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Verfahren zum Entlüften einer Kreiselpumpe und Kreiselpumpe zur Durchführung dieses Verfahrens
Selbstansaugende Kreiselpumpen können, wenn sie über dem Unterwasserspiegel angeordnet sind, selbständig die Saugleitung entlüften und somit die zu fördernde Flüssigkeit ansaugen. Sie werden daher insbesondere dort verwendet, wo die Platzverhältnisse es nicht erlauben, die Pumpen so tief anzuordnen, z. B. in einer Grube, dass sie auch bei niedrigstem Stand des Saugwasserspiegels noch mit Zulauf arbei- ten. Wenn während des Förderbetriebes der Unterwasserrpiegel zeitweise unter die Saugrohreintrittsöff- nung absinkt und die Saugleitung belüftet wird, saugen derartige Pumpen, ohne vorher abgestellt zu wer- den, wieder an. Die Pumpen fördern also zeitweilig Luft und erzeugen ein mehr oder weniger hohes Va- kuum.
Bei Förderung von Schmutzwasser oder Papierstoff hoher Konzentration, vor allem beim Entleeren von Papierstoffbütten, kommt es vor, dass der Strom in der Saugleitung der Pumpe infolge von grösseren Luft- einschlüssen abreisst. Eine nicht selbstansaugende Kreiselpumpe fördert in einem derartigen Fall erst wieder, wenn sie für kurze Zeit abgestellt wird, so dass ein Teil der in der Druckleitung stehenden Flüssigkeit durch das Laufrad hindurch in die Saugleitung zurückfliessen kann. Wird dabei der Lufteinschluss nicht aus der Saugleitung herausgestossen oder in kleine Luftblasen zerteilt, so kann nach dem Wiederanfahren die gleiche Störung auftreten. Bei einer selbstansaugenden Kreiselpumpe werden derartige Störungen vermieden, weil diese Pumpe in der Lage ist, Luft zu fördern.
Selbstansaugende Kreiselpumpen sind in vielfacher Form bekannt. So sind Pumpen mit am Laufrad angebrachten Hilfsschaufeln und mehreren Umlaufkanälen für die Hilfsflüssigkeit im Pumpengehäuse bekannt, bei denen die Luft mittels der Hilfsschaufeln mit Flüssigkeit gemischt und durch die Umlaufkanäle in den Druckraum gefördert wird. Zur Verbesserung derartiger Pumpen ist auch schon vorgeschlagen worden, den Pumpen noch eine Einrichtung zuzuordnen, die eine ejektorartige Wirkung auf die abzusaugende Luft ausübt.
Es sind ferner selbstansaugendeKreiselpumpen bekannt, welche in der die Schaufeln tragenden Laufradscheibe etwa parallel zur Achse verlaufende Bohrungen aufweisen, die sich während des Ansaugvot- ganges mit Luft füllen, wobei die Luft absatzweise durch Druckwasser aus einer Düse, die mit den Öffnungen in Deckung gelangt, aus den Bohrungen in den Druckstutzen oder an eine andere Stelle gedrückt wird. Es ist zur Verbesserung derartiger Pumpen vorgeschlagen worden, statt der Verwendung des Düsenstrahles in regelmässiger Aufeinanderfolge die luftgefüllten Bohrungen in der Laufradscheibe durch Flüssigkeit abzuriegeln und die so in den Bohrungen gebildeten Wasserpfropfen bzw. -kolben durch geeignete, gesonderte Mittel, z.
B. ein Hilfsrad, das auch mit dem Laufrad vereinigt sein kann, zusammen mit der eingeschlossenen Luft abzusaugen. Die Abriegelung der Bohrungen erfolgt durch einen Teil des sich im Spiralgehäuse bildenden Flüssigkeiisringes. der durch eine in das Spiralgehäuse hineinragende Einbuchtung oder durch Nocken an einer geeigneten Stelle des Umfanges des Spiralgehäuses in den Bereich der Bohrungen gezwungen wird.
Alle diese bekannten Einrichtungen haben denNachteil, dass durch die Anordnung von Hilfsschaufeln, Hilfsrädern und Einbuchtungen der Wirkungsgrad der Pumpe bei normalem Förderbetrieb im Verhältnis zu nicht selbstsaugenden Pumpen schlecht ist, weil durch die vorgeschlagenen Ausbildungen der Pumpen während des normalen Förderbetriebes grosse Reibungsverluste in der Flüssigkeit auftreten. Vor allem sind
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diese bekannten Pumpen für die Förderung von Papierstoff mit hoher Dichte ungeeignet, weil die Ein- buchtungen des Spiralgehäuses, Nocken usw. zu einer sofortigen Verstopfung der Pumpe führen würden.
Ausserdem sind derartige Laufräder teuer.
Bei einer weiteren bekannten Bauart wird Flüssigkeit aus einer am Saugstutzen der Pumpe. angeord- neten Tasche in die luftgefüllten Schaufelkanäle eingeführt. Diese Flüssigkeit fördert dann die Luft aus den Schaufelkanälen in den Druckraum der Pumpe.
Derartige Pumpen sind nur für geringe Saughöhen verwendbar, weil die Absaugeinrichtungen nicht wirkungsvoll genug arbeiten.
Gemäss der Erfindung wird daher zum Entlüften einer Kreiselpumpe, deren wenigstens auf einer Stirn- seite mindestens teilweise unabgedeckteSchaufelkanäle des Laufrades wenigstens angenähert radial durch- strömt sind und zum Zwecke des selbsttätigen Wiederansaugens bei belüftetem Saugraum durch regelmä- ssig aufeinanderfolgendesEinführen von Flüssigkeitskolben in den radial innerenbereich derschaufelkanä- le vom Saugraum abgeriegelt werden, so dass die dort eingeschlossene Luft durch die Flüssigkeitskolben infolge der auf diese einwirkenden Fliehkräfte aus den Schaufelkanälen in die im Spiralgehäuse befindli- che, das Laufrad ringförmig umgebende Flüssigkeit gedrückt und über den Druckstutzen in die Druckleitung abgeführt wird,
insbesondere zur Förderung von Papierstoff mit Stoffdichten bis zu Wo. ein Verfahren vor- geschlagen, gemäss. welchem die zur Bildung der Flüssigkeitskolben dienende Flüssigkeit unter Überdruck in die Schaufelkanäle eingeführt wird.
Die Kreiselpumpe zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung ist mit einem im wesentli- chen horizontalachsigen Laufrad, dessen Schaufelkanäle wenigstens angenähert radial durchströmt sind, wobei wenigstens einSchaufelkanal auf der einen Stirnseite des Laufrades in dessen radial innerem Bereich wenigstens teilweise offen ausgebildet ist, und mit wenigstens einer im gleichen radialen Bereich in den Spalt zwischen der genannten Stirnseite des Laufrades und dem Spiralgehäuse einmündenden Zuflussleitung versehen und zeichnet sich. dadurch aus, dass dieZuflussleitung an einen mitDruckflüssigkeit gefüllten Behälter angeschlossen ist, so dass der die Zuflussleitung durchfliessende Flüssigkeitsstrom in Form von Flüssigkeitskolben mit Überdruck in die Schaufelkanäle des Laufrades gelangt.
Zweckmässigerweise wird nach einem weiteren Vorschlag die Zuflussleitung an den Druckraum des Spiralgehäuses, vorzugsweise an dessen tiefster Stelle angeschlossen.
Die erfindungsgemässe Pumpe arbeitet auf folgende Weise, wobei zur Vereinfachung auf eine Ausführung mit einer einzigen Zuflussleitung Bezug genommen wird :
Beim Absinken des Saugwasserspiegels wird nur ein Teil der im Saugrohr befindlichen Flüssigkeit vomLaufrad in denDruckstutzen gefördert, der andere Teil strömt durch die Saugrohrmündung wieder aus.
In das Saugrohr und von da in den Saugraum der Pumpe dringt Luft ein, die auch in die Schaufelkanäle des Laufrades gelangt. Dieses lässt keine Flüssigkeit vom Druckraum in den Saugraum zurückströmen, weil bei der Rotation ein Flüssigkeitsring entsteht, der das Laufrad umgibt und gegen den Druckraum der Pumpe abschliesst, wobei nur die Schaufelspitzen in den Flüssigkeitsring eintauchen. Die Schaufelkanäle sind also teilweise mit Luft gefüllt. Um Luft zu pumpen, werden die Schaufelkanäle durch dem Druckraum der Pumpe entnommene Flüssigkeitspfropfen oder-kolben gegen den Saugraum hin abgeschlossen, wobei die erforderliche Flüssigkeitsmenge durch die Zuflussleitung direkt in die Schaufelkanäle eingeführt wird.
Die in den Schaufelkanälen gebildeten Flüssigkeitskolben werden durch die Fliehkraft nach aussen ge- drängt ; dabei verdichten sie die zwischen Kolben und äusserem Flüssigkeitsring eingeschlossene Luft und stossen sie in Form von Luftblasen in den Druckraum der Pumpe aus. Bei der Bewegung nach aussen passen sich die Flüssigkeitskolben den grösser werdenden Schaufelkanalquerschnitten selbsttätig an. Die in den Druckraum ausgestossenenLuftblasen wandern nach oben zum Druckstutzen. Dieses Ausstossen der Luftblasen wiederholt sich jedesmal, wenn ein Schaufelkanal mit der Einmündung einer Zuflussleitung in Verbindung kommt. Durch die Auswärtsbewegung der Flüssigkeitskolben in den Schaufelkanälen wird Luft aus dem Saugraum der Pumpe in die Schaufelkanäle gesaugt und so das Saugrohr nach und nach entlüftet.
Bei der Pumpe gemäss der Erfindung werden also die Flüssigkeitskolben aus dem Druckraum der Pum- pe mittels einer oder mehrerer Zuflussleitungen unmittelbar in die Schaufelkanäle des Laufrades eingeftihrt, von wo sie durch die auf sie einwirkenden Fliehkräfte in das Spiralgehäuse der Pumpe gefördert werden und dabei die in den Schaufelkanälen eingeschlossene Luft aus denselben verdrängen. Es ist bei dieser Pumpe daher ausser wenigstens einer Zuflussleitung keine weitere Einrichtung zur Entlüftung notwendig, so dass der Wirkungsgrad der Pumpe sehr hoch ist.
Es tritt bei Anordnung einer einzigen Zuflussleitung und stirnseitig offenem Laufrad bei normalem Pumpenbetrieb, wie Versuche gezeigt-haben, nur eine Wirkungsgradverminderung von etwa 40/0 gegenüber einer gleichen Pumpe ohne Zuflussleitung, d. h. einer nicht selbstsaugenden Pumpe auf, was als sehr günstiger Wert anzusehen ist. Ausserdem wird durch die erfindungs-
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gemässe Ausbildung der Pumpe eine Verstopfung derselben selbst bei Förderung von Papierstoff mit einer Dichte bis etwa'7% sicher vermieden, weil der Strömungsweg der Stoffsuspension in der Pumpe uneingeschränkt den besonderen Ansprüchen dieses Fördergutes angepasst werden kann. Somit besteht die Möglichkeit, die für Papierstoffe hoher Konzentration besonders ausgebildeten Laufräder zu verwenden.
Die Zuflussleitung kann ausserdem an jede bereits vorhandene Pumpe ohne Schwierigkeiten nachträglich angebracht werden. Es besteht dadurch die Möglichkeit, nicht selbstansaugende Pumpen mit minimalem Aufwand in selbstansaugende umzubauen.
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung mündet die Zuflussleitung in den Spalt zwischen Laufrad und Spiralgehäuse an einer Stelle im radial inneren Bereich des Laufrades ein, die in Umlaufrichtung des Laufrades gesehen zwischen der tiefsten Stelle des Spiralgehäuses und dem Sporn liegt. Besonders in diesem Bereich ist, wie der Erfinder erkannt hat, die Gewähr dafür gegeben, dass die Luftblasen auch wirk- lich vollständig die Pumpe über den Druckstutzen verlassen und nicht im Laufrad verbleiben und damit die weitere Entlüftung des Saugraumes behindern.
Es wirken nämlich auf eine im Spiralgehäuse befindliche Luftblase drei verschiedene Kräfte ein, u. zw. die Auftriebskraft lotrecht nach oben, eine weitere Kraft, die zurLaufradmitte hin gerichtet ist und die abhängig ist von der vom Laufrad induzierten Kreisströmung sowie von dem damit verbundenen Druckgefalle in Richtung zur Laufradachse hin, und eine Widerstandskraft, die ebenfalls von der Kreisströmung bewirkt wird und mit tangentialer Richtung an der Luftblase an-
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nannten Bereich angeordnet wird, u. zw. entsprechend der Drehzahl, für die die Pumpe ausgelegt ist, und in Abhängigkeit von Laufradform, Stoffart und Stoffdichte.
Die Verwendung eines Laufrades, das nur auf einer Stirnseite mit einer Deckscheibe versehen ist, wäh- rend die Schaufelkanäle nach der andern Stirnseite zu offen sind, hat für die erfindungsgemässe Pumpe den Vorteil, dass die Flüssigkeit aus der Zuflussleitung direkt in die Schaufelkanäle des Laufrades gelangt.
Derartige Laufräder sind insbesondere für Dickstoffe besonders gut geeignet.
Es kann aber auch ein geschlossenes Laufrad verwendet werden, das beiderseits mit Deckscheiben versehen ist, wenn vorzugsweise in einer der Deckscheiben im radial inneren Bereich mindestens eine mit wenigstens einem Schaufelkanal in Verbindung stehende Öffnung angeordnet ist, die bei Drehung des Laufrades mit der Einmündungsöffnung der Zuflussleitung bzw. den Einmündungsöffnungen der Zuflussleitungen zur Deckung kommt. Da diese Öffnung in der Deckscheibe bei Dickstofflaufrädern relativ gross ausgeführt werden kann, braucht eine Verstopfung nicht befürchtet zu werden. Je mehr Schaufelkanäle bei einer Umdrehung des Laufrades mit einer Zuflussleitung in Verbindung kommen, desto besser ist die Entlüftung der Pumpe, desto grösser ist aber auch die Wirkungsgradverschlechterung.
Es muss deshalb bei Konstruktion einer derartigen Pumpe ein entsprechender Kompromiss getroffen werden, indem entweder die Zahl der nach der einen oder nach beiden Stirnseiten zu offenen Schaufelkanäle und bzw. oder die Zahl der Zuflussleitungen entsprechend gewählt wird.
Die für die Förderung vonDickstoffen ausserdem bekanntenschlauchräder können ebenfalls in die erfindungsgemässe Pumpe eingebaut werden. In diesem Fall bewegt sich der Flüssigkeitskolben in einem zwischen der umgebenden Flüssigkeit und der Schaufel gebildeten Schaufelkanal. Die in diesem keilför- migenSchaufelkanal eingeschlossene Luft wird bei der Rotation des Laufrades durch die Flüssigkeitskolben in gleicher Weise wie bei andern Laufradbauarten verdichtet und in den Druckraum gefördert.
Gemäss einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, den Sporn des Spiralgehäuses bis nahe an das Laufrad heranreichend auszubilden, vorzugsweise mit einem Abstand von 1-2 mm. Bei den bekannten Dickstoffpumpen wurden zwischen Sporn und Laufrad bedeutend grössere Zwischenräume angeordnet, um ein Verstopfen der Pumpe zu vermeiden. Wie der Erfinder erkannt hat, ist diese Massnahme nicht erforderlich. Sie begünstigt im Gegenteil die Ausbildung einer Kreisströmung im Spiralgehäuse, die zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrades bei Pumpbetrieb führt.
Durch die vorgeschlagene Ausbildung des Sporns wird ausser der Wirkungsgradverbesserung bei Pumpbetrieb ferner vor allem die Entlüftung wesentlich verbessert, weil die aus den Schaufelkanälen austretende Luft durch den weit herausstehenden Sporn gehindert wird, zwischen Sporn und Laufrad am Druckstutzen vorbei und wieder ins Spiralgehäuse zurückströmen. Die Pumpe kann dadurch schneller entlüften und ein grösseres Vakuum erzeugen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Kreiselpumpe mit stirnseitig offenem Laufrad, gemäss'der Linie I-I in Fig. 2, Fig. 2 einen Schnitt gemäss der Linie II-II in Fig. 1 ; Fig. 3 zeigt in einem Schnitt gemäss der Linie III-III in Fig. 4 die Anwendung der Erfindung auf eine Kreiselpumpe mit geschlossenem Laufrad und Fig. 4 einen Schnitt gemäss Linie IV-IV in Fig. 3..
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Kreiselpumpe weist ein stirnseitig offenes, nur mit einer einzi-
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genDeckscheibe 19 versehenes Laufrad 1 auf, das auf einer Welle 2 befestigt ist. Das Laufrad 1 rotiert in dem Spiralgehäuse 3 in Richtung des Pfeiles 4,-saugt durch den Stutzen 5 und den Saugraum 18 Flüssigkeit an und drückt die Flüssigkeit durch den Druckstutzen 6 wieder hinaus.
Die Saugleitung 7 ist in bekannter Weise so angeordnet, dass sich beim Abstellen der Pumpe das Gehäuse 3 nicht entleert und im Gehäuse 3, Laufrad 1 und Saugstutzen 5 noch so viel Flüssigkeit stehen bleibt, dass die nach dem Aussetzen der Pumpe im Spiralgehäuse 3 zurückbleibende Flüssigkeit ausreicht, um einen Flüssigkeitsring 25 um das rotierende Laufrad 1 herum zu bilden, und die ferner genügt für die im Kreislauf vom Spiralgehäuse 9 über die Zuflussleitung 8 und die Schaufelkanäle 11, 11', 11" strömende Flüssigkeitsmenge.
Zur Entlüftung der Pumpe nach dem Aussetzen ist an der der deckscheibenlosen Stirnseite des Laufrades 1 zugekehrten Seite des Spiralgehäuses 3 die Zuflussleitung 8 angeordnet, die von einer Stelle 9 des Spiralgehäuses 3 ausgeht, an der die Flüssigkeit entlüftet ist und die sich im allgemeinen an der tiefsten Stelle des Spiralgehäuses 3 befindet. Die Zuflussleitung 8 mündet an der Stelle 10 (Einmündungsöffnung) im radial inneren Bereich des Laufrades in den Spalt zwischen Laufrad und Spiralgehäuse. Die Einmündungsöffnung 10 ist in den Fig. 1 und 2 als länglicher Schlitz ausgebildet. Es können aber auch andere Formen, z. B. eine halbmondförmige Form, gewählt werden. Die Form und die Grösse des Schlitzes ist
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und der Drehzahl des Laufrades 1.
Die Ausbildung des Flüssigkeitsringes 25 im Spiralgehäuse 3 und die Bewegung der Flüssigkeitskolben 12', 12" sowie der Luftblasen 13 während des Entlüftungsvorganges sind in Fig. 2 dargestellt.
In den Fig. 3 und 4 ist an Stelle eines stirnseitig offenen, mit einer einzigen Deckscheibe versehenen Laufrades ein geschlossenes Laufrad 16 mit zwei Deckscheiben 20, 21 in demSpiralgehäuse 3 angeordnet. DieDeckscheibe 21 weist im'radial inneren Bereich zwei Öffnungen 15, 15' auf, die mit jeweils mehreren Schaufelkanälen 14, 14' usw. in Verbindung stehen. Bei der Rotation des Laufrades 16 fliesst durch die Öffnungen 15, 15'während des Vorbeigangs an der Einmündungsöffnung 26 der Zuflussleitung 8 ebenfalls jeweilseinegewisseFlüssigkeitsmengeindieSchaufelkanäle14, 14',diedortingleicherWeisewiebeider in den Fig. 1 und 2 dargestellten Pumpe als Flüssigkeitskolben wirkt.
Bei allen Ausführungen ist der Sporn 24 bis auf 1-2 mm an das Laufrad heranreichend ausgebildet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Entlüften einer Kreiselpumpe, deren wenigstens auf einer Stirnseite mindestens teilweise unabgedeckte Schaufelkanäle des Laufrades wenigstens angenähert radial durchströmt sind und zum Zwecke des selbsttätigen Wiederansaugens bei belüftete Saugraum durch regelmässig aufeinander folgendes Einführen von Flüssigkeitskolben in den radial inneren Bereich der Schaufelkanäle vom Saugraum abgeriegelt werden, so dass die dort eingeschlossene Luft durch die Flüssigkeitskolben infolge der auf
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zur Bildung der Flüssigkeitskolben (12', 12") dienende Flüssigkeit unter Überdruck in die Schaufelkanäle eingeführt wird.
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Process for venting a centrifugal pump and centrifugal pump for carrying out this process
Self-priming centrifugal pumps, if they are arranged above the underwater level, can independently vent the suction line and thus suck in the liquid to be pumped. They are therefore particularly used where the space does not allow the pumps to be placed so deep, e.g. B. in a pit that they still work with the inlet even at the lowest level of the suction water level. If the underwater level temporarily drops below the suction pipe inlet opening during pumping and the suction pipe is ventilated, such pumps suck in without being switched off beforehand. the, back on. So the pumps temporarily deliver air and generate a more or less high vacuum.
When pumping dirty water or high-concentration paper stock, especially when emptying chests of paper stock, it can happen that the flow in the suction line of the pump breaks off due to large air pockets. In such a case, a centrifugal pump that is not self-priming only delivers again when it is switched off for a short time so that part of the liquid in the pressure line can flow back through the impeller into the suction line. If the air inclusion is not pushed out of the suction line or broken up into small air bubbles, the same malfunction can occur after restarting. In the case of a self-priming centrifugal pump, such malfunctions are avoided because this pump is able to deliver air.
Self-priming centrifugal pumps are known in many forms. For example, pumps are known with auxiliary blades attached to the impeller and several circulation channels for the auxiliary liquid in the pump housing, in which the air is mixed with liquid by means of the auxiliary blades and is conveyed through the circulation channels into the pressure chamber. To improve such pumps, it has also already been proposed to assign a device to the pumps which has an ejector-like effect on the air to be sucked off.
Self-priming centrifugal pumps are also known, which have bores running approximately parallel to the axis in the impeller disc carrying the blades, which are filled with air during the suction process, the air being intermittently supplied by pressurized water from a nozzle that is congruent with the openings, is pressed out of the bores into the pressure port or another point. It has been proposed to improve such pumps, instead of using the jet in regular succession, the air-filled bores in the impeller disk to be sealed off by liquid and the water plugs or pistons thus formed in the bores by suitable, separate means, e.g.
B. an auxiliary wheel, which can also be combined with the impeller, to suck out together with the trapped air. The bores are sealed off by part of the liquid ring that forms in the spiral housing. which is forced into the area of the bores by an indentation protruding into the spiral housing or by cams at a suitable point on the circumference of the spiral housing.
All of these known devices have the disadvantage that, due to the arrangement of auxiliary blades, auxiliary wheels and indentations, the efficiency of the pump in normal pumping operation is poor compared to non-self-priming pumps, because the proposed designs of the pumps cause great friction losses in the liquid during normal pumping operation . Most of all are
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these known pumps are unsuitable for conveying high-density paper stock because the indentations in the spiral housing, cams, etc. would lead to an immediate clogging of the pump.
In addition, such impellers are expensive.
In another known design, liquid is obtained from a suction port of the pump. The arranged pocket is inserted into the air-filled vane channels. This liquid then conveys the air from the blade channels into the pressure chamber of the pump.
Such pumps can only be used for low suction heights because the suction devices do not work effectively enough.
According to the invention, a centrifugal pump whose at least partially uncovered blade channels of the impeller are at least approximately radially traversed at least on one end and for the purpose of automatic re-suction when the suction chamber is ventilated by regularly successive introduction of liquid pistons into the radially inner area of the blade is therefore used - le are sealed off from the suction chamber, so that the air trapped there is pressed by the liquid pistons as a result of the centrifugal forces acting on them from the vane channels into the liquid in the spiral housing that surrounds the impeller in a ring shape and is discharged via the pressure nozzle into the pressure line,
in particular for the conveyance of paper stock with consistencies of up to Wo. a procedure proposed according to. which the liquid used to form the liquid piston is introduced into the vane channels under excess pressure.
The centrifugal pump for carrying out the method according to the invention has an essentially horizontal-axis impeller, the blade channels of which are at least approximately radially traversed, with at least one blade channel on one end face of the impeller being at least partially open in its radially inner area, and with at least an inflow line which opens into the gap between said end face of the impeller and the spiral housing in the same radial area and is characterized. characterized in that the inflow line is connected to a container filled with pressurized fluid, so that the liquid flow flowing through the inflow line reaches the vane channels of the impeller in the form of liquid pistons with excess pressure.
Appropriately, according to a further proposal, the inflow line is connected to the pressure chamber of the spiral housing, preferably at its lowest point.
The pump according to the invention works in the following way, reference being made to an embodiment with a single inflow line for the sake of simplicity:
When the suction water level drops, only part of the liquid in the suction pipe is pumped from the impeller into the pressure port, the other part flows out through the suction pipe mouth.
Air penetrates into the suction pipe and from there into the suction chamber of the pump, which also gets into the blade channels of the impeller. This does not allow any liquid to flow back from the pressure chamber into the suction chamber, because the rotation creates a liquid ring that surrounds the impeller and closes off against the pressure chamber of the pump, with only the blade tips immersing in the liquid ring. The blade channels are therefore partially filled with air. In order to pump air, the vane channels are closed off from the suction chamber by liquid plugs or pistons removed from the pressure chamber of the pump, the required amount of liquid being introduced directly into the vane channels through the inflow line.
The liquid pistons formed in the blade channels are forced outwards by centrifugal force; In doing so, they compress the air trapped between the piston and the outer liquid ring and expel it in the form of air bubbles into the pressure chamber of the pump. When moving outwards, the liquid pistons adapt automatically to the increasing blade channel cross-sections. The air bubbles expelled into the pressure chamber migrate up to the pressure port. This expulsion of the air bubbles is repeated every time a blade channel comes into contact with the confluence of an inflow line. Due to the outward movement of the liquid pistons in the blade channels, air is sucked from the suction chamber of the pump into the blade channels and the suction pipe is gradually vented.
In the pump according to the invention, the liquid pistons from the pressure chamber of the pump are introduced directly into the blade channels of the impeller by means of one or more inflow lines, from where they are conveyed into the volute casing of the pump by the centrifugal forces acting on them displace air trapped in the vane channels from the same. With this pump, therefore, apart from at least one inflow line, no further device for venting is necessary, so that the efficiency of the pump is very high.
With the arrangement of a single inflow line and an impeller open at the end, with normal pump operation, as tests have shown, there is only a reduction in efficiency of about 40/0 compared to the same pump without inflow line, i.e. H. a non-self-priming pump, which is considered a very good value. In addition, the inventive
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According to the design of the pump, blockage of the same even when conveying paper stock with a density of up to about 7% is reliably avoided, because the flow path of the stock suspension in the pump can be adapted without restriction to the special requirements of this material to be conveyed. It is thus possible to use the impellers specially designed for high concentration paper stocks.
The inflow line can also be retrofitted to any existing pump without difficulty. This makes it possible to convert non-self-priming pumps into self-priming ones with minimal effort.
According to a further proposal of the invention, the inflow line opens into the gap between the impeller and the spiral housing at a point in the radially inner area of the impeller which, viewed in the direction of rotation of the impeller, lies between the lowest point of the spiral housing and the spur. In this area in particular, as the inventor has recognized, there is a guarantee that the air bubbles really leave the pump completely via the pressure port and do not remain in the impeller and thus hinder further venting of the suction chamber.
There are namely three different forces acting on an air bubble in the spiral housing, u. Between the buoyancy force vertically upwards, another force which is directed towards the center of the impeller and which is dependent on the circular flow induced by the impeller and the associated pressure drop in the direction of the impeller axis, and a drag force that is also caused by the circular flow and in a tangential direction to the air bubble
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named area is arranged, u. between the speed for which the pump is designed and the shape of the impeller, the type of material and the consistency of the material.
The use of an impeller which is provided with a cover plate on only one end face, while the vane channels are too open to the other end face, has the advantage for the pump according to the invention that the liquid from the inflow line reaches the vane ducts of the impeller directly .
Such impellers are particularly well suited for thick matter.
However, a closed impeller can also be used, which is provided with cover disks on both sides, if preferably in one of the cover disks in the radially inner area at least one opening connected to at least one blade channel is arranged, which when the impeller rotates with the confluence opening of the inflow line or the confluence openings of the inflow lines come to cover. Since this opening in the cover disk can be made relatively large in thick matter impellers, there is no need to fear clogging. The more blade channels that come into contact with an inflow line during one revolution of the impeller, the better the ventilation of the pump, but the greater the deterioration in efficiency.
A corresponding compromise must therefore be made when designing a pump of this type, in that either the number of blade channels open to one or both end faces and / or the number of inflow lines is selected accordingly.
The hose wheels, which are also known for conveying thick matter, can also be built into the pump according to the invention. In this case, the liquid piston moves in a vane channel formed between the surrounding liquid and the vane. The air trapped in this wedge-shaped blade channel is compressed by the liquid pistons when the impeller rotates in the same way as with other impeller types and conveyed into the pressure chamber.
According to a further embodiment of the invention, it is proposed that the spur of the spiral housing be designed to come close to the impeller, preferably at a distance of 1-2 mm. In the known thick matter pumps, significantly larger spaces were arranged between the spur and impeller in order to avoid clogging of the pump. As the inventor has recognized, this measure is not necessary. On the contrary, it favors the formation of a circular flow in the spiral housing, which leads to a deterioration in the efficiency during pump operation.
The proposed design of the spur, in addition to improving the efficiency of the pump operation, also significantly improves the ventilation, because the air exiting the blade channels is prevented by the protruding spur from flowing between the spur and the impeller past the pressure port and back into the volute. This allows the pump to vent faster and generate a greater vacuum.
Embodiments of the invention are shown in the drawing. 1 shows a section through a centrifugal pump with an impeller open at the end, according to line I-I in FIG. 2, FIG. 2 shows a section according to line II-II in FIG. 1; FIG. 3 shows in a section according to line III-III in FIG. 4 the application of the invention to a centrifugal pump with a closed impeller and FIG. 4 shows a section according to line IV-IV in FIG.
The centrifugal pump shown in Figs. 1 and 2 has an open end, only with a single
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GenDeckscheibe 19 provided impeller 1, which is attached to a shaft 2. The impeller 1 rotates in the spiral housing 3 in the direction of the arrow 4, sucks in liquid through the nozzle 5 and the suction chamber 18 and presses the liquid out again through the pressure nozzle 6.
The suction line 7 is arranged in a known manner so that the housing 3 does not empty when the pump is switched off and so much liquid remains in the housing 3, impeller 1 and suction port 5 that the liquid remaining in the spiral housing 3 after the pump has been stopped is sufficient to form a liquid ring 25 around the rotating impeller 1, and it is also sufficient for the amount of liquid flowing in the circuit from the spiral housing 9 via the inflow line 8 and the blade channels 11, 11 ', 11 ".
To vent the pump after exposure, the inflow line 8 is arranged on the face of the spiral housing 3 facing the face of the impeller 1 without a cover disk, which starts at a point 9 of the spiral housing 3 where the liquid is vented and which is generally the deepest Place of the volute casing 3 is located. The inflow line 8 opens at point 10 (confluence opening) in the radially inner area of the impeller into the gap between the impeller and the volute casing. The confluence opening 10 is formed in FIGS. 1 and 2 as an elongated slot. But it can also be other forms, such. B. a crescent shape can be selected. The shape and size of the slot is
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and the speed of the impeller 1.
The formation of the liquid ring 25 in the spiral housing 3 and the movement of the liquid pistons 12 ', 12 "and the air bubbles 13 during the venting process are shown in FIG.
In FIGS. 3 and 4, instead of an impeller which is open at the end and is provided with a single cover plate, a closed impeller 16 with two cover plates 20, 21 is arranged in the spiral housing 3. The cover disk 21 has two openings 15, 15 'in the radially inner region, which are each connected to a plurality of blade channels 14, 14', etc. When the impeller 16 rotates, a certain amount of liquid also flows through the openings 15, 15 'while passing the confluence opening 26 of the inflow line 8 into the vane channels 14, 14', the same way the pump shown in FIGS. 1 and 2 acts as a liquid piston.
In all versions, the spur 24 is designed to reach up to 1-2 mm from the impeller.
PATENT CLAIMS:
1. A method for venting a centrifugal pump, the at least partially uncovered blade channels of the impeller at least partially uncovered at least one end face and sealed off from the suction chamber for the purpose of automatic re-suction when the suction chamber is ventilated by regularly successive introduction of liquid pistons into the radially inner area of the blade channels so that the air trapped there through the liquid piston as a result of the on
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to form the liquid piston (12 ', 12 ") serving liquid is introduced under excess pressure into the blade channels.