DE2901142A1

DE2901142A1 - Mehrstufige laufradpumpe

Info

Publication number: DE2901142A1
Application number: DE19792901142
Authority: DE
Inventors: Stephen Walker Ing Grad Tebby
Original assignee: Dunlop Ltd
Current assignee: Dunlop Ltd
Priority date: 1978-01-13
Filing date: 1979-01-12
Publication date: 1979-07-19
Also published as: SE7900244L; FR2414645A1

Description

Mehrstufige - Laufradpumpe

Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Laufradpumpe.

Für gewisse Feuerlöschanviendungen, einschließlich z.B. der Wassernebelerzeugungj ist eine Hochdruckzufuhr von Wasser erforderlich.

Zur Lieferung einer Hochdruckzufuhr für gewöhnlich verwendete, herkömmliche mehrstufige Laufradpumpen benötig;: man eine große Anzahl von hintereinander angeordneten Stufen, da statt der Entwicklung eines sehr hohen Drucks je Stufe die Pumpe, gemessen als Nettoenergie des austretenden Fluids zur zugeführten Energie, einen niedrigen Wirkungsgrad hat.

Ein Nachtein, der Verwendung einer großen Anzahl von Laufradstufen besteht darin, daß die resultierende Pumpe schwer, voluminös und nicht leicht transportierbar ist. Da die Energiequelle für die Pumpe für gewöhnlich auch leicht transportierbar sein muß, ist ferner- die Verwendung einer großen Anzahl von jeweils mit niedrigem Wirkungsgrad arbeitenden Stufen unerwünscht. Derartige Pumpen sind verhältnismäßig teuer in der Herstellung.

Der in den Patentansprüchen und im folgenden verwendete Ausdruck "Strahlpumpe" bezeichnet eine Pumpe, bei der ein als treibendes Fluid bekannter Fluidstrahl sit einem ersten Druck zur Mitnahme von zusätzlichem Fluid mit einem zweiten niedrigeren Druck verwendet wird.

Erfindungsgemäß ist eine mehrstufige Laufradpumpe vorgesehen, die sich dadurch auszeichnet, daß am Einlaß zu einer Stufe

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eine Strahlpumpe angeordnet ist, und daß ein Fluidrückführungskanal den Auslaß der einen Stufe oder einer nachfolgenden Stufe mit der Strahlpumpe verbindet, so daß im Betrieb das antreibende Fluid der Strahlpumpe Niederdruckfluid mitnimmt zur Zuführung zum Einlaß der einen Stufe.

Die Stufen können in Reihe und/oder parallel zueinander angeordnet sein.

Am Einlaß zu jeder Stufe kann eine Strahlpumpe angeordnet sein, oder es können einige Stufen nur herkömmliche Laufradpuinpen umfassen.

Dort, wo die Stufen hintereinander angeordnet sind, können zusätzlich zum Endausgang der mehrstufigen Pumpe zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stufen eine oder mehrere Zwicchenentnahmeauslässe vorgesehen sein.

Zur Steuerung des Fluidstroms ist zv/ischen zwei aufeinanderfolgenden Stufen vorzugsweise ein Ventil angeordnet.

Im Rückführungskanal stromauf von der Strahlpumpe kann ein Ventil so angeordnet sein, daß die Fluidzufuhr zur Strahlpumpe gesteuert werden kann.

Die Laufradpumpe jeder Stufe kann z.B. eine Zentrifugalpumpe, Regenerativpumpe oder eine Flügel-, Zahnrad- oder Rollenpumpe sein.

Die Erfindung betrifft kurz zusammengefaßt eine mehrstufige Laufradpumpe mit einer Vielzahl von Pumpenstufen, bei der am Fluideinlaß zu einer Stufe.eine Strahlpumpe vorgesehen ist. Die Strahlpumpe wird mit Fluid aus dem Auslaß der einen Stufe oder einer stromab von der einen Stufe gelegenen Stufe gespeist. Das aus der Strahlpumpendüse austretende treibende

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Fluid nlirat das 2ur einen Stufe gelieferte MIederdruekfluid mit, wodurch der statische Druck der Fluldlzufuhr zur einen Stufe erhöht wird. Auf diese Welse kann, verglichen alt einer bei einer ähnlichen Drehzahl arbeitenden» herkömmlichem» mehrstufigen LaufracLpuspe von ähnlichen Abmessungen ein Bruckgef alle erzielt werden.

Die Lanfradpisape 3&der Stofe kann eine Zentrifugalpumpe_s Regsneratlvpumpe oder eine Flügel—, Zahnrad— oder Rollenpinffpe sein, öle Posmenstiaf en können hintereinander oder parallel zueinander angeordnet sein, wobei am EInIaB ζτπι Jeder Stufe eine Strahlpumpe angeordnet sein kann.

Zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stufen kann ein. Zwischen— entnahmeauslaB, vorgesehen -sein.

Die Erflndr-tig wird anhand der Zeichnung !beschrieben. Bärin zeigt:

1 eine zweistufige Pumpe nach der Erfindung; Fig. 2 eine dreistufige Pumpe nach der Erfindung.

Eine in FIg. 1 dargestellte zweistufige Pumpe 1 enthält zwei Pumpenstuf en mit zwei auf einer gemeinsamen Antriebswelle 4 befestigten Fliehkraiftlaufrädern 2,3» wobei zwischen den. Stufen eine Strahlpumpe 5 vorgesehen Ist.

Ber FliiideinlaE des ersten. !Laufrads 2 Ist mit. einem Einlaß— rohr 6 verbunden» während der FluMauslaß mit einem Rohr 7 verbunden Ist, das zu einem Zwisclienstufen-Stttnaiimeaus.laß^ und zu einem Eohr S führt», das mit dem FluideiolaS des zweiten Laufrads 3 verbunden Ist. Der Fluidauslaß des zweiten Laufrads 3 Ist mit einem Rohr 9 verbunden* das sich. in. ein zu einem

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abschließenden Hochdruckauslaß führendes Rohr 10 und ein ztns FluideinlaS der Strahlpumpe 5 führendes Rückführungsrohr 11 aufteilt.

Die Strahlpumpe 5 weist eine im Rohr 8 angeordnete treibende Düse 12 auf. Stroiaab der Düse 12 ist das Rohr als Diffusor 13 ausgebildet, der als Druckgefalle-Ruckgewiiinungsv-orrichtung in der Weise dient, daß hindurchströiaendes Fluid an statischem Druck abnimmt und an Geschwindigkeit zunimmt, wenn es den FiiiiideinlaB des zweiten Laufrads 3 erreicht.

Ein im Rohr S angeordnetes einstellbares Ventil 14 steuert die Fluidzufuitr aus dem Auslaß des ersten Laufrads 2 zum Einlaß iies zweiten Laufrads 5- !Ficht gezeigte einstellbare ¥entile im den Rohren 7 und 8 steuern den Fluidaustritt aus der Zwi— schenstufenentnahme bzw- den Hochdruckauslässen,

Die Pumpe arbeitet in folgender Weises unter der Annahme, daß der Zwischenstufen—Entnahaeauslaß 7"» das ¥entil 14- und. der HochdruckauslaB offen sind, wird auf einem ersten Druck befindliches und in. das erste Laufrad 2 eintretendes Fluid auf einen zweiten höheren Druck gebracht und teils zum Zwischen— stufen—En.tEiahin:eausla3 und teils zum Einlaß des zweiten Laufrads 5 geliefert. Das in das zweite Laufrad 3 eintretende Fluid wird auf einen, dritten Druck gebracht, der hoher als der zweite Druck ist, waü wird teils zum Hochdruckauslaß und teils zur Strahlpumpe 5 geliefert.

Das aus der treibenden Düse 12 austretende Fluid befindet sich auf einem höiieren Druck als das Fluid im Rohr 8 und rmmat das Miederdruckf lutid im Rohr 8 mit und erhöht somit den statischen. Druck der Fluidzufuhr zum Einlaß des zweiten Laufrads 3. Der statische Drucs des das zweite Laufrad 3 T^rlassenden Fluids wird hierdurch ebenfalls auf ein größeres Niveau, angehoben, verglichen mit dem, was bei weggelassener Strahlpumpe 5 er^—

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zielt werden würde.

Die Strahlpumpe 5 unterstützt auch das Ziehen des Fluids durch das erste Laufrad 2, so daß durch die Pompe 1 ein größeres Fluideintrittsvolumen erzielt wird.

Durch Einstellung des Ventils 14 und des den Zwischenstufen-Sntnahmeauslaß steuernden Ventils ist es möglich, die Zufuhr des Pluidaustritts des ersten Laufrads 2 zum Zwischenstufen-Entnahmeauslaß und zum Pluideinlaß des zweiten Laufrads zu steuern zur Erzielung irgendeines gewünschten StrömungsVerhältnisses.

Zusätzlich zur Steuerung des Fluidstrcms zum zweiten Laufrad 3 erfüllt das Ventil 14 im geschlossenen Zustand zwei weitere Funktionen. Als erstes ermöglicht das Ventil eine Lieferung des Fluids zu einem nicht gezeigten Rohr, das zur Abdichtungsanordnung des z\?eiten Laufrads führt, zur Verhinderung des Trockenlaufens der Dichtungsanordnung. Als zweites ermöglicht das Ventil, daß jegliches in der Hochdruckstufe eingefangenes Fluid bei geschlossenem Hochdruckauslaß durch ein das Rohr 9 mit dem Einlaßrohr 6 verbindendes, nicht gezeigtes Rohr abfließt , so daß der Wirkungsgrad der Pumpe nicht durch das Fluid in einen geschlossenen Kreislauf pumpende, zweite Laufrad verringert wird.

Bei einer nicht dargestellten Abänderung ist das Ventil mit einem stromauf von der Strahlpumpe 5 gelegenen Rückführungsrohr 11 versehen. Wenn das Ventil geschlossen ist, ist die Fluidzufuhr zur Strahlpumpe 5 unterbrochen. Das im Rohr 10 zum Hochdruckauslaß strömende Fluid befindet sich dann auf einem ähnlichen Druck wie derjenige, der durch eine herkömmliche mehrstufige Pumpe von ähnlichen Abmessungen erzielt wird, bei der die Strahlpumpe 5 weggelassen ist. Bei dieser Anordnung kann die treibende Düse 12 axial einstellbar sein zur Erzie-

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lung einer größeren Fluidstromgeschwindigkeit durch die Strahlpumpe 5.

Bei einer weiteren, nicht go^aigten Abänderung der oben beschriebenen Pumpe ist ein Bypai3rohr mit dem Rohr 8 stromab vom Ventil 14 verbunden und führt zum Fluideinlaß des ersten Laufrads 2. Das Bypaßrohr führt einen Teil des Fluidaustritts aus dem ersten Laufrad zurück zu dessen Einlaß und verhindert ein Ansteigen der Temperatur des gepumpten Fluids auf ein unannehmberes Niveau, wenn der Zwischenstufen-Entnahmeauslaß geschlossen, das Ventil 14 offen ist und aus dem Hochdruck-Fluidauslaß keine- oder beinahe keine Strömung stattfindet. Das Bypaßrohr kann ein temperaturempfindliches Element, z.B. einen Thermostaten, aufweisen zur Steuerung des Fluidstroms durch das Bypaßrohr.

Eine in Fig. 2 gezeigte dreistufige Pumpe 20 enthält drei Pumpenstufen mit drei auf ;iner gemeinsamen Antriebswelle 24 befestigten Fliehkraftlaufrädern und zwei zwischen den Stufen der Laufräder 21,22 und 22,23 vorgesehene Strahlpumpen 25 bzw. 26.

Der Fluidauslaß des ersten Laufrads 21 ist mit einem Einlaßrohr 27 verbunden, während der Fluidauslaß mit einem Rohr 28 verbunden ist, das zum Fluideinlaß des zweiten Laufrads 22 führt. Der Fluidauslaß des zweiten Laufrads 22 ist mit einem Rohr 29 verbunden, das in ein zum Fluideinlaß des dritten Laufrads 2.1 führendes Rohr 30 und in ein zum Fluideinlaß der Strahlpumpe 25 führendes Rückführungorohr 31 unterteilt ist. Die Strahlpumpe 25 weist eine im Ronr 28 angeordnete treibende Düse 32 auf. Der Fluidauslaß des dritten Laufrads 23 ist mit einem Rohr 33 verbunden, das sich in ein zu einem Hochdruckfluidauslaß führendes Rohr 34 und in ein zu einem Fluideinlaß der Strahlpumpe 26 führendes Rückführungsrohr 35 aufteilt. Die Strahlpumpe 26 weist eine im Rohr 30 angeordnete fluidtreibende Düse

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36 auf. Ein Teil jedes Rohrs 28 und 23 ist stromab der Strahlpumpen 25,26 als 'Diffusor 37 bzw. 38 ausgebildet zur Erhöhung des statischen Drucks und zur Verminderung der Geschwindigkeit des hindurchströmenden Fluidstroms.

Im Betrieb der Pumpe dient die mit Austrittsfluid aus dem zweiten Laufrad 22 gespeiste Strahlpumpe 25 zur Erhöhung des statischen Fluiddrucks am Einlaß zum zweiten Laufrad und auch der Strömungsgeschwindigkeit durch das erste Laufrad 21, verglichen mit dem, was bei Fehlen der Strahlpumpe 25 erzielt werden könnte. Die zweite Strahlpumpe unterstütz'»; in ähnlicher Weise die Erhöhung des statischen Fluiddrucks und der Strömungsgeschwindigkeit am Einlaß zum dritten Laufrad 23. Der abschließende statische Fluidausgangsdruck ist somit höher, als er unter Verwendung einer"herkömmlichen dreistufigen Laufradpumpe ähnlicher Abmessungen erzielt werden könnte, die mit einer ähnlichen Drehzahl angetrieben ist und bei der die Strahlpumpen 25>26 weggelassen sind.

Bei der oben beschriebenen Puape 20 strömt der gesamte Fluideinlaß durch jede Stufe. Es ist kein Zwischenentnahmeauslaß vorgesehen, der demjenigen der in Verbindung ΐϋχτ Fig. 1 beschriebenen Pumpe 1 ähnlich ist. Es können aber bei Bedarf ein oder mehrere Zwischenentnahmeauslässe mit dem Fluidauslaß aus dem ersten und/oder zweiten Laufrad 21,22 dar Pumpe 20 verbunden werden.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, die in einer Anzahl von Mögliclikeiten abgeändert werden können. Z.B. kann ein Teil des Fluidaustritts aus dem ersten Laufrad 2;21 der oben beschriebenen Pumpen 1;20 zum Einlaß einer weiteren Strahlpumpe geleitet werden, deren treibende Düse sich am Einlaß zum ersten Laufrad befindet. Der Einlaß einer Strahlpumpe kann mit Fluid aus dem Auslaß eines Laufrads gespeist werden, das stromab von dem Laufrad ange-

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ordnet ist, zu dem das treibende Fluid aus der Strahlpumpe geliefert wird. Auf diese Weise kann bei der Ausführungsforn von Fig. 2 die erste Strahlpumpe 25 mit Fluid aus dem Auslaß des dritten Laufrads 23 anstatt des zweiten Laufrads 22 gespeist v/erden. Ferner ka^ii ein nicht gezeigtes entsprechendes Ventil stromauf der zugehörigen Strahlpumpen 25,26 in jedem Rückführungsrohr 31»35 vorgesehen werden, so daß die Fluidzufuhr zu einer oder beidon Strahlpumpen bei Bedarf abgesperrt werden kann. Die treibenden Düsen 32,36 der Strahlpumpen 25» 26 können axial einstellbar sein.

Die Erfindung liefert eine mehrstufige Pumpe, die ein höheres Druckgefälle erzielen kann, als er. im allgemeinen bei einer herkömmlichen und bei einer ähnlichen Drehzahl arbeitenden, mehrstufigen Laufradpuiipe "ähnlicher Abmessungen möglich ist. Dieses höhere Druckgefälle kann ohne Erhöhung des Geräuschniveaus und ¥irkungsgradabnahme erzielt werden, was sich aus dem Betrieb herkömmlicher Umfangs- oder Regenerativ-Laufradpumpen bei denselben oder höheren Drehzahlen ergibt.

Die Erfindung sieht auch ein mehrstufige Pumpe vor mit der Möglichkeit einer Zwischenentnahme zur Schaffung von zwei oder mehreren Fluidlieferungen bei unterschiedlichen Drücken, z.B. eine Niederdruck- und/oder Hochdrucklieferung. Die mehrstufige Pumpe mit der Möglichkeit einer Zwischenentnahme eignet sich daher besonders für Feuerlöschanwendungen, wo eine Niederdrucklieferung unmittelbar am Feuer und eine Hochdruckliefe:*ung zur Erzeugung eines Wassernebel-Löschmittels verwendet wird.

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Claims

Dr. F. Zurr.stein sen. - Dr. E. Assmann - Dr. R. Koenigsberger Dlpl.-Phys. R. Holzhauer - Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.

PATENTANWÄLTE

800O München 2 · Brauhausstraße 4 · Telefon Sammel-Nr. 22 53 41 · Telegramme Zumpat ■ Telex 5 29 9^9

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Case FA 5829

DUNLOP LIMITED, London S.tf.1, England

Patentansprüche

^!' 1. Mehrstufige Lauf radpumpe, dadurch gekennzeichnet, dall am Einlaß zu einer Stufe (3;22,23) eine Strahlpumpe (5J25,26) angeordnet ist, und daß ein Fluidrückführungskanal (11;31,35) den Auslaß der einen Stufe (3;22,23) oder einer nachfolgenden Stufe mit der Strahlpumpe (5;25,26) verbindet, so daß im Betrieb das antreibende Fluid der Strahlpumpe (5',25,26) Niederdruckfluid mitnimmt zur Zuführung zum Einlaß der einen Stufe (3:22,23).

2» Laufradpumpe nach Anspruch 1·, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidrückführungskanal (11;31_S35) den Auslaß der einen Stufe (3;22,23) mit der Strahlpumpe (5,25,26) verbindet.

3» Laufradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet; daß der Fluidrückführungskanal den Auslaß einer stromab von der einen Stufe gelegenen Stufe mit der Strahlpumpe verbindet.

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4. Laufradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufen (2,3) hintereinander angeorednet sind, und daß zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stufen (2,3) ein Zwischenentnahmeauslaß (7) angeordnet ist.

5. Laufradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Fluidstroms zwischen zwei aufoinanderfolgenden Stufen (2,3) ein Ventil (14) angeordnet ist.

6. Laufradpumpe nach einem der verhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlpumpe (5;25,26) in einem zum Einlaß der einen Stufe (3;22,23) führenden Rohr (8;28,30) angeordnet ist, und daß ein Teil des stromab von der Strahlpumpe (5;25,26) gelegenen. Rohrs als Diffusor

■ (13;37,38) ausgebildet ist.

7. Laufradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufräder aller Stufen (2,3; 21-23) auf einer gemeinsamen Antriebswelle (4;24) befestigt sind.

8. Laufradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Rückführungskanal stromauf von der Strahlpumpe ein Ventil angeordnet ist.

9. Laufradpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlpumpe (5;25,26) eine einstellbare treibende Düse (12;32,36) aufweist.

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