DK146346B - Selvtilsugende centrifugalpumpe - Google Patents

Description

i 1463-46

Opfindelsen angår en centrifugalpumpe med automatisk spædning.

Ved de gængse centrifugalpumper skelnes der mellem pumper med automatisk spædning, f.eks. pumper med kun ét pumpetrin, eller pumper med flere pumpetrin i et fælles pumpehus på den ene side og på den anden side flertrinspumper uden selvtilsugning og opdelt i flere særskilte segmenter.

Pumper med automatisk spædning og med et blokformet pumpehus skal fyldes med pumpemedium inden første igangsætning efter tømning.

Selvtilsugende pumper med kun ét pumpetrin er ikke særlig effektive som sugepumper. Anvendelsen af pumper med flere pumpetrin i et blokformet pumpehus er begrænset på grund af pumpehusets uforanderlige konstruktion, hvis antal pumpetrin ikke uden videre kan øges eller mindskes med det formål at tilpasse pumpens funktion og ydelse til forskellige forhold eller varierende arbejdsbetingelser.

Ved forøgelse af pumpetrinnene forbedres pumpens ydelse, især når pumpen arbejder med lille omløbstal. To af motorer med ens effekt drevne pumper, en éttrins-pumpe med automatisk spædning, og en i flere pumpeelementer med hvert sit pumpetrin opdelt pumpe, der arbejder under ens tilsugningsbetingelser, vil have vidt forskellige fortrængningsydelser. Pumpen med flere pumpetrin vil have en større sugehøjde end pumpen med kun ét pumpetrin.

De hidtil kendte flert rinspumper med særskilte segmenter har imidlertid som nævnt den mangel, at de ikke er automatisk tilsugende, så at brugeren før hver igangs-sætning af pumpen manuelt skal spæde denne. Pumper af 2 146346 sidstnævnte type er derfor kun praktisk anvendelige, såfremt de kan fyldes med et under tryk stående pumpe-medium.

Man vil ofte være interesseret i en alsidig pumpe med god tilsugning og en god pumpeydelse. Opfindelsen angår en pumpe af den i krav l's indledning angivne art og tager sigte på at tilvejebringe en sådan centrifugalpumpe, hvis fortrængningsydelse hurtigt og bekvemt kan øges eller mindskes efter behov ved forøgelse eller reduktion af antallet af pumpetrin. Dette opnås ved det i krav l's kendetegnende del angivne. Herved opnås nemlig, at de enkelte pumpetrin som komplette pumpeelementer er let at sammenføje eller skilles fra hinanden i en eksisterende pumpe med et givet antal særskilte, komplette pumpetrin, der hver især såvel i konstruktiv som i funktionel henseende danner en sluttet enhed. Pumpens ydelse kan således hurtigt øges eller mindskes henholdsvis ved montering af ét eller flere yderligere pumpetrin eller ved fjernelse af et eller flere trin fra søjlen bestående af oven på hinanden stablede pumpeelementer.

Krav 2 kendetegner en konstruktiv enkel udførelsesform for pumpens tilsugningsanordning, medens kravene 3 og 5 kendetegner konstruktivt enkle og driftssikre midler til sikring af pumpens automatiske spædning.

Endelig opnås ved det i krav 4 angivne en yderligere lettelse ved samlingen af pumpetrinnene i søjlen i den korrekte indbyrdes stilling.

I det følgende forklares opfindelsen nærmere ved hjælp af tegningen, hvor fig. 1 er et længdemidtersnit gennem en udførelsesform for pumpen ifølge opfindelsen, 3 U6346 fig. 2 perspektivisk viser oversiden af et endedæksel til spædning af pumpen, fig. 3 perspektivisk et af to dele bestående pumpeskovl-hjul, og fig. 4 perspektivisk et øvre pumpekammer i pumpehuset, med visse dele trukket fra hinanden.

Den i fig. 1 viste pumpe har et pumpehus 4, der er afgrænset ved to horisontale planer, et øvre plan AB og et nedre plan GH. Pumpehuset 4 består af tre stift sammenføjede dele, nemlig en mellem planet AB og et plan CD beliggende øvre del 1, en mellem planet CD og et ligeledes horisontalt plan EF beliggende midterdel 2, og en tredje nedre del 3, der er beliggende mellem planerne EF og GH. Pumpehusets øvre del 1 er udformet på traditionel vis og har tre åbninger, nemlig en indsugningsåbning 11, en med denne koaksial afgangsåbning 12 og en i fig. 1 ikke synlig spædeåbning, der er beliggende foran snitplanet i fig. 1. Pumpehuset har en topvæg 15, med hvilken det er fastgjort til en pumpedrivmotor M.

I pumpehusets øvre del 1 findes et stort pumpekammer 14.

Fra indsugningsåbningen 11 udgår en tilgangskanal 16 til tilsugning af pumpemedium, medens der i afgangsåbningen 12 udmunder en afgangskanal 17.

Pumpehusets beskrevne øvre del 1 kan f.eks. være støbt af metal uden anvendelse af støbekerner.

I pumpehuset findes mindst to i fig. 1 ikke synlige boringer til optagelse af spændebolte til sammenspænding af pumpehusets tre dele 1, 2 og 3 ved hjælp af med boltene samvirkende og i fig. 1 med 35 og 35' betegnede møtrikker.

4 146346

Pumpehusets midterdel 2 er opdelt i afsnit og danner i den viste udførelsesform en stabel af fire pumpeelementer, der udgør hvert sit pumpetrin 20, 21, 22 og 23.

Hvert element danner et i tværsnit hovedsageligt cirkulært hulrum 24 samt to perifere hulrum 25 og 25', der er adskilt fra hovedhulrummet 24 ved en rundtgående, ubrudt indre væg 26. Hvert element er tæt forbundet med det forudgående og det efterfølgende element ved hjælp af disse centrerende cirkulære feder-not-organer. Elementernes korrekte aksiale placering i forhold til hinanden er sikret ved samvirket mellem tappe 28 og blindboringer henholdsvis på og i de pågældende flader.

Således ses i fig. 1 en tap 28, der rager op fra elementet 22fs topflade og samvirker med en blindboring i elementet 23's bundvæg. Den ønskede tæthed mellem de to pumpeelementer er tilvejebragt ved hjælp af en tætningsring 27 i en not 29 i det ene elements endekant-flade.

I hvert element findes passager for spændeboltene.

Ved en foretrukken udførelsesform består pumpehusets midterdel af stablede elementer af et formstof med stor mekanisk styrke og stor slidstyrke. Pumpehusets nedre del 3, der danner pumpens basis, kan være støbt kerne-frit og har fødder 31, en bundvæg 32, et centralt hulrum 33, der danner et ydre tapleje for en pumpeaksel, samt et hovedkammer 34. Pumpehusets nedre del 3 er sammenspændt med husets øvrige dele ved hjælp af spændeboltene og spændemøtrikkerne 35, 35'. Mellem topfladen på pumpehusets del 3 og bundfladen på det nederste element 20 i pumpehusets midterdel 2 findes en tætnings-ring 27' .

Hovedhulrummene 34, 24 og 14 danner et pumpehovedkammer med hovedsageligt cirkulært tværsnit. Pumpeakselen 5 146346 5 strækker sig centralt gennem pumpehovedkammeret og er ved 38 koaksialt koblet til motoren M's drivaksel. Pumpeakselen 5's nedre endeparti er som nævnt i det foregående lejret i taplejet 33 i pumpehusets bundvæg 32.

Mellem pumpehusets bunddel 3 og det nederste pumpeelement 20 er anbragt et cirkulært dæksel 200 med en central åbning og indrettet til at lette pumpens selvspæd-ning. Dækslet 200 har et åbningen omgivende randparti med et antal skråt opad og radialt indad rettede render 204, der er udformet på dækslets overside og danner en spids vinkel med pladens hovedplan. Spæderendernes form og rumlige placering fremgår tydeligst af fig. 2. Spæderenderne har retning mod et til det nedre pumpeelement 20 hørende pumpehjul 201's kanal. Spædedækslet 200 er støbt af plast med god mekanisk styrké og kan være fikseret på pumpehusets nedre del 3 under det nederste element 20 ved passende mekaniske midler, f.eks. nitter.

Hvert pumpeelement danner et trin i flertrinspumpen, og i hvert elements hulrum findes et pumpehjul svarende til hjulet 201 i det nederste element 20. Pumpehjulene er indbyrdes forbundet ved hjælp af tandkoblinger 18 med trapezformede koblingstænder til undgåelse af aksialt og radialt spil. Den således tilvejebragte enhed er fast forbundet med drivmotoren M's drivaksel 5 ved hjælp af to tværstifter eller splitter, en øvre stift 19 og en nedre stift 19', og roteres således tvangsmæssigt sammen med motorakselen 5. Pumpehjulet 201 roterer i nabohulrummet 202, der danner et diffusionskammer bestemt til at omdanne pumpemediets strømningsenergi til tryk.

Hvert pumpehjul med i hvert sit pumpeelement i pumpehuset placerede pumpeskovle kan være tilvejebragt ved 6 146346 sammenføjelse af to skiver d og d*, fig. 3, med ens diameter. De to skivers sammenføjelse i den korrekte centrerede stilling kan f.eks. lettes ved hjælp af centreringsfødder eller -tappe og med disse samvirkende udsparinger, samt ved svejsning eller nitning. Mellem de to skivers mod hinanden vendende indre flader sikres et frit mellemrum som passage for pumpemediet.

Hvert element, f.eks. elementet Zl, er således dannet af to koaksiale vægge, der krydses af mindst to kanaler. I det perifere område danner en første åbning en del af tilgangskanalen 16, medens en anden åbning danner en del af en spædekanal. I det centrale område findes en tredje åbning som passage for pumpeakselen.

Et til sammenspændingsorganernes antal svarende antal sideudsparinger tillader pumpeelementernes stabling.

Hvert pumpeelement har supplerende tappe og disse optagende blindboringer til montering af det pågældende element i en fra de øvrige elementer afvigende stilling. Elementerne kan f.eks. være støbt af plast med stor stivhed og mekanisk modstandsdygtighed, f.eks. poly-phenylen-oxid-copolymer kendt under handelsnavnet "Noryl".

Det øverste element 23 afviger som vist fra de øvrige, idet det ikke har noget hulrum svarende til de andre elementers spædekanalafsnit, men blot en gennembrydning, der tjener som et sæde 233 for en ventil 231. Ventilen 231 er placeret umiddelbart ved spædekanalen og tjener til under spædning at spærre passagen mellem denne og afgangsåbningen 12.

Ventilen 231 er fremstillet af et elastisk formstof og har som vist i fig. 1 og 4 et cylindrisk ventilhus med en øvre spærredel, hvis diameter er større end den øvrige ventilhusdiameter og større end diameteren af sædet 233 til optagelse af ventilen. Langs med det cylindriske 7 146346 ventilhus’ frembringer findes der i ventilhusets væg aflange udsparinger. Et antal fingre med hver sin frie øvre horisontale kant rager ud gennem hver sin udsparing. De nævnte kanter er beliggende i ens højde, og fingrene er forneden forbundet med cylinderens nedre ende. Ved den i fig. 1 og 4 viste udførelsesform findes tre sådanne fingre, der er indbyrdes vinkel forsat 120°.

Ventilen er justeret og har en fjeder, der modvirker trykdifferencen mellem kanalerne 17 og 25' og er indskudt mellem ventilhovedets nedre rand og den som ventilleje tjenende reces. Fjederkraften er således valgt, at fjederen kun er i ligevægt med trykket på pumpens trykside under selvtilsugningen. Når ventilens øvre flade påvirkes af et højere tryk end dette ligevægts-tryk, sammentrykkes fjederen og forskydes ventilen nedad, hvorved den spærrer for fluidpassagen fra kanalen 17 i retning mod spædekanalafsnittet 25'.

Ventilen er forankret i sit sæde i det øvre pumpeelement 23 ved elastisk deformation af ventilens formstof-materiale. Ventilhusets nedre cylindriske del med reduceret diameter indskydes sammen med den nævnte husdel omgivende fjeder i ventilsædet, hvorved fingrene svinges indad. Når fingrenes øvre kanter derved passerer ned forbi en spærrekant i sædet, svinges fingrene automatisk udad til en spærrestilling, i hvilken de danner et anslag til fastholdelse af ventilen i korrekt monteringsstilling. Fjederen er da i afspændt hvileposition.

I det følgende forklares pumpens virkemåde. Når pumpen tages i brug for første gang, skal den hensigtsmæssigt spædes. I dette øjemed er det tilstrækkeligt at indsprøjte ca. 1 1/2 liter vand gennem en på tegningen ikke vist spædeåbning. Derefter startes drivmotoren M, så at pumpen begynder at rotere. Den justerede ventil 231 er åben mod spædekanalen, men spærrer mod afgangsåbnin- 8 146346 gen 12. Denne funktionsfase betegnes som recirkulationsfasen, under hvilken pumpen arbejder med et begrænset væskevolumen i et lukket kredsløb, spærrekredsløbet.

Spædedækslet 200 samler returvæsken og leder den ind i åbningen til det nederste pumpeelement 20's pumpehjul, så at dette hjul til stadighed forsynes med væske. Der tilvejebringes temmelig hurtigt et undertryk i åbningen 206 i det nederste skovlhjul. Fra kanalen 17 strømmer luft-vand-blandingen over i rummet oven for ventilen, idet kun luftblærerne fjernes gennem spædeka-nalen, så at det samlede vandvolumen recirkuleres i pumpen. Under recirkulationen øges undertrykket, der hurtigt når op på værdien svarende til den vandsøjle, der skal tilsuges. Pumpen er nu selvtilsugende, idet trykket over ventilen er større end fjederens holdetryk, så at fjederen sammentrykkes under indvirkning af det store tryk og ventilen vandrer nedad, hvorved passagen mod afgangsåbningen 12 frigives og pumpningen begynder.

Når drivmotoren og dermed pumpemediestrømmen gennem pumpen standses, aftager trykket på ventilen, der da åbnes automatisk. Han kunne frygte, at pumpen nu tømmes på grund af hævertvirkningen. På tilsugningspassa-gens laveste sted findes normalt imidlertid en bundventil, der lukkes og derved forhindrer tømning af pumpen.

Som en yderligre sikkerhedsforanstaltning ved et eventuelt svigt af bundventilen kan der i det øvre pumpeelement 23's nedre væg i nærheden af den justerede ventil findes to åbninger, der eliminerer hæverteffekten.

Herved opnås, at pumpemediet forbliver i pumpen, selv når bundventilen svigter. Pumpen vil således være klar til en ny pumpeydelse uden først at skulle fyldes.

9 146346

Pumpen ifølge opfindelsen har følgende fordele:

Den er fuldautomatisk i en hvilken som helst funktionsfase, let at afmontere, rense og genmontere og af flexibel konstruktion, idet antallet af pumpetrin kan varieres.

Pumpen ifølge opfindelsen er dog navnlig fordelagtig derved, at den er let at fremstille og dermed billig.

Især monteringen af pumpehjulene ved spilfri påkrymp-ning af tænder med trapezformet profil sikrer en stiv konstruktion, der tillader anvendelsen af en ubearbejdet metalstang, f.eks. en stålstang som pumpeaksel.

Ved fremstillingen af pumpen ifølge opfindelsen bortfalder således den hidtil nødvendige nøjagtige finbearbejdning af pumpeakselen, hvilket er bekosteligt og tager lang tid. Anbringelsen af pumpehjulene på akselen er økonomisk og medfører en robust konstruktion.

Pumpeelementerne kan fremstilles og formes i store serier ved støbning. Pumpen ifølge opfindelsen er meget robust og har lang levetid, og dens mekaniske dele kræver ikke nogen vedligeholdelse. Motorlejerne kan være permanent forsynet med fedt, og pumpen går ikke fast.

Pumpens brug er meget enkel, idet pumpen ikke løber tør for pumpemedium. En enkelt første spædning er tilstrækkelig til, at pumpen kan startes på et hvilket som helst tidspunkt.

Claims (4)

146348 Patentkrav :

1. Centrifugalpumpe med automatisk spædning og med et pumpehus (4) med et antal over hinanden i huset beliggende pumpetrin, der er opbygget af i det væsentlige ens elementer og har hvert sit pumpehjul (201), der sammen med de andre pumpetrins pumpehjul er anbragt på en af en motor (M) drevet fælles pumpeaksel (5); med en indsugningsåbning (11) og en tilgangskanal (16), der står i forbindelse med det nederste pumpetrins pumpehjul; med en afgangsåbning (12) og en afgangskanal (17), som står i forbindelse med det øverste pumpetrins pumpehjul; samt med en spædekanal og en spædeåbning, kendetegnet ved, at det til et pumpetrin hørende pumpehjul med husdel, tilgangskanalen samt spæde-kanalen er indeholdt i de elementer, af hvilke pumpen er opbygget, og som er udformet med koaksiale vægge, af hvilke den indre væg (26) er pumpehusets væg, medens mellemrummet mellem denne og den ydre væg danner dels tilgangskanalen (16) og dels spædekanalen.

2. Centrifugalpumpe ifølge krav 1, kendetegne t ved, at den under og foran pumpens første, nederste trin (29) har et i tilgangskanalen (16) anbragt, til spædning af pumpen indrettet dæksel (200) i form af en skive eller flad skål med en central åbning, hvis randparti er takket og på dækslets overside danner render (204), som skråner opad i retning mod nævnte pumpe-trins (20) pumpehjul (201).

3. Centrifugalpumpe ifølge krav 1, kendetegne t ved, at i det mindste ét spædekanalafsnit (25') er udformet med et sæde (233) for en i kanalafsnittet anbragt spærreventil (231).

4. Centrifugalpumpe ifølge krav 1, kendeteg-