DE29906811U1

DE29906811U1 - Multi-stage centrifugal pump

Info

Publication number: DE29906811U1
Application number: DE29906811U
Authority: DE
Original assignee: Brinkmann Pumpen KH Brinkmann GmbH and Co KG
Current assignee: Brinkmann Pumpen KH Brinkmann GmbH and Co KG
Priority date: 1999-04-20
Filing date: 1999-04-20
Publication date: 2000-08-31
Anticipated expiration: 2009-04-21
Also published as: DE19953911A1

Description

TERMEER STEINMEISTER & PARTNER GBR PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT ATTORNEYSTERMEER STEINMEISTER & PARTNER GBR PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

Dr. Nicolaus ter Meer, Dipl.-Chem. Peter Urner, Dipl.-Phys. Gebhard Merkle, Dipl.-Ing. (FH) Mauerkircherstrasse 45 D-81679 MÜNCHENDr. Nicolaus ter Meer, Dipl.-Chem. Peter Urner, Dipl.-Phys. Gebhard Merkle, Dipl.-Ing. (FH) Mauerkircherstrasse 45 D-81679 MUNICH

Helmut Steinmeister, Dipl.-Ing. Manfred WiebuschHelmut Steinmeister, Dipl.-Ing. Manfred Wiebusch

Artur-Ladebeck-Strasse 51 D-33617 BIELEFELDArtur-Ladebeck-Strasse 51 D-33617 BIELEFELD

BRPPOl / 99BRPPOl / 99

Wi/seWi/se

16.4.199916.4.1999

Brinkmann PumpenBrinkmann Pumps

K.H. Brinkmann GmbH & Co. KG Friedlichst!·. 2K.H. Brinkmann GmbH & Co. KG Peacefully!·. 2

58791 Werdohl58791 Werdohl

MEHRSTUFIGE KREISELPUMPEMULTI-STAGE CENTRIFUGAL PUMP

Brinkmann Pumpen *· · · · ; * ···· * tf&Ptfitl 99 16.4.1999Brinkmann Pumps * · · · · ; * ···· * tf&Ptfitl 99 April 16, 1999

BESCHREIBUNGDESCRIPTION

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe mit mindestens zwei koaxial angeordneten Laufrädem, die durch eine gemeinsame Welle angetrieben sind. Bei dieser Kreiselpumpe handelt es sich somit um eine mehrstufige Pumpe, bei der jedes Laufrad eine Förderstufe bildet und die zu fördernde Flüssigkeit von Stufe zu Stufe weiter geleitet wird.The invention relates to a centrifugal pump with at least two coaxially arranged impellers that are driven by a common shaft. This centrifugal pump is therefore a multi-stage pump in which each impeller forms a delivery stage and the liquid to be delivered is passed from stage to stage.

Bei bekannten Kreiselpumpen dieser Art sind die Laufräder auf der gemeinsamen Welle angeordnet und jeweils unmittelbar durch Formschluß, beispielsweise durch Keile, drehfest mit der Welle verbunden, so daß das Antriebsdrehmoment direkt von der Welle auf jedes Laufrad übertragen wird.In known centrifugal pumps of this type, the impellers are arranged on the common shaft and are each directly connected to the shaft in a rotationally fixed manner by positive locking, for example by means of wedges, so that the drive torque is transmitted directly from the shaft to each impeller.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kreiselpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich einfacher herstellen läjßt.The object of the invention is to create a centrifugal pump of the type mentioned above which is easier to manufacture.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens eines der Laufräder mittelbar über ein anderes der Laufräder angetrieben ist.This object is achieved according to the invention in that at least one of the impellers is driven indirectly via another of the impellers.

Diese Bauweise hat den Vorteil, daß auf der Welle nicht für jedes einzelne Laufrad eine besondere Eingriffskontur wie Keilnuten oder dergleichen für die Drehmomentübertragung ausgebildet zu werden braucht, so daß die Bearbeitung der Welle erheblich vereinfacht wird. Im Extremfall braucht nur eines der Laufräder direkt mit der Welle in Eingriff zu stehen, und das Antriebsdrehmoment wird dann von diesem Laufrad durch Reib- oder Formschluß von Laufrad zu Laufrad übertragen.This design has the advantage that a special engagement contour such as keyways or the like for torque transmission does not need to be formed on the shaft for each individual impeller, so that machining of the shaft is made considerably easier. In extreme cases, only one of the impellers needs to be in direct engagement with the shaft, and the drive torque is then transferred from impeller to impeller by this impeller through friction or positive engagement.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Advantageous embodiments of the invention emerge from the subclaims.

Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Lösung, wenn die Laufräder als Formteile, beispielsweise als Kunststoff-Spritzgußteile ausgebildet sind. In diesem Fall lassen sich an den Laufrädern auf einfache Weise ineinandergreifende Zapfen und Ausnehmungen ausbilden, die eine formschlüssige Drehmomentübertragung von Laufrad zu Laufrad ermöglichen. Mit Hilfe dieser Zapfen und Vorsprünge werden die Laufräder zu einem Stapel zusammengesteckt.The solution according to the invention is particularly advantageous if the impellers are designed as molded parts, for example as plastic injection molded parts. In this case, interlocking pins and recesses can be easily formed on the impellers, which enable a positive torque transfer from impeller to impeller. With the help of these pins and projections, the impellers are put together to form a stack.

Brinkmann Pumpen *· &Idigr; * · · * ···· · BRTP™i99 16.4.1999Brinkmann Pumps *· &Idigr; * · · * ···· · BRTP™i99 April 16, 1999

Bevorzugt sind sämtliche Laufräder von der gemeinsamen Welle durchsetzt, so daß eine stabile Lagerung der Laufräder sichergestellt ist. Die mittelbar angetriebenen Laufräder sitzen dann jedoch auf glatten Abschnitten der Welle. Die Welle kann zugleich dazu benutzt werden, die übereinandergestapelten Laufräder fest miteinander zu verspannen. In diesem Fall kann die Drehmomentübertragung von Laufrad zu Laufrad auch ganz oder teilweise durch Reibschluß erfolgen.Preferably, all of the impellers are passed through by the common shaft, so that stable mounting of the impellers is ensured. The indirectly driven impellers then sit on smooth sections of the shaft. The shaft can also be used to firmly clamp the stacked impellers together. In this case, the torque can be transferred from impeller to impeller completely or partially by friction.

Zumindest einige der Laufräder können eine identische Form aufweisen, so daß eine rationelle Fertigung ermöglicht wird.
10At least some of the wheels can have an identical shape, thus enabling efficient production.
10

Vorzugsweise wird auch das Pumpengehäuse, das die Laufräder aufnimmt, durch mehrere formidentische Gehäusesegmente gebildet, die beispielsweise nach Art von Bajonettverschlüssen miteinander verbunden sind.Preferably, the pump housing which accommodates the impellers is also formed by several housing segments of identical shape which are connected to one another, for example in the manner of bayonet locks.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. In the following, an embodiment is explained in more detail using the drawing.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Pumpengehäuse einer mehrstufiFig. 1 shows a longitudinal section through a pump housing of a multi-stage

gen Kreiselpumpe,gen centrifugal pump,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein einzelnes Laufrad der Kreiselpumpe nach Figur 1;
25Fig. 2 is a longitudinal section through a single impeller of the centrifugal pump according to Figure 1;
25

Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Laufrad nach Figur 1 in einer Schnittebene rechtwinklig zu der Schnittebene in Figur 2;Fig. 3 is a longitudinal section through the impeller according to Figure 1 in a section plane perpendicular to the section plane in Figure 2;

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Figur 3;
30Fig. 4 is a section along the line IV-IV in Figure 3;
30

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Figur 3; undFig. 5 is a section along the line V-V in Figure 3; and

Fig. 6 einen Schnitt durch ein anderes Laufrad der Kreiselpumpe nachFig. 6 a section through another impeller of the centrifugal pump according to

Figur 1.
35Figure 1.
35

Brinkmann PumpenBrinkmann Pumps

16.4.199916.4.1999

In Figur 1 ist in einem axialen Schnitt ein Pumpengehäuse 10 einer Kreiselpumpe mit vier Stufen 12, 14, 16 und 18 gezeigt. Das Pumpengehäuse 10 sitzt am unteren Ende eines Pumpengestells 20, in dem eine Welle 22 aus Metall gelagert ist. Die Welle 22 wird durch einen nicht gezeigten Elektromotor angetrieben, der am oberen Ende des Pumpengestells 20 befestigt ist, und trägt auf einem im Durchmesser reduzierten unteren Abschnitt vier koaxial zu einem Stapel zusammengesteckte Laufräder 24, 26, 28, 30, die als Radialräder ausgebildet und jeweils einer der Stufen 12 bis 18 zugeordnet sind. Die Naben der vier Laufräder sind in Axialrichtung zwischen einer Schulter 32 der Welle 22 und einer Abschlußschraube 36 am unteren Ende der Welle festgelegt.Figure 1 shows an axial section of a pump housing 10 of a centrifugal pump with four stages 12, 14, 16 and 18. The pump housing 10 is located at the lower end of a pump frame 20 in which a shaft 22 made of metal is mounted. The shaft 22 is driven by an electric motor (not shown) which is attached to the upper end of the pump frame 20 and carries, on a lower section with a reduced diameter, four impellers 24, 26, 28, 30 which are coaxially connected to form a stack and are designed as radial wheels and are each assigned to one of the stages 12 to 18. The hubs of the four impellers are fixed in the axial direction between a shoulder 32 of the shaft 22 and a locking screw 36 at the lower end of the shaft.

Nur das zu der obersten oder letzten Stufe 18 der Pumpe gehörende Laufrad 30 ist durch Keile 38 formschlüssig mit der Welle 22 verbunden, während die drei übrigen Laufräder 24, 26 und 28 auf glatten Abschnitten der Welle 22 sitzen. Die Drehmomentübertragung von dem Laufrad 30 auf die übrigen Laufräder erfolgt durch formschlüssige, jeweils von einem Dichtring 40 umgebene Steckverbindungen zwischen den Naben der einzelnen Laufräder, wie weiter unten noch näher erläutert werden wird.Only the impeller 30 belonging to the uppermost or last stage 18 of the pump is positively connected to the shaft 22 by wedges 38, while the three remaining impellers 24, 26 and 28 sit on smooth sections of the shaft 22. The torque is transmitted from the impeller 30 to the other impellers by positively locking plug connections, each surrounded by a sealing ring 40, between the hubs of the individual impellers, as will be explained in more detail below.

Das Pumpengehäuse 10 wird durch einen unteren Gehäusedeckel 42, drei formidentische Gehäusesegmente 44 und einen oberen Gehäusedeckel 46 gebildet, die stapeiförmig aufeinandergesetzt und durch jeweilige Bajonettverschlüsse 48 zusammengehalten sind. Die Fugen im Bereich der Bajonettverschlüsse sind durch nicht gezeigte Dichtringe abgedichtet. Der obere Gehäusedeckel 46 ist am Pumpengestell 20 ausgebildet.The pump housing 10 is formed by a lower housing cover 42, three identically shaped housing segments 44 and an upper housing cover 46, which are stacked on top of one another and held together by respective bayonet locks 48. The joints in the area of the bayonet locks are sealed by sealing rings (not shown). The upper housing cover 46 is formed on the pump frame 20.

Der untere Gehäusedeckel 42 und die Gehäusesegmente 44 haben jeweils eine trichterförmige Wand 50, die den Boden einer das betreffende Laufrad aufnehmenden Pumpenkammer 52 bildet. Der EinlaJ3 jeder Pumpenkammer 52 wird durch einen in der Mitte in der trichterförmigen Wand 50 ausgesparte Öffnung 54 gebildet.The lower housing cover 42 and the housing segments 44 each have a funnel-shaped wall 50 which forms the bottom of a pump chamber 52 which accommodates the respective impeller. The inlet of each pump chamber 52 is formed by an opening 54 recessed in the center of the funnel-shaped wall 50.

Nach oben wird jede Pumpenkammer 52 durch eine Kanalplatte 56 begrenzt, die auf dem unteren Gehäusedeckel 42 bzw. dem Gehäusesegment 44 aufliegt und vom Außenmantel des nächsthöheren Gehäusesegments 44 bzw. des oberen Gehäusedeckels 46 umschlossen wird. In jeder Kanalplatte 56 ist am äußeren Umfangsrand ein nach unten, zu der nächsttieferen Pumpenkammer 52 offenerEach pump chamber 52 is limited at the top by a channel plate 56, which rests on the lower housing cover 42 or the housing segment 44 and is enclosed by the outer casing of the next higher housing segment 44 or the upper housing cover 46. In each channel plate 56, a channel is provided on the outer peripheral edge, which is open downwards to the next lower pump chamber 52.

Brinkmann Pumpen *· » '· · * * ···· » BiJ¹POIyQg 16.4.1999Brinkmann Pumpen *· » '· · * * ···· » BiJ ¹ POIyQg April 16, 1999

Auslaufkanal 58 ausgebildet, dessen Höhe in Rotationsrichtung der Laufräder schraubenförmig zunimmt. Oberhalb der Kanalplatte 56 wird innerhalb des Auslaufkanals 58 eine Zwischenkammer 60 gebildet. Bei den drei unteren Stufen 12 bis 16 steht diese Zwischenkammer 60 über die Öffnung 54 mit der nächsthöheren Pumpenkammer 52 in Verbindung. Bei der obersten oder letzten Stufe 18 steht die Zwischenkammer 60 mit einem in dem oberen Gehäusedeckel 46 und dem Pumpengestell ausgebildeten Auslaufstutzen 62 in Verbindung.An outlet channel 58 is formed, the height of which increases in a helical manner in the direction of rotation of the impellers. Above the channel plate 56, an intermediate chamber 60 is formed within the outlet channel 58. In the three lower stages 12 to 16, this intermediate chamber 60 is connected to the next higher pump chamber 52 via the opening 54. In the uppermost or last stage 18, the intermediate chamber 60 is connected to an outlet nozzle 62 formed in the upper housing cover 46 and the pump frame.

Die Kanalplatten 56 stützen sich jeweils unter der Wand 50 des nächsthöheren Gehäusesegments 44 bzw. unter dem oberen Gehäusedeckel 46 ab und sind somit sicher fixiert, auch wenn sie nur lose eingelegt sind. Die Dichtringe 40 dichten jeweils an einem Inneren Kragen der Kanalplatte ab.The channel plates 56 are each supported under the wall 50 of the next higher housing segment 44 or under the upper housing cover 46 and are thus securely fixed, even if they are only loosely inserted. The sealing rings 40 each seal on an inner collar of the channel plate.

Im Betrieb taucht das Pumpengehäuse 10 mit seinem unteren Ende in die zu fördernde Flüssigkeit ein, so daJ3 die Flüssigkeit durch die unterste Stufe 12 über die Öffnung 54 angesaugt und durch das Laufrad 24 radial nach außen und nach oben in den Auslaufkanal 58 gefördert wird. Der Auslaufkanal 58 ist an der höchsten Stelle durch eine nicht gezeigte Öffnung mit der Zwischenkammer 60 verbunden, über die die Flüssigkeit dann in die nächste Stufe eintritt. Auf diese Weise wird die Flüssigkeit durch sämtliche Stufen 12 bis 18 und schließlich in den Auslaufstutzen 62 gefördert.During operation, the pump housing 10 is immersed with its lower end in the liquid to be pumped, so that the liquid is sucked in through the lowest stage 12 via the opening 54 and is pumped radially outwards and upwards into the outlet channel 58 by the impeller 24. The outlet channel 58 is connected at the highest point by an opening (not shown) to the intermediate chamber 60, through which the liquid then enters the next stage. In this way, the liquid is pumped through all stages 12 to 18 and finally into the outlet connection 62.

Die vier Laufräder, der untere Gehäusedeckel 42, die drei Gehäusesegmente 44 und ggf. auch der obere Gehäusedeckel 46 sind jeweils als einstückige Kunststoff-Spritzteile ausgebildet. Die drei oberen Laufräder 26, 28 und 30 haben eine identische Form, während das Laufrad 24 der untersten Stufe etwas anders gestaltet ist.The four impellers, the lower housing cover 42, the three housing segments 44 and, if applicable, also the upper housing cover 46 are each designed as one-piece plastic injection-molded parts. The three upper impellers 26, 28 and 30 have an identical shape, while the impeller 24 of the lowest stage is designed slightly differently.

Wie in Figuren 2 bis 6 gezeigt ist, weist jedes der vier Laufräder einen oberen Nabenabschnitt 64 mit dem in Figur 4 gezeigten Querschnitt auf. Dieser Nabenabschnitt hat an seiner inneren Umfangsfläche zwei längsverlaufende Nuten 66. Bei dem obersten Laufrad 30 greifen in diese Nuten 66 die Keile 38 ein.As shown in Figures 2 to 6, each of the four impellers has an upper hub section 64 with the cross section shown in Figure 4. This hub section has two longitudinal grooves 66 on its inner circumferential surface. In the uppermost impeller 30, the wedges 38 engage in these grooves 66.

Bei den drei oberen Laufrädern 26 bis 30 weist die Nabe einen nach unten verlängerten Fortsatz 68 auf, der eine Schulter 70 für den Dichtring 40 sowie stirnseitig zwei vorspringende Zapfen 72 bildet, die in die Nuten 66 des nächsttieferen Laufrades eingreifen. Auf diese Weise wird die formschlüssige Antriebsverbindung zwischen den Laufrädem hergestellt.In the case of the three upper impellers 26 to 30, the hub has a downwardly extended extension 68 which forms a shoulder 70 for the sealing ring 40 and two projecting pins 72 on the front side which engage in the grooves 66 of the next lower impeller. In this way, the positive drive connection between the impellers is established.

Claims

1. Centrifugal pump with at least two coaxially arranged impellers ( 24 , 26 , 28 , 30 ) which are driven by a common shaft ( 22 ), characterized in that at least one ( 24 , 26 , 28 ) of the impellers is driven indirectly via another ( 30 ) of the impellers.

2. Centrifugal pump according to claim 1, characterized in that at least two of the impellers are in positive driving engagement with one another via pins ( 72 ) and recesses ( 66 ).

3. Centrifugal pump according to claim 2, characterized in that the recesses ( 66 ) are designed as longitudinal grooves open at one end in the inner peripheral surface of a hub portion ( 64 ) of one impeller and the pins ( 72 ) are designed on the end face of an extension ( 68 ) of the hub of the other impeller.

4. Centrifugal pump according to one of the preceding claims, characterized in that at least two impellers ( 26 , 28 , 30 ) have an identical shape.

5. Centrifugal pump according to one of the preceding claims, characterized in that the impellers ( 24 , 26 , 28 , 30 ) are designed as molded parts.

6. Centrifugal pump according to claim 5, characterized in that the impellers are designed as plastic injection-molded parts.

7. Centrifugal pump according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft ( 22 ) consists of metal.

8. Centrifugal pump according to one of the preceding claims, characterized in that the indirectly driven impellers ( 24 , 26 , 28 ) are each seated on a smooth section of the shaft ( 22 ).

9. Centrifugal pump according to claim 8, characterized in that the impellers ( 24 , 26 , 28 , 30 ) arranged on the common shaft ( 22 ) are axially clamped together.

10. Centrifugal pump according to one of the preceding claims, characterized in that the pump housing ( 10 ) has one or more preferably identically shaped housing segments ( 44 ) which are connected to one another and/or to a lower ( 42 ) or upper housing cover ( 46 ) by bayonet locks ( 48 ).

11. Centrifugal pump according to claim 10, characterized in that each pump chamber ( 52 ) is closed off by a channel plate ( 56 ) which forms a circumferential outlet channel ( 58 ) on the outer circumference with a height increasing in the direction of rotation of the impellers, and that the channel plates ( 56 ) are each inserted into one of the housing segments ( 44 ) or the upper housing cover ( 46 ) and are supported axially on this housing segment or housing cover as well as on the next lower housing segment ( 44 ) or the lower housing cover ( 42 ).

12. Centrifugal pump according to one of the preceding claims, characterized in that the impellers ( 24 , 26 , 28 , 30 ) are each plugged together with the interposition of a sealing ring ( 40 ) and that pump chambers ( 52 ), each of which accommodates one of the impellers, are each closed off by a plate ( 56 ) on which the sealing ring ( 40 ) seals.