DE3141080A1 - "selbstansaugende kreiselpumpe" - Google Patents

Description

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MTÜ MOTOREN- UND TURBINEN-UNION
FRIEDRICHSHAFEN GMBH

Friedrichshafen

Selbstansaugende Kreiselpumpe

Die Erfindung betrifft eine selbstansaugende Kreiselpumpe mit beim Ansaugvorgang wirkender äußerer Gemischbildung, mit einer oberhalb des Pumpenlaufrades beginnenden, das Pumpenlaufrad umgebenden Pumpenspirale, die die geförderte Flüssigkeit in - 5 eine oberhalb des Pumpenlaufrades angeordnete Entlüftungskammer leitet, wo das beim Ansaugvorgang geförderte Luft-Flüssigkeits-Gemisch entmischt wird, und mit einem Rücklaufkanal, der die Entlüftungskammer mit der Pumpenspirale verbindet, wobei der Rücklaufkanal unterhalb des Pumpenlaufrades in die Pumpen-Spirale einmündet.

Solche Kreiselpumpen sind bekannt und mit Hilfe von in der Pumpe nach dem Abschalten verbleibender Vorratsflüssigkeit in der Lage, beim Wiederanfahren eine leergelaufene Saugleitung innerhalb einer gewissen Zeit zu entlüften.

Insbesondere bei zu Kühlzwecken eingesetzten Pumpen dauert jedoch dieser Vorgang zu lange und die dabei in Abhängigkeit von der Pumpendrehzahl erzielbare Saughöhe liegt weit unterhalb des theoretisch maximal möglichen Wertes. Die Ursache hierfür ist eine ungenügende Entlüftung des Luft-Flüssigkeits-Gemisches in der Entlüftungskammer, die durch den dauernden Zufluß von neuem Gemisch aus der Spirale in die Entlüftungskammer behindert wird. Über den Rücklaufkanal gelangt dementsprechend noch stark mit Luft angereicherte Flüssigkeit in die Spirale, die deshalb dort nur noch geringe Luftmengen aus der Saugleitung aufnehmen kann. Wegen des hohen Luftanteiles sind große Rücklaufkanalquerschnitte erforderlieh, um genügend Flüssigkeit in die Spirale zu befördern, was bei Betrieb der

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Pumpe mit Flüssigkeitsförderung einen großen internen Flüssigkeitsumlauf in der Pumpe und eine entsprechende Absenkung des Liefer- und Wirkungsgrades der Pumpe bewirkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, gegenüber den bekannten Pumpen die Zeit vom Einschalten der Pumpe bis zum Beginn der reinen Flüssigkeitsförderung zu verkürzen und dabei der theoretisch möglichen Saughöhe möglichst nahe zu kommen. Gleichzeitig soll sich jedoch bei der Flüssigkeitsförderung der Wirkungs- und Liefergrad gegenüber einer Pumpe gleicher Bauart ohne Selbstansaugungseinrichtung nur in möglichst geringem Ausmaß vermindern.

^ Diese Aufgabe wird gelöst durch eine als Düse ausgebildete Einmündung des Rücklaufkanales in die Pumpenspirale, einen neben Pumpenlaufrad, Pumpenspirale und Rücklaufkanal angeordneten Beruhigungsraum, der direkt aus der Entlüftungskammer oder vom Rücklaufkanal aus mit Flüssigkeit versorgt wird, und eine Verbindung zwischen Beruhigungsraum und Pumpenspirale, deren spiralseitige Öffnung nach der Düse des Rücklaufkanales angeordnet ist und von der Kanalströmung aus der Düse ejektorartig beaufschlagt wird.

Durch diese Merkmale wird beim Ansaugvorgang die der Spirale zugeführte Flüssigkeitsmenge in zwei Teilmengen aufgeteilt. Die erste durch den Rücklaufkanal geleitete Teilmenge wird _w durch die Ausbildung der Mündung des Rücklaufkanales in die Spirale als Düse mit entsprechend kleinem Querschnitt begrenzt. Die zweite durch den Beruhigungsraum geleitete Teilmenge kann auf Grund des großen Volumens und der verhältnismäßig großen Höhe des Beruhigungsraumes die in ihr enthaltene Luft weitestgehend ausscheiden, so daß der Pumpenspirale hierdurch reine Flüssigkeit zugeführt wird. Erst durch die Ejektor-Wirkung der von der ersten Teilmenge beaufschlagten Düse wird ein wesentlicher Durchsatz durch den Beruhigungsraum bewirkt und eine

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intensive Vermischung beider Flüssigkeitsraengen mit der Luft aus der Saugleitung in der Pumpenspirale durchgeführt. Dadurch wird eine wesentliche Verringerung der Ansaugzeit und eine Vergrößerung der Ansaughöhe erzielt. Ist der Ansaugvorgang durch Einsetzen der Flüssigkeitsförderung abgeschlossen, wird die Düsenwirkung durch Auffüllen der Pumpenspirale mit Flüssigkeit und Aufbau des Spiraldruckes aufgehoben, so daß der interne Flüssigkeitsumlauf und damit der Liefer- und Wirkungsgradabfall gegenüber einer Pumpe ohne Selbstansaugungseinrichtung nur noch in vernachlässigbarem Umfang stattfindet.

Zweckmäßige Dimensionierungsvorschläge für die Düse, für die Querschnitte und für die Anordnung der Zu- und Abflüsse aus dem Beruhigungsraum sind in den Ansprüchen 2 bis 5 angegeben.

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

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Pumpe;

Fig. 2 einen Querschnitt derselben Pumpe.

In den Zeichnungen ist ein Pumpenlaufrad 11 einer Kreiselpumpe von einer Pumpenspirale 12 umgeben, die oberhalb des Pumpenlaufrades bei 13 beginnt und die die vom Pumpenlaufrad 11 geförderte Flüssigkeit in eine oberhalb des Pumpenlaufrades angeordnete Entlüftungskammer Ik leitet. Ein Rücklaufkanal 15 verbindet die Entlüftungskammer 14 mit der Pumpenspirale 12 und mündet unterhalb des Pumpenlaufrades 11 in die Pumpenspirale. Diese Einmündung ist als Düse l6 ausgebildet.

Neben dem Pumpenlaufrad 11, der Pumpenspirale 12 und dem Rücklaufkanal 15 ist ein Beruhigungsraum 17 angeordnet, der über Verbindungsbohrungen 18 vom Rücklaufkanal 15 aus mit Flüssigkeit versorgt wird. Zwischen dem Beruhigungsraum 17 und der Pumpenspirale 12 befindet sich eine weitere Verbindungsbohrung 19j deren spiralseitige Öffnung nach der Düse 16 des

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Rücklaufkanales 15 angeordnet ist und von der Rücklaufkanalströmung aus der Düse 16 ejektorartig beaufschlagt wird. Zwischen dem Beruhigungsraum 17 und dem Rücklaufkanal 15 sind kurz vor der Düse 16 weitere Verbindungsbohrungen 20 angeordnet.

In Strömungsrichtung vor der Pumpe befindet sich eine Saugleitung 21, die über einen Saugmund 22 mit dem Pumpenlaufrad 11 verbunden ist. Hinter der Pumpe ist eine Druckleitung 23 angeordnet.

Die Ansaugleitung 21 ist in bekannter Weise so ausgebildet,

daß nach dem Abstellen der Pumpe in ihr eine bestimmte Flüs-— sigkeitsmenge zurückbleibt. Vor dem ersten Anfahren muß die Pumpe mit dieser Flüssigkeitsmenge aufgefüllt werden.

Bei jeder Inbetriebnahme der Pumpe wird diese Flüssigkeitsmenge von den Schaufeln des anlaufenden Pumpenlaufrades 11

in die Pumpenspirale 12 befördert, vermischt sich dabei schon mit Luft aus der Saugleitung und das Gemisch wird in die Entlüftungskammer 14 geleitet. Die Luft wird in die Druckleitung 23 abgeschieden, die mehr oder weniger von der Luft befreite Flüssigkeit gelangt in den Rücklaufkanal 15 und von dort zum Teil durch die Düse 16 wieder in die Pumpenspirale 12. Ein anderer Teil gelangt über die Bohrungen 18 in die Beruhigungskammer 17 und scheidet dort den Rest der in ihm enthaltenen _ Luft aus. Durch die Wirkung der Düse ±6 wird Flüssigkeit aus dem Beruhigungsraum 17 durch die Bohrung 19 ejektorartig angesaugt, mit Luft aus der Saugleitung 21 vermischt und über die Pumpenspirale 12 wieder in die Entlüftungskammer 14 befördert.

Die beschriebenen Vorgänge wiederholen sich fortlaufend, bis die Luft aus der Saugleitung abgepumpt ist und die reine Flüssigkeitsförderung einsetzt.

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Wie sich "bei Versuchen herausgestellt hat, kann der beschriebene Vorgang der Selbstansaugung durch Anbringen von weiteren Verbindungsbohrungen 20 zwischen dem Beruhigungsraum 17 und
der Pumpenspirale 12 nochmals verbessert werden.

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Claims (5)

1. MTU MOTOREN- UND TURBINEN-UNION
   FRIEDRICHSHAFEN GMBH

   Friedrichshafen

   Patentansprüche

   Selbstansaugende Kreiselpumpe mit beim Ansaugvorgang wirkender äußerer Gemischbildung, mit einer oberhalb des Pumpenlaufrades beginnenden, das Pumpenlaufrad umgebenden Pumpenspirale, die die geförderte Flüssigkeit in eine oberhalb des Laufrades angeordnete Entlüftungskammer leitet, wo das beim Ansaugvorgang geförderte Luft-Flüssigkeits-Gemisch entmischt wird und mit einem Rücklaufkanal, der die Entlüftungskammer mit der Pumpenspirale verbindet, wobei der Rücklaufkanal unterhalb des Purapenlaufrades in die Pumpenspirale einmündet, gekennzeichnet durch eine als Düse (16) ausgebildete Einmündung des Rücklaufkanales (15) iß die Pumpenspirale (12), einen neben Pumpenlaufrad (ll), Pumpenspirale (12) und Rücklaufkanal (15). angeordneten Beruhigungsraum (17), der direkt aus der Entlüftungskammer (I²O oder vom Rücklaufkanal (15) aus mit Flüssigkeit versorgt wird und eine Verbindung (19) zwischen Beruhigungsraum (17) und Pumpenspirale (12), deren spiral seitige Öffnung nach der Düse (16) des Rücklaufkanales (15) angeordnet ist und von der Rücklaufkanalströmung aus der Düse (16) ejektorartig beaufschlagt wird.
2. 2. Selbstansaugende Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Pumpenspirale (12) einmündende Düse (l6) an ihrem Austritt einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist, dessen Breite etwa der Breite der Pumpenspirale (12) entspricht und dessen Höhe 3 bis h % des Durchmessers des Laufrad-Saugmundes (22) aufweist.

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3. 3. Selbstansaugende Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen Beruhigungsraum (17) und Pumpenspirale (12) angeordnete Verbindung (19) eine Bohrung ist, deren Mittelpunkt von der Düse (16) einen Abstand von 12 bis 16 % des Durchmessers des Saugmundes (22) und deren Querschnitt 1 bis 2 % des Querschnittes des Saugmundes (22) aufweist.
4. 4. SeIbstansäugende Kreiselpumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf zum Beruhigungsraum (17) aus mehreren Bohrungen (18) besteht, die zusammen einen Querschnitt von maximal 6 % des Querschnittes des Laufrad-Saugmundes (22) aufweisen.
5. 5. Selbstansaugende Kreiselpumpe nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine weitere Verbindung (20) zwischen Beruhigungsraum (17) und Rücklaufkanal (15)» die kurz vor der Düse (l6) angeordnet ist, und deren Querschnitt 3 bis 4 % des Durchmessers des Saugmundes (22) der Pumpe beträgt.

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