EP0639243B1 - Pumpengehäuse - Google Patents

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EP0639243B1
EP0639243B1 EP93911502A EP93911502A EP0639243B1 EP 0639243 B1 EP0639243 B1 EP 0639243B1 EP 93911502 A EP93911502 A EP 93911502A EP 93911502 A EP93911502 A EP 93911502A EP 0639243 B1 EP0639243 B1 EP 0639243B1
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pump housing
pump
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flat
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/60—Mounting; Assembling; Disassembling
    • F04D29/62—Mounting; Assembling; Disassembling of radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/628—Mounting; Assembling; Disassembling of radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for liquid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • 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

Definitions

  • a centrifugal pump which consists of a housing which is divided into two identical housing halves by a plane running perpendicular to the housing axis and running through the center of the housing and is preferably made of plastic.
  • the housing has a separately designed outlet connection, which is connected to a lateral outlet opening provided on the outer housing periphery. When the housing is designed, its outlet opening is displaced in the direction of the housing center axis. Furthermore, the interior of the pump housing extends into the connection area of the outlet connector.
  • the outlet opening of the housing is provided with a flange, so that the outlet nozzle can be attached to the contact surface of the housing with a correspondingly rectangular connection flange.
  • the centrifugal pump is adapted to different requirements by using differently shaped outlet connections.
  • the impeller In order to obtain the assembly advantage, the impeller must not be larger than this opening.
  • the pump consequently has a much smaller impeller diameter compared to the housing diameter and is limited in the capacity adjustment with regard to the delivery head and delivery volume.
  • the in the The centrifugal pump shown in the drawing is a sewer wheel pump and is used to deliver high volumes of contaminated and solid water. The pump is therefore not intended to build up high pressures.
  • this construction has the disadvantage that many parts have to be assembled. In addition to the housing parts, seals and connecting elements are required. Due to the way the parts are connected, flanges are necessary and gaps are formed between the parts in which deposits can form.
  • DE-A-30 00 095 shows a centrifugal pump with a pump housing which has an outlet which is arranged essentially tangentially, relative to the peripheral wall of the pump housing, the outlet having an opening with a substantially rectangular cross section.
  • This opening weakens the rigidity of the housing and offers no additional security against the deformation forces caused by the internal pressure.
  • the welding to the nozzle is complex because the weld seam runs on three levels. For this purpose, the nozzle must be designed so that it can be attached to the three-dimensional contour of the housing.
  • the invention is based on the problem of creating a uniform pump housing suitable for impellers with different delivery heights and delivery quantities, which enables simple manufacture in sheet metal technology, has high rigidity even at the connection point of the pressure connection and achieves the best possible efficiency.
  • the problem is solved according to the invention in that a flattening is carried out on the housing circumference, the flattening narrows the flow space bounded by the pump housing and downstream of the impeller towards the pump axis, and an opening for connecting the connecting piece with a uniform connection cross section is provided on the flattening.
  • the advantages that can be achieved with the invention consist in particular in that the flattening of the pump housing enables a reliable connection of the connecting piece to the housing by welding in one plane. In this way, a gap-free connection can be established, which allows the conveyance of sensitive media.
  • the flattening also increases the rigidity of the housing.
  • the pump housing is primarily developed for manufacturing using sheet metal technology, but is also suitable for manufacturing using other technologies and materials.
  • connection of the connecting piece to the housing is facilitated by increasing the area of the flattening in that sufficient space is created for automatically controlled welding. It is essential that the area at the connection cross section of the connector remains constant for the use of differently shaped connectors on a housing.
  • the development according to claim 3 enables a changed flow guidance in that an increased spur formation can be achieved without using an additional part with an arrangement of the opening and the nozzle that is asymmetrical with respect to the flattening.
  • the opening is advantageously arranged so as to be displaced counter to the direction of flow, so that the spur is enlarged.
  • the development according to claim 4 optimizes the flow control in such a way that on the one hand the transition radii from the pump housing into the flattening reinforce the spur formation and on the other hand the inflow from the housing into the nozzle is improved.
  • the radius at the front in the flow direction is preferably small and the radius at the rear in the flow direction is large.
  • the outward-facing collar on the flattening according to claim 6 is used not only to accommodate any socket with a fixed connection cross section, but also to guide the socket in the overlap region.
  • the collar also helps to stiffen the housing.
  • the neck is preferably welded to the collar, it being possible for the neck to lie inside or outside the collar. Gap-free welding can be achieved with this version by welding the socket from the inside to the collar.
  • the development according to claim 7 relates to a pump housing with a parallel arrangement of the flattening to the axis of rotation of the impeller
  • the development according to claim 8 relates to a pump housing with flattening inclined to the axis of rotation of the impeller.
  • a cylindrical pump housing (1) made of thin sheet metal on its housing periphery has a flattened portion (2) with a collar (3) for receiving a connecting piece (4).
  • the connection piece (4) is a pressure connection piece, at the end of which there is a flange (not shown).
  • the flattening (2) with two different radii of curvature (R1) and (R2) at the points (5) and (6) emerges from the cylindrical housing (1) and is at an angle of about 30 ° to the tangent of the circumference of the cylindrical housing inclined.
  • the flattening does not intersect the impeller circumference (10) here, but this can certainly be allowed.
  • the central axis of the opening (7) on the flattened portion (2) does not go through the center of the housing (1), but is offset by the distance ⁇ against the direction of flow. This increases the formation of a spur (8).
  • Fig. 2 the transition from the housing (1) into the flattening (2) is shown enlarged.
  • the transition at point (5) is carried out with a radius R1, which in this embodiment is larger than the radius R2 at point (6).
  • the spur (8) formed originated from the flattening (2).
  • the opening (7) does not extend over the entire width of the housing (1), but is at a distance from the front (11) and rear (9) housing walls.
  • the cylindrical housing (1) shown can also have a different shape, for. B. a parabolic, conical, spherical or polygonal shape.

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Abstract

Für Kreiselpumpen mit Laufrädern unterschiedlicher Förderhöhe und Fördermenge wird ein einheitliches Pumpengehäuse (1) geschaffen, welches eine einfache Herstellung in Blechtechnik ermöglicht, hohe Steifigkeit auch an der Anschlussstelle des Druckstutzens aufweist und einen bestmöglichen Wirkungsgrad erzielt. Das Pumpengehäuse (1) weist dazu am Gehäuseumfang eine Abflachung (2) auf, die den durch das Pumpengehäuse (1) begrenzten, dem Laufrad nachgeordneten Strömungsraum zur Pumpenachse hin verengt und auf der Abflachung eine Öffnung (7) zum Anschluss des Stutzens (4) mit einheitlichem Anschlussquerschnitt aufweist.

Description

  • Aus der DE-A-33 16 927 ist eine Kreiselpumpe bekannt, die aus einem Gehäuse besteht, welches von einer senkrecht zur Gehäuseachse liegenden, durch die Gehäusemitte verlaufenden Ebene in zwei identische Gehäusehälften geteilt wird und vorzugsweise aus Kunststoff besteht. Das Gehäuse weist einen gesondert ausgebildeten Austrittsstutzen auf, welcher an eine am äußeren Gehäuseumfang vorgesehene seitliche Austrittsöffnung angeschlossen ist. Bei einer Ausführung des Gehäuses wird dessen Austrittsöffnung in Richtung zur Gehäusemittelachse hin versetzt. Weiterhin erstreckt sich der Innenraum des Pumpengehäuses in den Anschlußbereich des Austrittsstutzens hinein. Die Austrittsöffnung des Gehäuses ist mit einem Flansch versehen, so daß der Austrittsstutzen mit einem entsprechend rechteckigen Anschlußflansch an der Anlagefläche des Gehäuses anbringbar ist. Die Kreiselpumpe wird an verschiedene Anforderungen dadurch angepaßt, daß entsprechend unterschiedlich geformte Austrittsstutzen zum Einsatz kommen. Die zweiteilige Ausführung des Gehäuses mit identischen Gehäusehälften, welche eine Öffnung zur Befestigung an einer Pumpe oder zur Aufnahme eines Deckels mit Eintrittsöffnung aufweisen, bedingt eine Einschränkung des Verwendungsbereichs. Um den Montagevorteil zu erhalten, darf das Laufrad nicht größer als diese öffnung sein. Die Pumpe hat folglich einen im Vergleich zum Gehäusedurchmesser viel kleineren Laufraddurchmesser und ist in der Leistungsanpassung bezüglich der Förderhöhe und Fördermenge begrenzt. Die in der Zeichnung dargestellte Kreiselpumpe ist eine Kanalradpumpe und dient dazu, hohe Fördermengen verschmutzten und mit Feststoffen belasteten Wassers zu fördern. Die Pumpe ist also nicht zum Aufbau hoher Drücke vorgesehen. Desweiteren hat diese Konstruktion den Nachteil, daß viele Teile zusammengebaut werden müssen. Neben den Gehäuseteilen sind Dichtungen und Verbindungselemente nötig. Durch die Art der Verbindung der Teile sind Flansche nötig und es entstehen zwischen den Teilen Spalte, in welchen sich Ablagerungen bilden können.
  • Die DE-A-30 00 095 zeigt eine Zentrifugalpumpe mit einem Pumpengehäuse, welches einen im wesentlichen tangential, relativ zur Umfangswand des Pumpengehäuses angeordneten Auslaß hat, wobei der Auslaß eine Öffnung mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt aufweist. Diese Öffnung schwächt das Gehäuse in seiner Steifigkeit und bietet gegen die Verformungskräfte durch den inneren Druck keine zusätzliche Sicherheit. Die Verschweißung mit dem Stutzen ist aufwendig, da die Schweißnaht in drei Ebenen verläuft. Dazu ist der Stutzen so auszugestalten, daß er an die dreidimensionale Kontur des Gehäuses anbringbar ist.
  • Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein einheitliches, für Laufräder mit unterschiedlichen Förderhöhen und Fördermengen geeignetes Pumpengehäuse zu schaffen, welches eine einfache Herstellung in Blechtechnik ermöglicht, hohe Steifigkeit auch an der Anschlußstelle des Druckstutzens aufweist und einen bestmöglichen Wirkungsgrad erzielt.
  • Das Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am Gehäuseumfang eine Abflachung ausgeführt ist, die Abflachung den durch das Pumpengehäuse begrenzten, dem Laufrad nachgeordneten Strömungsraum zur Pumpenachse hin verengt und auf der Abflachung eine Öffnung zum Anschluß des Stutzens mit einheitlichem Anschlußquerschnitt angebracht ist.
  • Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die Abflachung des Pumpengehäuses eine zuverlässige Verbindung des Stutzens mit dem Gehäuse durch Verschweißen in einer Ebene möglich ist. Dabei kann eine spaltfreie Verbindung hergestellt werden, die die Förderung empfindlicher Medien erlaubt. Die Abflachung sorgt zudem für eine Erhöhung der Steifigkeit des Gehäuses. Das Pumpengehäuse ist vorrangig für die Herstellung in Blechtechnologie entwickelt, ist jedoch genauso für die Herstellung nach anderen Technologien und aus anderen Werkstoffen geeignet.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 7 angegeben. Die Weiterbildung nach Anspruch 2 hat den Vorteil, daß durch die Vergrößerung der Fläche der Abflachung die Verbindung des Stutzens mit dem Gehäuse dadurch erleichtert wird, daß ausreichend Platz zum automatisch gesteuerten Schweißen geschaffen wird. Wesentlich ist, daß die Fläche am Anschlußquerschnitt des Stutzens für die Verwendung verschieden geformter Stutzen an einem Gehäuse konstant bleibt.
  • Die Weiterbildung nach Anspruch 3 ermöglicht eine veränderte Strömungsführung dadurch, daß sich mit einer bezüglich der Abflachung asymmetrischen Anordnung der Öffnung und des Stutzens eine verstärkte Spornausbildung ohne Verwendung eines Zusatzteiles erreichen läßt. Vorteilhafterweise wird die Öffnung entgegen der Strömungsrichtung verschoben angeordnet, so daß der Sporn sich vergrößert.
  • Die Weiterbildung nach Anspruch 4 optimiert die Strömungsführung dergestalt, daß zum einen die Übergangsradien vom Pumpengehäuse in die Abflachung die Spornausbildung verstärken und zum anderen die Einströmung vom Gehäuse in den Stutzen verbessert wird. Dabei ist vorzugsweise der in Strömungsrichtung vorne liegende Radius klein, der in Strömungsrichtung hinten liegende Radius groß zu wählen.
  • Der nach außen gerichtete Kragen auf der Abflachung nach Anspruch 6 dient außer zur Aufnahme eines an sich beliebigen Stutzens mit festgelegtem Anschlußquerschnitt auch zur Führung des Stutzens im Überlappungsbereich. Der Kragen trägt weiterhin zu einer Versteifung des Gehäuses bei. Vorzugsweise wird der Stutzen mit dem Kragen verschweißt, wobei der Stutzen innerhalb oder außerhalb des Kragens liegen kann. Eine spaltfreie Schweißung ist bei dieser Ausführung dadurch zu erreichen, daß der Stutzen von innen an den Kragen geschweißt wird.
  • Die Weiterbildung nach Anspruch 7 betrifft ein Pumpengehäuse mit paralleler Anordnung der Abflachung zur Drehachse des Laufrades, die Weiterbildung nach Anspruch 8 betrifft ein Pumpengehäuse mit zur Drehachse des Laufrades geneigter Abflachung.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1
    ein Pumpengehäuse im Längsschnitt und
    Fig. 2
    eine Vergrößerung des Übergangs vom Gehäuse in die Abflachung und
    Fig. 3-
    ein Pumpengehäuse mit Druckstutzen im Meridianschnitt.
  • In den Fig. 1 und 2 weist ein zylindrisches Pumpengehäuse (1) aus Dünnblech an seinem Gehäuseumfang eine Abflachung (2) mit einem Kragen (3) zur Aufnahme eines Stutzens (4) auf. Der Stutzen (4) ist in dem Ausführungsbeispiel ein Druckstutzen, an dessen Ende sich ein nicht dargestellter Flansch befindet. Die Abflachung (2) geht mit zwei unterschiedlichen Krümmungsradien (R1) und (R2) an den Stellen (5) und (6) aus dem zylindrischen Gehäuse (1) hervor und ist in einem Winkel von etwa 30° gegen die Tangente des Umkreises des zylindrischen Gehäuses geneigt. Die Abflachung schneidet hier nicht den Laufradumkreis (10), was aber durchaus zugelassen werden kann. Die Mittelachse der Öffnung (7) auf der Abflachung (2) geht nicht durch den Mittelpunkt des Gehäuses (1), sondern ist um den Abstand ε entgegen der Strömungsrichtung versetzt. Dadurch wird die Ausbildung eines Sporns (8) verstärkt.
  • In Fig. 2 ist der Übergang vom Gehäuse (1) in die Abflachung (2) vergrößert dargestellt. Der Übergang an der Stelle (5) ist mit einem Radius R1 ausgeführt, welcher in dieser Ausführung größer als der Radius R2 an der Stelle (6) ist. Der ausgebildete Sporn (8) ist aus der Abflachung (2) entstanden.
  • Wie Fig. 3 zeigt, erstreckt sich die Öffnung (7) nicht über die gesamte Breite des Gehäuses (1), sondern weist einen Abstand zu der vorderen (11) und hinteren (9) Gehäusewand auf. Das dargestellte zylindrische Gehäuse (1) kann auch eine andere Form aufweisen, z. B. eine parabelförmige, kegelförmige, kugelförmige oder polygone Form.

Claims (8)

  1. Pumpengehäuse (1) mit einem am Gehäuseumfang angeordneten, gesondert ausgebildeten Stutzen (4), der an eine am äußeren Gehäuseumfang vorgesehene Öffnung (7) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuseumfang eine Abflachung (2) ausgeführt ist, welche den durch das Pumpengehäuse (1) begrenzten Strömungsraum zur Pumpenachse hin verengt und auf welcher die Öffnung (7) zum Anschluß des Stutzens (4) mit einheitlichem Anschlußquerschnitt angebracht ist.
  2. Pumpengehäuse (1) nach Anspruch 1, wobei die Fläche der Abflachung (2) größer als die Querschnittsfläche der Öffnung (7) ist.
  3. Pumpengehäuse (1) nach Anspruch 2, wobei die Normale der Ebene der Abflachung (2) im Mittelpunkt der Öffnung (7) nicht durch die Laufradachse geht.
  4. Pumpengehäuse (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 3, wobei die Übergangsradien (R1) und (R2) vom Pumpengehäuse (1) in die Abflachung (2) voneinander verschieden sind.
  5. Pumpengehäuse (1) nach Anspruch 4, wobei der in Strömungsrichtung erste Übergangsradius (R2) größer als der nachfolgende Übergangsradius (R1) ist.
  6. Pumpengehäuse (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Öffnung (7) auf der Abflachung (2) mit einem nach außen gerichteten Kragen (3) zur Aufnahme des Stutzens (4) versehen ist.
  7. Pumpengehäuse (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Abflachung (2) parallel zur Drehachse des Laufrades liegt.
  8. Pumpengehäuse (1) nach einem oder mehrere der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Abflachung (2) geneigt zur Drehachse des Laufrades liegt.
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