EP0443354B1 - Kreiselpumpe - Google Patents

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Publication number
EP0443354B1
EP0443354B1 EP91101345A EP91101345A EP0443354B1 EP 0443354 B1 EP0443354 B1 EP 0443354B1 EP 91101345 A EP91101345 A EP 91101345A EP 91101345 A EP91101345 A EP 91101345A EP 0443354 B1 EP0443354 B1 EP 0443354B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
impeller
flow
centrifugal pump
onflow
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP91101345A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0443354A1 (de
Inventor
Karlheinz Becker
Gunter Pfeiffer-Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KSB AG
Original Assignee
KSB AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KSB AG filed Critical KSB AG
Publication of EP0443354A1 publication Critical patent/EP0443354A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0443354B1 publication Critical patent/EP0443354B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/426—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for liquid pumps
    • F04D29/428—Discharge tongues
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/445—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for liquid pumps

Definitions

  • the invention relates to a centrifugal pump according to the preamble of the main claim.
  • a semi-axial impeller for energy conversion is followed by a stator, from which the pumped medium enters a pipe elbow (44), which in turn opens into a pressure port that radially emerges from the outer housing.
  • the pumped medium must first flow through the stator and then flow around an inner housing arranged inside the outer housing and receiving the shaft bearing. This complex construction has a low efficiency due to the flow.
  • AT-PS 347 268 shows a pump of axial or semi-axial type.
  • An inner housing carrying the pump shaft and the impeller is arranged in an outer housing with an axial suction nozzle and a radial pressure nozzle.
  • the inner casing referred to in the document as the support tube has a cross-section which increases steadily from the impeller outlet to the pressure port.
  • a flow emerging from the impeller is directed in the downstream diffuser and flows almost axially parallel into the space between the inner and outer housing.
  • the wedge of the deflection plate is arranged on the side opposite the pressure port, the wedge on the side remote from the pressure port Leaving the delivery medium escaping medium into two substreams and this around the inner housing feeds the pressure port.
  • two flow channels are incorporated in the outer housing for low-loss flow control. As a result, there is a difficult to create outer housing with bulges on the side remote from the pressure port.
  • the diffuser and the deflection plate increase the overall length of the pump considerably.
  • a ball housing for reactor pumps is known in which the inflow and outflow space are arranged in the same housing. Within the ball housing are such.
  • B. Fig. 7 shows, arranged in the inlet flow control elements.
  • the outflow chamber also has corresponding components.
  • DE-A-3 920 941 shows a centrifugal pump in which a helical flow channel, which increases with increasing distance from the impeller, is integrated into a component that can be inserted into a pump housing.
  • This coolant pump of an internal combustion engine which can be used for small quantities, is always operated at different speeds. As a result, the insert 3 is always flowed from changing directions. The resulting vibrations not only cause noise, but also pose a risk of breakage for helical use.
  • the object of the invention is to develop a housing design for a centrifugal pump of the generic type which, with the smallest dimensions, has an efficiency-optimized guide device arranged downstream of the impeller. This object is achieved in accordance with the characterizing part of the main claim.
  • the conveying medium flowing out of the impeller flows with very little losses into the space located behind the impeller and having one or more flow-guiding elements.
  • a corresponding number of elements are used in accordance with the number of pressure ports. If there is only one discharge nozzle, shock losses only occur at the leading edge of an element.
  • the mode of operation of the wall surface of the element which extends from the leading edge in the direction of flow, is comparable to a spiral space that increases in the axial direction.
  • the thread flanks extend with a slope in the longitudinal direction; in the subject of the invention with a slope in the direction of the pump shaft. Due to the offset of the inflow edge and / or inflow surface laterally with respect to the center of the pressure nozzle, the flow-like guidance to the pressure nozzle takes place, similar to a thread.
  • the other surface of the flow-guiding element which is closest to the pressure port, leads that part of the pumped medium which emerges from the impeller in the area of the pressure port directly to the pressure port. In relation to the impeller level, this surface has a significantly steeper slope than the opposite other flow-guiding surface of the element.
  • the steeper wall surface of the element which extends from the leading edge to a certain extent counter to the flow direction, runs almost axially and separatingly through the flow space downstream of the impeller. Since the number of elements corresponds to the number of pressure ports, one element is assigned to each pressure port.
  • a conveying medium emerging from the impeller is guided on the wall surface of the element to the pressure port, while the wall surface of the element which runs counter to the flow direction prevents circulation of the conveying medium within the flow space downstream of the impeller.
  • the flow-carrying wall surfaces can even be curved.
  • the slope of a wall surface can be constant or not constant; this depends on the total space available.
  • the offset of the leading edge and / or the leading surface of the element with respect to a pressure nozzle center axis ensures that the largest possible space is available after the impeller, within which the conversion of the medium emerging from the impeller at high speed into a medium emerging from the pressure nozzle higher pressure takes place.
  • the flow space downstream of the impeller is subdivided directly after the opening of the pressure port, so that the pressure port inlet cross section is never blocked by the element.
  • the offset takes place here in the impeller plane or in a plane parallel to the impeller plane.
  • An embodiment of the invention provides for this that the flow-guiding surface emanating from the leading edge and / or the inflow surface is of stepped design, with a wall surface part running on a smaller diameter having greater axial distances from the outlet of the impeller than a wall surface part arranged on a larger diameter.
  • This measure results in a further improvement in efficiency.
  • a stable flow is formed in the flow space, which avoids turbulence within the flow space and causes a favorable flow guidance to the pressure port inlet.
  • the embodiment according to claim 5 indicates the maximum lateral offset of the surfaces of the element to be flown first.
  • the offset is preferably carried out in such a way that the surface of the element closest to the pressure port ensures a trouble-free transfer of the flow into the pressure port.
  • the embodiments described in claims 6 to 8 deal with the formation of the element as a separate component or as an integral part of the inner and / or outer housing.
  • the pressure-loaded housing can be designed as a component that is easy to test, while the element or elements can be separate or integral elements of the inner housing.
  • the suction port is not shown here and can be designed in any way.
  • An inner housing (4) is inserted into this outer housing (1) from the drive side and accommodates a bearing (5) for a pump shaft (6).
  • this surrounds an impeller (7), which adjoins the pressure-side cover disk (9) on the end (8) of the inner housing remote from the drive.
  • the impeller (7) is designed here as a semi-axial and open wheel. However, other, axial and radial, open or closed designs can also be used.
  • the outer casing (10) of the inner housing (4) has a contour which corresponds to an increasing cross-sectional expansion of the inner housing in the direction of the pressure port (2, 3) or outer housing (1).
  • the area of the flow space (11) between the impeller outlet and the pressure port (2) does not have any of the usual guide wheels.
  • a transition (12) can be seen in the outer housing (1), the cross section of which narrows in the direction of flow from the flow space (11) to the pressure port (2) or (3) in a funnel shape. This ensures a streamlined transition between the flow space (11) and the pressure port. Viewed from the opposite direction, the pressure port extends towards the flow space.
  • the flow-carrying wall surfaces of the element or elements (14, 15) run between the diameters D1 and D2 and extend from the impeller outlet to the pressure port and thereby limit the flow space (11).
  • D1 corresponds to the outer diameter of the inner housing (4) at the inlet. This diameter increases with increasing axial extension.
  • D2 corresponds to the inside diameter of the outer housing (1) and is largely constant in this example.
  • FIG. 2 shows a view into an open pump housing from which the impeller has been removed for better understanding. Furthermore, the wall surfaces explained in more detail below were provided with contour lines from the inner housing and from the flow-guiding elements in order to be able to understand the course of the wall surfaces.
  • the spur-like inflow edge (13) and an inflow surface (23) of the elements (14, 15) with a larger diameter are arranged offset to the left in the flow direction in relation to a pressure nozzle center line corresponding to the pressure nozzle width. This is the maximum lateral offset.
  • the wall surface extending from the spur-like inflow edge (13) or inflow surface (23) in the direction of flow is stepped here, the wall surface parts (16, 18) lying on a smaller diameter being arranged deeper in relation to the plane of the drawing than those on the larger diameter Wall surface parts (17, 19). Looking at the plane of the drawing, the wall surface parts (16, 18) arranged here on a smaller diameter are located further back and thus closer to the pressure port level than the wall surface parts (17, 19) located on a larger diameter.
  • the outer jacket (10) of the inner housing (4) has increasing diameters towards the pressure ports, which are illustrated by the annular contour lines.
  • the wall surfaces (20, 21) emanating from the spur-like trailing edge (13) or inflow surface (23), facing the pressure port or closest and separating the flow space (11) in the axial direction, have a shape that is comparable to a fillet .
  • the same is also the case with the flow-carrying wall surfaces (16-19). This ensures that a medium flowing into the pressure port (2, 3) is gently deflected and the flow is not passed in an obstructive manner into the inlet cross section of the pressure port.
  • these wall surfaces (20, 21) run almost parallel to the pump shaft (6) or have a slightly curved shape. With a different impeller shape, a slightly different course can also arise here.
  • FIG. 3 shows a section along the line III-III of FIG. 2.
  • the element (14) shown here can be formed as a separate individual part or an integral part of the outer housing (1) and / or the inner housing (4). This depends on the type of manufacture chosen.
  • the cross section shown in FIG. 4 corresponds to the section line IV-IV shown in FIG. 2.
  • the depth graduation of the wall surfaces (16, 17) which extend from the leading edge (13) or inflow surface (23) and extend in the direction of flow can be seen.
  • the smaller diameter and to the inner housing (4) Adjacent wall surface (16) is further away from the impeller outlet than the wall surface (17) located on a larger diameter and adjacent to the outer casing (1).
  • the impeller outlet corresponds approximately to the plane of the end (8) of the inner housing (4) remote from the drive.
  • the wall surfaces (17, 19) arranged on a larger diameter can run inclined to the pump shaft axis.
  • the course of the wall surfaces is comparable to a spiral extending in the axial direction, if one takes into account that the cross-section of the flowed-through space increases with increasing distance from the impeller. Practical tests have shown that with such a housing design higher efficiencies can be achieved compared to known solutions.
  • FIG. 5 corresponds to the section V-V from FIG. 2. This section is made just before the end of the wall surface (17) with a larger diameter. The wall surface (16) with a smaller diameter then directs the flow medium to the pressure port alone. As the contour lines from FIG. 2 also show, the surfaces (16, 17) can be concavely curved for better flow guidance.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
  • In der Kreiselpumpe gemäß der DE-AS 22 57 949 ist einem halbaxialen Laufrad zur Energieumsetzung ein Leitrad nachgeordnet, vom dem aus das Fördermedium in einen Rohrkrümmer (44) eintritt, der wiederum in einen radial aus dem Außengehäuse austretenden Druckstutzen einmündet. Dabei muß das Fördermedium zunächst das Leitrad durchströmen und dann ein innerhalb des Außengehäuses angeordnetes, die Wellenlagerung aufnehmendes Innengehäuse umströmen. Diese aufwendige Konstruktion weist infolge der Strömungsführung einen geringen Wirkungsgrad auf.
  • Die AT-PS 347 268 zeigt eine Pumpe axialer oder halbaxialer Bauart. In einem Außengehäuse mit axialem Saugstutzen und radialem Druckstutzen ist ein die Pumpenwelle und das Laufrad tragendes Innengehäuse angeordnet. Das in der Schrift als Tragrohr bezeichnete Innengehäuse weist einen vom Laufradaustritt zum Druckstutzen hin stetig größer werdenden Querschnitt auf. Zwischen Innengehäuse und Außengehäuse ist noch ein Umlenkschild angeordnet, welcher mit im Außengehäuse eingearbeiteten Strömungskanälen zusammenwirkt und einen dem Leitapparataustritt gegenüberliegenden Keil aufweist. Eine aus dem Laufrad austretende Strömung wird im nachgeordneten Leitapparat gerichtet und strömt nahezu achsparallel in den Raum zwischen Innen- und Außengehäuse. Auf der dem Druckstutzen gegenüberliegenden Seite ist der Keil des Umlenkschildes angeordnet, der das auf der druckstutzenfernen Seite des Leitapparates austretende Fördermedium in zwei Teilströme aufteilt und diese um das Innengehäuse herum dem Druckstutzen zuführt. Zur verlustarmen Führung der Fördermenge sind in dem Außengehäuse zusätzlich zwei Strömungskanäle eingearbeitet. Als Folge davon ergibt sich ein schwierig zu erstellendes Außengehäuse mit Ausbuchtungen auf der druckstutzenfernen Seite. Leitapparat und Umlenkschild vergrößern die Baulänge der Pumpe erheblich.
  • Durch die DE-OS 22 31 128 ist ein Kugelgehäuse für Reaktorpumpen bekannt, bei dem Zu- und Abströmraum in einem gleichen Gehäuse angeordnet sind. Innerhalb des Kugelgehäuses sind, wie z. B. die Fig. 7 zeigt, im Zulaufteil Strömungsleitelemente angeordnet. Entsprechende Bauteile weist auch der Abströmraum auf.
  • Die DE-A-3 920 941 zeigt eine Kreiselpumpe, bei der ein wendelförmiger, mit zunehmender Entfernung vom Laufrad sich vergrößernder Strömungskanal, in ein in ein Pumpengehäuse einsetzbares Bauteil integriert ist. Diese für kleine Mengen verwendbare Kühlflüssigkeitspumpe einer Brennkraftmaschine wird immer mit unterschiedlichen Drehzahlen betrieben. Infolgedessen wird der Einsatz 3 immer aus wechselnden Richtungen angeströmt. Daraus resultierende Schwingungen verursachen nicht nur Geräusche, sondern stellen auch eine Bruchgefahr für den wendelförmigen Einsatz dar.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Kreiselpumpe der gattungsgemäßen Art eine Gehäuseausbildung zu entwickeln, welche bei kleinsten Abmessungen eine dem Laufrad nachgeordnete wirkungsgradoptimierte Leiteinrichtung aufweist. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches.
  • Mit dieser Lösung wird erreicht, daß das aus dem Laufrad ausströmende Fördermedium mit sehr geringen Verlusten in den hinter dem Laufrad befindlichen, einen oder mehrere strömungsführende Elemente aufweisenden Raum einströmt. Entsprechend der Anzahl der Druckstutzen findet eine entsprechende Anzahl von Elementen Verwendung. Bei nur einem Druckstutzen entstehen also nur an einer Anströmkante eines Elementes Stoßverluste. Die sich von der Anströmkante in Strömungsrichtung erstreckende Wandfläche des Elementes ist in ihrer Wirkungsweise einem sich in axialer Richtung vergrößernden Spiralraum vergleichbar. In ihrem Verlauf weist sie Ähnlichkeiten mit der Wandfläche eines Gewindes einer Schraube auf. Bei dieser erstrecken sich die Gewindeflanken mit einer Steigung in Längsrichtung; beim Erfindungsgegenstand mit einer Steigung in Richtung der Pumpenwelle. Durch den auf die Laufradebene bezogenen Versatz der Anströmkante und/oder Anströmfläche seitlich gegenüber der Druckstutzenmitte, erfolgt, ähnlich wie bei einem Gewinde, eine strömungsgünstige Führung zum Druckstutzen.
  • Die andere Fläche des strömungsführenden Elementes, welche dem Druckstutzen am nächsten liegt, führt denjenigen Teil des Fördermediums, der im Bereich des Druckstutzens aus dem Laufrad austritt, direkt dem Druckstutzen zu. Bezogen auf die Laufradebene weist diese Fläche eine erheblich steilere Steigung auf als die gegenüberliegende andere strömungsführende Fläche des Elementes. Die sich von der Anströmkante gewissermaßen entgegen die Strömungsrichtung erstreckende, steilere Wandfläche des Elementes verläuft nahezu axial und trennend durch den dem Laufrad nachgeordneten Strömungsraum. Da die Anzahl der Elemente der Anzahl der Druckstutzen entspricht, ist also jedem Druckstutzen ein Element zugeordnet. Somit wird ein aus dem Laufrad austretendes Fördermedium an der Wandfläche des Elementes bis zum Druckstutzen geführt, während die entgegen der Strömungsrichtung verlaufende Wandfläche des Elementes eine Zirkulation des Fördermediums innerhalb des dem Laufrad nachgeordneten Strömungsraumes unterbindet. Die strömungsführenden Wandflächen können selbst noch gekrümmt ausgebildet sein. Die Steigung einer Wandfläche kann konstant oder nicht konstant sein; dies ist abhängig von den gesamten zur Verfügung stehenden Raumverhältnissen.
  • Durch den Versatz der Anströmkante und/oder der Anströmfläche des Elementes gegenüber einer Druckstutzenmittelachse wird sichergestellt, daß ein größtmöglicher Raum nach dem Laufrad zur Verfügung steht, innerhalb dessen die Umwandlung des aus dem Laufrad austretenden Mediums hoher Geschwindigkeit in ein aus dem Druckstutzen austretendes Medium höheren Druckes stattfindet. Bei einem Gehäuse mit zwei Druckstutzen erfolgt eine Unterteilung des dem Laufrad nachgeordneten Strömungsraumes direkt im Anschluß an die Öffnung des Druckstutzens, so daß der Druckstutzeneintrittsquerschnitt durch das Element in keinem Fall versperrt wird. Der Versatz erfolgt hier in der Laufradebene bzw. in einer zur Laufradebene parallelen Ebene.
  • Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht hierzu vor, daß die von der Anströmkante und/oder Anströmfläche ausgehende strömungsführende Fläche stufig ausgebildet ist, wobei ein auf kleinerem Durchmesser verlaufender Wandflächenteil größere axiale Abstände zum Austritt des Laufrades aufweist, als ein auf größerem Durchmesser angeordneter Wandflächenteil. Mittels dieser Maßnahme ergibt sich eine weitere Wirkungsgradverbesserung. Dadurch bildet sich in dem Strömungsraum eine stabile Strömung aus, die Verwirbelungen innerhalb desselben vermeidet und eine günstige Strömungsführung zum Druckstutzeneintritt bewirkt.
  • In den Ansprüchen 3 und 4 sind den Eintritt in den Druckstutzen verbessernde Maßnahmen beschrieben. Zum einen kann dies mit Hilfe einer trichterförmigen Ausdrehung erfolgen, die einen weichen Übergang vom Strömungsraum zum Druckstutzen ermöglicht. Hierbei ist jedoch dafür Sorge zu tragen, daß im Bereich der laufradfernen Druckstutzenkante eine weiche Umlenkung zwischen dem Innen- und Außengehäuse stattfindet. Dies kann auch durch ein oder mehrere, in Umfangsrichtung des Gehäuses verlaufende Auskehlungen ein- oder beiderseits des oder der Druckstutzeneintritte erfolgen. Somit ist ein stoßfreier Strömungsübergang von der strömungsführenden Wandfläche des Elementes in den Druckstutzen möglich. Dies ist abhängig von der Ausbildung des Druckstutzen-Eintrittsquerschnittes. Ist dieser beispielsweise als zylindrische Bohrung ausgebildet, dann würden sich am Übergang vom Strömungsraum in den Druckstutzen-Eintrittsquerschnitt Verwirbelungen ergeben. Sich in Umfangsrichtung erstreckende, den Eintrittsquerschnitt erweiternde Auskehlungen, vergleichbar einer Hohlkehle, verbessern den Strömungsübergang. Es ist auch möglich, den Eintrittsquerschnitt kegelförmig zu erweitern. Auf jeden Fall kann somit der Übergang vom Strömungsraum in den Druckstutzen düsenförmig gestaltet werden.
  • Die Ausgestaltung gemäß Anspruch 5 gibt den maximalen seitlichen Versatz der zuerst anzuströmenden Flächen des Elementes an. Der Versatz erfolgt vorzugsweise in der Weise, daß die dem Druckstutzen nächstgelegene Fläche des Elementes eine störungsfreie Überleitung der Strömung in den Druckstutzen gewährleistet.
  • Die in den Ansprüchen 6 bis 8 beschriebenen Ausgestaltungen befassen sich mit der Ausbildung des Elementes als separates Bauteil bzw. als integraler Bestandteil des Innen- und/oder Außengehäuses. Beispielsweise kann so das druckbelastete Gehäuse als einfach zu prüfendes Bauteil ausgebildet sein, während das oder die Elemente separate oder integrale Elemente des Innengehäuses sein können.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen die
    • Fig. 1
    einen Längsschnitt durch das Pumpengehäuse gemäß Linie I-I von Fig. 2, die
    Fig. 2
    eine Ansicht in ein offenes Pumpengehäuse, wobei auf die Darstellung des Laufrades verzichtet wurde, die
    Fig. 3
    einen Längsschnitt gemäß Linie III-III von Fig. 2 und die
    Fig. 4 und 5
    Längsschnitte gemäß den Linien IV-IV und V-V.
  • Der Schnitt der Fig. 1 zeigt hier einen Halbschnitt durch ein Pumpengehäuse, welches aus einem nahezu zylindrischen Außengehäuse (1) mit zwei einander gegenüberliegenden Druckstutzen (2; 3 = nicht sichtbar) besteht. Der Saugstutzen ist hier nicht dargestellt und kann beliebig gestaltet sein. Von der Antriebsseite her ist in dieses Außengehäuse (1) ein Innengehäuse (4) eingeschoben, das eine Lagerung (5) für eine Pumpenwelle (6) aufnimmt. Im Bereich der antriebsfernen Stirnseite des Außengehäuses (1) umgibt dieses ein Laufrad (7), welches an der antriebsfernen Stirnseite (8) des Innengehäuses mit seiner druckseitigen Deckscheibe (9) angrenzt. Das Laufrad (7) ist hier als halbaxiales und offenes Rad ausgebildet. Es können aber auch andere, axiale und radiale, offener oder geschlossener Bauart Verwendung finden. Vom Außendurchmesser der druckseitigen Deckscheibe (9) erfolgt ein strömungsgünstiger Übergang zum Außenmantel (10) des Innengehäuses (4). Wie der Zeichnung unschwer zu entnehmen ist, weist der Außenmantel (10) des Innengehäuses (4) eine Kontur auf, die einer zunehmenden Querschnittserweiterung des Innengehäuses in Richtung Druckstutzen (2, 3) bzw. Außengehäuse (1) entspricht. Im Gegensatz zu den bekannten Konstruktionen weist der Bereich des Strömungsraumes (11) zwischen Laufradaustritt und Druckstutzen (2) keines der üblichen Leiträder auf. Im Außengehäuse (1) ist ein Übergang (12) erkennbar, dessen Querschnitt sich in Strömungsrichtung vom Strömungsraum (11) zum Druckstutzen (2) bzw. (3) hin trichterförmig verengt. Dies gewährleistet einen strömungsgünstigeren Übergang zwischen Strömungsraum (11) und Druckstutzen. Aus entgegengesetzter Blickrichtung betrachtet erweitert sich hier der Druckstutzen in Richtung Strömungsraum.
  • Die strömungsführenden Wandflächen des oder der Elemente (14, 15) verlaufen zwischen den Durchmessern D1 und D2 und erstrecken sich vom Laufradaustritt bis zum Druckstutzen und begrenzen dabei den Strömungsraum (11). D1 entspricht hier dem Außendurchmesser des Innengehäuses (4) am Eintritt. Mit zunehmender axialer Erstreckung wird dieser Durchmesser größer. D2 entspricht dem Innendurchmesser des Außengehäuses (1) und ist in diesem Beispiel weitgehend konstant ausgebildet.
  • Die Fig. 2 zeigt eine Ansicht in ein offenes Pumpengehäuse, aus dem zum besseren Verständnis das Laufrad entfernt wurde. Des weiteren wurden die im folgenden näher erläuterten Wandflächen vom Innengehäuse und von den strömungsführenden Elementen mit Höhenlinien versehen, um so den Verlauf der Wandflächen nachvollziehen zu können. Die spornähnliche Anströmkante (13) und eine auf größerem Durchmesser befindliche Anströmfläche (23) der Elemente (14, 15) ist gegenüber einer Druckstutzenmittellinie entsprechend der Druckstutzenweite hier nach links in Strömungsrichtung versetzt angeordnet. Dies ist der maximale seitliche Versatz. Die sich von der spornähnlichen Anströmkante (13) bzw. Anströmfläche (23) in Strömungsrichtung erstreckende Wandfläche ist hier stufenförmig ausgebildet, wobei die auf kleinerem Durchmesser liegenden Wandflächenteile (16, 18) in bezug auf die Zeichenebene tiefer angeordnet sind als die auf größerem Durchmesser befindlichen Wandflächenteile (17, 19). Bei einer auf die Zeichenebene bezogenen Betrachtungsweise, befinden sich die hier auf kleinerem Durchmesser angeordneten Wandflächenteile (16, 18) weiter hinten und damit näher zur Druckstutzenebene als die auf größerem Durchmesser befindlichen Wandflächenteile (17, 19). Der Außenmantel (10) des Innengehäuses (4) weist zu den Druckstutzen hin zunehmende Durchmesser auf, die durch die ringförmigen Höhenlinien verdeutlicht werden. Durch eine derartige Gestaltung ergibt sich ein sehr günstiger Strömungsverlauf innerhalb dieser Gehäuseform, wie er bisher mit bekannten Leiträdern oder Spiralgehäusen nicht erreicht werden konnte; und das bei Gehäuseabmessungen, die um ein vielfaches kleiner sind als die bisher bekannten Varianten. Damit ergibt sich die Möglichkeit zur Herstellung besonders kompakter und trotzdem leistungsstarker Pumpenaggregate.
  • Die von der spornähnlichen Abströmkante (13) bzw. Anströmfläche (23) ausgehende, dem Druckstutzen zugekehrten bzw. nächstgelegenen und den Strömungsraum (11) gewissermaßen in axialer Richtung trennenden Wandflächen (20, 21) weisen hier eine Formgebung auf, die einer Hohlkehle vergleichbar sind. Gleiches ist auch bei den strömungsführenden Wandflächen (16 - 19) der Fall. Somit wird sichergestellt, daß ein den Druckstutzen (2, 3) zuströmendes Medium weich umgelenkt und die Strömung nicht behindernd in den Eintrittsquerschnitt der Druckstutzen geleitet wird. Diese Wandflächen (20, 21) verlaufen bei diesem Beispiel nahezu parallel zur Pumpenwelle (6) oder weisen einen leicht bogenförmigen Verlauf dazu auf. Bei einer anderen Laufradform kann hier auch ein etwas anderer Verlauf entstehen.
  • Die Fig. 3 zeigt einen Schnitt gemäß der Linie III-III von Fig. 2. Das hier gezeigte Element (14) kann ebenso wie das Element (15) als separates Einzelteil ausgebildet oder integraler Bestandteil des Außengehäuses (1) und/oder des Innengehäuses (4) sein. Dies hängt von der jeweils gewählten Herstellungsart ab.
  • Der in der Fig. 4 gezeigte Querschnitt entspricht dem der Fig. 2 gezeigten Schnittlinie IV-IV. Bezogen auf den Austrittsquerschnitt des Laufrades ist hier die Tiefenstaffelung der von der Anströmkante (13) bzw. Anströmfläche (23) ausgehenden und sich in Strömungsrichtung erstreckenden Wandflächen (16, 17) erkennbar. Die auf kleinerem Durchmesser befindliche und an das Innengehäuse (4) angrenzende Wandfläche (16) ist vom Laufradaustritt weiter entfernt als die auf größerem Durchmesser befindliche und an das Außengehäuse (1) angrenzende Wandfläche (17). Der Laufradaustritt entspricht hier in etwa der Ebene der antriebsfernen Stirnseite (8) des Innengehäuses (4). Zwecks besserer Strömungsführung können die auf größerem Durchmesser angeordneten Wandflächen (17, 19) zur Pumpenwellenachse geneigt verlaufen. In gewisser Weise ist der Verlauf der Wandflächen mit einer sich in axialer Richtung erstreckenden Spirale vergleichbar, wenn man berücksichtigt, daß sich der Querschnitt des durchströmten Raumes mit zunehmendem Abstand vom Laufrad vergrößert. Praktische Versuche haben ergeben, daß mit einer derartigen Gehäuseausbildung gegenüber bekannten Lösungen höhere Wirkungsgrade erreichbar sind.
  • Die Darstellung in Fig. 5 entspricht dem Schnitt V-V aus Fig. 2. Dieser Schnitt ist kurz vor dem Ende der auf größerem Durchmesser befindlichen Wandfläche (17) gelegt. Danach leitet die auf kleinerem Durchmesser befindliche Wandfläche (16) das Strömungsmedium allein zum Druckstutzen. Wie auch die Höhenlinien aus Fig. 2 zeigen, können die Flächen (16, 17) zwecks besserer Strömungsführung konkav gekrümmt sein.
  • Sehr gute Wirkungsgrade ergeben sich bei Verwendung von halbaxialen bzw. axialen Laufrädern oder Propellern, also bei Laufradtypen mit einem relativen großen nq, welche in überwiegender Weise zur Förderung von großen Mengen bei kleinen Förderhöhen eingesetzt werden. Für Laufräder mit demgegenüber kleinerem nq, wobei hier die spezifische Drehzahl bis auf nq ~ 50 herunter reichen kann, kann der Abstand zwischen Druckstutzenebene und Laufrad kleiner werden. Die von der Anströmkante bzw. Anströmfläche ausgehende strömungsführende Wandfläche kann dann unter einem flacheren Winkel gegenüber einer am Umfang anliegenden Tangente verlaufen.

Claims (8)

  1. Kreiselpumpe, bestehend aus einem Außengehäuse mit seitlich austretendem Druckstutzen, einem eine Pumpenwelle mit einem daran befestigten Laufrad tragenden Innengehäuse, wobei der Außendurchmesser des Innengehäuses vom Laufradaustritt in Richtung Druckstutzen zunehmend größer wird, einem innerhalb des Strömungsraumes zwischen Innen- und Außengehäuse angeordneten strömungsführenden Element, welches mit einer Anströmkante und nachgeordneten strömungsführenden Flächen versehen ist, dadurch gekennzeichnet,
    - daß entsprechend der Anzahl der Druckstutzen (2, 3) ein oder mehrere strömungsführende Elemente (14, 15) angeordnet sind,
    - daß die Anströmkante (13) und/oder Anströmfläche (23) jeden Elementes (14, 15) gegenüber einer Druckstutzenmitte in Drehrichtung des Laufrades (7) seitlich versetzt angeordnet ist,
    - daß ausgehend von der Anströmkante (13) und/oder Anströmfläche (23) mindestens zwei strömungsführende Flächen unterschiedlicher Steigung am Element angebracht sind, wobei
    - die sich in Drehrichtung des Laufrades (7) erstreckende strömungsführende Fläche (16 - 19) eine flache Steigung und die sich entgegen der Drehrichtung des Laufrades (7) erstreckende, einem Druckstutzen (2, 3) nächstgelegene strömungsführende Fläche (20, 21) eine steile Steigung aufweist.
  2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Anströmkante (13) und/oder Anströmfläche (23) ausgehende strömungsführende Fläche stufig ausgebildet ist, wobei ein auf kleinerem Durchmesser verlaufender Wandflächenteil (16, 18) größere axiale Abstände zum Austritt des Laufrades (7) aufweist, als ein auf größerem Durchmesser angeordneter Wandflächenteil (17, 19).
  3. Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintritt in den sich radial erstreckenden Druckstutzen (2, 3) zum Strömungsraum (11) hin trichterförmig (12) erweitert ist.
  4. Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Umfangsrichtung eines Druckstutzeneintrittes am Innenumfang des Außengehäuses (1) ein oder mehrere zum Druckstutzen hin größer werdende Auskehlungen angebracht sind.
  5. Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß, bezogen auf die Laufradebene, die Anströmkante (13) und/oder Anströmfläche eines Elementes (14, 15) gegenüber einer Druckstutzenmittelachse maximal entsprechend der Druckstutzenweite in Strömungsrichtung versetzt angeordnet ist.
  6. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das strömungsführende Element (14, 15) als in den Strömungsraum (11) einsetzbares Element ausgebildet ist.
  7. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (14, 15) Bestandteil des Innen- (4) oder Außengehäuses (1) ist.
  8. Kreiselpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengehäuse (1), das Innengehäuse (4) und/oder das Element (14, 15) als Gußkonstruktion ausgebildet sind.
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