EP1583910B1

EP1583910B1 - Non-chokable pump

Info

Publication number: EP1583910B1
Application number: EP03782375.4A
Authority: EP
Inventors: Christoph Jäger; Rolf Witzel; Peer Springer
Original assignee: KSB AG
Current assignee: KSB AG
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2016-08-24
Anticipated expiration: 2023-12-12
Also published as: AR042892A1; EP1583910A1; WO2004065796A1; AU2003290021A1; DE10301629A1; WO2004065796A8; DE10301629B4

Description

Die Erfindung betrifft eine Freistrompumpe zur Förderung von mit festen Beimengungen versetzten Flüssigkeiten, mit einem Gehäuse, in dem einerseits ein an seinem Außendurchmesser nicht abgedecktes Laufrad angeordnet ist und in dem andererseits ein offener Raum zwischen dem Laufrad und der saugseitigen Gehäusewand gebildet wird, wobei der radial zum Laufrad gelegene Gehäuseraum, im Meridianschnitt gesehen, asymmetrisch ist, und wobei der Abstand der saugseitigen Gehäusewand zum Laufrad mit dem Durchmesser stetig abnimmt, jedoch zwischen dem Laufrad und der saugseitigen Gehäusewand über den gesamten Umfang ein solcher Abstand besteht, daß ein in der Förderflüssigkeit enthaltener fester Gegenstand, der in seiner größten Ausdehnung dem Durchmesser einer vorgegebenen Kugel entspricht, die Freistrompumpe zu passieren vermag.The invention relates to a free-flow pump for promoting added with solid admixtures liquids, with a housing in which on the one hand not covered on its outer diameter impeller is arranged and in the other hand, an open space between the impeller and the suction-side housing wall is formed, wherein the radial to the impeller housing space, seen in meridian section, is asymmetrical, and wherein the distance of the suction-side housing wall to the impeller decreases with the diameter steadily, but between the impeller and the suction-side housing wall over the entire circumference such a distance that contained in the delivery liquid solid object, which corresponds in its greatest extent to the diameter of a given ball, which is able to pass through the free-flow pump.

Durch die US-A-2 570 862 ist eine Spezialkonstruktion einer Waschmaschinenpumpe bekannt, dessen Laufrad reversierend angetrieben wird. Das Gehäuse ist, ausgehend vom Spornanfang, über einen Bereich von ca. 160 Grad als Ringraumgehäuse ausgebildet. Daran anschließend beginnt die teilweise Ausbildung des Kreiselpumpengehäuses als ein Spiralgehäuse. Aufgrund der Vorgabe der wechselnden Laufraddrehrichtung mit den sich radial erstreckenden Schaufeln ist der Wirkungsgrad dieser Pumpe sehr gering. Nachteilig bei dieser Lösung ist die vollständige Abdeckung von Laufradaustritt und eines kompletten Schaufelkanals im Bereich des Ringraumes. Somit erfolgt eine vom Laufrad bedingte Energieumwandlung nur in dem nachgeordneten Gehäusebereich. Als weiterer Nachteil erweist sich die Tatsache, dass der Durchmesser im Saugstutzen wesentlich größer ist als der freie Raum innerhalb des Pumpengehäuses und der Durchmesser im Druckstutzen. Dadurch vermag ein in der Förderflüssigkeit enthaltener fester Gegenstand in Form einer Kugel, der in seiner größten Ausdehnung dem Durchmesser des Saugstutzens entspricht, diese Pumpe nicht zu passieren und führt zur Verstopfung der Pumpe.By the US-A-2 570 862 is a special construction of a washing machine pump known, the impeller is driven reversing. The housing is, starting from the spur beginning, formed over a range of about 160 degrees as annulus housing. Subsequently, the partial formation of the centrifugal pump housing begins as a spiral housing. Due to the specification of the changing impeller rotation with the radially extending blades, the efficiency of this pump is very low. The disadvantage of this solution is the complete coverage of impeller outlet and a complete blade channel in the region of the annular space. Thus, a conditional on the impeller energy conversion takes place only in the downstream housing area. Another disadvantage is the fact that the diameter in the suction nozzle is substantially larger than the free space within the Pump housing and the diameter in the discharge nozzle. As a result, a solid object contained in the delivery liquid in the form of a ball, which corresponds in its greatest extent to the diameter of the suction nozzle, can not pass this pump and leads to blockage of the pump.

Die US-A-4 676 718 offenbart eine Freistrompumpe, deren Gehäuse als reines Ringgehäuse gestaltet ist. Die Schaufeln des Freistromrades sind zur Wirkungsgradverbesserung mit am Schaufelrand angeordneten Bünden ausgestattet, wodurch ein nur teilweise offenes Laufrad entsteht. Die für einen Kugeldurchgang vorgesehene freie Passage ist durch den schaufellosen Gehäuseraum zwischen Laufrad und saugseitiger Gehäusewand gegeben, der dementsprechend groß gestaltet ist und zu Wirkungsgradeinbußen führt.The US-A-4,676,718 discloses a free-flow pump whose housing is designed as a pure ring housing. The blades of the free-flow impeller are equipped to improve efficiency with arranged on the blade edge frets, creating a partially open impeller. The intended for a ball passage free passage is given by the bladeless housing space between the impeller and suction-side housing wall, which is designed accordingly large and leads to loss of efficiency.

Eine gattungsgemäße Freistrompumpe ist bekannt durch die EP 0 649 987 B1 . Das Problem, daß der für den Durchtritt fester Beimengungen zwischen dem Laufrad und dem Gehäuse freizuhaltende Raum eine Verschlechterung des Wirkungsgrades im Vergleich zu anderen Kreiselpumpen mit sich bringt, soll gemäß der zitierten Schrift dadurch verringert werden, daß ein im wesentlichen kreisförmiger Eintrittsbereich in eine das Laufrad umgebende Spirale übergeht. Hierdurch wird eine im Meridianschnitt erkennbare Stufe zwischen dem kreisförmigen Bereich und dem Spiralbereich gebildet. Durch die Stufe soll ein Teil der Rückströmung zum kreisförmigen Bereich und damit ein durch die in unerwünschter Richtung erfolgende Strömung verursachter Verlust vermindert werden. Da aber dennoch eine nennenswerte Umströmung der durch die Stufe gebildeten Kante gegeben ist, ergeben sich hier zusätzliche Verwirbelungen, die von sich aus zu einer Beeinträchtigung des Wirkungsgrades führen. Im übrigen muß im Bereich der Kante mit einem erhöhten Verschleiß der Gehäusewand gerechnet werden, was wiederum zu einer unerwünschten Beeinflussung der Strömung in der Pumpe und zu der Notwendigkeit eines frühzeitigen Austausches des Gehäuses führt.A generic free-flow pump is known by the EP 0 649 987 B1 , The problem that brings to be kept free for the passage of solid admixtures between the impeller and the housing space a deterioration in efficiency compared to other centrifugal pumps, should be reduced in accordance with the cited document, characterized in that a substantially circular inlet region into the impeller surrounding spiral passes. As a result, a step recognizable in the meridian section is formed between the circular area and the spiral area. The step is intended to reduce a portion of the return flow to the circular area and thus a loss caused by the undesired flow. However, since there is an appreciable flow around the edge formed by the step, this results in additional turbulence, which in itself leads to an impairment of the efficiency. Moreover, in the region of the edge with increased wear of the housing wall can be expected, which in turn leads to an undesirable influence on the flow in the pump and the need for early replacement of the housing.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine den Wirkungsgrad steigernde Verkleinerung des Pumpenraumes zu erreichen, ohne dabei nennenswerte unerwünschte Nebenwirkungen in Kauf zu nehmen.The invention has for its object to achieve an efficiency-increasing reduction of the pump chamber, without taking any significant undesirable side effects in purchasing.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Übergang der saugseitigen Gehäusewand zu der Wand des radial zum Laufrad gelegenen Gehäuseraums stufenlos erfolgt, wobei dieser Gehäuseraum, im Meridianschnitt gesehen, in der Weise asymmetrisch ist, daß die Querschnitte der radial zur Kontur des Laufrades gelegenen Bereiche größer sind als die Querschnitte der saugseitig davor gelegenen Bereiche, und wobei die Querschnitte der radial zur Kontur des Laufrades gelegenen Bereiche in Richtung auf den Auslaß der Freistrompumpe auf eine solche Größe anwachsen, daß die vorgegebene Kugel das Gehäuse zu passieren vermag.The above object is achieved in that the transition of the suction-side housing wall to the wall of the housing radially located radially to the housing space is infinitely, said housing space, seen in the meridian section, is asymmetrical in such a way that the cross-sections of the radially located to the contour of the impeller Areas are larger than the cross sections of the suction side located in front of it, and wherein the cross sections of the radially located to the contour of the impeller areas towards the outlet of the free-flow pump grow to such a size that the given ball is able to pass through the housing.

Die erfindungsgemäße Gestaltung erlaubt eine Optimierung des Pumpenraumes in der Weise, daß die saugseitige Gehäusewand und ein Teil des radial zum Laufrad gelegenen Gehäuseraums auf einen Minimalabstand an das Laufrad herangerückt werden. Die für den Durchgang der gedachten Kugel freizuhaltende Passage wird dabei in dem radial zu der Kontur des Laufrades vorhandenen Gehäuseraum gebildet.The design of the invention allows an optimization of the pump chamber in such a way that the suction-side housing wall and a part of the housing space located radially to the impeller are moved to a minimum distance to the impeller. The passage to be kept free for the passage of the imaginary sphere is thereby formed in the housing space which is present radially to the contour of the impeller.

Die Erfindung ist mit besonderem Vorteil bei Freistrompumpen mit einem zumindest teilweise spiralförmig gestalteten Gehäuse einsetzbar, kann aber im Gegensatz zu der oben geschilderten Pumpe auch in Ringgehäusen eingesetzt werden.The invention can be used with particular advantage in free-stream pumps with an at least partially helically shaped housing, but can also be used in ring housings, in contrast to the above-described pump.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird empfohlen, die Querschnitte der radial zur Kontur des Laufrades gelegenen Bereiche des Gehäuseraums jeweils zumindest teilweise als Kreisabschnitte auszubilden, wobei deren Radius in Richtung auf den Auslaß auf ein Maß ansteigt, welches gleich oder größer ist als der Radius der vorgegebenen Kugel.In an advantageous embodiment of the invention, it is recommended that the cross-sections of the radially to the contour of the impeller areas of the housing space at least partially form as circular sections, wherein the radius increases in the direction of the outlet to a level which is equal to or greater than the radius of the predetermined Bullet.

Anhand eines Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1: einen Meridianschnitt durch eine erfindungsgemäße Freistrompumpe;
Fig. 2: einen Schnitt gemäß der Linie X-X durch die Freistrompumpe der Fig. 1.

Reference to an embodiment of the invention will be explained in more detail. The drawing shows in

Fig. 1: a meridian section through a free-flow pump according to the invention;
Fig. 2: a section along the line XX through the free-flow pump of Fig. 1 ,

Im Gehäuse 1 der Freistrompumpe ist ein Laufrad 2 auf einer Welle 3 befestigt. Das Gehäuse 1 ist ein Spiralgehäuse. Der Befestigung des Laufrades 2 dient ein Nabenkörper 4, in den eine Schraube 5 eingreift. Auf der Tragscheibe 6 des Laufrades 2 sind mehrere Schaufeln 7 angeordnet. Ein saugseitig in das Gehäuse 1 eingesetzter Deckel 8 bildet einen Einlauf 9. Die Gehäusewand 10 des Deckels 8 verläuft konisch in der Art, daß der Abstand der Gehäusewand 10 zum Laufrad 2 mit dem Durchmesser abnimmt.In the housing 1 of the free-flow pump, an impeller 2 is mounted on a shaft 3. The housing 1 is a spiral housing. The attachment of the impeller 2 is a hub body 4, in which a screw 5 engages. On the support plate 6 of the impeller 2 a plurality of blades 7 are arranged. A suction side inserted into the housing 1 cover 8 forms an inlet 9. The housing wall 10 of the lid 8 is conical in the way that the distance between the housing wall 10 decreases to the impeller 2 with the diameter.

Der Spiralraum des Gehäuses 1 ist, im Meridianschnitt gesehen, asymmetrisch gestaltet. Die Fig. 1 zeigt dies. Diese Asymmetrie ist so beschaffen, daß die radial zur Kontur des Laufrades 2 gelegenen Querschnittsflächen des Gehäuses 1 jeweils größer sind als die entsprechenden Querschnittsflächen der saugseitig vor ihnen gelegenen Bereiche. Dies ist auch an der Krümmung der radial zum Laufrad 2 gelegenen Gehäusewand 11 zu erkennen, die in dem radial zur Kontur des Laufrades 2 liegenden Abschnitt stärker ist als in dem entsprechenden saugseitigen Bereich der Gehäusewand 11. Die stärkere Krümmung ist weitgehend als Kreisabschitt ausgebildet; zum Auslaß 12 hin wächst sie auf eine der Kontur einer vorgegebenen Kugel entsprechende Größe an.The spiral space of the housing 1, viewed in meridian section, designed asymmetrically. The Fig. 1 shows this. This asymmetry is such that the radial to the contour of the impeller 2 located cross-sectional areas of the housing 1 are each larger than the corresponding cross-sectional areas of the suction side located in front of them areas. This can also be seen from the curvature of the housing wall 11 located radially to the impeller 2, which is stronger in the section lying radially to the contour of the impeller 2 than in the corresponding suction-side region of the housing wall 11. The greater curvature is largely formed as a circular section; towards the outlet 12, it grows to a size corresponding to the contour of a given sphere.

Der Übergang der von dem Deckel 8 gebildeten Gehäusewand 10 zur Gehäusewand 11 der Spirale erfolgt stufenlos. Die Fig. 2 zeigt den Verlauf der vom Gehäuse 1 gebildeten, das Laufrad 2 umschließenden Spirale.The transition of the housing wall 10 formed by the cover 8 to the housing wall 11 of the spiral takes place continuously. The Fig. 2 shows the course of the housing 1 formed by the impeller 2 enclosing spiral.

Ein mit der Strömung über den Einlauf 9 in das Gehäuse 1 der Freistrompumpe eintretender fester Gegenstand wird zunächst von der Zirkulationsströmung des Laufrades 2 in der Schwebe gehalten, dabei aber von der im Gehäuse 1 herrschenden Absolutströmung in Richtung des Auslasses 12 gefördert. Aufgrund der Gestaltung der Gehäusewand 10 ergibt sich vor dem Auslaß 12 ein freier Durchgang, der in seiner Mindesterstreckung der Größe einer vorgegebenen Kugel entspricht. Der von der Strömung bewegte Gegenstand kann über diesen Durchgang und den Auslaß 12 die Freistrompumpe verlassen.An entering with the flow through the inlet 9 into the housing 1 of the free-flow pump solid object is initially held by the circulation flow of the impeller 2 in suspension, but promoted by the prevailing in the housing 1 absolute flow in the direction of the outlet 12. Due to the design of the housing wall 10 results in front of the outlet 12, a free passage, which corresponds in its minimum extent of the size of a given ball. The object moved by the flow can leave the free-flow pump via this passage and the outlet 12.

Claims

Vortex pump for delivering liquids which are mixed with solid additions, having a casing (1), in which firstly an impeller (2) which is not covered on its external diameter is arranged and in which secondly an open space is formed between the impeller and the suction-side casing wall (10), the casing space which lies radially with respect to the impeller (2) being asymmetrical as viewed in a meridian plane, and the spacing of the suction-side casing wall (10) from the impeller (2) decreasing constantly with the diameter, but there being a spacing between the impeller (2) and the suction-side casing wall (10) over the entire circumference, which spacing is such that a solid object which is contained in the delivery liquid and the greatest extent of which corresponds to the diameter of a predefined sphere is capable of passing the vortex pump, the transition of the suction-side casing wall (10) to the wall (11) of the casing space which lies radially with respect to the impeller (2) taking place in a stepless manner, characterized in that the casing space is asymmetrical, as viewed in the meridian plane, in such a way that the cross sections of the regions which lie radially with respect to the contour of the impeller (2) are greater than the cross sections of the regions which lie in front thereof on the suction side, and the cross sections of the regions which lie radially with respect to the contour of the impeller (2) increasing in the direction of the outlet (12) of the vortex pump to such a size that the predefined sphere is capable of passing the casing (1).
Vortex pump according to Claim 1, characterized by an annular casing which surrounds the impeller (2).
Vortex pump according to Claim 1, characterized by a casing (1) which surrounds the impeller and is at least partly of helical design.
Vortex pump according to Claim 1, characterized in that the cross sections of the regions of the casing space which lie radially with respect to the contour of the impeller (2) are in each case configured at least partially as circular sections, the radius thereof increasing in the direction of the outlet (12) to a size which is greater than or equal to the radius of the predefined sphere.