EP1375924B1 - Leitvorrichtung für ein Gehäuse einer Kreiselpumpe - Google Patents

Leitvorrichtung für ein Gehäuse einer Kreiselpumpe Download PDF

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EP1375924B1
EP1375924B1 EP20030013665 EP03013665A EP1375924B1 EP 1375924 B1 EP1375924 B1 EP 1375924B1 EP 20030013665 EP20030013665 EP 20030013665 EP 03013665 A EP03013665 A EP 03013665A EP 1375924 B1 EP1375924 B1 EP 1375924B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
annular channel
volute
wall
annular
radial
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP20030013665
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1375924A3 (de
EP1375924A2 (de
Inventor
Markus Pawlik
Maico Ludwig
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.)
GEA Tuchenhagen GmbH
Original Assignee
GEA Tuchenhagen GmbH
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Publication date
Priority claimed from DE10314425A external-priority patent/DE10314425B4/de
Application filed by GEA Tuchenhagen GmbH filed Critical GEA Tuchenhagen GmbH
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Publication of EP1375924A3 publication Critical patent/EP1375924A3/de
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Publication of EP1375924B1 publication Critical patent/EP1375924B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • 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 housing of a centrifugal pump according to the preamble of claim 1.
  • a housing of the generic type is from the EP-A-0 455 542 known.
  • a guide device is part of a pump chamber formed from two concentric chambers.
  • This pump chamber consists on the one hand of a rotationally symmetrical center chamber with T-shaped axial section, which is called blade chamber and in which concentrically rotates the blade wheel, and on the other hand of a guide forming annularbians lakehunt, an axial section in the form of an inverted L with rounded corner and has a substantially constant width and which radially and then axially extends the Schaufelradhunt at the level of the arms of the T-shaped axial section.
  • the two peripheral housing walls of the annular circumferential conveying chamber are each formed circular, so that the passage cross section of the circumferential conveying chamber, seen over the circumference, is immutable.
  • the circumferentially-dependent change in the passage cross-section of the annular channel is achieved in that the multi-part second housing part forms a concentric to the pump axis rotating, outwardly open annular channel of constant width and radial depth, in the groove bottom a ring with over the The scope of variable radial thickness is embedded in a form-fitting manner.
  • the DE-A-20 47 541 shows a pump housing formed from two deep-drawn housing parts, in which the guide device bounded on the outside by a circular peripheral wall of the first housing part and the spiral space is formed by a spirally extending pulling at least one housing wall of the housing over the circumference of the impeller.
  • the proposed geometry of the pump housing and its guide designed relatively complicated and the proposed connection and sealing of the two housing parts together is cleaning technology and hygienic problematic.
  • a centrifugal pump wherein the two housing parts are integrally formed and in which a raised portion which is integrally formed on the impeller carrying the second housing part has a varying around the center of the second housing part diameter to form a spiral surface
  • the figures reveal 3 to 6 of the EP-B-0 316 392
  • a centrifugal pump is placed under protection with a for rotation in a plane within the spiral outflow channel (annular channel) and centrally attached to the circular mecanicswandung the first housing part impeller.
  • Figure 7 shows the EP-B-0 316 392 a centrifugal pump in which, in contrast to the above solution, the outflow channel (annular channel) is formed in the first housing part penetrated by the suction nozzle, wherein the spiral surface is also determined in this case by a diameter of a raised section which varies around the center of the first housing part, which is also cheap to edit.
  • Housing for centrifugal pumps in sheet metal design increasingly compete there with those with cast housings, where the price / performance ratio on the one hand and the weight, the absence of pores and the surface quality of the rolled starting material on the other hand become decisive selection criteria for a centrifugal pump.
  • Casing wall thicknesses manufactured in rolled material are only dependent on the working pressure of the centrifugal pump, whereas in cast casings for technical reasons a minimum wall thickness must not be undershot, which in many cases is oversized in view of the occurring stress.
  • cast housings are generally regarded as dimensionally stable and thus functionally reliable; their shape is well known (see for example DE 25 29 458 C2 or company publication 5.046.1, Tuchenhagen, centrifugal pumps, series VPB, VPC, VPD ... L, Otto Tuchenhagen GmbH & Co. KG, D-21510 Büchen).
  • a ring channel limiting annular channel housing not as an independent housing component, which must then be necessarily connected to a first and a second housing part (see, eg DE 195 34 258 C2 ), or provide a separate ring whose circumferentially variable cross-section determines the circumferential variation of the passage cross-section of the annular channel (see, eg GB-A-1 013 341 ), but the annular channel housing in a conventional manner ( EP-A-0 455 542 ) integrally integrate into the second housing part.
  • first and the second housing part are each formed in one piece, that surrounds the impeller surrounding a vaneless annular space constant passage cross section immediately and without cross-sectional reduction in the annular channel and that the annular channel is bounded on the side of the second housing part of a first radial annular surface which is oriented substantially radially, which continues after the inner annular channel housing wall latter and which is sealed together with the outer annular channel housing wall.
  • the impeller and on the outside a housing parts supporting Mounting flange arranged, whereby the center of the first housing part is available for the coaxial connection of an inlet connection.
  • the more critical connection conditions are in the spiral annular channel.
  • the inner annular channel housing wall is formed in the connection area of the pressure nozzle in such a way that the necessary connection cross section between the outer and inner annular channel housing wall is ensured. This is achieved by the fact that in the connection area of the pressure port, the inner annular channel housing wall is formed planar, with this flat wall surface connects tangentially to the inner annular channel housing wall in the region of the largest passage cross-section of the (spiral) annular channel. At its other end, the flat wall surface is adapted with a curved surface to the inner annular channel housing wall in the region of the narrowest passage cross-section of the (spiral) annular channel.
  • the one-piece housing parts can be performed by their relatively simple geometry without particular difficulties in sheet metal design, so that there are very favorable conditions for a sufficiently good surface quality of all coming into contact with the product inner surfaces of the centrifugal pump.
  • the relatively simple geometry of the first and the second housing part in the region of the outer contour of the impeller makes it possible to adapt the two housing parts with relatively narrow annular gaps to the impeller, whereby the efficiency is favorably influenced.
  • the housing geometry allows for a readily the arrangement of a closed impeller in the housing without significant gap losses and Totraum Struktur, on the other hand, without further narrowing of the annular gap and the housing shape, the arrangement of an impeller radial or semi-axial design with possible from the inlet to the exit region in each case to an impeller side open blade channels.
  • the axial extension region of the outer annular channel housing wall i. the axial extent of the first housing part, only enlarged.
  • the axial extent is extended.
  • the connection region of the two housing parts on the one hand and the geometry of the centrifugal pump, seen radially, on the inside of the annular channel remain largely unchanged.
  • the discharge nozzle is arranged centrally to this length, as provided for an advantageous embodiment of the invention. If the volume flow of the centrifugal pump fails relatively small, so that the axial extension length of the passage cross-section of the annular channel is dimensioned correspondingly small, provides a further embodiment of the invention, that the discharge nozzle off-center to this length, offset towards the impeller, is arranged. In this case, the discharge nozzle engages at least partially in the blade-less annular space surrounding the impeller. However, no flow impediments result from this situation, since according to the invention the vaneless annular space passes into the annular channel without cross-sectional reduction.
  • the sealing of the two housing parts together in the outer region of the annular channel is particularly hygienic and easy to clean if in the first radial annular surface a sealing groove is provided, in which a housing seal is arranged in an annular channel directed to the annular gap between the outer ring channel housing wall and the first radial annular surface simultaneouslyulstet and largely flush with the interior contour of the annular channel.
  • a further embodiment of the invention provides that the first radial annular surface continues over the region of the sealing groove in a substantially radially outward direction and that adjoins the outer annular channel housing wall a corresponding to the first radial annular surface and releasably connected second radial annular surface connects, which has a recess at its outer end, with which it comprises the peripheral boundary surface of the first radial annular surface on the outside.
  • Another advantageous embodiment of the guide device provides to form these in the form of a spiral annular channel.
  • a continuously widening passage cross section of the spiral annular channel with the best possible efficiencies can be achieved, it is limited in its outer boundary area by the outer ring channel housing wall which surrounds the pump axis concentric and with a constant radius of curvature, thus circular.
  • the required by the spiral profile cross-sectional change over the circumference of the annular channel is carried by the inner annular channel housing wall, which is designed in the required manner with a variable over the circumference, the spiral course forming local radius of curvature.
  • the entire requirements for the geometry of the passage cross-section of the Ring channel in the second housing part as far as they relate to the configuration of the continuously changing over the circumference spiraling course.
  • integrated annular channel offers in the context of the overall arrangement even more advantages.
  • the ability to disassemble the first housing part alone, is given by the proposed solution, so that an immediate access to the impeller is maintained without putting the drive motor connected to the second housing part via a mounting flange.
  • the ability to separate the impeller including shaft and drive motor from the rest of the housing without having to dismantle the suction and discharge line from the housing, is also retained by the proposed solution. This process design is ensured by the arrangement of the pressure port on the outer ring channel housing wall.
  • One of a first and a second housing part 2, 3 existing housing 1 of a centrifugal pump is mounted on a mounting flange 10 on a flying motor 8 FIG. 1 ).
  • a discharge nozzle 6 is connected, which ends via a conical extension 6a in a connecting piece 6b.
  • the first and the second housing part 2, 3 are adapted in their radial extent range, each with a narrow annular gap, to an impeller 7 fastened to a shaft 11.
  • On the annular circumferential impeller outlet cross-section is followed by a shovelless annular space 4a on the outside, which is bounded in the radial direction initially on both sides of the first and second housing part 2, 3 and then outside bounded by a transition surface 2d of the first housing part 2.
  • This transition surface 2d is then continued in an outer annular channel housing wall 2a, wherein this has the shape of a cylinder jacket, ie, a constant radius of curvature, the outer radius R a , has.
  • the second housing part 3 is formed in the region of the impeller 7 as a radially extending disk.
  • a mainly axially oriented, the impeller 7 in the axial direction fortstrebende, the pump axis enclosing inner ring channel housing wall 3a connects, the local radius of curvature r i is variable to realize the helical course over the circumference.
  • the outer and inner annular channel housing wall 2a, 3a thus form between them the ever-changing passage cross section of a spiral annular channel 4 *.
  • Even a vane-free annular space 4 with a constant passage cross-section can easily be integrally integrated in the second housing part 3.
  • the (spiral) annular channel (4 *), 4 adjoins the side of the blade-less annular space 4a and has an axial extent adapted to the volume flow conditions of the respective centrifugal pump.
  • the axial width, which is constant over the circumference of the annular channel 4, 4 *, is in FIG. 2 marked B.
  • FIG. 3 shows how the spiral annular channel 4 *, seen over the circumference, steadily widened.
  • the passage cross-section of the spiral annular channel 4 * increases steadily from a minimum cross section to a point where FIG. 3 the horizontal center line forms a vertical with a parallel to the longitudinal axis of the pressure port 6.
  • the inner ring channel housing wall 3a is continuously curved (end point / connection point P).
  • a planar wall region 3b adjoins, which ensures a passage cross-section in the region of the spiral-shaped annular channel 4 * which corresponds at least to the passage cross-section of the pressure port 6.
  • planar wall region 3b has a tilt angle ⁇ directed radially inwards at the end point P and that this flat wall region 3b bridges a peripheral region defined by an exit angle ⁇ on the inner annular channel housing wall 3a.
  • This exit angle ⁇ which relates to the pump axis and the circumferential direction, results from the penetration area of the pressure port 6 with the outer annular channel housing wall 2a.
  • the end region of the planar wall region 3b merges with a rounding radius k into the inner annular channel housing wall 3a. This transitional area is marked Q.
  • the longitudinal distance between the end point P and the transition region Q is dimensioned such that there on the one hand the minimum required passage cross-section of the pressure port 6 and on the other hand still a sufficient circumferential length of the spiral annular channel 4 * are ensured.
  • the level Wall portion 3b in the area PQ can not be dimensioned lengthwise so that the nominal passage cross-section of a connecting piece 6b is achieved, the conical extension 6a between the cylindrical pressure port 6 and the connecting piece 6b for connecting a pressure line, not shown required.
  • a solution is proposed in which the conical extension 6a begins at the connecting piece 6b and extends into the penetration area with the outer annular channel housing wall 2a.
  • the outer axial boundary of the spiral-shaped annular channel 4 * is reached via a first radial annular surface 3c, which is part of the second housing part 3 and adjoins the inner annular channel housing wall 3a in a radially oriented first radial annular surface 3c which is removed from the pump axis in the radial direction ( FIG. 2 ).
  • the first radial annular surface 3c continues over the outermost radial extent of the outer annular channel housing wall 2a in the radial direction to the outside. Also on the outer annular channel housing wall 2a is followed by a radially oriented, with the first radial annular surface 3c and releasably connected second radial annular surface 2b connects.
  • Both the first and the second radial annular surface 3c, 2b have a plurality of through-holes 12, which are distributed over their circumference and correspond to each other, via which the first and the second housing parts 2, 3 are connected to one another.
  • the concentric alignment of the housing parts 2, 3 to each other succeeds by a recess 2c which is formed on the outer end of the second radial annular surface 2b and which comprises the peripheral boundary surface of the first radial annular surface 3c on the outside on a maximum possible diameter.
  • the annular channel 4, 4 * is sealed in the corner region, which is formed between the first and the second housing part 2, 3, by means of a housing seal 9 against the environment, wherein the housing seal 9 in a formed in this area in the first radial annular surface 3c sealing groove 3d recording takes place.
  • the housing seal 9 bulges in a to the interior of the annular channel 4, 4 * directed annular gap between the first and the second housing part 2, 3 and largely flush with the interior contour of the annular channel 4, 4 * from.

Landscapes

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

Description

    TECHNISCHES GEBIET
  • Die Erfindung betrifft ein Gehäuse einer Kreiselpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
    • STAND DER TECHNIK
  • Ein Gehäuse der gattungsgemäßen Art ist aus der EP-A-0 455 542 bekannt. Eine Leitvorrichtung ist Teil einer aus zwei konzentrischen Kammern gebildeten Pumpenkammer. Diese Pumpenkammer besteht zum einen aus einer rotationssymmetrischen Mittelkammer mit T-förmigem Axialschnitt, die Schaufelkammer genannt wird und in der sich konzentrisch das Schaufeldrad dreht, und zum anderen aus einer die Leitvorrichtung bildenden ringförmigen Umfangsförderkammer, die einen Axialschnitt in Form eines umgedrehten L mit abgerundeter Ecke sowie eine im Wesentlichen konstante Breite aufweist und die die Schaufelradkammer auf Höhe der Arme des T-förmigen Axialschnittes radial und dann axial verlängert. Die beiden umfangsseitigen Gehäusewände der ringförmigen Umfangsförderkammer sind jeweils kreisförmig ausgebildet, sodass der Durchtrittsquerschnitt der Umfangsförderkammer, über deren Umfang gesehen, unveränderlich ist.
  • In einer aus der GB-A-1 013 341 (Figuren 16 und 17) bekannten Leitvorrichtung wird die umfangsabhängige Veränderung des Durchtrittsquerschnittes des Ringkanals dadurch erreicht, dass das mehrteilig ausgebildete zweite Gehäuseteil einen zur Pumpenachse konzentrisch umlaufenden, nach außen offenen Ringkanal konstanter Breite und radialer Tiefe ausbildet, in dessen Nutgrund ein Ring mit über den Umfang veränderlicher radialer Dicke formschlüssig eingebettet ist. Abgesehen davon, dass ein das Laufrad außenseits umschließender schaufelloser Ringraum konstanten Durchtrittsquerschnittes über eine nachteilige Querschnittsreduzierung mit der vorstehenden Leitvorrichtung verbunden ist, sind die mit dem zu fördernden Produkt in Berührung kommenden Oberflächen der relativ verwickelt ausgestalteten Leitvorrichtung nur außerordentlich aufwendig durch geeignete Oberflächenbearbeitungsverfahren auf eine Oberflächengüte zu bringen, wie sie für Kreiselpumpen gefordert ist, die beispielsweise im Nahrungsmittel- und Getränkebereich eingesetzt werden. Darüber hinaus ist der Saugstutzen in für Kreiselpumpen, die auf den vorgenannten Anwendungsgebieten zum Einsatz kommen, atypischer Weise von außen in den Ansaugbereich des Laufrades geführt, wo er von der das Laufrad antreibenden Welle durchdrungen werden muss. Diese Durchdringung schafft erhebliche Probleme hinsichtlich der dort anwendbaren Bearbeitungsverfahren zur Herstellung einer hinreichenden Oberflächengüte.
  • Es ist weiterhin bekannt, dass Kreiselpumpen in Blechbauweise die vorstehend erwähnten Anforderungen an die Oberflächengüte am ehesten erfüllen können. Die DE-A-20 47 541 zeigt ein aus zwei tiefgezogenen Gehäuseteilen gebildetes Pumpengehäuse, bei dem die Leitvorrichtung außenseits durch eine kreisförmige Umfangswand des ersten Gehäuseteils begrenzt und der Spiralraum durch ein spiralförmig verlaufendes Hereinziehen mindestens einer Gehäusewand des Gehäuses über dem Umfang des Laufrades gebildet wird. Die vorgeschlagene Geometrie des Pumpengehäuses und seiner Leitvorrichtung gestaltet sich relativ kompliziert und die vorgesehene Verbindung und Abdichtung der beiden Gehäuseteile miteinander ist reinigungstechnisch und hygienisch problematisch.
  • Eine Kreiselpumpe, bei der die beiden Gehäuseteile einteilig ausgebildet sind und bei der ein angehobener Abschnitt, der an dem das Laufrad tragende zweiten Gehäuseteil angeformt ist, einen sich rings um das Zentrum des zweiten Gehäuseteils variierenden Durchmesser zur Ausbildung einer spiralförmigen Oberfläche aufweist, offenbaren die Figuren 3 bis 6 der EP-B-0 316 392 . Allerdings wird gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dieser Druckschrift eine Zentrifugalpumpe unter Schutz gestellt mit einem zur Drehung in einer Ebene innerhalb des spiralförmigen Ausströmkanals (Ringkanal) und zentral zur kreisförmigen Innenumfangswandung des ersten Gehäuseteils angebrachten Laufrad. Durch die erhabene Form des die spiralförmige Oberfläche ausbildenden Abschnittes werden kennbar günstige Voraussetzungen für die Herstellung einer hinreichenden Oberflächengüte geschaffen.
  • Darüber hinaus zeigt Figur 7 der EP-B-0 316 392 eine Kreiselpumpe, bei der im Gegensatz zur vorstehenden Lösung der Ausströmkanal (Ringkanal) im vom Saugstutzen durchdrungenen ersten Gehäuseteil ausgebildet ist, wobei die spiralförmige Oberfläche auch in diesem Falle durch einen sich rings um das Zentrum des ersten Gehäuseteils variierenden Durchmesser eines erhabenen Abschnitts bestimmt ist, der gleichfalls günstig zu bearbeiten ist.
  • Schließlich offenbart die WO 88/09438 , aus der die EP-B-0 316 392 hervorgegangen ist, in Figur 8 eine weitere Ausführungsform einer zwei jeweils einteilige Gehäusehälften aufweisenden Kreiselpumpe, bei der der spiralförmige Ausströmkanal (Ringkanal) an einem gleichfalls günstig zu bearbeitenden erhabenen Abschnitt gebildet wird, der an dem das Laufrad tragende zweiten Gehäuseteil angeformt ist. Allerdings geschieht dies hier durch Variation der Breite des Ausströmkanals in Abhängigkeit von dessen Umfangserstreckung.
  • Gehäuse für Kreiselpumpen in Blechbauweise treten zunehmend dort in Konkurrenz zu solchen mit gegossenen Gehäusen, wo das Preis-/Leistungsverhältnis einerseits und das Gewicht, die Porenfreiheit und die Oberflächengüte des gewalzten Ausgangsmaterials andererseits zu entscheidenden Auswahlkriterien für eine Kreiselpumpe werden. In Walzmaterial gefertigte Gehäusewandstärken sind lediglich vom Arbeitsdruck der Kreiselpumpe abhängig, während bei gegossenen Gehäusen aus technischen Gründen eine Mindestwandstärke nicht unterschritten werden darf, die in vielen Fällen im Hinblick auf die auftretende Beanspruchung überdimensioniert ist. Gussgehäuse gelten demgegenüber allgemein als formstabiler und damit funktionssicherer; ihre Formgebung ist hinlänglich bekannt (siehe beispielsweise DE 25 29 458 C2 oder Firmendruckschrift 5.046.1, Tuchenhagen, Kreiselpumpen, Baureihe VPB, VPC, VPD ... L, Otto Tuchenhagen GmbH & Co. KG, D-21510 Büchen).
  • Es wird heute überall dort, wo geringe Wirkungsgradeinbußen einerseits hinnehmbar sind und andererseits die Kosten einer derartigen Kreiselpumpe eine entscheidende Rolle bei der Auswahl spielen, nach kostengünstigen Lösungen für Kreiselpumpen in Blechbauweise gesucht.
  • Es ist Aufgabe der vorliegen Erfindung, Leitvorrichtung und Gehäuse einer Kreiselpumpe der gattungsgemäßen Art derart zu vereinfachen, dass eine Kostenreduzierung gegenüber bekannten Gehäusegeometrien möglich ist, ohne dass die Möglichkeit, das Gehäuse in Blechbauweise auszuführen, verloren geht.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des Pumpengehäuses gemäß der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Voraussetzung zur Lösung der gestellten Aufgabe besteht dabei darin, ein den Ringkanal begrenzendes Ringkanal-Gehäuse nicht als eigenständiges Gehäusebauteil auszubilden, das dann zwangsläufig mit einem ersten und einem zweiten Gehäuseteil verbunden werden muss (siehe z.B. DE 195 34 258 C2 ), oder einen separaten Ring vorzusehen, dessen über den Umfang veränderlicher Querschnitt die umfangsabhängige Veränderung des Durchtrittsquerschnittes des Ringkanals bestimmt (siehe z.B. GB-A-1 013 341 ), sondern das Ringkanal-Gehäuse in an sich bekannter Weise ( EP-A-0 455 542 ) in das zweite Gehäuseteil stoffschlüssig zu integrieren. Dies gelingt dadurch, dass das erste und das zweite Gehäuseteil jeweils einteilig ausgebildet sind, dass ein das Laufrad umschließender schaufelloser Ringraum konstanten Durchtrittsquerschnittes unmittelbar und ohne Querschnittsreduzierung in den Ringkanal übergeht und dass der Ringkanal auf der Seite des zweiten Gehäuseteils von einer ersten radialen Ringfläche berandet wird, die im Wesentlichen radial orientiert ist, die im Anschluss an die innere Ringkanal-Gehäusewand letztere fortsetzt und die mit der äußeren Ringkanal-Gehäusewand abgedichtet zusammengeführt ist. Des weiteren wird am zweiten Gehäuseteil innenseits das Laufrad und außenseits ein die Gehäuseteile tragender Befestigungsflansch angeordnet, wodurch das Zentrum des ersten Gehäuseteils für den koaxialen Anschluss eines Eintrittsstutzens zur Verfügung steht.
  • Dabei gestaltet sich der Anschluss des Druckstutzens an das erste Gehäuseteil sowohl bei dem spiralförmigen Ringkanal als auch bei dem Ringkanal mit über dem Umfang veränderlichem, dem jeweils gesammelten Flüssigkeitsstrom aus dem Laufrad Rechnung tragenden Durchtrittsquerschnitt relativ problemlos. Die kritischeren Anschlussbedingungen liegen bei dem spiralförmigen Ringkanal vor. Die innere Ringkanal-Gehäusewand ist im Anschlussbereich des Druckstutzens derart geformt, dass der notwendige Anschlussquerschnitt zwischen äußerer und innerer Ringkanal-Gehäusewand sichergestellt ist. Dies gelingt dadurch, dass im Anschlussbereich des Druckstutzens die innere Ringkanal-Gehäusewand ebenflächig ausgeformt ist, wobei sich diese ebene Wandfläche tangential an die innere Ringkanal-Gehäusewand im Bereich des größten Durchtrittsquerschnittes des (spiralförmigen) Ringkanals anschließt. An ihrem anderen Ende ist die ebene Wandfläche mit einer gekrümmten Fläche an die innere Ringkanal-Gehäusewand im Bereich des engsten Durchtrittsquerschnittes des (spiralförmigen) Ringkanals angepasst.
  • Die einteilig ausgebildeten Gehäuseteile lassen sich durch ihre relativ einfache Geometrie ohne besondere Schwierigkeiten in Blechbauweise ausführen, so dass denkbar günstige Voraussetzungen für eine hinreichend gute Oberflächenqualität aller mit Produkt in Berührung kommenden inneren Oberflächen der Kreiselpumpe vorliegen.
  • Die relativ einfache Geometrie des ersten und des zweiten Gehäuseteils im Bereich der Außenkontur des Laufrades ermöglicht es, die beiden Gehäuseteile mit relativ engen Ringspalten an das Laufrad anzupassen, wodurch der Wirkungsgrad günstig beeinflusst wird. Dabei erlaubt die Gehäusegeometrie zum einen ohne weiteres die Anordnung eines geschlossenen Laufrades im Gehäuse ohne nennenswerte Spaltverluste und Totraumbildung, zum andern ist ohne weitere Verengung der Ringspalte und der Gehäuseform die Anordnung eines Laufrades radialer oder halbaxialer Bauart mit vom Eintritts- zum Austrittsbereich jeweils zu einer Laufradseite offenen Schaufelkanälen möglich. Des weiteren ist aber auch die Anordnung eines Laufrades radialer oder halbaxialer Bauart mit einer geradzahligen Anzahl n Schaufeln gegeben, wobei der einzelne Schaufelkanal zwischen den ihn jeweils begrenzenden Schaufeln entweder von einem Deckscheiben- oder von einem Rückflächensegment berandet ist und, in Umfangsrichtung betrachtet, Deckscheiben- und Rückflächensegment im jeweiligen Wechsel aufeinander folgen ( WO 99/39105 ).
  • Bei einer Verbreiterung des Laufrades mit dem Ziel, den Förderstrom der Kreisel-pumpe bei sonst gleicher Baugeometrie zu vergrößern, wird der axiale Erstreckungsbereich der äußeren Ringkanal-Gehäusewand, d.h. die axiale Erstreckung des ersten Gehäuseteils, lediglich vergrößert. Im gleichen Maße wird, ohne die radialen Abmessungen der inneren Ringkanal-Gehäusewand zu verändern, deren axiale Erstreckung verlängert. Der Verbindungsbereich der beiden Gehäuseteile einerseits und die Geometrie der Kreiselpumpe, radial gesehen, innenseits vom Ringkanal bleiben dabei weitestgehend unverändert.
  • Unabhängig von der axialen Erstreckungslänge des Durchtrittsquerschnittes des Ringkanals ist es in jedem Falle strömungstechnisch von Vorteil, dass der Druckstutzen mittig zu dieser Länge angeordnet ist, wie dies eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung vorsieht. Falls der Volumenstrom der Kreiselpumpe relativ klein ausfällt, so dass die axiale Erstreckungslänge des Durchtrittsquerschnittes des Ringkanals entsprechend klein bemessen ist, sieht eine weitere Ausführungsform der Erfindung vor, dass der Druckstutzen außermittig zu dieser Länge, in Richtung zum Laufrad hin versetzt, angeordnet ist. In diesem Falle greift der Druckstutzen wenigstens teilweise in den das Laufrad umschließenden schaufellosen Ringraum ein. Aus diesem Sachverhalt resultieren jedoch keine Strömungbehinderungen, da der schaufellose Ringraum erfindungsgemäß ohne Querschnittsreduzierung in den Ringkanal übergeht.
  • Die Abdichtung der beiden Gehäuseteile miteinander im Außenbereich des Ringkanals gestaltet sich besonders hygienisch und reinigungsfreundlich, wenn in der ersten radialen Ringfläche eine Dichtungsnut vorgesehen ist, in der eine Gehäusedichtung angeordnet ist, die sich in einen zum Ringkanal gerichteten Ringspalt zwischen der äußeren Ringkanal-Gehäusewand und der ersten radialen Ringfläche auswulstet und weitgehend bündig mit der Innenraumkontur des Ringkanals abschließt.
  • Während die Abdichtung des ersten und des zweiten Gehäuseteils miteinander in optimaler Weise unmittelbar an deren Zusammenführung im Bereich des Ringkanals erfolgt, wird die koaxiale Zentrierung der beiden Gehäuseteile zueinander in besonders wirkungsvoller Weise auf einem größtmöglichen Außendurchmesser vorgenommen, den das Gehäuse der Kreiselpumpe zu bieten hat. Zu diesem Zweck sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, dass sich die erste radiale Ringfläche über den Bereich der Dichtungsnut im Wesentlichen in radialer Richtung nach außen fortsetzt und dass sich an die äußere Ringkanal-Gehäusewand eine mit der ersten radialen Ringfläche korrespondierende und lösbar verbundene zweite radiale Ringfläche anschließt, die an ihrem äußeren Ende einen Rezess aufweist, mit dem sie die umfangsseitige Begrenzungsfläche der ersten radialen Ringfläche außenseits umfasst.
  • Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Leitvorrichtung sieht vor, diese in Form eines spiralförmigen Ringkanals auszubilden. Ein sich stetig erweiternder Durchtrittsquerschnitt des spiralförmigen Ringkanals, mit dem bestmögliche Wirkungsgrade erzielt werden können, wird dabei in seinem äußeren Begrenzungsbereich durch die äußere Ringkanal-Gehäusewand begrenzt, die die Pumpenachse konzentrisch und mit konstantem Krümmungsradius, somit kreisförmig, umschließt. Die durch den spiralförmigen Verlauf erforderliche Querschnittsveränderung über den Umfang des Ringkanals erfolgt durch die innere Ringkanal-Gehäusewand, die in erforderlicher Weise mit einem über den Umfang veränderlichen, den spiralförmigen Verlauf bildenden örtlichen Krümmungsradius ausgeführt ist. Damit liegen die gesamten Anforderungen an die Geometrie des Durchtrittsquerschnittes des Ringkanals im zweiten Gehäuseteil, soweit diese die Ausgestaltung des sich über den Umfang stetig verändernden spiralförmigen Verlaufs betreffen.
  • Der im zweiten Gehäuseteil erfindungsgemäß integrierte Ringkanal bietet jedoch im Rahmen der Gesamtanordnung noch weitere Vorteile. Die Möglichkeit, das erste Gehäuseteil allein zu demontieren, ist durch die vorgeschlagene Lösung gegeben, so dass ein unmittelbarer Zugang zum Laufrad erhalten bleibt, ohne den mit dem zweiten Gehäuseteil über einen Befestigungsflansch verbundenen Antriebsmotor zu versetzen. Die Möglichkeit, das Laufrad einschließlich Welle und Antriebsmotor vom übrigen Gehäuse zu trennen, ohne die Saug- und Druckleitung vom Gehäuse demontieren zu müssen, bleibt durch die vorgeschlagene Lösung gleichfalls erhalten. Diese Prozessbauweise wird durch die Anordnung des Druckstutzens an der äußeren Ringkanal-Gehäusewand sichergestellt.
    • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Ein Ausführungsbeispiel der Leitvorrichtung für ein Gehäuse einer Kreiselpumpe gemäß der Erfindung ist in den Figuren der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen
    • Figur 1
    in perspektivischer Darstellung eine Kreiselpumpe gemäß der Erfin- dung in Verbindung mit einem Antriebsmotor;
    Figur 2
    einen Meridianschnitt durch die Kreiselpumpe gemäß Figur 1 , resul- tierend aus einem in Figur 1 mit A-A gekennzeichneten und durch die Pumpenachse waagerecht verlaufenden Schnittverlauf, wobei die Leitvorrichtung gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform als spiral- förmiger Ringkanal ausgebildet ist und
    Figur 3
    einen Querschnitt durch die Kreiselpumpe gemäß Figur 1 , wobei der Schnittverlauf in Figur 1 mit B-B gekennzeichnet ist, die Schnittebene senkrecht von der Pumpenachse durchdrungen wird, die Innenteile der Kreiselpumpe entfernt wurden und lediglich das erste und das zweite Gehäuseteil im in Frage kommenden Bereich dargestellt sind.
    DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Ein aus einem ersten und einem zweiten Gehäuseteil 2, 3 bestehendes Gehäuse 1 einer Kreiselpumpe ist über einen Befestigungsflansch 10 fliegend an einem Motor 8 befestigt ( Figur 1 ). An das erste Gehäuseteil 2 sind, in Richtung der Pumpenachse gesehen, ein Eintrittsstutzen 5 und, umfangsseits tangential ausmündend, ein Druckstutzen 6 angeschlossen, der über eine konische Erweiterung 6a in einem Anschlussstutzen 6b endet.
  • Aus dem in Figur 1 mit A-A gekennzeichneten Schnittverlauf resultiert der Meridianschnitt gemäß Figur 2 . Das erste und das zweite Gehäuseteil 2, 3 sind in ihrem radialen Erstreckungsbereich mit jeweils engem Ringspalt an ein auf einer Welle 11 befestigtes Laufrad 7 angepasst. An den ringförmig umlaufenden Laufradaustrittsquerschnitt schließt sich außenseits ein schaufelloser Ringraum 4a an, der in radialer Richtung zunächst beiderseits von dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil 2, 3 ein Stück begrenzt ist und anschließend außenseits von einer Übergangsfläche 2d des ersten Gehäuseteils 2 berandet ist. Diese Übergangsfläche 2d setzt sich anschließend in einer äußeren Ringkanal-Gehäusewand 2a fort, wobei diese die Form eines Zylindermantels aufweist, d.h. einen konstanten Krümmungsradius, den Außenradius Ra, besitzt. Das zweite Gehäuseteil 3 ist im Bereich des Laufrades 7 als radial sich erstreckende Scheibe ausgebildet. Im Außenbereich dieser Scheibe schließt sich eine hauptsächlich axial orientierte, vom Laufrad 7 in axialer Richtung fortstrebende, die Pumpenachse umschließende innere Ringkanal-Gehäusewand 3a an, deren örtlicher Krümmungsradius ri zur Realisierung des spiralförmigen Verlaufs über den Umfang veränderlich ist. Die äußere und die innere Ringkanal-Gehäusewand 2a, 3a bilden somit zwischen sich den sich stetig verändernden Durchtrittsquerschnitt eines spiralförmigen Ringkanals 4* aus. Gleichwohl ist mit der vorgeschlagenen Lösung auch ein Ringkanal 4 mit über dem Umfang veränderlichem, dem gesammelten Flüssigkeitsstrom aus dem Laufrad 7 Rechnung tragenden Durchtrittsquerschnitt realisierbar. Selbst ein schaufelloser Ringraum 4 mit konstantem Durchtrittsquerschnitt ist problemlos im zweiten Gehäuseteil 3 stoffschlüssig zu integrieren. Der (spiralförmige) Ringkanal (4*), 4 schließt sich seitlich an den schaufellosen Ringraum 4a an und besitzt eine den Volumenstromverhältnissen der jeweiligen Kreiselpumpe angepasste axiale Erstreckung. Die axiale Breite, die über den Umfang des Ringkanals 4, 4* konstant ist, ist in Figur 2 mit B gekennzeichnet.
  • Figur 3 zeigt, wie sich der spiralförmige Ringkanal 4*, über den Umfang gesehen, stetig erweitert. Beginnend an der hintersten Durchdringungsstelle des Druckstutzens 6 mit dem ersten Gehäuseteil 2, und zwar in Drehrichtung n gesehen, nimmt der Durchtrittsquerschnitt des spiralförmigen Ringkanals 4* von einem Minimumquerschnitt an stetig zu, bis zu einer Stelle, wo in Figur 3 die waagerechte Mittellinie eine Senkrechte mit einer Parallele zur Längsachse des Druckstutzens 6 bildet. Bis zu dieser Stelle ist die innere Ringkanal-Gehäusewand 3a stetig gekrümmt (Endpunkt/Anschlusspunkt P). Im Anschluss an den Endpunkt P schließt sich ein ebener Wandbereich 3b an, der im Bereich des spiralförmigen Ringkanals 4* einen Durchtrittsquerschnitt sicherstellt, der mindestens dem Durchtrittsquerschnitt des Druckstutzens 6 entspricht. Man erkennt, dass der ebene Wandbereich 3b einen gegenüber der Tangente im Endpunkt P radial nach innen gerichteten Neigungswinkel β besitzt und dass dieser ebene Wandbereich 3b einen durch einen Austrittswinkel α definierten Umfangsbereich an der inneren Ringkanal-Gehäusewand 3a überbrückt. Dieser auf die Pumpenachse und die Umfangsrichtung bezogene Austrittswinkel α ergibt sich aus dem Durchdringungsbereich des Druckstutzens 6 mit der äußeren Ringkanal-Gehäusewand 2a. Der Endbereich des ebenen Wandbereichs 3b geht, in Drehrichtung n gesehen, mit einem Abrundungsradius k in die innere Ringkanal-Gehäusewand 3a über. Dieser Übergangsbereich ist mit Q gekennzeichnet. Der Längenabstand zwischen dem Endpunkt P und dem Übergangsbereich Q wird derart bemessen, dass dort auf der gesamten Länge einerseits der minimal erforderliche Durchtrittsquerschnitt des Druckstutzens 6 und andererseits insgesamt noch eine hinreichende Umfangslänge des spiralförmigen Ringkanals 4* sichergestellt sind. Da in der Regel der ebene Wandbereich 3b im Bereich P-Q nicht längenmäßig so dimensioniert werden kann, dass der Nenndurchtrittsquerschnitt eines Anschlussstutzens 6b erreicht wird, ist die konische Erweiterung 6a zwischen dem zylindrischen Druckstutzen 6 und dem Anschlussstutzen 6b für den Anschluss einer nicht dargestellten Druckleitung erforderlich. Alternativ hierzu wird auch eine Lösung vorgeschlagen, bei der die konische Erweiterung 6a am Anschlussstutzen 6b beginnt und bis in den Durchdringungsbereich mit der äußeren Ringkanal-Gehäusewand 2a reicht.
  • Die äußere axiale Begrenzung des spiralförmigen Ringkanals 4* wird erreicht über eine sich an die innere Ringkanal-Gehäusewand 3a anschließende, in einer radial orientierten, von der Pumpenachse sich in radialer Richtung entfernenden ersten radialen Ringfläche 3c, die Teil des zweiten Gehäuseteils 3 ist ( Figur 2 ). Die erste radiale Ringfläche 3c setzt sich über die äußerste radiale Erstreckung der äußeren Ringkanal-Gehäusewand 2a in radialer Richtung nach außen fort. Auch an die äußere Ringkanal-Gehäusewand 2a schließt sich eine radial orientierte, mit der ersten radialen Ringfläche 3c korrespondierende und lösbar verbundene zweite radiale Ringfläche 2b an. Sowohl die erste als auch die zweite radiale Ringfläche 3c, 2b verfügen über mehrere, über ihren Umfang verteilt angeordnete, miteinander korrespondierende Durchgangsbohrungen 12, über die das erste und das zweite Gehäuseteil 2 bzw. 3 miteinander verbunden sind. Die konzentrische Ausrichtung der Gehäuseteile 2, 3 zueinander gelingt durch einen am äußeren Ende der zweiten radialen Ringfläche 2b angeformten Rezess 2c, der die umfangsseitige Begrenzungsfläche der ersten radialen Ringfläche 3c außenseits auf einem größtmöglichen Durchmesser umfasst.
  • Der Ringkanal 4, 4* ist im Eckenbereich, der zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil 2, 3 gebildet wird, mittels einer Gehäusedichtung 9 gegen die Umgebung abgedichtet, wobei die Gehäusedichtung 9 in einer in diesem Bereich in der ersten radialen Ringfläche 3c ausgeformten Dichtungsnut 3d Aufnahme findet. Dabei wulstet sich die Gehäusedichtung 9 in einen zum Innenraum des Ringkanals 4, 4* gerichteten Ringspalt zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil 2, 3 aus und schließt weitgehend bündig mit der Innenraumkontur des Ringkanales 4, 4* ab.
    • BEZUGSZEICHENLISTE DER VERWENDETEN ABKÜRZUNGEN
    • 1
    Gehäuse
    2
    erstes Gehäuseteil
    2a
    äußere Ringkanal-Gehäusewand
    2b
    zweite radiale Ringfläche
    2c
    Rezess
    2d
    Übergangsfläche
    3
    zweites Gehäuseteil
    3a
    innere Ringkanal-Gehäusewand
    3b
    ebener Wandbereich
    3c
    erste radiale Ringfläche
    3d
    Dichtungsnut
    4
    Ringkanal
    4*
    spiralförmiger Ringkanal
    4a
    schaufelloser Ringraum
    5
    Eintrittsstutzen
    6
    Druckstutzen
    6a
    konische Erweiterung
    6b
    Anschlussstutzen
    7.
    Laufrad
    8
    Motor
    9
    Gehäusedichtung
    10
    Befestigungsflansch
    11
    Welle
    12
    Durchgangsbohrungen
    B
    axiale Breite des Ringkanals
    P
    Endpunkt/Anschlusspunkt
    Q
    Übergangsbereich
    Ra
    Außenradius
    Rl
    Innenradius
    k
    Abrundungsradius
    n
    Drehrichtung
    ri
    örtlicher Krümmungsradius
    α
    Austrittswinkel
    β
    Neigungswinkel (des ebenen Wandbereichs)

Claims (6)

  1. Gehäuse einer Kreiselpumpe, das aus einem ersten und einem zweiten Gehäuseteil (2, 3) besteht, die jeweils einteilig ausgebildet sind, wobei das erste Gehäuseteil (2) eine den Außenumfang eines Ringkanals (4; 4*) bildende, kreisförmige, im Wesentlichen sich zylindrisch erstreckende äußere Ringkanal-Gehäusewand (2a) und einen aus letzterer ausmündenden Druckstutzen (6) aufweist, der tangential an die äußere Ringkanal-Gehäusewand (2a) angeschlossen ist, wobei das zweite Gehäuseteil (3) eine den Innenumfang des Ringkanals (4; 4*) bildende innere Ringkanal-Gehäusewand (3a) aufweist, die parallel zur äußeren Ringkanal-Gehäusewand (2a) verläuft, und mit einem koaxial zur äußeren Ringkanal-Gehäusewand (2a) und, in axialer Richtung gesehen, außerhalb eines vom Ringkanal (4; 4*) umschlossenen Bereichs angeordneten Laufradsbereich (7), wobei koaxial am ersten Gehäuseteil (2) ein Eintrittsstutzen (5) angeordnet ist, wobei am zweiten Gehäuseteil (3) innenseits des Laufradsbereiches (7) und außenseits ein die Gehäuseteile (2, 3) tragender Befestigungsflansch (10) angeordnet sind, wobei ein den Laufradsbereich (7) umschließender schaufelloser Ringraum (4a) konstanten Durchtrittsquerschnittes unmittelbar und ohne Querschnittsreduzierung in den Ringkanal (4; 4*) übergeht und wobei der Ringkanal (4; 4*) auf der Seite des zweiten Gehäuseteils (3) von einer ersten radialen Ringfläche (3c) berandet wird, die im Wesentlichen radial orientiert ist, die im Anschluss an die innere Ringkanal-Gehäusewand (3a) letztere fortsetzt und die mit der äußeren Ringkanal-Gehäusewand (2a) abgedichtet zusammengeführt ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die innere Ringkanal-Gehäusewand (3a) einen über den Umfang veränderlichen örtlichen Krümmungsradius (ri) besitzt, der die umfangsabhängige Veränderung des Durchtrittsquerschnittes des Ringkanals (4; 4*) bestimmt, dass die innere Ringkanal-Gehäusewand (3a) im Durchdringungsbereich des Druckstutzens (6) ebenflächig in Form eines ebenen Wandbereichs (3b) ausgeführt ist, und dass dieser ebene Wandbereich (3b) einerseits in seinem Anschlusspunkt (P) an die stetig gekrümmte innere Ringkanal-Gehäusewand (3a) einen gegenüber der Tangente im Anschlusspunkt (P) radial nach innen gerichteten Neigungswinkel (β) besitzt und andererseits, in Umfangsrichtung gesehen, mit einem Abrundungsradius (k) in die innere Ringkanal-Gehäusewand (3a) übergeht.
  2. Kreiselpumpengehäuse nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in der ersten radialen Ringfläche (3c) eine Dichtungsnut (3d) vorgesehen ist, in der eine Gehäusedichtung (9) angeordnet ist, die sich in einen zum Ringkanal (4, 4*) gerichteten Ringspalt zwischen der äußeren Ringkanal-Gehäusewand (2a) und der ersten radialen Ringfläche (3c) auswulstet und weitgehend bündig mit der Innenraumkontur des Ringkanals (4, 4*) abschließt.
  3. Kreiselpumpengehäuse nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass sich die erste radiale Ringfläche (3c) über den Bereich der Dichtungsnut (3d) im Wesentlichen in radialer Richtung nach außen fortsetzt und dass sich an die äußere Ringkanal-Gehäusewand (2a) eine mit der ersten radialen Ringfläche (3c) korrespondierende und lösbar verbundene zweite radiale Ringfläche (2b) anschließt, die an ihrem äußeren Ende einen Rezess (2c) aufweist, mit dem sie die umfangsseitige Begrenzungsfläche der ersten radialen Ringfläche (3c) außenseits umfasst.
  4. Kreiselpumpengehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    gekennzeichnet durch einen spiralförmigen Ringkanal (4*), dessen äußere Ringkanal-Gehäusewand (2a) mit konstantem Außenradius (Ra) und dessen innere Ringkanal-Gehäusewand (3a) mit dem über den Umfang veränderlichen, den spiralförmigen Verlauf bildenden örtlichen Krümmungsradius (ri) ausgeführt sind.
  5. Kreiselpumpengehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Druckstutzen (6) mittig zur axialen Erstreckungslänge des Durchtrittsquerschnittes des Ringkanals (4; 4*) angeordnet ist.
  6. Kreiselpumpengehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Druckstutzen (6) außermittig zur axialen Erstreckungslänge des Durchtrittsquerschnittes des Ringkanals (4; 4*), in Richtung zum Laufrad (7) hin versetzt, angeordnet ist.
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