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Selbstansaugende Kreiselpumpe Die Erfindung betrifft eine selbstansaugende
Kreiselpumpe.
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Die bekannten Kreiselpumpen bestehen aus einem mit Schaufeln besetzten
Laufrad, das in einem vorzugsweise spiralig sich erweiternden Gehäuse umläuft. Bislang
wurde das Spiralgehäuse so ausgebildet, daß es sich vom Druckraum, an der Ansatzstelle
des Druckrohres beginnend, in der Umlaufrichtung des Laufrades stetig spiralig erweiterte.
Bei dieser Anordnung liegt die Gehäusespirale praktisch nur in einem Punkte nahe
am Laufrad. .
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Um den Verschleiß zu vermindern oder den Wirkungsgrad zu erhöhen,
hat man früher bereits vorgeschlagen, das Spiralgehäuse in der Nähe des Druckrohres
zunächst konzentrisch nahe dem Umfang des Laufrades entlang zu führen, so daß dieser
Gehäuseteil mindestens einen der Schaufelräume des Schaufelrades abschließt. Man
hat auch das Spiralgehäuse mit einem Leitring versehen, der das Laufrad allseitig
eng anschließend umgab, und diesen Leitring mit verschiedenen Durchtrittskanälen
für die Flüssigkeit ausgestattet.
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Es sind auch Kreiselpumpen bekannt, bei denen das Gehäuse zwischen
Druckstutzen und Spirale im Bereich mehrerer Laufradzellen eng anliegt und das Laufrad
in den Druckraum hineinragt. Bei diesen Kreiselpumpen liegt jedoch der Druckstutzen
durch einen Druckraum mit schrägen Wänden verbunden über dem Laufrad. Eine derartige
Pumpe ist nicht in der Lage, die Förderflüssigkeit auf größere Saughöhen selbst
anzusaugen. Alle diese bekannten Vorrichtungen zeigen jedoch den Nachteil, daß Pumpengehäuse
und Saugleitung vor der Inbetriebsetzung mit Wasser gefüllt oder durch besondere
Hilfsmittel, wie Ejektoren oder Trockenluftpumpen, entlüftet werden müssen, damit
das Wasser in den leeren Saugschlauch und in das Pumpengehäuse strömt. Sie sind
also keinesfalls imstande, bei flüssigkeitsleerer Saugleitung anzusaugen, und brauchen
ein dicht schließendes Fußventil am Ende des Saugkorbes. Außerdem ist bei diesen
Pumpen ein Absperrschieber am Druckstutzen erforderlich, der beim Anfahren geschlossen
ist und erst nachdem die volle Drehzahl erreicht ist, langsam goffnet werden darf.
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Es sind äuc,h@selb'i#tansaugende Pumpen vorgeschlagen worden, bei
denen durch eine am Druckstutzen angebrachte Tasche Füllwasser aus dem Druckraum
nach den Laufradzellen zur Verdrängung der Luft zugeführt wird. Dabei ist jedoch
das Laufrad nicht in den Druckraum vorverlegt, und das Gehäuse liegt nicht konzentrisch
eng am Laufradumfang im Bereich mehrerer Laufradzellen an.
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Mit dieser Pumpe ist es zwar möglich, eine Saugwirkung zu erzielen,
jedoch kann ein größerer Unterdruck mit dieser Pumpe nicht überwunden werden.
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Auch hat man vorgeschlagen, bei Kreiselpumpen den Druckstutzen schräg
über der Mitte so anzubringen, daß das Laufrad in das Profil des Druckstutzens hineinragte.
Das Gehäuse lag bei dieser Pumpe im Bereich einer Laufradzelle zwischen dem Druckstutzen
und
Spirale konzentrisch eng am Laufradumfang an, und die Saugleitung
ist bei dieser Ausführungsform hochgeführt.. Jedoch ist diese bekannte Pumpe nur
partial beaufschlagt. Da die Saugöffnung teilweise abgedeckt ist, saugt sie lediglich
an einem kleinen Teil des Laufrades das Fördermittel an.
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Die Erfindung betrifft eine selbstansaugende Kreiselpumpe, die radial
am ganzen inneren Umfang des Laufrades das Fördermittel ansaugt und sich durch folgende
Merkmale auszeichnet: Senkrecht nach oben gerichteter, in der Laufradebene angeordneter
Druckstutzen; das Gehäuse liegt zwischen Druckstutzen und Spirale mindestens im
Bereich einer Laufradzelle konzentrisch eng am Laufradumfang an; die Verlängerung
der nach dem Laufrad zu liegenden inneren Wand des Druckstutzens bildet annähernd
eine Tangente an das Laufrad bzw. schneidet das Laufrad als Sehne über höchstens
i2o Bogengrade; die Saugleitung ist hochgeführt.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise
veranschaulicht. Fig. = zeigt eine Kreiselpumpe nach der Erfindung im Schnitt senkrecht
zur Laufradachse durch die Laufradmitte.
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In Fig.2 ist zur Gegenüberstellung eine Kreiselpumpe bekannter Bauart
dargestellt. Eine gewöhnliche Kreiselpumpe in der bekannten Ausführung ist in Fig.
2 dargestellt. Hier beginnt der das Schaufelrad umgebende spiralige Druckraum z'
unmittelbar neben dem Druckrohr 2' an der Stelle 3' und schließt an den Umfang des
Laufrades nur mit einem verhältnismäßig kurzen Teil an.
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Außerdem liegt der Druckstutzen 2' so, daß die Verlängerung 5' der
nach der Laufradmitte zu liegenden inneren Gehäusewandung 6' das Laufrad 7' nicht
berührt. Der Saugstutzen selbst ist zentral angeordnet. Beim Anfüllen des Pumpengehäuses
läuft also das Füllwasser bereits in die Saugleitung, sobald der unterste Punkt
dieses horizontalen Sauganschlusses erreicht ist. Man kann also das Pumpengehäuse
niemals unabhängig von der Saugleitung gänzlich mit Wasser füllen, sondern immer
nur beide zusammen.
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Im Gegensatz zu dieser gewöhnlichen Kreiselpumpe nach Fig. 2 ist in
Fig. i die Kreiselpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. In dem Gehäuse
i befindet sich das Laufrad 7 mit den Schaufeln B. Dieses Laufrad rotiert in dem
Gehäuse in der Pfeilrichtung. Das Gehäuse i besitzt einen Einlaufkanal, der oberhalb
des Gehäuseoberteiles beginnt und in den axialen Saugmund 15 ausläuft. Hierdurch
ist es möglich, das Pumpengehäuse allein und unabhängig von der Saugleitung mit
Wasser vollständig zu füllen.
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Das Spiralgehäuse i liegt an der Verbindungsstelle 3 zwischen Druckrohr
2 und Gehäuserand g zunächst auf einer Strecke 3 bis io an dem äußeren Umfang des
Laufrades 7 eng an, so daß mindestens ein Schaufelraum des Laufrades, in der Zeichnung
zwei Schaufelräume ii und i2 des Laufrades 7, abgeschlossen werden. Bei der Stelle
io beginnt das Gehäuse in bekannter Weise allmählich sich spiralig zu erweitern,
bis es in die Druckleitung 2 mündet. Diese Druckleitung 2 wird so groß bemessen
oder durch ein senkrechtes Druckrohr 13 so weit vergrößert, daß ein Sammelraum entsteht,
der möglichst den gesamten Inhalt des Pumpengehäuses aufnehmen kann.
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Wie aus Fig. = zu ersehen ist, schneidet die Verlängerung 14 der nach
der Laufradmitte zu liegenden inneren Druckrohrwandung 6 das Laufrad 7 als Sehne.
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Wird nunmehr vor Inbetriebsetzung das Pumpengehäuse selbst (nicht
die Saugleitung) mit Wasser gefüllt und die Maschine angelassen, so steigt das Füllwasser
unter dem Einfluß der Schleuderkraft des Laufrades 7 als Wassersäule in den verlängerten
Druckstutzen 2 und 13 und schließt das Pumpengehäuse i gegen den Rückfluß der Außenluft
ab. Die Schleuderkraft des Laufrades hält die Wassersäule angenähert auf gleicher
Höhe. Beim Anlaufen der Pumpe wird nun im Saugraum 15 ein Unterdruck entstehen,
weil das Füllwasser an den Schaufelkanälen und dem Gehäuse i herausgeschleudert
und nach oben in den Druckstutzen 2 und 13 getrieben wird. Die Luftverdünnung überträgt
sich auch auf die Schaufelkanäle ii und i2, die gerade unter der Abdeckung 3 bis
io liegen, weil diese mit dem Saugmund 15 in Verbindung stehen.
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Bevor eine Schaufel den Punkt 3 des Gehäuses erreicht, schöpft sie
Wasser, das den Schaufelkanal ii, i2 teilweise füllt. Das mitgerissene Wasser wird
der erwähnten Wassersäule entnommen, die mit fortschreitender Luftverdünnung im
Saugrohr 15 etwas tiefer in das Gehäuse i hineinsinkt.
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Das in den Schaufelräumen 11, 12 eingeschlossene Wasser wird hinter
der Stelle io der Abdeckung 3 bis io in den spiraligen Gehäuseraum i geschleudert,
mit dem Ergebnis, daß Luft aus dem Saugraum 15 nachfolgen muß. Das herausgeschleuderte
Wasser folgt der Spirale des Gehäuses i und wandert in Richtung der Pfeile nach
dem Druckstutzen 2 zu. Ebenso nimmt die aus dem Saugraum 15 gerissene Luft denselben
Weg und entweicht durch die Wassersäule im Druckstutzen 2 in die Atmosphäre.
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An der inneren nach der Pumpenmitte zu gelegenen Kante 3 des Druckstutzens
2 tritt unter dem Einfluß der saugenden Schöpfwirkung der Schaufeln 1q., die sich
dem Punkt 3 nähern, ein Rückstrom der Wasserteilchen der
Wassersäule
ein, und ein Teil des Wassers tritt in die Laufradkanäle 16, 17 ein. Dieses Spiel
wiederholt sich so lange, bis Wasser aus dem Saugrohr 15 angesaugt wird und in das
Gehäuse 1 stürzt. Danach arbeitet die Pumpe wie jede andere Kreiselpumpe.
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Solange die Pumpe als Luftpumpe arbeitet, also das Saugrohr entlüftet,
kann man beobachten, daß am Punkt 18 während der Ansaugperiode atmosphärischer Druck
herrscht, während bei ig durch das aus den Schaufelknanälen 2o, 21 herausgeschleuderte
Wasser, dessen Geschwindigkeit hinter der Kante io der Abdeckung in Druck umgesetzt
wird, ein Überdruck entsteht.
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Die Voraussetzung dieser Wirkung ist das Vorhandensein der Abdeckung
3 bis zo sowie ein gewisses Hinausragen des Profils des Laufrades 7 in die Verlängerung
des Druckstutzens etwa um das Stück s. Tritt die Peripherie des Laufrades hinter
der inneren Begrenzungslinie 7 des Druckstutzens 2 zurück, etwa um das Stück P der
Fig. 2, so wird die Pumpe praktisch nicht mehr als Entlüftungspumpe arbeiten können,
weil die Schöpfwirkung der Schaufelräder unterbunden ist.
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Die neue Pumpe hat die gleichen Eigenschaften wie eine Kolbenpumpe.
Sie saugt und fördert ohne Fußventil oder Rückschlagklappe in der Saugleitung. Zum
Anlassen ist der sonst bei Kreiselpumpen erforderliche Absperrschieber am Druckstutzen
überflüssig, denn die Pumpe saugt und fördert gegen eine offene Druckleitung. Gegenüber
anderen selbstsaugenden Kreiselpumpen hat sie den Vorteil, daß theoretisch richtig
ausgebildete Schaufeln und geschlossene Laufräder Verwendung finden können und keine
genaue seitliche Dichtung erforderlich ist. Die Pumpe saugt und fördert z. B. noch
einwandfrei mit einem Spielraum von 1 nun zwischen den Flanken des Laufrades und
dem Gehäuse. Die Pumpe ist ferner gegen Verunreinigungen genau so unempfindlich
und betriebssicher wie jede beliebige Kreiselpumpe, und die Herstellungskosten sind
noch niedriger, weil der Absperrschieber an der Druckseite fortfällt.
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Die bekannten Vorrichtungen, bei denen die Gehäusewandung auf eine
Strecke des Laufradumfanges an das Laufrad herangeführt wird, um, wie in den Patentschriften
zum Ausdruck gebracht, den Verschleiß zu vermindern oder den Wirkungsgrad zu erhöhen,
können trotz dieser Abdeckung keinesfalls als Luftpumpen arbeiten, weil der Radumfang
so weit von der inneren Kante des Druckstutzens entfernt ist, daß eine Schöpfwirkung
der Schaufeln nicht mehr eintreten kann, und weil ein ausreichendes Anfüllen des
Gehäuses mit Wasser wegen des zentral liegenden Eintrittsstutzens ausgeschlossen
ist. Bei jeder nach dieser bekannten Bauweise ausgeführten Kreiselpumpe muß also
nicht allein das Pumpengehäuse, sondern auch der Saugschlauch vor der Inbetriebsetzung
mit Wasser gefüllt werden; man muß mit einem geschlossenen Druckschieber anfahren.
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Die Kreiselpumpe nach der Erfindung kann aus allen in Frage kommenden
Werkstoffen ausgeführt werden und zur Förderung von Flüssigkeiten aller Art, wie
Wasser, Säuren, Laugen, wegen der kräftigen Bauart aber auch zum Befördern von Schlamm-
oder feste Teile enthaltenden Flüssigkeiten, wie Baugrubenwasser u. dgl., benutzt
werden,' ohne daß die Lebensdauer wesentlich beeinträchtigt würde, wie es bei den
bekannten selbstansaugenden Pumpen (Wasserringpumpen u. dgl.) bisher der Fall war,
die infolge der zur Luftförderung notwendigen genauen Passungen unter solchen Betriebsbedingungen
schnellem Verschleiß unterlagen.
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Die Kreiselpumpe nach der vorliegenden Erfindung erzeugt bei flüssigkeitsleerer
Saugleitung eine Luftleere von go % und darüber.