Strömungsmaschine Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Strö mungsmaschine mit einem Gehäuse, das eine in Längsrichtung verlaufen; de Bohrung aufweist, die .an einem Ende offen und mit einem Einsatz versehen ist, der einen etwa in Umfangsrichtung des. Gehäuses verlaufenden Kanal begrenzt und eine Formfläche aufweist, welche dem Kanal einen in Umfangsrich tung zunehmenden Querschnitt erteilt, wobei in der Bohrung in einer Rotorkammer ein Rotor angeordnet ist.
Die erfindungsmässige Strömungsmaschine zeich net sich dadurch aus, dass eine äussere Wand radial ausserhalb des Rotors angeordnet und kreisförmig und konzentrisch zur Rotorachse ausgebildet ist, dass ferner der Kanal seitlich in axialer Richtung an jener Seite des Umfanges des Rotors angeordnet ist, welche dem offenen Ende der Bohrung zugewandt ist,
und dass in der Bohrung in axialer Richtung zwischen dem Umfang des Rotors und mindestens einem grös- seren Teil der Formfläche ein Teil angeordnet ist, ,der eine runde Aussenfläche. aufweist, deren Durchmes ser mindestens so gross ist wie der des Rotors und ider einen ringförmigen Spalt bildet, durch welchen der Kanal in axialer Richtung in Verbindung mit dem Umfang des Rotors steht.
Bekannte Strömungsmaschinen, wie z. B. Zentri- fugalpumpen, Kompressoren oder Turbinen, sind mit einem oder höchstens zwei etwa in Umfangsrichtung des jeweiligen Gehäuses verlaufenden, meistens spi ralförmigen Kanälen mit allmählich zunehmendem oder abnehmendem Querschnitt versehen, in wel chem kinetische Energie in Druckenergie verwandelt wird oder umgekehrt.
Wenn die Maschine einen ein zigen Einlass und einen einzigen Auslass aufweist, er streckt sich dieser Kanal über den ganzen Umfang der Maschine. Wenn im Falle einer Pumpe zwei Auslässe oder bei einer Turbine zwei Einlässe vorhanden sind, so können zwei Spiralkanäle vorgesehen sein, von denen sich jeder über ungefähr ;die Hälfte des Um fanges erstreckt.
Bei den meisten der bisherigen Strömungsmaschi nen, z. B. Pumpen mit Spiralgehäuse, ist der Spiral- kanal direkt radial ausserhalb des Umfanges ,des Rotors angeordnet. Auch bei Maschinen, wo dies nicht der Fall ist, ist die äussere Wand der Rotor kammer nicht kreisförmig und nicht mit der Dreh achse des Rotors konzentrisch. Da sich im Betrieb der Druck, der im Spiralkanal herrscht, entlang des Umfanges ändert, führt dies einer resultierenden Kraft, die auf den Rotor senkrecht bzw. quer zu des sen Achse wirkt.
Das hat eine Durchbiegung der Rotorwelle und eine Belastung der Lagerdes Rotors zur Folge. Diese Querkraft hat auch bei den bekann ten Pumpen in vielen Fällen zu einem Bruch der Rotorwelle geführt.
Die Erfindung hat die Schaffung einer Strö mungsmaschine zum Ziel, deren Charakteristik mit geringem Aufwand schnell verändert oder verstellt werden kann, welche einfach und leicht herstellbar ist und im wesentlichen aus standardmässigen Teilen besteht, die für Maschinen verschiedener Leistungen verwendet werden können, und bei welcher auf den Rotor wirkende Querkräfte verhindert oder auf ein Minimum beschränkt werden.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes d argestellt. Es zeigen: Fig.l einen schematischen Axialschnitt durch eine bevorzugte Zentrifugalpumpe, Fig. 2 eine schematische, perspektivische Darstel lung eines bei der Pumpe nach Fig. 1 verwendeten, Einsatzringes und der entsprechenden Ausbildung der axial entgegengesetzten Seitenflächen,
welche den etwa in Umfangsrichtung des Gehäuses verlaufenden Sammelkanal oder Pumpe begrenzen, Fig. 3 einen Axialschnitt durch eine ausgeführte Zentrifugalpumpe Fig. 4 eine schematische, perspektivische Darstel lung von einer Anzahl von Einzelteilen:
der Pumpe nach Fig. 3, Fig. 5 einen schematischen Schnitt des Gehäuses nach der Linie V-V in Fig.3, zur Veranschauli chung der gegenseitigen Beziehung der in der Fig. 4 dargestellten Teile, wenn sie zusammengesetzt sind und :das Gehäuse bilden, Fig. 6 einen Axialschnitt einer anderen Ausfüh rungsform, in; welcher :
der Sammelkanal in, bezug auf ,den Rotor .axial versetzt ist und mit ,demselben .durch einen im Pumpengehäuse vorgesehenen.
Verbin dungskanal verbunden ist, die Fig. 7 bis 13 Axialschnitte von anderen Pum pengehäusen, die ;dem in Fig. 6 enthaltenen Gehäuse ähnlich sind, wobei die genannten Axialschnitte nur soweit dargestellt sind, als zum Verständnis nötig ist, die Fig. 14 und 15 axiale Schnitte von zwei wei teren Zentrifugalpumpen, die Fig. 16 und 17 einen Axialschnitt eines Pum pengehäuses und einen Schnitt nach :
der Linie A-A in Fig. 16, wobei der Sammelkanal des Pumpenge häuses eine variable radiale Breite und :
eine kon stante axiale Tiefe hat, Fig. 18 einen schematischen Axialschnitt durch eine mehrstufige bevorzugte Pumpe, Fig. 19 perspektivisch einen der Gehäuseteile aus denen das Gehäuse der Pumpe nach Fig. 18 zusam- mengesetzt ist,
Fig.20 perspektivisch eine Seite eines anderen Gehäuseteiles von Fig. 18 und Fig.21 perspektivisch die andere Seite des in Fig. 20 dargestellten Gehäuseteiles.
Fig. 1 zeigt einen Schaufelrotor 10 einer Zentri- fugalpumpe, der in einer Rotorkammer 310 in einem Pumpengehäuse 11 angeordnet ist und von einer Welle 12 gedreht wird, .auf welcher er montiert ist.
Flüssigkeit, die der Eintrittsöffnung des Rotors 10 durch einen Einlasskanal 14 zugeführt wird, wird durch den Rotor 10 in einen Sammelkanal 15 geför dert, von dem sie zu einem Auslass 16 gelangt, der in Fig. 1 durch einen gestrichelten Kreis dargestellt ist.
Der Sammelkanal hat in der Umfangsrichtung des Gehäuses eine konstante radiale Breite und eine all mählich zunehmende axiale Tiefe. Der Kanal wird auf :der einen Seite axial begrenzt durch eine Form fläche 18 am inneren Ende eines Einsatzringes 19, :.der an seinem äusseren Ende einen nach ,aussen ge richteten Flansch 20 aufweist.
Der Einsatzring 19 hat eine zylindrische Aussenfläche 319 mittels welcher er im offenen Ende der Bohrung 311 gelagert ist, derart, dass sich die in axialer Richtung nach innen ge wandte Formfläche 18 auf der Seite des Umfanges des Rotors befindet, welche dem offenen Ende der Bohrung 311 des Gehäuses zugewandt ist. Die Rotor kammer 310 ist durch den betreffenden Teil des In- nenraumes der Bohrung 311 gebildet, welcher den Rotor 10 enthält und sich vom Umfang des Rotors radial nach aussen erstreckt.
Der Sammelkanal 15 ist durch einen Teil des Innenraumes der Bohrung gebil det, welcher sich in axialer Richtung von .der Seite des Rotorgehäuses 310 erstreckt, die ,dem offenen Ende der Bohrung 311 zugewandt ist. Ein weiterer Spiralkanal 15a ist auf der Seite der Rotorkammer 310 ausgebildet, welche dem offenen Ende der Boh rung 311 abgewandt ist, und :durch eine Formfläche 17 innerhalb des Gehäuses 10 begrenzt ist.
Die Form der Fläche 18 des Einsatzringes 19 ist perspektivisch in Fig. 2 dargestellt. Um deren Beziehung zur gegen- überliegenden Formfläche 17 des Gehäuses 11 zu veranschaulichen, ist in Fig. 2 auch ein ringförmiger Teil 21 dieses Gehäuses 11 gezeigt,
welcher Teil 21 jedoch ein integrierender Bestandteil des aus einem Stück bestehenden Gehäuses 11 ist.
Aus Fig.2 ist ersichtlich, dass., wenn man der Umfangsrichtung folgt, der axiale Abstand zwischen den Formflächen 17 und 18 im Gegenuhrzeigersinne zunimmt, wobei letzterer dem Umdrehungssinn des Rotors 10 entspricht.
In Fig. 1 stellen die langen ge strichelten Linien 17, 18, die von links nach rechts divergieren, die Flächen 17, 18 :dar, soweit sie sich vor der Pumpenachse befinden, während :die kurzen gestrichelten Linien 17, 18, :die von rechts nach links divergieren, die Flächen 17, 18 :darstellen, soweit sie sich hinter der Pumpenachse bis zum Auslass 16 er strecken.
Der Flansch 20 des Einsatzringes 19 liegt zwi schen einer Stirnfläche 321 des Gehäuses 11 und einem Flansch 22 eines Pumpendeckels 23 und ist von der Fläche 321 durch zwei Abstandringe 24, 25 getrennt.
Wenn sich der Einsatzring 19 in der in Fig. 1 dar gestellten Lage befindet, hat der Sammelkanal 15 sein grösstes Volumen.
Das Volumen des Spiralka- nales 15 kann vermindert werden, indem man den: Pumpendeckel 23 und den Einsatzring 19 wegnimmt und dann wieder anbringt, wobei man aber den Flansch 20 .auf den Abstandring 24 setzt und den Abstandring 25 zwischen dem Flansch 20 und dem Flansch 22 des Deckels 23 anordnet.
Das Volumen des Spiralkanales kann auf ein Minimum reduziert werden, indem man den Einsatzring so anbringt, dass sein Flansch 20 unmittelbar auf der Fläche 321 des Gehäuses 11 liegt, während beide Distanzringe 24, 25 zwischen dem Flansch 20 des Einsatzringes 19 und dem Flansch 22 des Deckels 23 liegen. Zwischenstel lungen des Einsatzringes 19 kann man durch Ver wendung von .dünneren Abstandringen erhalten.
Stattdessen, kann :das Volumen des Sammelkanals 15 auch durch Entfernen :des. Einsatzringes 19 und Ersetzen desselben durch einen anderen Einsatzring verändert werden.
Das in Fig. 3 gezeigte Pumpengehäuse umfasst eine Anzahl von Gehäuseteilen, die schematisch in Fig. 4 gezeigt sind und: zwar ein Stopfbüchsengehäuse 31, eine obere Platte 32, eine sich in axialer Richtung erstreckende, äussere Gehäusewand 33, eine sich in axialer Richtung erstreckende, innere Gehäusewand 34, einen Auslasskanal 35, einen Einlasskanal 36, eine Verbindungswand 37, die sich von :
der äusseren Wand 33 zur inneren Wand 34 erstreckt, einen ge flanschten Einsatzring 38 und einen Abschlussdeckel 39. Der Abschlussdeckel 39 ist in Fig. 4 nicht darge stellt.
Das in Fig. 3 :dargestellte Pumpengehäuse wird durch Zusammenschweissen der Teile 31-37 herge stellt. Die Teile 37 und 38 weisen entgegengesetzt geneigte Schraubenflächen oder Formflächen 40, 4:1 auf, welche die axial einander gegenüberliegenden Grenzflächen der Sammelkanäle 42 und 42a bilden, so .dass :die Sammelkanäle eine konstante radiale Breite bei zunehmender axialer Tiefe haben.
Diese Sammelkanäle befinden sich auf entgegengesetzten Seiten eines Rotorgehäuses 310 mit dem Rotor 10. Der Einsatzring 38 ist mit einer zylindrischen Aus senfläche 338 versehen, welche zur Einführung in die zylindrische Innenfläche 3;33 der äusseren Gehäuse wand bestimmt ist, sowie mit einer zylindrischen In nenfläche 337, in welcher die zylindrische Aussenflä che des Deckels 39 gelagert ist.
Diese zylindrische Fläche 339 erstreckt sich in axialer Richtung nach innen zur Rotorkammer 310 über einen grösseren Teil der Formfläche 41 und hat einen Durchmesser, der grösser ist als der Aussendurchmesserdes Rotors 10.
Der Einlasskanal 36 führt durch eine Öffnung 336 in der äusseren Gehäusewand 33 und ist an eine Öffnung 334 in der inneren Gehäusewand 34 ange schlossen, wobei sich die Öffnungen 336 und 334 an der Seite ;der Verbindungswand 31 befinden, welche der Rotorkammer 310 entgegengesetzt ist. Die öff- nung 334 steht mit der Saugöffnugg :des Rotors 10 durch die ringförmige Verbindungswand 37 in Ver bindung.
Der Auslasskanal 35 ist an eine Öffnung 335 angeschlossen, welche mit den grösseren Enden der Sammelkanäle 42 und 42a in Verbindung steht. Bei der in der Fig. 3 dargestellten Konstruktion ist auf der oberen Wand 32 des Pumpengehäuses ein Sockel 45 angeordnet, welcher der Befestigung eines elektrischen Antriebsmotors 46 dient.
Der Flansch des Einsatzringes 38 ist zwischen einem am unteren Ende der Aussenwand 33 vorgese henen Flansch 47 und .einem Flansch 48 .des Deckels 39 eingeklemmt, wobei Abstandringe 49 zwischen dem Flansch 47 und dem Flansch des Einsatzringes 38 vorgesehen sind. In seiner in Fig. 3 gezeigten Stel lung begrenzt der Einsatzring einen Sammelkanal von maximalem Volumen, der dadurch verkleinert werden kann, dass man einen oder beide Abstand ringe 49 auf der anderen Seite des Flansches des Einsatzringes 38 anbringt.
Die in Fig. 4 gezeigten Teile können ohne grossen Aufwand hergestellt und zusammengeschweisst wer den. Die Gehäusewände 33, 34 können aus Rohr stücken. bestehen oder durch zylindrisches Aufrollen von flachen Metalltafeln hergestellt werden. Obwohl die Gehäusewände 33 und 34 in Fig. 3 und 4 als zylindrisch dargestellt sind, können sie auch leicht konisch sein.
Trotzdem sich die Verbindungswand 37 nach Fig. 3 und 4 auch etwas in axialer Richtung er streckt, handelt es sich im wesentlichen um eine sich in radialer Richtung erstreckende Wand, da sie die axiale Aussenwand 33 mit der .axialen Innenwand 34 verbinden muss.
Die Formfläche 40 des Gehäuses und damit auch der .entsprechende Sammelkanal 42a können wegge lassen werden.
In der Ausführungsform nach Fig. 6 ist :das Pum pengehäuse aus einer Anzahl von Teilen hergestellt, die ;den Teilendes Gehäuses 3 ähnlich sind und ent hält :ein Stopfbüchsengehäuse 61, eine obere Platte 62, eine sich .axial erstreckende zylindrische Aussen- wand 63, eine sich axial erstreckende zylindrische Innenwand 64, einen Auslasskanal 65,
einen Einlass- kanal 66 und eine ringförmige Verbindungswand 67, die sich von der Aussenwand 63 zur Innenwand 64 erstreckt. Die Teile 61 bis 67 sind zu einem einzigen Stück zusammengeschweisst. Das Gehäuse weist eine axial gerichtete, zylindrische Bohrung 68 auf, die an ihrem unteren Ende offen ist, an. dem sich ein Deckel 69 befindet, und die an( ihrem inneren Ende zu einer Rotorkammer 70 führt,
welche einen Rotor 71 ent hält.
Der Deckel 69 weist eine zentrale, innere Aus nehmung 72 auf, die das untere Ende eines Zapfens 73 aufnimmt, der einen runden Querschnitt hat und sich vom Deckel 69 axial in :die Gehäusebohrung 68 erstreckt. Der Zapfen 73 verschliesst eine zentrale Öffnung 74 des Deckels 69 und ist an letzterem mit Hilfe von Schraubenbolzen 75 und Muttern 76 lösbar befestigt. An seinem inneren Ende hat ider Zapfen 73 einen Flansch 77. Der Flansch 77 erstreckt sich vom Zapfen 73 in radialer Richtung nach aussen. Gegebe nenfalls kann der Flansch auch etwas gegenüber der radialen Richtung geneigt sein.
Der Flansch 77 hat einen grösseren äusseren Durchmesser .als der Rotor 71 und trennt die Rotorkammer 70 von einem Sam- melkanal 78, der axial in bezu.g auf :die Rotorkammer 70 versetzt ist. Der Umfang des Flansches 77 und die Oberfläche der Bohrung 68 des Gehäuses begrenzen zusammen einen Verbindungsgang 79, durch den die Kammer 70 mit dem Sammelkanal 78 in Verbindung steht, der seinerseits in .den Auslasskanal 65 ,ausmün det.
Der in Umfangsrichtung zunehmende Querschnitt des Sammelkanales 78 ergibt .sich :durch eine schrau benförmig verlaufende Oberfläche 80, 81, 82 auf der Innenseite des Deckels 69, wobei eine Stufe 83 zwi schen den .axial voneinander entfernten Enden 80, 82 der Schraubenfläche die Lagedes Wasserabschlusses bestimmt.
Die innere, vom Deckel 69 abgewandte Sth-nflä- che :des Zapfens 73 weist eine Ausnehmung 84 auf, .die einen am Rotor vorgesehenen, axial gerichteten ringförmigen Vorsprung 85 aufnimmt. Die Seiten- wand der Ausnehmung 84 ist mit einem als Futter dienenden Abnützungsring 86 versehen.
Mit 87 ist ein Sockel bezeichnet, der zur Montage eines Antriebsmotors dient.
Das in. Fig. 6 dargestellte Pumpengehäuse kann unter Zusammenschweissen seiner Teile relativ billig hergestellt werden.
Dies ist zum grossen Teil dadurch begründet, .dass die Aussenwand 63 zylindrisch ist, oder in anderen Worten, dadurch, dass das Gehäuse eine an einem Ende offene, axiale Bohrung :aufweist, welche die Rotorkammer und den Sammelkanal ent hält.
Verglichen mit der Pumpe nach Fig. 1 und 2 hat -die Pumpe nach Fig. 6 einen Sammelkanal 78, der in bezug auf die Rotorkammer 70 versetzt ist und mit derselben ,durch einen ringförmigen Verbindungsgang 79 in Verbindung steht.
Bei dieser Ausführungsform wird. die Flüssigkeit vom Rotor in die Rotorkammer 70 gefördert, von wo sie im wesentlichen längs Schraubenlinien durch den Verbindungsgang 79 in den Sammelkanal 78 und von -da schliesslich in den Auslasskanal 65 fliesst. Die konzentrische, ringför mige Rotorkammer 70 und der konzentrische ring förmige Verbindungsgang 79 tragen wesentlich dazu bei,
eine gleichmässige Druckverteilung um den Rotor herum aufrecht zu erhalten und einen einseiti gen Radialdruck auf die Rotorwelle zu vermeiden. Die Ausführungsform.
nach Fig. 6 gestattet ferner, das Volumen des Spiralkanales stark zu vergrössern, ohne den Durchmesser des Pumpengehäuses vergrös- sern zu müssen, wodurch die Konstruktion und die Herstellung von Pumpen mit hoher spezifischer Dreh zahl erleichtert wird.
Das Pumpengehäuse nach Fig. 7 ist demjenigen nach Fig. 6 gleich, abgesehen davon, dass der Deckel 69 gegen einen anders geformten Deckel 89 ausge tauscht worden ist, um das Volumen des S:piralana- les 78 zu vermindern. Die Formfläche 80, 81, 82 des Deckels 89 befindet sich dabei näher beim Flansch 77 des Zapfens 73.
Das Austauschen des Pumpen deckels ergibt auf diese Weise eine Möglichkeit, das Volumen des Sammelanales zu verändern.
Eine andere Möglichkeit zur Veränderung des Sammelkanales ist in Fig. 8 gezeigt, gemäss welcher zwischen dem Ende der zylindrischen Gehäusewand 63 und dem Flansch 90 des Deckels 89 Abstandringe 91 angeordnet sind, wobei ausserdem Abstandrin.ge 92 gleicher Dicke zwischen dem Zapfen 73 und sei nem Sitz 93 auf dem Deckel 89 angeordnet sind.
Auf diese Weise wird das Volumen des Sammelanales im Vergleich zu demjenigen nach Fig. 7 vergrössert, ohne dass es notwendig ist einen anderen Deckel zu benützen. Das Volumen des Spiralanales 78 kann noch weiter durch Hinzufügen weiterer Ringe 91 und 92 erhöht werden, oder durch Entfernen einiger die ser Ringe vermindert werden.
Fig. 9 zeigt eine dritte Möglichkeit zur Verände rung des Volumens des Sammelanales 78. In diesem Falle ist die Innenfläche 95 des Deckels 99 flach. Der Sammelkanal wird. durch ein ringförmiges Glied 96 begrenzt, das sich über die Breite des Sammelkanales erstreckt und am Deckel 99 durch Schraubenbolzen 97 und Muttern 98 befestigt ist.
Der Abstand des ringförmigen Gliedes 96 vom Deckel 99 und somit auch sein Abstand vom Flansch 77 des Zapfens 73 kann mit Hilfe von Stellschrauben 100 verändert werden, die durch den Deckel 99 hindurch ge schraubt sind. Das Ringglied 9.6 hat eine Schrauben fläche 80, 81, 82, die ,derjenigen der Deckel 69 und. 89 entspricht.
Die Ausführungsform nach Fig. 10 ist derjenigen von Fig.6 ähnlich, abgesehen davon, dass eine Schraubenfläche 80, 81, 82 nicht nur :auf der. Innen seite des Deckels 69 vorgesehen, ist, sondern auch auf der Aussenseite des Flansches 77 des Zapfens 73.
Die Anordnung der Fig. 11 ist derjenigen von Fig. 6 ähnlich, der zunehmende Querschnitt des Sam- melkanales 78 ergibt sich jedoch .aus einer Schrau benfläche 80, 81, 82, die auf einem ringförmigen Glied 101 vorgesehen ist, das an der Aussenseite des Flansches 77 des Zapfens 109 flach ist.
Bei der Anordnung nach Fig. 12 ist die Innenseite 102 des Deckels 119 wiederum flach und der zuneh mende Querschnitt des Sammelkanals 78 wird durch eine Schraubenfläche 80, 81, 82 erzeugt, die an einem ringförmigen Glied<B>103</B> vorgesehen ist, das an der Innenseite des Deckels 119 mit Hilfe von Stell schrauben 104 befestigt ist. Die Aussenseite 105 des Flansches 77 ist nicht schraubenförmig begrenzt.
Die Anordnung nach Fig. 13 ist derjenigen nach Fig. 6 ähnlich. Zur Verminderung des Volumens des Sammelanales 78 ist jedoch ein ringförmiges Füll glied 106 vorgesehen, das auf dem Zapfen 73 gela gert ist und denselben zwischen dem Flansch 77 und dem Deckel 6.9 umgibt.
Im Deckel 69 ist dabei zur Aufnahme des Füllgliedes 106 eine geeignete Aus- nehmung vorgesehen, unter entsprechender Vermin derung der radialen Breite der Schraubenfläche 80, <B>81,82.</B>
Die in Fig. 14 gezeigte Ausführungsform ist im wesentlichen der in. Fig. 1 gezeigten Ausführungs- form ähnlich.
Ein Einsatzring<B>160</B> erstreckt sich jedoch axial zum inneren Ende einer zylindrischen Bohrung 161, in der er gelagert ist, und weist eine Ausnehmung 172 auf, welche den Spiralkanal bildet und durch eine zylirndrische Seitenwand<B>163</B> und eine schraubenförmige Stirnwand 164 begrenzt wird. Der Sammelkanal kann :durch Vergrösserung des Durch messers der zylindrischen Seitenwand 163 erweitert werden.
Umgekehrt kann das Volumen des Sammel- kanales durch Ersetzen des Ringes 160 durch einen anderen Ring mit einer Seitenwand 163 von kleine rem Durchmesser vermindert werden.
Der Einsatzring erleichtert die Verwendung von Rotoren mit ver schiedenem Durchmesser in einem gegebenen Pum pengehäuse, wobei ein. Einsatzring mit einer Seiten- wand 163 mit kleinerem Durchmesser zusammen mit einem Rotor mit kleinerem Durchmesser verwendet wird. und umgekehrt.
In der Ausführungsform nach Fig. 15 weist das Pumpengehäuse 168 einen Auslasskanal 169 ,auf und ist mit einer axial gerichteten Bohrung 170 versehen, d. h. mit einer Bohrung die an beiden axial gegen überliegenden Enden des Gehäuses offen ist. An sei ner Einlass-Seite ist das Gehäuse durch einen Deckel 171 verschlossen, der einen Einlasskanal 172 auf weist, der zur Eintrittsöffnung 173 eines Rotors 174 führt. An seinem entgegengesetzten Ende ist das Ge häuse 168 durch einen Deckel 175 verschlossen, der ein Stopfbüchsengehäuse 176 und einen Sockel 177 aufweist.
Zwischen den Deckeln 171, 175 und der zylindri schen Bohrung 170 des Gehäuses 168 sind Einsatz ringe 180, 181 vorgesehen. Die Einsatzringe 180, 181 haben Flanschen 182, 183, die sich zwischen dem Gehäuse 168 und den Flanschen 184, 185 der Deckel 171, 175 befinden. Zwischend dem Gehäuse 168 und den Flanschen 182, 183 der Einsatzringe 180, 181 sind Abstandringe 186, 187 angeordnet.
Die Einsatzringe 180, 181 weisen. an ihren einander gegenüberliegenden Enden Schraubenflächen 120, 121, 122 auf. Diese Flächen dienen zusammen mit der zylindrischen Bohrung 170 des Gehäuses 168 zur Begrenzung der betreffenden Sammelkanäle, zwischen welchen sich die Rotorkammer befindet. Das Volu men der Sammelkanäle kann verändert werden, in dem man die Abstandringe 186, 187 entfernt oder dieselben durch Abstandringe mit anderer Dicke er setzt.
Die Fig. 16 und 17 zeigen eine Anordnung, die derjenigen nach Fig. 12 ähnlich ist. Der in Umfangs richtung veränderliche Querschnitt des Sammelkanales 78 ergibt ich in diesem Falle aus einer spiralförmigen Oberfläche 190, die radial nach aussen gerichtet und an einem ringförmigen Glied 191 ausgebildet ist, das in das Gehäuse eingesetzt ist und passend auf dem Zapfen 73 sitzt, den es umgibt. Bei dieser Ausfüh rungsform hat der Sammelkanal 78 eine konstante axiale Tiefe und der variable Querschnitt ergibt sich.
aus einer Veränderung der radialen Breite.
Die erforderlichen Mittel zum Abdichten der Pumpenteile an den Verbindungsstellen sind nicht näher dargestellt und beschrieben; sie können jedoch von jeder geeigneten bekannten Art sein.
In allen bisher anhand der Fig. 1-17 beschrie benen Ausführungsformen weist das Gehäuse eine axial gerichtete, zylindrische Bohrung auf, welche wenigstens an einem Ende offen ist und zur Rotor kammer führt oder dieselbe .umfasst und in dem ein Sammelkanal vorgesehen ist. In all diesen Fällen er gibt sich der zunehmende Querschnitt des Spiralk.a- nales aus entsprechend geformten Oberflächen von einem oder mehreren Gliedern, die in das Pumpenge häuse eingesetzt sind und von demselben gelöst wer den können.
Es ist hervorzuheben, dass in den anhand von Fig. 1 bis 15 beschriebenen Gehäusen der Sammel- kanal von konstanter radialer Breite und zunehmen der axialer Tiefe ist, bei rechteckigem Querschnitt. Die rechteckige Form .des Querschnittes des Sammel- kanales ergibt eine sehr einfache Konstruktion.
Der Querschnitt des Sammelkanales kann natürlich auch von trapezförmiger Gestalt mit flachen Seiten sein.. Solche Formen des Spiralkanales, bei denen die Wände im Querschnitt flach sind, sind im allgemei nen erwünscht, doch könnte der Sammelkanal auch so ausgebildet sein, dass die Seiten des Querschnittes, oder einige dieser Seiten nicht flach sind.
Die Fig. 18-21 zeigen eine mehrstufige Zentrifu- galpumpe, die in jeder Stufe einen Sammelkanal von konstanter radialer Breite und in Umfangsrichtung zunehmender axialer Tiefe aufweist, wobei eine Ver bindung zwischen dem Auslassende des Sammelka- nales jeder Stufe und dem zum Eintritt des Rotors der folgenden Stufe führenden Einlasskanal vorgese hen ist.
Das Gehäuse umfasst eine Reihe von kreisförmi gen, plattenartigen bzw. sich radial erstreckenden Gehäusegliedern 250 und 251. Jedes Gehäuseglied 250 hat eine zentrale Öffnung, die einen Hals 254 für den Eintrittsteil 255 des zugeordneten Rotors 256 bildet. Jedes Gehäuseglied 250 weist eine sich in axialer Richtung erstreckende, ringförmige Wand 257 auf, die einen axial gerichteten Vorsprung 258 des benachbarten Gehäusegliedes<B>251</B> aufnimmt.
Der Vorsprung 258 des Gehäusegliedes <B>251</B> hat eine schraubenflächenartig ausgebildete Formfläche 259, die einer flachen Oberfläche 260 des Gehäuse gliedes 250 gegenübersteht und einen Sammelkanal von konstanter, radialer Breite und mit in Umfangs richtung zunehmender, axialer Tiefe begrenzt. Der Sammelkanal 261 befindet sich in axialer Richtung neben einer Rotorkammer 361.
Diese ist durch den Teil des Raumes innerhalb der zylindrischen Wand 257 gebildet, welcher den Rotor enthält und sich radial nach aussen vom Umfang des Rotors erstreckt. Wenn gewünscht, kann die Oberfläche 260 des Ge häusegliedes ebenfalls mit einer Formfläche versehen sein und die Steilheit der Schraubenfläche 259 kann entsprechend vermindert werden, um einen Sammel kanal mit gewünschter Eigenschaft zu erhalten.
Die ringförmige Wand 257 des Gehäusegliedes 250 ist über einen Teil ihres Umfanges ausgeschnit ten, wie dies mit 262 in der Fig. 19 bezeichnet ist.
Das Gehäuseglied 251 enthält eine Wand 263 und ist am Umfang mit einem ringförmigen Flansch 264 versehen. Der Vorsprung 258 ragt von einer Seite 265 der Wand 263 hervor, welche eine zentrale Öffnung 266 zur Aufnahme der Pumpenwelle 267 aufweist.
Auf der anderen Seite 269 der Wand 263 ist eine bogenförmige Wand 270 vorgesehen, die axial von dieser Platte 263 vorspringt, um einen toten Raum 271 von einem auf ;der anderen Seite dieser Wand befindlichen Raume zu trennen, wobei der letztgenannte Raum einen Einlasskanal 272 aufweist, der zum Eingangsteil des Rotors 273 der nächsten Stufe führt, sowie einen nach innen gerichteten Durchgang 274, dessen äusseres Ende 275 mit einem Kanal 276 in Verbindung steht.
Der Kanal 276 führt durch die Wand 263 hindurch und erstreckt sich in zur Acbsenrichtung geneigter oder schraubenförmi ger Weise von .dem Auslassende der Formfläche 259 bis zum äusseren Ende 275 des Durchganges 274. Demgemäss kann die Flüssigkeit, die das grössere Auslassende des Sammelkanales erreicht, glatt durch den in Fig. 19 gezeigten Ausschnitt 262 und den ge eigneten Kanal 276 in der Wand 263 zum äusseren Ende 275 des Durchganges und dann einwärts zum Einlasskanal 272 der nächsten Stufe strömen.
Der Ausschnitt 262 der ringförmigen Wand 257 des Gehäusegliedes 250 ist im wesentlichen mit dem Einlassende des Kanals 276 der Wand 263 ausge richtet, so dass ein Verschliessen des Kanals 276 durch die Wand 257 vermieden ist.
Fig. 18 zeigt nur zwei Stufen einer mehrstufigen Pumpe, es kann jedoch eine beliebige Anzahl solcher Stufen in Serie angeordnet werden, wobei jede Stufe Gehäuseglieder 250, 251 und einen Rotor 256 ent hält.
Die äussere zylindrische Fläche des ringförmigen Vorsprunges bildet die innere Begrenzung .des Sam- melkanales 261 und erstreckt sich in, :axialer Richtung näher zur Rotorkammer 361 als der grössere Teil der Formfläche 259. Der Durchmesser dieser zylindri- schen Fläche ist grösser als der des Rotors.
Da die entgegengesetzten Flächen der Gehäuse glieder 250, 251, vor deren Zusammensetzung für maschinelle Bearbeitung, Feilen oder andere Arbeit leicht zugänglich sind, ist es möglich, derartige mehr stufige Pumpen genau und verhältnismässig wirt- schaftlich aus Gussteilen herzustellen, oder durch Schweissen wie dies mit Bezug auf die Fig. 3 und 4 beschrieben wurde. Dabei können die inneren Ober flächen glatt ausgebildet werden, um das Strömen der Flüssigkeit zu erleichtern.
Die vorliegende Erfindung gestattet die Herstel lung des Gehäuses einer Strömungsmaschine aus einer Anzahl von Teilen, von ,denen die Mehrzahl oder sogar alle, mit Ausnahme der Einlass- und. Aus- lasskanäle, in den zur Rotationsachse senkrechten Ebenen einen kreisförmigen Querschnitt haben.
Mit den erfindungsgemässen Strömungsmaschi nen, z. B. Pumpen, können stark verschiedene Charakteristiken nur durch Verstellung oder Aus- wechseln. des Einsatzes mit der Formfläche erzielt werden, ohne dass ein wesentlicher Verlust an Wir kungsgrad in Kauf genommen werden müsste.
Die Verstellung der Formfläche erfolgt normalerweise in axialer Richtung. Es ist jedoch .auch möglich, Ände- rungen der Charakteristik :durch eine geringfügige Verdrehung des Einsatzes zu erzielen.
Diese Drehung wird dadurch ermöglicht, dass sich der Einsatz in einer runden Bohrung befindet. Eine weitere Verän derung der Charakteristik kann durch einen Aus tausch des Rotors erzielt werden. Es kann somit ein einziges, standardmässiges Gehäuse für Strömungs maschinen stark verschiedener Charakteristiken ver wendet werden, was zu einer Verminderung der Her stellungskosten führt. Die Veränderungen der Charakteristik sind dabei an.
Ort und Stelle, d. h. bei in Rohrleitungen montierten Maschinen möglich, wobei das Gehäuse nicht .ausgebaut zu werden braucht.
The subject of the present invention is a flow machine with a housing which extends in the longitudinal direction; de has the bore, which is open at one end and provided with an insert which delimits a channel extending approximately in the circumferential direction of the housing and has a shaped surface which gives the channel an increasing cross-section in the circumferential direction, with the bore in a Rotor chamber a rotor is arranged.
The turbo machine according to the invention is characterized in that an outer wall is arranged radially outside the rotor and is circular and concentric to the rotor axis, and that the channel is also arranged laterally in the axial direction on that side of the circumference of the rotor which is the open end of the Bore facing,
and that a part is arranged in the bore in the axial direction between the circumference of the rotor and at least a larger part of the shaped surface, which has a round outer surface. has, the diameter of which is at least as large as that of the rotor and ider forms an annular gap through which the channel is in connection in the axial direction with the circumference of the rotor.
Known flow machines, such as. B. centrifugal pumps, compressors or turbines are provided with one or at most two approximately in the circumferential direction of the respective housing, mostly spiral-shaped channels with gradually increasing or decreasing cross-section, in wel chem kinetic energy is converted into pressure energy or vice versa.
If the machine has a single inlet and a single outlet, this channel extends around the circumference of the machine. If there are two outlets in the case of a pump or two inlets in the case of a turbine, two spiral channels can be provided, each of which extends over approximately half the circumference.
In most of the previous flow machines such. B. Pumps with a spiral housing, the spiral channel is arranged directly radially outside the circumference of the rotor. Even with machines where this is not the case, the outer wall of the rotor chamber is not circular and not concentric with the axis of rotation of the rotor. Since the pressure prevailing in the spiral channel changes along the circumference during operation, this leads to a resulting force which acts on the rotor perpendicularly or transversely to its axis.
This results in deflection of the rotor shaft and stress on the bearings of the rotor. In many cases, this transverse force has also led to the rotor shaft breaking in the known pumps.
The invention aims to create a flow machine whose characteristics can be changed or adjusted quickly with little effort, which is simple and easy to manufacture and essentially consists of standard parts that can be used for machines of different powers, and in which on lateral forces acting on the rotor can be prevented or reduced to a minimum.
In the drawing, exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown. They show: Fig.l a schematic axial section through a preferred centrifugal pump, Fig. 2 a schematic, perspective representation of an insert ring used in the pump according to Fig. 1 and the corresponding design of the axially opposite side surfaces,
which delimit the collecting channel or pump running approximately in the circumferential direction of the housing, FIG. 3 shows an axial section through an executed centrifugal pump, FIG. 4 shows a schematic, perspective representation of a number of individual parts:
the pump according to Fig. 3, Fig. 5 is a schematic section of the housing along the line VV in Fig. 3, for the illustration of the mutual relationship of the parts shown in Fig. 4 when they are assembled and: form the housing, Fig 6 shows an axial section of another embodiment in FIG. which one :
the collecting channel is axially offset in relation to the rotor and with the same .by a provided in the pump housing.
Connection channel is connected, the Fig. 7 to 13 axial sections of other Pum pengehäusen which; are similar to the housing contained in Fig. 6, the said axial sections are shown only as far as is necessary for understanding, Figs. 14 and 15 axial sections of two white direct centrifugal pumps, Figs. 16 and 17 an axial section of a Pum pengehäuses and a section according to:
the line A-A in Fig. 16, the collecting channel of the pump housing having a variable radial width and:
has a constant axial depth, FIG. 18 shows a schematic axial section through a preferred multistage pump, FIG. 19 shows, in perspective, one of the housing parts from which the housing of the pump according to FIG. 18 is assembled,
FIG. 20 is a perspective view of one side of another housing part from FIG. 18 and FIG. 21 is a perspective view of the other side of the housing part shown in FIG.
1 shows a vane rotor 10 of a centrifugal pump, which is arranged in a rotor chamber 310 in a pump housing 11 and is rotated by a shaft 12 on which it is mounted.
Liquid that is fed to the inlet opening of the rotor 10 through an inlet channel 14 is fed by the rotor 10 into a collecting channel 15, from which it reaches an outlet 16, which is shown in FIG. 1 by a dashed circle.
The collecting channel has a constant radial width and a gradually increasing axial depth in the circumferential direction of the housing. The channel is axially limited on: one side by a shaped surface 18 at the inner end of an insert ring 19:. Which has a flange 20 directed outwards at its outer end.
The insert ring 19 has a cylindrical outer surface 319 by means of which it is mounted in the open end of the bore 311, in such a way that the shaped surface 18 facing inward in the axial direction is located on the side of the circumference of the rotor which is the open end of the bore 311 the housing is facing. The rotor chamber 310 is formed by the relevant part of the interior of the bore 311 which contains the rotor 10 and extends radially outward from the circumference of the rotor.
The collecting channel 15 is formed by part of the interior of the bore, which extends in the axial direction from the side of the rotor housing 310, which faces the open end of the bore 311. Another spiral channel 15a is formed on the side of the rotor chamber 310 which faces away from the open end of the drilling 311 and is delimited by a shaped surface 17 within the housing 10.
The shape of the surface 18 of the insert ring 19 is shown in perspective in FIG. In order to illustrate their relationship to the opposite shaped surface 17 of the housing 11, an annular part 21 of this housing 11 is also shown in FIG.
however, which part 21 is an integral part of the housing 11 consisting of one piece.
From FIG. 2 it can be seen that if one follows the circumferential direction, the axial distance between the shaped surfaces 17 and 18 increases in the counterclockwise direction, the latter corresponding to the direction of rotation of the rotor 10.
In Fig. 1, the long ge dashed lines 17, 18, which diverge from left to right, the surfaces 17, 18: as far as they are in front of the pump axis, while: the short dashed lines 17, 18,: the of diverge right to left, the surfaces 17, 18: represent, as far as they stretch behind the pump axis to the outlet 16 he.
The flange 20 of the insert ring 19 is between an end face 321 of the housing 11 and a flange 22 of a pump cover 23 and is separated from the surface 321 by two spacer rings 24, 25.
When the insert ring 19 is in the position shown in FIG. 1, the collecting channel 15 has its largest volume.
The volume of the spiral channel 15 can be reduced by removing the pump cover 23 and the insert ring 19 and then reattaching it, but placing the flange 20 on the spacer ring 24 and the spacer ring 25 between the flange 20 and the flange 22 of the lid 23 is arranged.
The volume of the spiral channel can be reduced to a minimum by attaching the insert ring so that its flange 20 lies directly on the surface 321 of the housing 11, while both spacer rings 24, 25 between the flange 20 of the insert ring 19 and the flange 22 of the Lid 23 lie. Intermediate positions of the insert ring 19 can be obtained by using .thinner spacer rings.
Instead, can: the volume of the collecting channel 15 also by removing: the. Insert ring 19 and replacing it with another insert ring.
The pump housing shown in FIG. 3 comprises a number of housing parts, which are shown schematically in FIG. 4, namely a stuffing box housing 31, an upper plate 32, an axially extending, outer housing wall 33, an axially extending one , inner housing wall 34, an outlet channel 35, an inlet channel 36, a connecting wall 37, which extends from:
the outer wall 33 extends to the inner wall 34, a GE flanged insert ring 38 and an end cover 39. The end cover 39 is not shown in FIG.
The pump housing shown in Fig. 3: is Herge by welding the parts 31-37 together. The parts 37 and 38 have oppositely inclined helical surfaces or shaped surfaces 40, 4: 1, which form the axially opposite boundary surfaces of the collecting channels 42 and 42a, so that: the collecting channels have a constant radial width with increasing axial depth.
These collecting channels are located on opposite sides of a rotor housing 310 with the rotor 10. The insert ring 38 is provided with a cylindrical outer surface 338, which is intended for insertion into the cylindrical inner surface 3; 33 of the outer housing wall, and with a cylindrical inner surface 337, in which the cylindrical outer surface of the cover 39 is mounted.
This cylindrical surface 339 extends in the axial direction inward to the rotor chamber 310 over a larger part of the forming surface 41 and has a diameter which is larger than the outer diameter of the rotor 10.
The inlet channel 36 leads through an opening 336 in the outer housing wall 33 and is connected to an opening 334 in the inner housing wall 34, the openings 336 and 334 being on the side of the connecting wall 31, which is opposite the rotor chamber 310. The opening 334 is connected to the suction opening of the rotor 10 through the annular connecting wall 37.
The outlet channel 35 is connected to an opening 335 which communicates with the larger ends of the collecting channels 42 and 42a. In the construction shown in FIG. 3, a base 45 is arranged on the upper wall 32 of the pump housing, which is used to fasten an electric drive motor 46.
The flange of the insert ring 38 is clamped between a flange 47 and a flange 48 of the cover 39 provided at the lower end of the outer wall 33, spacer rings 49 being provided between the flange 47 and the flange of the insert ring 38. In its position shown in Fig. 3 ment, the insert ring limits a collecting channel of maximum volume, which can be reduced in that one or both spacer rings 49 on the other side of the flange of the insert ring 38 is attached.
The parts shown in Fig. 4 can be manufactured and welded together with little effort. The housing walls 33, 34 can be made of pipe. exist or be produced by cylindrical rolling of flat metal sheets. Although the housing walls 33 and 34 are shown as cylindrical in FIGS. 3 and 4, they can also be slightly conical.
Despite the fact that the connecting wall 37 according to FIGS. 3 and 4 also stretches somewhat in the axial direction, it is essentially a wall extending in the radial direction, since it has to connect the axial outer wall 33 with the axial inner wall 34.
The shaped surface 40 of the housing and thus also the corresponding collecting channel 42a can be omitted.
In the embodiment of FIG. 6: the pump housing is made of a number of parts which are similar to the parts of the housing 3 and contain: a gland housing 61, a top plate 62, an axially extending cylindrical outer wall 63 , an axially extending cylindrical inner wall 64, an outlet channel 65,
an inlet channel 66 and an annular connecting wall 67 which extends from the outer wall 63 to the inner wall 64. The parts 61 to 67 are welded together into a single piece. The housing has an axially directed, cylindrical bore 68 which is open at its lower end. which has a cover 69 and which at (its inner end leads to a rotor chamber 70,
which holds a rotor 71 ent.
The cover 69 has a central, inner recess 72 which receives the lower end of a pin 73, which has a round cross section and extends axially from the cover 69 into: the housing bore 68. The pin 73 closes a central opening 74 of the cover 69 and is releasably fastened to the latter with the aid of screw bolts 75 and nuts 76. At its inner end, the pin 73 has a flange 77. The flange 77 extends outward from the pin 73 in the radial direction. If necessary, the flange can also be inclined slightly with respect to the radial direction.
The flange 77 has a larger outer diameter than the rotor 71 and separates the rotor chamber 70 from a collecting duct 78 which is axially offset with respect to the rotor chamber 70. The circumference of the flange 77 and the surface of the bore 68 of the housing together delimit a connecting passage 79 through which the chamber 70 communicates with the collecting channel 78, which in turn opens into the outlet channel 65.
The circumferentially increasing cross-section of the collecting channel 78 results .sich: by a helically extending surface 80, 81, 82 on the inside of the cover 69, with a step 83 between the axially distant ends 80, 82 of the screw surface the position of the water seal certainly.
The inner surface of the pin 73, facing away from the cover 69, has a recess 84 which receives an axially directed annular projection 85 provided on the rotor. The side wall of the recess 84 is provided with a wear ring 86 serving as a lining.
With a base 87 is referred to, which is used for mounting a drive motor.
The pump housing shown in Fig. 6 can be manufactured relatively cheaply by welding its parts together.
This is largely due to the fact that the outer wall 63 is cylindrical, or in other words, that the housing has an axial bore which is open at one end and which contains the rotor chamber and the collecting channel.
Compared with the pump according to FIGS. 1 and 2, the pump according to FIG. 6 has a collecting channel 78 which is offset with respect to the rotor chamber 70 and is connected to the same by an annular connecting passage 79.
In this embodiment. the liquid is conveyed from the rotor into the rotor chamber 70, from where it flows essentially along helical lines through the connecting passage 79 into the collecting channel 78 and from there finally into the outlet channel 65. The concentric, ringför shaped rotor chamber 70 and the concentric ring-shaped connecting passage 79 contribute significantly to
to maintain an even pressure distribution around the rotor and to avoid one-sided radial pressure on the rotor shaft. The embodiment.
6 also allows the volume of the spiral channel to be greatly increased without having to enlarge the diameter of the pump housing, which facilitates the design and manufacture of pumps with a high specific rotational speed.
The pump housing according to FIG. 7 is the same as that according to FIG. 6, apart from the fact that the cover 69 has been exchanged for a differently shaped cover 89 in order to reduce the volume of the S: piralana- les 78. The shaped surface 80, 81, 82 of the cover 89 is located closer to the flange 77 of the pin 73.
Replacing the pump cover in this way provides an opportunity to change the volume of the collecting duct.
Another possibility for changing the collecting channel is shown in FIG. 8, according to which spacer rings 91 are arranged between the end of the cylindrical housing wall 63 and the flange 90 of the cover 89, with spacer rings 92 of the same thickness between the pin 73 and its Seat 93 are arranged on the cover 89.
In this way, the volume of the collecting channel is increased compared to that according to FIG. 7, without it being necessary to use a different cover. The volume of the spiral channel 78 can be further increased by adding more rings 91 and 92, or reduced by removing some of these rings.
Fig. 9 shows a third possibility for changing the volume of the collecting duct 78. In this case, the inner surface 95 of the cover 99 is flat. The collecting channel becomes. bounded by an annular member 96 which extends across the width of the collecting channel and is attached to the cover 99 by bolts 97 and nuts 98.
The distance between the annular member 96 and the cover 99 and thus also its distance from the flange 77 of the pin 73 can be changed with the aid of adjusting screws 100 which are screwed through the cover 99 through. The ring member 9.6 has a screw surface 80, 81, 82, the, that of the cover 69 and. 89 corresponds.
The embodiment according to FIG. 10 is similar to that of FIG. 6, except that a screw surface 80, 81, 82 is not only: on the. Inside of the cover 69 is provided, but also on the outside of the flange 77 of the pin 73.
The arrangement of FIG. 11 is similar to that of FIG. 6, but the increasing cross section of the collecting channel 78 results from a screw surface 80, 81, 82 which is provided on an annular member 101 which is attached to the outside of the Flange 77 of pin 109 is flat.
In the arrangement according to FIG. 12, the inside 102 of the cover 119 is again flat and the increasing cross section of the collecting channel 78 is produced by a helical surface 80, 81, 82 which is provided on an annular member 103 , the screw 104 is attached to the inside of the lid 119 by means of adjusting. The outside 105 of the flange 77 is not bounded in a helical manner.
The arrangement according to FIG. 13 is similar to that according to FIG. To reduce the volume of the collecting channel 78, however, an annular filling member 106 is provided which is gela Gert on the pin 73 and surrounds the same between the flange 77 and the cover 6.9.
A suitable recess is provided in the cover 69 for receiving the filling member 106, with a corresponding reduction in the radial width of the screw surface 80, 81, 82
The embodiment shown in FIG. 14 is essentially similar to the embodiment shown in FIG.
However, an insert ring <B> 160 </B> extends axially to the inner end of a cylindrical bore 161 in which it is mounted and has a recess 172 which forms the spiral channel and is surrounded by a cylindrical side wall <B> 163 </ B> and a helical end wall 164 is limited. The collecting channel can: be widened by increasing the diameter of the cylindrical side wall 163.
Conversely, the volume of the collecting channel can be reduced by replacing the ring 160 with another ring with a side wall 163 of smaller diameter.
The insert ring facilitates the use of rotors of different diameters in a given pump housing, with a. Insert ring with a side wall 163 with a smaller diameter is used together with a rotor with a smaller diameter. and vice versa.
In the embodiment according to FIG. 15, the pump housing 168 has an outlet channel 169, and is provided with an axially directed bore 170, i. H. with a bore which is open at both axially opposite ends of the housing. On its inlet side, the housing is closed by a cover 171 which has an inlet channel 172 which leads to the inlet opening 173 of a rotor 174. At its opposite end, the housing 168 is closed by a cover 175, which has a gland housing 176 and a base 177.
Insert rings 180, 181 are provided between the covers 171, 175 and the cylindri's bore 170 of the housing 168. The insert rings 180, 181 have flanges 182, 183 which are located between the housing 168 and the flanges 184, 185 of the covers 171, 175. Spacer rings 186, 187 are arranged between the housing 168 and the flanges 182, 183 of the insert rings 180, 181.
The insert rings 180, 181 have. at their opposite ends screw surfaces 120, 121, 122. These surfaces, together with the cylindrical bore 170 of the housing 168, serve to delimit the relevant collecting ducts between which the rotor chamber is located. The volume of the collecting channels can be changed by removing the spacer rings 186, 187 or by using spacer rings of a different thickness.
16 and 17 show an arrangement which is similar to that of FIG. The circumferentially variable cross-section of the collecting channel 78 results in this case from a spiral-shaped surface 190 which is directed radially outward and is formed on an annular member 191 which is inserted into the housing and fits snugly on the pin 73, which it surrounds. In this embodiment, the collecting channel 78 has a constant axial depth and the variable cross section results.
from a change in radial width.
The necessary means for sealing the pump parts at the connection points are not shown or described in detail; however, they can be of any suitable known type.
In all the embodiments described so far with reference to FIGS. 1-17, the housing has an axially directed, cylindrical bore which is open at least at one end and leads to or comprises the rotor chamber and in which a collecting channel is provided. In all these cases, the increasing cross-section of the Spiralk.anal results from appropriately shaped surfaces of one or more members that are inserted into the pump housing and can be detached from it.
It should be emphasized that in the housings described with reference to FIGS. 1 to 15, the collecting channel has a constant radial width and an increasing axial depth, with a rectangular cross section. The rectangular shape of the cross section of the collecting channel results in a very simple construction.
The cross-section of the collecting channel can of course also be trapezoidal in shape with flat sides. Such shapes of the spiral channel in which the walls are flat in cross-section are generally desirable, but the collecting channel could also be designed so that the sides of the cross-section , or some of these sides are not flat.
18-21 show a multistage centrifugal pump, which in each stage has a collecting channel of constant radial width and increasing axial depth in the circumferential direction, a connection between the outlet end of the collecting channel of each stage and that to the inlet of the rotor the inlet duct leading to the next stage is provided.
The housing includes a series of circular, plate-like or radially extending housing members 250 and 251. Each housing member 250 has a central opening which defines a neck 254 for the entry portion 255 of the associated rotor 256. Each housing member 250 has an axially extending, annular wall 257 which receives an axially directed projection 258 of the adjacent housing member 251.
The projection 258 of the housing member <B> 251 </B> has a helical shaped surface 259 which faces a flat surface 260 of the housing member 250 and defines a collecting channel of constant, radial width and with increasing, axial depth in the circumferential direction. The collecting channel 261 is located next to a rotor chamber 361 in the axial direction.
This is formed by that part of the space within the cylindrical wall 257 which contains the rotor and extends radially outward from the circumference of the rotor. If desired, the surface 260 of the housing member can also be provided with a shaped surface and the steepness of the helical surface 259 can be reduced accordingly in order to obtain a collecting channel with the desired property.
The annular wall 257 of the housing member 250 is cut out over part of its circumference, as indicated by 262 in FIG.
Housing member 251 includes a wall 263 and is circumferentially provided with an annular flange 264. The projection 258 protrudes from one side 265 of the wall 263, which has a central opening 266 for receiving the pump shaft 267.
On the other side 269 of the wall 263 there is provided an arcuate wall 270 which projects axially from this plate 263 to separate a dead space 271 from a space on the other side of this wall, the latter space having an inlet duct 272 leading to the input part of the rotor 273 of the next stage, and an inwardly directed passage 274, the outer end 275 of which communicates with a channel 276.
The channel 276 leads through the wall 263 and extends in an inclined or helical manner to the axis direction from the outlet end of the mold surface 259 to the outer end 275 of the passage 274. Accordingly, the liquid that reaches the larger outlet end of the collecting channel can be smooth 19 and the appropriate channel 276 in the wall 263 to the outer end 275 of the passage and then inward to the inlet channel 272 of the next stage.
The cutout 262 of the annular wall 257 of the housing member 250 is essentially aligned with the inlet end of the channel 276 of the wall 263, so that the channel 276 is prevented from being closed by the wall 257.
Fig. 18 shows only two stages of a multistage pump, however any number of such stages can be arranged in series, each stage containing housing members 250, 251 and a rotor 256.
The outer cylindrical surface of the annular projection forms the inner delimitation of the collecting channel 261 and extends in the axial direction closer to the rotor chamber 361 than the larger part of the shaped surface 259. The diameter of this cylindrical surface is larger than that of the rotor .
Since the opposite surfaces of the housing members 250, 251 are easily accessible for machining, filing or other work prior to their assembly, it is possible to manufacture such multi-stage pumps accurately and relatively economically from castings, or by welding as with this 3 and 4 has been described. The inner upper surfaces can be made smooth in order to facilitate the flow of the liquid.
The present invention permits the manufacture of the housing of a turbomachine from a number of parts, the majority or even all of which, with the exception of the inlet and outlet parts. Outlet channels in which the planes perpendicular to the axis of rotation have a circular cross-section.
With the inventive flow machines, z. B. Pumps, can have very different characteristics only by adjusting or changing. the insert can be achieved with the mold surface without a significant loss of efficiency would have to be accepted.
The adjustment of the mold surface is usually done in the axial direction. However, it is also possible to change the characteristics: by turning the insert slightly.
This rotation is made possible by the fact that the insert is located in a round hole. Another change in characteristics can be achieved by replacing the rotor. It can thus be used a single, standard housing for flow machines with widely differing characteristics, which leads to a reduction in production costs. The changes in the characteristic are on.
Place, d. H. Possible with machines installed in pipelines, whereby the housing does not need to be removed.