EP2505842A1

EP2505842A1 - Mehrstufiges Kreiselpumpenaggregat

Info

Publication number: EP2505842A1
Application number: EP11002578A
Authority: EP
Inventors: Steen Mikkelsen; Bo Møller Jensen; Aage Bruhn
Original assignee: Grundfos Management AS
Current assignee: Grundfos Management AS
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2031-03-29
Also published as: RU2578778C2; RU2012112043A; US9879680B2; CN110307166A; AU2012201654A1; EP2505842B1; IN2012DE00817A; US20120251308A1; AU2012201654B2; CN102734176A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein mehrstufiges Kreiselpumpenaggregat mit zumindest zwei Laufrädern (2, 6), wobei zwei in Strömungsrichtung aufeinanderfolgende Laufradgruppen (4, 8) mit jeweils zumindest einem Laufrad (2, 6) vorhanden sind, wobei in einer ersten Laufradgruppe (4) ein Rückflusskanal (24) vorhanden ist, welcher die Ausgangsseite der ersten Laufradgruppe (4) mit deren Eingangsseite verbindet.

Description

Die Erfindung betrifft ein mehrstufiges Kreiselpumpenaggregat mit zumindest zwei Laufrädern, d. h. ein mindestens zweistufiges Kreiselpumpenaggregat.
Bei derartigen mehrstufigen Kreiselpumpenaggregaten sind mehrere Laufräder in Förderrichtung hintereinander angeordnet, sodass von Stufe zu Stufe eine weitere Druckerhöhung stattfindet. Problematisch bei diesen Kreiselpumpenaggregaten ist, dass sie bei Inbetriebnahme zunächst entlüftet und mit Flüssigkeit gefüllt werden müssen. Die Kreiselpumpenaggregate sind nicht selbstansaugend. Dies ist bei bestimmten Anwendungsfällen nachteilig, beispielsweise in Feuerlöscheinrichtungen, bei denen nicht eine konstante Füllung mit Flüssigkeit, insbesondere Wasser gewährleistet sein kann. In solchen Einrichtungen ist es wichtig, dass die verwendeten Pumpen selbstansaugend sind.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein mehrstufiges Kreiselpumpenaggregat dahingehend zu verbessern, dass es selbstansaugend ist.
Das erfindungsgemäße mehrstufige Kreiselpumpenaggregat weißt zumindest zwei Laufräder auf, welche vorzugsweise auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind und über diese von einem Motor, insbesondere einem Elektromotor angetrieben werden.
Das erfindungsgemäße mehrstufige Kreiselpumpenaggregat ist so aufgebaut, dass es in Strömungsrichtung zwei aufeinanderfolgende Laufradgruppen, d. h. Gruppen von Pumpenstufen aufweist, in denen jeweils zumindest ein Laufrad vorhanden ist. Die in Strömungsrichtung erste Laufradgruppe ist dabei so ausgestaltet, dass sie ein selbstansaugendes Verhalten der Kreiselpumpe ermöglicht. Dazu ist in der ersten Laufradgruppe ein Rückflusskanal vorhanden, welcher die Ausgangsseite der ersten Laufradgruppe mit deren Eingangsseite verbindet. Dieser Rückflusskanal ermöglicht es, dass innerhalb der ersten Laufradgruppe durch deren zumindest ein Laufrad eine Flüssigkeitsströmung durch den Rückflusskanal und durch das Laufrad bewirkt werden kann. D. h. in der ersten Laufradgruppe kann eine begrenzte Flüssigkeitsmenge zirkuliert werden. Diese zirkulierende Flüssigkeitsmenge bewirkt in der ersten Laufradgruppe eine ausreichende Sogwirkung, um weitere Flüssigkeit anzusaugen. So kann das gesamte Kreiselpumpenaggregat selbsttätig Flüssigkeit ansaugen. Es ist lediglich bevorzugt, dass in der ersten Laufradgruppe, insbesondere in dem Rückflusskanal eine begrenzte Flüssigkeitsmenge stets vorhanden ist, um zu gewährleisten, dass die zirkulierende Strömung durch das Laufrad der ersten Laufradgruppe und den Rückflusskanal bei Betriebnahme der Pumpe einsetzen kann.
Der Rückflusskanal mündet vorzugsweise in den Saugmund einer ersten Stufe der ersten Laufradgruppe. Dadurch wird erreicht, dass die durch den Rückflusskanal fließende Flüssigkeit der Eingangsseite des Laufrades der ersten Stufe wieder zugeführt wird, sodass hier eine zirkulierende Förderströmung erreicht wird.
Weiter bevorzugt ist in dem Rückflusskanal zumindest ein Ventil zum Verschließen des Rückflusskanals vorhanden. Durch dieses Ventil kann der Rückflusskanal verschlossen werden, wenn die Pumpe ihren normalen Betriebszustand erreicht hat. Im normalen Betriebszustand, wenn das Pumpenaggregat Flüssigkeit fördert, würde ein offener Rückflusskanal und ein ständiger Flüssigkeitsrücklauf den Wirkungsrad des Kreiselpumpenaggregates verschlechtern. Durch Schließen des Ventils kann dies nach dem Hochfahren der Pumpe verhindert werden, sodass die Pumpe dann wie eine herkömmliche mehrstufige Kreiselpumpe arbeitet.
Bevorzugt ist das Ventil derart ausgestaltet, dass es beim Erreichen eines vorbestimmten Fluiddruckes in dem Rückflusskanal bzw. an der Ausgangsseite der ersten Laufradgruppe den Rückflusskanal verschließt. Das Erreichen des vorbestimmten Fluiddruckes wird als normaler Betriebszustand bzw. ein Betriebszustand, in welchem bereits ein ausreichender Förderstrom beim Ansaugen weiterer Flüssigkeit vorhanden ist, erkannt. Vorzugsweise wird von dem Ventil der Fluiddruck im Rückflusskanal, d. h. an der Ausgangsseite der ersten Laufradgruppe erfasst. Das Ventil ist vorzugsweise als Federelement ausgebildet, wobei es durch Federwirkung gegen den im Rückflusskanal herrschenden Fluiddruck offen gehalten wird. Wenn der Fluiddruck die Federkraft übersteigt, wird das Ventil geschlossen. So kann im Rückflusskanal eine Öffnung vorgesehen sein, vor der in Strömungsrichtung ein Federblech liegt, welches so gekrümmt ist, dass das Blech in seiner Ruhelage von der Öffnung beabstandet ist. Durch erhöhten Fluiddruck kann das Blech gegen seine Federvorspannung so verformt werden, dass es gegen die Öffnung gedrückt wird und diese verschließt.
Weiter bevorzugt ist die erste Laufradgruppe zumindest zweistufig mit zwei in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten Laufrädern ausgebildet. Dabei ist der Rückflusskanal so angeordnet, dass er von der Ausgangsseite des zweiten Laufrades zu der Eingangsseite des ersten Laufrades führt. Durch die zweistufige erste Laufradgruppe kann eine ausreichende Strömung und ein ausreichender Sog durch Fördern der Flüssigkeit im Kreislauf durch den Rückflusskanal erreicht werden, um insgesamt im Saugmund bzw. Saugkanal des Kreiselpumpenaggregates einen ausreichenden Unterdruck zum Ansaugen von Flüssigkeit zu erzeugen.
Ausgangsseitig der ersten Laufradgruppe ist vorzugsweise ein Trennelement angeordnet, welches zum Trennen von Luft und Flüssigkeit ausgebildet ist. Gerade beim Anlaufen des Pumpenaggregates wenn zunächst nur wenig Flüssigkeit durch den Rückflusskanal gefördert wird, wird das Kreiselpumpenaggregat durch seine Saugleitung auch Luft ansaugen, wobei sich Luft und Flüssigkeit beim Eintritt in das erste Laufrad idealerweise vermischen. Daher ist es zweckmäßig, die Luft von der Flüssigkeit ausgangsseitig der ersten Laufradgruppe zu trennen, um vorzugsweise ausschließlich Flüssigkeit durch den Rücklaufkanal wieder zu der Eingangsseite der ersten Laufradegruppe zurückzuführen. So wird das Trockenlaufen des Rückflusskanals verhindert.
Daher ist das Trennelement weiter bevorzugt relativ zu dem Rückflusskanal so angeordnet, dass die aus dem Trennelement austretende Flüssigkeit in den Rückflusskanal eintritt. So wird sichergestellt, dass die aus dem Rückflusskanal in die erste Laufradgruppe einströmende Flüssigkeit, wenn sie aus der ersten Laufradgruppe wieder austritt, im Wesentlichen vollständig wieder in den Rücklaufkanal eintritt, um so einen Kreislauf zu erzeugen.
Eingangsseitig der ersten Laufradgruppe ist vorzugsweise ein Rückschlagventil bzw. ein Rückflussverhinderer angeordnet, welcher verhindert, dass Flüssigkeit aus dem Kreiselpumpenaggregat zurück in eine Saugleitung laufen kann. So wird verhindert, dass das Kreiselpumpenaggregat vollständig trocken laufen kann, es wird vielmehr durch das Rückschlagventil auch bei Außerbetriebnahme des Kreiselpumpenaggregates Flüssigkeit im Inneren des Kreiselpumpenaggregates gehalten, welche das Wideranlaufen und ein erneutes Ansaugen ermöglicht. Das Rückschlagventil kann direkt in das Kreiselpumpenaggregat integriert sein, kann jedoch auch als separates Bauteil an den Saugstutzen des Kreiselpumpenaggregates angesetzt sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der ersten und der zweiten Laufradgruppe zumindest ein Flüssigkeitsspeicher angeordnet. Der Flüssigkeitsspeicher ist so ausgebildet, dass er sich beim normalen Betrieb des Kreiselpumpenaggregates mit Flüssigkeit füllt. Bei Außerbetriebnahme des Kreiselpumpenaggregates oder in dem Fall, dass das Kreiselpumpenaggregat Luftblasen fördern sollte, kann durch die Flüssigkeit im Flüssigkeitsspeicher sichergestellt werden, dass die Förderwirkung des Kreiselpumpenaggregates nicht vollständig aussetzt, sondern dass stets genug Flüssigkeit in dem Kreiselpumpenaggregat vorhanden ist, um ein erneutes Ansaugen von Flüssigkeit durch den Saugstutzen bzw. die Saugleitung des Kreiselpumpenaggregates zu ermöglichen.
Der Flüssigkeitsspeicher weist vorzugsweise zumindest eine Austrittsöffnung auf, welche derart angeordnet ist, dass sie einer Eintrittsöffnung des Rückflusskanals so gegenüberliegt, dass Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsspeicher in den Rückflusskanal fließen kann. So wird erreicht, dass durch den Flüssigkeitsspeicher zunächst der Rückflusskanal gefüllt wird bzw. dieser gefüllt gehalten wird. Die Flüssigkeit aus dem Rückflusskanal fließt dann zur Eingangsseite des ersten Laufrades der ersten Laufradgruppe und tritt in dieses ein, sodass dieses Laufrad sofort eine Förderwirkung erzielen kann und weitere Flüssigkeit durch die Saugleitung ansaugen kann. Bis Flüssigkeit aus der Saugleitung in das erste Laufrad eintritt, wird dann, wie oben beschrieben, die Flüssigkeit im Rückflusskanal zunächst in der ersten Laufradgruppe im Kreis gefördert.
Das erfindungsgemäße Kreiselpumpenaggregat ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sich die Drehachse der Laufräder vertikal erstreckt. Der vorangehend beschriebene Flüssigkeitsspeicher ist dann vorzugsweise so ausgebildet, dass seine Austrittsöffnung an der Unterseite angeordnet ist, sodass die Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsspeicher schwerkraftbedingt nach unten austreten und in den Rückflusskanal eintreten kann. Befüllt wird der Flüssigkeitsspeicher vorzugsweise von oben über die zu den hinter dem Flüssigkeitsspeicher bzw. oberhalb des Flüssigkeitsspeichers angeordneten Pumpenstufen strömende Flüssigkeit. Der Rückflusskanal weist vorzugsweise eine nach oben hin gerichtete Öffnung auf, sodass die Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsspeicher von oben in diese Öffnung eintreten kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können zumindest zwei Flüssigkeitsspeicher derart angeordnet sein, dass eine Austrittsöffnung des zweiten Flüssigkeitsspeichers in eine Öffnung eines ersten Flüssigkeitsspeichers mündet. So können zwei oder mehr Flüssigkeitsspeicher in Strömungs- bzw. Förderrichtung hintereinander zwischen der ersten Laufradgruppe und der zweiten Laufradgruppe angeordnet sein. Dabei fließt die Flüssigkeit aus dem ersten bzw. unteren Flüssigkeitsspeicher, wie vorangehend beschrieben vorzugsweise in den Rücklaufkanal. Die Flüssigkeit aus dem zweiten bzw. nachfolgenden Flüssigkeitsspeicher fließt zunächst in den ersten Flüssigkeitsspeicher und von diesem dann in den Rücklaufkanal. Entsprechend kann Flüssigkeit aus einem dritten Flüssigkeitsspeicher in den zweiten Flüssigkeitsspeicher übertreten. Alle Flüssigkeitsspeicher weisen vorzugsweise eine Austrittsöffnung an der Unterseite und eine Eintrittsöffnung an der Oberseite auf.
Besonders bevorzugt ist der zumindest eine Flüssigkeitsspeicher als ringförmiger Topf mit einer offenen Oberseite ausgebildet, welcher eine die Laufräder antreibende Welle umgibt. D. h. der Topf ist ring- bzw. torusförmig und weist in der Mitte eine Öffnung auf, durch welche sich die Welle erstreckt. Die Öffnung dient darüber hinaus als Strömungsweg für die geförderte Flüssigkeit von der ersten Laufradgruppe zu der zweiten Laufradgruppe. Dazu ist in der Öffnung ein die Welle umgehender Freiraum vorgesehen. Der topfförmige Flüssigkeitsspeicher ist an seiner Oberseite offen ausgebildet, sodass die Flüssigkeit, welche durch die zentrale Öffnung strömt über den Rand der Öffnung von oben in den topfförmigen Flüssigkeitsspeicher einlaufen kann. Die beschriebene zumindest eine Austrittsöffnung ist vorzugsweise an der Unterseite ausgebildet. Bei der Anordnung mehrere Flüssigkeitsspeicher sind die Austrittsöffnungen der nachfolgenden Flüssigkeitsspeicher so angeordnet, dass sie oberhalb der Oberseite des jeweils vorangehenden Flüssigkeitsspeichers gelegen sind, sodass die Flüssigkeit aus der Austrittsöffnung in den vorangehenden Flüssigkeitsspeicher läuft. Vom ersten, d. h. untersten Flüssigkeitsspeicher läuft die Flüssigkeit aus der Austrittsöffnung, wie beschrieben, in die Rücklaufleitung. Die Austrittsöffnungen sind in der Größe so dimensioniert, dass sich die Flüssigkeitsspeicher langsam leeren.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die einzelnen Laufräder der zweiten Laufradgruppe jeweils in einem Stufenmodul angeordnet, wobei alle Stufenmodule dieselbe axiale Höhe aufweisen, und das zumindest eine Laufrad der ersten Laufradgruppe ist ebenfalls in einem solchen Stufenmodul angeordnet, welches eine axiale Höhe hat, die der axialen Höhe oder einem ganzzahligen Vielfachen der Höhe eines Stufenmoduls der zweiten Laufradgruppe entspricht. Dieser modulare Aufbau mit einem festen Raster der axialen Höhen bzw. Längen der einzelnen Module hat den Vorteil, dass aus den Modulen sehr einfach Kreiselpumpenaggregate unterschiedlicher Leistung, insbesondere unterschiedlicher Förder- und Saughöhen realisiert werden können. Auch lässt sich die erste selbstansaugende Laufradgruppe leicht in herkömmliche mehrstufige Kreiselpumpen integrieren, da die Teile der ersten Laufradgruppe in ihrer axialen Länge dasselbe Raster haben wie die Module der zweiten Laufradgruppe. So können beispielsweise dieselben Spannbänder zum Zusammenhalten der Module verwendet werden, wie sie bei herkömmlichen mehrstufigen Kreiselpumpenaggregaten verwendet werden. So kann die erforderliche Teilevielfalt reduziert werden.
Weiter bevorzugt weisen ebenfalls die zwischen den beiden Laufradgruppen angeordneten Flüssigkeitsspeicher oder Abstandselemente jeweils eine axiale Höhe auf, welcher der axialen Höhe oder einem ganzzahligen Vielfachen dieser Höhe eines Stufenmoduls der zweiten Laufradgruppe entspricht. So wird auch bezüglich dieser Komponenten erreicht, dass die axiale Höhe in das vorhandene Raster der axialen Höhe der einzelnen Pumpenstufen, welche in der zweiten Laufradgruppe angeordnet sind, passt.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschreiben. In diesen zeigt:

Fig. 1: eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Pumpen-aggregates,
Fig. 2: eine Detailansicht der ersten Laufradgruppe des Pum-penaggregates gemäß Fig. 1,
Fig. 3: in einer teilweise geschnittenen Detailansicht ein Ventil im Rücklaufkanal und
Fig. 4: in einer Schnittansicht die Flüssigkeitsspeicher des Pum-penaggregates gemäß Fig. 1.

Das beispielhaft beschriebene Kreiselpumpenaggregat weit insgesamt acht Stufen, d. h. acht Laufräder auf. Von denen sind zwei Laufräder 2 in einer ersten Laufradgruppe 4 und sechs Laufräder 6 in einer zweiten Laufradgruppe 8 angeordnet. Die erste Laufradgruppe 4 ist dem Einlass- bzw. Saugstutzen 10 des Pumpenaggregates zugewandt. Die zweite Laufradgruppe 8 ist der ersten Laufradgruppe in strömungs- bzw. Förderrichtung nachgeschaltet. Wie bei bekannten mehrstufigen Kreiselpumpenaggregaten durchströmt die zu fördernde Flüssigkeit nacheinander die einzelnen Laufräder und wird ausgangsseitig des einander die einzelnen Laufräder und wird ausgangsseitig des letzten Laufrades 6 über den ringförmigen Druckkanal 12 dem Druckstutzen 14 zugeführt. Alle Laufräder 2 und 6 werden über eine gemeinsame Welle 16 angetrieben. Die Welle 16 wird an ihrem Wellenende 18 mit einem hier nicht gezeigten Motor, beispielsweise einem Elektromotor zum Antrieb verbunden.
Die erste Laufradgruppe 4 ist in der nachfolgend beschriebenen Weise selbstansaugend ausgebildet, sodass die Kreiselpumpe über den Saugstutzen 10 Flüssigkeit auch dann ansaugen kann, wenn der Saugstutzen 10 und eine sich stromaufwärts anschließende Saugleitung nicht mit Flüssigkeit gefüllt sind.
Die selbstansaugende Wirkung der ersten Laufradgruppe 4 wird durch die anhand von Fig. 2 näher erläuterte Ausgestaltung erreicht. Ausgangsseitig des in Strömungsrichtung zweiten Laufrades 2 der ersten Laufradgruppe 4 ist ein Trennelement 20 angeordnet. Dieses ist so ausgebildet, dass Flüssigkeit und Luft voneinander getrennt werden. Dies geschieht dadurch, dass die Flüssigkeit radial nach außen beschleunigt wird, sodass aus dem Trennelement 20 die Luft im Zentralbereich nahe der Welle 16 und die Flüssigkeit im Umfangsbereich nahe der Umfangswandung 22 austritt. Die aus dem Trennelement 20 austretende Flüssigkeit überströmt die Umfangswandung 22 an ihrer Oberkante und tritt in einen Rückflusskanal 24 ein. Der Rückflusskanal 24 führt am Außenumfang der ersten Laufradgruppe 4 zurück in Richtung des Saugstutzens 10. Über Öffnungen 26 in einer Bodenplatte führt der Rückflusskanal zum Saugmund 28 des in Strömungsrichtung ersten Laufrades 2 der ersten Laufradgruppe 4. So wird ein geschlossener Flüssigkeitskreislauf über die beiden Laufräder 2 des Trennelement 20 zurück durch den Rückflusskanal 24 zum Saugmund 28 des ersten Laufrades 2 realisiert.
Zum Starten der Pumpe reicht eine geringe Flüssigkeitsmenge, um den beschriebenen Kreislauf durch die beiden Laufräder 2 und den Rückflusskanal 24 in Betrieb zu nehmen. Dadurch erzeugen die Laufräder 2 einen Unterdruck, durch welchen dann durch den Saugstutzen 10 weitere Flüssigkeit angesaugt werden kann. Bei der Erstinbetriebnahme des Pumpenaggregates ist es erforderlich, dass Pumpenaggregat wie herkömmliche Kreiselpumpenaggregate zu entlüften, d. h. mit einer gewissen Flüssigkeitsmenge zu füllen.
Um den beschriebenen Kreislauf über die Rückflussleitung 24 aufrechterhalten zu können, ist es wichtig, dass die Pumpe im Bereich der ersten Laufradgruppe 4 möglichst luftdicht ausgebildet ist. Hierzu sind verschiedene Dichtungen angeordnet. Die Dichtungen 30 dichten den Rücklaufkanal 24 gegen den Druckkanal 12 ab, sodass verhindert wird, dass Flüssigkeit von der Druckseite über den Rücklaufkanal 24 im normalen Betrieb zur Saugseite überströmen kann. Im Inneren des Trennelementes 20 ist ein Lager 32 angeordnet, welches mit dem Außenumfang der Welle 16 in Kontakt ist. Dieses dient gleichzeitig der Abdichtung des Trennelementes 20 gegenüber der Welle 16, um zu verhindern, dass Luft aus dem Trennelement 20 zurück zu den Laufrädern 2 strömen kann. Die Dichtung 34 dichtet das axiale Ende der Welle 16 ab, um zu verhindern, dass Luft von der Druckseite der Pumpe über die Welle zur Saugseite strömt. Die Dichtung 36 dient ebenfalls dazu, die Druckseite von der Saugseite zu trennen, d. h. den Druckstutzen 14 gegenüber dem Saugstutzen 10 abzudichten.
Um nach Erreichen des normalen Betriebszustandes, in dem Flüssigkeit durch den Saugstutzen 10 angesaugt wird, zu verhindern, dass Flüssigkeit über den Rückflusskanal 24 zurück zur Saugseite strömt, ist in dem Rückflusskanal 24 ein Ventil 38 angeordnet. Dieses Ventil 38 ist so ausgebildet, dass es beim Erreichen eines vorbestimmten Druckes ausgangsseitig des zweiten Laufrades 2, d. h. ausgangsseitig des Trennelementes 20 und im Rückflusskanal 24 den Rückflusskanal verschließt. D. h. nach Erreichen dieses vorbestimmten Druckes ist der Rückflusskanal 24 verschlossen und die Flüssigkeit strömt ausschließlich zu den nachfolgenden Laufrädern 6 der zweiten Laufradgruppe 8.
Die Ausgestaltung des Ventils 38 wird näher anhand von Fig. 3 erläutert. Fig. 3 zeigt eine Detailansicht des Trennelementes 20. Das Trennelement 20 definiert zwischen dem Außenumfang der Umfangswandung 22 und einer radial weiter außen gelegenen ringförmigen Wandung 40, einen ersten Abschnitt des Rückflusskanals 24, welcher einen Eintrittsbereich des Rückflusskanals 24 bildet. Der zweite Abschnitt des Rückflusskanals 24 wird zwischen dem Außenumfang der Wandung 40 und einer radial beabstandeten Hülse 42 (siehe Fig. 2) definiert. In der Wandung 40 sind mehrere Löcher 44 ausgebildet, welche den Übertritt von dem Einlassbereich des Rückflusskanals 24 in den zweiten Abschnitt des Rückflusskanals 24 zwischen der Wandung 40 und der Hülse 42 ermöglichen. An den Öffnungen 44 sind Ventilelemente in Form von Federblechen 46 angeordnet. Diese Federbleche 46 können zwei Positionen einnehmen, nämlich einmal eine geöffnete Position, welche in Fig. 3 mit dem Bezugszeichen 46' bezeichnet ist. In dieser Position erstreckt sich das Federblech 46' sehnenförmig zum Innenumfang der Wandung 40 und ist somit beabstandet von der Öffnung 44, sodass diese freigegeben ist. Steigt nun der Druck in dem Bereich des Rückflusskanals 24, welcher zwischen der Umfangswandung 22 und der Wandung 40 gelegen ist an, wird das Federblech 46' radial nach außen gedrückt und legt sich an die Innenseite der Wandung 40 über der Öffnung 44 an, sodass die Öffnung 44 verschlossen wird.
Um den sicheren Betrieb des Kreiselpumpenaggregates auch dann zu gewährleisten, wenn größere Luftblasen das System passieren, sind zwischen der ersten Laufradgruppe 4 und der zweiten Laufradgruppe 8 drei Flüssigkeitsspeicher 48 angeordnet. Diese sind im Detail in Fig. 4 gezeigt. Die Flüssigkeitsspeicher 48 sind als ring- bzw. torusförmige Töpfe ausgebildet, welche die Welle 16 umgeben. Die Welle 16 erstreckt sich durch eine zentrale Öffnung 50 der Flüssigkeitsspeicher 48, wobei die Wandung der Öffnung 50 radial vom Außenumfang der Welle 16 beabstandet ist. So dient die Öffnung 50 auch als Strömungsweg für die geförderte Flüssigkeit von der ersten Laufradgruppe 4 zu der zweiten Laufradgruppe 8. Die Umfangswandungen 52 der Öffnungen 50 haben dabei in Richtung der Längsachse X eine Länge, welche kürzer ist als die axiale Länge der Außenwandungen der Flüssigkeitsspeicher 48. So sind die Flüssigkeitsspeicher 48 an ihrer Oberseite geöffnet, sodass Flüssigkeit, welche durch die Öffnungen 50 strömt über die Umfangswandungen 52 hinüber in das Innere der Flüssigkeitsspeicher 48 strömen kann. So werden die Flüssigkeitsspeicher 48 im normalen Betrieb des Pumpenaggregates, wenn Flüssigkeit von der ersten Laufradgruppe 4 zu der zweiten Laufradgruppe 8 strömt, gefüllt.
Jeder Flüssigkeitsspeicher 48 weist an seiner Unterseite eine Auslassöffnung 54 mit kleinem Durchmesser auf. Die Auslassöffnungen 54 sind von der Längsachse X soweit radial beabstandet, dass sie oberhalb des Freiraums zwischen der Umfangswandung 22 und der Wandung 40 des Trennelementes 20 liegen. So läuft die Flüssigkeit aus dem ersten, d. h. unterem Flüssigkeitsspeicher 48 direkt in den Rückflusskanal 24. Aus den beiden anderen Flüssigkeitsspeichern 48 läuft die Flüssigkeit über die zugehörigen Auslassöffnung 54 zunächst in den darunter gelegenen Flüssigkeitsspeicher 48. Dadurch, dass die Flüssigkeit aus den Flüssigkeitsspeichern 48 über die kleine Auslassöffnung 54 langsam abläuft, kann auch dann, wenn größere Luftblasen oder Gasblasen das Pumpenaggregat durchströmen, sichergestellt werden, dass im Pumpenaggregat noch eine ausreichende Flüssigkeitsmenge vorhanden ist, um zumindest den Startkreislauf durch die erste Laufradgruppe 4, d. h. durch den Rückflusskanal 24 in der oben beschriebenen Weise wieder in Betrieb zu nehmen.
Neben diesen Maßnahmen ist am oder im Saugstutzen 10 noch ein Rückschlagventil bzw. Rückflussverhinderer 55 angeordnet. Hier ist das Rückschlagventil 55 direkt im Saugstutzen angeordnet, es könnte jedoch auch als separates Bauteil an den Saugstutzen 10 angesetzt werden. Über einen solchen kann verhindert werden, dass wenn die sich an den Saugstutzen 10 anschließende Saugleitung trockenläuft, die Flüssigkeit aus dem Pumpenaggregat durch den Saugstutzen 10 zurück in die Saugleitung läuft. So kann stets eine gewisse Flüssigkeitsmenge in dem Pumpenaggregat gehalten werden, über welche zumindest der Startkreislauf in der ersten Laufradgruppe 4 wieder in Betrieb genommen werden kann, um dann weitere Flüssigkeit durch den Saugstutzen 10 anzusaugen. Auf diese Weise wird das gesamte Kreiselpumpenaggregat selbstansaugend ausgebildet.
Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, ist das Pumpenaggregat insgesamt modular aufgebaut, wobei diesem modularen Aufbau ein axiales Längenraster zugrunde liegt, welches durch die axiale Länge der von den Laufrädern 6 gebildeten Pumpenstufen definiert ist. Diese Pumpenstufen weisen jeweils einen umfänglichen Mantel 56 auf, welcher den Mantel der einzelnen Stufenmodule bildet. Diese Stufenmodule sind axial aufeinandergesetzt. Die Flüssigkeitsspeicher 48 weisen dieselbe axiale Länge wie die Mäntel 56 der Stufenmodule der zweiten Laufradgruppe 8 auf. Darüber hinaus weist auch ein Mantel 58, welcher das erste Laufrad 2 umgibt, dieselbe axiale Länge auf. Das Trennelement 20 weist eine axiale Länge in Richtung der Längsachse X auf, welche dem Doppelten der axialen Länge der Mäntel 56 und 58 entspricht. So hat die gesamte erste Laufradgruppe 4 eine axiale Länge, welche der dreifachen Länge eines Stufenmoduls der zweiten Laufradgruppe 8 entspricht. Dieses einheitliche Längenraster begünstigt den modularen Aufbau, da Spannbänder, welche die einzelnen Stufenmodule in axialer Richtung zusammenhalten, nur in unterschiedlichen Längen, welche durch dieses zugrundliegende Raster definiert sind, vorgehalten werden müssen. Damit können verschiedenste Pumpen zusammengebaut werden, mit unterschiedlichen Zahlen von Laufrädern, Flüssigkeitsspeichern 48 und ggfs. der ersten Laufradgruppe 4 um die selbstansaugenden Eigenschaften sicherzustellen.

Bezugszeichenliste

2: Laufräder
4: Erste Laufradgruppe
6: Laufräder
8: Zweite Laufradgruppe
10: Saugstutzen
12: Druckkanal
14: Druckstutzen
16: Welle
18: Wellenende
20: Trennelement
22: Umfangswandung des Trennelementes
24: Rückflusskanal
26: Öffnungen
28: Saugmund
30: Dichtungen
32: Lager
34, 36: Dichtungen
38: Ventil
40: Wandung
42: Hülse
44: Öffnungen
46: Federblech/Ventil
48: Flüssigkeitsspeicher
50: Öffnung
52: Umfangswandungen
54: Auslassöffnungen
55: Rückschlagventil
56, 58: Mantel

X: Längsachse

Claims

Mehrstufiges Kreiselpumpenaggregat mit zumindest zwei Laufrädern (2, 6), dadurch gekennzeichnet, dass
zwei in Strömungsrichtung aufeinanderfolgende Laufradgruppen (4, 8) mit jeweils zumindest einem Laufrad (2, 6) vorhanden sind, wobei in einer ersten Laufradgruppe (4) ein Rückflusskanal (24) vorhanden ist, welcher die Ausgangsseite der ersten Laufradgruppe (4) mit deren Eingangsseite verbindet.
Mehrstufiges Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückflusskanal (24) in den Saugmund (28) einer ersten Stufe der ersten Laufradgruppe (4) mündet.
Mehrstufiges Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Rückflusskanal (24) zumindest ein Ventil (38) zum Verschließen des Rückflusskanals (24) vorhanden ist.
Mehrstufiges Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (38) derart ausgestaltet ist, dass es beim Erreichen eines vorbestimmten Fluiddruckes in dem Rückflusskanal (24) diesen verschließt.
Mehrstufiges Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Laufradgruppe (4) zumindest zweistufig mit zwei in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten Laufrädern (2) ausgebildet ist.
Mehrstufiges Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Laufradgruppe (4) an ihrer Ausgangseite ein Trennelement (20) aufweist, welchen zum Trennen von Luft und Flüssigkeit ausgebildet ist.
Mehrstufiges Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (20) relativ zu dem Rückflusskanal (24) so angeordnet ist, dass die aus dem Trennelement (20) austretende Flüssigkeit in den Rückflusskanal (24) eintritt.
Mehrstufiges Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eingangsseitig der ersten Laufradgruppe (4) ein Rückschlagventil angeordnet ist.
Mehrstufiges Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten (4) und der zweiten Laufradgruppe (8) zumindest ein Flüssigkeitsspeicher (48) angeordnet ist.
Mehrstufiges Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsspeicher (48) zumindest eine Austrittsöffnung aufweist, welche derart angeordnet ist, dass sie einer Eintrittsöffnung des Rückflusskanals (24) derart gegenüberliegt, dass Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsspeicher (48) in den Rückflusskanal (24) fließen kann.
Mehrstufiges Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Flüssigkeitsspeicher (48) derart angeordnet ist, dass eine Austrittsöffnung eines zweiten Flüssigkeitsspeicher (48) in eine Öffnung eines ersten Flüssigkeitsspeichers (48) mündet.
Mehrstufiges Kreiselpumpenaggregat nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Flüssigkeitsspeicher (48) als ringförmiger Topf mit einer offenen Oberseite ausgebildet ist, welcher eine die Laufräder (2, 6) antreibende Welle (16) umgibt.
Mehrstufiges Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Laufräder (6) der zweiten Laufradgruppe (8) jeweils in einem Stufenmodul angeordnet sind, wobei alle Stufenmodule dieselbe axiale Höhe aufweisen, und das zumindest eine Laufrad (2) der ersten Laufradgruppe (4) in einem Stufenmodul angeordnet ist, welches eine axiale Höhe hat, die der axialen Höhe oder einem ganzzahligen Vielfachen dieser Höhe eines Stufenmoduls der zweiten Laufradgruppe (8) entspricht.
Mehrstufiges Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Laufradgruppen (4, 8) angeordneten Flüssigkeitsspeicher (48) oder Abstandselemente jeweils eine axiale Höhe aufweisen, welche der axialen Höhe oder einem ganzzahligen Vielfachen dieser Höhe eines Stufenmoduls der zweiten Laufradgruppe (8) entspricht.