (11) beweglich ist, daß der erste Druckraum (8) durch öffnungen (9) mit dem Einlaßabschnitt in Verbindung steht, die so angeordnet sind, daß der Druck (PZ) des ersten Druckraums (8) zwischen dem Laufradsaugdruck (P ¹I) und dem Laufradförderdruck (P2) liegt, und daß ein zweiter Druckraum (12) vorhanden ist, der sich auf der dem Laufrad (1) abgekehrten Seite des Kolbens (5) befindet, in den durch den dritten Sitz (11) Fluid fließt und der mit dem Ventil (14) verbunden ist.

2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (14) ein Druckablaßventil ist.

3. Kreiselpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckablaßvcnlil (14) mit einer Öffnung (15) des Einlaßabschnitles verbunden ist.