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Umlaufpumpe mit Seitenkanal und zwei oder mehr Laufrädern auf einer
Welle Bei den bekannten Umlaufpumpen mit Seitenkanal, auch Wasserringpumpen genannt,
wird das Laufrad nach beiden Seiten hin offen mit radial gestellten Schaufeln ausgeführt,
so daß @es als Schaufelstern angesprochen werden kann, der außen noch einen Kranzring
tragen kann. Ein Seitenlmnal wird auf einer oder auch auf beiden Seiten des Laufrades
angeordnet und wenn die Laufradschaufeln nach innen gegen die Nabe zu über die Seitenkanalbreite
hineingehen, um die Pumpe selbstansaugend zu machen; so entsteht die Drucksteigerung
zum Teil durch eine Flüssigkeitskolbenbewegung in den Laufradzellen. Der größte
Teil der zur Förderung dienenden Drucksteigerung' -wird aber durch die bekannte
kreisende Nebenbewegung des Fördermittels zwischen Laufrad und Seitenkanal hervorgerufen,
die zusammen mit der Umlaufbewegung des Fördermittels eine schraubenförmige Strömung
in dem aus Seitenkanal und. Laufrad gebildeten Arbeitsraum vom Eintritt bis zum
Austritt- ergibt.
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Die Drucksteigerung verläuft bei diesen Umlaufpumpen mit- Seitenkanal,
nicht,. wie bei den normalen -Kreiselpumpen, drehsymmetrisch, d. h. die Drücke sind
längs des Umfangs eines konzentrisch zur Pumpenachse, liegenden . Kreises nicht
gleich groß, aürh nicht für den Mittelwert des Druckes zwischen je zwei Schaufeln,
sondern die Drücke nehmen längs der Umfangserstreckung des Seitenkanals vom Eintritt
bis zum Austritt stetig zu. Sie ergeben deshalb nicht eine in Wellenmitte fallende
axiale Belastung, sändern :eine außermittig liegende Gesamtaxialkraft. Bei den gekennzeichneten
offenen Laufrädern mit einem oder zwei Seitenkanälen -wird diese außermittig liegende
axiale Belastung vom Pumpengehäuse aufgenommen. Auf das Laufrad selbst wird dabei
keine nennenswerte Axialkraft ausgeübt.
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Bei neueren Ausführungen wird nun aber vielfach das Laufrad nicht
mehr nach beiden Seiten offen ausgeführt, sondern -es erhält einen Boden, das -st
eine geschlossene Scheibe von der ungefähren Größe des äußeren Schaufelkranzdurchmessers.
Es wird dies deshalb gemacht, um dem Meridianquerschinitt des durch Laufrad und
Seitenkanal gebildeten Arbeitsraumes, in dem das Fördermittel. in den schraubenförmigen
Windungen fließt, eine günstigere Form mit geringeren Strörmungsverlusben zu geben.
Fig. i zeigt beispielsweise für Laufrad und Seitenkanal eine solche -Bauart, bei
Z.er nicht nur der Seitenkanal, sondern auch der Schaufelkranz des Laufrades im
Achsenschnitt dinen halbkreisförmigen Querschnitt besitzen. Dieser geschlossene
Arbeitsraumquerschnitt kann statt lc#reisförniig auch ellipsen.äh.nlich oder als
Polygon mit abgerundeten Ecken gestaltet sein.
Die aus der Drucksteigerung
längs der Umfangserstreckung von Seitenkanal und Laufrad vom Eintritt his zum Austritt
entstehende gesamte axiale außermittig nie, greifende Liraft belastet nun bei diesen
Pum: pen nicht nur das Gehäuse sondern auch das Laufrad, und zwar in sehr unerwünschter
`'leise durch ein in einer Achsenebene liegendes Kräftemoment, das die Laufradebene
schräg gegen die Lagerachse drückt. Die Spalte zwischen Schaufelkranz und Pumpengehäuse
stellen sich dann längs ihres Umfangs verschieden weit ein und können, wenn ein
:einseitiges Schleifen des Laufrades am Gehäuse vermieden werden soll, nicht genüe#end
klein gehalten werden. Der Wi@-kungsgrad der Pumpe leidet darunter erheblich, und
außerdem ist die Wellendurchbiegung für die Lager und für die Abdichtung an der
Welle schädlich.
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Bei solchen Umlaufpumpen mit Seitenkanal, bei denen mehrere derartige
Laufräder mit Laufradboden auf einer Welle so angeordnet sind, daß bei mindestens
zwei aufeinander folgenden Rädern der Laufradboden nach der gleichen Richtung der
Welle hin liegt, lassen sich nach dem Erfindungsgedaixken die außermittig liegenden
Axialkräfte dieser Laufräder dadurch zu einer gesamten Axialkraft zusammensetzen,
die durch die Achse der Laufradwelle hindurchgeht oder ihr doch möglichst nahe liegt,
daß die durch die Mitte zwischen Ein- und Austritt bzw. durch die Mitte der Unterbrechungsstielledes
Seitenkanals jedes Laufradkranzes gelegten Halbmesser entsprechend gegeneinander
verdreht sind, und zwar bei zwei Laufrädern um 18o' und bei drei Laufrädern um 12o°.
Bei einer noch größeren geraden oder ungeraden Zahl von Laufrädern kann der Ausgleich
immer für je zwei bzw. drei Laufräder erreicht werden. Damit sich diese Axialkräfte
innerhalb, der Laufräder ausgIeichen und sie die Laufradwelle nicht belasten, müssen
die Laufräder untereinander starr verbunden sein.
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Die Fig. i und 2 zeigen eine beispielsweise Ausführungsform eitler
solchen mehrrädizgen Umlaufpumpe, und zwar mit zwei Laufrädern. Dabei ist Fig. i
ein Achsenschnitt durch die Pumpe und Fig. 2 die Ansicht des linken Seitenkanals
in der Pfeilrichtung gesehen. ai und a2 sind. die Laufräder mit den Schaufeln bl
und b2. Mit dl und d2 sind die dazugehörigen Seitenkanäle bezeichnet, wobei z-4
d1 die Ein- und Austrittsöffnungen cl und fl (Fig. 2) gehören, zwischen denen der
Unterbrecher liegt. Der durch die Mitte dieses Unterbrechers hindurchgehende Halbmesser
ä-Iz ist gegenüber dem entsprechenden Halbmesser h-i des Seitenkanals d. um i8o°
verdreht. Die Ein- und Austrittsöffnungen e. und f2 dieses Seitenkanals d2 sind
in fig. 2 strichpunktiert eingetragen.
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Wie in Fig. i dargestellt ist, sind die beiden Laufräder a1 und a.
starr miteinander verbunden, z. B. durch Bolzen k miteinander verschraubt. Bei entsprechender
Gestaltung lassen sie sich auch aus einem Stück anfertigen. Sind drei Laufräder
mit nach der gleichen Richtung hin liegenden Laufraddböden vorhanden, so können
sie in ähnlicher Weise miteinander verschraubt oder aus einem Stück angefertigt
werden. Die Halbmesser durch die Mitte der Unterbrechungsstelle von jedem der drei
Seitenkanäle sind dabei, wie oben schon erwähnt, um i 2ö gegeneinander zu verdrehen.
Bei vier solcher Laufräder können je zwei in dieser Weise zusammengebaut werden,
und es läßt sich dann, wenn erforderlich, zwischen ihnen ein Lager anbringen.
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Durch die Erfindung werden die obenerwähnten Nachteile vermieden,
der Wirkungsgrad wird besser und die Lagerung der Welle sowie deren Abdichtung sind
betriebssicherer.
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Es ist dabei gleichgültig, ob die Laufräder neben- oder hintereinander
durchflossen werden. .
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Die Erfindung kann bei den beschriebenen Umlaufpumpen auch dann verwendet
werden. wenn mit ihnen statt Flüssigkeiten Gase oder Dämpfe gefördert werden.