EP0516637B1 - Spiralgehäuse in blechbauweise - Google Patents

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EP0516637B1
EP0516637B1 EP91902958A EP91902958A EP0516637B1 EP 0516637 B1 EP0516637 B1 EP 0516637B1 EP 91902958 A EP91902958 A EP 91902958A EP 91902958 A EP91902958 A EP 91902958A EP 0516637 B1 EP0516637 B1 EP 0516637B1
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EP
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spiral
housing
impeller
pump
pump housing
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EP91902958A
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Rolf Scherer
Jörg STARKE
Primo Lovisetto
Giuliano Franco Matteazzi
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KSB AG
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KSB AG
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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
    • 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
    • F04D29/4266—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for liquid pumps made of sheet metal

Definitions

  • the invention relates to a spiral housing according to the preamble of the main claim.
  • Spiral housings are often used for centrifugal pumps of radial and semi-axial design. These are easy to manufacture in a cast construction, but difficult to manufacture in sheet metal housings. Due to the dominant deep-drawing technique in sheet metal construction, spiral housings that extend in the radial direction and have an increasing cross-sectional widening over the circumference can hardly be formed.
  • a solution to this is shown in DE-OS 20 47 501, in which the impeller of a centrifugal pump is followed by a housing with an annular space that is easy to manufacture.
  • a housing cover arranged on the pressure side has a spiral shape that extends in the axial direction, which results in a spiral space that changes in the axial direction after assembly is complete.
  • this is a compromise solution, the effectiveness of which cannot be compared to a radially extending spiral shape.
  • significant hydraulic advantages have emerged in pump housings with a radial spiral.
  • DE-GM 18 92 493 shows a spiral housing, which consists of two semicircular housing halves with different radii in plan view and are mounted offset from one another by the difference in their radius. A welded connection is made at the abutting edges. Appropriate installation of the impeller creates a spiral space.
  • the object of the invention is to develop a spiral housing which can be produced in a less complex manner for a centrifugal pump made from non-cutting components. This object is achieved in accordance with the characterizing part of the main claim.
  • the spiral space which is designed as a separate component, can thus be provided with a uniform inner diameter, which allows the spiral space to be attached to a pump housing, for example drawn in a pot shape, and fastened in the region of the impeller outlet.
  • a pump housing for example drawn in a pot shape, and fastened in the region of the impeller outlet.
  • the pump housing is provided with one or more openings in a housing region opposite the impeller outlet and that the spiral space envelops the openings and is tightly connected to the pump housing and that the spiral space is pushed onto the pump housing.
  • the spiral space is arranged between two pump housing parts located on both sides of the impeller and is tightly connected to them.
  • the pump housing can be shaped as a pot housing with or without a molded suction nozzle and can be separated into two parts in front of or behind the impeller level by a cutting process.
  • the mutually facing interfaces of the pot housing can then be connected in a known manner to the side walls of the spiral space running in the radial direction.
  • Claims 5 to 8 describe configurations which have as their object the manufacture of the spiral space.
  • the spiral space can be placed around the actual pump housing as a one-piece or multi-part belt-shaped component.
  • refinements of claims 9 to 12 relate to the pump housing design.
  • the suction and pressure side housing parts are connected to one another by axially extending webs. It is also possible to distribute the webs as independent components over the circumference of the housing and to arrange the suction and pressure-side housing parts to connect them.
  • the webs can also be part of a one-piece pump housing having suction and pressure side housing parts. However, the webs can also be a space between a plurality of punched-in openings for the passage of the flow medium. For better flow guidance, the webs can be provided with an angle of attack relative to a circumferential tangent.
  • Fig. 1 shows a spiral housing in section.
  • this consists of a suction-side pump housing part (1) on which a suction nozzle (2) is molded at the same time.
  • the suction nozzle (2) has a connection flange (3).
  • a pressure-side pump housing part (4) is provided with further flange surfaces (5) for connection to a bearing bracket, block motor or the like, not shown here.
  • the suction-side and pressure-side pump housing parts (1, 4) can each be manufactured as rotationally symmetrical deep-drawn parts. It is also readily possible to manufacture parts (1) and (4) as a one-piece deep-drawn part, which is then separated in the region of the end face (6) to form a liquid outlet.
  • the second housing part thus formed namely the pump housing part (4) on the pressure side, is mounted at a distance from the housing part (1) on the suction side, and the connection between the two parts is made by a separate spiral space (7).
  • the parts are connected to one another with the aid of circumferential weld seams (8, 9).
  • the entry opening (10) into the spiral space (7) can thus be reached in the simplest manner by correspondingly positioning the parts relative to one another.
  • the entry opening (10) into the spiral space (7) can also consist of a plurality of entry openings (10) which are distributed around the circumference and form bridges that support cohesion between them .
  • FIG. 2 differs from FIG. 1 in that here the spiral space (7) is arranged between two pump housing parts (1, 4) and is connected to them.
  • Fig. 3 corresponds to a view along the line III-III of Fig. 1.
  • the spiral space (7) provided with a variable cross-section has been formed in this embodiment in such a way that a band-shaped part with increasing U-shaped Cross-section was formed, at the ends (11, 12) of which two half-shells forming the pressure connection (13) are formed. These are welded together along the parting line (14).
  • the spiral space (7) formed in this way can be attached to the outside diameter of the suction and / or pressure-side pump housing part (1, 4) and fastened there using known techniques.
  • Fig. 4 shows a development of the area of the inlet opening (10) in the spiral space (7) which is located between the suction and pressure side pump housing parts (1, 4).
  • the latter are connected by a plurality of webs (16) which are arranged at a distance from one another and bridge the entry opening (10).
  • the latter are welded to the housing parts in this exemplary embodiment, but any other known type of fastening can also be used.
  • Fig. 5 shows an embodiment in which the suction and pressure side housing halves (1, 4) are part of a single housing.
  • the passage openings (10) for the pumped medium emerging from the impeller are created here by rectangular punched-outs which extend over the circumference are distributed and spaced from each other. Webs (16) remaining between the openings (10) serve to stiffen the housing.
  • FIG. 6 Another type of punched-out area for the passage openings (10) is shown in FIG. 6.
  • the opening (10) is U-shaped, whereby a tongue-like element (17) remains in addition to the webs (16).
  • the tongues (17) can be bent up so that a conveying medium flowing out of the impeller flows through the passage openings (10) in a guided form.
  • FIG. 8 A variant of this is shown in FIG. 8.
  • the punched-outs for the passage opening (10) here have an H-shaped contour. This results in two tongues (17, 18) which can be bent inwards and outwards according to the section in FIG. 9 in order to obtain an even better guidance or stator-like design.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Spiralgehäuse gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
  • Bei Kreiselpumpen radialer und halbaxialer Bauart finden häufig Spiralgehäuse Anwendung. Diese lassen sich bei einer Gußkonstruktion leicht, bei Gehäusen in Blechbauweise jedoch schwer herstellen. Bedingt durch die bei der Blechbauweise dominierende Tiefziehtechnik können in radialer Richtung sich erstreckende, über den Umfang eine zunehmende Querschnittserweiterung aufweisende Spiralgehäuse kaum geformt werden. Eine Lösung hierzu zeigt die DE-OS 20 47 501, bei der dem Laufrad einer Kreiselpumpe ein Gehäuse mit einem einfach herzustellenden Ringraum nachgeordnet ist. Ein druckseitig angeordneter Gehäusedeckel verfügt über eine sich in axialer Richtung erstreckende Spiralform, wodurch sich nach vollendeter Montage ein in axialer Richtung verändernder Spiralraum ergibt. Hierbei handelt es sich jedoch um eine Kompromißlösung, deren Effektivität mit einer sich radial erstreckenden Spiralform nicht vergleichbar ist. Insbesondere bei Laufrädern höherer spezifischer Drehzahl haben sich bei Pumpengehäusen mit radial verlaufender Spirale deutliche hydraulische Vorteile herauskristallisiert.
  • Eine andere Lösung zeigt die DE-OS 30 08 672. In ein Ringraumgehäuse wird eine aus einem Rohr geformte Spirale eingelegt, wodurch innerhalb des Ringraumgehäuses ein Spiralraum entsteht. Abstützelemente verbinden den Spiralraum mit dem umgebenden flüssigkeitsdichten Ringraumgehäuse. Diese Bauart ist sehr materialintensiv und aufwendig in der Herstellung.
  • Das DE-GM 18 92 493 zeigt ein Spiralgehäuse, welches aus zwei in der Draufsicht halbkreisförmigen Gehäusehälften mit unterschiedlichen Radien besteht und um die Differenz ihrer Halbmesser gegeneinander versetzt montiert sind. An den aneinanderstoßenden Kanten erfolgt eine Schweißverbindung. Durch entsprechende Montage des Laufrades ergibt sich ein Spiralraum.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine aus spanlos geformten Bauteilen gefertigte Kreiselpumpe ein in wenig aufwendiger Weise herstellbares Spiralgehäuse zu entwickeln. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches.
  • Somit kann der als separates Bauteil ausgebildete Spiralraum mit einem einheitlichen Innendurchmesser versehen werden, der es erlaubt, den Spiralraum an einem beispielsweise topfförmig gezogenen Pumpengehäuse anzubringen und im Bereich des Laufradaustrittes zu befestigen. Hierzu sehen Ausgestaltungen der Erfindung vor, daß das Pumpengehäuse in einem dem Laufradaustritt gegenüberliegenden Gehäusebereich mit einer oder mehreren Öffnungen versehen ist und daß der Spiralraum die Öffnungen umhüllt und dicht mit dem Pumpengehäuse verbunden ist und daß der Spiralraum auf das Pumpengehäuse aufgeschoben ist.
  • Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Spiralraum zwischen zwei, beiderseits des Laufrades befindlichen Pumpengehäuseteilen angeordnet und dicht mit diesen verbunden.
  • Das Pumpengehäuse kann hierbei als Topfgehäuse mit oder ohne angeformten Saugstutzen geformt werden und vor oder hinter der Laufradebene durch einen Schneidvorgang in zwei Teile getrennt werden. Die einander zugekehrten Schnittstellen des Topfgehäuses lassen sich dann in bekannter Weise mit den in radialer Richtung verlaufenden Seitenwänden des Spiralraumes verbinden.
  • Die Ansprüche 5 bis 8 beschreiben Ausgestaltungen, die die Herstellung des Spiralraumes zum Gegenstand haben. Der Spiralraum kann als ein- oder mehrteiliges gürtelförmiges Bauteil um das eigentliche Pumpengehäuse herum gelegt werden. Und die Ausgestaltungen der Ansprüche 9 bis 12 betreffen die Pumpengehäuse-Ausbildung.
  • Im Bereich des Spiralraumes sind die saug- und druckseitigen Gehäuseteile durch axial verlaufende Stege miteinander verbunden. Auch ist es möglich, die Stege als eigenständige Bauteile über den Umfang des Gehäuses verteilt sowie saug- und druckseitige Gehäuseteile miteinander verbindend anzuordnen. Auch können die Stege Bestandteil eines einteiligen, saug- und druckseitige Gehäuseteile aufweisenden Pumpengehäuses sein. Die Stege können aber auch Zwischenraum zwischen mehreren eingestanzten Öffnungen für den Durchtritt des Strömungsmediums sein. Zur besseren Strömungsführung können die Stege gegenüber einer Umfangstangenten mit einem Anstellwinkel versehen sein.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Die
    • Fig. 1 und 2
    zeigen Schnitte durch die Längsachse von Spiralgehäusen, die
    Fig. 3
    einen Schnitt quer zur Drehachse durch das Spiralgehäuse und die
    Fig. 4 bis 9
    verschiedene Ausbildungen der Verbindungen des Pumpengehäuses im Bereich des Spiralraumes.
  • Die Fig. 1 zeigt ein Spiralgehäuse im Schnitt. Dies besteht in dem gezeigten Beispiel aus einem saugseitigen Pumpengehäuseteil (1), an dem gleichzeitig ein Saugstutzen (2) angeformt ist. Zur Verbindung mit einer Rohrleitung verfügt der Saugstutzen (2) über einen Anschlußflansch (3). Ein druckseitiger Pumpengehäuseteil (4) ist mit weiteren Flanschflächen (5) zur Verbindung mit einem hier nicht dargestellten Lagerstuhl, Blockmotor oder dgl. versehen. Das saugseitige und druckseitige Pumpengehäuseteil (1, 4) sind jeweils als rotationssymmetrische Tiefziehteile herstellbar. Es ist auch ohne weiteres möglich, das Teil (1) und (4) als ein einteiliges Tiefziehteil herzustellen, welches dann im Bereich der Stirnfläche (6) zur Bildung eines Flüssigkeitsaustrittes aufgetrennt wird. Das dadurch gebildete zweite Gehäuseteil, nämlich das druckseitige Pumpengehäuseteil (4) wird mit Abstand zum saugseitigen Gehäuseteil (1) montiert und die Verbindung zwischen beiden Teilen erfolgt durch einen separat erstellten Spiralraum (7). Mit Hilfe umlaufender Schweißnähte (8, 9) erfolgt die Verbindung der Teile untereinander. Somit kann die Eintrittsöffnung (10) in den Spiralraum (7) in einfachster Weise durch entsprechende Positionierung der Teile zueinander erreicht werden.
  • Wie den weiter unten aufgeführten Figuren 4 bis 9 zu entnehmen ist, kann die Eintrittsöffnung (10) in den Spiralraum (7) auch aus mehreren Eintrittsöffnungen (10) bestehen, die über den Umfang zueinander verteilt angeordnet werden und zwischen sich einen Zusammenhalt unterstützende Stege ausbilden.
  • Die in der Fig. 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich zu der Fig. 1 dadurch, daß hier der Spiralraum (7) zwischen zwei Pumpengehäuseteilen (1, 4) angeordnet und mit diesen verbunden ist.
  • Die Fig. 3 entspricht einer Ansicht gemäß der Linie III-III aus Fig. 1. Der mit einem über den Umfang veränderlichen Querschnitt versehene Spiralraum (7) ist in diesem Ausführungsbeispiel in der Weise gebildet worden, daß ein bandförmiges Teil mit zunehmendem U-förmigem Querschnitt geformt wurde, an dessen Enden (11, 12) zwei den Druckstutzen (13) bildende Halbschalen angeformt sind. Diese werden entlang der Trennfuge (14) schweißtechnisch miteinander verbunden. Der so gebildete Spiralraum (7) kann auf dem Außendurchmesser des saug- und/oder druckseitigen Pumpengehäuseteiles (1, 4) angebracht und dort mittels bekannter Techniken befestigt werden. An dem Druckstutzen (13), dessen Querschnitt sich diffusorförmig erweitert, sind in einfachster Weise Anschlußflansche (15), vgl. Fig. 1, anbringbar.
  • Die Fig. 4 zeigt eine Abwicklung des Bereiches der Eintrittsöffnung (10) in dem Spiralraum (7) welche sich zwischen den saug- und druckseitigen Pumpengehäuseteilen (1, 4) befindet. Letzterer werden durch mehrere im Abstand zueinander angeordnete und die Eintrittsöffnung (10) überbrückende Stege (16) verbunden. Letztere sind in diesem Ausführungsbeispiel mit den Gehäuseteilen verschweißt, es ist aber auch jede andere bekannte Befestigungsart verwendbar.
  • Die Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der die saug- und druckseitige Gehäusehälften (1, 4) Bestandteil eines einzigen Gehäuses sind. Die Durchtrittsöffnungen (10) für das aus dem Laufrad austretende Fördermedium sind hierbei durch rechteckige Ausstanzungen entstanden, welche über den Umfang verteilt und mit Abstand zueinander angeordnet sind. Zwischen den Öffnungen (10) verbleibende Stege (16) dienen der Gehäuseversteifung.
  • Eine andere Art der Ausstanzungen für die Durchtrittsöffnungen (10) zeigt die Fig. 6. Die Öffnung (10) ist U-förmig ausgebildet, wodurch neben den Stegen (16) ein zungenähnliches Element (17) bestehen bleibt.
  • Wie dem Schnitt in Fig. 7 zu entnehmen ist, können die Zungen (17) hochgebogen werden, so daß ein aus dem Laufrad ausströmendes Fördermedium in geleiteter Form durch die Durchtrittsöffnungen (10) hindurchströmt.
  • Eine Abart hiervon zeigt die Fig. 8. Die Ausstanzungen für die Durchtrittsöffnung (10) weisen hier eine H-förmige Kontur auf. Somit entstehen zwei Zungen (17, 18), welche gemäß dem Schnitt in Fig. 9 nach innen und außen gebogen werden können, um somit eine noch bessere Führung bzw. leitradähnliche Gestaltung zu erhalten.

Claims (12)

  1. Spiralgehäuse für eine Kreiselpumpe in Blechbauweise, bestehend aus einem einem Laufrad nachgeordneten, als eigenständiges Bauteil ausgebildeten Spiralraum und einem den Spiralraum positionierenden Pumpengehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Spiralraumes (7) dem Außendurchmesser des Pumpengehäuses (1, 4) entspricht und der Außendurchmesser des Pumpengehäuses (1, 4) unwesentlich größer als der Außendurchmesser des Laufrades ausgebildet ist.
  2. Spiralgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpengehäuse (1, 4) in einem dem Laufradaustritt gegenüberliegenden Gehäusebereich mit einer oder mehreren Öffnungen (10) versehen ist und daß der Spiralraum (7) die Öffnungen (10) umhüllt und dicht mit dem Pumpengehäuse (1, 4) verbunden ist.
  3. Spiralgehäuse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiralraum (7) auf das Pumpengehäuse (1, 4) aufgeschoben ist.
  4. Spiralgehäuse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiralraum (7) zwischen zwei, beiderseits des Laufrades befindlichen Pumpengehäuseteilen (1, 4) angeordnet und dicht mit diesen verbunden ist.
  5. Gehäuse nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Spiralraum (7) ein aufgetrenntes Ringelement bildet, dessen Trennebene (14) im Bereich des Druckstutzens (13) liegt.
  6. Spiralgehäuse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den einander gegenüberliegenden Enden (11, 12) des Ringelementes druckstutzenbildende Ausformungen angebracht sind.
  7. Spiralgehäuse nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (11, 12) des Ringelementes mit einem den Druckstutzen bildenden Formteil verbunden sind.
  8. Spiralgehäuse nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, jeweils einen zunehmenden U-förmigen Querschnitt aufweisende und miteinander verbundene Segmente den Spiralraum (7) bilden.
  9. Spiralgehäuse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits des Laufrades befindliche Pumpengehäuseteilen (1, 4) durch über den Umfang verteilt angeordnete Stege (16) miteinander verbunden sind.
  10. Spiralgehäuse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (16) als eigenständige Bauteile ausgebildet sind.
  11. Spiralgehäuse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß über den Umfang des Pumpengehäuses (1, 4) verteilt und im Bereich des Laufradaustrittes sowie des Spiralraumes (7) angeordnete Öffnungen (10) zwischen sich Stege (16) ausbilden.
  12. Spiralgehäuse nach den Ansprüchen 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (16) gegenüber einer am Umfang anliegenden Tangente einen Anstellwinkel aufweisen.
EP91902958A 1990-02-22 1991-02-01 Spiralgehäuse in blechbauweise Expired - Lifetime EP0516637B1 (de)

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DE4005640 1990-02-22
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EP0516637A1 EP0516637A1 (de) 1992-12-09
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JP (1) JPH0647999B2 (de)
CN (1) CN1023246C (de)
AT (1) ATE111567T1 (de)
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