DE3640894C2 - Einlaufgehäuse für Kreiselpumpe - Google Patents

Description

In derartigen Einlaufgehäusen wird das zugeführte Fluid um ungefähr 90° umgelenkt, um dann durch eine von einer Welle durchdrungenen Ansaugöffnung in ein Laufrad einer ersten Stufe einzuströmen. Infolge der Strömungsumlenkung bildet sich in dem Eintrittsquerschnitt des Laufrades und vor der eigentlichen Beschaufelung eine Strömung aus, die sehr ungleichmäßig ist. Als Folge davon kann bei mit Flüssigkeiten beaufschlagten Strömungsmaschinen Kavitation auftreten, welche die Schaufelanfänge des ersten Laufrades beschädigen oder zerstören kann.

Aus der DE-AS 21 58 518 ist eine mehrstufige Kreiselpumpe bekannt, welche in den Fig. 6 und 7 verschiedene Einlaufgehäuse zeigt. In einen der Ansaugöffnung des jeweiligen Laufrades vorgeschalteten Ringraum sind gegenüber der Einmündung des Anschlußstutzens U-förmige oder halbmondförmige Wandflächen in das Gehäuse eingearbeitet. Von der Einmündung des Anschlußstutzens zweigen drei bzw. vier Bohrungen ab, welche direkt in den Ringraum einmünden und somit eine sich über nahezu die gesamte Breite des Ringraumes erstreckende Zuströmung bewirken. Infolge der vielen Zuströmöffnungen bilden sich innerhalb des Ringraumes Verwirbelungen aus, welche die bekannten nachteiligen Wirkungen in den folgenden Laufrädern erzeugen.

Durch die DE-PS 1 78 666 ist für Kreiselpumpen ein gegossenes Sauggehäuse bekannt, bei dem ein Fördermedium der Pumpe von unten zugeführt wird. Um die Ansammlung von Luftblasen oberhalb der Ansaugöffnung zu verhindern, weist der Saugkanal zwei spiralförmig verlaufende Hälften auf. Ein zu förderndes Medium wird innerhalb des Sauggehäuses in zwei Teilströme aufgeteilt, die im Bereich des Laufradeintrittes zusammengeführt werden.

Durch die US-A 3 560 105 ist eine Kreiselpumpe mit einer Umschaltvorrichtung zur Änderung der Strömungsrichtung bekannt. Dazu findet ein schalenförmiges Gebilde Verwendung, welches drehbar einem Laufrad vorgeschaltet ist. Durch einen Schwenkvorgang kann die Förderrichtung geändert oder unterbrochen werden. Dazu ist jedoch ein spezieller Pumpengehäuseaufbau erforderlich, mit dessen Hilfe ein bereits gefördertes Medium in den Saugbereich zurückgeführt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Kreiselpumpen, denen das Fördermedium nahezu radial zur Wellenachse zuströmt, ein Einlaufgehäuse zu entwickeln, welches bei wenig aufwendiger Herstellung für das nachgeordnete Laufrad eine Kavitation verringernde Zuströmung gewährleistet. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches.

Bei dem bandförmigen Wandelement kann es sich beispielsweise um einen entsprechend dimensionierten Metallstreifen handeln, dem in einfachster Weise seine Form gegeben werden kann, welche innerhalb des Einlaufgehäuses eine optimale Strömungsverteilung zwischen der Einmündung des Anschlußstutzens und dem Eintrittsquerschnitt des nachgeordneten Laufrades sicherstellt. Durch die Maßnahme, daß die im Bereich der Anschlußstutzen-Einmündung angeordneten Enden des bandförmigen Wandelementes einen zur Welle hin offenen Winkel einschließen, der gleich oder größer 10° ist, wird sichergestellt, daß das aus der Einmündung des Anschlußstutzens austretende Medium nahezu verwirbelungsfrei der Ansaugöffnung zugeführt wird.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Mittelpunkt des Radius des bogenförmigen Teils des bandförmigen Wandelelementes konzentrisch oder exzentrisch zur Wellenachse angeordnet ist, wobei bei exzentrischer Mittelpunktslage ein Versatz in Richtung Anschlußstutzen besteht. Diese Maßnahme erlaubt eine gute Strömungsführung in demjenigen Bereich, der der Einmündung des Anschlußstutzens genau gegenüberliegt und durch die Welle abgedeckt ist. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht in diesem Zusammenhang vor, daß der Radius des bandförmigen Wandelelementes im Bereich der Ansaugöffnung 1,2 bis 1,8mal größer als der Radius der Ansaugöffnung ausgebildet ist. Versuche haben ergeben, daß bei einem derartigen Verhältnis der Radien die günstigsten Zuströmbedingungen und damit Kavitation verhindernde Verhältnisse vorhanden sind.

Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die axiale Erstreckung des bandförmigen Wandelelementes gleich oder größer als die Einmündung des Anschlußstutzens ausgebildet. Die von dem Wandelelement eingehüllte ovalförmige Fläche weist damit eine Höhe auf, die in etwa dem Durchmesser des Anschlußstutzens entspricht. Es ist ohne weiteres möglich, die Einmündung des Anschlußstutzens in Richtung auf die Welle strömungsgünstig zu erweitern. Somit werden Verwirbelungen bildende Ablösungen im Bereich der Anschlußstutzen-Einmündung verhindert.

Eine Verbesserung der Strömungsführung wird mit einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erreicht, wonach innerhalb der ovalförmigen Fläche ein oder mehrere Strömungsleitbleche zwischen der Einmündung des Anschlußstutzens und der Ansaugöffnung angeordnet sind. Bei großen zuströmenden Mengen kann somit eine weitere Optimierung der Strömungsverhältnisse erlangt werden.

Ebenfalls eine einfache Herstellung bedingt die erfindungsgemäße Ausgestaltung, wonach innerhalb eines die Ansaugöffnung umgebenden Ringraumes das strömungsführende bandförmige Wandelement angeordnet ist. Durch einfaches Formen des bandförmigen Wandelelementes und entsprechende Befestigung innerhalb eines Ringraumes, beispielsweise durch Schweißen, kann mit einfachsten Mitteln eine optimale Strömungsführung bewirkt werden.

Es können auch strömungsführende Mittel im Bereich der Ansaugöffnung und/oder im Bereich des bandförmigen Wandelementes zur Optimierung der Zuströmung dienen. Hierbei kann es sich um strömungsgünstig geformte Einlaufringe handeln, die eine verwirbelungsfreie Umlenkung im Bereich des Radeinlaufes gewährleisten.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt die

Fig. 1 eine Vorderansicht eines offenen Einlaufgehäuses, die

Fig. 2 einen Schnitt durch eine mehrstufige Kreiselpumpe und die

Fig. 3 ein angeschweißtes Einlaufgehäuse.

In der Fig. 1 ist am Beispiel einer Kreiselpumpe ein geöffnetes Einlaufgehäuse 1 gezeigt, in dessen Innern ein Wandelement 2 angeordnet ist. Es ist bandförmig ausgebildet, wobei seine Enden 3, 4 beiderseits der Einmündung 5 des Anschlußstutzens 6 angeordnet sind und die Ansaugöffnung 7 vollständig umschlingen, durch die das zu fördernde Medium einem dem Einlaufgehäuse nachgeordneten Laufrad zuströmt. Das Wandelement 2 schließt dabei eine zur Ansaugöffnung 7 hin größer werdende ovalförmige Fläche ein. Ein zwischen der Einmündung 5 und der Ansaugöffnung 7 angeordnetes Strömungsleitblech 8 gewährleistet eine gute Strömungsführung. Der Krümmungsradius R2 des Wandelelementes ist größer als der Radius R1 der Ansaugöffnung und ist in diesem Beispiel gegenüber dem Mittelpunkt der Ansaugöffnung exzentrisch in Richtung Anschlußstutzen 6 versetzt angeordnet. Es ist aber auch möglich, für die Radien einen gemeinsamen Mittelpunkt vorzusehen.

Das Wandelement 2 ist innerhalb eines einfach herstellbaren Ringraumes 9 angeordnet und durch bekannte Mittel, z. B. Schweißen, Schrauben und dergleichen, innerhalb desselben befestigt. Ausgehend von der Einmündung 5 weist das Wandelement 2 einen Öffnungswinkel α auf, welcher eine stetige Strömungsführung gewährleistet. Das Einlaufgehäuse 1 weist hier einen Flanschring 10 auf, der als Widerlager für die Kreiselpumpe zusammenhaltende Schrauben dient.

Die Fig. 2 zeigt ein montiertes Einlaufgehäuse 2 an einer mehrstufiges Kreiselpumpe 11. Eine Welle 12 ist durch das Einlaufgehäuse hindurchgeführt und in einem Lager 13 abgestützt. Das durch den Anschlußstutzen 6 einströmende Medium gelangt nach Passieren der Einmündung in den eigentlichen von dem Wandelement 2 umhüllten Raum mit der ovalförmigen Grundfläche. Durch die direkte Anordnung der Enden des Wandelelementes im Bereich der Einmündung 5 wird eine sichere Strömungsführung erzeugt. Die Strömung folgt den Wandflächen des Wandelelementes und gelangt in die Ansaugöffnung 7 mit einem dahinter befindlichen Laufrad. Infolge der Verwirbelungen vermeidenden Strömungsführung ergeben sich für ein nachgeordnetes Laufrad sehr gute Anströmverhältnisse.

In der Fig. 3 ist am Beispiel einer einstufigen Pumpe eine Ausführungsform gezeigt, bei der das Wandelement 2 gleichzeitig eine mediumdichte Außenwand des Einlaufgehäuses darstellt. Hierzu ist das die ovalförmige Fläche umhüllende Wandelement 2 mit dem Pumpengehäuse verschweißt und durch einen, eine entsprechende Außenkontur aufweisenden Deckel 14 verschlossen.

Claims (6)

1. Einlaufgehäuse für eine ein- oder mehrstufige Kreiselpumpe, wobei die Zuströmung durch einen radial zur Welle angeordneten Anschlußstutzen erfolgt und der Anschlußstutzen in einen die Welle umgebenden, eine strömungsführende Wandfläche aufweisenden Raum einmündet und wobei in dem Raum ein bogenförmiges, zum Anschlußstutzen hin offen ausgebildetes, die Welle und eine diese umgebende Ansaugöffnung überdeckendes Wandelement angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß

• - das Wandelement (2) bandförmig ausgebildet ist und eine ovalförmige Fläche einschließt,
• - daß Enden (3, 4) des Wandelementes (2) beiderseits der Einmündung (5) des Anschlußstutzens (6) angeordnet sind und einen zur Welle (12) hin offenen Winkel (α) einschließen, der gleich oder größer 10° ist und daß ein bogenförmiger, mit einem Radius (R2) ausgebildeter Teil des bandförmigen Wandelelementes (2) um die einen kleineren Radius (R1) aufweisende Ansaugöffnung (7) angrenzend herumgeführt ist.

2. Einlaufgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt des Radius (R2) des bogenförmigen Teils des bandförmigen Wandelementes (2) konzentrisch oder exzentrisch zur Wellenachse angeordnet ist, wobei bei exzentrischer Mittelpunktslage ein Versatz in Richtung Anschlußstutzen (6) besteht.

3. Einlaufgehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius (R2) des bandförmigen Wandelementes (2) im Bereich der Ansaugöffnung (7) 1,2 bis 1,8mal größer als der Radius (R1) der Ansaugöffnung (7) ausgebildet ist.

4. Einlaufgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Erstreckung des bandförmigen Wandelementes (2) gleich oder größer als die Einmündung (5) des Anschlußstutzens (6) ausgebildet ist.

5. Einlaufgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der ovalförmigen Fläche ein oder mehrere Strömungsleitbleche (8) zwischen der Einmündung (5) des Anschlußstutzens (6) und der Ansaugöffnung (7) angeordnet sind.

6. Einlaufgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines die Ansaugöffnung (7) umgebenden Ringraumes (9) das strömungsführende bandförmige Wandelement (2) angeordnet ist.