DE69414344T2

DE69414344T2 - Seitenströmungspumpe

Info

Publication number: DE69414344T2
Application number: DE69414344T
Authority: DE
Inventors: Koji C/O Ebara Research Co. Ltd. Fujisawa-Shi Kanagawa-Ken Isemoto; Makoto C/O Ebara Research Co. Ltd Fujisawa-Shi Kanagawa-Ken Kobayashi; Yoshio C/O Ebara Research Co. Ltd Fujisawa-Shi Kanagawa-Ken Miyake; Yoshiaki C/O Ebara Research Co. Ltd. Fujisawa-Shi Kanagawa-Ken Miyazaki; Keita C/O Ebara Research Co. Ltd. Fujisawa-Shi Kanagawa-Ken Uwai; Masakazu C/O Ebara Research Co. Ltd. Fujisawa-Shi Kanagawa-Ken Yamamoto
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1993-10-13
Filing date: 1994-08-24
Publication date: 1999-06-17
Anticipated expiration: 2014-08-25
Also published as: KR100320288B1; DE69414344D1; JPH07158594A; AU678015B2; JP2886444B2; ATE173060T1; EP0648934A1; ES2127317T3; AU6751694A; EP0648934B1; KR950011859A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Pumpe mit vollem Umfangsfluß und insbesondere auf eine Pumpe mit vollem Umfangsfluß, bei der ein Laufrad auf einem Ende der Welle eines Motors befestigt ist, und wobei ein ringförmiger Raum um den Motor herum definiert ist.

Beschreibung des Standes der Technik

Eine Pumpe, bei der das transportierte Strömungsmittel umfangsmäßig um den Motor herum fließt, ist in der offengelegten deutschen Patentveröffentlichung Nr. 1653692 DE 16 53 692) offenbart. Die offenbarte Pumpe gestattet es, daß die Welle manuell gedreht wird, und daß die Pumpenanordnung instand gehalten wird, ohne daß die Rohrleitungen entfernt werden.
Fig. 17 der beigefügten Zeichnungen zeigt eine solche bekannte Pumpe. Wie in Fig. 17 gezeigt besitzt die Pumpe ein blockförmiges Gehäuse 100, welches einen Motor aufnimmt, der einen Stator 101 und einen Rotor 102 aufweist, der innerhalb des Stators 101 mit einem kleinen dazwischen definierten Spalt positioniert ist. Die Laufräder 103, 104 sind an den jeweiligen Enden der Welle des Rotors 102 befestigt. Das Strömungsmittel, welches transportiert bzw. handgehabt wird, fließt hinein von einem Einlaßanschluß 105 und wird in zwei Strömungsmittelflüsse aufgeteilt, die durch jeweilige Laufräder 103, 104, die gedreht werden, unter Druck gesetzt werden. Das Strömungsmittel, welches aus den Laufrädern 103, 104 herausgedrückt wird, vermischt sich und wird dann aus einem Auslaßanschluß 106 ausgelassen. In der bekannten Pumpe jedoch wird der Stator 101 Druckunregelmäßigkeiten unterworfen und tendiert dazu, unter verschiedenen mechanischen Versagen bzw. Versagensarten zu leiden. Insbesondere werden drei Regionen auf der Außenumfangsoberfläche des Motors entwickelt. Diese drei Regionen sind folgende:
(1) eine Region, wo das Strömungsmittel unter dem Einlaßansaugdruck fließt;
(2) eine Region, wo das Strömungsmittel unter dem Auslaßausstoßdruck fließt; und
(3) eine Region, wo das Strömungsmittel nicht fließt.
Entsprechend werden Drücke oder externe Kräfte, die nicht gleichförmig sind, auf den Stator 101 aufgebracht, wobei sie möglicherweise bewirken, daß der Stator 101 gedehnt oder verformt wird.
Der Motor unterläuft höchstwahrscheinlich mechanischen Verwerfungen, insbesondere wenn ein äußeres Motorrahmengehäuse aus dünnem Metallblech hergestellt wird, oder wenn der Druck zum Auslassen des Strömungsmittels hoch ist. Da darüber hinaus das äußere Motorrahmengehäuse und das äußere Pumpengehäuse integral miteinander bei der offenbarten Pumpe ausgeformt sind, kann der Motor möglicherweise eine Fehlfunktion haben, wenn er den externen Kräften aufgrund einer Belastung der Rohrleitung oder ähnlichem unterworfen wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Pumpe mit vollem Umfangsfluß bzw. eine Seitenkanalpumpe oder Seitenströmungspumpe vorzusehen, die äußere Kräfte oder Drücke ausgleichen kann, die an dem äußeren Motorrahmengehäuse aufgebracht werden, welches einen Motorstator umgibt, um dadurch zu verhindern, daß der Motorrahmen gedehnt oder deformiert wird, und deren Inneres repariert werden kann, ohne die Rohrleitungen zu entfernen.
Gemäß eines Aspektes der vorliegenden Erfindung ist eine Pumpe mit vollem Umfangsfluß vorgesehen, die folgendes aufweist: einen Motor mit einem Stator, einen Rotor der auf einer Welle montiert ist, und der in dem Stator zur Drehung bezüglich des Stators angeordnet ist, und ein Außenrahmengehäuse, welches den Stator umschließt; ein äußeres zylindrisches Pumpengehäuse, welches um das Außenrahmengehäuse herum angeordnet ist, wobei ein ringförmiger Raum dazwischen definiert wird; eine Pumpenanordnung, die an einem Ende der Welle befestigt ist, um ein Strömungsmittel in den ringförmigen Freiraum zu pumpen; und ein Ansauggehäuse, welches an einer Außenumfangsfläche des äußeren zylindrischen Pumpengehäuses befestigt ist, und wobei ein Ansauganschuß darin definiert ist, um ein Strömungsmittel in die Pumpenanordnung durch den Ansauganschluß einzuleiten, und zwar durch das Ansaugfenster und dann durch eine Ansaugöffnung 15c, 16c, die axial benachbart zu der Pumpenanordnung vorgesehen sind.
Ein Strömungsmittel, welches durch den Ansauganschluß hineingezogen wird, fließt durch das Ansauggehäuse in die Pumpenanordnung und wird durch Laufräder eingeleitet, die an dem Ende der Welle des Motors befestigt sind. Das von den Laufrädern unter Druck gesetzte und ausgestoßene Strömungsmittel fließt in den ringförmigen Freiraum oder den Durchlaß, der zwischen dem äußeren Zylindrischen Pumpengehäuse und dem äußeren Rahmengehäuse definiert ist. Da die gesamte Umfangswand des äußeren Rahmengehäuses von dem aus der Pumpe auszustoßenden Strömungsmittel umgeben wird, ist die gesamte Umfangswand des äußeren Rahmengehäuses einem gleichförmigen Strömungsmitteldruck unterworfen und es wird verhindert, daß es ungleichmäßig gedehnt oder deformiert wird.
Gemäß eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung ist auch eine Doppelansaugpumpe mit vollem Umfangsfluß vorgesehen, die folgendes aufweist: einen Motor mit einem Stator, einem Rotor, der auf einer Welle montiert ist, und der in dem Stator zur Drehung bezüglich des Stators angeordnet ist, und mit einem äußeren Rahmengehäuse, welches den Stator umschließt; ein äußeres zylindrisches Pumpengehäuse, welches um das äußere Rahmengehäuse herum angeordnet ist, wobei ein ringförmiger Raum dazwischen definiert wird, wobei das äußere zylindrische Pumpengehäuse ein Paar von Ansaugfenstern nahe der jeweiligen axialen Enden besitzt, und einen darin definierten Auslaßanschluß, und zwar in Verbindung mit dem ringförmigen Raum zwischen den Ansaugfenstern; ein Paar von Pumpenanordnungen, die auf jeweiligen entgegengesetzten Enden der Welle montiert sind, um ein Strömungsmittel in den ringförmigen Freiraum zu pumpen; und ein Ansauggehäuse, welches an einer äußeren Umfangsfläche des äußeren zylindrischen Pumpengehäuses befestigt ist, wobei ein Ansauganschuß darin definiert ist, um ein Strömungsmittel in die Pumpenanordnungen einzuleiten, und zwar durch den Ansauganschluß, durch die Ansaugfenster und dann durch die Ansaugöffnungen, die axial benachbart zu den Pumpenanordnungen vorgesehen sind.
In der Doppelansaugpumpe mit vollem Umfangsfluß wird ein durch den Ansauganschluß hereingezogenes Strömungsmittel in Strömungsmittelflüsse aufgeteilt, die in die jeweiligen Pumpenanordnungen eingeleitet werden, wo die Strömungsmittelflüsse durch Laufräder unter Druck gesetzt werden. Die Strömungsmittelflüsse, die von den Laufrädern unter Druck gesetzt werden und daraus ausgestoßen werden, werden dann in den ringförmigen Raum oder den Durchlaß eingeleitet, der zwischen dem äußeren zylindrischen Pumpengehäuse und dem äußeren Rahmengehäuse definiert ist. Während sie durch den ringförmigen Freiraum oder den Durchlaß fließen, werden die Strömungsmittelflüsse miteinander kombiniert und aus dem Auslaßanschluß ausgelassen.
Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung offensichtlich, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gesehen wird, die bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beispielhaft veranschaulichen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht in Längsrichtung einer Pumpe mit vollem Umfangsfluß gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II der Fig. 1;
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht, die ein Verfahren zur Montage der Pumpe mit vollem Umfangsfluß gemäß des ersten Ausführungsbeispiels veranschaulicht;
Fig. 4A und 4B sind Vorder- bzw. Seitenansichten der Pumpe mit vollem Umfangsfluß gemäß des ersten Ausführungsbeispiels;
Fig. 5A und 5B sind jeweils Querschnittsansichten des Laufrades;
Fig. 5C und 5D sind jeweils eine Querschnittsansicht einer Schaufel;
Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht in Längsrichtung einer Pumpe mit vollem Umfangsfluß gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7A ist eine bruchstückhafte Querschnittsansicht in Längsrichtung eines äußeren zylindrischen Pumpengehäuses der Pumpe mit vollem Umfangsfluß gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels;
Fig. 7B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie VII(B)-VII(B) der Fig. 7A;
Fig. 8 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer umringten Region A der in Fig. 6 gezeigten Pumpe mit vollem Umfangsfluß;
Fig. 9 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IX-IX der Fig. 6;
Fig. 10 ist eine Perspektivansicht der in Fig. 6 gezeigten Pumpe mit vollem Umfangsfluß;
Fig. 11 ist eine Querschnittsansicht in Längsrichtung einer Pumpe mit vollem Umfangsfluß gemäß des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 12 ist eine Querschnittsansicht einer Doppelansaugpumpe gemäß des vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13 ist eine Querschnittsansicht eines Doppelansauglaufrades gemäß des vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 14A ist eine Kurvendarstellung, die die Beziehung zwischen der Kapazität (Q) und dem Kopf bzw. Druck (H) gemäß des vierten Ausführungsbeipiels der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 14B ist eine Kurvendarstellung, die die Beziehung zwischen der Kapazität (Q) und der Leistung (P) gemäß des vierten Ausführungsbeipiels der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 14C ist eine Kurvendarstellung, die die Beziehung zwischen der Kapazität (Q) und dem Wirkungsgrad (η) gemäß des vierten Ausführungsbeipiels der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 15 ist eine Querschnittsansicht eines modifizierten Laufrades gemäß des vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 16A ist eine Querschnittsansicht eines einfach ansaugenden Laufrades in Fig. 1;
Fig. 16B ist eine Querschnittsansicht des einfach ansaugenden Laufrades in Fig. 1; und
Fig. 17 ist eine Querschnittsansicht in Längsrichtung einer herkömmlichen Pumpe.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Eine Pumpe mit vollem Umfangsfluß bzw. eine Seitenströmungspumpe oder Seitenkanalpumpe gemäß des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 1 bis 4A und 4B gezeigt. Wie in Fig. 1 gezeigt ist die Pumpe mit vollem Umfangsfluß von der doppelt ansaugenden Bauart und besitzt einen gekapselten Motor 1, der zentral darin angeordnet ist. Der gekapselte Motor 1 weist eine Welle 2 mit entgegengesetzten Enden auf, auf denen fest montiert jeweilige Paare von Laufrädern 3A, 4A und 3B, 4B befestigt sind, und zwar jeweils mit einer axial nach außen offenen Ansaugregion. Somit sind zwei Pumpenanordnungen jeweils an den entgegengesetzten Seiten des gekapselten Motors 1 angeordnet, wobei die zwei Pumpenanordnungen den gleichen Abschaltdruck bzw. Abschaltkopf (shut-off head) jedoch unterschiedliche Flußraten haben. Der gekapselte Motor 1 und die Laufräder 3A, 4A, 3B, 4B sind in dem äußeren zylindrischen Pumpengehäuse 5 und einem Paar von beabstandeten Endabdeckungen 6, 7 auf genommen. Die Endabdeckungen 6, 7 sind entfernbar an den jeweiligen axialen Enden des äußeren zylindrischen Pumpengehäuses 5 durch jeweilige Flansche 8, 9 befestigt. Die Laufräder 3A, 4A, 3B, 4B besitzen aus Metallblech hergestellte Schaufeln.
Das äußere zylindrische Pumpengehäuse besitzt ein Paar von Ansaugfenstern 5A, 5B, die darin nahe der jeweiligen axialen Enden definiert sind, und ein Ansauggehäuse 10 ist auf einer Außenoberfläche des äußeren zylindrischen Pumpengehäuses 5 montiert, um die Ansaugfenster 5A, 5B miteinander zu verbinden. Das Ansauggehäuse 10 ist ein im wesentlichen rechteckiges tassen- bzw. napfförmiges Gehäuse mit einem Boden an einem Ende und einer Öffnung an einem anderen Ende. Das Ansauggehäuse 10 ist mit einer Ansaugdüse 11 an seinem Boden versehen. Wie in Fig. 2 gezeigt besitzt das Ansauggehäuse 10 eine breite W&sub2;, und die Ansaugfenster 5A, 5B haben eine Umfangsbreite W&sub1; im wesentlichen gleich der Breite W&sub2;, so daß sich keine Luft in dem Ansauggehäuse 10 verfängt. Ein Ansaugflansch 12 ist an der Ansaugdüse 11 befestigt, wobei ein Ansauganschluß 11A darin definiert ist.
Wie in Fig. 1 gezeigt sind zwei axial beabstandete Unterteilungswände 15, 16 fest in dem äußeren zylindrischen Pumpengehäuse 5 befestigt, und zwar im wesentlichen um die jeweiligen Paare von Laufrädern 3A, 4A, 3B, 4B herum. Die Unterteilungswände 15, 16 besitzen jeweilige Axialöffnungen 15A, 16A, in denen jeweilige Dichtungsglieder 17 aus einem elastischen Material wie beispielsweise Gummi befestigt sind, und sie weisen jeweilige Bö den 15B, 16B auf, und zwar mit jeweils darin definierten Ansaugöffnungen 15C, 16C.
Die ersten inneren Gehäuse 18A, 18B sind in den jeweiligen Unterteilungswänden 15, 16 angeordnet, und zweite innere Gehäuse 19A, 19B sind in den jeweiligen Unterteilungswänden 15, 16 angeordnet. Die ersten inneren Gehäuse 18A, 18B besitzen jeweilige Rückleitungsschaufeln 18A, um ein Strömungsmittel von den Laufrädern 3A, 3B der ersten Stufe zu den Laufrädern 4A, 4B der zweiten Stufe zu leiten, und die zweiten Innengehäuse 19A, 19B besitzen jeweilige Führungen 19A, die als Führungsschaufeln oder Voluten dienen, um ein Strömungsmittel dadurch zu führen. Die zweiten inneren Gehäuse 19A, 19B besitzen jeweilige Sockel-Muffen-Verbindungen, die über einen Motorrahmen 24 des gekapselten Motors 1 gepaßt sind. Dichtungsglieder 20 sind zwischen den ersten inneren Gehäusen 18A, 18B und den Unterteilungswänden 15 bzw. 16 angeordnet, um dadurch eine Ansaugdruckseite (Niederdruckseite), die mit den Ansaugfenstern 5A, 5B in Verbindung steht, und eine Auslaßdruckseite (Hochdruckseite) voneinander abzudichten, die mit einem (später beschriebenen) ringförmigen Raum 40 in Verbindung steht. Auskleidungsringe 21 sind jeweils auf radial inneren Enden der ersten inneren Gehäuse 18A, 18B und der zweiten Innengehäuse 19A, 19B befestigt.
Der Motorrahmen 24 des gekapselten Motors 1 weist einen im wesentlichen zylindrisches Außenrahmengehäuse 25 und ein Paar von axial beabstandeten Seitenrahmengliedern 26, 27 auf, die jeweils an axial offenen Enden des Außenrahmengehäuses 25 angebracht sind. Ein Kabelgehäuse 22 ist an dem Außenrahmengehäuse 25 angeschweißt. Leitungen erstrecken sich nach außen von den Motorspulen in dem Außenrahmengehäuse 25 und sind elektrisch verbunden mit Leistungsversorgungskabeln 46 im Kabelgehäuse 22. Die Leistungsversorgungskabel 46 werden durch einen Kabelverbinder 47 zusammengehalten, der an das Kabelgehäuse 22 geschweißt ist.
Der gekapselte Motor 1 weist einen Stator 28 und einen Rotor 29 auf, die in dem Motorrahmen 24 angeordnet sind. Der Rotor 29 wird auf der Welle 2 getragen und in einem zylindrischen Gehäuse bzw. einer Umkapselung 30 aufgenommen, die in dem Stator 28 eingepaßt ist.
Die Lagergehäuse 31, 32 sind entfernbar an den Seitenrahmengliedern 26 bzw. 27 befestigt, und zwar durch spielgepaßte Sockel-Muffen-Verbindungen und elastische O-Ringe 37, 38. Die Lagergehäuse 31, 32 halten jeweilige Radiallager 33, 34 an ihren radial inneren Enden. Eine Wellenhülse 35, die über die Welle 2 gepaßt ist, wird drehbar von dem Radiallager 33 getragen und eine Wellenhülse 36, die über die Welle 2 gepaßt ist, wird drehbar von dem Radiallager 34 getragen.
Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, ist ein ringförmiger Raum 40 zwischen dem äußeren zylindrischen Pumpengehäuse 5 und dem Motorrahmen 24 definiert. Das äußere zylindrische Pumpengehäuse 5 besitzt eine Öffnung 5C, die in seiner Umfangswand definiert ist, und in Verbindung mit dem ringförmigen Raum 40 gehalten wird. Eine Auslaßdüse 41 mit einem darin definierten Auslaßanschluß 41A ist fest auf dem äußeren zylindrischen Pumpengehäuse 5 befestigt, und zwar um die Öffnung 5C, und ein Auslaßflansch 42 ist fest auf der Auslaßdüse 41 befestigt.
Ein Verfahren zur Befestigung des gekapselten Motors 1 und des äußeren zylindrischen Pumpengehäuses 5 aneinander wird unten mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben.
Als erstes werden wie in Fig. 3 gezeigt die Seitenrahmenglieder 26, 27 und das Kabelgehäuse 22 an das Außenrahmengehäuse 25 geschweißt und ein Träger 43 wird an das Außenrahmengehäuse 25 geschweißt, wobei somit eine Motorrahmenanordnung 50 erzeugt wird.
Dann wird die Motorrahmenanordnung 50 in das äußere zylindrische Pumpengehäuse 5 geführt, und das Kabelgehäuse 22 wird in ein Loch 5D eingeführt, welches in dem äußeren zylindrischen Pumpengehäuse 5 definiert ist.
Danach wird ein Wasserablaufrohr 45 mit einer darin definierten Nut 45A durch ein Loch eingeführt, welches in dem äußeren zylindrischen Pumpengehäuse 5 definiert ist, und wird gegen das Außenrahmengehäuse 25 gedrückt, und dann wird das Wasserablaufrohr 45 an das äußere zylindrische Pumpengehäuse 5 geschweißt. Da das Ende der Nut 45A in das Außenrahmengehäuse 25 beißt, sind das Außenrahmengehäuse 25 und das äußere zylindrische Pumpengehäuse 5 sicher aneinander befestigt.
Die Fig. 4A und 4B zeigen die Doppelansaugpumpe mit vollem Umfangsfluß jeweils in Vorder- und Seitenansich ten. Wie in den Fig. 4A und 4B gezeigt, ist die Doppelansaugpumpe mit vollem Umfangsfluß von der Bauart mit seitlichem und oben liegendem Anschluß, wobei der Ansauganschluß 11A auf der Seite positioniert ist, und wobei der Auslaßanschluß 41A oben positioniert ist. Schenkel 48, die fest an einer Basis 49 befestigt sind, sind an den Flanschen 8, 9 befestigt, die das äußere zylindrische Pumpengehäuse 5 und die Endabdeckungen 6, 7 verbinden.
Der Betrieb der Doppelansaugpumpe mit vollem Umfangsfluß, die von der obigen Struktur ist, wird unten beschrieben.
Das Strömungsmittel, welches durch den Ansauganschluß 11A hereingezogen wird, wird durch das Ansauggehäuse 10 in zwei Strömungsmittelflüsse aufgeteilt, die in die Pumpenanordnungen durch die Ansaugfenster 5A, 5B eingeleitet werden. Die Strömungsmittelflüsse, die in die Pumpenanordnungen eingeleitet werden, fließen durch die Ansaugöffnungen 15C, 16C in die ersten Innengehäuse 18A, 18B und die zweiten Innengehäuse 19A, 19B, in denen die Strömungsmittelflüsse durch die Laufräder 3A, 3B, 4A, 4B unter Druck gesetzt werden. Die Strömungsmittelflüsse, die aus den Laufrädern 3A, 3B ausgelassen werden, fließen in die Laufräder 4A, 4B, aus denen die Strömungsmittel radial nach außen durch die Führungen 19A, fließen und dann axial in den ringförmigen Freiraum oder den ringförmigen Durchlaß 40, der zwischen dem äußeren zylindrischen Pumpengehäuse 5 und dem Motorrahmen 24 definiert wird. Der Strömungsmittelfluß, der durch den ringförmigen Durchlaß 40 läuft, vermischt sich in der Mitte des ringförmigen Durchlasses 40 und wird dann durch die Öffnung 5C des äußeren zylindrischen Pumpengehäuses 5 und die Auslaßdüse 41 aus dem Auslaßanschluß 41A ausgestoßen.
Da das Außenrahmengehäuse 25 vollständig in Umfangsrichtung durch das Strömungsmittel umgeben wird, ist das Außenrahmengehäuse 25 einem gleichförmigen Druck unterworfen und frei von Dehnungen und Verformungen. Die Unterteilungswände 15, 16 die in dem äußeren zylindrischen Pumpengehäuse 5 befestigt sind, sind wirksam bei der Unterteilung des Innenraums des äußeren zylindrischen Pumpengehäuses 5 in die Ansaug- und Auslaßdruckseiten in der Pumpe, die die radialen und umfangsmäßigen Druckverteilungen in dem äußeren zylindrischen Pumpengehäuse 5 gleichförmig machen.
Insofern als die elastischen Dichtungsglieder 17 zwischen der inneren Umfangsfläche des äußeren zylindrischen Pumpengehäuses 5 und der äußeren Umfangsflächen der Unterteilungswände 15, 16 angeordnet sind, können die Unterteilungswände 15, 16 von dem äußeren zylindrischen Pumpengehäuse 5 entfernt werden, und die Ansaug- und Auslaßdruckseiten werden zuverlässig voneinander getrennt.
Die abnehmbaren Abdeckungen 6, 7 an den jeweiligen entgegengesetzten Enden des äußeren zylindrischen Pumpengehäuses 5 gestatten es, daß der innere Mechanismus der Pumpe instand gehalten wird, ohne daß die Rohrleitungen entfernt werden. Die Pumpe mit gekapseltem Motor wird hauptsächlich bezüglich ihrer gleitenden und drehbaren Komponenten instand gehalten wie beispielsweise Lager, Aus kleidungsringe, usw., und wenn die Abdeckungen 6, 7 entfernt werden, können die entfernbaren Komponenten und die Lageranordnungen ausgebaut werden, auch wenn die Rohrleitungen nicht entfernt werden.
Da die Pumpe mit vollem Umfangsfluß von der doppelt ansaugenden Bauart ist, wird das in die Pumpe eingeleitete Strömungsmittel geteilt und von den zwei Pumpenanordnungen behandelt. Die spezifische Geschwindigkeit der Pumpe wird dargestellt Ns = 1/(2)1/2, und jedes der Laufräder 3A, 3B, 4A, 4B kann aus im wesentlichen zweidimensionalen Schaufeln aufgebaut sein, die einfach in Form gepreßt werden können. Im allgemeinen kann ein Motor zum Antreiben einer Pumpe kleiner sein, wenn er sich mit höherer Drehzahl drehen kann. In der Pumpe ist der Kopf bzw. der Druck proportional zum Quadrat der Drehgeschwindigkeit, und die Flußrate ist proportional zur Drehgeschwindigkeit. Weiter sind bei der Pumpe der Druck und die Flußrate proportional zum Quadrat eines Außendurchmessers eines Laufrades. Daher kann der Motor und die Pumpe kleiner sein, wenn sie sich mit höherer Drehzahl drehen.
Jedoch ist wenn die Drehgeschwindigkeit eines Laufrades ansteigt die Steigerungsrate des Druckes größer als die Steigerungsrate der Flußrate. Als eine Folge zeigt die Q- H-Kurve eine bemerkenswert steigende Tendenz.
In dem Fall, wo eine einzeln ansaugende Pumpe bei hoher Drehzahl betrieben wird, um eine große Flußrate und einen niedrigen Druck zu erfüllen, wird die spezifische Ge schwindigkeit bzw. Drehzahl Ns der Pumpe sehr groß. Die spezifische Drehzahl Ns wird wie folgt dargestellt:
Ns = nQ1/2/H3/4
wobei H der Druck bzw. Kopf (head) ist, wobei Q die Flußrate ist, und wobei N die Drehzahl ist.
Im allgemeinen hat ein Laufrad mit einer kleinen spezifischen Geschwindigkeit bzw. Drehzahl ein Profil wie in Fig. 5A gezeigt, und ein Laufrad mit einer großen spezifischen Drehzahl hat ein Profil wie es in Fig. 5B gezeigt wird. D. h., das Laufrad mit einer kleinen spezifischen Drehzahl besitzt zweidimensionale Schaufeln B wie in Fig. 5B gezeigt. Wenn die spezifische Drehzahl steigt, wird das Profil der Schaufeln dreidimensional, wie in Fig. 5D gezeigt. Das Laufrad mit dreidimensionalen Schaufeln verursacht bei der Herstellung Schwierigkeiten im Vergleich zu dem Laufrad mit zweidimensionalen Schaufeln. Insbesondere im Fall, daß das Laufrad durch Pressenbearbeitung bzw. Umformung hergestellt wird, ist es schwierig, das Laufrad mit dreidimensionalen Schaufeln herzustellen.
Da jedoch das Laufrad mit einer kleinen spezifischen Drehzahl bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, können die Laufräder aus im wesentlichen zweidimensionalen Schaufeln hergestellt werden, die leicht in Form gepreßt werden können.
Es ist allgemein bekannt, daß je höher die Geschwindigkeit des Strömungsmittels am Einlaß der Laufräder ist, desto schlechter die Ansaugleistung der Pumpe zu der Zeit ist, wenn die Pumpe in Betrieb ist. Die doppelt ansaugende Pumpe besitzt jedoch eine hohe Ansaugleistung, weil das eingeleitete Strömungsmittel von den zwei Pumpenanordnungen behandelt wird.
Die doppelt ansaugende Pumpe minimiert die Lastkapazität der Lager, da die von der Pumpe erzeugten axialen Schübe sich ausgleichen. Die ausgeglichenen axialen Schübe gestatten es, daß die Lagergehäuse 31, 32 an dem Motorrahmen 24 durch eine einfache Anordnung befestigt werden. Insbesondere insofern als die Lagergehäuse 31, 32 an dem Motorrahmen 24 durch die spielgepaßten Sockel-Muffen- Verbindungen und die elastischen O-Ringe 37, 38 befestigt werden, können die Radiallager 33, 34 automatisch zentriert werden, und die mit den Radiallagern 33, 34 assoziierten Komponenten müssen nicht mit hoher Genauigkeit bearbeitet und montiert werden. Die doppelt ansaugende Pumpe ist bei diesem Ausführungsbeispiel insbesondere vorteilhaft in einem Hochgeschwindigkeitsbereich von 4000 U/min oder höher, und zwar von den Standpunkten der hydrodynamischen Konstruktionsüberlegungen und der Axialschubbelastungen.
In diesem Ausführungsbeispiel sind die Drücke in den Regionen vor und nach der Rotorkammer, d. h. der Kammer, in der der Rotor 29 positioniert ist, in vollständigem Gleichgewicht. Folglich wird kein Schlamm in die Rotorkammer gezogen. Wenn jedes der Laufräder mit Auspump schaufeln hinter seinen Schaufeln ausgerüstet ist, dann wird jeglicher Schlamm, der sich der Rückseite des Laufrades nähert, kräftig radial nach außen zurückgestoßen. Daher ist die Pumpe von einer Struktur, die gegenüber der Schlammlösung hoch widerstandsfähig ist.
Darüber hinaus werden das Außenrahmengehäuse 25 und die Seitenrahmenglieder 26, 27 verschweißt, bevor das äußere zylindrische Pumpengehäuse 5 geschweißt wird. Daher ist es möglich, die entgegengesetzten Enden des äußeren zylindrischen Pumpengehäuses 5 zu erweitern, das Ansauggehäuse 10 am äußeren zylindrischen Pumpengehäuse 5 zu installieren, und die Ansaugfenster 5A, 5B in dem äußeren zylindrischen Pumpengehäuse 5 zu definieren. Es ist somit unnötig, ein Kopf- bzw. Druckrohr oder ähnliches vorzusehen, um die Ansaugfenster 5A, 5B zu verbinden.
Die Fig. 6 bis 10 zeigen eine Pumpe mit vollem Umfangsfluß gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Die Pumpe mit vollem Umfangsfluß gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels ist von der doppelt ansaugenden Bauart und ist im wesentlichen die gleiche wie die Pumpe mit vollem Umfangsfluß gemäß des ersten Ausführungsbeispiels, die in den Fig. 1 bis 4A und 4B veranschaulicht ist. Die in den Fig. 6 bis 10 gezeigten Teile, die identisch mit jenen sind, die in den Fig. 1 bis 4A und 4B gezeigt sind, werden mit identischen Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht im Detail unten beschrieben.
Gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels, wie es in den Fig. 6 und 7A gezeigt ist, besitzt das äußere zylindrische Pumpengehäuse 5 axiale Stangen 51, die sich axial über jedes der Ansaugfenster 5A, 5B erstrecken, die in dem äußeren zylindrischen Pumpengehäuse 5 definiert sind (nur das Ansaugfenster 5A ist in Fig. 7A gezeigt). Die axialen Stangen 51 gestatten es, daß die Unterteilungswände 15, 16 mit den daran installierten Dichtungsgliedern 17 leicht in das äußere zylindrische Pumpengehäuse 5 über den Ansaugfenstern 5A, 5B eingefügt werden. Um zu verhindern, daß sich Luft im Ansauggehäuse 10 fängt, haben die Ansaugfenster 5A, 5B eine Umfangsbreite W&sub1;, die im wesentlichen gleich der Breite W&sub2; des Ansauggehäuses 10 ist, wie in Fig. 7B gezeigt, so daß sich keine Luft in dem Ansauggehäuse 10 verfängt.
Wie in Fig. 8 gezeigt, ist ein Stopper bzw. Anschlag 52 an dem äußeren Ende von jeder der Unterteilungswände 15, 16 angebracht (nur die Unterteilungswand 15 ist in Fig. 8 gezeigt) um das Dichtungsglied 17 gegen zufällige Verschiebung zu halten. Das äußere zylindrische Pumpengehäuse 5 besitzt vergrößerte Gehäuseteile 5D (nur ein vergrößerter Gehäuseteil 5D ist in Fig. 8 gezeigt) und zwar auf der Ansaugdruckseite, um auch zu gestatten, daß die Unterteilungswände 15, 16 mit den daran installierten Dichtungsgliedern 17 leicht in das äußere zylindrische Pumpengehäuse 5 über den Ansaugfenstern 5A, 5B eingebaut werden. Die vergrößerten Gehäuseteile 5D verhindern, daß die Ansaugfenster 5A, 5B in der Richtung deformiert werden, die von dem Pfeil in Fig. 8 angezeigt werden, und zwar aufgrund der Differenz zwischen den Drücken inner halb und außerhalb des äußeren zylindrischen Pumpengehäuses 5. Die vergrößerten Gehäuseteile 5D sind weiter dahingehend wirksam, das äußere zylindrische Pumpengehäuse 5 in der Form zylindrisch zu halten und bezüglich der Struktur zu verstärken.
Gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, ist ein Frequenzwandler 54 an einer Außenfläche der Abdeckung 6 befestigt, die ein Ende des äußeren zylindrischen Pumpengehäuses 5 schließt, und ist mit einer Abdeckung 55 bedeckt. Da der Frequenzwandler 54 an der Abdeckung 6 befestigt ist, die in Kontakt mit dem behandelten Strömungsmittel gehalten wird, kann der Frequenzwandler 54 wirkungsvoll gekühlt werden. Hochintegrierte Schaltungen, wie beispielsweise ein Frequenzwandler sind im allgemeinen anfällig auf externe Kräfte oder Schwingungen. Der Frequenzwandler 54 ist zuverlässiger und beständiger gegen Schaden, indem er an der Abdeckung 6 befestigt wird, die nur dem Ansaugdruck der Pumpe unterworfen ist, anstelle an der Außenumfangsfläche des äußeren zylindrischen Pumpengehäuses 5 befestigt zu sein, welches dem Auslaßdruck der Pumpe unterworfen ist und von diesem verformt werden kann.
Ein Stöpsel 56, der entfernt werden kann, damit der Anwender die manuelle Drehbarkeit der drehbaren Anordnung der Pumpe überprüfen kann, ist entfernbar an der Abdeckung 7 befestigt, die das andere Ende des äußeren zylindrischen Pumpengehäuses 5 schließt. Der Stöpsel 56 gestattet, daß der Anwender die manuelle Drehbarkeit der drehbaren Anordnung überprüft, ohne die Abdeckung 7 zu entfernen. Insbesondere entfernt der Anwender den Stöpsel 56, führt das vordere Ende eines Schraubenziehers in den Schlitz 2A ein, der in dem Ende der Welle 2 definiert ist, versucht, den Schraubenzieher zu drehen, um zu überprüfen, daß die drehbare Anordnung gedreht werden kann, und bringt danach den Stöpsel 56 wieder an.
Wie in den Fig. 6 und 9 gezeigt, besitzt das äußere zylindrische Pumpengehäuse 5 eine Öffnung 5E, die in seiner Umfangswand definiert ist, und die in Verbindung mit dem ringförmigen Raum 40 gehalten wird, und eine Auslaßdüse 57 ist dichtend an die Umfangswand des äußeren zylindrischen Pumpengehäuses 5 geschweißt, und zwar in Übereinanderlage mit der Öffnung 5E. Die Auslaßdüse 57 besitzt einen darin definierten Auslaßanschluß 57A, und ein Auslaßflansch 58 ist dichtend an die Auslaßdüse 57 nahe dem Auslaßanschluß 57A geschweißt. Der Auslaßflansch 58 ist an ein Verstärkungsglied 59 geschweißt, welches wiederum an eine Außenumfangsfläche des äußeren zylindrischen Pumpengehäuses 5 geschweißt ist. Der Auslaßflansch 58 und das Verstärkungsglied 59, die so verschweißt sind, schützen die Auslaßdüse 57 vor äußeren Kräften aufgrund einer Rohrleitungsbelastung oder ähnlichem. Da äußere Kräfte, die auf die Pumpe aufgebracht werden, von dem äußeren zylindrische Pumpengehäuse 5 absorbiert werden, werden äußere Kräfte, die andernfalls die Pumpe schädigen würden, nicht direkt auf das Außenrahmengehäuse 25 und den Stator 28 aufgebracht. Auch ohne das Verstärkungsglied 59 werden keine äußeren Kräfte auf das Außenrahmengehäuse 25 übertragen, da die Pumpe eine vollständig doppelwandige Struktur ist, anders als die herkömmliche Pum pe. Wie von der gestrichelten Linie 9 gezeigt, kann das Verstärkungsglied 59 an der gesamten Umfangswand des äußeren zylindrischen Pumpengehäuses 5 befestigt sein, um zu verhindern, daß das äußere zylindrische Pumpengehäuse 5 radial nach außen unter dem Innendruck der Pumpe ausgedehnt wird.
Fig. 10 zeigt in Perspektive die in Fig. 6 gezeigte doppelt ansaugende Pumpe mit vollem Umfangsfluß. Wie in Fig. 10 gezeigt ist die doppelt ansaugende Pumpe mit vollem Umfangsfluß von der Bauart mit seitlichem und oben liegendem Anschluß, wobei der Ansauganschluß 11A auf der Seite, und der Auslaßanschluß 57A oben positioniert ist.
Fig. 11 zeigt eine Pumpe mit vollem Umfangsfluß gemäß des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Die Pumpe mit vollem Umfangsfluß gemäß des dritten Ausführungsbeispiels ist von der einfach ansaugenden Bauart. Jene in Fig. 11 gezeigten Teile, die mit den in Fig. 6 gezeigten identisch sind, werden durch identische Bezugszeichen bezeichnet und werden unten nicht im Detail beschrieben.
Wie in Fig. 11 gezeigt besitzt die einfach ansaugende Pumpe mit vollem Umfangsfluß gemäß des dritten Ausführungsbeispiels einen zentral darin angeordneten gekapselten Motor 1. Der gekapselte Motor 1 weist eine Welle 2 auf, die an einem Ende davon ein Paar von Laufrädern 3A, 4A trägt, die jeweils eine axial nach außen offene Ansaugregion besitzen. Keine Laufräder sind am entgegengesetzten Ende der Welle 2 befestigt, und es sind keine Un terteilungswände in dem äußeren zylindrischen Pumpengehäuse 5 um das andere Ende der Welle 2 herum angeordnet. Die anderen Details der in Fig. 11 gezeigten Pumpe sind im wesentlichen die gleichen wie jene der in Fig. 6 gezeigten Pumpe.
Die einfach ansaugende Pumpe mit vollem Umfangsfluß, die in Fig. 11 gezeigt ist, arbeitet wie folgt: das Strömungsmittel, welches durch den Ansauganschluß 11A hereingezogen wird, wird in die Pumpenanordnung durch das Ansaugfenster 5A im Ansauggehäuse 10 eingeleitet. Das in die Pumpenanordnung eingeleitete Strömungsmittel fließt durch die Ansaugöffnung 15C in die Innengehäuse 18A, 19A, in denen das Strömungsmittel von den Laufrädern 3A, 4A unter Druck gesetzt wird. Das aus dem Laufrad 3A ausgestoßene Strömungsmittel fließt in das Laufrad 4A, von dem das Strömungsmittel radial nach außen durch die Führung 19A fließt, und dann axial in den ringförmigen Raum oder den Durchlaß 40 der zwischen dem äußeren zylindrischen Pumpengehäuse 5 und dem Motorrahmen 24 definiert ist. Das Strömungsmittel wird dann durch die Auslaßdüse 57 aus dem Auslaßanschluß 57A ausgelassen. Außer diesen ihr innewohnenden betriebsmäßigen Merkmalen und Vorteilen arbeitet die in Fig. 11 gezeigte einfach ansaugende Pumpe mit vollem Umfangsfluß in der gleichen Weise und bietet die gleichen Vorteile wie die in den Fig. 1 bis 10 gezeigten doppelt ansaugenden Pumpen mit vollem Umfangsfluß.
Wie oben beschrieben bieten die Pumpen mit vollem Umfangsfluß bzw. Seitenströmungspumpen gemäß der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung die folgenden Vorteile:
da das Außenrahmengehäuse von dem aus der Pumpe auszustoßenden Strömungsmittel umgeben wird, wird das Außenrahmengehäuse einem gleichförmigen Druck unterworfen und frei von unregelmäßigen Dehnungen und Verformungen. Die Unterteilungswände in dem äußeren zylindrischen Pumpengehäuse trennen den Innenraum des äußeren zylindrischen Pumpengehäuses in die Ansaugdruckseite und die Auslaßdruckseite in der Pumpe, was radiale und umfangsmäßige Druckverteilungen gleichförmig in dem äußeren zylindrischen Pumpengehäuse macht.
Da die elastischen Dichtungsglieder wie beispielsweise Gummi zwischen der Innenumfangsfläche des äußeren zylindrischen Pumpengehäuses und den Außenumfangsflächen der Unterteilungswände angeordnet sind, können die Unterteilungswände von dem äußeren zylindrischen Pumpengehäuse abgebaut werden, und die Ansaug- und Auslaßdruckseiten werden zuverlässig voneinander getrennt.
Die abbaubaren Abdeckungen an den jeweiligen entgegengesetzten Enden des äußeren zylindrischen Pumpengehäuses gestatten, daß der interne Mechanismus der Pumpe instand gehalten werden kann, ohne daß die Rohrleitungen abgebaut werden. Die Pumpe mit gekapselten Motor wird hauptsächlich bezüglich ihrer gleitenden und drehbaren Komponenten instand gehalten, wie beispielsweise Lager, Auskleidungsringe, usw., und wenn die Abdeckungen entfernt werden, können die drehbaren Komponenten und die Lageranordnungen ausgebaut werden, auch wenn die Rohrleitung nicht abgebaut wird.
In dem Fall, wo die Pumpe mit vollem Umfangsfluß von der doppelt ansaugenden Bauart ist, wird das in die Pumpe eingeleitete Strömungsmittel aufgeteilt und von den zwei Pumpenanordnungen behandelt bzw. transportiert. Die spezifische Drehzahl der Pumpe wird somit dargestellt durch Ns = 1/(2)1/2, und jedes der Laufräder kann aus im wesentlichen zweidimensionalen Schaufeln aufgebaut sein, die leicht in die Form gepreßt werden können.
Insofern als die Flansche, die das äußere zylindrische Pumpengehäuse und seine Endabdeckungen verbinden, an den Schenkeln getragen werden und das Strömungsmittel vollständig um den Motor herum fließt, kann die Pumpe wirkungsvoll gekühlt werden, und daher kann der Motor bezüglich der Größe verringert werden.
Das behandelte Strömungsmittel fließt frei in die und aus der Rotorkammer. Der Motor kann durch das Strömungsmittel gekühlt werden und kann daher von relativ kleiner Größe sein. Da es nicht notwendig ist, eine Wasserdichtung zwischen der Rotorkammer und den Pumpenanordnungen vorzusehen, und die Axialschübe bzw. -kräfte im Gleichgewicht sind, können die Radiallager an dem Motorrahmen durch eine einfache Struktur befestigt werden. Insofern als die Lagergehäuse an dem Motorrahmen durch die spielgepaßten Sockel-Muffen-Verbindungen und die elastischen O-Ringe befestigt werden, können insbesondere die Radiallager automatisch zentriert werden, und die mit den Radiallagern assoziierten Komponenten müssen nicht mit hoher Genauigkeit hergestellt und montiert werden.
Die Pumpenanordnungen, die an den entgegengesetzten Seiten des Motors angeordnet sind, können von unterschiedlichen Flußraten oder Kapazitäten sein. Wenn beispielsweise Pumpenanordnungen mit einem Flußratenverhältnis von 1 : 1,6 zur Anwendung in verschiedenen Kombinationen verfügbar sind, dann ist es möglich drei Pumpen mit einer Flußrate von 2 (1 + 1), 2,6 (1 + 1,6) und 3,2 (1,6 + 1,6) herzustellen.
Da die Drücke in den Regionen vor und nach der Rotorkammer im vollständigen Gleichgewicht sind, wird kein Schlamm in die Rotorkammer gezogen. Wenn jedes der Laufräder mit Auspumpschaufeln ausgerüstet ist, dann wird jeglicher Schlamm, der sich der Rückseite des Laufrades nähert, kräftig radial nach außen gestoßen. Daher ist die Pumpe mit vollem Umfangsfluß hochbeständig gegen Schlammlösung.
Da sich keine Luft im Ansauggehäuse fängt, leidet die Pumpe nicht unter irgendwelchen Betriebsproblemen, die andernfalls durch eingefangene Luft verursacht werden würden. Da es unnötig ist, ein Kopfrohr bzw. Druckrohr oder ähnliches vorzusehen, um die Ansaugfenster zu verbinden, können die Pumpenanordnungen instandgehalten werden, ohne daß die Rohrleitungen abgebaut werden.
Darüber hinaus kann in dem Fall, wo eine mehrstufige doppelt ansaugende Pumpe konstruiert wird, ein äußerer Umfangsdurchlaß unter Verwendung einer Unterteilungswand definiert werden, und eine Ansaugabdeckung kann über dem äußeren Umfangsdurchlaß angeordnet werden. Eine solche Anordnung macht es möglich, die Gesamtlänge der mehrstufigen doppelansaugenden Pumpe zu verringern.
Als nächstes wird eine weitere Bauart einer doppelt ansaugenden Pumpe unten mit Bezug auf die Fig. 12 bis 14 beschrieben. Fig. 12 zeigt eine doppelt ansaugende Pumpe gemäß des vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 12 gezeigt besitzt eine doppelt ansaugende Pumpe ein Gehäuse, welches ein oberes Gehäuse 61 und ein unteres Gehäuse 62 aufweist. Das untere Gehäuse 62 besitzt einen Ansauganschluß 62A und einen (nicht gezeigten) Auslaßanschluß. Ein doppelt ansaugendes Laufrad 70 ist in dem Gehäuse angeordnet. Das doppelt ansaugende Laufrad 70 ist an einer Welle 63 befestigt die drehbar an beiden Enden davon durch Lager 64 und 65 getragen wird. Dichtungsvorrichtungen 66 und 67 sind an den Teilen vorgesehen, wo die Welle durch das Gehäuse stößt.
Als nächstes wird das doppelt ansaugende Laufrad 70 in der doppelt ansaugenden Pumpe im Detail mit Bezug auf Fig. 13 beschrieben. Wie in Fig. 13 gezeigt besitzt das doppelt ansaugende Laufrad 70 eine Hauptplatte 71, deren Mittelteil eine Nabe 71A aufweist, um eine Antriebskraft von der Welle 63 zum Laufrad 70 zu übertragen. Die Nabe 71A ist mit einer Passfedernut 71B ausgebildet, in die eine Passfeder 68 (Fig. 12) eingeführt wird, wodurch eine Antriebskraft von der Welle 63 auf die Nabe 71A übertragen wird. Eine Vielzahl von A-Schaufeln 74 und eine A- Seitenplatte 72 ist an einer Seite der Hauptplatte 71 vorgesehen. Der Außendurchmesser der Hauptplatte 71 ist gleich den Außendurchmessern der A-Schaufeln 74 und der A-Seitenplatte 72.
Eine Vielzahl von B-Schaufeln 72 und eine B-Seitenplatte 73 sind an der anderen Seite der Hauptplatte 71 vorgesehen. Der Außendurchmesser der B-Schaufeln 75 ist gleich dem Außendurchmesser der B-Seitenplatte 73, und die Außendurchmesser der B-Schaufeln 75 und der B-Seitenplatte 73 sind kleiner als der Außendurchmesser der Hauptplatte 71. Die Spanne bzw. Breite der A-Schaufeln 74 ist länger als jene der B-Schaufeln 75, d. h., B2A > B2B in Fig. 13. Auskleidungsringe 76 und 77 sind um die A-Seitenplatte 72 und die B-Seitenplatte 73 herum vorgesehen, und zwar jeweils mit einem kleinen Spiel.
Die A-Seitenplatte 72, die A-Schaufeln 74 und die Hauptplatte 71 bilden zusammen ein Laufradelement A, und die B-Seitenplatte 73, die B-Schaufeln 75 und die Hauptplatte 71 bilden zusammen ein Laufradelement B. In dieser Beschreibung wird ein Laufradelement als ein rotierendes Element definiert, um Energie auf ein zu pumpendes Strömungsmittel aufzuprägen. Der Außendurchmesser D2A des Laufradelementes A ist größer als der Außendurchmesser D2B des Laufradelementes B, d. h. D2A > D2B in Fig. 13. Weiter ist der Durchmesser D1A des Ansauganschlusses des Laufradelementes A größer als der Durchmesser D1B des Ansauganschlusses des Laufradelementes B, d. h. D1A > D1B in Fig. 13. In diesem Ausführungsbeispiel werden die Hauptplatte 71, die A-Schaufeln 74, die B-Schaufeln 75, die A- Seitenplatte 72 und die B-Seitenplatte 73 durch Pressen bearbeitung bzw. Umformung hergestellt, und das doppelt ansaugende Laufrad 70 wird durch Zusammenschweißen von solchen Komponenten hergestellt.
In diesem Ausführungsbeispiel sind die Austrittswinkel der A-Schaufeln 74 anders als die der B-Schaufeln 75 oder die Anzahl der A-Schaufeln 74 ist anders als die Anzahl der B-Schaufeln 75, so daß der Abschaltdruck (Nicht-Ausstoßdruck) des Laufradelementes A äquivalent zu dem des Laufradelementes B ist. Dies kommt daher, daß wenn der Abschaltdruck der Laufradelemente A und B voneinander unterschiedlich ist, ein Rückfluß vom Laufradelement A zum Laufradelement B oder umgekehrt aufgrund des unausgeglichenen Druckes an einem Betriebspunkt mit kleiner Flußrate auftritt.
Bei der obigen Struktur sind die Leistungscharakteristiken der Laufradelemente A und B voneinander unterschiedlich. Die Fig. 14A, 14B und 14C zeigen Leistungskurven der Laufradelemente A und B. Fig. 14 zeigt die Beziehung zwischen der Kapazität oder Flußrate (Q) und dem Druck (H), Fig. 14B zeigt die Beziehung zwischen der Kapazität (Q) und der Leistung (P) und Fig. 14C zeigt die Beziehung zwischen der Kapazität (Q) und dem Wirkungsgrad (η). In den Fig. 14A, 14B und 14C stellt das Laufradelement A charakteristische Kurven (2) dar, und das Laufradelement B stellt charakteristische Kurven (1) dar. Daher werden bei der doppelt ansaugenden Pumpe, die das Laufradelement A und das Laufradelement B aufweist, die Kapazität oder Flußrate (Q) und die Leistung (P) erreicht durch einfaches Addieren der Kapazität und der Leistung des Laufradelements A zur Kapazität und der Leistung des Laufradelements B jeweils beim gleichen Druck. Somit wird die Beziehung zwischen der Kapazität und die Leistung der doppelt ansaugenden Pumpe durch die charakteristischen Kurven (3) in den Fig. 14A und 14B dargestellt. Die charakteristischen Kurven einer herkömmlichen doppelt ansaugenden Pumpe werden dargestellt durch die Kurven (4) in den Fig. 14A, 14B und 14C.
Andererseits ist der Wirkungsgrad (η) des Laufradelementes B höher als der Wirkungsgrad des Laufradelementes A bei kleiner Flußrate und hohem Druck, und ist niedriger als der Wirkungsgrad des Laufradelementes A bei großer Flußrate und niedrigem Druck. Weiter ist der maximale Wirkungsgrad des Laufradelementes A höher als der des Laufradelementes B. In diesem Fall wird der Wirkungsgrad der doppelt ansaugenden Pumpe, die das Laufradelement A und das Laufradelement B aufweist, erhalten durch das gewichtete Mittel der Wirkungsgrade der Laufradelemente A und B. Als eine Folge hat die charakteristische Wirkungsgradkurve der doppelt ansaugenden Pumpe eine derartige Tendenz, daß der maximale Wirkungsgrad relativ gering ist, und daß die Veränderung des Wirkungsgrades über die gesamte Kapazität klein ist. Daher stellt die charakteristische Wirkungsgradkurve eine sanft geneigte Tendenz dar.
Weiter wird ein Schub, der auf das Laufrad aufgebracht wird erhalten durch Abzug des Gebietes bzw. der Fläche des Ansauganschlusses von der Fläche der Hauptplatte und dann durch Multiplizieren des resultierenden Wertes mit dem Druck. In Fig. 13 werden der Schub bzw. die Achsialkraft FA, die auf das Laufradelement A wirkt, und der Schub FB, der auf das Laufradelement B wirkt, durch die folgenden Formeln ausgedrückt.
FA = (7π/4) {(D2A² - D1A²)} · P
FB = (π/4) {(D2A² - D1B²)} · P
Da die Beziehung des Durchmessers D1A des Ansauganschlusses und des Durchmesser D1B des Ansauganschlusses ausgedrückt wird als D1A > D1B, wird der Druck, der auf das gesamte Laufrad wirkt, dargestellt durch die folgende Formel.
Gesamtschub = FB-FA = (π/4) {(D1A² - D1B²)} · P
Daher wirkt der Schub in einer festen Richtung. Der Absolutwert des Schubes ist nicht so groß, da der Schub durch die Durchmesserdifferenz der Ansauganschlüsse der Laufradelemente A und B erzeugt wird. Entsprechend brauchen die Schublager keine große Lastkapazität.
In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 13 haben die zwei Laufradelemente A und B verschiedene unterschiedliche Faktoren einschließlich D2A, D2B; D1A, D1B, B2A, B2B gegenüber einander, sie müssen jedoch nicht alle Faktoren unterschiedlich machen. Als ein einfaches Verfahren wird eine Verbesserung der charakteristischen Wirkungsgradkurve erreichbar nur durch D2A = D2B, D1A > D1B und B2A > B2B wie in Fig. 15 gezeigt. Als nächstes wird ein Beispiel, bei dem zwei Laufradelemente aufgeteilt werden in zwei einfach ansaugende Laufräder und eine doppelt ansaugende Pumpe unter Verwendung eines Satzes von zwei einfach ansaugenden Laufrädern aufgebaut wird, unten mit Bezug auf die Fig. 16A und 16B beschrieben. Die Fig. 16A und 16B zeigen Laufräder, die in der doppelt ansaugenden Pumpe mit vollem Umfangsfluß der Fig. 1 verkörpert sind. Die einfach ansaugenden Laufräder 3A und 3B bilden einen Satz von zwei Laufradelementen, und die einfach ansaugenden Laufräder 4A und 4B bilden einen Satz von zwei Laufradelementen. Die Laufräder 3A und 4A besitzen die gleichen Kapazitäts-Druck-(Q-H)-Charakteristiken miteinander, die Laufräder 3B und 4B besitzen die gleichen Kapazitäts-Druck-(Q-H)-Charakteristiken miteinander, und die Laufräder 3A und 4A haben andere Kapazitäts- Druck-(Q-H)-Charakteristiken gegenüber den Laufrädern 3B und 4B. In einem Beispiel in Fig. 16A besitzt das Laufrad 3A (oder 4A) die gleichen Faktoren wie das Laufradelement A in Fig. 13, und das Laufradelement 3B (oder 4B) besitzt die gleichen Faktoren wie das Laufradelement B in Fig. 13. In einem Beispiel in Fig. 16B hat das Laufrad 3A (oder 4A) die gleichen Faktoren wie das Laufradelement A in Fig. 15, und das Laufrad 3B (oder 4B) hat die gleichen Faktoren wie das Laufradelement B in Fig. 15. D. h. in den Beispielen in den Fig. 16A und 16B entsprechen die zwei Laufradelemente A und B der Fig. 13 und 15 den einzeln ansaugenden Laufrädern 3A und 3B bzw. 4A und 4B, und die zweistufige doppelt ansaugende Pumpe wird aufgebaut unter Verwendung von zwei Sätzen von einstufigen doppelt ansaugenden Laufrädern 3A und 3B; 4A und 4B.
Gemäß des Ausführungsbeispiels der Fig. 16A und 16B sind die in den Fig. 14A, 14B und 14C gezeigten charakteristischen Kurven zu erhalten durch Vorbereitung von zwei Arten von einfach ansaugenden Laufrädern, die unterschiedliche Kapazitäts-Druck-Charakteristiken gegenüber einander besitzen. Als eine Folge hat das Ausführungsbeispiel der Fig. 16A und 16B das gleiche Ergebnis wie das Ausführungsbeispiel der Fig. 13 und 15. In diesem Fall können bestehende einzeln ansaugende Laufräder verwendet werden, daher kann eine mehrstufige doppelt ansaugende Pumpe leicht hergestellt werden.
Gemäß der Ausführungsbeispiele in den Fig. 12 bis 16 sind zwei Laufradelemente mit unterschiedlichen Kapazitäts-Druck-Charakteristiken gegenüber einander in paralleler Anordnung vorgesehen, und eines der Laufradelemente besitzt einen Flußratenbereich von einer relativ großen Flußrate, und das andere der Laufradelemente besitzt einen Flußratenbereich von einer relativ kleinen Flußrate. Daher hat die doppelt ansaugende Pumpe eine sanft geneigte charakteristische Wirkungsgradkurve. Auch wenn ein Betriebspunkt der Pumpe verändert wird, wird der Wirkungsgrad nicht zu sehr verändert und kann auf einem gewissen Niveau gehalten werden.
Weiter können gemäß der Ausführungsbeispiele der Fig. 12 bis 16 die Schub- bzw. Axiallager so ausgelegt werden, um den Schub aus einer festen Richtung aufzunehmen, da der Schub in einer festen Richtung wirkt. Weiter kann die Schwingung der Welle verhindert werden, was zur Folge hat, daß das Problem des Geräusches gelöst wird.
Obwohl gewisse bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail gezeigt und beschrieben worden sind, sei es bemerkt, daß verschiedene Veränderungen und Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.
Es sei bemerkt, daß die Ziele und Vorteile der Erfindung mittels irgendeiner kompatiblen oder wirksamen Kombinationen (von Kombinationen) erhalten werden können, die insbesondere in den Merkmalen der folgenden Zusammenfassung der Erfindung und den beigefügten Ansprüchen ausgeführt werden.

Claims

1. Pumpe mit vollem Umfangsfluß bzw. Seitenströmungspumpe, die folgendes aufweist:

einen Motor (1) mit einem Stator (28), einen auf einer Welle (2) angebrachten Rotor (29) und zwar angeordnet in dem Stator zur Drehung bezüglich des Stators und mit einem Außenrahmengehäuse (25), welches den Stator umschließt;

ein äußeres zylindrisches Pumpengehäuse (5) angeordnet um das Außenrahmengehäuse herum und zwar mit einem dazwischen definierten Ringraum (40), wobei das äußere zylindrische Pumpengehäuse ein Ansaugfenster (5a, 5b) zum Einführen eines Strömungsmittels dahindurch aufweist;

eine Pumpenanordnung (3A, 3B, 4A, 4B) angebracht an einem Ende der Welle zum Pumpen eines Strömungsmittels in den Ringraum; und

ein Ansauggehäuse (10) angebracht an einer Außenumfangsoberfläche des äußeren zylindrischen Pumpengehäuses und mit einem Ansauganschluß (11a) definiert darinnen zum Einführen eines Strömungsmittels in die Pumpenanordnung durch die Ansaugöffnung, durch das Ansaugfenster und dann durch eine Ansaugöffnung (15c, 16c), die axial benachbart zur Pumpenanordnung vorgesehen ist.

2. Seitenströmungspumpe bzw. Pumpe mit vollem Umfangsfluß nach Anspruch 1, wobei ferner eine Untertei lungswand (15, 16) vorgesehen ist und zwar angeordnet in dem äußeren zylindrischen Pumpengehäuse und den Innenraum des äußeren zylindrischen Pumpengehäuses in eine Ansaugdruckseite und eine Abgabedruckseite unterteilend, wobei die Ansaugdruckseite mit dem Ansaugfenster in Verbindung steht, und wobei die Auslaßdruckseite mit dem erwähnten Ringraum in Verbindung steht.

3. Seitenströmungspumpe bzw. Pumpe mit vollem Umfangsfluß nach Anspruch 2, wobei ferner ein elastisches Dichtglied (17) zwischen einer Innenumfangsoberfläche des äußeren zylindrischen Pumpengehäuses und einer Außenumfangsoberfläche der Unterteilungswand vorgesehen ist.

4. Seitenströmungspumpe bzw. Pumpe mit vollem Umfangsfluß nach Anspruch 3, wobei ferner ein Stopper (52) an der Außenumfangsoberfläche der Unterteilungswand angeordnet ist, um zu verhindern, daß das Dichtungsglied entfernt wird.

5. Seitenströmungspumpe bzw. Pumpe mit vollem Umfangsfluß nach Anspruch 1, wobei das äußere zylindrische Pumpengehäuse mindestens eine Stange (51) aufweist, die sich axial über das Ansaugfenster erstreckt.

6. Seitenströmungspumpe bzw. Pumpe mit vollem Umfangsfluß nach Anspruch 1, wobei das äußere zylindrische Pumpengehäuse (5) einen vergrößerten Teil (5d) auf weist, und zwar positioniert in der Ansaugdruckseite.

7. Seitenströmungspumpe bzw. Pumpe mit vollem Umfangsfluß nach Anspruch 1, wobei das Ansaugfenster (5a, 5b) eine Umfangsbreite (W&sub1;) aufweist, und zwar im wesentlichen gleich einer Breite (W&sub2;) des Ansauggehäuses, um zu verhindern, daß Luft in dem erwähnten Ansauggehäuse eingefangen wird.

8. Seitenströmungspumpe bzw. Pumpe mit vollem Umfangsfluß nach Anspruch 1, wobei ferner eine Abdeckung (6, 7) lösbar an einem Axialende des äußeren zylindrischen Pumpengehäuses angebracht ist.

9. Seitenströmungspumpe bzw. Pumpe mit vollem Umfangsfluß nach Anspruch 8, wobei ferner ein Stopfen (56) entfernbar an der Abdeckung angebracht ist, und zwar zur Bestätigung einer manuellen Verdrehbarkeit der Welle bei Entfernung.

10. Seitenströmungspumpe bzw. Pumpe mit vollem Umfangsfluß nach Anspruch 8, wobei ferner ein Frequenzwandler (54) an der Außenoberfläche der Abdeckung angebracht ist.

11. Seitenströmungspumpe bzw. Pumpe mit vollem Umfangsfluß nach Anspruch 1, wobei das äußere zylindrische Pumpengehäuse aus Metallblech besteht, und wobei das äußere zylindrische Pumpengehäuse (5) eine Auslaßöffnung (5c) definiert in einer Außenumfangswand da von aufweist, und wobei ferner eine Auslaßdüse (57) abdichtend an das äußere zylindrische Pumpengehäuse geschweißt ist, und zwar in Ausrichtung mit der Auslaßöffnung, wobei ferner ein Auslaßflansch (58) abdichtend an die Auslaßdüse angeschweißt ist, und wobei ferner ein Verstärkungsglied (59) an den Auslaßflansch und die Außenumfangswand des äußeren zylindrischen Pumpengehäuses angeschweißt ist.

12. Seitenströmungspumpe bzw. Pumpe mit vollem Umfangsfluß nach Anspruch 11, wobei die Außenumfangswand des äußeren zylindrischen Pumpengehäuses (5) von dem Verstärkungsglied (59) und dem Ansauggehäuse (10) umgeben ist.

13. Doppelt ansaugende Seitenströmungspumpe bzw. doppelt ansaugende Pumpe mit vollem Umfangsfluß, die folgendes aufweist:

einen einen Stator (28) aufweisenden Motor (1), einen an einer Welle (2) angebrachten Rotor (29) und zwar angeordnet in dem Stator zur Drehung relativ zum Stator und mit einem Außenrahmengehäuse (25), welches den Stator umschließt;

ein äußeres zylindrisches Pumpengehäuse (5) angeordnet um das Außenrahmengehäuse herum und zwar mit einem dazwischen definierten ringförmigen Raum (40), wobei das äußere zylindrische Pumpengehäuse ein Paar von Ansaugfenstern (5a, 5b) nahe den entsprechenden Axialenden aufweist und mit einem Auslaßanschluß (5c) definiert darinnen, und zwar in Verbindung mit dem Ringraum zwischen den Ansaugfenstern;

ein Paar von Pumpenanordnungen (3A, 3B, 4A, 4B) angebracht an entsprechenden entgegengesetzt liegenden Enden der Welle (2) zum Pumpen eines Strömungsmittels in den Ringraum; und

ein Ansauggehäuse (10) angebracht an einer Außenumfangsoberfläche des äußeren zylindrischen Pumpengehäuses mit einem Ansauganschluß (11a) definiert darinnen zur Einführung eines Strömungsmittels in die Pumpenanordnungen durch den Ansauganschluß, durch die Ansaugfenster und sodann durch die Ansaugöffnungen (15c, 16c), die axial benachbart zu den Pumpenanordnungen vorgesehen sind.

14. Seitenströmungspumpe bzw. Pumpe mit vollem Umfangsfluß nach Anspruch 13, wobei ferner eine Unterteilungswand (15, 16) vorgesehen ist, und zwar angeordnet in dem äußeren zylindrischen Pumpengehäuse und den Innenraum des äußeren zylindrischen Pumpengehäuses in eine Ansaugdruckseite und eine Auslaßdruckseite unterteilend, wobei die Ansaugdruckseite mit dem Ansaugfenster in Verbindung steht, und wobei die Auslaßdruckseite mit dem Ringraum in Verbindung steht.

15. Seitenströmungspumpe bzw. Pumpe mit vollem Umfangsfluß nach Anspruch 13, wobei ferner ein Paar von Abdeckungen (6, 7) vorgesehen ist, und zwar angebracht auf entsprechenden entgegengesetzt liegenden Enden des äußeren zylindrischen Pumpengehäuses und entfernbar zum Warten der Pumpenanordnungen.

16. Seitenströmungspumpe bzw. Pumpe mit vollem Umfangsfluß nach Anspruch 13, wobei ferner ein Schenkel (48) an dem äußeren zylindrischen Pumpengehäuse angebracht ist, und zwar zur Installation auf einer Basis (49).

17. Seitenströmungspumpe bzw. Pumpe mit vollem Umfangsfluß nach Anspruch 13, wobei jedes der Ansaugfenster (5a, 5b) eine umfangsmäßige Breite (W&sub1;) besitzt, und zwar im wesentlichen gleich einer Breite (W&sub2;) des Ansauggehäuses (10), um zu verhindern, daß Luft in dem Ansauggehäuse eingefangen wird.

18. Seitenströmungspumpe bzw. Pumpe mit vollem Umfangsfluß nach Anspruch 13, wobei der Motor (1) einen gekapselten Motor aufweist, und zwar einschließlich Lagergehäusen (31, 32) getragen durch das Außenrahmengehäuse und Lager (33, 34) getragen an den Lagergehäusen, wobei die Welle drehbar in den Lagern gelagert ist, und wobei die Lagergehäuse an dem Außenrahmengehäuse durch Sockel-Muffen-Verbindungen und elastische O-Ringe (37, 38) befestigt sind.

19. Seitenströmungspumpe bzw. Pumpe mit vollem Umfangsfluß nach Anspruch 13, wobei der Motor (1) in einem Geschwindigkeitsbereich von mindestens 4000 Umdrehungen pro Minute drehbar ist.

20. Seitenströmungspumpe bzw. Pumpe mit vollem Umfangsfluß nach Anspruch 13, wobei jede der Pumpenanord nungen mindestens ein Laufrad (3A, 3B, 4A, 4B) aufweist und zwar mit Schaufeln aus Metallblech.

21. Seitenströmungspumpe bzw. Pumpe mit vollem Umfangsfluß nach Anspruch 13, wobei die Pumpenanordnungen den gleichen Abschaltdruck aber unterschiedliche Strömungsraten aufweisen.

22. Seitenströmungspumpe bzw. Pumpe mit vollem Umfangsfluß nach Anspruch 13, wobei jede der Pumpenanordnungen mindestens ein Laufrad (3A, 3B, 4A, 4B) aufweist und zwar mit Schaufeln und dahinter angeordneten Auspumpschaufeln.

23. Seitenströmungspumpe bzw. Pumpe mit vollem Umfangsfluß nach Anspruch 13, wobei jede der Pumpenanordnungen mehrstufige Laufräder (3A, 3B, 4A, 4B) aufweist, eine Unterteilungswand (15, 16) angeordnet in dem äußeren zylindrischen Pumpengehäuse und den Innenraum des äußeren zylindrischen Pumpengehäuses in eine Ansaugdruckseite und eine Auslaßdruckseite unterteilend, wobei die Ansaugdruckseite mit den Ansaugfenstern in Verbindung steht, und wobei die Auslaßdruckseite mit dem Ringraum in Verbindung steht, und ferner mit einem Innengehäuse (18A, 18B, 19A, 19B) angeordnet in der Unterteilungswand in abdeckender Beziehung zu den Laufrädern jeder der Pumpenanordnungen mit Ausnahme eines Laufrades der letzten Stufe, und wobei ferner eine Rückleitungsschaufel (18a) in dem Innengehäuse vorgesehen ist, um ein Strömungsmittel von einem der erwähnten Laufräder zu dem Laufrad der nächsten Stufe zu leiten.

24. Seitenströmungspumpe bzw. Pumpe mit vollem Umfangsfluß nach Anspruch 13, wobei folgendes vorgesehen ist:

ein Pumpengehäuse (5);

wobei der Motor (1) in dem Pumpengehäuse untergebracht ist; und

wobei ein Satz von zwei Laufradelementen (3A, 3B, 4A, 4B) an den entsprechenden Enden der Welle befestigt ist, und wobei die zwei Laufradelemente (3A, 3B, 4A, 4B) unterschiedliche Kapazitäts-Druck-(Q-H)- Charakteristiken voneinander haben.

25. Seitenströmungspumpe bzw. Pumpe mit vollem Umfangsfluß nach Anspruch 24, wobei die zwei Laufradelemente (3A, 3B, 4A, 4B) einen unterschiedlichen Außendurchmesser (D2A, D2B) voneinander besitzen, und einen unterschiedlichen Durchmesser (D1A, D1B) des Ansauganschlusses voneinander.

26. Seitenströmungspumpe bzw. Pumpe mit vollem Umfangsfluß nach Anspruch 24, wobei die zwei Laufradelemente (3A, 3B, 4A, 4B) den gleichen Außendurchmesser (D2A, D2B) miteinander besitzen, und einen unterschiedlichen Durchmesser (D1A, D1B) des Ansauganschlusses voneinander.

27. Seitenströmungspumpe bzw. Pumpe mit vollem Umfangsfluß nach Anspruch 24, wobei die zwei Laufradelemen te (3A, 3B, 4A, 4B) eine unterschiedliche Spanne (B2A, B2B) einer Schaufel voneinander aufweisen.

28. Seitenströmungspumpe bzw. Pumpe mit vollem Umfangsfluß nach Anspruch 24, wobei die zwei Laufradelemente (3A, 3B, 4A, 4B) einen unterschiedlichen Austrittswinkel von einer Schaufel zur anderen aufweisen.

29. Seitenströmungspumpe bzw. Pumpe mit vollem Umfangsfluß nach Anspruch 24, wobei die zwei Laufradelemente (3A, 3B, 4A, 4B) eine Vielzahl von Schaufeln aufweisen, und wobei die Anzahl der Schaufeln der Laufradelemente unterschiedlich voneinander ist.