DE2607384A1

DE2607384A1 - Kreiselpumpe, insbesondere tauchpumpe

Info

Publication number: DE2607384A1
Application number: DE19762607384
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: LUTZ FA KARL
Current assignee: LUTZ FA KARL
Priority date: 1976-02-24
Filing date: 1976-02-24
Publication date: 1977-08-25

Description

dr. ing. HEINRICH GEITZ Patentanwalt 7500 Karlsruhe ι. postfach 2708

76970/71

Anmelder: Karl Lutz

698O Wertheim / Main 2

Erlenstraße 5-7

Kreiselpumpe, insbesondere Tauchpumpe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kreiselpumpe, insbesondere eine Tauchpumpe, mit einem im wesentlichen axial gerichtete Zu- und Abströmkanäle aufweisenden Gehäuse und einem in diesem drehbar aufgenommenen Laufrad, das auf dem Ende einer sich abströmseitig axial durch das Gehäuse hindurcherstreckenden Antriebswelle fliegend befestigt und mit Pörderschaufeln versehen ist, die stetig gekrümmte, in Strömungsrichtung sich in Bereiche größerer Laufraddurchmesser erstreckende Strömungskanäle bilden.

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Tauchpumpen kommen vornehmlich als sogenannte Faß- oder Behälterpumpen zum Umschlagen bzw. Abfüllen der verschiedenartigsten Flüssigkeiten aus Großbehältern in handliche Kanister zum Einsatz, aber auch für viele andere Zwecke, so z.B. als Abwasserpumpen.

Bei derartigen Pumpen besteht das Problem, den Bedürfnissen der verschiedenartigsten Einsatzfälle entsprechend einerseits ausreichende Förderleistungen in Bezug auf Förderhöhe und Fördermenge sicherzustellen, andererseits jedoch auch die Abmessungen der Pumpenaggregate in den durch die öffnungen in üblichen Transportbehältern vorgegebenen Grenzen zu halten.

Angesichts dieser, einander entgegenstehenden Forderungen entwickelte der Stand der Technik Tauchpumpen mit Pumpenaggregaten in Propellerbauart, die als klassische Einstufenschnelläufer innerhalb des Tauchrohrs im Bereich des unteren Tauchrohrendes angeordnet sind. Derartige Propellerläufer bauen hinsichtlich ihrer radialen Ausdehnungen klein und erfordern daher keine Querschnittserweiterungen der Tauchrohre. Sie haben jedoch angesichts der Tatsache, daß die vom Pumpenlaufrad auf die Flüssigkeit übertragene Energie nahezu ausschließlich als Strömungsenergie in Erscheinung tritt, denkbar schlechte Wirkungsgrade und nur geringe Förderleistungen. Vor allem die

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erzielbaren Förderhöhen sind begrenzt und mit zunehmenden Förderhöhen fallen die verwirklichbaren Fördermengen stark ab.

Um der Forderung nach größeren Förderhöhen zu genügen, sind bei derartigen Pumpen auch schon Läufer in Form von Radialrädern eingesetzt worden. Eine derartige Pumpe ist im DT-Gebrauchsmuster 7 120 427 beschrieben. Radialräder erfordern zwar eine radiale Ausdehnung der Pumpengehäuse über die üblichen Durchmesser der bei derartigen Pumpen als Steigleitungen ausgebildeten Tauchrohre, wodurch die Einsetzbarkeit dieser Pumpen eingeschränkt wird, jedoch mußte dies in Kauf genommen werden, da mit den bei derartigen Pumpen einsetzbaren Mitteln auf andere Weise die erforderlichen Förderhöhen nicht verwirklichbar waren.

Es ist auch schon eine Kreiselpumpe dieser Art mit einem zur Zuströmseite hin kugelig gestalteten Laufrad bekannt geworden (US-PS 1 981 991), bei der die Außenkanten der Förderschaufeln auf einer gedachten Kugelschale mit Mittelpunkt auf der Umlaufachse des Laufrades liegen.

Kennzeichnend für diese, mit Radialrädern ausgerüsteten Pumpen ist, daß die Förderschaufeln stetig gekrümmte Strömungskanäle bilden, die sich in Strömungsrichtung in Bereiche größerer

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Laufraddurchmesser erstrecken und in radialer Hinsicht einerseits von der Oberfläche des Laufrades zwischen den Förderschaufeln und andererseits von dem der Außenkontur der Laufradförderschaufeln angepaßten Gehäuse begrenzt sind. Unbefriedigend bei dieser Pumpenbauweise erscheint, daß das fliegend auf einer sich abströmseitig durch das Pumpengehäuse hindurcherstreckenden Antriebswelle befestigte Laufrad entweder sehr genau unter Ausbildung nur geringer Spalte zwischen dem Gehäuse und den Schaufelstirnkanten eingepaßt oder aber bei größeren Spaltweiten im genannten Bereich schlechte Wirkungsgrade in Kauf genommen werden müssen. Im Falle einer genauen Einpassung des Laufrades, also unter Ausbildung minimaler Spalte zwischen dem die Strömungskanäle in radialer flinsicht begrenzenden Gehäuse und den Schaufelstirnkanten, besteht die Gefahr, daß schon bei geringfügigen Verschiebungen der Antriebswelle die Schaufeln am Gehäuse anschlagen, was naturgemäß zur Zerstörung der Pumpe führen kann.

Die Gefahr des Anschlagens der Laufradschaufeln an das Gehäuse ist insbesondere dann gegeben, wenn die Pumpenwerkstoffe unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, und die Antriebswellen lang sind. Bei einer aus Polypropylen hergestellten Kunststoffpumpe mit Edelstahlwelle konnten infolge auftretender Temperaturschwankungen axiale Verschiebungen zwischen Gehäuse und Laufrad um ca. 15 mm gemessen werden. Dies beruht darauf,

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daß Polypropylen einen etwa zehnmal höheren Ausdehnungskoeffizienten als Stahl hat.

Ziel der Erfindung ist es, eine von den den Stand der Technik kennzeichnenden Mangeln freie Kreiselpumpe der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der insbesondere die Gefahr des Anschlagens der Schaufeln am Gehäuse und die dadurch bedingte Pumpenzerstörung unterbunden sind.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Laufrad ein mit innenliegenden Strömungskanälen, die in radialer Hinsicht von einem Laufrad-Außenteil begrenzt sind, versehener Rotor und unter Ausbildung eines Ringspaltes gegenüber dem Gehäuse in letzterem axial verschiebbar aufgenommen ist. Eine zweckmäßige Ausfuhrungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der das Laufrad bildende Rotor eine zylindrische Mantelfläche aufweist und daß der das Laufrad aufnehmende Gehäuse ab schnitt ebenfalls zylindrisch gestaltet ist, wobei sich die zylindrischen Gehäusewandungen auf der Zu- und Abströmseite des Laufrades axial über dieses hinauserstrecken.

Bei der Erfindung kommt es mithin darauf an, das Laufrad so auszubilden und innerhalb des Gehäuses anzuordnen, daß innerhalb vorgegebener Grenzen auftretende Axialverschiebungen des

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Laufrades gegenüber dem Gehäuse keine nachteiligen Wirkungen hervorrufen können. Derartige axiale Abweichungen gegenüber einer Sollage können auf ungenauer Montage,oder auf Maßtoleranzen, insbesondere aber auf Temperatureinflüssen beruhen, wie sie unvermeidbar beim Betrieb derartiger Pumpen auftreten können.

Das Laufrad kann in einem Stück gefertigt sein oder - in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung - aus einem Nabenteil mit angeformten Porderschaufeln und einem Außenteil bestehen, der auf die radialen Stirnkanten der Schaufeln aufgesetzt und mit diesen fest verbunden ist, beispielsweise bei einem aus Kunststoff gefertigten Laufrad mittels Reibschweißung.

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Eine vorteilhafte Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Kreiselpumpe ist dadurch gekennzeichnet, daß sich die Strömungskanäle des Laufrades auf der Zus.trömseite aus dem Bereich der Laufradnabe annähernd radial erstrecken und auf der Abströmseite nahezu axial gerichtet auf dem Laufradkörper austreten, so daß angesichts dieser Führung der otrömungskanäle im Laufrad eine weitgehend verlustlose Flüssigkeitströmung im Laufrad verwirklicht ist.

Eine Ausführungsform der Erfindung soll nachstehend in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung erläutert werden.

Bei der Zeichnung handelt es sich um einen Axialbchnitt durch das Pumpenaggregat 10 einer im übrigen nicht weiter dargestellten Tauchpumpe, deren als Abströmleitung dienendes Tauchrohr 11 sich vom Pumpenaggregat abströmseitig forterstreckt. Das Pumpengehäuse 12 besteht aus einem an das untere Ende des Tauchrohrs 11 fest angeschlossenen, annähernd konischen Gehäuseteil 13 und einem Gehäuseunterteil 14, der in einer etwa rechtwinklig zur Tauchrohrlängserstreckung verlaufenden Verbindungsebene mit dem Gehäuseteil 13 mittels Verschraubung 15 verbunden ist.

Bei dem Gehäuseunterteil 14 handelt es sich um ein· . von zylindrischen Wandungen begrenztes, topfartiges Bauteil, das

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nach unten durch eine im übrigen hier nicht weiter interessierende Abdeckung 16 abgeschlossen ist, durch die sich eine zentrale Ausnehmung 17 hindurcherstreckt, die einen axia.l gerichteten Zuströmkanal bildet. Im übrigen ist der sich nach unten forterstreckende Abschnitt des Gehäuseunterteils 14 mit einem sich axial vom Gehäuse forterstreckenden Siebrohr 18 verbunden, das im übrigen jedoch hier gleichfalls nicht interessiert.

In dem zylindrisch gestalteten Innenraum 19 des Gehäuseunterteils 14 ist das in seiner Gesamtheit mit 20 bezeichnete Laufrad des Pumpenaggregates so aufgenommen, daß die zylindrischen Gehäuseteilwandungen sich axial über die zu- und abströmseitigen Begrenzungen des Laufrades hinauserstrecken.

Bei dem Pumpenlaufrad 20 handelt es sich um einen zylindrischen Rotor, der auf einer sich abströmseitig durch das Gehäuse 12 hindurcherstreckenden und in hier nicht weiter interessierender V.eise drehbar gelagerten AntriebsweHe 21 fliegend befestigt ist. Die Lagerung und Abdichtung der Antriebswelle 21 ist im Bereich eines von der Verbindungsfuge zwischen den beiden Gehäseteilen 13, 14 in den konisch gestalteten, mit dem Tauchrohr verbundenen Gehäuseteil 13 eingeschobenen Leitgitters 22 angeordnet. Aufgenommen ist der sich über die genannte Verbindungsebene zwischen den Gehäuseteilen hinauserstreckende Stumpf der Antriebswelle

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in einer im Laufrad 20 eingebetteten Hülse 23 und die drehfeste Verbindung vermittelt ein Stift 24, der sich im Bereich eines nach rückwärts vom Laufrad forterstreckenden Nabenabschnittes 25 durch letzteren, die Hülse 23 und eine entsprechende muerbohrung in der Antriebswelle 21 hindurcherstreckt.

bei dem Laufrad 20 handelt es sich um einen im wesentlichen zylindrischen Rotor mit innenliegenden Strömungskanälen 26, die zuströmseitig im Nabenbereich beginnen und etwa radial gerichtet sind, hingegen auf der Abströmseite annähernd axial aus dem Laufradkörper austreten, wie die Pfeile 27 andeuten. Das Laufrad besteht aus einem Nabenkörper 28 mit annähernd kugeliger Oberfläche 29 und aus dieser herauswachsenden Förderschaufein 30 sowie einem Laufrad-Außenteil 31_a der die Strömungskanäle in radialer Hinsicht nach außen begrenzt und mit den vom Nabenteil 2 8 entfernten Stirnkanten der Pörderschaufein 30 verbunden ist, Z.B. mittels Reibschweißung. Bei der veranschaulichten Ausführungsform handelt es sich um ein Laufrad in Kunststoffausführung.

In der Zeichnung ist ersichtlich, daß die den zylindrischen Aufnahmeraum 19 des Gehäuseunterteils begrenzenden Wandungen sich zu- und abströmseitig über den das Laufrad 20 bildenden zylindrischen Rotorkörper hinauserstrecken. Das Laufrad, das

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dreh- und axialfest mit der Antriebswelle 21 verbunden ist, ist mitnin innerhalb der vorgegebenen baulichen Grenzen im Gehäuse-unterteil 14 axial verschiebbar. Die Pumpenfunktion erfährt mithin keinerlei Beeinträchtigung, wenn das Laufrad gegenüber der dargestellten Lage axial verschoben ist. Derartige Axialverlagerungen können infolge unvermeidbarer Maßtoleranzen, infolge Einbaufehler oder auch durch temperaturbedingte Dehnungen der Antriebswelie auftreten. Unabhängig von einer axialen Verschiebung des Laufrades bleibt der konstruktiv vorgegebene Spalt zwischen der Mantelfläche des Laufrad-Außenteils und der Innenwandung des Gehäuseunterteils 14 unverändert. Mitnin haben Lageveränderungen des Laufrades, gleichgültig aus welchen Gründen, auch keinerlei Einfluß auf die Förderleistung und Wirkungsgrade einer derartigen Pumpe.

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Claims

Patentansprüche:

1. Kreiselpumpe, insbesondere Tauchpumpe, mit einem im wesentlichen axial gerichtete Zu- und Abströmkanäle aufweisenden Gehäuse und einem in diesem drehbar aufgenommenen Laufrad, das auf dem Ende einer sich abströmseitig axial durch das Gehäuse hindurcherstreckenden Antriebswelle fliegend befestigt und mit Förderschaufein versehen ist, die stetig gekrümmte, in Strümungsrichtung sich in Bereiche größer Laufraddurchmesser erstreckende Strömungskanäle bilden,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Laufrad (20) ein mit innenliegenden Strömungskanälen (26), die in radialer Hinsicht von einem Laufrad-Außenteil (31) begrenzt sind, versehener Rotor und unter Ausbildung eines Ringspaltes gegenüber dem Gehäuse (14) in letzterem axial verschiebbar aufgenommen ist.

2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der das Laufrad (20) bildende Rotor eine zylindrische Mantelfläche aufweist und daß der das Laufrad aufnehmende Abschnitt des Gehäuses (14) ebenfalls zylindrisch gestaltet ist, wobei sich die zylindrischen Gehäusewandungen auf der Zu- und Abströmseite axial über den Rotor hinauserstrecken.

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3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadrch gekennzeichnet, daß das Laufrad (20) aus einem Nabenteil (28) mit angeformten Förderschaufein (30) und einem Außenteil (31) besteht, der auf die radialen Stirnkanten der Schaufeln aufgesetzt und mit diesen fest verbunden ist.

4. Kreiselpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (20) aus Kunststoff besteht.

5. Kreiselpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufradaußenteil (31) mittels Reibschweißung mit den radialen Stirnkanten der Pörderschaufein (30) verbunden ist.

6. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Strömungskanäle (26) des Laufrades auf der Zuströmseite aus dem Bereich der Laufradnabe annähernd radial erstrecken und auf der Abströmseite nahezu axial gerichtet aus dem Laufradkörper austreten.

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