DE969095C

DE969095C - Self-priming centrifugal pump

Info

Publication number: DE969095C
Application number: DEF4851A
Authority: DE
Inventors: Georg Fabig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-10-15
Filing date: 1950-10-15
Publication date: 1958-04-30

Description

Selbstansaugende Kreiselpumpe Die Erfindung bezieht sich auf eine selbstansaugende Kreiselpumpe mit an beiden Seiten offenem Flügelrad, die gleichzeitig als Wasserringpumpe durch Verdrängerwirkung und als Kreiselpumpe durch Fliehkraftwirkung fördert und bei der für die durch den Flüssigkeitsring und für die durch Fliehkraft geförderte Flüssigkeit getrennte Austrittsöffnungen, für die gesamte angesaugte Flüssigkeitsmenge dagegen eine geneinsame Eintrittsöffnung im Pumpengehäuse vorgesehen sind. Bei solchen Pumpen ist es bekannt, die Austrittsöffnung für die durch Fliehkraft geförderte Flüssigkeit in bezug auf die Drehrichtung vor der Austrittsöffnung für die durch Verdrängerwirkung geförderte Flüssigkeit und in größerem Abstand von der Drehachse anzuordnen als diese.Self-priming centrifugal pump The invention relates to a self-priming centrifugal pump with impellers open on both sides that operate simultaneously as a water ring pump due to the displacement effect and as a centrifugal pump due to the effect of centrifugal force promotes and for those by the liquid ring and for those by centrifugal force pumped liquid separate outlet openings, for the entire sucked Liquid quantity, however, a common inlet opening is provided in the pump housing are. In such pumps it is known, the outlet opening for by centrifugal force pumped liquid in relation to the direction of rotation in front of the outlet opening for the liquid conveyed by the displacement effect and at a greater distance from the To arrange axis of rotation than this.

Ferner sind Pumpen dieser Art bekannt, bei denen auf der Druckseite der Pumpe außer den beiden genannten Austrittsöffnungen noch eine weitere Öffnung vorgesehen ist, die in der Nähe des Nabenteiles des Laufrades angeordnet ist und mit dem Druckraum der Pumpe in Verbindung steht, so daß von der Druckseite her Hilfsflüssigkeit nach dem Laufrad zugeführt werden kann. Bei einer bekannten Pumpe dieser Art ist die weitere Öffnung, durch die von der Druckseite der Pumpe her Hilfsflüssigkeit nach dem Laufrad zugeführt werden kann, in dem Bereich zwischen den beiden Austrittsöffnungen vorgesehen. Bei einer anderen vorbekannten Pumpe ist die weitere Öffnung so angeordnet, daß sie in bezug auf die Drehrichtung des Pumpenrades nur mit einem verschwindend kleinen Teil vor der Austrittsöffnung für die durch Fliehkraft geförderte Flüssigkeit liegt.Pumps of this type are also known in which on the pressure side In addition to the two outlet openings mentioned, the pump has another opening is provided, which is arranged in the vicinity of the hub part of the impeller and is in communication with the pressure chamber of the pump, so that auxiliary liquid from the pressure side can be fed after the impeller. In a known pump of this type is the further opening through the auxiliary liquid from the pressure side of the pump can be fed after the impeller, in the area between the two outlet openings intended. In another known pump, the further opening is arranged so that they only vanish with respect to the direction of rotation of the impeller small part in front of the outlet opening for the liquid conveyed by centrifugal force lies.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Pumpen der erwähnten Bauart das Ansaugevermögen beträchtlich zu steigern bzw. die Ansaugezeit zu verkürzen. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfin- Jung dadurch gelöst, daß die weitere Öffnung in Bezug auf die Drehrichtung der Pumpe beträchtlich, d. h. mindestens mit ihrem ganzen Durchströmquerschnitt, vor der Austrittsöffnung für die durch Fliehkraft geförderte Flüssigkeit liegt. Bei der Pumpe nach der Erfindung liegt die Hilfsöffnung an einer Stelle, an der der nicht mit Flüssigkeit gefüllte Raum der haininern des Laufrades unter Unterdruck steht, so daß die Auf füllflüssigkeit geradezu selbsttätig in die Kammern des Laufrades hineingesaugt wird. Durch die eintretende Hilfsflüssigkeit wird dem Wasserring zusätzlich Flüssigkeit zuge= führt und so sein Flüssigkeitsspiegel erhöht. Nach dein Passieren der Austrittsöffnung für die durch Verdrängerwirkung geförderte Flüssigkeit füllt daher der Flüssigkeitsring die Kammern des Laufrades ganz oder nahezu ganz aus, so daß eine gesteigerte Saugwirkung der Pumpe erreicht wird, weil kein toter luftgefüllter Raum mitgeschleppt wird, der die Ansaugwirkung beeinträchtigen würde.The invention is based on the object of the pumps mentioned Design to increase the suction capacity considerably or to shorten the suction time. This task is according to the invention Jung solved by the fact that the further opening in relation to the direction of rotation of the pump is considerable, d. H. at least with its entire flow cross-section, in front of the outlet opening for the centrifugal force pumped liquid lies. In the pump according to the invention, the auxiliary opening is located at a point where the non-liquid space is inside the hainin des The impeller is under negative pressure, so that the filling liquid on almost automatically is sucked into the chambers of the impeller. By the incoming auxiliary liquid the water ring is supplied with additional liquid and so its liquid level elevated. After you have passed the outlet opening for the displacement effect The liquid ring therefore fills the chambers of the impeller when the liquid is pumped completely or almost completely off, so that an increased suction effect of the pump is achieved because no dead air-filled space is dragged along, which would affect the suction effect would affect.

Vorzugsweise wird die Pumpe gemäß der Erfindung so angeordnet, daß die der Zuführung von Hilfsflüssigkeit dienende weitere Öffnung nach unten liegt.Preferably, the pump according to the invention is arranged so that the further opening serving to supply auxiliary liquid is at the bottom.

Die erfindungsgemäße Anordnung der Zusatzöffnung ermöglicht es, die Druckseite der Pumpe so zu gestalten, daß die Austrittsöffnung für die durch Fliehkraft geförderte Flüssigkeit bis nahe an die Austrittsöffnung für die durch Verdrängerwirkung geförderte Flüssigkeit verlegt und der auf der Druckseite vorgesehene Kanal entsprechend weiter herumgeführt ist.The inventive arrangement of the additional opening allows the Design the pressure side of the pump so that the outlet opening for the centrifugal force pumped liquid up to close to the outlet opening for the displacement effect moved liquid and the channel provided on the pressure side accordingly is shown around.

Eine in strömungstechnischer Hinsicht besonders vorteilhafte Bauart. die alle durch die zusätzlich vorgesehene Hilfsöffnung sich ergebenden Vorteile in ganz besonderem Maße zur Geltung kommen läßt, ergibt sich dann, wenn die Schaufeln des Laufrades in bekannter Weise auf ihrer ganzen Länge von der Saugseite zur Druckseite in Bezug auf die Drehrichtung voreilend spiralig verwunden sind und dabei erfindungsgemäß sowohl die Stirnflächen als auch die Rückenflächen der Schaufeln kurvenförmig gekrümmt sind. Der Winkel, unter dem die Schaufeln gegen die Laufradachse spiralig verwunden sind, liegt dabei zweckmäßig zwischen 18 und 2,5° und beträgt bei einem Laufrad von etwa i3omm Außendurchmesser etwa 22°. Der Querschnitt der Laufradschaufeln wird vorteilhaft von der Saugzur Druckseite hin allmählich abnehmend ausgeführt, dergestalt, daß die Schaufeln im Querschnitt etwa Sichelform aufweisen.A design that is particularly advantageous in terms of flow technology. all of the advantages resulting from the additionally provided auxiliary opening can come into its own in a very special way, arises when the blades of the impeller in a known manner over its entire length from the suction side to the pressure side are twisted spirally leading in relation to the direction of rotation and thereby according to the invention both the end faces and the back faces of the blades are curved in a curve are. The angle at which the blades spiral against the impeller axis are, is expediently between 18 and 2.5 ° and amounts to an impeller of about i3omm outside diameter about 22 °. The cross section of the impeller blades is advantageously designed gradually decreasing from the suction to the pressure side, in such a way that that the blades have an approximately sickle shape in cross section.

Ein in der angegebenen Weise ausgebildeter Pumpenkreisel weist gegenüber bekannten Laufrädern mit im Rücken dachförmigen, unter etwa 7° gegen die Kreiselachse verschränkten Schaufeln erheblich geringere Reibungsverluste, d. h. also besseren Wirkungsgrad auf, so daß bei gleichem Kraftverbrauch Fördermenge und Druck günstiger sind. Außerdem läuft ein solcher Kreisel mit Spiralschaufelung sehr ausgeglichen, weil kein durch Axialschübe bedingtes seitliches Anlaufen mehr erfolgt und weil die Flüssigkeit infolge der besonderen Formgebung der Beschaufelung stoßfrei und unter einwandfreier Führung durchströmen kann.A pump gyro designed in the manner indicated faces opposite known impellers with roof-shaped in the back, under about 7 ° against the axis of the gyroscope entangled blades significantly lower friction losses, d. H. so better Efficiency on, so that with the same power consumption flow rate and pressure more favorable are. In addition, such a top with spiral blades runs very smoothly, because there is no longer any lateral start-up caused by axial thrusts and because the liquid is bump-free due to the special shape of the blades and can flow through under proper guidance.

Ein Ausführungsbeispiel einer selbstansaugenden Kreiselpumpe nach der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht, und zwar zeigen Fig.i und 2 eine Ansicht der auseinandergeklappten Gehäusehälften der Pumpe bei fortgelassenem Kreisel, und zwar Fig. i die Saugseite und Fig. 2 die Druckseite in Ansicht, Fig. 3 eine Teilansicht des Kreisels, Fig. q. den zugehörigen Grundriß und Fig. 5 links außen einen Schnitt durch die Schaufel nach der Linie A-B in Fig. 3, daneben zwei verschiedene Querschnitte der Schaufeln vor ihrem Verwinden.An embodiment of a self-priming centrifugal pump according to the invention is illustrated in the drawing, namely Fig.i and 2 show a view of the unfolded housing halves of the pump with omitted Gyroscope, namely Fig. I the suction side and Fig. 2 the pressure side in view, Fig. 3 is a partial view of the gyro, Fig. Q. the associated plan and FIG. 5 on the left outside a section through the blade along the line A-B in Fig. 3, next to it two various cross-sections of the blades before twisting.

Wie Fig. i zeigt, ist die Saugseite i der Kreiselpumpe in üblicher Weise ausgebildet. Die angesaugte Flüssigkeit tritt durch die Saugöffnung 2 in die Zellen des nicht gezeichneten, zwischen den beiden Gehäuseteilen (Fig. i und 2) angeordneten, in Richtung des Pfeiles 3 unilaufenden Flügelrades ein. Im Ringkanal d., der in der Nähe der Saugöffnung flach beginnt, sich allmählich vertieft und am anderen Ende wieder flach ausläuft, bildet sich dabei der für die Verdrängerwirkung erforderliche Sperrwasserring. Auf der gegenüberliegenden Seite des Kreisels ist in der Druckseite 5 des Pumpengehäuses der spiralig gewundene Ringkanal 6 für die durch Fliehkraftwirkung geförderte, über die Drucköffnungaustretende Flüssigkeit vorgesehen, der an seinen beiden Enden gleichfalls flach ausläuft, im übrigen Teil aber eine etwa gleichmäßige Tiefe aufweist. Die durch Verdrängerwirkung geförderte Flüssigkeit tritt über die Öffnung 8 aus. Erfindungsgemäß ist nun im Gehäuseteil 5 eine weitere, in Bezug auf die Drehrichtung des Kreisels (Pfeil 9) davorliegende Öffnung io vorgesehen, durch die während der Ansaugperiode kurz vor Beginn der Luftabscheidung aus den Laufradzellen Hilfsflüssigkeit vom Druckraum her eintreten kann. Diese zurückgeführte Hilfsflüssigkeit dient beim Ansaugen als Ersatz für die durch die außenliegende Öffnung herausgeschleuderte und damit für den Sperrwasser ring verlorengegangene Hilfsflüssigkeitsmenge. Durch diesen Kreislauf der Hilfsflüssigkeit ist demnach zu jedem Zeitpunkt der Ansaugperiode ein idealer, gut dichtender Sperrwasserring vorhanden. Selbstverständlich muß man, um den angestrebten Effekt voll zu erreichen, die Zusatzöffnung io möglichst tief unten, d. h. im Pumpensumpf anordnen. Bei mehrstufigen Pumpen genügt es, die Zusatzöffnung io nur einmal, und zwar bei der am Druckgehäuse liegenden Pumpenstufe anzubringen.As Fig. I shows, the suction side i of the centrifugal pump is more common Way trained. The sucked-in liquid passes through the suction opening 2 into the Cells of the not shown, between the two housing parts (Fig. I and 2) arranged, in the direction of arrow 3 unilateral impeller. In the ring canal d. that starts shallow near the suction port, gradually deepens and runs flat again at the other end, this forms the one for the displacement effect required water seal ring. On the opposite side of the roundabout is in the pressure side 5 of the pump housing of the spirally wound annular channel 6 for the Liquid conveyed through the effect of centrifugal force and exiting via the pressure opening provided, which also expires flat at both ends, in the remaining part but has an approximately uniform depth. The one promoted by displacement effect Liquid emerges through opening 8. According to the invention is now in the housing part 5 is another, in relation to the direction of rotation of the gyro (arrow 9) in front of it Opening io provided through the during the suction period just before the start of air separation Auxiliary fluid can enter from the pressure chamber from the impeller cells. This returned Auxiliary fluid serves as a substitute for the external fluid when it is sucked in Opening thrown out and thus lost for the water seal ring Amount of auxiliary liquid. This circuit of the auxiliary liquid is accordingly An ideal, well-sealing water seal ring at all times during the suction period available. Of course, in order to fully achieve the desired effect, one must the additional opening io as low as possible, d. H. arrange in the pump sump. With multi-level It is sufficient to pump the additional opening OK only once, namely for the one on the pressure housing to be attached lying pump stage.

In den Fig. 3 und 5 ist schließlich noch die erfindungsgemäße Ausbildung der Beschaufelung des Kreisels veranschaulicht. Anders als bei den bekannten selbstansaugenden Pumpen sind hier sowohl die Stirnfläche ii als auch der Rücken 12 der Schaufeln 13 nach Kreisbögen oder anderen Kurven gekrümmt, wobei der Winkel 1q., unter dem die Schaufeln 13 gegen die Kreiselachse spiralig verwunden sind, zwischen 18 und 25° liegen kann und er beispielsweise bei einem Laufraddurchmesser von etwa 130 mm zweckmäßig 22° beträgt. Das Verwinden der Schaufeln wird in üblicher Weise vorgenommen. Als Ausgangswerkstück dient dabei ein nach den Schaufelquerschnitten 15 oder 16 vorgepreßtes Flügelrad. Der Querschnitt 16 ist insbesondere bei Pumpen größerer Leistung zu verwenden. Nach dem Verwinden zeigt das erfindungsgemäße Laufrad also im Querschnitt etwa sichelförmig gestaltete Schaufeln mit den bereits gekennzeichneten strömungstechnischen und betrieblichen Vorteilen, die auf der Saugseite (bei 17) breiter als auf der Druckseite (bei 18) sind.Finally, in FIGS. 3 and 5, the design of the blading of the gyro according to the invention is illustrated. In contrast to the known self-priming pumps, both the end face ii and the back 12 of the blades 13 are curved according to arcs of a circle or other curves, the angle 1q. At which the blades 13 are spirally twisted with respect to the centrifugal axis, between 18 and 25 ° and it is expediently 22 °, for example, with an impeller diameter of about 130 mm. The blades are twisted in the usual way. An impeller which is pre-pressed according to the blade cross-sections 15 or 16 is used as the starting workpiece. The cross-section 16 is to be used in particular for pumps with greater power. After twisting, the impeller according to the invention shows blades with an approximately sickle-shaped cross-section with the aerodynamic and operational advantages already identified, which are wider on the suction side (at 17) than on the pressure side (at 18).

Der durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen erreichte technische Fortschritt besteht im wesentlichen in einer sprunghaften Steigerung der Druckhöhe und der Förderleistung bei gleichbleibender Antriebsleistung, d. h. unter entsprechender Verbesserung des Wirkungsgrades. Infolge des gut ausgebildeten, in seinem Volumen konstant bleibenden Sperrwasserringes lassen sich, wie Messungen gezeigt haben, Ansaugzeiten und manometrische Saughöhen erzielen, die bisher nur mit Kolben- oder Kapselpumpen erreichbar waren. Dabei zeichnet sich die Pumpe nach der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise noch dadurch aus, daß die Bearbeitungstoleranzen und das Spiel des Kreisels größer als bisher gewählt werden können, so daß die Pumpe in der Herstellung billiger und gleichzeitig auch unempfindlich gegen Sand od. dgl. ist.The technical progress achieved by the measures according to the invention consists essentially of a sudden increase in the pressure head and the delivery rate with constant drive power, d. H. with a corresponding improvement in the Efficiency. As a result of the well-trained, constant in its volume As measurements have shown, the sealing water ring can be suction times and manometric Achieve suction heights that were previously only achievable with piston or capsule pumps. The pump according to the invention is characterized in a particularly advantageous manner still characterized by the fact that the machining tolerances and the play of the gyroscope are greater can be chosen than before, so that the pump is cheaper and cheaper to manufacture At the same time, it is also insensitive to sand or the like.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Self-priming centrifugal pump with an impeller that is open on both sides, which works simultaneously as a water ring pump by displacement effect and as a centrifugal pump by centrifugal force and with separate outlet openings for the liquid conveyed by the liquid ring and for the liquid conveyed by centrifugal force, while a common inlet opening in the for the entire amount of liquid sucked in Pump housings are provided, the outlet opening for the liquid conveyed by centrifugal force in relation to the direction of rotation in front of the outlet opening for the liquid conveyed by the displacement effect and at a greater distance from the axis of rotation than this and wherein on the pressure side of the pump apart from the two mentioned outlet openings a further opening is provided, which is arranged in the vicinity of the hub part of the impeller and is in communication with the pressure chamber of the pump, so that auxiliary liquid can be supplied to the impeller from the pressure side k ann, characterized in that the other opening (io) with respect to the direction of rotation of the pump is at least with its entire flow cross-section in front of the outlet opening (7) for the liquid conveyed by centrifugal force. Centrifugal pump according to claim i, characterized in that the pump housing is arranged in such a position that the further opening (io) lies downwards. 3. Centrifugal pump according to claims i and 2, characterized in that the outlet opening (7) for the liquid conveyed by centrifugal force is moved close to the outlet opening (8) for the liquid conveyed by displacement effect and the channel (6) provided on the pressure side is accordingly led around. 4 .. Centrifugal pump according to claims i to 3, in which the blades of the impeller are twisted spirally leading over their entire length from the suction side to the pressure side with respect to the direction of rotation, characterized in that both the end faces (ii) and the back surfaces (12) of the blades (13) are curved in a curve. 5. Centrifugal pump according to claims i to 4, characterized in that the angle (14) at which the blades are twisted spirally against the running wheel axis, is between 18 and 25 ' and with an impeller of about 130 mtn outer diameter about 22 ° amounts to. 6. Centrifugal pump according to claims i to 5, characterized in that the cross section of the running wheel blades (13) gradually decreases from the suction to the pressure side, in such a way that the blades have an approximately sickle shape in cross section (Fig. 5, left). Considered publications: German Patent Nos. 540 765, 701458; Swiss patents No. 227 845, 226404-, P f 1 eiderer: "Die centrifugal pumps", 3rd edition, 1949, pp. 482, 500 and 501.