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Selbstansaugende Kreiselpumpe.
Die bis heute bekanntgewordenen selbstansaugenden Kreiselpumpen leiden darunter, dass ihr
Wirkungsgrad infolge des Hinzukommens des Kraftbedarfes der Absaugeeinriehtung erheblich schlechter ist, als der der gewöhnlichen Pumpen. Diesem Übelstand kann dadurch abgeholfen werden, dass zum
Absaugen eine Energiequelle verwendet wird, die bei jeder Kreiselpumpe zur Verfügung steht, nämlich die Energie des durch die unvermeidlichen Spalte zwischen Rad und Gehäuse oder zwischen einem Aus- gleichkolben bzw. einer Ausgleichsscheibe und dem Gehäuse verloren gehenden Wassers. Die Energie dieses Verlustwassers wird gemäss der Erfindung in einem aus Eintritts-und Fangdüse bestehenden
Strahlsauger zur Entitiftung der Leitungen und der Pumpe nutzbar gemacht.
Zwar ist neuerdings eine
Erfindung bekanntgeworden, bei der durch Bohrungen in der Entlastungsscheibe ebenfalls eine Ent- lüftung herbeigeführt werden soll. Die absaugende Wirkung dieser an sich sehr empfindlichen Einrichtung ist aber sehr gering, da nur ein Teil des Spaltwassers ausgenutzt und ein besonderer, mit Düsen ausgestatteter Strahlsauger nicht verwendet wird. Ausserdem sind lange radiale Spalte mit entsprechend hohem Reibungsverlust erforderlich.
In der Zeichnung zeigt Fig. 1 die Anwendung der Erfindung am einzelnen Rad, wobei der Spalt unmittelbar als Eintrittsdüse des Strahlsaugers verwendet ist. a ist das Laufrad, dessen innerer Ring- spalt als Ringdüse mit einer beweglichen Wand b und einer feststehenden Wand c ausgebildet ist. Das
Spaltwasser tritt aus diesem Ringspalt als dünne kreisende Wasserscheibe aus, die Luft oder Wasser aus der Umgebung absaugt. Der Raum links der Scheibe ist unmittelbar mit dem Radeinlauf verbunden. Die rechte Seite kann man mit dem gleichen Raum oder, wie gezeichnet, mit dem Saugstutzen durch eine Leitung e verbinden.
Das Luftwassergemisch setzt seine Geschwindigkeit in der Fangdüse d in Druck um und sammelt sich in dem Behälter f, in dem es sich durch i entlüftet und durch die Leitung g wieder in die Pumpe oder einen anderen Raum zurückfliesst, wobei ein selbsttätiges Drosselventil A eingeschaltet sein kann.
Die in der Fig. 2 mit e bezeichneten Leitungen schliessen an beide Seiten der aus der Eintrittsdüse austretenden Wasserscheibe an, die eine absaugende Wirkung im Sinne der eingetragenen Pfeile ausübt. Die lotrecht angedeutete Leitung kommt vom Saugraum und verzweigt sich in der angegebenen Weise nach beiden Seiten der kreisenden Wasserscheibe.
Diese Einrichtung lässt sich auch leicht so ausbilden, dass der Achshub selbsttätig ausgeglichen wird.
Man braucht nur eine zweite Drosselstelle H vor die Düse zu schalten, wie in Fig. 2 angegeben ist, wobei der dem Einlauf gegenüberliegende Spalt benutzt wird. Bewegt sich beispielsweise der Läufer nach links, so verbreitert sich der Düsenspalt, d. h. der Druck innerhalb der Düse b, e, also auf die bewegliche Düsenwand b und damit die den Achsschub ausgleichende Kraft verringern sich, bis die eingetretene Bewegung zum Stillstand kommt. Der jetzt überwiegende Achsschub führt das Laufrad wieder in die Gleichgewichtslage zurück. Tritt die umgekehrte Läuferbewegung ein, so verengt sich der Düsenspalt, wodurch der Druck innerhalb der Düse b, c und somit auf die bewegliche Wand b sich vergrössert, bis wieder Druckausgleich erfolgt ist.
Diese vorgeschaltete Drosselstelle H hat noch die weitere günstige Wirkung, dass der Spaltverlust sich verringert und sogar kleiner gemacht werden kann als bei gewöhnlichen Pumpen.
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bestens eine sich mit der Stellung des Läufers verändern muss. Gemäss der Erfindung wird man hier ebenfalls eine dieser beiden Drosselstellen als Strahlpumpe ausbilden können. Fig. 3 veranschaulicht diesen Gedankengang, wobei das Rad a der letzten Stufe einer mehrstufigen Kreiselpumpe angehören soll. B'ist hiebei die Drosselstelle mit veränderlichem Spalt.
Hinter dieser ist nun an Stelle des gewöhnlichen zweiten Zusatzspaltes ein Strahlsauger geschaltet, der die restliche Spaltwasserenergie nicht abdrosselt, sondern in der Eintrittsdüse c in Geschwindigkeit verwandelt, so dass aus der Leitung e, die mit dem zu entlüftenden Raum verbunden ist, Luft abgesaugt und durch die Fangdüse d an einen Ort höheren Druckes befördert werden kann. Entsteht hier beispielsweise ein Achsschub nach rechts, so öffnet sich der Spalt Hund infolge der zusätzlichen Wirkung der Düse c steigt der Druck im Raum A, weil der Zufluss durch den verbreiterten Spalt H zunimmt, während die Abflussöffnung der Düse c unver- ändert bleibt, so dass wieder Ausgleich eintritt.
Auch hier wird hinter dem Strahlsauger ein Raum f anzuordnen sain, in dem das Wasser sich bei i entlüftet und von dem aus es durch die Leitung g wieder nach der Pumpe zurückbefördert werden kann.
Da man im Zusammenhange mit der Aufgabe ein Interesse daran haben wird, diesen Entlüfter f möglichst klein zu halten, so empfiehlt es sich, die Luftabscheidung zu fördern, indem das Gemisch dicht hinter der Fangdüse d-wie in Fig. 3 a veranschaulicht ist-zu einer starken Richtungsänderung gezwungen wird. Die gleiche Massnahme lässt sich auch bei den anderen Ausführungsformen anwenden.
In Fig. 4 ist der gleiche Gedanke verwirklicht mit dem Unterschied, dass die beiden hintereinander geschalteten Drosselstellen ihre Funktionen vertauscht haben. Die veränderliche Drosselstelle ist jetzt als Strahlsauger mit Eintrittsdüse b, c und Fangdüse d ausgebildet, während die unveränderliche Drosselstelle H als einfacher Spalt in der gewöhnlichen Weise vorgeschaltet ist. Diese Einrichtung entspricht also der für das einzelne Rad geltenden Fig. 2.
In den Fig. 2 und 4 hätte die ringförmige Eintrittsdüse des Strahlsaugers auch so angeordnet werden können, dass die Strömung durch die Fangdüse radial einwärts erfolgt. Fig. 5 veranschaulicht diesen Fall gesondert, wobei a wieder das Laufrad, b, c die Wände der Eintrittsdüse, d die Fangdüse, f den Entlüfter und e die Absaugeleitung, H den Zusatzspalt bedeuten. An der feststehenden Wand c sind Leitschaufeln k angebracht, um dem austretenden Wasser eine gewünschte Richtung zu erteilen.
Die Wand c der Eintrittsdüse kann von aussen in axialer Richtung verschiebbar angeordnet werden, um so die Weite des Düsenspaltes und damit die Absaugeleitung bzw. den Wasserverbrauch den Verhältnissen entsprechend einstellen zu können. In Fig. 5 ist diese Möglichkeit vorgesehen. Die Wand ist hier mittels eines Gewindes zentriert und kann auf diesem durch das Zahnrad 1, das in den Zahnkranz m der Wand c eingreift, gedreht und damit in axialer Richtung verstellt werden.
In vielen Fällen wird es zweckmässig sein, den Düsendurchmesser im Fall der Fig. 2, 4 und 5 kleiner zu halten als zur Erzielung eines vollkommenen Achsschubausgleiches nötig ist. Hiebei wird zwar ein schwachbelastetes Spurlager erforderlich, aber dafür die Reibung des Scheibenstrahles in der Eintritts-und Fangdüse verkleinert, der Spaltwasserverlust verringert und die ganze Ausführung verbilligt.
Die Anwendung der Erfindung setzt voraus, dass bei der Inbetriebsetzung die Druckleitung der Pumpe geschlossen ist oder auf andere Weise der erforderliche Spaltdruck sich bilden kann.
Tritt das Strahlwasser aus der Eintrittsdüse nicht in radialer Richtung aus, so entsteht statt des scheibenförmigen ein kegeliger oder zylindrischer Wasserstrahl. Die Fangdüse muss dann offenbar auch in der entsprechenden Richtung gelegen sein. Das Wesen der Erfindung wird durch diese Änderung aber in keiner Weise berührt.
In den Zeichnungsfiguren sind zwar nur Beispiele behandelt, bei denen eine Drosselstelle der Düse vorgeschaltet ist. Es ist jedoch leicht einzusehen, dass die Selbsteinstellbarkeit nicht beeinträchtigt wird, wenn die Drosselstelle der Düse nachgeschaltet ist. Allerdings hat diese Anordnung den Nachteil, dass die Luft auf einen etwas höheren Druck zu verdichten ist ; infolgedessen ist die bisher behandelte Reihen- folge im allgemeinen zu bevorzugen.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Selbstansaugende Kreiselpumpe, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie des Spaltwassers des einzelnen Rades oder einer besonderen Ausgleichsvorrichtung für den Achsschub, die auch den Achs- schub nur teilweise aufheben kann, zur Entlüftung des Saugraumes der Pumpe mittels eines aus Eintritts- und Fangdüse (b, c, d) bestehenden Strahlsaugers verwendet wird.
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Self-priming centrifugal pump.
The self-priming centrifugal pumps that have become known to this day suffer from the fact that you
Efficiency due to the addition of the power requirement of the suction unit is considerably worse than that of the usual pumps. This deficiency can be remedied by the
Suction an energy source is used that is available in every centrifugal pump, namely the energy of the water lost through the inevitable gaps between the wheel and the housing or between a compensating piston or a compensating disc and the housing. According to the invention, the energy of this lost water is generated in an inlet nozzle and a collecting nozzle
Ejector made usable for detoxification of the lines and the pump.
It is a recent one
Invention has become known, in which ventilation is also to be brought about through bores in the relief disk. The suction effect of this device, which is very sensitive in itself, is very slight, however, since only part of the gap water is used and a special jet suction device equipped with nozzles is not used. In addition, long radial gaps with a correspondingly high friction loss are required.
In the drawing, FIG. 1 shows the application of the invention to the individual wheel, the gap being used directly as the inlet nozzle of the jet suction device. a is the impeller, the inner annular gap of which is designed as an annular nozzle with a movable wall b and a fixed wall c. The
Gap water emerges from this annular gap as a thin, rotating disk of water that sucks air or water from the environment. The space to the left of the disc is directly connected to the wheel inlet. The right side can be connected to the same room or, as shown, to the suction nozzle through a line e.
The air-water mixture converts its speed in the collecting nozzle d into pressure and collects in the container f, in which it is vented through i and flows back through the line g into the pump or another room, whereby an automatic throttle valve A can be switched on .
The lines denoted by e in FIG. 2 connect to both sides of the water disk emerging from the inlet nozzle, which has a suction effect in the sense of the arrows. The vertically indicated line comes from the suction chamber and branches in the manner indicated on both sides of the rotating water disc.
This device can also easily be designed so that the axle stroke is automatically compensated.
It is only necessary to connect a second throttle point H in front of the nozzle, as indicated in FIG. 2, the gap opposite the inlet being used. For example, if the runner moves to the left, the nozzle gap widens, i.e. H. the pressure inside the nozzle b, e, i.e. on the movable nozzle wall b and thus the force compensating for the axial thrust, decrease until the movement that has occurred comes to a standstill. The now predominant axial thrust brings the impeller back into equilibrium. If the reverse movement of the rotor occurs, the nozzle gap narrows, as a result of which the pressure inside the nozzle b, c and thus on the movable wall b increases until the pressure is equalized again.
This upstream throttle point H also has the further beneficial effect that the gap loss is reduced and can even be made smaller than with conventional pumps.
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ideally one must change with the position of the runner. According to the invention, one of these two throttle points can also be designed as a jet pump. Fig. 3 illustrates this train of thought, whereby the wheel a should belong to the last stage of a multistage centrifugal pump. This is the throttle point with a variable gap.
Behind this, instead of the usual second additional gap, a jet suction device is connected, which does not throttle the remaining gap water energy, but converts it into speed in the inlet nozzle c, so that air is sucked out and through from line e, which is connected to the room to be ventilated the collecting nozzle d can be transported to a place of higher pressure. If, for example, there is an axial thrust to the right, the gap Hund opens as a result of the additional effect of the nozzle c, the pressure in space A increases because the inflow through the widened gap H increases while the outlet opening of the nozzle c remains unchanged, see above that balance occurs again.
Here, too, a space f is to be arranged behind the ejector, in which the water is vented at i and from which it can be conveyed back to the pump through line g.
Since, in connection with the task, there will be an interest in keeping this vent f as small as possible, it is advisable to promote the separation of air by the mixture close behind the collecting nozzle d, as illustrated in FIG. 3 a a sharp change of direction is forced. The same measure can also be applied to the other embodiments.
The same idea is implemented in FIG. 4 with the difference that the two throttle points connected in series have interchanged their functions. The variable throttle point is now designed as a jet suction device with inlet nozzle b, c and catch nozzle d, while the unchangeable throttle point H is connected upstream as a simple gap in the usual way. This device thus corresponds to FIG. 2 applicable to the individual wheel.
In FIGS. 2 and 4, the annular inlet nozzle of the jet suction device could also have been arranged so that the flow through the collecting nozzle takes place radially inward. Fig. 5 illustrates this case separately, with a again the impeller, b, c the walls of the inlet nozzle, d the collecting nozzle, f the vent and e the suction line, H the additional gap. Guide vanes k are attached to the fixed wall c in order to give the exiting water a desired direction.
The wall c of the inlet nozzle can be arranged displaceably from the outside in the axial direction so that the width of the nozzle gap and thus the suction line or the water consumption can be adjusted according to the circumstances. This possibility is provided in FIG. 5. The wall is centered here by means of a thread and can be rotated on this by the gear wheel 1, which engages in the ring gear m of the wall c, and can thus be adjusted in the axial direction.
In many cases it will be useful to keep the nozzle diameter in the case of FIGS. 2, 4 and 5 smaller than is necessary to achieve a complete axial thrust compensation. In this case, a slightly loaded thrust bearing is required, but the friction of the disk jet in the inlet and catching nozzle is reduced, the leakage water loss is reduced and the entire design is cheaper.
The application of the invention assumes that the pressure line of the pump is closed when the pump is started up or that the required gap pressure can develop in some other way.
If the jet of water does not exit the inlet nozzle in a radial direction, a conical or cylindrical water jet is created instead of the disk-shaped one. The collecting nozzle must then obviously also be located in the corresponding direction. The essence of the invention is in no way affected by this change.
In the drawing figures, only examples are treated in which a throttle point is connected upstream of the nozzle. However, it is easy to see that the self-adjustment is not impaired if the throttle point is connected downstream of the nozzle. However, this arrangement has the disadvantage that the air has to be compressed to a somewhat higher pressure; consequently, the order discussed so far is generally to be preferred.
PATENT CLAIMS: 1. Self-priming centrifugal pump, characterized in that the energy of the gap water of the individual wheel or a special compensation device for the axle thrust, which can only partially cancel out the axle thrust, is used to vent the suction chamber of the pump by means of an inlet and collecting nozzle (b, c, d) existing jet suction device is used.