EP0599204A1 - Submersible pump assembly - Google Patents
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- EP0599204A1 EP0599204A1 EP93118605A EP93118605A EP0599204A1 EP 0599204 A1 EP0599204 A1 EP 0599204A1 EP 93118605 A EP93118605 A EP 93118605A EP 93118605 A EP93118605 A EP 93118605A EP 0599204 A1 EP0599204 A1 EP 0599204A1
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- submersible pump
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D7/00—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
- F04D7/02—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type
- F04D7/04—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type the fluids being viscous or non-homogenous
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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- F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
- F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
- F04D13/08—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use
- F04D13/086—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use the pump and drive motor are both submerged
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- F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
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- F05D2260/60—Fluid transfer
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Definitions
- the invention relates to a submersible pump unit with a free passage for balls up to diameter d, consisting essentially of an electric motor and a centrifugal pump driven by it, which are arranged axially, with an inlet opening and an outlet opening designed as a pressure port.
- Such units are used for example in the field of wastewater technology. They are used not only to convey pure or contaminated liquids, but also to transport solids carried in the liquid. Such units are therefore designed so that solid parts can be conveyed up to the size of a ball that fits through the inlet opening. They are therefore often e.g. used in the construction or food industry.
- the impeller In order to allow the passage of large solid parts, it is known to design the impeller as a single-bladed, ducted or free-flow impeller.
- the inlet opening is usually located on the underside of the pump directly below the impeller.
- the outlet opening in the form of the pressure port is usually arranged radially to the impeller.
- Such a pump is known for example from US Pat. No. 4,454,993 or US Pat. No. 4,697,746.
- these pumps are a shredder assigned in the conveying direction in front of the impeller, which is to shred the solid parts before entering the area of the pump impeller.
- Submersible pump units with a concentric housing are also known, from which the fluid is radially discharged and then directed in a bend in the direction parallel to the axis.
- the object of the invention is to create a submersible pump unit which has a better efficiency, in particular with a large free delivery cross section, and which can be made slimmer in comparison to the known submersible pump units.
- the approximately concentric pump housing with an inner diameter D is formed as a molded part, the housing wall of which has a bulge which forms a stagnation zone for the pressure-side flow, in which the fluid is deflected in a substantially axially parallel direction and is led through a channel to the pressure port.
- the flow is deflected in an approximately axially parallel direction, that is to say generally in the vertical direction, as a result of which the aggregate diameter can be considerably reduced because the cross section of the channel may also cover part of the area between the impeller and the concentric housing.
- the transition from the storage zone to the concentric housing should be rounded, with a transition radius r ü .
- the unit can be built in a slimmer form, which increases the area of application and reduces the material expenditure.
- the size of the unit, especially the motor, can be reduced if adequate cooling can always be guaranteed. This is particularly effective when the liquid is used as a cooling liquid.
- a simple solution is to provide openings at the beginning and end of the duct that lies within the unit housing and runs between the accumulation zone and the pressure port. Through the openings at different pressure levels, a partial flow for motor cooling is passed through the annular space between the unit housing and the encapsulated stator.
- the unit is advantageously equipped with a single-bladed, ducted or free-flow impeller, the wall surrounding the impeller then expediently being part of a shell-shaped housing part which belongs to the unit housing and forms, for example, the lower housing part.
- a shell-shaped housing part can be formed inexpensively from cold-formed steel sheet, which also has the advantage that the roughness of the surface is very low, which in turn benefits the improvement in efficiency.
- the bulge forming the storage zone in the housing wall is advantageously designed such that the cross section of this bulge follows an arc in the storage area, the diameter of this circle corresponding to that of the inlet opening and that of the channel and the pressure port. This largely ensures that everything that can enter the unit through the inlet opening is also conveyed out again, in particular does not become lodged within the unit.
- the bulge which forms the storage zone is advantageously arranged in the housing wall in such a way that, viewed in the direction of flow, it connects approximately tangentially to the concentric part of the housing wall.
- the transition radius from the storage zone to the concentric part of the housing has also proven to be influential. This transition radius r ü should be between the limits d / 8 ⁇ r ü ⁇ d / 4 move.
- FIG. 1 shows a submersible pump unit which has an encapsulated motor 1 which is seated within the essentially cylindrical unit housing 2.
- the electrical supply line 3 of the motor 1 is led out of the motor housing 4 and the unit housing 2 upwards.
- the motor housing 4 sits slightly eccentrically within the unit housing 2, an annular space 5 being formed in this area between the outer circumference of the motor housing 4 and the inside of the unit housing 2. This annular space is closed at the top by the end wall 6 of the unit housing and at the bottom by an annular end wall 7, which forms part of the actual pump housing.
- the shaft 8 of the motor 1 is led out of the motor housing 4 downwards and sealed against it in this area.
- the lower free shaft end protrudes into the pump chamber 9 and carries there an impeller 10 in the form of a free-flow impeller.
- the impeller is closed at the top by a disk-shaped impeller part 11, which is arranged perpendicular to the shaft 8 and carries impeller blades 12.
- the pump chamber 9 is delimited at the top by the lower end of the motor housing 4 and the end wall 7.
- the lateral and lower boundary is formed by a molded part 13, which is approximately bowl-shaped, consists of cold-formed sheet metal and is firmly connected to the other unit housing 2, in particular the foot 14.
- the foot 14 is flush with the cylindrical outer contour of the other unit housing 2 and (not shown) has sufficiently large recesses for the free passage of the medium.
- the molded part 13 has a circular recess 15 in the area under the impeller 10, that is, in the extension of the shaft 8, which forms the inlet opening of the pump.
- the outlet opening of the unit is formed by a pressure port 16 arranged on the upper end face, which is connected to the pump chamber 9 via a pipe 17 arranged in the annular space 5 of the unit housing 2, approximately parallel to the longitudinal axis of the unit and the shaft 8.
- the tube 17 opens into the end wall 7, specifically in the area above a bulge 18 forming a storage zone in the molded part 13.
- the tube 17 connects to the pump chamber 9 approximately at the level of the disk-shaped impeller part 11.
- the tube 17 Shortly above its connection to the pump chamber 9, but above the end wall 7, that is to say in the area of the annular chamber 5, the tube 17 has recesses 19 in the form of circular openings. Corresponding recesses 20 are close the upper end, that is, close to the pressure connection 16 in the pipe 17. These recesses 19 and 20 are at different pressure levels during operation of the pump, so that in addition to the main flow flowing through the pipe 17, a secondary flow flowing out of the pipe 17 via the recesses 19 and re-entering via the recesses 20 adjusts the annular space 5 flows through and thus cools the engine 1. This cooling flow can be adjusted by appropriate dimensioning of the recesses 19 and 20 and other suitable fluidic measures within the annulus 5 according to the cooling requirements.
- the molded part 13 is shown in detail with reference to FIGS. 2 to 4.
- the area of the actual pump chamber it has an approximately concentric housing wall 21, which merges tangentially into the corresponding wall part of the bulge 18 in the area 22.
- the area 22 is in plan view (FIG. 2) both tangential to the concentric housing wall part 21 and to that of the bulge 18 which is eccentrically aligned with the pipe 17.
- the housing wall 21 merges upwards with a small radius into a horizontal part 23 with which it is connected to the rest of the unit housing 2. This horizontal part 23 is followed, as can be seen in FIG. 3 and FIG. 4, by a collar-shaped part 24.
- the housing wall 21 merges with a large radius into a likewise horizontal, but inwardly running wall part 25, which limits the pump chamber 9 in this area at the bottom.
- the horizontal wall part 25 runs downward like a shell toward the recess 15, this shell-shaped part is designated by 26.
- the radius r with which the housing wall 21 merges into the wall part 25 corresponds to the radius r of the bulge 18, which in this area has a spherical surface follows.
- the radius r is half the diameter d of the inlet opening 15, the tube 17.
- This diameter d also corresponds approximately to the distance between the impeller and the underlying housing parts of the molded part 13. In this way, a free passage of the order of one Ball with the aforementioned diameter d guaranteed by the entire pump unit.
- a projection 28 is formed in the opposite direction, where the tangents of the housing wall parts 21 of the concentric part and the bulge 18 intersect.
- the geometric relationships of the molded part 13 have already been explained in the introduction, they are shown in detail in FIG. 2.
- the ball diameter of the largest ball is indicated with d, which can be conveyed through the unit with the flow.
- D denotes the diameter of the concentric part of the pump housing, that is to say in the concentric region of the housing wall 21.
- the bulge 18, which follows a spherical surface with the radius r, is arranged such that the center M of this sphere lies on an arc of a diameter B arranged concentrically with the pump impeller 10.
- transition radius r ü already mentioned at the beginning is one sixth of the ball diameter in the embodiment shown, but it can be between an eighth and a quarter of the ball diameter d d / 4 ⁇ r ü ⁇ d / 8.
- the ball diameter d not only determines the design of the molded part 13, but in the same way the diameter of the recess 15, that of the tube 17 and that of the adjoining pressure connector 16.
- the unit When the pump is operating, the unit is partially or completely immersed in the liquid to be pumped.
- the pumped medium enters the pump chamber 9 through the inlet opening 15 and is set in motion by the impeller 10, namely in the radial and tangential directions. It is then guided through the housing wall 21 and directed over the area 22 to the bulge 18.
- a storage zone now forms here, the conveying liquid is deflected upwards, where it enters the pipe 17 and finally exits at the pressure connection 16.
- the partial flow for cooling that is formed has already been described above.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Tauchpumpenaggregat mit freiem Durchgang für Kugeln bis zum Durchmesser d, im wesentlichen bestehend aus einem Elektromotor und einer davon angetriebenen Kreiselpumpe, die achsgleich angeordnet sind, mit einer Einlaßöffnung und einer als Druckstutzen ausgebildeten Auslaßöffnung.The invention relates to a submersible pump unit with a free passage for balls up to diameter d, consisting essentially of an electric motor and a centrifugal pump driven by it, which are arranged axially, with an inlet opening and an outlet opening designed as a pressure port.
Derartige Aggregate werden beispielsweise im Bereich der Abwassertechnik eingesetzt. Sie dienen dabei nicht nur zur Förderung reiner oder verschmutzter Flüssigkeiten, sondern auch zum Transport von in der Flüssigkeit mitgeführten Feststoffen. Solche Aggregate sind daher konstruktiv so ausgelegt, daß Feststoffteile bis zur Größe einer durch die Einlaßöffnung passenden Kugel gefördert werden können. Sie werden daher auch häufig z.B. in der Bau- oder Nahrungsmittelindustrie verwendet.Such units are used for example in the field of wastewater technology. They are used not only to convey pure or contaminated liquids, but also to transport solids carried in the liquid. Such units are therefore designed so that solid parts can be conveyed up to the size of a ball that fits through the inlet opening. They are therefore often e.g. used in the construction or food industry.
Um den Durchgang von großen Feststoffteilen zu ermöglichen, ist es bekannt, das Laufrad als Einschaufel-, Kanal- oder Freistromlaufrad auszubilden. Die Einlaßöffnung befindet sich in der Regel an der Unterseite der Pumpe direkt unter dem Laufrad. Die Auslaßöffnung in Form des Druckstutzens ist in der Regel radial zum Laufrad angeordnet. Eine solche Pumpe ist beispielsweise aus US-PS 4,454,993 oder US-PS 4,697,746 bekannt. Diesen Pumpen ist allerdings ein Schnitzelwerk in Förderrichtung vor dem Laufrad zugeordnet, das die Feststoffteile vor Eintritt in den Bereich des Pumpenlaufrades zerkleinern soll.In order to allow the passage of large solid parts, it is known to design the impeller as a single-bladed, ducted or free-flow impeller. The inlet opening is usually located on the underside of the pump directly below the impeller. The outlet opening in the form of the pressure port is usually arranged radially to the impeller. Such a pump is known for example from US Pat. No. 4,454,993 or US Pat. No. 4,697,746. However, these pumps are a shredder assigned in the conveying direction in front of the impeller, which is to shred the solid parts before entering the area of the pump impeller.
Weiter sind Tauchpumpenaggregate mit konzentrischem Gehäuse bekannt, aus dem das Fluid radial abgeführt und danach in einem Krümmer in die achsparallele Richtung gelenkt wird.Submersible pump units with a concentric housing are also known, from which the fluid is radially discharged and then directed in a bend in the direction parallel to the axis.
All diesen bekannten Tauchpumpenaggregaten gemeinsam ist ein vergleichsweise schlechter Wirkungsgrad, da innerhalb des Pumpengehäuses bei der Umwandlung kinetischer in potentielle Energie große Verluste auftreten. Ein weiterer Nachteil dieser Bauart besteht darin, daß aufgrund des radial herausgeführten Druckstutzens das Pumpenaggregat vergleichsweise ausladend baut, was insbesondere dann von Nachteil ist, wenn es um den Einsatz in engen Schächten, Rohren oder dergleichen geht.All these known submersible pump units have in common a comparatively poor efficiency, since large losses occur within the pump housing during the conversion of kinetic to potential energy. Another disadvantage of this type of construction is that due to the radially led out pressure connection, the pump assembly is relatively bulky, which is particularly disadvantageous when it is used in narrow shafts, pipes or the like.
Ausgehend von dem einleitend beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Tauchpumpenaggregat zu schaffen, das insbesondere bei großem freien Förderquerschnitt einen besseren Wirkungsgrad aufweist und das im Vergleich zu dem bekannten Tauchpumpenaggregaten schlanker ausgebildet werden kann.On the basis of the prior art described in the introduction, the object of the invention is to create a submersible pump unit which has a better efficiency, in particular with a large free delivery cross section, and which can be made slimmer in comparison to the known submersible pump units.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das etwa konzentrische Pumpengehäuse mit einem Innendurchmesser D als Formteil ausgebildet ist, dessen Gehäusewand eine Ausbuchtung aufweist, die für die druckseitige Strömung eine Stauzone bildet, in der das Fluid in eine im wesentlichen achsparallele Richtung umgelenkt und durch einen Kanal zum Druckstutzen geführt wird.This object is achieved according to the invention in that the approximately concentric pump housing with an inner diameter D is formed as a molded part, the housing wall of which has a bulge which forms a stagnation zone for the pressure-side flow, in which the fluid is deflected in a substantially axially parallel direction and is led through a channel to the pressure port.
Bei der vorliegenden Erfindung wird im Vergleich zu bekannten Konstruktionen ein deutlich besserer Wirkungsgrad erreicht, da die Umwandlung von kinetischer in potentielle Energie verlustärmer erfolgt. Die im Bereich der Stauzone vorgenommene Umlenkung der Strömung in die achsparallele Richtung unter gleichzeitiger Reduzierung der Geschwindigkeit auf das Druckstutzenniveau gewährleistet eine verlustarme Energieumwandlung im Druckbereich des Aggregats.In the present invention, a significantly better efficiency is achieved compared to known designs, since the Conversion of kinetic into potential energy takes place with less loss. The deflection of the flow in the area of the stowage zone in the direction parallel to the axis while simultaneously reducing the speed to the pressure port level ensures low-loss energy conversion in the pressure area of the unit.
Die Umfangskomponente der das Laufrad verlassenden Strömung cu baut sich nach dem Flächensatz
bis zur Wand des konzentrischen Gehäuses hin ab. Diese Umfangskomponente an der Gehäusewand liegt bei den meisten der bekannten Pumpen im Bereich der zwei- bis fünffachen Stutzengeschwindigkeit des jeweiligen Aggregats. Durch die Verformung der konzentrischen Wand zu einer Stauzone mit einem in diesem Bereich anschließenden, zum Druckstutzen führenden Kanal kann ein Teil der im drallbehafteten Förderstrom vorhandenen kinetischen Energie in potentielle Energie umgesetzt werden. Gleichzeitig wird eine Umlenkung der Strömung in eine etwa achsparallele Richtung, also in der Regel vertikale Richtung vorgenommen, wodurch sich der Aggregatdurchmesser erheblich verringern läßt, weil der Querschnitt des Kanals auch einen Teil der zwischen dein Laufrad und dem konzentrischen Gehäuse liegenden Fläche überdecken darf. Die Lage des Mittelpunktes M, von dem aus der Kreisbogenteil für die Ausbuchtung zu ziehen ist (vorzugsweise mit dem Radius
down to the wall of the concentric housing. With most of the known pumps, this peripheral component on the housing wall is in the range of two to five times the nozzle speed of the respective unit. Due to the deformation of the concentric wall to form a storage zone with a channel in this area that leads to the pressure port, part of the kinetic energy present in the swirling flow can be converted into potential energy. At the same time, the flow is deflected in an approximately axially parallel direction, that is to say generally in the vertical direction, as a result of which the aggregate diameter can be considerably reduced because the cross section of the channel may also cover part of the area between the impeller and the concentric housing. The location of the center point M, from which the circular arc part for the bulge is to be drawn (preferably with the radius
Versuche haben gezeigt, daß der zusätzliche Druckhöhenaufbau durch die erfindungsgemäße Lösung - bei der der Mittelpunkt M der Ausbuchtung auf dem Durchmesser D des konzentrischen Gehäuses liegt und der Radius dieser Ausbuchtung dem halben Kugeldurchmesser entspricht, wobei der Grund der Ausbuchtung Teil einer Kugelfläche ist - verglichen mit einem Tauchpumpenaggregat gleicher Förderleistung und gleichem freien Förderdurchgang nach dem Stand der Technik in der Größenordnung von 6 bis 10 % der von der Pumpe geleisteten Förderhöhe liegt. Dieser Prozentsatz ist etwa der Verbesserung des Pumpenwirkungsgrades gleichzusetzen.Experiments have shown that the additional pressure head build-up by the solution according to the invention - in which the center M of the bulge lies on the diameter D of the concentric housing and the radius of this bulge corresponds to half the ball diameter, the base of the bulge being part of a spherical surface - compared with a submersible pump unit with the same delivery rate and the same free delivery passage according to the state of the art in the order of 6 to 10% of the pump head. This percentage is roughly equivalent to improving pump efficiency.
Neben der Wirkungsgraderhöhung durch die verbesserte Fluidstromführung innerhalb des Aggregates ergibt sich der Vorteil, daß das Aggregat in schlankerer Form gebaut werden kann, wodurch der Einsatzbereich vergrößert und der Materialaufwand verringert wird.In addition to the increase in efficiency due to the improved fluid flow inside the unit, there is the advantage that the unit can be built in a slimmer form, which increases the area of application and reduces the material expenditure.
Die Baugröße des Aggregats, insbesondere des Motors, kann verringert werden, wenn stets eine ausreichende Kühlung gewährleistet werden kann. Diese erfolgt besonders effektiv, wenn man die Förderflüssigkeit als Kühlflüssigkeit einsetzt. Eine einfache Lösung besteht darin, den innerhalb des Aggregatgehäuses liegenden und zwischen Stauzone und Druckstutzen verlaufenden Kanal am Anfang und Ende mit Durchbrechungen zu versehen. Durch die auf verschiedenem Druckniveau liegenden Öffnungen wird ein Teilförderstrom zur Motorkühlung durch den Ringraum zwischen Aggregatgehäuse und gekapseltem Stator geleitet.The size of the unit, especially the motor, can be reduced if adequate cooling can always be guaranteed. This is particularly effective when the liquid is used as a cooling liquid. A simple solution is to provide openings at the beginning and end of the duct that lies within the unit housing and runs between the accumulation zone and the pressure port. Through the openings at different pressure levels, a partial flow for motor cooling is passed through the annular space between the unit housing and the encapsulated stator.
Um bei einem möglichst großen freien Förderdurchgang einen vergleichsweise guten Wirkungsgrad zu erreichen, wird das Aggregat vorteilhaft mit einem Einschaufel-, Kanal- oder einem Freistromlaufrad ausgerüstet, wobei die das Kreiselrad umgebende Wand dann zweckmäßigerweise Teil eines schalenförmigen Gehäuseteils ist, das zum Aggregatgehäuse gehört und beispielsweise den unteren Gehäuseteil bildet. Ein solches schalenförmiges Gehäuseteil kann kostengünstig aus kaltverformtem Stahlblech gebildet sein, was zudem noch den Vorteil hat, daß die Rauhigkeit der Oberfläche sehr gering ist, was wiederum der Verbesserung des Wirkungsgrades zugutekommt.In order to achieve a comparatively good efficiency with the largest possible free passage, the unit is advantageously equipped with a single-bladed, ducted or free-flow impeller, the wall surrounding the impeller then expediently being part of a shell-shaped housing part which belongs to the unit housing and forms, for example, the lower housing part. Such a shell-shaped housing part can be formed inexpensively from cold-formed steel sheet, which also has the advantage that the roughness of the surface is very low, which in turn benefits the improvement in efficiency.
Die die Stauzone bildende Ausbuchtung in der Gehäusewand wird vorteilhaft so ausgebildet, daß der Querschnitt dieser Ausbuchtung im Staubereich einem Kreisbogen folgt, wobei der Durchmesser dieses Kreises dem der Einlaßöffnung und dem des Kanals und des Druckstutzens entspricht. Hierdurch ist weitgehend sichergestellt, daß all das, was durch die Einlaßöffnung in das Aggregat eintreten kann auch wieder herausgefördert wird, insbesondere sich nicht innerhalb des Aggregates festsetzt.The bulge forming the storage zone in the housing wall is advantageously designed such that the cross section of this bulge follows an arc in the storage area, the diameter of this circle corresponding to that of the inlet opening and that of the channel and the pressure port. This largely ensures that everything that can enter the unit through the inlet opening is also conveyed out again, in particular does not become lodged within the unit.
Um eine möglichst gute Umsetzung von kinetischer in potentielle Energie zu erreichen, wird die Ausbuchtung, welche die Stauzone bildet, vorteilhaft so in der Gehäusewand angeordnet, daß sie in Strömungsrichtung gesehen etwa tangential an den konzentrischen Teil der Gehäusewand anschließt. Als einflußreich hat sich auch der Übergangsradius von der Stauzone auf den konzentrischen Teil des Gehäuses erwiesen. Dieser Übergangsradius rü sollte sich zwischen den Grenzen
bewegen.In order to achieve the best possible conversion of kinetic to potential energy, the bulge which forms the storage zone is advantageously arranged in the housing wall in such a way that, viewed in the direction of flow, it connects approximately tangentially to the concentric part of the housing wall. The transition radius from the storage zone to the concentric part of the housing has also proven to be influential. This transition radius r ü should be between the limits
move.
Insbesondere dann, wenn die Förderflüssigkeit Feststoffpartikel mitführt, wird im Bereich der Stauzone eine erhöhte abrasive Beanspruchung festzustellen sein. Es ist daher zweckmäßig, diesen Teil der Wandung entweder aus entsprechend verschleißfestem Material zu bilden oder aber mit verschleißfestem Material zu belegen.In particular, if the conveying liquid carries solid particles, an increased abrasive load will be found in the area of the storage zone. It is therefore expedient either to form this part of the wall from correspondingly wear-resistant material or to cover it with wear-resistant material.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1- in stark vereinfachter Darstellung ein Tauchpumpenaggregat im Längsschnitt,
Figur 2- eine Draufsicht auf das untere Gehäuseteil des Aggregates,
Figur 3- einen Schnitt längs der Schnittlinie III-III in
Figur 2 und Figur 4- eine perspektivische Darstellung der Pumpengehäusewand im Bereich des Laufrades und der Stauzone sowie die Anordnung des die Stauzone mit dem Druckstutzen verbindenden Rohres innerhalb des Gehäuses.
- Figure 1
- in a greatly simplified representation, a submersible pump unit in longitudinal section,
- Figure 2
- a plan view of the lower housing part of the unit,
- Figure 3
- a section along the section line III-III in Figure 2 and
- Figure 4
- a perspective view of the pump housing wall in the area of the impeller and the accumulation zone and the arrangement of the tube connecting the accumulation zone with the pressure port within the housing.
In Figur 1 ist ein Tauchpumpenaggregat dargestellt, das einen gekapselten Motor 1 aufweist, der innerhalb des im wesentlichen zylindrischen Aggregatgehäuses 2 sitzt. Die elektrische Versorgungsleitung 3 des Motors 1 ist aus dem Motorgehäuse 4 und dem Aggregatgehäuse 2 nach oben herausgeführt. Das Motorgehäuse 4 sitzt leicht außermittig innerhalb des Aggregatgehäuses 2, wobei zwischen dem Außenumfang des Motorgehäuses 4 und der Innenseite des Aggregatgehäuses 2 in diesem Bereich ein Ringraum 5 gebildet ist. Dieser Ringraum wird nach oben durch die Stirnwand 6 des Aggregatgehäuses und nach unten durch eine ringförmige Stirnwand 7 abgeschlossen, die Teil des eigentlichen Pumpengehäuses bildet.FIG. 1 shows a submersible pump unit which has an encapsulated
Die Welle 8 des Motors 1 ist aus dem Motorgehäuse 4 nach unten herausgeführt und in diesem Bereich demgegenüber abgedichtet. Das untere freie Wellenende ragt in den Pumpenraum 9 hinein und trägt dort ein Laufrad 10 in Form eines Freistromlaufrades. Das Laufrad ist nach oben hin durch ein scheibenförmiges Laufradteil 11 abgeschlossen, das senkrecht zur Welle 8 angeordnet ist und Laufradschaufeln 12 trägt.The
Der Pumpenraum 9 wird durch das untere Ende des Motorgehäuses 4 sowie die Stirnwand 7 nach oben hin begrenzt. Die seitliche und untere Begrenzung wird durch ein Formteil 13 gebildet, das etwa schüsselförmig ausgeformt ist, aus kaltverformten Blech besteht und mit dem übrigen Aggregatgehäuse 2, insbesondere dem Fuß 14, fest verbunden ist.The pump chamber 9 is delimited at the top by the lower end of the
Der Fuß 14 schließt bündig an die zylindrische Außenkontur des übrigen Aggregatgehäuses 2 an und weist (nicht dargestellt) ausreichend große Ausnehmungen zum freien Durchgang des Fördermediums auf. Das Formteil 13 weist im Bereich unter dem Laufrad 10, also in Verlängerung der Welle 8, eine kreisrunde Ausnehmung 15 auf, welche die Einlaßöffnung der Pumpe bildet.The
Die Auslaßöffnung des Aggregates wird durch einen an der oberen Stirnseite angeordneten Druckstutzen 16 gebildet, der über ein im Ringraum 5 des Aggregatgehäuses 2, etwa parallel zur Längsachse des Aggregates und der Welle 8 angeordnetes Rohr 17 mit dem Pumpenraum 9 verbunden. Das Rohr 17 mündet in die Stirnwand 7, und zwar im Bereich oberhalb einer eine Stauzone bildenden Ausbuchtung 18 im Formteil 13. Das Rohr 17 schließt etwa in Höhe des scheibenförmigen Laufradteiles 11 an den Pumpenraum 9 an.The outlet opening of the unit is formed by a
Kurz oberhalb seines Anschlusses an den Pumpenraum 9, jedoch oberhalb der Stirnwand 7, also schon im Bereich des Ringraumes 5 weist das Rohr 17 Ausnehmungen 19 in Form von kreisförmigen Durchbrechungen auf. Entsprechende Ausnehmungen 20 sind nahe dem oberen Ende, also nahe am Druckstutzen 16 im Rohr 17 vorgesehen. Diese Ausnehmungen 19 und 20 liegen im Betrieb der Pumpe auf unterschiedlichem Druckniveau, so daß sich neben dem durch das Rohr 17 fließenden Hauptförderstrom ein neben dem Rohr 17 über die Ausnehmungen 19 aus diesem austretender und über die Ausnehmungen 20 wieder eintretender Nebenförderstrom einstellt, der den Ringraum 5 durchströmt und somit den Motor 1 kühlt. Dieser Kühlförderstrom kann durch entsprechende Dimensionierung der Ausnehmungen 19 und 20 sowie weitere geeignete strömungstechnische Maßnahmen innerhalb des Ringraumes 5 entsprechend den Kühlerfordernissen eingestellt werden.Shortly above its connection to the pump chamber 9, but above the
Das Formteil 13 ist anhand der Figuren 2 bis 4 im einzelnen dargestellt. Es weist im Bereich des eigentlichen Pumpenraumes eine etwa konzentrische Gehäusewand 21 auf, die im Bereich 22 tangential in den entsprechenden Wandteil der Ausbuchtung 18 übergeht. Der Bereich 22 ist in Draufsicht (Figur 2) also sowohl tangential zu dem konzentrischen Gehäusewandteil 21 als auch zu dem der exzentrisch fluchtend zum Rohr 17 angeordneten Ausbuchtung 18. Die Gehäusewand 21 geht nach oben mit kleinem Radius in einen horizontalen Teil 23 über, mit dem sie mit dem übrigen Aggregatgehäuse 2 verbunden ist. An diesen horizontalen Teil 23 schließt sich, wie in Figur 3 und Figur 4 erkennbar, noch ein kragenförmiger Teil 24 an.The molded
Nach unten hin geht die Gehäusewand 21 mit großem Radius in einen ebenfalls horizontalen, jedoch nach innen verlaufenden Wandteil 25 über, der den Pumpenraum 9 diesem Bereich nach unten begrenzt. Im Bereich unterhalb des Laufrades 10 läuft der horizontale Wandteil 25 schalenförmig nach unten zur Ausnehmung 15 hin zu, dieser schalenförmige Teil ist mit 26 bezeichnet. Der Radius r, mit dem die Gehäusewand 21 in den Wandteil 25 übergeht entspricht dem Radius r der Ausbuchtung 18, die in diesem Bereich einer Kugeloberfläche folgt. Der Radius r ist halb so groß wie der Durchmesser d der Einlaßöffnung 15, des Rohres 17. Diesem Durchmesser d entspricht auch etwa der Abstand zwischen dem Laufrad und den darunter liegenden Gehäuseteilen des Formteiles 13. Auf diese Weise wird ein freier Durchgang in der Größenordnung einer Kugel mit dem vorgenannten Durchmesser d durch das gesamte Pumpenaggregat gewährleistet.At the bottom, the
Während die Gehäusewand 21 in Strömungsrichtung, die in Figur 4 mit dem Pfeil 27 gekennzeichnet ist, tangential in die Ausbuchtung 18 übergeht, wird in Gegenrichtung ein Vorsprung 28 gebildet, dort wo sich die Tangenten der Gehäusewandteile 21 des konzentrischen Teiles und der Ausbuchtung 18 schneiden.While the
Die geometrischen Beziehungen des Formteils 13 sind bereits einleitend erläutert worden, sie sind in Figur 2 im einzelnen dargestellt. Dabei ist mit d der Kugeldurchmesser der größten Kugel angegeben, die mit dem Förderstrom durch das Aggregat hindurchgefördert werden kann. Mit D ist der Durchmesser des konzentrischen Teils des Pumpengehäuses, also im konzentrischen Bereich der Gehäusewand 21 angegeben. Die Ausbuchtung 18, die einer Kugeloberfläche mit dem Radius r folgt, ist so angeordnet, daß der Mittelpunkt M dieser Kugel auf einem konzentrisch zum Pumpenlaufrad 10 angeordneten Kreisbogen mit dem Durchmesser B liegt. Dieser Durchmesser B kann im Bereich zwischen Bmax und Bmin frei gewählt werden, wobei Bmax durch den Durchmesser D des konzentrischen Gehäuseteils 21 zuzüglich eines Viertels des Kugeldurchmessers d und Bmin durch den vorerwähnten Durchmesser D abzüglich eines Sechstels des Kugeldurchmessers d bestimmt ist, also folgende Beziehung gilt:
The geometric relationships of the molded
Der bereits eingangs erwähnte Übergangsradius rü beträgt in der dargestellten Ausführungsform ein Sechstel des Kugeldurchmessers, er kann jedoch zwischen einem Achtel und einem Viertel des Kugeldurchmessers d liegen
The transition radius r ü already mentioned at the beginning is one sixth of the ball diameter in the embodiment shown, but it can be between an eighth and a quarter of the ball diameter d
Es versteht sich, daß der Kugeldurchmesser d nicht nur die Ausbildung des Formteils 13 bestimmt, sondern in gleicher Weise den Durchmesser der Ausnehmung 15, den des Rohrs 17 und den des sich daran anschließenden Druckstutzens 16.It goes without saying that the ball diameter d not only determines the design of the molded
Beim Betrieb der Pumpe ist das Aggregat teilweise oder vollständig in Förderflüssigkeit eingetaucht. Das Fördermedium tritt durch die Einlaßöffnung 15 in den Pumpenraum 9 ein und wird durch das Laufrad 10 in Bewegung versetzt, und zwar in radialer und tangentialer Richtung. Es wird dann durch die Gehäusewand 21 geführt und über den Bereich 22 zur Ausbuchtung 18 gelenkt. Hier bildet sich nun eine Stauzone, die Förderflüssigkeit wird nach oben umgelenkt, wo sie in das Rohr 17 eintritt und schließlich am Druckstutzen 16 austritt. Der sich dabei bildende Teilförderstrom zur Kühlung ist bereits weiter oben beschrieben worden.When the pump is operating, the unit is partially or completely immersed in the liquid to be pumped. The pumped medium enters the pump chamber 9 through the
- 11
- - Motor- Engine
- 22nd
- - Aggregatgehäuse- Unit housing
- 33rd
- - Leitung- Management
- 44th
- - Motorgehäuse- motor housing
- 55
- - Ringraum- annulus
- 66
- - Stirnwand- front wall
- 77
- - ringförmige Stirnwand- annular end wall
- 88th
- - Welle- Wave
- 99
- - Pumpenraum- pump room
- 1010th
- - Laufrad- Wheel
- 1111
- - Laufradteil (Scheibe)- impeller part (disc)
- 1212th
- - Laufradschaufel- impeller blade
- 1313
- - Formteil- molded part
- 1414
- - Fuß- Foot
- 1515
- - Ausnehmung (Einlaßöffnung)- recess (inlet opening)
- 1616
- - Druckstutzen- discharge nozzle
- 1717th
- - Rohr- Pipe
- 1818th
- - Ausbuchtung- bulge
- 1919th
- - Ausnehmung unten- recess at the bottom
- 2020th
- - Ausnehmung oben- Recess at the top
- 2121
- - Gehäusewand- housing wall
- 2222
- - Bereich- Area
- 2323
- - horizontaler Teil- horizontal part
- 2424th
- - kragenförmiger Teil- collar-shaped part
- 2525th
- - Wandteil (horizontal)- wall part (horizontal)
- 2626
- - schalenförmiger Teil- bowl-shaped part
- 2727
- - Strömungsrichtung- flow direction
- 2828
- - Vorsprung- Head Start
- rü r ü
- - Übergangsradius- transition radius
- rr
-
- Radius der Ausbuchtung 18- Radius of the
bulge 18 - MM
-
- geometrischer Mittelpunkt der Ausbuchtung 18- Geometric center of the
bulge 18 - DD
-
- Durchmesser des konzentrischen Pumpengehäuses im Bereich 21- Diameter of the concentric pump housing in the
area 21 - BB
- - Kreisbogen, auf dem Mittelpunkt M liegt- Circular arc with the center point M.
- Bmax B max
- - maximaler Durchmesser B- maximum diameter B
- Bmin B min
- - minimaler Durchmesser B- minimum diameter B
- dd
- - Kugeldurchmesser- ball diameter
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