WO2014177532A1 - Rotationspumpe - Google Patents

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WO2014177532A1
WO2014177532A1 PCT/EP2014/058668 EP2014058668W WO2014177532A1 WO 2014177532 A1 WO2014177532 A1 WO 2014177532A1 EP 2014058668 W EP2014058668 W EP 2014058668W WO 2014177532 A1 WO2014177532 A1 WO 2014177532A1
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WO
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pressure chamber
housing
chamber
rotary pump
suction
Prior art date
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PCT/EP2014/058668
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English (en)
French (fr)
Inventor
Vullnet Miraka
Original Assignee
Vullnet Miraka
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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
    • F04D1/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D1/02—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps having non-centrifugal stages, e.g. centripetal
    • F04D1/025—Comprising axial and radial stages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D1/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D1/06—Multi-stage pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/12—Combinations of two or more pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2238—Special flow patterns
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2261—Rotors specially for centrifugal pumps with special measures
    • F04D29/2277—Rotors specially for centrifugal pumps with special measures for increasing NPSH or dealing with liquids near boiling-point

Definitions

  • the present invention relates to a rotary pump comprising a pump housing having a housing inlet opening and at least one housing outlet opening and arranged between a housing inlet opening and housing outlet by a motor driven about an axis rotating fluid delivery device, wherein a suction chamber is provided and one in the axial direction and in the flow direction behind the suction chamber pressure chamber, wherein the pressure chamber rotates or rotates with the rotating component and wherein the pump has a arranged behind the pressure chamber in the flow chamber housing space, in which the radially from the rotating pressure chamber exiting pumping medium passes, said housing space of the suction chamber and the pressure chamber in each case via separating elements, in particular partitions is separated.
  • Rotary pumps of the aforementioned type have long been known from the prior art and are used, for example, to convey water.
  • a rotary pump with the features mentioned is described for example in DE 10 2005 031 420 B4.
  • the pump has two jointly rotating blade rings and a centrally located impeller inlet opening.
  • the object of the invention is to provide a rotary pump of the type mentioned above, which is intended in particular for use in hydrodynamic systems and has a high pumping capacity. Furthermore, it is a concern of the present invention to provide a rotary pump which is more versatile and allows other modes of operation in addition to the pumping mode.
  • the suction line leading into the suction chamber has a line section extending in the radial direction with respect to the axis of the rotating pressure chamber, in which a turbine wheel or impeller is arranged.
  • the pumping medium preferably water
  • the pumping medium not sucked into a single housing space in which the rotating member rotates, but it passes first into a first chamber, the suction, from the it is then sucked into a pressure chamber.
  • the pressure chamber rotates about its axis and from this pressure chamber then exits the pumping medium radially, driven by the centrifugal force.
  • the pumping medium then passes from the rotating chamber into a housing space of the pump, which is separate from the suction chamber and the pressure chamber, so that a flow path suction chamber pressure chamber housing space is defined and no mixing of the pumping medium takes place in these areas of the pump.
  • a rotating component which is preferably arranged in the input region of the pressure chamber, for example, a turbine can serve, by the rotation of the suction side, a negative pressure is generated, so that the pumping medium from the suction chamber is sucked into the pressure chamber.
  • the turbine wheel or impeller in the line section of the intake line is preferably connected to a motor / generator unit via a drive axle arranged transversely to the axis of rotation of the pressure chamber.
  • this motor / generator unit is suitable for driving the turbine wheel or impeller as a rotary drive to increase the pumping capacity of the rotary pump. In this way, different operating modes of the rotary pump are possible as needed. If the turbine wheel is driven, results in an increased pump power. Without this additional drive, only the pressure chamber is set in rotation, sucks the pumping medium and the turbine wheel in the intake manifold simply rotates with no drive.
  • the device can be unpowered to operate, in which case only the medium (water) is passed through and does not pump the device in the true sense.
  • the co-rotating turbine wheel can be used in the intake to gain energy from the flowing water.
  • the turbine wheel drives the motor / generator unit in this operating mode and can be used for power generation.
  • the line section extending in the radial direction opens approximately at a right angle into the approximately cylindrically shaped suction chamber, which in turn is arranged approximately axially with respect to the axis of rotation of the rotating pressure chamber and approximately concentrically in the approximately cylindrically shaped housing space
  • the suction chamber can, in principle, also be a section of the suction line, its cross-section, of course, being to be selected such that a sufficient pumping volume per unit of time reaches the pressure chamber.
  • the rotating pressure chamber is arranged concentrically with the axis of rotation in the housing space.
  • the suction chamber is furthermore connected to the pressure chamber via a tubular connecting channel extending in the axial direction of the axis of rotation so that the water passes from the suction chamber into the pressure chamber via this connecting channel.
  • At least one suction line leading radially into the suction chamber is provided, so that in contrast to the prior art, the pumping medium initially flows radially with respect to the axis of rotation of the pressure chamber and then passes in axial flow into the suction region of the pressure chamber.
  • the rotating pressure chamber is preferably separated from the housing space by at least one dividing wall extending transversely to the axis of rotation in the housing space, preferably by an upper dividing wall and a lower dividing wall, and the pressure chamber is preferably also surrounded by a curved axially parallel to the axis of rotation curved side wall of the Housing room separated.
  • a flow path is predetermined, on the basis of which the pumping medium can only pass from the pressure chamber into the housing space through lines or channels provided for this purpose.
  • the pressure chamber is preferably arranged concentrically approximately centrally in the housing space, leads in this case From the pressure chamber starting at least one line radially outward Shen in the housing space.
  • the preferred design described above also has the advantage, inter alia, that the flow path of the pumping medium can be controlled in this area, for example by arranging at least one control valve in the flow path of at least one line leading radially out of the pressure chamber, which can be closed if necessary.
  • the suction chamber is separated by a ring-shaped and concentric around the rotation axis extending around curved side wall relative to the housing space and preferably, the suction chamber is also separated by at least one upper partition plate relative to the housing space.
  • the suction chamber is in this case also a volume separated from the housing space, and by this design, for example, short-circuit flows are prevented in which sucked pumping medium flows directly to the output line, without it being appreciably accelerated by the rotating component, as in the prior art Technology known rotary pumps may occur.
  • the pumping medium must imperatively first flow into the suction chamber via a suction line, where it experiences an acceleration, flows into the pressure chamber, which then leaves under the action of centrifugal forces via preferably radially or tangentially outgoing lines or nozzles, only then into the housing space to stream.
  • a further rotating component may be arranged, which can rotate with the pressure chamber to assist the suction of the suction chamber into the pressure chamber, such as a propeller, so a device with wings or Blades, which generates a negative pressure during rotation and thus sucks the medium from the suction chamber.
  • This propeller or the like may for example be provided approximately in the region of the connecting channel between the suction chamber and the pressure chamber.
  • Figure 1 is a schematically simplified view of a rotary pump according to the invention in partial longitudinal section;
  • FIG. 2 is a somewhat enlarged perspective view of the rotary pump of Figure 1 in longitudinal section.
  • the sucked fluid usually water
  • the sucked fluid passes first through a radially aligned line section 121 and then in axially aligned flow in an inner approximately cylindrical axially aligned suction chamber 6 and flows in this in the axial direction in the drawing from bottom to top, then from the suction chamber 6 from via the connecting channel.
  • the suction chamber 6 may for example be approximately cylindrical and is separated by its annular peripheral side wall of the housing space 16. At the top, the suction chamber 6 is also separated from the housing space 16.
  • the suction chamber 6 thus represents a relative to the housing space completely completed volume and between the suction chamber 6 and pressure chamber 4 is only one connection via the connecting channel 9.
  • the pressure chamber 4 is in turn by an upper horizontal partition 17 and by a lower horizontal partition 18 opposite separated from the housing space 16 and has, for example, an annular peripheral externa ßere side wall, so that only via the pipe socket 10, a flow connection of the pressure chamber 4 in the housing space 16 is.
  • the housing chamber 16 with the suction chamber 6 and the pressure chamber 4 is again cut longitudinally in Figure 2 and shown in perspective.
  • the housing is here shown cut vertically, so that one recognizes by means of a housing half, that the housing space 16 is limited to the outside by an approximately cylindrical outer side wall.
  • the upper end of the housing space 16 is formed by a transverse ceiling and, in the functional state, a horizontal ceiling of the housing space, which is designated by the reference numeral 14 in FIG.
  • the suction chamber 6 is concentric with the central axis 1 1 of the housing in the housing space 16 and may be in principle a pipeline with a slightly enlarged cross-section.
  • the suction chamber 6 is completely separated from the housing space 16. Downstream is located between the rotating pressure chamber 4 and the suction chamber 6, an optionally multi-part annular sealing device 26, which may for example consist of a ceramic lubricious material.
  • This sealing device 26 in turn has a central opening which receives the nozzle-like connecting channel 9 rotating between the suction chamber 6 and the pressure chamber 4 with the pressure chamber 4.
  • the pressure chamber 4 itself has a horizontally and transversely to the axis of rotation extending in the horizontal upper partition wall 17 and a parallel thereto at a distance also extending in the transverse direction lower partition wall 18 and an outer annular peripheral side wall, so that the pressure chamber 4 in Principle forms a flat cylindrical container.
  • This is driven to rotate about the axis of rotation 1 1, for example via an electric motor, not shown here.
  • the water (the liquid medium) passes through the connecting channel 9, which is like a neck mounted on the underside of the pressure chamber 4 and rotated with this, from below into the pressure chamber.
  • the about the axis 1 1 rotating pressure chamber 4 may be stored for example in the region of the nozzle-like connection channel 9 via a bearing.
  • Another bearing 20 for the axis of rotation 1 1 can be located on the top of the pressure chamber 4, where there may be provided a plate which is penetrated by the axis of rotation 1 1 and which can be attached to the housing cover 14 of the housing space 16 (see FIG 1), whereby a guide for the axis of rotation 1 1 results.
  • the water level of the water in the housing space 16, from which the water flows through the outlet line 3 can flow off so quickly that a certain water level in the housing space is not exceeded and the housing space is thus not completely filled, so that Above the water level in the housing space an air space remains.
  • FIG. 1 shows the turbine wheel 27, which is located in the radially extending line section 121 of the intake line.
  • the turbine wheel can be driven in rotation by means of a motor unit 29, which drives the drive shaft 28, so that the fluid already reaches the suction chamber 6 with increased pressure.
  • the motor / generator unit 29 switch without drive and instead recover electrical energy via a generator, if, for example, the pressure chamber do not rotate.
  • the pumping function of the device can be suspended and only pressurized water can be passed through the device.
  • the latter mode is useful, for example, when in heavy rainfall pressure water from a higher water reservoir is obtained, whereas in the standard operating mode, the device operates as a pump, for example to pump water to a higher level, pumping water into an irrigation system or the like ,

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotationspumpe umfassend ein Pumpengehäuse mit einer Gehäuseeintrittsöffnung und mindestens einer Gehäuseaustrittsöffnung sowie mit einem zwischen Gehäuseeintrittsöffnung und Gehäuseaustrittsöffnung angeordneten von einem Motor angetriebenen um eine Achse rotierenden Bauelement zur Flüssigkeitsförderung, wobei eine Ansaugkammer (6) vorgesehen ist sowie eine in Achsrichtung und in Strömungsrichtung hinter der Ansaugkammer liegende Druckkammer (4), wobei die Druckkammer rotiert oder mit dem rotierenden Bauelement rotiert und wobei die Pumpe einen in Strömungsrichtung hinter der Druckkammer (4) angeordneten Gehäuseraum (16) aufweist, in den das aus der rotierenden Druckkammer (4) radial/zentrifugal austretende Pumpmedium gelangt, wobei dieser Gehäuseraum (16) von der Ansaugkammer (6) und von der Druckkammer (4) jeweils über Trennelemente, insbesondere Trennwände getrennt ist und erfindungsgemäß die in die Ansaugkammer (6) führende Ansaugleitung (12) einen in Bezug auf die Achse der rotierenden Druckkammer (4) in radialer Richtung verlaufenden Leitungsabschnitt (121) aufweist, in dem ein Turbinenrad oder Schaufelrad (27) angeordnet ist.

Description

Rotationspumpe
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotationspumpe umfassend ein Pumpengehäuse mit einer Gehäuseeintrittsöffnung und mindestens einer Gehäuseaustrittsöffnung sowie mit einem zwischen Gehäuseeintrittsöffnung und Gehäuseaustrittsöffnung angeordneten von ei- nem Motor angetriebenen um eine Achse rotierenden Bauelement zur Flüssigkeitsförderung, wobei eine Ansaugkammer vorgesehen ist sowie eine in Achsrichtung und in Strömungsrichtung hinter der Ansaugkammer liegende Druckkammer, wobei die Druckkammer rotiert oder mit dem rotierenden Bauelement rotiert und wobei die Pumpe einen in Strömungsrichtung hinter der Druckkammer angeordneten Gehäuseraum aufweist, in den das aus der rotieren- den Druckkammer radial/zentrifugal austretende Pumpmedium gelangt, wobei dieser Gehäuseraum von der Ansaugkammer und von der Druckkammer jeweils über Trennelemente, insbesondere Trennwände getrennt ist.
Rotationspumpen der vorgenannten Art sind aus dem Stand der Technik seit längerem be- kannt und werden beispielsweise eingesetzt, um Wasser zu fördern. Eine Rotationspumpe mit den eingangs genannten Merkmalen wird beispielsweise in der DE 10 2005 031 420 B4 beschrieben. Bei dieser bekannten Rotationspumpe handelt es sich um eine Tauchpumpe, die insbesondere für die Absaugung von Schmutzwasser ausgebildet ist. Die Pumpe hat dazu zwei gemeinsam rotierende Schaufelkränze und eine zentral angeordnete Laufradein- trittsöffnung. Es ist jedoch nur eine Pumpenkammer vorhanden, in die das Pumpmedium von unten her zentral eingesaugt wird und aus der das Pumpmedium über eine tangential am Pumpengehäuse angeordnete Austrittsöffnung austritt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Rotationspumpe der eingangs genannten Gat- tung zur Verfügung zu stellen, welche insbesondere für den Einsatz in hydrodynamischen Systemen vorgesehen ist und eine hohe Pumpleistung aufweist. Weiterhin ist es ein Anliegen der vorliegenden Erfindung, eine Rotationspumpe zu schaffen, die vielseitiger ausgebildet ist und neben dem Pumpmodus weitere Betriebsarten ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe liefert eine Rotationspumpe der eingangs genannten Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs.
Erfindungsgemäß weist die in die Ansaugkammer führende Ansaugleitung einen in Bezug auf die Achse der rotierenden Druckkammer in radialer Richtung verlaufenden Leitungsabschnitt auf, in dem ein Turbinenrad oder Schaufelrad angeordnet ist.
Im Gegensatz zu dem vorgenannten Stand der Technik wird bei einer Rotationspumpe des erfindungsgemäßen Typs das Pumpmedium, bevorzugt Wasser, nicht in einen einzigen Gehäuseraum eingesaugt, in dem sich das rotierende Bauelement dreht, sondern es gelangt zunächst in eine erste Kammer, die Ansaugkammer, aus der es dann abgesaugt wird in eine Druckkammer. Die Druckkammer rotiert um ihre Achse und aus dieser Druckkammer tritt dann das Pumpmedium radial aus, getrieben von der Zentrifugalkraft. Vorzugsweise gelangt das Pumpmedium dann von der rotierenden Kammer in einen Gehäuseraum der Pumpe, welcher von der Ansaugkammer und von der Druckkammer getrennt ist, so dass ein Strömungsweg Ansaugkammer— Druckkammer— Gehäuseraum definiert wird und keine Vermischung des Pumpmediums in diesen Bereichen der Pumpe stattfindet.
Als rotierendes Bauelement, welches bevorzugt im Eingangsbereich der Druckkammer angeordnet ist, kann beispielsweise eine Turbine dienen, durch deren Rotation ansaugseitig ein Unterdruck erzeugt wird, so dass das Pumpmedium aus der Ansaugkammer in die Druck- kammer gesaugt wird.
Vorzugsweise ist das Turbinenrad oder Schaufelrad in dem Leitungsabschnitt der Ansaugleitung über eine quer zur Rotationsachse der Druckkammer angeordnete Antriebsachse mit einer Motor/Generatoreinheit verbunden. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfin- dung ist diese Motor/Generatoreinheit dazu geeignet, als Drehantrieb zur Erhöhung der Pumpleistung der Rotationspumpe das Turbinenrad oder Schaufelrad anzutreiben. Auf diese Weise sind je nach Bedarf verschiedene Betriebsarten der Rotationspumpe möglich. Wird das Turbinenrad angetrieben, ergibt sich eine erhöhte Pumpleistung. Ohne diesen zusätzlichen Antrieb wird nur die Druckkammer in Rotation versetzt, saugt das Pumpmedium an und das Turbinenrad in der Ansaugleitung dreht sich einfach antriebslos mit. Schließlich ist es, wenn beispielsweise an die Ansaugleitung eine Fallleitung angeschlossen wird und somit eingangsseitig Druckwasser zur Verfügung steht, auch möglich, die Vorrichtung antriebslos zu betreiben, wobei dann lediglich das Medium (Wasser) durchgeleitet wird und die Vorrichtung im eigentlichen Sinne nicht pumpt. In dieser Betriebsart kann das sich mitdrehende Turbinenrad in der Ansaugleitung genutzt werden, um aus dem durchströmenden Wasser Energie zu gewinnen. Das Turbinenrad treibt in dieser Betriebsart die Motor/Generatoreinheit an und kann der Stromerzeugung dienen.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Lösungsvariante mündet der in radialer Richtung verlaufende Leitungsabschnitt etwa in einem rechten Winkel in die etwa zylindrisch ausgebildete Ansaugkammer, welche wiederum etwa axial in Bezug auf die Rotationsachse der rotieren- den Druckkammer und etwa konzentrisch in dem in etwa zylindrisch geformten Gehäuseraum angeordnet ist. Die Ansaugkammer kann im Prinzip auch ein Abschnitt der Ansaugleitung sein, wobei deren Querschnitt selbstverständlich so zu wählen ist, dass ein ausreichendes Pumpvolumen pro Zeiteinheit in die Druckkammer gelangt. Vorzugsweise ist die rotierende Druckkammer konzentrisch zur Rotationsachse in dem Gehäuseraum angeordnet.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung ist weiterhin die Ansaugkammer über einen sich in Achsrichtung der Rotationsachse erstreckenden rohrförmigen Verbindungskanal mit der Druckkammer verbunden, so dass das Wasser über diesen Verbindungskanal von der Ansaugkammer in die Druckkammer gelangt.
Vorzugsweise ist mindestens eine radial in die Ansaugkammer führende Ansaugleitung vorgesehen, so dass im Gegensatz zum Stand der Technik das Pumpmedium zunächst radial bezüglich der Rotationsachse der Druckkammer strömt und danach in axialer Strömung in den Ansaugbereich der Druckkammer gelangt.
Weiterhin ist bevorzugt die rotierende Druckkammer durch wenigstens eine quer zur Rotationsachse sich in dem Gehäuseraum erstreckende Trennwand, vorzugsweise durch eine obere Trennwand und eine untere Trennwand von dem Gehäuseraum abgetrennt, und bevorzugt ist die Druckkammer auch durch eine umlaufende achsparallel zur Rotationsachse verlaufende gekrümmte Seitenwand von dem Gehäuseraum abgetrennt. Durch diese vollständige Trennung der Druckkammer von dem Gehäuseraum wird ein Strömungsweg vorgegeben, aufgrund dessen das Pumpmedium nur durch dafür vorgesehene Leitungen oder Kanäle von der Druckkammer in den Gehäuseraum gelangen kann. Da die Druckkammer bevorzugt konzentrisch etwa mittig in dem Gehäuseraum angeordnet ist, führt in diesem Fall von der Druckkammer ausgehend wenigstens eine Leitung radial nach au ßen in den Gehäuseraum.
Die zuvor beschriebene bevorzugte Bauform hat zudem unter anderem den Vorteil, dass der Strömungsweg des Pumpmediums in diesem Bereich kontrollierbar ist, beispielsweise indem im Strömungsweg wenigstens einer radial aus der Druckkammer herausführenden Leitung wenigstens ein Kontrollventil angeordnet wird, welches bei Bedarf verschlossen werden kann.
Vorzugsweise ist auch die Ansaugkammer über eine ringförmig und konzentrisch sich um die Rotationsachse herum erstreckende gekrümmte Seitenwand gegenüber dem Gehäuseraum abgetrennt und bevorzugt ist au ßerdem die Ansaugkammer auch durch wenigstens eine obere Trennplatte gegenüber dem Gehäuseraum abgetrennt. Die Ansaugkammer ist in diesem Fall ebenfalls ein gegenüber dem Gehäuseraum abgetrenntes Volumen und durch diese Bauform werden beispielsweise Kurzschlussströmungen verhindert, bei denen angesaugtes Pumpmedium direkt zur Ausgangsleitung strömt, ohne dass es durch das rotierende Bauelement eine nennenswerte Beschleunigung erfährt, wie dies bei aus dem Stand der Technik bekannten Rotationspumpen vorkommen kann. Das Pumpmedium muss vielmehr zwingend zunächst über eine Ansaugleitung in die Ansaugkammer strömen, wo es eine Beschleunigung erfährt, in die Druckkammer strömt, welche es dann unter Einwirkung zentrifugaler Kräfte über bevorzugt über radial oder tangential abgehende Leitungen oder Stutzen verlässt, um erst dann in den Gehäuseraum zu strömen.
Im Bereich zwischen Ansaugkammer und Druckkammer, das heißt im Ansaugbereich der Druckkammer kann ein weiteres rotierendes Bauelement angeordnet sein, welches mit der Druckkammer rotieren kann, um den Ansaugvorgang von der Ansaugkammer in die Druckkammer zu unterstützen, beispielsweise ein Propeller, also ein Bauelement mit Flügeln oder Schaufeln, welches bei Rotation einen Unterdruck erzeugt und somit das Medium aus der Ansaugkammer saugt. Dieser Propeller oder dergleichen kann beispielsweise etwa im Bereich des Verbindungskanals zwischen Ansaugkammer und Druckkammer vorgesehen sein.
Die in den Unteransprüchen genannten Merkmale betreffen bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen:
Figur 1 eine schematisch vereinfachte Ansicht einer erfindungsgemäßen Rotationspumpe im teilweisen Längsschnitt;
Figur 2 eine etwas vergrößerte perspektivische Darstellung der Rotationspumpe von Figur 1 im Längsschnitt. Nachfolgend wird auf die Figuren 1 und 2 Bezug genommen und anhand dieser Darstellung wird zunächst der Aufbau des Pumpengehäuses 15 näher erläutert. Das angesaugte Fluid (in der Regel Wasser) gelangt zunächst über einen radial ausgerichteten Leitungsabschnitt 121 und danach in axial ausgerichteter Strömung in eine innere etwa zylindrische axial ausgerichtete Ansaugkammer 6 und strömt in dieser in axialer Richtung in der Zeichnung von unten nach oben, um dann von der Ansaugkammer 6 aus über den Verbindungskanal 9
(siehe Figur 2) nach oben in die Druckkammer 4 zu fließen. Wohingegen die Ansaugkammer 6 fest mit dem Pumpengehäuse verbunden ist und somit nicht rotiert, dreht sich die Druckkammer 4 um eine mittige Rotationsachse 1 1 . Das über den Verbindungskanal 9 angesaugte Wasser gelangt in die Druckkammer 4 und da sich diese um die Rotationsachse 1 1 dreht wird das Wasser durch die Zentrifugalkraft in der Druckkammer nach außen gedrückt und strömt durch die im radial äu ßeren Bereich der Druckkammer vorgesehenen Rohrstutzen 10 tangential/zentrifugal aus und gelangt damit in den Gehäuseraum 16. In dem Gehäuseraum 16 fließt das Wasser dann nach unten. Der Gehäuseraum 16 umgibt wie man in Figur 1 erkennt sowohl die rotierende Druckkammer 4 konzentrisch als auch die von der Druckkammer getrennte Ansaugkammer 6.
Die Ansaugkammer 6 kann beispielsweise etwa zylindrisch ausgebildet sein und ist durch ihre ringförmig umlaufende Seitenwand von dem Gehäuseraum 16 getrennt. Nach oben hin ist die Ansaugkammer 6 ebenfalls gegenüber dem Gehäuseraum 16 abgetrennt. Die An- saugkammer 6 stellt somit ein gegenüber dem Gehäuseraum völlig abgeschlossenes Volumen dar und zwischen Ansaugkammer 6 und Druckkammer 4 besteht nur eine Verbindung über den Verbindungskanal 9. Die Druckkammer 4 ist wiederum durch eine obere horizontale Trennwand 17 und durch eine untere horizontale Trennwand 18 gegenüber dem Gehäuseraum 16 abgetrennt und weist au ßerdem eine ringförmig umlaufende äu ßere Seitenwand auf, so dass nur über die Rohrstutzen 10 eine Strömungsverbindung von der Druckkammer 4 in den Gehäuseraum 16 besteht. Der Gehäuseraum 16 mit der Ansaugkammer 6 und der Druckkammer 4 ist noch einmal in Figur 2 längs aufgeschnitten und perspektivisch dargestellt. Man erkennt dort die zunächst radial und danach etwa rechtwinklig dazu axial ausgerichtete Ansaugleitung 121 über die das Wasser in die Ansaugkammer 6 gelangt sowie die Ausgangsleitung 3, über die das Wasser den Gehäuseraum 16 verlässt. Das Gehäuse ist hier senkrecht aufgeschnitten dargestellt, so dass man anhand einer Gehäusehälfte erkennt, dass der Gehäuseraum 16 nach außen hin durch eine etwa zylindrische äußere Seitenwand begrenzt ist. Den oberen Ab- schluss des Gehäuseraums 16 bildet eine in Querrichtung verlaufende und im Funktionszustand horizontale Decke des Gehäuseraums, die in Figur 1 mit dem Bezugszeichen 14 be- zeichnet ist. Die Ansaugkammer 6 liegt konzentrisch zur Mittelachse 1 1 des Gehäuses in dem Gehäuseraum 16 und kann im Prinzip eine Rohrleitung mit etwas erweitertem Querschnitt sein. Durch ihre zylindrische Seitenwand ist die Ansaugkammer 6 vollständig von dem Gehäuseraum 16 abgetrennt. Stromabwärts befindet sich zwischen der rotierenden Druckkammer 4 und der Ansaugkammer 6 eine gegebenenfalls mehrteilige ringförmige Dich- tungsvorrichtung 26, welche beispielsweise aus einem keramischen gleitfähigen Material bestehen kann. Diese Dichtungsvorrichtung 26 hat wiederum eine mittige Öffnung, welche den mit der Druckkammer 4 rotierenden stutzenartigen Verbindungskanal 9 zwischen Ansaugkammer 6 und Druckkammer 4 aufnimmt. Durch die Materialwahl der Dichtungsvorrichtung 26 ist ein Rotieren der Druckkammer 4 gegenüber der Ansaugkammer 6 bei gleichzeitig fluiddichter Abdichtung möglich.
Die Druckkammer 4 selbst weist eine im montierten Zustand horizontal und in Querrichtung zur Rotationsachse verlaufende obere Trennwand 17 und eine zu dieser parallel im Abstand dazu ebenfalls in Querrichtung verlaufende untere Trennwand 18 auf sowie eine außen ring- förmig umlaufende Seitenwand, so dass die Druckkammer 4 im Prinzip ein flaches zylindrisches Behältnis bildet. Dieses wird um die Rotationsachse 1 1 rotierend angetrieben, beispielsweise über einen hier nicht dargestellten Elektromotor. Das Wasser (das flüssige Medium) gelangt über den Verbindungskanal 9, der wie ein Stutzen unterseitig an der Druckkammer 4 angebracht ist und mit dieser rotiert, von unten her in die Druckkammer. Da die Druckkammer 4 rotiert, wird das Wasser nach radial au ßen gedrückt und beschleunigt und strömt dann über die Rohrstutzen 10 nach außen aus der Druckkammer 4 heraus in den Gehäuseraum 16 (siehe auch Figur 1 ). Die um die Achse 1 1 rotierende Druckkammer 4 kann beispielsweise im Bereich des stutzenartigen Verbindungskanals 9 über ein Lager gelagert sein. Ein weiteres Lager 20 für die Rotationsachse 1 1 kann sich auf der Oberseite der Druckkammer 4 befinden, wobei dort eine Platte vorgesehen sein kann, die von der Rotationsachse 1 1 durchsetzt wird und die an der Gehäusedecke 14 des Gehäuseraums 16 befestigt werden kann (siehe Figur 1 ), wodurch sich eine Führung für die Rotationsachse 1 1 ergibt. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Wasserstand des Wassers in dem Gehäuseraum 16, aus dem das Wasser über die Ausgangsleitung 3 abfließt, so rasch abfließen kann, dass ein gewisser Wasserpegel im Gehäuseraum nicht überschritten wird und der Gehäuseraum sich somit nicht vollständig füllt, so dass oberhalb des Wasserpegels im Gehäu- seraum ein Luftraum verbleibt.
In Figur 1 erkennt man das Turbinenrad 27, welches sich in dem radial verlaufenden Leitungsabschnitt 121 der Ansaugleitung befindet. Will man die Kapazität der Rotationspumpe erhöhen, kann man über eine Motoreinheit 29, die die Antriebsachse 28 antreibt, das Turbi- nenrad rotierend antreiben, so dass das Fluid bereits mit erhöhtem Druck in die Ansaugkammer 6 gelangt. Wenn man hingegen in einem anderen Betriebsmodus der Ansaugleitung 121 (beispielsweise über eine Fallleitung) Druckwasser zuführt, kann man auch alternativ das Turbinenrad 27 antreiben, die Motor/Generatoreinheit 29 antriebslos schalten und stattdessen über einen Generator elektrische Energie rückgewinnen, wenn man beispielsweise die Druckkammer 4 nicht rotieren lässt. In diesem Betriebsmodus kann somit die Pumpfunktion der Vorrichtung ausgesetzt und lediglich Druckwasser durch die Vorrichtung hindurch geleitet werden. Die letztgenannte Betriebsart ist zum Beispiel sinnvoll, wenn bei starkem Regenanfall Druckwasser aus einem höher gelegenen Wasserreservoir anfällt, wohingegen man im Standard-Betriebsmodus die Vorrichtung als Pumpe betreibt, um beispielsweise Wasser auf ein höheres Niveau zu pumpen, Wasser in ein Bewässerungssystem zu pumpen oder dergleichen.
Bezugszeichenliste
3 Ausgangsleitung
4 Druckkammer
6 Ansaugkammer
9 Verbindungskanal/Stutzen
10 Leitung/Rohrstutzen
1 1 Rotationsachse
121 radialer Abschnitt der Ansaugleitung 16 Gehäuseraum
17 obere Trennwand
18 untere Trennwand
26 ringförmige Dichtungsvorrichtung
27 Turbinenrad
28 Antriebsachse
29 Motor/Generatoreinheit

Claims

Patentansprüche
1 . Rotationspumpe umfassend ein Pumpengehäuse mit einer Gehäuseeintrittsöffnung und mindestens einer Gehäuseaustrittsöffnung sowie mit einem zwischen Gehäuseeintritts- Öffnung und Gehäuseaustrittsöffnung angeordneten von einem Motor angetriebenen um eine Achse rotierenden Bauelement zur Flüssigkeitsförderung, wobei eine Ansaugkammer (6) vorgesehen ist sowie eine in Achsrichtung und in Strömungsrichtung hinter der Ansaugkammer liegende Druckkammer (4), wobei die Druckkammer rotiert oder mit dem rotierenden Bauelement rotiert und wobei die Pumpe einen in Strömungsrichtung hinter der Druckkam- mer (4) angeordneten Gehäuseraum (16) aufweist, in den das aus der rotierenden Druckkammer (4) radial/zentrifugal austretende Pumpmedium gelangt, wobei dieser Gehäuseraum (16) von der Ansaugkammer (6) und von der Druckkammer (4) jeweils über Trennelemente, insbesondere Trennwände getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Ansaugkammer (6) führende Ansaugleitung (12) einen in Bezug auf die Achse der rotierenden Druckkammer (4) in radialer Richtung verlaufenden Leitungsabschnitt (121 ) aufweist, in dem ein Turbinenrad oder Schaufelrad (27) angeordnet ist.
2. Rotationspumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinenrad oder Schaufelrad (27) über eine quer zur Rotationsachse der Druckkammer (4) angeordnete Antriebsachse (28) mit einer Motor/Generatoreinheit (29) verbunden ist.
3. Rotationspumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Motor/Generatoreinheit (29) geeignet ist, als Drehantrieb zur Erhöhung der Pumpleistung der Rotationspumpe das Turbinenrad oder Schaufelrad (27) anzutreiben.
4. Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Motor/Generatoreinheit (29) antriebslos schaltbar ist, so dass das Turbinenrad oder Schaufelrad (27) im Arbeitsmodus der Rotationspumpe von dem in den Leitungsabschnitt (121 ) einlaufenden Fluid in Drehung versetzt wird und die Motor/Generatoreinheit (29) an- treibt.
5. Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der in radialer Richtung verlaufende Leitungsabschnitt (121 ) etwa in einem rechten Winkel in die etwa zylindrisch ausgebildete Ansaugkammer (6) mündet, welche wiederum etwa axial in Bezug auf die Rotationsachse der rotierenden Druckkammer (4) und etwa konzentrisch in dem in etwa zylindrisch geformten Gehäuseraum (16) angeordnet ist.
6. Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (4) durch eine umlaufende achsparallel zur Rotationsachse (1 1 ) verlaufende gekrümmte Seitenwand (19) von dem Gehäuseraum (16) abgetrennt ist.
7. Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansaugkammer (6) stromabwärts durch wenigstens eine obere Abdeckung (25) oder Trennplatte gegenüber dem Gehäuseraum (16) abgetrennt ist.
8. Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass von der Druckkammer (4) ausgehend wenigstens eine Leitung (10) radial nach au ßen in den
Gehäuseraum (16) führt.
9. Rotationspumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungsweg wenigstens einer radial aus der Druckkammer (4) herausführenden Leitung (10) wenigstens ein Kontrollventil (1 ) angeordnet ist.
PCT/EP2014/058668 2013-04-29 2014-04-29 Rotationspumpe WO2014177532A1 (de)

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