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Selbstansaugende Kreiselpumpe mit Hilfsflüssigkeit Die gebräuchlichen
Kreisel- oder Zentrifugalpumpen, bei welchen die Flüssigkeit durch die Zentrifugalwirkung
auf den Förderdruck gebracht wird, haben bekanntlich einen verhältnismäßig guten
Wirkungsgrad, aber den Nachteil, daß sie keine Luft fördern und infolgedessen die
Förderflüssigkeit nicht aus der Tiefe ansaugen können. Es sind jedoch auch Schaufelradpumpen
bekannt, welche beides fördern können und demnach selbstansaugend sind. Die Wirkung
kommt dadurch zustande, daß das Schaufelrad beständig, d. h. auch im Ruhezustand
mit Hilfsflüssigkeit (Wasser) gefüllt ist und daß der beim Umlauf durch Schleuderwirkung
sich bildende Flüssigkeitsring in den Zellen des Schaufelrades eine radial gerichtete
Hinundrückbewegung auszuführen gezwungen wird, die dadurch herbeigeführt wird, daß
das Pumpengehäuse entweder sich an einem Teil seines Umfanges exzentrisch erweitert
oder umgekehrt mit einem Vorsprung in entsprechende Ausschnitte der Schaufeln eingreift.
Das Fördermittel wird durch seitliche Schlitze des Gehäuses zu- und abgeführt, und
jede Zelle des Schaufelrades wirkt dabei wie eine Kolbenpumpe, deren Kolben durch
die Hilfsflüssigkeit gebildet wird. Diese selbstansaugenden Umlaufpumpen haben einen
schlechteren Wirkungsgrad als die Zentrifugalpumpen, weil merkliche Verluste durch
die vermehrte Reibung, durch Stoß, Drosselung in den Schlitzen usw. entstehen. Zur
Verbesserung ihres Wirkungsgrades ist schon vorgeschlagen worden, die Pumpen so
auszubilden, daß nur ein Teil der in das Schaufelrad eingesaugten Flüssigkeit durch
Verdrängungswirkung, der übrige Teil dagegen, ähnlich wie bei den Zentrifugalpumpen,
durch Ausnutzung der im Kreiselrad erzeugten Schleuderwirkung gefördert wird. Bei
den bekannten Pumpen dieser Art ist nur ein einziger Schaufelkranz vorhanden, der
auf einem Teil seines Umfanges als Verdrängerpumpe und auf dein übrigen Teil als
Zentrifugalpumpe benutzt wird. Das ist unvorteilhaft, weil bei einer Verdrängungspumpe
an die Ausbildung und Abmessungen der Schaufeln andere Anforderungen zu stellen
sind als bei einer Zentrifugalpumpe; infolgedessen wird bei diesen bekannten Bauarten
die Verbesserung des Wirkungsgrades in Wirklichkeit nur wenig erreicht.
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Gemäß der Erfindung werden günstigere Verhältnisse dadurch geschaffen,
daß von der Förderflüssigkeit, die zunächst insgesamt den zwischen den inneren Schaufelhälften
befindlichen Radraum durchströmt, nur eine Teilmenge, die in allen Radzellen vor
Übertritt in den äußeren Radraum abgezweigt wird, an der vom Verdränger hervorgerufenen
Hinundrückbewegung teilnimmt und die Zellen durch die nahe der Radnabe angeordnete
Austrittsöffnung verläßt, während die Hauptmenge der Förderflüssigkeit in den zwischen
den äußeren Schaufelhälften befindlichen Radraum strömt und aus diesem in einen
Raum des Pumpengehäuses geschleudert wird, aus welchem sie ohne Rückkehr ins Schaufelrad
zur
Druckleitung gelangt. Hierdurch ist es möglich, für jede der beiden Hälften des
Schaufelrades die Gestalt und. Abmessungen der Schaufeln unabhängig so festzulegen,
daß günstige Verhältnisse erzielt owerden. Auch wird der mit Verdrängungswirkung
arbeitende Teil der Pumpe klein im Verhältnis zum übrigen Teil, so daß nur wenig
Wasser mit ungünstigem Wirkungsgrad gefördert wird. Selbstverständlich brauchen
sich die mit verschiedener Förderwirkung arbeitenden Teile des Radraums nicht genau
über je die Hälfte der Schaufellängen zu erstrecken.
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Wird das Aufnahmevermögen des inneren mit Verdrängungswirkung arbeitenden
Radraumes verhältnismäßig klein bemessen, so wird allerdings die Zeit, welche zur
Entlüftung der Saugleitung benötigt wird, entsprechend verlängert. Die Erfindung
umfaßt eine besondere Ausbildung des mit Verdrängungswirkung arbeitenden Pumpenteils,.
durch welche auch dieser Nachteil vermieden wird. Der in bekannter Weise in Aussparungen
der Schaufeln eingreifende Verdränger ist im vorliegenden Falle mit einer Anlauffläche
versehen, welche den in den Aussparungen kreisenden Flüssigkeitsstrome allmählich
aus der tangentiälen in die radiale Richtung umlenkt und auf diese Weise mit der
vollen Umlaufgeschwindigkeit durch die inneren Zellenteile hindurch in die Austrittsöffnung
fördert. Auf diese Weise wird eine kräftige Absaugwirkung erzielt und eine rasche
Entlüftung der Saugleitung herbeigeführt, obwohl nur ein geringer Teil der umlaufenden
Flüssigkeit für die Verdrängungswirkung benutzt wird.
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Der Hilfsraum, der den Verdränger enthält, wird zweckmäßig dadurch
geschaffen, daß die äußeren Schaufelhälften gegenüber den inneren axial versetzt
werden; diese Anordnung empfiehlt sich insbesondere bei Benutzung der erwähnten
Anlauffläche für den Verdrängen Die Zeichnungen veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel
des Erfindungsgegenstandes. Abb, i zeigt einen Axialschnitt durch eine Ausführungsform,
bei welcher der Hilfsraum durch Versetzung der Schaufelhälften geschaffen ist; der
Schnitt ist nach der knie A-E-C-D-E der Abb. 2 und 3. geführt. Die Abb. z und 3
lassen Seitenansichten dieser Bauart erkennen; Abb.2 zeigt die Ansicht der geöffneten
Pumpe von rechts (Saugseite) und Abb. q. die Ansicht nach Abnahme des Deckels und
Rades von links (Druckseite).
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In Abb. i ist a der Saugraum und b der Druckraum der Pumpe.
Der erstere steht durch den Saugschlitz c, der sich nur über einen kurzen Bogen
erstreckt, mit dem Pumpenraum in Verbindung. In der gegenüberliegenden Wand des
Pumpenraumes befindet sich der zum Druckraum b führende Schlitz
d,
der ebenfalls bogenförmig gestaltet und, wie Abb. 2 und 3 erkennen lassen,
gegenüber dem Saugschlitz um etwa 9o° in der Drehrichtung des Rades versetzt ist.
Die Schlitze weisen zweckmäßig an den Enden die in der Zeichnung angedeuteten schrägen
Flächen auf, welche die Stoßverluste vermindern. Zwischen Saugraum und Druckraum
befindet sich der Pumpenraum, in welchem das rotierende Schaufelrad e angeordnet
ist. Die Schaufeln haben die aus Abb. i ersichtliche Form, d. h. jede Schaufel besteht
aus zwei Teilen p und q,
die in axialer Richtung gegeneinander versetzt sind.
Auf diese Weise entsteht außerhalb der inneren Schaufelteile q ein Ringraum f. In
diesen Ringraum ragt ein als Verdränger. _ wirkender Vorsprung g hinein, der im
Zeichnungsbeispiel ein Stück mit der Wand l des Pumpenraumes bildet, aber auch als
-getrennter, _ auswechselbarer Teil ausgebildet sein kann. Die Lage und Form des
Vorsprungs ist aus Abb. 2 ersichtlich.
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Die Teile c, d, f, g und q bilden, für sich betrachtet, eine normale
Verdrängerpumpe. Läuft das Schaufelrad in der Pfeilrichtung um, so wird die im Pumpenraum
stets vorhandene Flüssigkeit (Hilfsflüssigkeit) mitgenommen und in Drehung versetit.
Der umlaufende Flüssigkeitsring wird dabei durch den Vorsprung g zeitweilig nach
den inneren Räumen i der Radzellen verdrängt und führt infolgedessen innerhalb dieser
Zellen eine radial gerichtete Hinundrückbewegung aus, infolge welcher, wie bei einer
Kolbenpumpe, das zu fördernde Medium aus der Saugleitung durch den Saugschlitz c
abgesaugt und durch den Druckschlitz d hinausgedrängt wird. Hierbei wird zuerst
nur Luft und nach der Entlüftung der Saugleitung Flüssigkeit gefördert.
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Um die Wirkung bei der Entlüftung der Saugleitung zu erhöhen, hat
der Vorsprung g eine besondere Form erhalten. Kennzeichnend ist die Anlauffläche
h, welche annähernd tangential beginnt und nach allmählicher Umbiegung nahezu radial
endigt. Beim Umlauf wird die mit dem Schaufelrad kreisende Flüssigkeit von der Vorderseite
h des Vorsprungs g aufgefangen und dabei allmählich nach der ,Mitte des Kreiselrades
abgelenkt und -in die der Radnabe benachbarten inneren Teile i der Radzellen, welche
beim Anlauf der Pumpe mit der aus dem Schlitz c abgesaugten Luft gefüllt sind, mit
voller Umlaufgeschwindigkeit geschleudert, wodurch die Luft energisch zum Druckschlitz
d hinausgedrückt wird. Sobald. Flüssigkeit angesaugt wird, wird diese zum Teil in
gleicher Weise in die Druckleitung gefördert.
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Bei der Pumpe gemäß der Erfindung wird nun aber der Hauptteil <der
angesaugten Flüssigkeit
nicht durch Verdrängung, sondern durch
Kreiselwirkung gefördert.. Dies geschieht im äußeren Teil des Schaufelrades, der
die Schaufelhälften p enthält. Dieser Teil des Rades wird von dem die Schaufelhälften
q enthaltenden Teil, also von innen her, auf seinem ganzen Umfange durch einen Teil
der angesaugten Flüssigkeit beaufschlagt. Die Abführung der Flüssigkeit könnte an
sich am äußeren Umfange des Rades erfolgen, doch ist im vorliegenden Falle neben
den Schaufelhälften p an der den Aussparungen gegenüberliegenden Seite im Gehäuse
ein zur Radachse konzentrischer Hohlraum r eingearbeitet, der die aus Abb. 3 ersichtliche
Form hat. Seine axiale Tiefe nimmt zunächst allmählich zu, bleibt dann über eine
gewisse Strecke gleich, um schließlich wieder abzunehmen und zuletzt ganz zu verschwinden,
so daß sich das Schaufelrad auf kurzer Strecke in unmittelbarer Anlage an die Stirnwand
des Gehäuses befindet. Die von den Schaufelhälften p des Radkranzes geförderte Flüssigkeit
wird durch einen. besonderen Druckschlitz s ausgetrieben, der den Raum r unmittelbar
mit dem Druckraum b verbindet. Der Schlitz s befindet sich, wie die Abb. i und 3
erkennen lassen, in demjenigen Teil r' der Rinne r, in welchem deren axiale Tiefe
allmählich kleiner wird. Die in die Räume zwischen den Schaufeln p von innen her
eintretende Flüssigkeit gelangt auch in die Rinne r, in welcher sie durch die umlaufenden
Schaufeln mitgerissen wird. Sie wird zufolge der Verengung der Rinne bei r' gegebenenfalls
unter erhöhten Druck gesetzt und mit diesem Druck aus der Öffnung s in den Raum
b gefördert, ohne dabei in das Schaufelrad zurückzuströmen.