-
Flügelradpumpe mit abdichtender, kreisender Hilfsflüssigkeit Die Erfindung
bezieht sich auf Pumpen mit umlaufendem Flügelrad und mit abdichtender, kreisender
Hilfsflüssigkeit (sog. Wasserringpumpen), bei denen-das Gehäuse konzentrisch um
das Flügelrad herum angeordnet ist und der Leitkanal oder die Leitkanäle seitwärts
des Rades im Gehäuse vorgesehen sind.
-
An sich ist es bekannt, Pumpen derart auszubilden, daß der Wasserströmung
(in den Kanälen, zwischen den Schaufeln usw.) ein möglichst geringer Widerstand
entgegengesetzt wird. Dies trifft auch zu für selbstansaugende Kreiselpumpen, z.
B. für Wasserringpumpen. So ist z. B. bekannt, an den Stellen, wo die Strömung eine
Umlenkung erfährt, also ihre Richtung ändert, die Flächen im Führungswinkel möglichst
abzurunden. Im allgemeinen werden dadurch die Pumpenkanäle wie eine Art Rohrkrümmer
ausgebildet.
-
Bei Pumpen der im Titel beschriebenen Art, also bei Wasserringpumpen
mit seitwärts angeordneten Leitkanälen, liegen ganz besondere Strömungsverhältnisse
vor. Der Zweck der Erfindung ist, diesen Verhältnissen in der Weise Rechnung zu
tragen, daß ein .geringster Wasserwiderstand entsteht. Bisher sind Versuche dieser
Art nicht vorgenommen worden, obgleich Pumpen der vorbeschriebenen Art schon ziemlich
lange bekannt sind. Insbesondere ist der Strömung zwischen den Schaufeln des Flügelrades
und in deren Umgebung in obigem Sinne keine Aufmerksamkeit gewidmet worden.
-
Die Erfindung besteht darin, daß die Flügelradschaufeln nur in der
Richtung des Leitkanales hin geöffnete Zellen bilden, deren dem Leitkanal gegenüberliegende
Sohle in radialer Richtung -nach einer flachen Kurve verläuft und deren Höhe so
bemessen ist, daß sie radial bis unter die Saug- bzw. Drucköffnung reichen.
-
Hierdurch wird das axial (seitwärts des Flügelrades) durch die Saugöffnung
einströmende Wasser in gleichmäßigster Weise, ohne plötzliche Richtungsänderungen,
den Zellensohlen entlang um z8o ° umgelenkt, damit es wieder seitwärts des Flügelrades
in den Leitkanal ausströmen kann. Auch der um die Mittellinie des teilweise vom
Leitkanal und teilweise von der Zellenreihe gebildeten Strömungskanales eintretenden
Wirbelung, welche aü jeder Stelle in der axialen Fläche (senkrecht zur augenblicklichen
Leitkanalrichtung) stattfindet, werden in dieser Weise günstigste Strömungsverhältnisse
geboten. Weil bei der Ausströmung des Wassers vom Leitkanal zu der Drucköffnung
dieselben Vorgänge wie beim Einströmen des Wassers, nur in umgekehrter Reihenfolge,
vor sich gehen, wird auch dabei der Wasserwiderstand erheblich herabgesetzt.
-
Durch Anwendung der Erfindung wird eine erhebliche Drucksteigerung
der Pumpe erreicht. Besonders bei den neueren Pumpen, bei denen die Flüssigkeit
je Umdrehung einige Male in das Flügelrad hinein und aus diesem herausströmt, ist
der regelmäßig gebogene Kanal wichtig mit Rücksicht auf die Herabsetzung des Widerstandes.
Selbstverständlich können Pumpen gemäß der Erfindung einfach oder doppelt wirkend
sein. In letztgenanntem Falle kann zwischen
den Flügeln des Flügelrades
eine radiale Wand vorgesehen werden, die sodann beiderseitig gemäß einer flachen
Sohlenkurve verläuft.
-
Bei der beschriebenen Bauart des Flügelrades entsteht an dem Außenumfang
des Flügelrades ein Streifen, der als Felge um das Flügelrad herumläuft. Hierdurch
werden folgende Vorteile erzielt: Zunächst kann die Flüssigkeit in diesen Zellen
keine radiale Kraft auf die Radachse ausüben, da der in der Flüssigkeit herrschende
Druck wegen der gleichen Oberflächen eine gleich große radiale Kraft in der Richtung
der Achse und in der entgegengesetzten Richtung erzeugt. Der größere Druck, der
natürlich an der Druckseite der Pumpe herrscht, kann also innerhalb der Zellen keine
Kraft auf die Achse ausüben. Nur der außerhalb der Felge in der unmittelbaren Nähe
der Kanäle herrschende Druck könnte eine derartige Kraft erzeugen. Derartige Kräfte
führen auf die Dauer immer zum Bruch der Achse durch Ermüdung.
-
Da im vorliegenden Falle der mittels der Pumpe erreichte Druck ganz
erheblich gesteigert wird, ist es also besonders notwendig, 1Vlittel vorzusehen,
welche dieser Druckwirkung entgegenwirken, weil der geringste Spalt an der Außenseite
der Felge Wasser enthalten wird unter einem Druck, welcher an den in der Nähe liegenden
Punkten des Leitkanales herrscht. Dieser ist an der Druckseite am größten, so daß
eine Kraft, ungefähr von der Auslaßöffnung her, die Achse radial beansprucht.
-
Ein derartiger Spalt bildet zwar längs des ganzen Umfanges des Rades
einen fortlaufenden Kanal, aber durch die geringe Dicke desselben findet kein genügender
Druckausgleich statt. Ein Kanal größeren Querschnittes ist notwendig, damit ein
genügender Druckausgleich längs des ganzen Umfanges des Flügelrades erreicht wird.
Dieser Kanal darf aber sowenig wie irgendwie möglich und etwa nur durch Spalte mit
den Leitkanälen in Verbindung stehen, damit der Druckverlauf darin nicht beeinflußt
wird. Deswegen wird vorgeschlagen, einen um das Flügelrad herumlaufenden Kanal anzuordnen,
wobei also die eine Felge des Flügelrades bildenden äußeren Wandungen der Zellen
mit dem Pumpengehäuse einen sich um das Flügelrad herum erstreckenden Kanal einschließen.
Dichtet die Felge genügend ab gegen das Gehäuse, dann braucht man einen sich um
das Flügelrad herum erstreckenden Kanal nicht, aber eine derartige Abdichtung ist
meistens nur in sehr unvollkommener Weise herzustellen.
-
Auf der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt,
und es ist Fig. i ein schematischer senkrechter Schnitt durch eine Flügelradpumpe
gemäß der Erfindung, in welchem die Ein- und Auslaßkanäle und Führungen fortgelassen
worden sind, Fig. 2 ein der Fig. i ähnlicher 'Schnitt, bei dem jedoch ein Ausgleichkanal
am Umfang des Flügelrades und im Pumpengehäuse vorgesehen ist.
-
Fig. 3 ist ein den Fig. = und 2 ähnlicher Schnitt der oberen Hälfte
der Pumpe, Fig. q. ein der Fig. 3 ähnlicher Schnitt und Fig. 5 ein radialer Schnitt
der Ausführungsform nach Fig. 3, worin die Saug- und Drucköffnungen, somit die Drehrichtung
der Pumpe, deutlich zu erkennen sind; der Leitkanal io ist zwischen der Saug- und
Drucköffnung unterbrochen.
-
Bei der Bauart gemäß Fig. i dichtet der Außenumfang des Flügelrades
i mit Bezug auf das Pumpengehäuse 2 entlang der Linie 3 nach Möglichkeit ab. Als
Ausführungsbeispiel ist eine doppelt wirkende Pumpe gewählt worden, bei der Führungskanäle
an beiden Seiten des Flügelrades vorgesehen sind. DieRäume zwischen den Flügelradschaufeln
sind durch eine durchlaufende radiale Wand q. je in zwei Zellen unterteilt, und
diese im Flügelrad gebildeten Zellen 5 haben derart regelmäßig nach einer flachen
Kurve gekrümmte Sohlen, daß das Wasser oder das Gas bei seiner Bewegung durch diese
Räume hindurch nur allmählich seine Richtung ändert.
-
Die Pfeile in Fig. i deuten die in der Einleitung erwähnte Wirbelbewegung
der Flüssigkeit an.
-
Bei der Bauart nach Fig. i wird, wenn eine zweckmäßige, aber praktisch
kaum zu erzielende Abdichtung entlang der Linie 3 vorhanden ist, theoretisch kein
seitlicher Druck durch das Flügelrad auf die Welle 6 ausgeübt. Gelangt aber etwas
Medium in den Spalt zwischen Flügelradfelge und Gehäuse, dann entsteht sofort ein
seitlicher Druck auf das Flügelrad q. und somit starke Biegungsbeanspruchung der
Welle 6.
-
Bei der Bauart gemäß Fig. 2 ist ein Ausgleichkanal7 um die Felge des
Flügelrades herum vorgesehen, während gegenüber diesem Kanal ? im Pumpengehäuse
ein Kanal 8 angeordnet ist zum Zwecke der Vergrößerung des Inhaltes des Kanales
7. Durch die Flächen g werden die Führungskanäle io mit Bezug auf die Ausgleichkanäle
7 und 8 möglichst abgedichtet.
-
Fig.3 zeigt eine andere Ausführungsform, gemäß welcher der Ausgleichkanal
im Pumpengehäuse vorgesehen ist, während die radialen Flächen ii des Flügelrades
eine seitliche Abdichtung mit Bezug auf das Pumpengehäuse gewährleisten.
-
Bei der Bauart gemäß Fig. q. liegt der Ausgleichkanal 13 in der Felge
des Flügelrades, während die Flächen 1q. die Abdichtung entlang radialen Flächen
des Pumpengehäuses bilden.
Es darf noch bemerkt werden, daß das
Ende der Sohlenkurve auch in der Saug- bzw. Drucköffnung liegen kann, d. h. die
Sohlenkurve i oder 2 mm vor der Wandung der Öffnung endet. Diese Bauart findet deshalb
Verwendung, weil auf jeden Fall vermieden werden muß, daß die Sohlenkurve weiter
als die Öffnung sich fortsetzt, da andernfalls eine Art schädlicher Raum entstehen
könnte.