DE3842349C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kreiselpumpe mit Entlüftungsstufe.

Kreiselpumpen sind nichtselbstansaugende Flüssigkeits­ pumpen, die als Radial- oder Axialpumpen ausgebildet sein können. Damit derartige Pumpen ihre Förderarbeit beginnen können, müssen sie vorher mit der Förder­ flüssigkeit gefüllt werden bzw. das Pumpensystem ein­ schließlich der Pumpe muß entlüftet werden, bis die Förderflüssigkeit in die Saugpumpe gelangt ist. Bei Tauchpumpen ist dieses Problem einfach zu lösen, indem man sie in die Förderflüssigkeit eintaucht. Es gibt viele Anwendungsfälle, wo die Pumpe über Saugleitungen, z. B. Schläuche, mit der Förderflüssigkeit verbunden wird, so daß die Pumpe vorher mit der Flüssigkeit gefüllt oder entlüftet werden muß. Das Befüllen der Pumpe ist aber problematisch, wenn es sich hierbei um tragbare Pumpen handelt, so daß beim Transport die Flüssigkeit, die meist auch noch umweltschädlich ist (z. B. Dieselöl), leicht aus der Pumpe auslaufen kann. Ein Befüllen der Pumpe an Ort und Stelle ist aber in aller Regel nicht möglich, da sich die Flüssig­ keit ja in geschlossenen Behältern befindet, die nur über den Absaugschlauch zugänglich sind. Außerdem haben Kreiselpumpen und Tauchpumpen den Nachteil, daß am Ende des Pumpvorgangs der Förderstrom abreißt und der Inhalt der Pumpe und des Schlauches in den Behälter zurückfließt. Dieser Teil der Flüssigkeit muß als verloren gelten, was natürlich einerseits unwirtschaftlich ist und andererseits Entsorgungs­ probleme mit sich bringen kann.

Um diese Schwierigkeiten zu meistern, hat man deshalb vorgeschlagen, die Pumpen mit selbsttätig wirkenden Entlüftungsvorrichtungen zu ergänzen. Man verwendet hierzu eine selbstansaugende Verdrängerpumpe, die mit der Kreiselpumpe kombiniert wird. Ein derartiges Pumpensystem ist in der DE-PS 34 02 685 beschrieben. Als Verdrängerpumpe wird hier eine handels­ übliche Kolbenpumpe verwendet, die mit der Antriebswelle der Saugpumpe über eine Kolbenstange und eine auf der Antriebswelle sitzende Exzenterscheibe zusammen­ arbeitet. Beim Einschalten der Saugpumpe wird die Kolbenpumpe zwangsweise betätigt, wodurch die Luft aus dem Pumpensystem abgepumpt wird, bis die nach­ strömende Flüssigkeit die Saugpumpe erreicht und dann von dieser gefördert werden kann. Die Entlüftungspumpe muß dann abgeschaltet werden.

Es handelt sich hierbei um ein sehr aufwendiges und kompliziert aufgebautes Pumpensystem, das aus diesem Grunde den Einsatz als sogenannte Handpumpe verbietet, da eine derartige Vorrichtung nicht als tragbares System ausgebildet werden kann.

Eine andere Art das Problem der Entlüftung in den Griff zu bekommen, ist beispielsweise in der DE-PS 27 57 952 beschrieben. Hierbei werden zwei Kreiselpumpen zusammengeschaltet, von denen die Entlüftungspumpe als sogenannte Seitenkanalpumpe arbeitet. Diese muß aber vor Inbetriebnahme mit der Förderflüssigkeit gefüllt werden, so daß die vorstehend genannten Nach­ teile vorhanden sind. Es sei hierzu gesagt, daß bei Produktwechsel die Pumpe entleert und mit dem neuen Medium gefüllt werden muß. Diese Bauarten sind deswegen nur für den stationären Betrieb geeignet.

Ein weiterer Vorschlag zur Lösung des angesprochenen Problems ist der US-PS 46 24 627 zu entnehmen. Dabei ist eine nichtselbstansaugende Flüssigkeitspumpe mit selbsttätiger Entlüftungsstufe offenbart, bei der eine rotierende Verdrängerpumpe verdrehungssicher auf der Antriebswelle der Förderpumpe angeordnet ist. Die Verdrängerpumpe ist mit dem Einlaß der Förderpumpe verbunden. Beide Pumpen weisen je einen Abfuhrkanal auf, die mit einem gemeinsamen Auslaß verbunden sind. Ferner ist noch ein Rückschlagventil vorgesehen, das einen Rückfluß der Flüssigkeit in den Pumpenraum der Förderpumpe verhindert.

Dieser an sich vorteilhafte Aufbau des Pumpensystems hat jedoch den Nachteil, daß die Verdrängerpumpe auch nach der Entlüftung der Förderpumpe wegen der festen Anordnung auf der Antriebswelle der Förderpumpe weiter­ hin mitläuft, obwohl sie nicht mehr zur Pumpenförderung gebraucht wird. Die hierdurch bedingten Verschleiß­ erscheinungen können erheblich sein, in jedem Falle wird dadurch die Lebensdauer beträchtlich herabgesetzt.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist schon lange vorher vorgeschlagen worden (DE-AS 10 21 720), bei einer Kreiselpumpe zusätzlich auf deren Antriebswelle eine Flügelzellenpumpe anzuordnen, die nach Beendigung des Ansaugvorganges außer Betrieb gesetzt werden kann und dann keinem Verschleiß mehr unterliegt. Nachteilig ist jedoch hierbei, daß das Freigeben und das Blockieren der Flügelzellenpumpe manuell erfolgt mit allen Unsicher­ heiten für die einwandfreie Funktion und Gefahren für die Bedienungsperson.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, aus­ gehend von dieser bekannten Kreiselpumpe in der Weise Abhilfe zu schaffen, daß die mit der Kreiselpumpe zusammenwirkende und zu deren Entlüftung dienende Flügelzellenpumpe nach der Entlüftungsphase selbsttätig abgeschaltet wird.

Gegenstand der Erfindung ist eine Kreiselpumpe mit einer selbsttätigen Entlüftungsstufe, die als Flügel­ zellenpumpe ausgebildet ist und die von der Kreiselpumpe betätigt wird. Die Erfindung besteht darin, daß ein Kanal zwischen dem Ansaugbereich der Kreiselpumpe und dem von den Schiebern in den Schlitzen im Rotor gebildeten Innenraum der Flügelzellenpumpe vorgesehen ist. Vorzugsweise ist der Verbindungskanal durch die gemeinsame Antriebswelle geführt.

Zunächst arbeitet die Flügelzellenpumpe und fördert die Luft bzw. das gasförmige Medium aus dem Ansaug­ bereich der Kreiselpumpe zu dem Pumpenausgang. Wenn die Kreiselpumpe entlüftet ist, saugt sie die Flüssig­ keit an und befördert sie zum Pumpenausgang. Hierbei entsteht in dem Ansaugbereich ein Unterdruck, der sich über den Verbindungskanal in den Innenbereich der Flügelzellenpumpe fortpflanzt und bewirkt, daß die Schieber oder Flügel in den Rotor der Flügelzellen­ pumpe hineingezogen werden und dort verbleiben. Damit ist also diese Pumpe praktisch abgeschaltet, so daß auch kein Verschleiß mehr auftreten kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Fig. 1 und 2 beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die neue Pumpe,

Fig. 2 den Schnitt A-A der Fig. 1.

Fig. 1 zeigt das neue Pumpensystem im Längsschnitt, aus dem man erkennt, daß eine Kreiselpumpe 1, die nicht selbstansaugend ist, und eine Flügelzellenpumpe 2 hintereinander angeordnet sind, wobei die beiden Laufräder verdrehungssicher auf der gemeinsamen An­ triebswelle 3 sitzen.

Die Förderflüssigkeit gelangt über den Einlaß 4 in den Pumpenraum 5 der Kreiselpumpe 1 und von dort über den Kanal 6 zu dem Auslaß 7. Das Rückschlagventil 8 verhindert den Rückfluß in den Pumpenraum 5.

Wie aus der Fig. 2, die den Schnitt A-A der Fig. 1 zeigt, ersichtlich ist, besteht die Flügelzellenpumpe 2 aus dem Rotor 9, der verdrehungssicher auf der Antriebswelle 3 sitzt und der in gleichem Winkelabstand die vier radialen Schlitze 10 aufweist. In den Schlitzen 10 gleitet jeweils ein Schieber 11.

Der Rotor 9 ist von dem feststehenden Hubring 12 umfaßt, dessen Innenwandung 13 exzentrisch bezüglich der Rotor­ oberfläche verläuft, so daß das Fördermedium nach dem Verdrängerprinzip von dem Pumpenraum 14 zu dem Auslaß 15 befördert wird. Zwischen dem Pumpenraum 5 der Krei­ selpumpe 1 und dem Pumpenraum 14 ist der Kanal 16 vorgesehen, so daß das Fördermedium von dem Einlaß 4 über den Pumpenraum 5 in den Pumpenraum 14 gesaugt werden kann.

Bevor nun auf die Erfindung eingegangen wird, sei zunächst die Wirkungsweise dieses selbstansaugenden Pumpensystems erläutert.

Im Ausgangszustand muß damit gerechnet werden, daß der Pumpenraum 5 der Kreiselpumpe 1 Luft bzw. ein anderes gasförmiges Medium enthält, so daß die Kreisel­ pumpe nicht arbeiten kann. Dagegen kann die Flügel­ zellenpumpe 2 arbeiten, so daß die Luft von dem Pumpen­ raum 5 über den Kanal 16 in den Pumpenraum 14 gelangen kann. Die Luft wird dann über den Auslaß 15 des Hub­ ringes 12 über den Kanal 17 zu dem gemeinsamen Auslaß 7 befördert. Das Rückschlagventil 8 verhindert, daß die Luft in den Pumpenraum 5 der Kreiselpumpe 1 zurück­ strömen kann.

Wenn alle Luft aus dem Pumpenraum 5 abgesaugt und letzterer vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist, fördert die Kreiselpumpe 1 die Flüssigkeit zu dem Auslaß 7 über den Kanal 6.

In diesem Zustand trägt die Flügelzellenpumpe 2 zwar noch einen geringen Teil zu der zum Auslaß 7 geförderten Flüssigkeitsmenge bei, doch steht dieser Nutzen in keinem Verhältnis zu der Abnutzung der Verdrängerpumpe. Bekanntlich gleiten die Schieber 11 bei den Drehungen des Rotors 9 infolge der Fliehkraft aus den Schlitzen 10 bis an die Innenwandung 13, an der sie dann entlang reiben, wodurch Reibungsverluste entstehen. Es wäre daher sinnvoll, diese Reibungsverluste zu vermeiden, wenn die Kreiselpumpe 1 voll arbeitet.

Dieses wird nun durch die Erfindung erreicht, indem die Schieber 11 automatisch in den Rotor 9 hineingezogen werden, wenn die Kreiselpumpe 1 arbeitet.

Hierzu dient der Kanal 18, der den Einlaßraum 19 der Kreiselpumpe 1 mit dem von den Schiebern 11 in den Schlitzen 10 im Rotor 9 gebildeten Innenraum 20 des Rotors 9 ver­ bindet. Wenn die Kreiselpumpe 1 voll arbeitet, d. h. Flüssigkeit ansaugt und an den Auslaß 7 weiterfördert, entsteht in dem Einlaßraum 19, und zwar insbesondere an der Nabe des Laufrades 21 der Kreiselpumpe 1 ein Unterdruck, der sich über den Kanal 18 in den Innenraum 20 fortpflanzt. Der Unterdruck bewirkt nun, daß die Schieber 11 in den Rotor 9 hineingezogen werden, sobald der Unterdruck größer als die auf die Schieber 11 wirkende Fliehkraft ist. Je mehr die Schieber 11 in den Rotor 9 hineingleiten, um so geringer wird die auf sie wirkende Fliehkraft, so daß schließlich eine vollständige Einziehung der Schieber 11 und deren sichere Haltung in dieser Position gewährleistet ist.

Die Schieber 11 können also nicht mehr an der Innen­ wandung 13 reiben, so daß die Flügelzellenpumpe 2 vollständig "leer" mitläuft und damit deren Verschleiß wesentlich reduziert wird.

Da dieser Zustand vollkommen automatisch erreicht wird, braucht man auch keine weiteren Maßnahmen vorzu­ sehen. Die Ausbildung des Unterdruckes an der Nabe des Laufrades 21 hängt unter anderem auch von der Dimension der Kreiselpumpe bzw. des gesamten Pumpen­ systems ab, worauf man u. U. bei der Gestaltung des Kanals 18 achten muß. So ist es beispielsweise nicht zwingend, diesen Kanal durch die Antriebswelle 3 zu führen; eine andere Ausbildung bzw. Führung dieses Kanals kann bei anders aufgebauten Pumpensystemen zweckmäßiger sein.

Ferner kann es bei einigen Pumpensystemen im Sperrzustand der Pumpe zur Unterstützung des Einziehens des Schiebers 11 vorteilhaft sein, in einem der beiden Seitenwände 22 oder 23 der Flügelzellenpumpe einen Kanal 24 vorzu­ sehen, der stirnseitig angebracht ist und von dem Ansaug­ bereich der Flügelzellenpumpe 2 zum Innenraum 20 der Schlitze 10 führt. Wenn also der Zapfhahn (nicht darge­ stellt) geschlossen ist, kann auch kein Fördermedium über den Auslaß 7 abfließen. Hierdurch entsteht dann im Kanal 17 (Fig. 1) ein hoher Druck. Die Flügelzellen­ pumpe 2 versucht nämlich zu fördern, was aber nicht möglich ist, da der Zapfhahn geschlossen ist. Im Saug­ bereich der Flügelzellenpumpe herrscht ein wesentlich niedrigerer Druck. Dieser Druck pflanzt sich über den Kanal 24 fort, so daß die Schieber 11 in den Rotor einge­ zogen werden.

Das Ausführungsbeispiel ist anhand eines Pumpensystems beschrieben, bei dem die beiden Pumpen auf einer gemein­ samen Antriebswelle sitzen. Es ist aber auch möglich, daß die Pumpen getrennte Antriebswellen haben. In diesem Fall kann dann der Verbindungskanal von dem Einlaßraum 19 zu der Flügelzellenpumpe nicht durch die Antriebswelle der Kreiselpumpe angeordnet werden, sondern muß in anderer, geeigneter Weise vorgesehen werden.

Claims (2)

1. Kreiselpumpe mit einer selbsttätigen Entlüftungs­ stufe, die als Flügelzellenpumpe ausgebildet ist und die von der Kreiselpumpe betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kanal (18) zwischen dem Ansaugbereich (19) der Kreiselpumpe (1) und dem von den Schiebern (11) in den Schlitzen (10) im Rotor (9) gebildeten Innenraum (20) der Flügel­ zellenpumpe (2) vorgesehen ist.

2. Kreiselpumpe mit Entlüftungsstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügelzellenpumpe verdrehsicher auf der Antriebswelle (3) der Kreisel­ pumpe (1) angeordnet und daß der Kanal (18) durch die Antriebswelle (3) geführt ist.