WO2014187648A1 - Mehrstufiges selbstansaugendes kreiselpumpenaggregat - Google Patents

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WO2014187648A1
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Bjarne VINTHER TOFT
Aage Bruhn
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Grundfos Holding A/S
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Definitions

  • the invention relates to a multi-stage self-priming centrifugal pump unit with the features specified in the preamble of claim 1.
  • a generic multi-stage centrifugal pump unit is known, which is designed so that when filling with only a small amount of pumped liquid a self-priming behavior is achieved.
  • the centrifugal pump unit described there has proven its worth, but requires a certain start-up time for the self-closing process.
  • the multistage self-priming centrifugal pump unit according to the invention has at least two pump stages following one another in the flow direction, as well as a return flow channel lying parallel to at least one pump stage.
  • the return flow channel is designed and arranged so that it flows in the main flow direction of the pump behind the first or another pump stage, in the main flow direction seen behind the nozzle of the pump stage.
  • the basic idea of the solution according to the invention is not to arrange the reflux channel parallel to the first pump stage, as in the prior art, but to arrange it parallel to the second or one or more further pump stages.
  • the centrifugal pump assembly according to the invention is such, in which the pump stages are arranged vertically one above the other.
  • the return flow channel opens behind the first pump stage, ie behind the guide of the first pump stage, on the outlet side of the latter.
  • the return flow channel can bridge according to the invention one or more pump stages, preferably this should bridge at least two pump stages.
  • a particularly fast and good intake behavior results when the intake passage bridges four pump stages, that is, for example, is guided parallel to the second to fifth pump stages.
  • the return flow channel viewed in the main flow direction, opens behind the first pump stage, ie behind the nozzle of the first pump stage on the flow-side outlet thereof.
  • a gas separator inside the centrifugal pump unit. watch, which is preferably arranged on the output side of the at least second pump stage according to an embodiment of the invention. It is expedient to arrange the gas separator in the main flow direction behind the pump stages, which are provided for the suction process, that is, following the pump stages, to which the return flow channel is parallel.
  • the gas separator is formed by a housing-fixed, rohrformigen body which connects to a nozzle of a pump stage and has at least one recess in its wall, which is fluidly connected to the return flow channel.
  • a buffer memory is arranged between two in the main flow direction following the first pump stage pump stage.
  • Such a buffer memory is preferably arranged in the main flow direction behind the gas separator.
  • the buffer memory is used to stockpile a certain amount of water within the pump and is particularly designed to ensure that when sucking larger air bubbles, as can be done for example when sucking from an emptying tank towards the end, these bubbles do not lead to the
  • the buffer memory is therefore designed so that it is filled on the one hand when flowing through the pump automatically, on the other hand, however, releases the stored there pumping fluid at least delayed, ie returns back into the intended for the intake pumping via the return flow channel.
  • such a buffer memory can be advantageously formed by a housing-fixed, rohrformigen body which surrounds the common drive of the centrifugal pump assembly at a distance and which is arranged at a distance from the outer housing wall.
  • This tubular body is connected via an annular bottom, which is connected on the one hand to the rohrformigen body and on the other hand with a wall of the pump and which has at least one recess which is fluidly connected to the return flow channel. It is therefore an annular storage reservoir between the rohrformigen body and the pump wall, in the bottom side recesses are provided, which are designed so that the backflow through these recesses in time so that a mitgerantte large gas bubble does not cause the self-aspiration behavior is disturbed.
  • the return flow channel can be shut off via a pressure-dependent controlled valve.
  • a pressure-dependent controlled valve is preferably provided on the input side of the return flow channel, since at the outlet of a second or overlying pump stage there is already a comparatively high pressure for fluid delivery which can be used to control the valve, in particular to shut it off.
  • the valve is advantageously pressure-controlled in terms of differential pressure, specifically as a function of the differential pressure at the return flow channel, so that the return flow channel is shut off when a predetermined differential pressure is exceeded. In this way it is ensured that the return flow channel only for the actual suction process is effective and has no efficiency-reducing effect during normal operation of the pump.
  • the return flow channel is designed as an annular channel, which surrounds at least one, but preferably two to four pump stages.
  • means are provided for preventing the running of the pump. Depending on the use of the pump these are to be selected.
  • this suction connection is preceded by a pipe section which extends laterally of the unit, preferably up to the level the last pump stage extends.
  • This pipe section ensures that the centrifugal pump unit can not run empty due to the return flow of pumped fluid. In this way, the self-intake behavior is thus largely ensured.
  • the upstream pipe section has to be led up so far that at least one of the pump stages is reached, which lie in the region of the return flow channel, that is to say are needed for the self-aspiration behavior.
  • the upstream pipe section is U-shaped and provided at its the leg of the U connecting region, ie at its upper end with a ventilation opening, which can be selectively opened or closed by means of a ventilation valve.
  • the ventilation opening ensures, in particular in the case of a further downwardly leading suction line, that it is prevented that the upstream pipe section and thus also the subsequent pump are sucked empty by negative pressure in the suction line.
  • the ventilation opening with the interposition of the ventilation valve with the pressure chamber of the last pump stage is line connected so that it is always ensured with open vent valve that the pump near pipe section and the pump itself remain liquid-filled, regardless of the pressure conditions in the other pipe section, ie on the suction line.
  • vent valve advantageously an electrically controllable solenoid valve is used.
  • Such valves are inexpensive, reliable and easy to control.
  • a check valve may be part of the pump unit or arranged in a suction upstream pipe section.
  • a pressure connection is arranged in the foot of the pump, which is conductively connected via an annular space with the last pump stage.
  • a pump of Inlinebauart is formed.
  • an electric motor is advantageously provided according to the invention, which drives a central shaft carrying the wheels.
  • the engine is advantageously arranged at the top of the unit.
  • FIG. 2 in an enlarged scale the area of the first four pump stages of Fig. 1, Fig. 3 in an enlarged view the area between the fourth and last pump stage in Fig. 1, in an enlarged view of the pressure-side housing portion behind the fourth pump stage in longitudinal section, the 4 in cross-section, the centrifugal pump assembly of FIG. 1 with built-in valve and a variant with upstream check valve in representation corresponding to FIG. 1.
  • the centrifugal pump unit illustrated with reference to FIGS. 1 to 5 is a multi-stage self-priming centrifugal pump unit of the in-line type, which is provided for vertical operation, that is to say upright.
  • FIG. 1 only the pump-side part of the centrifugal pump assembly is shown, which is provided on a foot part 1 for uprising on a horizontally oriented surface and which has a suction connection 2 and a pressure connection 3 aligned therewith, as in the case of in-line pumps is common.
  • this foot part 1 which is designed as a casting, closes the pump stages 4 having the central pump part 5, which is completed at its upper end by a likewise formed from cast head part 6, which also forms a motor chair 7 for the electric motor to be connected there.
  • This (not shown) electric motor is connected via a (also not shown) coupling with a central shaft 8, which passes through the pump from the head part 6 to the foot part 1, is rotatably mounted and wheels 9 of the pump stages 4 carries.
  • the pump illustrated with reference to FIGS. 1 to 5 has a total of five pump stages 4, which are connected in series hydraulically, so that the delivery fluid from the suction connection 2 is first guided to the lowermost, first impeller 9a, from there into the guide apparatus 10a assigned to this impeller 9a , which supplies the delivery fluid to the downstream pump stage, namely the suction mouth of the impeller 9b of the second pump stage, which is associated with a nozzle 10b, which directs the fluid to the suction port of an impeller 9c of the third pump stage.
  • the fourth pump stage consisting of the impeller 9d and the nozzle l Od joins.
  • the pump has near its upper end a fifth pump stage consisting of an impeller 9e and a nozzle l Oe on.
  • the pump stages 4 are arranged in a cylindrical inner shell 1 1, which is surrounded at a radial distance by a likewise cylindrical outer shell 12. About the formed between the inner shell 1 1 and outer shell 12 annulus, the conveying fluid from the outlet of the nozzle l Oe the top fifth pump stage back down to the foot part 1 and there the pressure port 3 is performed.
  • a return flow channel 13 is provided which through a cylindrical intermediate wall is formed, which is arranged at a small distance from the inner shell 1 1 between the output of the first pump stage and the output of the fourth pump stage and, moreover, at the ends firmly and tightly connected to the inner shell 1 1.
  • the return flow channel 13 is formed by radial recesses 14 above the fourth pump stage, ie above the nozzle l Od of the fourth pump stage in the inner shell 1 1.
  • recesses 14 of the return flow channel 13 extends as an annular channel down where it opens through recesses 15 between the nozzle 10a on the output side of the first pump stage and the impeller 9b on the input side of the second pump stage.
  • This reflux channel 13 thus closes the fourth pump stage with the output of the first pump stage briefly, so that the pumping fluid circulates initially between the second and fourth pump stage during a suction phase of the pump after switching on, as indicated by the broken lines 1 6 in FIG. 2 is indicated, which represent the Ansaug remplikeitsniklauf. Because the return flow channel 13 is not returned to the input of the first pump stage, as in the prior art, but to the input of the second pump stage, the self-priming process takes place comparatively quickly.
  • a gas separator 17 in the form of a cylindrical tube section is formed within the inner jacket 1 1 to the nozzle l Od this stage, which is fixed to the housing coaxial with the shaft 8 and in the upper third of its length with circular recesses 18th is provided.
  • the tube forming the gas separator 17 corresponds in height to about two pump stages.
  • the gas separator 17 has the effect that, when the liquid flow is interrupted by a relatively large gas bubble, it can ascend centrally, whereas the liquid emerging from the nozzle l Od escapes through the openings 18 due to the still existing swirl and centrifugal force then flows back on the outer circumference within the inner shell 1 1 or further rises to the top, without the flow breaks off hereby.
  • a buffer memory 19 which is bounded by a cylindrical pipe section 20 coaxial with the shaft 8 inwardly, through the inner shell 1 1 to the outside and by an annular bottom 21 down.
  • the bottom 21 is to be understood as having recesses 22 which are dimensioned such that the buffer reservoir 19 empties only slowly but not spontaneously through the recesses 22 in the bottom 21, ie also in the case of a passage of larger amounts of gas in this area of the pumped delivery fluid once remains.
  • the suction mouth of the impeller 9e of the fifth pump stage adjoins the cylindrical tube section 20 at a distance upwards.
  • the delivery liquid which passes through the pipe section 20 thus at least partly flows into the buffer memory 19 located to the side thereof and from there, provided that these spaces are not filled with delivery liquid, as in normal pump operation, back to the fourth pump stage and from there via the return flow channel 13 to the input of the second pump stage. In this way, even when larger gas bubbles occur, it is always ensured that reaching delivery fluid within the pump remains to ensure the continuous delivery operation.
  • a pressure-controlled valve 23 is provided which, when the pressure at the outlet of the fourth pump stage rises above a certain value, namely the actual suction is completed, the recesses 14 in the inner shell 1 1 closes.
  • the valve 23 has a limited movable within the cylindrical inner contour arranged sheet metal strip 24 which is fork-shaped at its two ends and limited by screws 25 is movably connected within the inner shell 1 1 with this. Via a centrally disposed between the screws 25 and between the two recesses 14 screw
  • the metal strip 24 is held in the region of the screws 26 from the inner shell 1 1 spaced.
  • the sheet-metal strip 24 which is formed from spring steel, is elastically deformed and the recesses 14 are pressed radially outwardly in a sealing manner.
  • the sheet-metal strip 24 again assumes its starting shape shown in FIG. 5 and thus opens the recesses 14.
  • the suction connection 2 is a U-shaped pipe section
  • the U-shaped pipe section 27 upstream, which extends in terms of height to the fifth pump stage, so that the pump itself and the left in Fig. 1 leg of the U-shaped pipe section 27 always remain filled with fluid.
  • the U-shaped pipe section 27 at its uppermost point, that is to say in the web region of the U have a venting connection 28, which is closed by means of a solenoid valve 29.
  • This Venting port 28 is connected via a hose 30 to the pressure chamber of the last pump stage.
  • the solenoid valve 29 is closed in the unactuated state and is opened by a corresponding control (not shown here) at a pressure drop in the pressure chamber of the last pump stage to ensure that sufficient delivery fluid always remains within the pump and the self-priming capacity is maintained.
  • a check valve 31 is provided on the suction side, which ensures that pumped liquid can only flow out of the pump into the pump, but not out of the suction side, and this also causes the self-priming capability ensured.

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Abstract

Das mehrstufige selbstansaugende Kreiselpumpenaggregat weist mindestens zwei in Hauptströmungsrichtung (32) aufeinanderfolgende Pumpenstufen (4) mit einem parallel zumindest einer Pumpenstufe (4) liegenden Rückflusskanal (13) auf. Der Rückflusskanal (13) mündet in Hauptströmungsrichtung (32) hinter der ersten oder einer weiteren Pumpenstufe (4).

Description

Anmelder: GRUNDFOS HOLDING A/S
Titel: Mehrstufiges selbstansaugendes Kreiselpumpenaggregat
Unser Zeichen: GP 2637 WO
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein mehrstufiges selbstansaugendes Kreiselpumpenaggregat mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Aus EP 2 505 842 AI ist ein gattungsgemäßes mehrstufiges Kreiselpumpenaggregat bekannt, welches so ausgebildet ist, dass bei Befüllung mit nur einer geringen Menge von Förderflüssigkeit ein selbstansaugendes Verhalten erzielt wird. Das dort beschriebene Kreiselpumpenaggregat hat sich bestens bewährt, benötigt jedoch für den Selbstansau- gungsprozess eine gewisse Anlaufzeit.
Aus DE 44 15 157 AI zählt es zum Stand der Technik, bei einer mehrstufigen Kreiselpumpe während der Ansaugphase durch Öffnen eines Rückschlagventils die Förderflüssigkeit zurückzuführen. Des Weiteren ist ein Luftabscheider vorgesehen, sodass die im Aggregat befindliche Luft während der Ansaugphase durch Flüssigkeit ersetzt werden kann, die in einer Kammer der Pumpe gespeichert ist, wodurch eine Selbstansau- gung der Pumpe gewährleistet werden kann. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Kreiselpumpenaggregat hinsichtlich seines Selbstansaugverhaltens weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein mehrstufiges selbstansaugendes Kreiselpumpenaggregat mit den in Anspruch 1 an- gegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung sowie der Zeichnung angegeben. Hierbei können gemäß der Erfindung die in den Unteransprüchen und der Beschreibung angegebe- nen Merkmale jeweils für sich aber auch in geeigneter Kombination die erfindungsgemäße Lösung gemäß Anspruch 1 weiter ausgestalten.
Das erfindungsgemäße mehrstufige selbstansaugende Kreiselpumpenaggregat weist mindestens zwei in Strömungsrichtung aufeinander- folgende Pumpenstufen auf, sowie einen parallel zu mindestens einer Pumpenstufe liegenden Rückflusskanal. Gemäß der Erfindung ist der Rückflusskanal so ausgebildet und angeordnet, dass er in Hauptströmungsrichtung der Pumpe gesehen hinter der ersten oder einer weiteren Pumpenstufe mündet, und zwar in Hauptströmungsrichtung gese- hen hinter dem Leitapparat der Pumpenstufe.
Grundgedanke der erfindungsgemäßen Lösung ist es, nicht wie im Stand der Technik den Rückflusskanal parallel zur ersten Pumpenstufe anzuordnen, sondern diesen parallel zur zweiten oder einer oder meh- rerer weiterer Pumpenstufen anzuordnen. Dabei handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Kreiselpumpenaggregat um sein solches, bei dem die Pumpenstufen vertikal übereinander angeordnet sind. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass dann, wenn gemäß der Erfindung der Rückflusskanal in Hauptströmungsrichtung der Pumpe gese- hen hinter der ersten oder einer weiteren Pumpenstufe mündet, und zwar hinter dem Leitapparat der Pumpenstufe, der Vorgang des Selbstansaugens erheblich intensiver und insbesondere in kürzerem zeitlichen Ablauf erfolgt, was vorteilhaft ist, da die Zeit des Selbstansaugens der Pumpe verkürzt wird und somit die Pumpe deutlich früher für ihren bestimmungsgemäßen Einsatz, beispielsweise zum Fördern von Löschflüssigkeit zur Verfügung steht. Zwar wird bei dem erfindungsgemäßen Kreiselpumpenaggregat eine gewisse Grundmenge von Flüssigkeit be- nötigt, um den Selbstansaugvorgang einzuleiten, doch erfolgt das nachfolgende Ansaugen, d. h. das Generieren von Unterdruck/Vakuum, deutlich schneller als bei Pumpen nach dem Stand der Technik. Dadurch, dass die Rückführung der geförderten Flüssigkeit nicht, wie aus dem Stand der Technik bekannt, zwischen Laufrad und Leitapparat erfolgt, sondern in Strömungsrichtung hinter dem Leitapparat, wird eine unnötige Verwirbelung der rückgeführten Flüssigkeit im Bereich des Leitapparates verhindert. Der Teil der Flüssigkeit, der durch die Pumpenstufe/-stufen vor der Mündung des Rückführkanals geför- dert wird, wird ohne störende Einflüsse der rückgeführten Flüssigkeit durch den Leitapparat geführt, das heißt, die kinetische Energie am Austritt des Laufrades kann durch den nachfolgenden Leitapparat in Druckenergie umgewandelt werden, erst dann erfolgt eine Vermischung mit der rückgeführten Flüssigkeit. Hierdurch wird eine deutliche Verbesserung des Selbstansaugvorgangs beim Anfahren der Pumpe erreicht.
Vorteilhaft ist es, wenn der Rückflusskanal in Hauptströmungsrichtung gesehen hinter der ersten Pumpenstufe mündet, also hinter dem Leit- apparat der ersten Pumpenstufe, am ström ungsseitigen Ausgang derselben. Der Rückflusskanal kann dabei gemäß der Erfindung eine oder mehrere Pumpenstufen überbrücken, vorzugsweise sollte dieser mindestens zwei Pumpenstufen überbrücken. Ein besonders schnelles und gutes Ansaugverhalten ergibt sich, wenn der Ansaugkanal vier Pumpen- stufen überbrückt, also beispielsweise parallel zur zweiten bis fünften Pumpenstufe geführt ist. Vorteilhaft ist es, wenn der Rückflusskanal in Hauptströmungsrichtung gesehen, hinter der ersten Pumpenstufe mündet, also hinter dem Leitapparat der ersten Pumpenstufe am strö- mungsseitigen Ausgang derselben.
Um den Ansaugvorgang möglichst effektiv zu gestalten, ist es vorteilhaft, innerhalb des Kreisel pumpenaggregats einen Gasabscheider vor- zusehen, der gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorzugsweise ausgangsseitig der mindestens zweiten Pumpenstufe angeordnet ist. Es ist zweckmäßig, den Gasabscheider in Hauptströmungsrichtung hinter den Pumpenstufen anzuordnen, welche für den Ansaugvorgang vor- gesehen sind, also im Anschluss an die Pumpenstufen, zu denen der Rückflusskanal parallel liegt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Gasabscheider durch einen gehäusefesten, rohrformigen Körper gebildet, der an einen Leitapparat einer Pumpenstufe anschließt und mindestens eine Ausnehmung in seiner Wandung aufweist, die fluidleitend mit dem Rückflusskanal verbunden ist. Eine solche Anordnung ist kostengünstig herstellbar und hocheffektiv, da das aus dem Leitapparat drallbehaftet austretende Förderfluid-Gasgemisch an dem rohrformigen Körper schraubenlinienförmig aufsteigt und aufgrund der Zentrifugalkraft durch die zumindest eine Ausnehmung in der Wandung und damit in den Rückflusskanal gelangt, wohingegen das Gas nach oben geleitet wird und somit aus dem Ansaugkreislauf entfernt wird. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zwischen zwei in Hauptströmungsrichtung auf die erste Pumpenstufe folgende Pumpenstufe ein Pufferspeicher angeordnet. Ein solcher Pufferspeicher ist vorzugsweise in Hauptströmungsrichtung hinter dem Gasabscheider angeordnet. Der Pufferspeicher dient dazu, innerhalb der Pumpe eine gewisse Wassermenge zu bevorraten und ist insbesondere dafür vorgesehen, dass beim Ansaugen von größeren Luftblasen, wie es beispielsweise beim Ansaugen aus einem sich leerenden Tank gegen Ende erfolgen kann, diese Luftblasen nicht dazu führen, das für den Ansaugvorgang notwendige Wasser nicht aus der Pumpe gefördert wird.. Der Pufferspeicher ist daher so auszubilden, dass er einerseits beim Durchströmen der Pumpe selbsttätig gefüllt wird, andererseits jedoch das dort gespeicherte Förderfluid zumindest zeitlich verzögert wieder freigibt, d. h. über den Rückflusskanal wieder in die für den Ansaugvorgang vorgesehenen Pumpensfufen zurückführt.
Gemäß der Erfindung kann ein solcher Pufferspeicher vorteilhaft durch einen gehäusefesten, rohrformigen Körper gebildet werden, welcher den gemeinsamen Antrieb des Kreiselpumpenaggregats mit Abstand umgibt und der mit Abstand zur äußeren Gehäusewand angeordnet ist. Verbunden wird dieser rohrförmige Körper über einen ringförmigen Boden, der einerseits mit dem rohrformigen Körper und andererseits mit einer Wandung der Pumpe verbunden ist und der mindestens eine Ausnehmung aufweist, die fluidleitend mit dem Rückflusskanal verbunden ist. Es handelt sich also um ein ringförmiges Speicherreservoir zwischen dem rohrformigen Körper und der Pumpenwandung, in dem bo- denseitig Ausnehmungen vorgesehen sind, die so gestaltet sind, dass der Rückfluss durch diese Ausnehmungen zeitlich so verläuft, dass eine mitgeförderte große Gasblase nicht dazu führt, dass das Selbstansaugverhalten gestört wird.
Um einerseits ein gutes Ansaugverhalten zu gewährleisten, andererseits jedoch sicherzustellen, dass im normalen Betrieb durch den Rückflusskanal keine Wirkungsgradverschlechterung der Pumpe erfolgt, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Rückflusskanal über ein druckabhängig gesteuertes Ventil absperrbar ist. Vorzugsweise ist ein solches Ventil eingangsseitig des Rückflusskanals vor- gesehen, da dort beim Ausgang einer zweiten oder darüberliegenden Pumpenstufe schon ein vergleichsweise hoher Druck bei Flüssigkeitsförderung anliegt, der zur Steuerung des Ventils, insbesondere zu dessen Absperren benutzt werden kann. Das Ventil wird vorteilhaft differenz- druckgesteuert, und zwar in Abhängigkeit des Differenzdrucks am Rück- flusskanal, sodass beim Überschreiten eines vorbestimmten Differenzdrucks der Rückflusskanal abgesperrt wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Rückflusskanal nur für den eigentlichen Ansaugvorgang wirksam ist und im normalen Betrieb der Pumpe keinen wirkungsgradmindernden Einfluss hat.
Vorzugsweise ist der Rückflusskanal als Ringkanal ausgebildet, welcher mindestens eine, vorzugsweise jedoch zwei bis vier Pumpenstufen umgibt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind Mittel zum Verhindern des Leelaufens der Pumpe vorgesehen. Je nach Einsatz der Pumpe sind diese zu wählen. So kann gemäß der Erfindung dann, wenn das Aggregat ausschließlich zum Betrieb mit vertikal übereinander angeordneten Pumpenstufen vorgesehen und ausgebildet ist und einen Saugan- schluss am Fuß der Pumpe aufweist, diesem Sauganschluss ein Rohrabschnitt vorgeschaltet sein, der sich seitlich des Aggregats, vorzugsweise bis in Höhe der letzten Pumpenstufe erstreckt. Durch diesen Rohrabschnitt wird sichergestellt, dass das Kreiselpumpenaggregat nicht durch Rückfluss von Förderfluid leer laufen kann. Auf diese Weise wird somit auch das Selbstansaugverhalten weitgehend sichergestellt. Dabei ist grundsätzlich der vorgeschaltete Rohrabschnitt so weit hochzuführen, dass zumindest eine der Pumpenstufen erreicht ist, die im Bereich des Rückflusskanales liegen, also für das Selbstansaugverhalten benötigt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der vorge- schaltete Rohrabschnitt U-förmig ausgebildet und an seinem die Schenkel des U verbindenden Bereichs, also an seinem oberen Ende mit einer Belüftungsöffnung versehen, die mittels einer Belüftungsventils wahlweise geöffnet oder verschlossen werden kann. Die Belüftungsöffnung gewährleistet insbesondere bei einer weiter nach unten führen- den Ansaugleitung, dass verhindert wird, dass durch Unterdruck in der Ansaugleitung der vorgeschaltete Rohrabschnitt und damit auch die daran anschließende Pumpe leer gesaugt wird. Durch Öffnen des Ven- †ils, also durch Freischalten der Belüftungsöffnung kann dann der Unterdruck führende Teil der Ansaugleitung luftgefüllt werden, sodass bei der späteren Inbetriebnahme der Pumpe der andere Schenkel des Rohrabschnitts und somit auch die Pumpe selbst flüssigkeitsgefüllt bleiben und die Pumpe wieder selbstansaugend anfährt. Vorteilhaft wird dabei die Belüftungsöffnung unter Zwischenschaltung des Belüftungsventils mit dem Druckraum der letzten Pumpenstufe leitungsverbunden, sodass bei geöffnetem Belüftungsventil stets sichergestellt ist, dass der pumpennahe Rohrabschnitt sowie die Pumpe selbst flüssigkeitsgefüllt bleiben, un- geachtet der Druckverhältnisse im anderen Rohrabschnitt, also an der Ansaugleitung.
Als Belüftungsventil wird vorteilhaft ein elektrisch steuerbares Magnetventil eingesetzt. Solche Ventile sind kostengünstig, zuverlässig und einfach anzusteuern.
Alternativ kann zum Verhindern des Leerlaufens der Pumpe auch saug- seitig, d. h. vor der ersten Pumpenstufe ein Rückschlagventil angeordnet sein. Ein solches Rückschlagventil kann Teil des Pumpenaggregats oder auch in einem saugseitig vorgeschalteten Rohrabschnitt angeordnet sein.
Vorteilhaft ist im Fuß der Pumpe ein Druckanschluss angeordnet, der über einen Ringraum mit der letzten Pumpenstufe leitungsverbunden ist. Hierdurch ist eine Pumpe der Inlinebauart gebildet.
Zum Antrieb des Kreiselpumpenaggregats ist gemäß der Erfindung vorteilhaft ein Elektromotor vorgesehen, der eine zentrale, die Laufräder tragende Welle antreibt. Der Motor ist vorteilhaft an der Oberseite des Aggregates angeordnet. Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in stark vereinfachter schematischer Darstellung ein Längs- schnitt durch ein erfindungsgemäßes Kreiselpumpenaggregat,
Fig. 2 in vergrößerter Darstellung den Bereich der ersten vier Pumpenstufen der Fig. 1 , Fig. 3 in vergrößerter Darstellung den Bereich zwischen der vierten und letzten Pumpenstufe in Fig. 1 , in vergrößerter Darstellung den druckseitigen Gehäusebereich hinter der vierten Pumpenstufe im Längsschnitt, den Gehäusebereich nach Fig. 4 im Querschnitt, das Kreiselpumpenaggregat gemäß Fig. 1 mit eingebautem Ventil und eine Ausführungsvariante mit vorgeschalteten Rückschlagventil in Darstellung entsprechend Fig. 1 .
Bei dem anhand der Figuren 1 bis 5 dargestellten Kreiselpumpenaggre- gat handelt es sich um ein mehrstufiges selbstansaugendes Kreiselpumpenaggregat der Inlinebauart, welches zum vertikalen Betrieb, also aufrecht stehend vorgesehen ist. In Fig. 1 ist dabei nur der pumpenseiti- ge Teil des Kreisel pumpenaggregates dargestellt, welches auf einem Fußteil 1 zum Aufstand auf einer horizontal ausgerichteten Fläche vor- gesehen ist und welches einen Sauganschluss 2 sowie einen dazu fluchtenden Druckanschluss 3 aufweist, wie dies bei Inlinepumpen üblich ist. An diesen Fußteil 1 , welcher als Gussteil ausgebildet ist, schließt sich ein die Pumpenstufen 4 aufweisender mittlerer Pumpenteil 5 an, der an seinem oberen Ende von einem ebenfalls aus Guss gebildeten Kopfteil 6 abgeschlossen wird, der zugleich einen Motorstuhl 7 für den dort anzuschließenden Elektromotor bildet. Dieser (nicht dargestellte) Elektro- motor ist über eine (ebenfalls nicht dargestellte) Kupplung mit einer zentralen Welle 8 verbunden, welche die Pumpe vom Kopfteil 6 bis zum Fußteil 1 durchsetzt, drehbar gelagert ist und Laufräder 9 der Pumpenstufen 4 trägt. Die anhand der Figuren 1 bis 5 dargestellte Pumpe weist insgesamt fünf Pumpenstufen 4 auf, die hydraulisch in Reihe geschaltet sind, sodass das Förderfluid vom Sauganschluss 2 zunächst zum untersten, ersten Laufrad 9a geführt wird, von da in den diesem Laufrad 9a zugeordneten Leitapparat 10a gelangt, der das Förderfluid der nachgeschalteten Pumpenstufe zuführt, nämlich dem Saugmund des Laufrades 9b der zweiten Pumpenstufe, welcher ein Leitapparat 10b zugeordnet ist, der das Fluid zum Saugmund eines Laufrades 9c der dritten Pumpenstufe leitet. An die dritte Pumpenstufe, die durch den Leitapparat 10c abgeschlossen wird, schließt sich die vierte Pumpenstufe bestehend aus dem Laufrad 9d und dem Leitapparat l Od an. Schließlich weist die Pumpe nahe ihrem oberen Ende eine fünfte Pumpenstufe bestehend aus einem Laufrad 9e und einem Leitapparat l Oe auf.
Die Pumpenstufen 4 sind in einem zylindrischen Innenmantel 1 1 ange- ordnet, der mit radialem Abstand von einem ebenfalls zylindrischen Außenmantel 12 umgeben ist. Über den zwischen Innenmantel 1 1 und Außenmantel 12 gebildeten Ringraum wird das Förderfluid vom Ausgang des Leitapparates l Oe der obersten fünften Pumpenstufe zurück nach unten zum Fußteil 1 und dort dem Druckanschluss 3 geführt.
Der grundsätzliche Aufbau der Pumpe sowie der Pumpenstufen jeweils bestehend aus einem Laufrad 9 und einem Leitapparat 10 entspricht dem Üblichen, zählt zum Stand der Technik und ist daher hier nicht im Einzelnen beschrieben.
Um die Pumpe selbstansaugend auszugestalten, d. h. konstruktiv sicher- zustellen, dass zumindest dann, wenn eine geringe Menge Flüssigkeit innerhalb der Pumpe befindlich ist, ein Selbstansaugungseffekt erfolgt, sind bei der dargestellten Kreiselpumpe mehrere konstruktive Maßnahmen vorgesehen: So ist ein Rückflusskanal 13 vorgesehen, welcher durch eine zylindrische Zwischenwand gebildet ist, welche mit geringem Abstand zum Innenmantel 1 1 zwischen dem Ausgang der ersten Pumpenstufe und dem Ausgang der vierten Pumpenstufe angeordnet ist und im Übrigen über an den Enden fest und dicht mit dem Innenmantel 1 1 verbunden ist. Der Rückflusskanal 13 entsteht durch radiale Ausnehmungen 14 oberhalb der vierten Pumpenstufe, also oberhalb des Leitapparates l Od der vierten Pumpenstufe im Innenmantel 1 1 . Von den Ausnehmungen 14 verläuft der Rückflusskanal 13 als Ringkanal nach unten, wo er durch Ausnehmungen 15 zwischen dem Leitapparat 10a ausgangsseitig der ersten Pumpenstufe und dem Laufrad 9b eingangsseitig der zweiten Pumpenstufe mündet. Dieser Rückflusskanal 13 schließt somit die vierte Pumpenstufe mit dem Ausgang der ersten Pumpenstufe kurz, sodass das Förderfluid während einer Ansaugphase der Pumpe nach dem Einschalten zunächst zwischen der zweiten und vierten Pumpenstufe zirku- liert, so wie dies durch die unterbrochenen Linien 1 6 in Fig. 2 angedeutet ist, welche den Ansaugflüssigkeitskreislauf darstellen. Dadurch dass der Rückflusskanal 13 nicht wie beim Stand der Technik zum Eingang der ersten Pumpenstufe sondern zum Eingang der zweiten Pumpenstufe zurückgeführt ist, erfolgt der Selbstansaugvorgang vergleichsweise zü- gig. Ausgongsseitig der vierten Pumpenstufe ist innerhalb des Innenmantels 1 1 an den Leitapparat l Od dieser Stufe anschließend ein Gasabscheider 17 in Form eines zylindrischen Rohrabschnittes gebildet, der gehäusefest koaxial zur Welle 8 angeordnet ist und im Bereich des oberen Drit- tels seiner Länge mit kreisrunden Ausnehmungen 18 versehen ist. Das den Gasabscheider 17 bildende Rohr entspricht höhenmäßig etwa zwei Pumpenstufen. Der Gasabscheider 17 bewirkt, dass bei Unterbrechung des Flüssigkeitsflusses durch eine relativ große Gasblase diese zentral aufsteigen kann, wohingegen die aus dem Leitapparat l Od aus- tretende Flüssigkeit aufgrund des noch vorhandenen Dralls und der sich daraus ergebenden Zentrifugalkraft durch die Öffnungen 18 nach außen austritt und dann am Außenumfang innerhalb des Innenmantels 1 1 zurückfließt oder weiter nach oben aufsteigt, ohne dass der Förderstrom hierdurch abreißt.
An den Gasabscheider 17 schließt nach oben mit Abstand ein Pufferspeicher 19 an, der durch einen zylindrischen Rohrabschnitt 20 koaxial zur Welle 8 nach innen, durch den Innenmantel 1 1 nach außen und durch einen ringförmigen Boden 21 nach unten begrenzt wird. Der Bo- den 21 ist mit Ausnehmungen 22 verstehen, die so dimensioniert sind, dass der Pufferspeicher 19 durch die Ausnehmungen 22 im Boden 21 sich nur langsam jedoch nicht spontan entleert, also auch im Falle eines Durchtritts größerer Gasmengen in diesem Bereich der Pumpe Förderflüssigkeit zunächst einmal verbleibt. An den zylindrischen Rohrabschnitt 20 schließt sich mit Abstand nach oben der Saugmund des Laufrades 9e der fünften Pumpenstufe an. Die Förderflüssigkeit, die durch den Rohrabschnitt 20 gelangt, strömt also zumindest zum Teil in den seitlich daneben befindlichen Pufferspeicher 19 und von dort, sofern diese Räume nicht, wie im normalen Pumpenbetrieb, mit Förderflüssigkeit ge- füllt sind, zurück zur vierten Pumpenstufe und von dort über den Rückflusskanal 13 zum Eingang der zweiten Pumpenstufe. Auf diese Weise ist auch beim Auftreten größerer Gasblasen stets gewährleistet, dass aus- reichend Förderflüssigkeit innerhalb der Pumpe verbleibt, um den kontinuierlichen Förderbetrieb zu gewährleisten.
Um zu verhindern, dass nach der Ansaugphase im eigentlichen Förder- betrieb durch rückströmende Förderflüssigkeit durch den Rückflusskanal 13 Verluste entstehen, ist ein druckgesteuertes Ventil 23 vorgesehen, welches dann, wenn der Druck am Ausgang der vierten Pumpenstufe über einen gewissen Wert steigt, wenn nämlich der eigentliche Ansaugvorgang abgeschlossen ist, die Ausnehmungen 14 im Innenmantel 1 1 verschließt. Hierzu weist das Ventil 23 einen begrenzt beweglich innerhalb der zylindrischen Innenkontur angeordneten Blechstreifen 24 auf, der an seinen beiden Enden gabelförmig ausgebildet ist und durch Schrauben 25 begrenzt beweglich innerhalb des Innenmantels 1 1 mit diesem verbunden ist. Über eine zentral zwischen den Schrauben 25 und zwischen den beiden Ausnehmungen 14 angeordnete Schraube
26 im Innenmantel 1 1 wird der Blechstreifen 24 im Bereich der Schrauben 26 vom Innenmantel 1 1 beabstandet gehalten. Mit wachsendem Innendruck wird der Blechstreifen 24, der aus Federstahl gebildet ist, elastisch verformt und radial nach außen die Ausnehmungen 14 ver- schließend gedrückt. Sobald der Innendruck unter einen gewissen Wert abfällt, nimmt der Blechstreifen 24 wieder seine in Fig. 5 dargestellte Ausgangsform an und öffnet somit die Ausnehmungen 14.
Um zu verhindern, dass die Kreiselpumpe nach einem Abschalten zum Beispiel leer läuft, ist dem Sauganschluss 2 ein U-förmiger Rohrabschnitt
27 vorgeschaltet, der sich höhenmäßig bis zur fünften Pumpenstufe erstreckt, sodass die Pumpe selbst und der in Fig. 1 linke Schenkel des U- förmigen Rohrabschnitts 27 stets mit Förderflüssigkeit gefüllt bleiben. Dabei kann in Weiterbildung der U-förmige Rohrabschnitt 27 an seiner obersten Stelle, also im Stegbereich des U einen Entlüftungsanschluss 28 aufweisen, der mittels einer Magnetventils 29 verschlossen ist. Dieser Entlüftungsanschluss 28 ist über einen Schlauch 30 mit dem Druckraum der letzten Pumpenstufe verbunden. Das Magnetventil 29 ist in unbetä- tigtem Zustand geschlossen und wird durch eine entsprechende (hier nicht dargestellte) Steuerung bei einem Druckabfall im Druckraum der letzten Pumpenstufe geöffnet, um sicherzustellen, dass stets ausreichend Förderflüssigkeit innerhalb der Pumpe verbleibt und die Selbstansaugfähigkeit erhalten bleibt.
Bei der Ausführung nach Fig. 7 ist anstelle des U-förmigen Rohrabschnitts 27 und der Entlüftungsöffnung 28 ein Rückschlagventil 31 saugseitig vorgesehen, welches sicherstellt, dass Förderflüssigkeit nur in die Pumpe hinein, nicht jedoch saugseitig aus dieser heraus fließen kann, auch hierdurch wird die Selbstansaugfähigkeit sichergestellt.
Bezugszeichenliste
1 Fußteil
2 Sauganschluss
3 Druckanschluss
4 Pumpenstufen
5 mittleres Pumpenteil
6 Kopfteil
7 Motorstuhl
8 Welle
9a - 9e Laufräder
10a - 1 Oe Leitapparate
1 1 Innenmantel
12 Außenmantel
13 Rückflusskanal
14 Ausnehmungen oben
15 Ausnehmungen unten
1 6 unterbrochene Linien, welche den Forderfluss in der Ansaugphase darstellen
1 7 Gasabscheider
18 Ausnehmungen
19 Pufferspeicher
20 Rohrabschnitt
21 Boden des Pufferspeichers
22 Ausnehmungen im Boden
23 Ventil
24 Blechstreifen
25 Schrauben
26 Schraube
27 U-förmiger Rohrabschnitt
28 Entlüftungsanschluss
29 Magnetventil Schlauch
Rückschlagventil
Förderstrom im normalen Pumpenbetrieb, Hauptströmungsrichtung

Claims

Ansprüche
1 . Mehrstufiges selbstansaugendes Kreiselpumpenaggregat mit mindestens zwei in Hauptströmungsrichtung (32) aufeinanderfolgenden Pumpenstufen (4) und mit einem parallel zu mindestens einer Pumpenstufe (4) liegenden Rückflusskanal (13), der in Hauptströmungsrichtung (32) hinter der ersten oder einer weiteren Pumpenstufe (4) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückflusskanal (13) hinter dem Leitapparat (10a) der Pumpenstufe (4) mündet.
2. Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Rückflusskanal (13) in Hauptströmungsrichtung (32) hinter dem Leitapparat (10a) der ersten Pumpenstufe (4) mündet.
3. Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gasabscheider (17) ausgangsseitig der mindestens zweiten Pumpenstufe (4) angeordnet ist.
4. Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasabscheider (17) durch einen gehäusefesten rohr- förmigen Körper (17) gebildet ist, der an einen Leitapparat (10) einer Pumpenstufe (4) anschließt und mindestens eine Ausnehmung (18) in seiner Wandung aufweist, die fluidleitend mit dem Rückflusskanal (13) verbunden ist.
5. Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei in Hauptströmungsrichtung (32) auf die erste Pumpenstufe (4) folgende Pumpenstufen (4), vorzugsweise in Hauptströmungsrichtung (32) hinter dem Gasabscheider (17), ein Pufferspeicher (19) angeordnet ist.
Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Pufferspeicher (19) durch einen gehäusefesten rohr- förmigen Körper (20), eine diesen mit Abstand umgebende Gehäusewand (1 1 ) und einen diese verbindenden ringförmigen Boden (21 ) gebildet ist, der mindestens eine Ausnehmung (22) aufweist, die fluidleitend mit dem Rückflusskanal (13) verbunden ist.
Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise eingangs- seitig des Rückflusskanals (13) ein Ventil (23) vorgesehen ist, welches druckabhängig gesteuert ist und beim Überschreiten eines vorbestimmten Differenzdrucks den Rückflusskanal (13) absperrt.
Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückflusskanal (13) ein mindestens eine Pumpenstufe (4) umgebender Ringkanal ist.
9. Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Verhindern des Leerlaufens der Pumpe vorgesehen sind. 10. Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aggregat zum Betrieb mit vertikal übereinander angeordneten Pumpenstufen (4) ausgebildet ist und einen Sauganschluss (2) am Fuß (1 ) der Pumpe aufweist, wobei dem Sauganschluss (2) ein Rohrabschnitt (27) vor- geschaltet ist, der sich seitlich des Aggregats vorzugsweise bis in
Höhe der letzten Pumpenstufe (4) erstreckt.
1 1 . Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgeschaltete Rohrabschnitt (27) U-förmig ausgebildet ist und an seinem die Schenkel des U verbindenden Bereich mit einer Belüftungsöffnung (28) versehen ist, die mittels ei- nes Belüftungsventils (29) wahlweise geöffnet oder verschlossen werden kann.
Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Belüftungsöffnung (28) unter Zwischenschaltung des Belüftungsventils (29) mit dem Druckraum der letzten Pumpenstufe (4) leitungsverbunden ist.
13. Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Belüftungsventil (28) ein elektrisch steuerbares Magnetventil ist.
Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorhergehenden An Sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der ersten Pumpen stufe (4) ein Rückschlagventil (31 ) angeordnet ist.
Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Fuß (1 ) der Pumpe ein Druckanschluss (3) angeordnet ist, der über einen Ringraum mit der letzten Pumpenstufe (4) leitungsverbunden ist.
Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Elektromotor zum Antrieb einer zentralen, die Laufräder (9a - e) tragenden Welle (8) vorgesehen ist, der am oberen Ende des Aggregats angeordnet ist.
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