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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine selbstansaugende Kreiselpumpe
von der Art, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschrieben
ist.
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Heute
haben die bekannten selbstansaugenden Kreiselpumpen eine Ansaugleitung,
die axial dem Laufrad zugewandt ist, stromabwärts von welchem ein koaxial
zu dem Laufrad selbst angeordneter Diffusor die gepumpte Flüssigkeit
in eine Förderkammer
leitet, welche bei vielen praktischen Anwendungen die Ansaugleitung
umgibt. Eine in der Ansaugleitung erhaltene Öffnung in einem als Venturi-Rohr
ausgebildeten Bereich derselben bewirkt, dass die in der Förderkammer
vorhandene Flüssigkeit,
wenn die Pumpe anläuft,
durch die Öffnung
gedrückt
wird, wodurch am Anfang des Venturi-Rohres ein Vakuum entsteht, welches
es erlaubt, von der Ansaugöffnung
des Pumpenkörpers
jede darin vorhandene Luft abzusaugen.
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Heute
bekannte Diffusoren haben eine Diffusionskammer, die durch zwei
sich gegenüberliegende
Wände begrenzt
wird, von welchen eine zu dem Laufrad hin gerichtet ist und die
andere zu der Förderkammer
hin. In dem äusseren
Umlauf der zu dem Laufrad hin gerichteten Wand ist eine Anzahl von Öffnungen
erhalten, welche den Eintritt des aus dem Laufrad austretenden Flüssigkeitsstromes
in die Diffusionskammer erlauben.
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Ebenfalls
sind in der zu der Förderkammer hin
gerichteten Wand allgemein eine oder mehrere Öffnungen erhalten, welche die
Diffusionskammer mit der Förderkammer
in Verbindung bringen.
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Bei
einer ersten bekannten Ausführung,
beschrieben in dem US-Patent 2 934 021, sind in der zu der Förderkammer
hin gerichteten Wand vier Gruppen von kleinen Bohrungen vorhanden.
Die vier Gruppen sind dann oberhalb, unterhalb und an den beiden
Seiten der Achse des Laufrades positioniert. Ein zweite bekannte
Ausführung
des Diffusors ist dagegen in dem Patent
EP 361 328 beschrieben.
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Bei
dieser Ausführung
hat der Diffusor eine einzige ringförmige Öffnung, die sich zwischen der
zu der Förderkammer
hin gerichteten Wand und dem Teil der Ansaugleitung erstreckt, der
in die Förderkammer
selbst eingesetzt ist (1 und 2).
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Beide
oben beschriebenen bekannten Lösungen
haben jedoch den erheblichen Nachteil einer verhältnismässig langen und auf jeden Fall
nicht optimalen Zeit der Selbstansaugung der Pumpe.
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Wie
bekannt ist, beginnt beim Anlaufen der Pumpe die in der Förderkammer
vorhandene Flüssigkeit
wieder durch die Ansaugleitung zu zirkulieren. Auf diese Weise,
dank der Aus bildung der Ansaugleitung als Venturi-Rohr, saugt die
Pumpe allmählich
die Luft (oder gasförmiges
Fluid) an, vorhanden in der Ansaugleitung stromaufwärts des
als Venturi-Rohr ausgebildeten Punktes. Die Luft, die in der Ansaugleitung
mit der Flüssigkeit
gemischt wird, muss anschliessend von dieser abgeschieden werden,
und zwar in der Förderkammer,
um dann durch die Förderleitung
ausgestossen zu werden.
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Die
Zeit der Selbstansaugung, bei gleicher Länge der Ansaugleitung (sei
es als Leitung im Inneren der Pumpe wie auch als Leitung ausserhalb
der Pumpe ausgelegt, so wie das Saugrohr für einen Schacht), hängt somit
von der Fähigkeit
der Pumpe ab, die in der Ansaugleitung vorhandene Luft abzusaugen,
von der Flüssigkeit
zu trennen und sie durch die Förderleitung
auszustossen.
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Wie
gesagt, haben die heute bekannten Pumpen eine verhältnismässig lange
Zeit der Selbstansaugung, zurückzuführen auf
deren mittelmässige Fähigkeit,
in der Förderkammer
die Luft von der Flüssigkeit
zu trennen.
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In
dieser Lage ist die technische Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung
zugrunde liegt, eine selbstansaugende Kreiselpumpe vorzusehen, welche
die vorgenannten Nachteile überwindet.
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Insbesondere
ist es die technische Aufgabe der Erfindung, eine selbstansaugende
Kreiselpumpe vorzusehen, die eine reduzierte Zeit der Selbstansaugung
gegenüber
den heute be kannten Pumpen hat.
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Die
spezifische technische Aufgabe und die hier hervorgehobenen Zwecke
sind im wesentlichen erreicht durch eine selbstansaugende Kreiselpumpe, wie
sie in den beiliegenden Patentansprüchen beschrieben ist.
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Weitere
Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen deutlicher
aus der detaillierten Beschreibung von einigen vorgezogenen, doch
nicht ausschliesslichen Ausführungen
einer selbstansaugenden Pumpe hervor, dargestellt in den beiliegenden
Zeichnungen, in welchen:
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1 eine
Frontansicht eines Details von einem Diffusor einer selbstansaugenden
Kreiselpumpe nach dem Stand der Technik zeigt;
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2 zeigt
eine Ansicht im Schnitt des Details aus 1, ausgeführt nach
der Linie II-II;
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3 zeigt
eine Frontansicht eines Details von einem Diffusor einer selbstansaugenden
Kreiselpumpe, hergestellt nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
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4 zeigt
eine Ansicht von oben des Details aus 3;
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5 zeigt
eine Frontansicht eines Details von einem Diffusor einer selbstansaugenden
Kreiselpumpe, hergestellt nach einer zweiten Ausführung der
vorliegenden Erfindung;
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6 zeigt
eine Ansicht von oben des Details aus 5;
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7 zeigt
eine Frontansicht des Diffusors aus 3 mit einem
weiteren, hervorgehobenen Element;
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8 zeigt
eine Ansicht von oben des Diffusors aus 7;
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9 zeigt
eine Frontansicht des Diffusors aus 5 mit einem
weiteren, hervorgehobenen Element;
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10 zeigt
eine Ansicht von oben des Diffusors aus 9;
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11 zeigt
eine Frontansicht von einem Detail des Diffusors aus 9;
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12 zeigt
eine Ansicht im Schnitt des Details aus 11 nach
der Linie XII-XII;
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13 zeigt
eine Frontansicht des Details des Diffusors aus 7;
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14 zeigt
eine Ansicht im Schnitt des Details aus 13 nach
der Linie XIV-XIV; und
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15 zeigt
eine schematische und teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht
einer selbstansaugenden Kreiselpumpe nach der vorliegenden Erfindung.
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Unter
Bezugnahme auf die vorgenannten Abbildungen ist mit der Nummer 1
insgesamt eine selbstansaugende Kreiselpumpe nach der vorliegenden
Erfindung bezeichnet (15).
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Die
in 15 gezeigte Pumpe 1 enthält einen
Pumpenkörper 2,
angeordnet horizontal und Seite an Seite mit einem Elektromotor 3,
der mit seiner eigenen Anschlussdose 4 versehen ist.
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Im
Inneren des Pumpenkörpers 2 ist
eine Förderkammer 5,
eine Pumpkammer 6 und eine Ansaugleitung 7 zu
erkennen. In der Pumpkammer 6 ist ein angetriebenes Zentrifugallaufrad 8 (von
bekanntem Typ) montiert, starr angeschlossen an die Welle 9 des
Elektromotors 3.
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Die
Ansaugleitung 7 erstreckt sich zwischen einer Ansaugöffnung 10,
erhalten in einem oberen Teil des Pumpenkörpers 2, und der Pumpkammer 6, in
welcher sie zu der Achse des Laufrades 8 ausgerichtet mündet.
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In
ihrem eigenen, als Venturi-Rohr 11 ausgebildeten Zwischenabschnitt
hat die Ansaugleitung 7 eine Abzweigung 12, die
sich zu der Förderkammer 5 hin öffnet.
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Die
Pumpkammer 6 steht umlaufend ebenfalls mit der Förderkammer 5 in
Verbindung, und zwar durch einen Diffusor 13 (7–10).
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Bei
der gezeigten Ausführung
sind die Ansaugleitung 7 und die Förderkammer 5 auf derselben Seite
des Laufrades 8 positioniert (aber diese Lösung ist
nicht verbindlich), und der Diffusor 13 ist starr zwischen
der inneren Wand des Pumpenkörpers 2 und der äusseren
Wand der Ansaugleitung 7 montiert.
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Der
Diffusor 13, der im Verhältnis zu dem Flüssigkeitsstrom
in der Pumpe 1 stromabwärts
des Laufrades 8 positioniert ist, besteht hauptsächlich aus
einer ersten und aus einer zweiten Wand 14, 15, im
wesentlichen ringförmig,
welche zwischen sich eine Diffusionskammer 16 bilden, die
wenigstens vorwiegend einen kontinuierlichen ringförmigen Verlauf hat.
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Die
erste Wand 14 (3–6) ist zu dem
Laufrad 8 hin gerichtet, während die zweite Wand 15 ((11–14)
der Förderkammer 5 der
Pumpe 1 zugewandt ist.
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Die
Verbindung zwischen der Pumpkammer 6 und der Diffusionskammer 16 ist
gesichert durch eine Anzahl von Öffnungen 17,
die entlang dem äusseren
Umlauf der ersten Wand 14 angeordnet sind, und welche den
Eintritt des Flüssigkeitsstromes
erlauben, der aus dem Laufrad 8 austritt und in die Diffusionskammer 16 fliesst.
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In
der Diffusionskammer 16 kann ein erster Sektor 18 und
ein zweiter Sektor 19 gesehen werden, wobei einer die Fortführung des
anderen ist, in welcher der erste Sektor 18 im Betrieb
dem mittleren oberen Abschnitt des durch die Diffusionskammer 16 gebildeten
Ringes entspricht. Insbesondere hat die Diffusionskammer 16 bei
den gezeigten Ausführungen,
frontal gesehen, eine Ringform, und der erste Sektor 18 kann
frontal als oberer Sektor der genannten kreisförmigen Krone gesehen werden
(7 und 9).
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Die
zweite Wand 15 ist entsprechend dem ersten Sektor 18 der
Diffusionskammer 16 im wesentlichen geschlossen, während sie
eine oder mehrere durchgehende Bohrungen 20 in Übereinstimmung
mit dem zweiten Sektor 19 hat. Die genannten durchgehenden
Bohrungen 20 haben den Zweck, den zweiten Sektor 19 der
Diffusionskammer 16 mit der Förderkammer 5 in Verbindung
zu bringen und somit den Durchlass der Flüssigkeit in einer im wesentlichen
axialen Richtung zu erlauben.
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Abhängig von
den Ausführungen
kann die zweite Wand 15 in Übereinstimmung mit dem ersten Sektor 18 der
Diffusionskammer 16 entweder vollkommen geschlossen sein
(9–12),
oder sie kann entsprechend dem oberen Teil des ersten Sektors 18 der
Diffusionskammer 16 eine kleine Entlüftungsbohrung 21 haben,
um das Austreten von jeglicher, in der Diffusionskammer 16 vorhandenen Luft
in Richtung der Förderkammer 5 zu
erlauben (7, 8, 13, 14).
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Das
Vorhandensein oder das Fehlen der Entlüftungsbohrung 21 hängt von
der Dimensionierung des Diffusors 13 ab. Insbesondere,
wenn der erste Sektor 18 verhältnismässig hoch ist (13),
ist die Entlüftungsbohrung 21 notwendig,
um zu verhindern, dass sich Luft im oberen Teil der Diffusionskammer 16 ansammelt.
Wenn dagegen die Ausdehnung des ersten Sektors 18 der Diffusionskammer 16 verhältnismässig reduziert
ist (11), ist das Vorhandensein der Bohrung 21 nicht
unentbehrlich, da jegliche, in dem oberen Teil der Diffusionskammer 16 angesammelte
Luft auf jeden Fall in Richtung der Förderkammer 5 geleitet
würde,
und zwar durch die sich wirbelnd bewegende Flüssigkeit, welche in dem Diffusor 13 fliesst.
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Vorteilhafterweise
hat die durchgehende Bohrung 20 (oder eventuell die durchgehenden
Bohrungen 20), angeordnet an dem zweiten Sektor 19 der
Diffusionskammer 16, eine längliche Form entlang dem Verlauf
des zweiten Sektors 19 selbst und erstreckt sich über den
grössten
Teil von dessen Verlauf, um den Flüssigkeitsstrom aus der Diffusionskammer 16 in
die Förderkammer 5 zu
maximieren.
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Die
dargestellten Ausführungen
enthalten eine Anzahl von durchgehenden Bohrungen 20, verteilt
aufeinanderfolgend entlang einem Umfangsbogen, der als seine Mitte
die Achse des Laufrades 8 hat, aber andere Ausführungen
können
auch eine einzige durchgehende Bohrung 20 von entsprechender
Grösse
und Form enthalten.
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Wie
insbesondere in den Abbildungen von 3 bis 6 gezeigt ist, welche
den Diffusor 13 ohne die zweite Wand 15 zeigen,
enthält
der Diffusor 13 in den gezeigten Ausführungen ausserdem eine Anzahl
von Abstandsstücken 22,
eingesetzt zwischen der ersten und der zweiten Wand 14, 15,
integral mit der ersten Wand 14 und positioniert an dem äusseren
Umlauf der Diffusionskammer 16.
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Da
die genannten Abstandsstücke 22 den tangential
in die Diffusionskammer 16 eintretenden Flüssigkeitsstrom
abfangen, können
sie leicht gebogen geformt sein, um in der Diffusionskammer das Einleiten
einer Bewegung mit einer Drehkomponente um die Achse des Laufrades 8 zu
erleichtern.
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Wie
in den 8, 10 und 15 gezeigt
ist, hat die Diffusionskammer 16 zusätzlich dazu, dass sie in ringförmiger Weise
um die Drehachse des Laufrades 8 verläuft, auch eine Verlaufskomponente
parallel zu der genannten Achse in Richtung der Förderkammer 5.
Praktisch verläuft
die Kammer daher vorwiegend entlang der seitlichen Oberfläche eines
Stumpfkegels, und zwar mit seiner Konizität zu der Förderkammer 5 hin gerichtet.
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In
der Förderkammer 5 sind
ebenfalls zwei Versteifungswände 23 vorhanden,
welche der Wirbelbewegung der Flüssigkeit
um die Ansaugleitung 7 entgegenwirken.
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Was
den Pumpenkörper 2 betrifft,
so hat dieser bei der gezeigten Ausführung zusätzlich zu der Ansaugöffnung 10 eine
Förderöffnung 24 und
eine Füllöffnung 25,
erhalten in dem oberen Teil, sowie eine Ablassöffnung 26, erhalten
in dem unteren Teil, welche alle mit der Förderkammer 5 in Verbindung stehen.
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Im
Moment der Installierung wird die Pumpe 1 mit der Achse
des Laufrades 8 vorzugsweise in horizontaler Position montiert,
obwohl leicht geneigte Positionen zulässig sind, vorausgesetzt, dass
diese nicht die Selbstansaugung beeinträchtigen. Ausserdem befindet
sich der erste Sektor 18 der Diffusionskammer 16 in
der höchsten
Position.
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Auf
diese Weise wird die im Inneren des Pumpenkörpers 2 vorhandene
Flüssigkeit
im Augenblick des Anlaufens der Pumpe 1 zyklisch zwischen der
Förderkammer 5,
der Ansaugleitung 7, der Pumpkammer 6 und der
Diffusionskammer 16 zum Fliessen gebracht.
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In
Entsprechung mit dem Venturi-Rohr 11 wird die von der Ansaugleitung 7 kommende
Luft mit der Flüssigkeit
gemischt. Sobald die Flüssigkeit
die Förderkammer 5 erreicht,
wird die Luft freigegeben und erreicht die Förderöffnung 24, um aus
der Pumpe 1 auszutreten.
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Das
Vorhandensein eines im wesentlichen geschlossenen Abschnittes der
zweiten Wand 15 entsprechend zu dem ersten Sektor 18 der
Diffusionskammer 16 (das mögliche Vorhandensein der Entlüftungsbohrung 21 hat
praktisch keinen Einfluss) bewirkt, dass im Augenblick des Anlaufens
der Pumpe 1 (mit der Flüssigkeit
nur im Inneren des Pumpenkörpers 2 vorhanden)
die Oberfläche
der Flüssigkeit im
Inneren des Pumpenkörpers 2 nicht
direkt in den aus dem Diffusor 13 austretenden Flüssigkeitsstrom einbezogen
wird.
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Auf
diese Weise treffen die Luftblasen, die von der Flüssigkeit
getrennt werden, welche durch die durchgehenden Boh rungen 20 aus
dem Diffusor austritt, auf keinen Flüssigkeitsstrom, der ihren Aufwärtstrieb
zu der Förderöffnung 24 hin
behindern würde.
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Umgekehrt
ist die Oberfläche
der Flüssigkeit bei
den bekannten Pumpen in einen Flüssigkeitsstrom
einbezogen, der in wirbelnder Bewegung aus dem Diffusor 13 austritt,
und zwar parallel zu der Achse des Laufrades 8. Auf diese
Weise werden alle Luftblasen, die sich von dem aus dem Diffusor 13 im unteren
Teil der Förderkammer 5 austretenden
Fluss abscheiden, durch den wirbelnden Strom erfasst und wieder
und wieder durch den Flüssigkeitsstrom
in Umlauf gebracht. Die vorliegende Erfindung erreicht somit wichtige
Vorteile. Die Pumpe nach der vorliegenden Erfindung sichert eine
beachtlich kürzere
Zeit der Selbstansaugung als die der bekannten Pumpen, und zwar
dank ihrer Fähigkeit,
die Luftblasen von dem Flüssigkeitsstrom
zu trennen.
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Es
muss ebenfalls bemerkt werden, dass die vorliegende Erfindung leicht
herzustellen ist, und dass die mit der Konstruktion der Erfindung
zusammenhängenden
Kosten nicht hoch sind.
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Die
so ausgelegte Erfindung kann zahlreichen Änderungen und Varianten unterliegen,
ohne dabei von dem Zweckbereich des erfinderischen Konzeptes, das
diese kennzeichnet, abzuweichen.
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Alle
Details können
durch andere, technisch gleichwertige Elemente ersetzt werden, und
praktisch können
alle verwendeten Materialien, wie auch die Formen und Abmessungen
der verschiedenen Bestandteile, jeweils von den Anforderungen abhängen.