DE3013138A1

DE3013138A1 - Kreiselpumpe

Info

Publication number: DE3013138A1
Application number: DE19803013138
Authority: DE
Inventors: Arthur Milz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-04-09
Filing date: 1980-04-03
Publication date: 1980-10-23
Also published as: EP0017829B1; DE3013138C2; NO801003L; EP0017829A1; CH643918A5; ATE7946T1; DK148105B; DK140280A; DK148105C; NO151979B; US4349311A; NO151979C; JPS55139998A

Description

Kreiselpumpe

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe, insbeson dere eine solche mit einem Rotor, der in einen Arbeitsraum untergebracht ist, welcher vorgesehen ist, um mindestens teilweise in der zu fördernden Flüssigkeit eingetaucht zu werden. Solche Pumpen sind in grosser Anzahl bekannt und dienen den verschiedensten Zwecken, vom Auspumpen des Grundwassers bis zum Heben von Chemikalien aus Fässern und anderen Gefässen. Da diese Art von überfluteter Pumpe mit im allgemeinen oberhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordnetem Antriebsmotor meist aus wenigen Teilen besteht, geringe Ansprüche an die Dichtungen stellt und entsprechend wartungsarm ist, wird sie vor allem dort eingesetzt, wo entweder verschmutzte oder aggressive Medien gepumpt werden sollen, und auch dort, wo Billigkeit der Herstellung und äusserst lange störungsfreie Betriebsdauer wichtig sind. Beides erfordert einen annehmbaren Wirkungsgrad bei einer verhältnismässig niederen Tourenzahl, wie sie beispielsweise ein direkt an die Welle des Flügelrades angekoppelter Spaltpolmotor billig und zuverlässig liefern kann.

Da die eingangs genannte Art von Pumpen sich besonders zur Verwendung als in einen Behälter, absenkbare, sogenannte Fasspumpen eignet, ist es auch erwünscht, die Aussenabmessung des Pumpenkörpers möglichst klein zu halten , damit die Pumpe durch eine enge Oeffnung in einen Eehalter gesenkt werden kann.

Es existieren sehr einfache Pumpen dieser Art, wie etwa in den Schweizer Patentschriften Nrn. 95.098 oder M44.673 beschrieben, bei welchen der Pumpenkörper aber verhältnismässig sperrig ist. Andere bekannte Ausführungen, wie etwa diejenigen der Schweizer Patentschriften Nrn.

243.663, 450.925 oder 599.467 sind wiederum ziemlich aufwendig in der Konstruktion und verlangen insbesondere gut

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wirkende Dichtungen und spielfreie Lager.

Es ist das Ziel der Erfindung, eine Pumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, welche diese Nachteile vermeidet und gleichzeitig möglichst kompakt gebaut werden kann.

Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung eine Kreiselpumpe mit in einem Arbeitsraum drehendem Rotor vor, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass dieser Raum durch einen an einer Stirnseite desselben beginnenden Schneckengang mit der Ausgangsleitung der Pumpe verbunden ist, wobei ein erster Abschnitt des Schneckenganges eine Mündung bildet, die seitlich gegen den Arbeitsraum zu offen ist und sich der Schneckengang in Strömungsrichtung gesehen mit progressiv kleiner werdendem Radius und zunehmend grösserer Steigung um die Drehachse des Rotors windet. In einer anderen Ausführung liegen sowohl die Ausgangsleitung der Pumpe wie deren Verbindung mit dem Arbeitsraum gänzlich innerhalb der parallel zur Rotationsachse bestimmten lichten Weite des Arbeitsraumes.

- Im folgenden soll die Erfindung anhand von Varianten eines bevorzugten Ausführungsbeispieles naher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht der 5 Pumpe,

Fig. 2 eine Ansicht des Grundkörpers der Fig. 1 von unten, und

Fig. 3 einen Abschnitt der Antriebswelle samt ihrer Führung.

In der Fig. 1 bezeichnet 1 einen, beispielsweise aus Kunststoff gefertigten, im wesentlichen zylindrischen Grundkörper oder Stator, an dessen oberer Stirnseite eine Druckleitung 2 und ein die Antriebswelle 3 enthaltendes Führungsrohr 4 eingeschraubt sind. Am oberen Ende der Welle 3 greift ein (nicht gezeigter) Elektromotor an, während an

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ihrem unteren Ende der Rotor 5 aufgebracht ist. Der Drehsinn desselben ist durch den Pfeil F der Fig. 2 angedeutet. Das untere Lager der Welle 3 wird durch ihren Durchgang durch den Stator gebildet; da dieses Lager durch die zu pumpende Flüssigkeit geschmiert ist, kann es ein relativ grosses Spiel, von beispielsweise 3/10 mm aufweisen. Wie weiter unten beschrieben, kann die darin befindliche Flüssigkeit wahlweise auch unter leichten Ueberdruck gesetzt werden.

Der Rotor 5 bildet in der beschriebenen einfachen Ausführung ein Flügelrad mit vier ebenen, parallel zur Welle 3 liegenden Flügeln 6, welche an einer obenliegenden, runden Grundscheibe 7 befestigt sind. An ihren unteren, äusseren Umfang sind die Flügel 6 unter einem Winkelo£ von etwa 30 - 50 abgeschrägt.

Im Stator 1 ist ein schneckenförmiger Gang 8 ausgegespart, welcher - in Strömungsrichtung gesehen, das heisst in Richtung des Pfeiles G - von der Peripherie des das Flügelrad umgebenden Arbeitsraumes zur Druckleitung 2 führt.

Dabei nimmt der von der Welle 3 aus gemessene Radius der Schnecke progressiv ab, während gleichzeitg die Steigung der Schnecke parallel zur Welle 3 progressiv zunimmt, bis sie an der oberen Mündung des Schneckenganges unendlich wird, so dass dieser knickfrei in die zur Welle parallele 5 Leitung 2 übergeht.

Aus fertigungstechnischen Gründen wird dieser Gang, sofern er aus dem Grundkörper ausgefräst ist, nach aussen hin offen sein, d.h. unterhalb des Punktes L in Fig. 1 erst dann radial nach aussen hin abgeschlossen sein, wenn die in dieser Ausführung vorgesehene Hülse 9 den Grundkörper umgibt. Diese Hülse begrenzt auch den das Flügelrad umgebenden Arbeitsraum und bildet fallweise den Ansaugstutzen 10 der Pumpe. Sie kann auch, in nicht gezeigter V/eise, nach oben hin verlängert und als Tragrohr für die ganze Pumpe ausgebildet sein. Bei anderen Herstellungsverfahren kann

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der Gang aber auch von seinem in die Druckleitung 2 mündenden Ausgang bis zu seiner entgegengesetzten Einmündung in die Peripherie des Arbeitsraumes, allseitig im Grundkörper eingeschlossen sein. Im unteren Mündungsgebiet, dessen Verlauf gut aus der Fig. 2 zu ersehen ist, verjüngt sich der aus dem Grundkörper ausgenommene Teil des Ganges und bildet nur noch eine auslaufende Rinne. Wenn man sich diese zu einem Gang mit einigermassen konstantem Querschnitt ergänzt vorstellt, dann würde dieser schliesslich fast ganz im Arbeitsraum liegen, von welchem der schneckenförmige Gang in seinem stromaufwärts liegenden Mündungsgebiet nicht getrennt ist. In diesem seitlich offenen Teil sinkt, zusammen mit der Tiefe der aus dem Grundkörper ausgenommenen Rinne auch die Steigung des zu seinem vollen Querschnitt ergänzt gedachten Ganges auf nahezu Mull. Dieser offene Teil, der sich in Fig. 2 fast über 360 erstreckt, wird sich vorzugsweise nicht über weniger als etwa 18 0 erstrekken, und gleichmässig in den Arbeitsraum auslaufen. Desgleichen sollte natürlich der ganze Gang einen möglichst knickfreien Verlauf aufweisen. Andererseits ist das Vorhandensein eines Grundkörpers nicht notwendig, da der Gang z.B. auch durch ein geeignet befestigtes, zu einer Schnecke gewundenes Rohr gebildet werden kann.

Die in der beschriebenen Ausführung aus Blech bestehende Hülse 9 ist über den Grundkörper geschoben und daran befestigt. Sie ist an der Stelle 11, unter demselben V/inkel wie das Flügelrad eingeschnürt. Darunter erweitert sie sich wieder und trägt an ihrem unteren Ende 10 einen Ansaugfilter 12.

In einer anderen, nur angedeuteten und nicht getrennt gezeigten Variante ist die Hülse an der Einschnürung 11 stirnseitig geschlossen, wie durch die strichpunktierte Linie A angedeutet. Das Ansaugen kann dann durch eine oder mehrere durchgehende Bohrungen im Grundkörper erfolgen, welche den Arbeitsraum mit dem Aussenraum um die Pumpe herum verbinden, ohne

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- fr -

den Schneckengang zu berühren. In der Fig. 2 ist eine solche Bohrung strichpunktiert gezeigt und mit B bezeichnet. Für gewisse Anwendungen kann das damit ermöglichte Ansaugen an der Oberseite des Stators von Vorteil sein. Die Fig. 3 zeigt einen Abschnitt der vom Flügelrad 5 zum (nicht gezeigten) Antriebsmotor führenden Welle 3. Diese wird lose, beispielsweise mit einem Spiel von Y2 mm, im Führungsrohr 4 geführt. Der Zwischenraum 13 zwischen Welle und Rohr wird beim Betrieb der Pumpe, infolge des im oberen Teil des Arbeitsraumes bestehenden Ueberdruckes und der erwähnten losen Lagerung der Welle im Grundkörper, mindestens teilweise mit der zu fördernden Flüssigkeit angefüllt sein. Um diese besser zur Dämpfung eines eventuellen Schiagens und Schwingens der oft ziemlich langen und mögliehst leicht ausgeführten Welle auszunützen, kann der Druck der Flüssigkeit im Zwischenraum 13 durch Anbringen einer Druckdurchführung D (Fig. 1 und 2), welche eine Stelle hohen Druckes im Schneckendurchgang mit dem die Welle umgebenden Raum verbindet, erhöht v/erden. Um ein Ansteigen der oft korrosiven Flüssigkeit bis zum Motor zu vermeiden, ohne eigentliche Dichtungen zu verwenden - welche bei längerem Nichtgebrauch zum Festsitzen neigen - wird mit Vorteil im oberen Teil des Führungsrohres ■+ eine strömungshemmende Schikane 4 vorgesehen und das Führungsrohr selbst oberhalb derselben mit einer Rückflussöffnung 15 versehen. Das Spiel zwischen Welle und Schikane kann beispielsweise etwa 0,2 mm betragen, was genügt, um im darunterliegenden Zwischenraum einen erhöhten, schlagdämpfenden Ueberdruck entstehen zu lassen. Die restliche nach oben durchtretende Flüssigkeit fliesst dann durch die Oeffnung 15 zurück, und der weiter oben liegende Motor braucht nicht durch zusätzliche Dichtungen geschützt zu werden, so dass der ganze Pumpenaufbau weder von der zu fördernden Flüssigkeit beaufschlagte Dichtungen, noch eigentliche - d.h. im wesentli-5 chen spielfreie - Lager aufweist, was unter anderem die

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durchgehende Verwendung spröder, chemikalienfester Materialien, wie etwa Glas, erlaubt. Falls die Dichtungsfreiheit nicht den Vorrang hat, kann die hier der Klarheit halber nur in der Vertikallage beschriebene Pumpe natürlich bei jeder beliebigen Orientierung im Raum betrieben werden.

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Zusammenfassung

Die Pumpe besitzt einen Rotor (5), welcher sich in einem Arbeitsraum dreht. Rotor und Arbeitsraum sind, in Axialrichtung gesehen, an einem Ende (11) eingeschnürt und der Arbeitsraum geht an seinem anderen Ende in einen schneckenförmigen Gang (8) mit - in Strömungsrichtung (G) gesehen kleiner werdendem Radius und zunehmender Steigung über, dessen radiale Ausdehnung die lichte Weite des Arbeitsraumes nicht überschreitet.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

1.) Kreiselpumpe nit in einem Arbeitsraum rotierendem Rotor, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Raum durch einen an einer Stirnseite desselben beginnenden Schneckengang mit der Auspangsleitur.g der Pumpe verbunden ist , wobei ein erster Abschnitt des ?chnec;'er.?5R?es eine Mündunf bildet, die seitlich regen den Arbeitsraum zu offen ist, und sich der Schneckengang in Strör.ungsrichtung gesehen mit progressiv kleiner werdendem Radius und zunehmend grässerer Steigung um die Drehachse des Rotors windet·

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil des Schneckenganges an die Mantelfläche des Arbeitsraumes angrenzt, und dass sich sein offener Mündungsteil über mindestens 180 erstreckt.

3. Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der offene Mündungsteil des Schneckenganpes durch eine Rinne mit in Strömungsrichtung gesehen progressiv zunehmendem Querschnitt gebildet wird.

4. Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor an seiner dem Schneckengang zugekehrten Seite eine quer zu seiner Drehachse liegende Platte aufweist, welche den offenen Mündungsteil des Schneckenganges teilweise abdeckt.

5. Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche,

25.3.1980 40 109 e

030043/0776 BAD ORlGJNAl.

gekennzeichnet durch einen von einer Hochdruckstelle im Schneckengang zu dem, die Antriebswelle des Rotors umgebenden Raum führenden Durchgang.

6. Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche ,

dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle des Rotors lose in einem Führungsrohr geführt ist, das mit einem Flüssigkeitsaustrittsloch versehen ist.

7. Pumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Spalt zwischen Welle und Führungsrohr in der Mähe des Loches eine Verengung aufweist.

8. Kreiselpumpe mit in einem Arbeitsraum rotierendem Rotor, gekennzeichnet durch eine im wesentlichen zur Drehachse des Rotors parallelen Ausgangsleitung sowie durch einen diese Leitung mit dem Arbeitsraum verbindenden Schnekkengang, welcher gänzlich innerhalb der parallel zur Drehachse bestimmten lichten Weite des Arbeitsraumes liegt.

9. Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gang an einer Stirnseite des Arbeitsraumes mündet und sich dieser über mindestens einen Teil seiner Länge gegen die andere Stirnseite hin verengt.

10. Pumpe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor ein Flügelrad ist, und dass die radial aussenliegenden Kanten seiner Flügel im wesentlichen parallel zur Mantelfläche des Arbeitsraumes verlaufen.

5

11. Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor auf seiner dem Gang zugekehrten Seite eine Platte aufweist, welche die Mündung des Ganges in den Arbeitsraum teilweise überdeckt.

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