EP0070530A1 - Radialschaufelunterstützte Seitenkanalpumpe - Google Patents

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EP0070530A1
EP0070530A1 EP82106382A EP82106382A EP0070530A1 EP 0070530 A1 EP0070530 A1 EP 0070530A1 EP 82106382 A EP82106382 A EP 82106382A EP 82106382 A EP82106382 A EP 82106382A EP 0070530 A1 EP0070530 A1 EP 0070530A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
impeller
pump according
flow
radial
housing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP82106382A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Friedrich Schweinfurter
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Individual
Original Assignee
Individual
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Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP0070530A1 publication Critical patent/EP0070530A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D5/00—Pumps with circumferential or transverse flow
    • F04D5/002—Regenerative pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/12—Combinations of two or more pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D23/00—Other rotary non-positive-displacement pumps
    • F04D23/008—Regenerative pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D5/00—Pumps with circumferential or transverse flow
    • F04D5/002—Regenerative pumps
    • F04D5/003—Regenerative pumps of multistage type

Definitions

  • the invention relates to a side channel pump with a housing and a shaft sealed therein and an impeller attached to the latter, and a suction opening in the housing, from which the delivery flow leads through an open or closed radial vane region to a downstream flow duct and then via at least one Side channel and this corresponding blade ring of the impeller reaches an outlet opening in the housing.
  • the pumping medium entering through the suction opening of the impeller with a low flow velocity reaches the rotating blades leading outwards in the radial direction, with energy being transferred to the pumping medium by the impeller torque.
  • the pumped medium is accelerated centrifugally and enters the subsequent mostly spiral flow channel and then the subsequent side channel or channels.
  • the centrifugal force field which forms in the blade cells of the rotating blade rings triggers a displacement flow which moves in a current path which is helically wound in the circumferential direction.
  • the pumped medium passes through the energy transfer area of the impeller blade cells several times from the start of the rare channel to the end of the side channel, which means that energy is transferred in the side channel by the exchange of impulses to the volume flow of lower energy.
  • centrifugal pumps work with liquid either according to the principle of normal suction centrifugal pumps with a low step head or the principle of gas-carrying, self-priming side channel pumps with a large step height. Both systems have advantages and disadvantages, which has led to different designs.
  • a normal suction stage within a centrifugal pump is preceded or followed by a side channel stage for the purpose of self-priming or self-venting, e.g. is shown in GB-PS 1 152 728 or DE-AS 1 152 887.
  • the side channel stage is preceded by a normal suction centrifugal stage in order to allow the pumped medium to enter the side channel area pre-accelerated.
  • This counteracts the acceleration surges that occur in the entry region of the side channel vane cells and the associated partial evaporation risk of the delivery medium.
  • This undesired partial evaporation particularly in the case of low-boiling media, leads to a considerable deterioration in the efficiency of the pump and increases the risk of cavitation.
  • This special version can only be evaluated as a partial solution of a combination of the two types of pumps, since it represents an unfavorable combination of the two systems - above all due to flow-related reasons.
  • the invention is therefore based on the object of developing a construction which is simple and uncomplicated, flow-efficient, self-priming centrifugal pump and which optimally combines both delivery systems in one housing unit with an impeller.
  • the impeller contains at least one circular row of axially or axially and radially open blade cells and carries on or between the impeller parts radial vanes which emanate from at least one suction opening coaxial to the impeller and that adjoin the radial vanes in the circumferential direction at least one flow channel is arranged, which is connected in the flow direction by at least one overhead line channel to the immediately following side channel or channels, to which or opposite a blade ring on the or the impeller parts is assigned.
  • the blade rings preferably have blade cells which are open in the axial direction. Blade rings with axially and radially open blade cells are also advantageous.
  • the flow channel following the radial blade region in the circumferential direction preferably has a spiral-shaped outer contour increasing cross section. A concentric contour of constant cross section is also advantageous.
  • the impeller can be provided, for example, with axial suction openings on both sides and a partition wall both in the radial blade region and in the region of the downstream flow channel.
  • the construction according to the invention has the advantage that a medium entering the axis at a very low flow velocity passes directly from the normally aspirating centrifugal part and into the side channel part in the most aerodynamic manner without leaving the impeller and housing unit. As a result, the friction and vortex losses, which occur markedly in the known pumps of this type, are kept low.
  • the radial impeller In order to keep this acceleration shock as low as possible, it is not sufficient to switch "any" radial impeller in front of a side channel impeller, as is shown in DE-OS 2 112 980.
  • the radial impeller must rather, as in the Invention pump, its diameter must be matched to the other conveyor system. Only then can such high degrees of filling of the side channel vane cells be achieved as are possible in the device shown. With the filling level, the efficiency of the pump naturally increases and its holding pressure level (NPSH value) decreases.
  • the diameter of the radial blade wheel is preferably larger than that of the blade cell ring.
  • a pump according to the invention can be operated at relatively high peripheral speeds of the impeller. After the delivery rate of the radial pump part also increases with increasing speed or diameter of the impeller, the above-mentioned acceleration shock with all its disadvantageous effects is avoided up to the relatively high peripheral speed. High delivery pressures can be achieved due to high peripheral speeds.
  • the pump according to the invention can therefore advantageously be used for high-pressure generation, which is otherwise only possible with multi-stage and therefore extremely complex production systems without their efficiency being significantly reduced.
  • the centrifugal pump shown in FIGS. 4 to 4 has a single-flow flow in its closed radial vane part and a double-flow flow in its side channel part and consists of a Housing 10, the flow housings 27 and 28 and the impeller 20, 20 '.
  • the housing is composed of an annular housing part 11 with a base part 12, the inlet opening 13 and the outlet opening 14, a bearing cover 15 which is sealed off from the housing part 11 by an O-ring 16.
  • the impeller 20, 20 ' is fastened to the free end of the shaft 18 by means of a threaded pin 19.
  • the blade rings 23, 23 ', which form the blade cells 24, are located in the impeller 20, 20', with a side channel 29, 29 'opposite them, which are incorporated in the flow channel housings 27 and 28.
  • an overhead line channel 34 is arranged which divides the delivery flow coming from the radial blades 25 and to the two side channels 29, 29 '.
  • the pumped medium enters the suction opening 26 coaxially with the impeller 20, 20 ′ at a low flow rate. Due to the centrifugal force of the rotating impeller 20, 20 'which forms in the radial blades 25, the delivery medium is increasingly accelerated radially to the periphery and flows into the immediately radially adjoining spiral flow channel 32.
  • the transfer channel 34 arranged at the end of the flow channel 32 divides the delivery flow into two parts and directs these two partial streams to the immediately adjacent side channels 29, 29 'and Blade rings 23, 23 'too.
  • a centrifugal force forms a displacer flow in the blade cells 24 of the blade rings 23, 23 ', which flows in a helically winding current path over the entire length of the side channel and alternately re-enters the blade cells 24 of the impeller 20, 20'.
  • the drive energy is transferred to the delivery flow, which flows more slowly in the side channel, i.e. has a lower energy state, by means of pulse exchange.
  • the pumped medium emerges from the side channel region via a connection opening 33 machined into the flow channel housings 27 and 28 and leaves the housing 10 through the outlet opening 14.
  • the redistribution channel 30 causes the delivery medium to be recompressed with a subsequent expansion process at the beginning of the side channel in the circumferential direction, thereby accelerating the formation of the displacer flow and thus increasing the momentum transfer.
  • the pump design according to FIG. 5 differs from the one described above in that the blade rings 23, 23 'are open radially and axially and the side channels 29, 29' are designed accordingly.
  • FIG. 6 shows a single-flow centrifugal pump with radial blades 25 open at the end with flow channel 32 and only one blade ring 23 with side channel 29.
  • the impeller 20, 20 ' is divided by a partition 58 so that two separate single-flow delivery systems, each with their own axial suction openings 26, 26', closed radial blades 25, 25 'and side channels 29, 29 'arise.
  • the media entering through the two radial inlet openings 13, 13 'in the housing 10 are sucked in through the axial suction openings 26, 26' of the impeller halves 20, 20 ', flow separately through the radial blades 25, 25' and reach the subsequent spiral flow channel, which is from the partition 58 is divided into two flow channel parts 32, 32 'and sealed by the sealing gap 59.
  • the two delivery media still pass separately through the adjoining side channels 29 and 29 'and leave them through the connecting opening 33, 33' in the flow housings 27 and 28.
  • the two delivery flows combine in an intermediate chamber 63 before they pass through the outlet opening 14 in the housing 10 emerge.
  • FIG. 8 shows a centrifugal pump which is single-flow in the low-pressure part and double-flow in the high-pressure part, in which the radial blades 25 are open at the end, and the two rocking rings 23, 23 'are separated from one another by a central web 77, are arranged radially and axially open.
  • the pumping medium entering through the axial inlet opening 13 in the housing 10 is sucked in by the radial blades 25 and after it has passed through the spiral-shaped fault channel 32 through an immediately adjacent overhead line channel 75 fed to the side channel 29. After the energy exchange has taken place, the medium leaves the side channel 29 via the radial outlet channel 79 and flows through the outlet opening 14 in the housing 10.
  • the conveyed medium flows from the radial vane region into the flow channel 32, 32 ', and reaches the first side channels 29, 29', which correspond to the vane rings 23, 23 'with the larger diameters, through transfer channels 34, 34'.
  • the medium reaches the inner side channels 29, 29 ′ further accelerated through upstream channels 35, which preferably have cross-sectional areas that are also larger than the outer ones, and the blade cells assigned to them also have larger volumes than the blade cells of the outer blade rings.
  • the medium then arrives from the inner delivery system via the connecting openings 33, 33 'to the outlet opening 14.
  • a pump construction is also possible in which the delivery medium coming from the xadial system is first supplied to the inner and then the outer side channel system.

Abstract

Radialschaufelunterstützte Seitenkanalpumpe, bei der die Teile des Laufrades (20, 20') Radialschaufeln (25) tragen oder zwischen sich angeordnet haben, so dass das Fördermedium durch die Ansaugöffnung (26) in die Radialschaufeln (25) eintritt und beschleunigt in den Strömungskanal (32) und von diesem über einen oder mehrere Überleitungskanäle in die unmittelbar folgenden Seitenkanäle (29, 29') gelangt, durch die Schaufelkränze (23, 23') mitgenommen wird und schliesslich aus der Pumpe austritt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Seitenkanalpumpe mit Gehäuse und darin abgedichteter Welle und einem an dieser befestigten Laufrad sowie einer Ansaugöffnung im Gehäuse, von der aus der Förderstrom durch einen im Laufrad offen oder geschlossen ausgebildeten Radialschaufelbereich zu einem in Strömungsrichtung nachfolgenden Strömungskanal führt und daran anschließend über wenigstens einen Seitenkanal und diesem entsprechenden Schaufelkranz des Laufrades zu einer Austrittsöffnung im Gehäuse gelangt.
  • Bei dieser Sonderbauart der Kreiselpumpe gelangt das durch die Ansaugöffnung des Laufrades mit geringer Strömungsgeschwindigkeit eintretende Fördermedium in die rotierenden,in radialer Richtung nach außen führenden Schaufeln, wobei eine Energieübertragung an das Fördermedium durch das Laufradmoment erfolgt. Dadurch wird das Fördermedium zentrifugal beschleunigt und tritt in den nachfolgenden meist spiralförmigen Strömungskanal und anschließend in den oder die folgenden Seitenkanäle ein. Das sich in den Schaufelzellen der rotierenden Schaufelkränze ausbildende Fliehkraftfeld löst eine Verdrängerströmung aus, die sich in einer in Umfangsrichtung schraubenförmig gewundenen Strombahn .bewegt. Dabei durchläuft das Fördermedium vom Seltenkanalanfang bis zum Seitenkanalende mehrmals den Energie- übertragungsbereich der Schaufelzellen des Laufrades, wodurch eine Energieübertragung durch Impulsaustausch an den Volumenstrom geringeren Energiezustandes im Seitenkanal stattfindet.
  • Bisher bekannte Kreiselpumpen arbeiten bei Flüssigkeitsförderung entweder nach dem Prinzip der normalsaugenden Zentrifugalpumpen niedriger Stufenförderhöhe oder dem Prinzip der gasmitfördernden, selbstansaugenden Seitenkanalpumpen großer Stufenförderhöhe. Es haben beide Systeme Vor- und Nachteile, was verschiedentlich zu kombinierten Bauweisen geführt hat.
  • Sonderbauarten in Gliederbauweise sind bekannt, bei welchen einer normalsaugenden Stufe innerhalb einer Kreiselpumpe eine Seitenkanalstufe zum Zwecke der Selbstansaugung bzw. Selbstentlüftung vor- oder nachgeschaltet ist, wie dies z.B. in der GB-PS 1 152 728 oder der DE-AS 1 152 887 gezeigt ist. Bei der letzteren ist der Seitenkanalstufe eine normalsaugende Zentrifugalstufe vorgeschal tet, um das Fördermedium vorbeschleunigt in den Seitenkanalbereich eintreten zu lassen. Somit wird den im Eintrittsbereich der Seitenkanalschaufelzellen auftretenden Beschleunigungsstößen und der damit verbundenen Teilverdampfungsgefahr des Fördermediums entgegengewirkt. Diese unerwünschte, insbesondere bei leicht sieden den Fördermedien auftretende Teilverdampfung, führt zu einer erheblichen Verschlechterung des Wirkungsgrades der Pumpe und erhöht die Kavitationsgefahr.
  • Die bisher bekannten konstruktiven Lösungen erfordern zwei voneinander getrennt auf einer gemeinsamen Welle angeordnete, verschiedenartige Laufräder mit ihren ebenfalls notwendigen, getrennten Gehäusen, Strömungskanälen und Leitvorrichtungen. Der übergang des Fördermediums von einem auf das andere System erfolgt über zusätzlich erforderliche Zwischen- oder Obergangsge- häuse.Diese Lösungen sind aufwendig und kompliziert und weisen zusätzliche Strömungswiderstände auf.
  • Aus der DE-OS 2-112 980 ist die Sonderausführung einer solchen Pumpe bekannt, bei der ein Zentrifugalrad mit einemisogenannten Wirbelrad (Peripheralrad) zu einem Konstruktionsteil vereinigt wurde. Diese Ausführung beschränkt sich ausschließlich auf Wirbelpumpen und dient der Reduzierung der Zulaufhöhe, da Pumpen dieser Art eine große Zulaufhöhe fordern.
  • Diese Sonderausführung kann nur als Teillösung einer Kombination der zwei Pumpenarten gewertet werden, da sie - vor allem strömungstechnischen Gründen - eine ungünstige Vereinigung beide Systeme darstellt.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine in ihrer Bauweise einfache und unkomplizierte, strömungsgünstige, selbst ansaugende Kreiselpumpe zu entwickeln, die mit einem Laufrad beide Fördersysteme in einer Gehäuseinheit optimal vereinigt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Laufrad wenigstens eine kreisförmige Reihe von axial oder axial und radial offenen Schaufelzellen enthält und auf dem oder zwischen den Laufradteilen Radialschaufeln trägt, die von wenigstens einer zum Laufrad koaxialen Ansaugöffnung ausgehen und daß in Umfangsrichtung an die Radialschaufeln anschließend wenigstens ein Strömungskanal angeordnet ist, der in Strömungsrichtung durch wenigstens einen Oberleitungskanal mit dem oder den unmittelbar folgenden Seitenkanälen verbunden ist, dem bzw. denen gegenüberliegend ein Schaufelkranz auf dem bzw. den Laufradteilen zugeordnet ist.
  • Vorzugsweise haben die Schaufelkränze in axialer Richtung offene Schaufelzellen. Vorteilhaft sind auch Schaufelkränze mit gleichzeitig axial und radial offenen Schaufelzellen. Der dem Radiaischaufelbereich in Umfangsrichtung folgende Strömungskanal hat vorzugsweise eine spiralförmige-Außenkontur zunehmenden Querschnitts. Vorteilhaft ist ebenfalls eine konzentrische Kontur gleichbleibenden Querschnitts.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann das Laufrad beispielsweise mit beidseitigen axialen Ansaugöffnungen und einer Trennwand sowohl im Radialschaufelbereich, als auch im Bereich des nachfolgenden Strömungskanals versehen sein. Dadurch sind zwei voneinander getrennte Förderströme mög lich, die durch ebenfalls getrennte Eintritts- und Austrittsöffnungen im Gehäuse die Pumpe mit gleichen oder unterschiedlichen Volumenströmen durchlaufen. Mit dieser Bauweise lassen sich auch zwei in ihrer Art unterschiedliche Fördermedien durch getrennte Eintrittsöffnungen im Gehäuse ansaugen und in einem vorgegebenen Volumenverhältnis, vor dem Austreten aus einer gemeinsamen Austrittsöffnung, im Gehäuse vermischen.
  • Die Erfindungsgemäße Bauweise hat den Vorteil, daß ein mit sehr geringer Strömungsgeschwindigkeit achsmittig eintretendes Fördermedium vom normalansaugenden Zentrifugalteil unmittelbar und auf strömungsgünstigstem Wege in das Seitenkanalteil übergeht, ohne die Laufrad- und Gehäuseeinheit zu verlassen. Dadurch werden die Reibungs- und Wirbelverluste, die bei den bekannten Pumpen dieser Gattung ausgeprägt auftreten, niedrig gehalten.
  • Die kompakte Konstruktion der gezeigten Pumpe, verbunden mit einer überraschend niedrigen Anzahl aufgewendeter Einzelteile führt dazu, daß die Herstellung der Pumpen niedrigere Material-und vor allem Lohnkosten erfordert, als es bei vergleichbaren Fördermitteln-bisher der Fall war. Wie eingangs erwähnt, besteht bei Seitenkanalpumpen das Problem, daß bei geringer Zulaufhöhe der Beschleunigungsstoß im übergang eines flüssigen Fördermediums in den Schaufelbereich die Flüssigkeit verdampfen läßt, bzw. eine Kavitation verursacht. Dies tritt besonders dann auf, wenn die Flüssigkeit einen niedrigen Siedepunkt oder eine hohe Zulauftemperatur hat. Dadurch wird nicht nur der Wirkungsgrad der Pumpe ganze erheblich verschlechtert, sondern es besteht auch die Gefahr, daß mechanische überlastungen und/oder Schwingungen von Pumpenteilen auftreten. Bei der not wendigerweise präzisen, abdichtenden Einpassung des drehenden Laufrades in die festen Teile der Pumpe führt diese Verdampfung/Kavitation zu schnellem Verschleiß oder gar zur Zerstörung der Pumpe. Um nun diesen Beschleunigungsstoß so gering wie möglich zu halten, genügt es nicht, "irgendein" Radialschaufelrad vor ein Seitenkanallauf rad zu schalten, wie dies in der DE-OS 2 112 980 gezeigt ist. Das Radialschaufelrad muß vielmehr, wie in der erfindungsgemäßen Pumpe, in seinem Durchmesser auf das andere Fördersystem abgestimmt sein. Nur dann können derart hohe Füllungsgrade der Seitenkanalschaufelzellen erreicht werden, wie sie in der gezeigten Vorrichtung möglich sind. Mit dem Füllungsgrad steigt naturgemäß auch der Wirkungsgrad der Pumpe und sinkt ihre Halte druckhöhe (NPSH-Wert). Vorzugsweise ist der Durchmesser des Radialschaufelrades größer als der des Schaufelzellenkranzes.
  • Dadurch, daß der Beschleunigungsstoß, wie oben gezeigt, vermieden wird und somit ein hoher Füllungsgrad der Seitenkanalzellen erhalten bleibt, kann eine erfindungsgemäße Pumpe mit relativ hohen Umfangsgeschwindigkeiten des Laufrades betrieben werden. Nachdem mit steigender Drehzahl bzw. Durchmesser des Laufrades auch die Förderleistung des Radialpumpenteils steigt, wird bis hin zur relativ hohen Umfangsgeschwindigkeit der oben erwähnte Beschleunigungsstoß mit allen seinen nachteiligen Auswirkungen vermieden. Durch hohe Umfangsgeschwindigkeiten sind hohe Förderdrucke erzielbar. Die erfindungsgemäße Pumpe kann also vorteilhaft zur Hochdruckerzeugung verwendet werden, was sonst nur mit mehrstufigen und somit fertigungstechnisch außerordentlich aufwendigen Fördersystemen möglich ist, ohne daß ihr Wirkungsgrad wesentlich sinkt.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteranspruchen und aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in den Zeichnungen dargestellt sind.
  • Es zeigen:
    • Figur 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Kreiselpumpe in der Ebene I-I der Figur 2 mit gestrichelt angedeutetem Seitenkanal-Schaufelkranz,
    • Figur 2 einen Schnitt in der Ebene II-II der Figur 1,
    • Figur 3 die Ansicht eines Strömungskanalgehäuses mit Seitenkanal und spiralförmigem Strömungskanal nach den Figuren 1 und 2,
    • Figur 4 einen Schnitt durch das Strömungskanalgehäuse in der Ebene IV-IV der Figur 3,
    • Figur 5 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Kreiselpumpe mit gleichzeitig axial und radial offenen Schaufel kränzen,
    • Figur 6 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Kreisel- pumpenausführüng mit axial offenen Radialschaufeln und einer Schaufelkranzscheibe mit axial offenen Seitenkanal-Schaufelzellen,
    • Figur 7 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführung der Erfindung bei welcher die Kreiselpumpe mit zwei radialen Eintrittsöffnungen und einer Austrittsöffnung im Gehäus und mit zwei axialen Ansaugöffnungen im Laufrad und einer Trennwand zur Trennung der beiden Förderströme versehen ist,
    • Figur 8 einen Längsschnitt durch eine weitere Variante der Erfindung mit axial offenen Radialschaufeln und doppelseitigen, radial und axial offenen Seitenkanal-Schäufelzellen und
    • Figur 9 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführung der Er findung, bei der das Laufrad Schaufelkränze verschiedenen Durchmessers trägt.
  • Die in den Figuren bis 4 dargestellte Kreiselpumpe ist in ihrem geschlossenen Radialschaufelteil einströmig und in ihrem Seitenkanalteil doppelströmig ausgebildet und besteht aus einem Gehäuse 10, den Strömungsgehäusen 27 und 28 und dem Laufrad 20, 20'. Das Gehäuse setzt sich zusammen aus einem ringförmigen Gehäuseteil 11 mit Bodenteil 12, der Eintrittsöffnung 13 und der Austrittsöffnung 14, einem Lagerdeckel 15, der zum Gehäuseteil 11 durch einen Runddichtring 16 abgedichtet ist.
  • Im Lagerdeckel 15 ist eine über Packungsringe 17 abgedichtete Welle 18 angeordnet, die durch einen nicht dargestellten Antriebsmotor, beispielsweise einem zweipoligen Elektromotor, in Pfeilrichtung (Figur 1) in Drehung versetzt werden kann. Auf dem freien Ende der Welle 18 ist mittels eines Gewindezapfens 19 das Laufrad 20, 20' befestigt.
  • Die Schaufelkränze 23, 23', welche die Schaufel zellen 24 bilden, liegen im Laufrad 20, 20', wobei ihnen gegenüber jeweils ein Seitenkanal 29, 29' gegenüberliegt , die in die Strömungskanalgehäuse 27 und 28 eingearbeitet sind. Die im Laufrad 20, 20' angeordneten Radialschaufeln 25 beginnen etwa in Achsmitte der Ansaugöffnung 26 und münden in den in Umfangsrichtung anschließenden spiralförmigen Strömungskanal 32. Am Ende des Strömungskanals 32 ist ein Oberleitungskanal 34 angeordnet, der den aus den Radial schaufeln 25 kommenden Förderstrom teilt und den beiden Seitenkanälen 29, 29' zuleitet.
  • Durch die Eintrittsöffnung 13 im Gehäuse 10 tritt das Fördermedium mit geringer Strömungsgeschwindigkeit in die Ansaugöffnung 26. koaxial zum Laufrad 20, 20' ein. Durch die sich in den Radialschaufeln 25 ausbildende Fliehkraft des rotierenden Laufrades 20, 20' wird das Fördermedium radial zur Peripherie zunehmend beschleunigt und strömt in den unmittelbar radial anschließenden spiralförmigen Strömungskanal 32. Der am Ende des Strömungskanals 32 angeordnete überleitungskanal 34 teilt den Förderstrom in zwei Teile und leitet diese zwei Teilströme den unmittelbar anschließenden Seitenkanälen 29, 29' und den Schaufelkränzen 23, 23' zu. In den Schaufelzellen 24 der Schaufelkränze 23, 23' bildet sich durch die Fliehkraft eine Verdrängerströmung aus, die in einer schraubenförmig gewundenen Strombahn über die gesamte Länge des Seitenkanals fließt und wechselseitig in die Schaufelzellen 24 des Laufrades 20, 20' wieder eintritt. Durch dieses häufige Wiedereintreten wird auf den Förderstrom, der im Seitenkanal langsamer.fließt, also einen geringeren Energiezustand aufweist, die Antriebsenergie durch Impulsaustausch übertragen.
  • Am Ende des Seitenkanals ist ein kurzer, auslaufender Nachverdrängungskanal 30 nachgeschaltet, der sich in axialer Richtung auf eine Spitze hin verjüngt. Dieser Nachverdrängungskanal 30 beschleunigt bei Flüssigkeitsförderung den Entlüftungsvorgang, da die Luft durch die nachdrängende Flüssigkeit zur Laufradmitte hin in die Schaufelzellen 24 zurückgedrängt über eine anschließende Entlüftungsbohrung 31 entweichen kann.
  • Aus dem Seitenkanalbereich tritt das Fördermedium über eine in die Strömungskanalgehäuse 27 und 28 eingearbeitete Verbindungsöffnung 33 aus und verläßt das Gehäuse 10 durch die Austrittsöffnung 14.
  • Bei Gasförderung ist keine Entlüftungsbohrung 31 erforderlich. Der Nachverdrängungskanal 30 bewirkt eine Nachverdichtung des Fördermediums mit nachträglichem Entspannungsprozeß am Seitenkanalanfang in Umlaufrichtung, wodurch die Ausbildung der Verdrängerströmung beschleunigt und damit die Impulsübertragung erhöht wird.
  • Die PumpenausfUhrung nach Figur 5 unterscheidet sich von der vorher beschriebenen dadurch, daß die Schaufelkränze 23, 23' radial und axial offen und die Seitenkanäle 29, 29' entsprechen ausgebildet sind.
  • In der Figur.6 ist eine einströmige Kreiselpumpe mit stirnseitig offenen Radialschaufeln 25 mit Strömungskanal 32 und nur einem Schaufelkranz 23 mit Seitenkanal 29 dargestellt.
  • Bei der in Figur 7 dargestellten Variante einer zweiströmigen Kreiselpumpe wird das Laufrad 20, 20' durch eine Trennwand 58 so unterteilt, daß zwei getrennte einströmige Fördersysteme mit jeweils eigenen axialen Ansaugöffnungen 26, 26', geschlossenen Radialschaufeln 25, 25' und Seitenkanälen 29, 29' entstehen. Die durch die beiden radialen Eintrittsöffnungen 13, 13' im Gehäuse 10 eintretenden Fördermedien werden durch die axialen Ansaugöffnungen 26, 26' der Laufradhälften 20, 20' angesaugt, durchströmen getrennt die Radialschaufeln 25, 25' und gelangen in den anschließenden spiralförmigen Strömungskanal, der von der Trennwand 58 in zwei Strömungskanalteile 32, 32' geteilt und durch den Dichtspalt 59 abgedichtet wird. Immer noch getrennt durchlaufen die beiden Fördermedien die anschließenden Seitenkanäle 29 und 29' und verlassen diese durch die Verbindungsöffnung 33, 33' in den Strömungsgehäusen 27 und 28. In einer Zwischenkammer 63 vereinigen sich die beiden Förderströme, bevor sie durch die Austrittsöffnung 14 im Gehäuse 10 austreten.
  • In Figur 8 wird eine im Niederdruckteil einströmige und im Hochdruckteil doppelströmige Kreiselpumpe dargestellt, bei der die Radialschaufeln 25 stirnseitig offen, und die beiden Schau felkränze 23, 23' durch einen Mittelsteg 77 voneinander getrennt, radial und axial offen angeordnet sind.
  • Das durch die axiale Eintrittsöffnung 13 im Gehäuse 10 eintretende Fördermedium wird von den Radialschaufeln 25 angesaugt und nach Durchlaufen des spiralförmigen Störmungskanals 32 durch einen unmittelbar anschließenden Oberleitungskanal 75 dem Seitenkanal 29 zugeführt. Nach erfolgtem Energieaustausch verläßt das Medium den Seitenkanal 29 über den radialen Austrittskanal 79 und strömt durch die Austrittsöffnung 14 im Gehäuse 10.
  • Bei der in Figur 9 gezeigten Pumpe tragen die Laufradteile 20, 20' jeweils zwei Schaufelkränze 23, 23', deren Durchmesser verschieden sind. Hierbei strömt das Fördermedium vorbeschleunigt aus dem Radialschaufelbereich in den Strömungskanal 32, 32' und gelangt durch Uberleitungskanäle 34, 34' in die ersten Seitenkanäle 29, 29', die den Schaufelkränzen 23, 23' mit den größeren Durchmessern entsprechen. Weiter beschleunigt gelangt das Medium durch Oberströmkanäle 35 in die inneren Seitenkanäle 29, 29', die vorzugsweise ebenso größere Querschnittsflächen als die äußeren aufweisen, wie auch die ihnen zugeordneten Schaufelzellen größere Volumina als die Schaufelzellen der äußeren Schaufelkränze aufweisen. Aus dem inneren Fördersystem gelangt das Medium dann über die Verbindungsöffnungen 33, 33' zur Austrittsöffnung 14. Es ist jedoch ebenso eine Pumpenkonstruktion möglich, bei der das Fördermedium aus dem xadialsystem kommend zuerst dem inneren und dann dem äußeren Seitenkanalsystem zugeführt wird.

Claims (11)

1. Radialschaufelunterstützte Seitenkanalpumpe mit Gehäuse und darin abgedichteter Welle und einem an dieser befestigten Laufrad sowie einer Ansaugöffnung im Gehäuse, von der aus der Förderstrom durch einen im Laufrad offen oder geschlossen ausgebildeten Radialschaufelbereich zu einem in Strömungsrichtung nachfolgenden Strömungskanal führt und daran anschließend über wenigstens einei Seitenkanal und diesem entsprechenden Schaufelkranz des Lauf rades zu einer Austrittsöffnung im Gehäuse gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (20, 20') wenigstens eine kreisförmige Reihe von axial oder axial und radial offenen Schaufelzellen (24) enthält und auf dem oder zwischen den Laufradteilen (20, 20' Radialschaufeln (25) trägt, die von wenigstens einer zum Laufrad koaxialen Ansaugöffnung (26, 26') ausgehen und daß in Umfangsrichtung,an die Radialschaufeln (25) anschließend, wenigstens ein Strömungskanal (32, 32') angeordnet ist, der in Strömungsrichtung durch wenigstens einen Oberleitungskanal (34, 75) mit dem oder den unmittelbar folgenden Seiten kanälen (29, 29') verbunden ist, dem bzw. denen gegenüberliegend ein Schaufelkranz (23, 23') auf dem bzw. den Laufradteilen (20, 20') zugeordnet ist.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufradteile (20, 20') koaxiale Ansaugöffnungen (26, 26' aufweisen.
3.. Pumpe nach Anspruch 1 und 2; dadurch gekennzeichnet, daß die Laufradteile (20, 20') jeweils Radialschaufeln (25, 25') mit einer gemeinsamen Trennwand (58) aufweisen.
4. Pumpe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (58) den Strömungskanal so in zwei Teilkanäle (32, 32') unterteilt, daß die beiden axial eintretenden Förderströme voneinander getrennt bleiben.
5. Pumpe nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) zwei voneinander getrennte Eintrittsöffnungen (13, 13') und eine Austrittsöffnung (14) aufweist.
6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Austrittsöffnung (14) eine Mischkammer (63) angeordnet ist.
7. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch geKennzeichnet, daß das Laufrad (20) zwei Schaufel kränze (23, 23') mit axial und radial offenen Schaufelzellen (24), die durch einen Mittelsteg (77) getrennt sind, aufweist.
8. Pumpe nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Strömungskanal (32) eine sich in Strömungsrichtung spiralförmig erweiternde Außenkontur zunehmenden Querschnitts aufweist.
9. Pumpe nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Strömungskanal (32) in-der Außen-und Innenkontur konzentrisch ist und gleichbleibenden Querschnitt aufweist.
10. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (20, 20') wenigstens zwei in ihrem Durchmesser verschiedene Schaufelkränze (23, 23') aufweist, wobei die inneren Schaufelzellen andere Volumina als die äußeren .und die inneren Seitenkanäle andere Querschnittsflächen als die äußeren aufweisen.
11. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (20, 20') einstückig ist.
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