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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Pumpenlaufrad für eine zum
Pumpen von flüssigen
Substanzen, wie beispielsweise Abwasser, verwendete Pumpe, wobei
das Pumpenlaufrad wenigstens einen Strömungskanal in einer räumlich gekrümmten Form
enthält.
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Pumpenlaufräder gemäß dem Stand
der Technik für
Zentrifugalpumpen, die zum Pumpen von Flüssigkeiten vorgesehen sind,
besitzen einen Schild und eine Nabe von einer rotationssymmetrischen Struktur
und zwischen sich ein oder mehrere Lamellen von zum Beispiel einer
spiralförmigen
Form, die zum Bilden von ein oder mehreren räumlich gekrümmten Strömungskanälen in dem Pumpenlaufrad dienen.
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Zusätzlich zu
Abwasserflüssigkeiten
enthalten Abwässer
außerdem
festen Abfall, wie beispielsweise Stücke von Stoff und anderen festen
Körpern. Beim
Pumpen von Abwässern
verursachen diese festen Stücke
Unterbrechungen im Betrieb wie auch einen Leistungsverlust in den
Pumpen, weil sie an den Lamellen der Pumpenlaufräder festkleben können oder
sich als Klumpen innerhalb des Pumpenlaufrades ansammeln. Aus diesem
Grund sind Strömungskanäle von Pumpenlaufrädern von
Abwasserpumpen häufig
so realisiert, dass sie einen großen Querschnittsbereich besitzen,
um insbesondere großen
festen Körpern
zu erlauben, durch den Strömungskanal
ohne ein Verstopfen der Pumpe hindurchzulaufen. Außerdem können für eine effektivere Strömung und
eine Reduzierung des Risikos des Zusammenhaftens die Pumpenlaufradlamellen
auch so geformt sein, dass sie eine größere Dicke in der Mitte als
an den Enden besitzen. Solch ein Pumpenlaufrad ist beispielsweise
in der
SE 426 976 beschrieben.
Es ist außerdem
möglich,
die führende
Kante derart anzuspitzen, dass sie die festen Körper des in dem Abwasser vorhandenen
Abfalls in kleinere Stücke schneidet,
wie dies in dem US-Patent 4,347,035 beschrieben wird.
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In
einem anderen Pumpenlaufrad aus dem Stand der Technik von einer
Zentrifugalpumpe, die zum Pumpen von Abwässern vorgesehen ist, besitzen
die führenden
Kanten der Pumpenlaufradlamellen eine stark gespreizte Form, was
die Pumpe weniger anfällig
gegenüber
einer Verstopfung macht. Ein derartiges Pumpenlaufrad ist beispielsweise
in den CA-Patentanmeldungen 2,254,187 und 2,253,067 offenbart.
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Aufgrund
der in den Pumpenlaufrädern
aus dem Stand der Technik verwendeten Lamellen trifft die in dem
Pumpenlaufrad fließende
Flüssigkeit
nach dem Betreten des Pumpenlaufrades die Kante einer Lamelle und
wird in zwei getrennte Flüssigkeitsströme auf verschiedenen
Seiten der Lamelle getrennt. Dieses verursacht weitere zusätzliche
Arbeit und gleichzeitig zusätzlichen
Leistungsverbrauch. Außerdem
können
die Stücke
von festem Abfall sich an den Kanten der Lamelle festsetzen.
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Die
GB 687 514 offenbart ein
Pumpenlaufrad für
Zentrifugalpumpen mit einem Strömungskanal, der
einen ersten axialen Abschnitt parallel zu dem Ansaugeinlass und
einem zweiten quer geführten Abschnitt
in der Ebene des Ausgangskanals besitzt. Zwischen diesen beiden
Teilen besitzt der Kanal eine Biegung.
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In
den Pumpenlaufrädern
aus dem Stand der Technik trifft der Kanal sich nicht selbst. Beispielsweise
trifft in der
GB 678 514 der
Strömungskanal
sich nicht selbst, dafür
aber stattdessen einen anderen Gegenstand, die Peripherie des Pumpenlaufrades.
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Die
Druckschrift
DE 32 11 230 offenbart
ein hohles Pumpenlaufrad für
eine Abwasserpumpe mit einem darin ausgeformten spiralförmigen Strömungskanal.
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Pumpenlaufräder aus
dem Stand der Technik besitzen eine relativ schlechte Effektivität und außerdem können Stücke von
festem Abfall Unterbrechungen im Betrieb und Leistungsverluste verursachen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die Nachteile aus den Lösungen des Standes der Technik
zu eliminieren und einen vollständig
neuen Typ von Pumpenlaufrad für
eine Pumpe zu erreichen, die beispielsweise für das Pumpen von Abwasser verwendet
wird, was es möglich
macht, einen einfachen Aufbau und einen wesentlich höheren Wirkungsgrad
als in den Pumpenlaufrädern
aus dem Stand der Technik zu erreichen.
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Die
Struktur der Pumpenlaufräder
aus der Erfindung stützt
sich auf die Idee, dass in dem Aufbau der Pumpenlaufräder aus
der Erfindung anstelle des Definierens der Form der Lamelle zwischen
dem Schild und der Nabe wie in dem Aufbau von Pumpenlaufrädern aus
dem Stand der Technik die Form des Strömungskanals definiert wird.
Dies kann durch das Definieren einer räumlich gekrümmten Linie geschehen, längs welcher
der Querschnitt variiert wird.
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Das
Pumpenlaufrad nach der Erfindung besitzt eine einheitliche kontinuierliche
Struktur; mit anderen Worten besitzt sie keinerlei aktuelle Lamellenstruktur.
Zusätzlich
kann der Strömungskanal
eine gleichmäßig gekrümmte Form
besitzen, das heißt
er besitzt keine abrupten Biegungen aufgrund der Lamellen oder dergleichen
und anders als bei Strömungskanälen aus
dem Stand der Technik trifft sich der Strömungskanal an seinem Ende selbst
oder im Falle eines Pumpenlaufrades mit mehreren Kanälen einen
anderen Kanal, wobei eine an die führende Kante einer Lamelle
erinnernde Struktur an diesem Treffpunkt ausgebildet wird. Außerdem bleibt
der Querschnitt des Kanals gleich oder ändert sich gleichmäßig ohne
scharfe Änderung
in der Form und/oder der Querschnittsfläche. Die Details der charakteristischen
Eigenschaften des Pumpenlaufrades nach der Erfindung werden in den
unten stehenden Ansprüchen
vorgelegt.
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Durch
das Anwenden der Erfindung wird es möglich Abwasserpumpenlaufräder zu erhalten,
die nahezu verstopfungsfrei sind und einen sehr hohen Wirkungsgrad
besitzen, auch wenn die zu pumpende Flüssigkeit Festkörper oder
Fasern enthält.
Das Pumpenlaufrad besitzt keine Lamellen und daher keine Struktur
wie bei der führenden
Kante einer Lamelle in dem Bereich des Eingangs der Strö mung und dementsprechend
wird dort kein Stagnationspunkt ausgebildet, der sonst typischerweise
an der führenden
Kante einer Lamelle bei Pumpen aus dem Stand der Technik ausgebildet
wird, noch gibt es irgendeinen Unterdruck, der in dem Bereich des
Sauganschlusses erzeugt wird. Daher besitzt ein Pumpenlaufrad nach
diesem Aufbau auch eine gute Saugeigenschaft und es ist nicht empfindlich
gegenüber
Kavitation.
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Im
Folgenden wird die Erfindung im Detail unter Zuhilfenahme eines
Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben,
in welchen
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1 eine
Seitenansicht eines Pumpenlaufrades gemäß der Erfindung darstellt,
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2 eine
perspektivische Draufsicht auf ein Pumpenlaufrad gemäß der Erfindung
dargestellt, und
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3 ein
Pumpenlaufrad gemäß der vorliegenden
Erfindung in einem Querschnitt SOLA0 – SOLA0 aus 1 darstellt,
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4 ein
Pumpenlaufrad gemäß der Erfindung
in einem längs
der Mitte genommenen senkrechten Querschnitt darstellt, und
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5 ein
weiteres Laufrad gemäß der Erfindung
darstellt.
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Die 1 bis 4 stellen
ein Laufrad gemäß der Erfindung
für eine
Zentrifugalpumpe dar, insbesondere für eine solche, die für das Pumpen von
Abwasser vorgesehen ist. Das Pumpenlaufrad besitzt einen Körper 1 aus
Gussmetall, der mit einem räumlich
gekrümmten
Strömungskanal 2 ausgerüstet ist.
Am oberen Ende des Körpers 1 ist
ein kreisförmiger
Sauganschluss 3 von einer Größe vorgesehen, die dem Durchmesser
der Abwasserzufuhrleitung entspricht, durch welchen Anschluss das
Abwasser von der Abwasserleitung aus hineingeführt wird. Außerdem ist
das Pumpenlaufrad mit einem Loch 4 für eine Antriebswelle versehen,
die durch dieses hindurchgeht.
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In
dem Aufbau des Pumpenlaufrades nach der Erfindung ist die Form des
Strömungskanals 2 definiert.
Dies geschieht dadurch, dass eine Linie 5 (eine strichpunktierte
Linie) räumlich
gekrümmt
in der Richtung der Strömung
vorgegeben wird, längs
welcher ein konstanter oder sich langsam veränderter Querschnitt A getragen
wird. Der Querschnitt A kann von einer kreisförmigen Form wie in der
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4 sein.
Beim Fortschreiten längs
der gekrümmten
Linie 5 definiert die Kante des Querschnittes die Kanten 6 (gestrichelte
Linie) des Strömungskanals 2 und
ebenso diejenigen einer imaginären Fortsetzung
des selben, wie es in den Zeichnungen dargestellt ist.
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Die
gekrümmte
Linie 5 kann eine Spirallinie der Art sein, dass sie zunächst einen
vertikalen Abschnitt in der Mitte des Sauganschlusses 3 besitzt, der
in eine Richtung von der Mittelachse des Pumpenlaufrades an verläuft, wonach
sie beginnt sich räumlich
spiralförmig
zu biegen. In dem abschließendem
Abschnitt des Kanals bildet die Kurve eine ebene Spirale. Die Linie 5 besitzt
eine räumliche
Krümmung,
die sich in dieser Hinsicht von den planaren Kurven unterscheidet.
Außerdem
ist diese Krümmung
sanft und kontinuierlich, das heißt ihr Radius der Krümmung verbleibt über den
gesamten Zeitraum zumindest ungefähr der gleiche, so dass keine scharfen
Biegungen in dem Kanal existieren. Die Form und die Fläche des
Querschnittes A des Kanals können
sich gleichmäßig und
kontinuierlich ändern. Daher
strömt
das Abwasser kontinuierlich in die Richtung des Kanals. Wenn der
Strömungskanal
spiralförmig
sich letztlich selbst oder einen anderen Kanal trifft, falls mehrere
Kanäle
vorgesehen sind, dann erinnert die an diesem Punkt gebildete Struktur
an die führende
Kante einer Lamelle. Wie in der 3 dargestellt
ist, ist die Wand 7 zwischen verschiedenen Teilen des Kanals 2 in
der Mitte des Pumpenlaufrades relativ dick.
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Darüber hinaus
besitzt der Körper 1 eine gleichmäßig kontinuierliche
Struktur ohne separate Strukturen wie einen Schild, eine Nabe oder
Lamellenstrukturen.
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5 stellt
ein anderes Pumpenlaufrad gemäß der Erfindung
dar, aufgebaut insbesondere für eine
Zentrifugalpumpe, die zum Pumpen von Abwasser vorgesehen ist. Sie
besitzt einen Körper
aus Gussmetall, der einen räumlich
gekrümmten
Strömungskanal 12 wie
im Fall der 1 bis 4 enthält. Am oberen
Ende des Körpers
befindet sich ein kreisförmiger
Sauganschluss 13 von einer Größe, die dem Durchmesser einer
Abwasserzuleitung entspricht, durch welchen Anschluss das Abwasser
von der Abwasserleitung hereingeführt wird. Zusätzlich ist
das Pumpenlaufrad mit einer Durchgangsbohrung für eine Antriebswelle ver sehen.
Bei dieser Lösung wird
der Querschnitt A1 des Strömungskanals
sich von einer im Wesentlichen kreisförmigen Form in eine solche
Form ändern,
dass die Außenwand 14 des
Strömungskanals
an dem Punkt im Wesentlichen geradeaus verläuft, an dem der Kanal sich
selbst trifft, so dass der Querschnitt des Kanals die Form des Buchstabens „D" (vergleiche 5)
besitzt, während
die Innenkante 15 ebenfalls beginnt sich zu begradigen
und ebenfalls an dem Ende des Kanals gerade zu verlaufen, wo der
Querschnitt des Kanals daher eine rechtwinkelige Form besitzt.
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Es
ist für
den Fachmann auf diesem Gebiet offensichtlich, dass verschiedene
Ausführungsformen
der Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Beispiele beschränkt sind,
sondern dass diese innerhalb des Bereiches der im folgenden dargestellten
Ansprüche
variiert werden können.