DE10301629B4

DE10301629B4 - Freistrompumpe

Info

Publication number: DE10301629B4
Application number: DE10301629A
Authority: DE
Inventors: Rolf Witzel; Christoph Jäger; Peer Springer
Original assignee: KSB AG
Current assignee: KSB AG
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2013-05-29
Anticipated expiration: 2023-01-18
Also published as: AR042892A1; AU2003290021A1; EP1583910B1; DE10301629A1; EP1583910A1; WO2004065796A1; WO2004065796A8

Abstract

Freistrompumpe zur Förderung von mit festen Beimengungen versetzten Flüssigkeiten, mit einem Gehäuse (1), in dem einerseits ein an seinem Außendurchmesser nicht abgedecktes Laufrad (2) angeordnet ist und in dem andererseits ein offener Raum zwischen dem Laufrad und der saugseitigen Gehäusewand (10) gebildet wird, wobei der radial zum Laufrad (2) gelegene Gehäuseraum, im Meridianschnitt gesehen, asymmetrisch ist, und wobei der Abstand der saugseitigen Gehäusewand (10) zum Laufrad (2) mit dem Durchmesser stetig abnimmt, jedoch zwischen dem Laufrad (2) und der saugseitigen Gehäusewand (10) über den gesamten Umfang ein solcher Abstand besteht, dass ein in der Förderflüssigkeit enthaltener fester Gegenstand, der in seiner größten Ausdehnung dem Durchmesser einer vorgegebenen Kugel entspricht, die Freistrompumpe zu passieren vermag, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang der saugseitigen Gehäusewand (10) zu der Wand (11) des radial zum Laufrad (2) gelegenen Gehäuseraums stufenlos erfolgt, wobei dieser Gehäuseraum, im Meridianschnitt gesehen, in der Weise asymmetrisch ist, dass die Querschnitte der radial zur Kontur des Laufrades (2) gelegenen Bereiche größer sind als die Querschnitte der saugseitig davor gelegenen Bereiche, und wobei die Querschnitte der radial zur Kontur des Laufrades (2) gelegenen Bereiche in Richtung auf den Auslass (12) der Freistrompumpe auf eine solche Größe anwachsen, dass die vorgegebene Kugel das Gehäuse (1) zu passieren vermag, wobei die Krümmung in dem radial zur Kontur des Laufrades (2) liegenden Abschnitt stärker ist als in dem entsprechenden saugseitigen Bereich der Gehäusewand (11).

Description

Die Erfindung betrifft eine Freistrompumpe zur Förderung von mit festen Beimengungen versetzten Flüssigkeiten, mit einem Gehäuse, in dem einerseits ein an seinem Außendurchmesser nicht abgedecktes Laufrad angeordnet ist und in dem andererseits ein offener Raum zwischen dem Laufrad und der saugseitigen Gehäusewand gebildet wird, wobei der radial zum Laufrad gelegene Gehäuseraum, im Meridianschnitt gesehen, asymmetrisch ist, und wobei der Abstand der saugseitigen Gehäusewand zum Laufrad mit dem Durchmesser stetig abnimmt, jedoch zwischen dem Laufrad und der saugseitigen Gehäusewand über den gesamten Umfang ein solcher Abstand besteht, dass ein in der Förderflüssigkeit enthaltener fester Gegenstand, der in seiner größten Ausdehnung dem Durchmesser einer vorgegebenen Kugel entspricht, die Freistrompumpe zu passieren vermag.
Eine derartige Freistrompumpe ist bekannt durch die EP 0 649 987 B1 . Das Problem, dass der für den Durchtritt fester Beimengungen zwischen dem Laufrad und dem Gehäuse freizuhaltende Raum eine Verschlechterung des Wirkungsgrades im Vergleich zu anderen Kreiselpumpen mit sich bringt, soll gemäß der zitierten Schrift dadurch verringert werden, dass ein im Wesentlichen kreisförmiger Eintrittsbereich in eine das Laufrad umgebende Spirale übergeht. Hierdurch wird eine im Meridianschnitt erkennbare Stufe zwischen dem kreisförmigen Bereich und dem Spiralbereich gebildet. Durch die Stufe soll ein Teil der Rückströmung zum kreisförmigen Bereich und damit ein durch die in unerwünschter Richtung erfolgende Strömung verursachter Verlust vermindert werden. Da aber dennoch eine nennenswerte Umströmung der durch die Stufe gebildeten Kante gegeben ist, ergeben sich hier zusätzliche Verwirbelungen, die von sich aus zu einer Beeinträchtigung des Wirkungsgrades führen. Im Übrigen muss im Bereich der Kante mit einem erhöhten Verschleiß der Gehäusewand gerechnet werden, was wiederum zu einer unerwünschten Beeinflussung der Strömung in der Pumpe und zu der Notwendigkeit eines frühzeitigen Austausches des Gehäuses führt.
Die DE 35 20 263 C2 offenbart eine Freistrompumpe, deren Gehäuse als reines Ringgehäuse gestaltet ist. Die Schaufeln des Freistromrades sind zur Wirkungsgradverbesserung mit am Schaufelrand angeordneten Bünden ausgestattet, wodurch ein nur teilweise offenes Laufrad entsteht. Die für einen Kugeldurchgang vorgesehene freie Passage ist durch den schaufellosen Gehäuseraum zwischen Laufrad und saugseitiger Gehäusewand gegeben, der dementsprechend groß gestaltet ist und zu Wirkungsgradeinbußen führt.
Die GB 1 255 948 A zeigt eine Freistrompumpe mit einem Ringgehäuse und einem zurückgesetzt angeordneten Laufrad.
Die US 4 076 179 A beschreibt eine Abwasserpumpe mit einer speziellen Laufradgestaltung.
Die EP 0 754 865 A2 offenbart eine Freistrompumpe mit zwei Pumpengehäuseteilen, wovon wenigstens eines mit einem Vorsprung zur Verengung eines freien Strömungsdurchgangs versehen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine den Wirkungsgrad steigernde Verkleinerung des Pumpenraumes zu erreichen, ohne dabei nennenswerte unerwünschte Nebenwirkungen in Kauf zu nehmen.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Übergang der saugseitigen Gehäusewand zu der Wand des radial zum Laufrad gelegenen Gehäuseraums stufenlos erfolgt, wobei dieser Gehäuseraum, im Meridianschnitt gesehen, in der Weise asymmetrisch ist, dass die Querschnitte der radial zur Kontur des Laufrades gelegenen Bereiche größer sind als die Querschnitte der saugseitig davor gelegenen Bereiche, und wobei die Querschnitte der radial zur Kontur des Laufrades gelegenen Bereiche in Richtung auf den Auslass der Freistrompumpe auf eine solche Größe anwachsen, dass die vorgegebene Kugel das Gehäuse zu passieren vermag, wobei die Krümmung in dem radial zur Kontur des Laufrades liegenden Abschnitt stärker ist als in dem entsprechenden saugseitigen Bereich der Gehäusewand.
Die erfindungsgemäße Gestaltung erlaubt eine Optimierung des Pumpenraumes in der Weise, dass die saugseitige Gehäusewand und ein Teil des radial zum Laufrad gelegenen Gehäuseraums auf einen Minimalabstand an das Laufrad herangerückt werden. Die für den Durchgang der gedachten Kugel freizuhaltende Passage wird dabei in dem radial zu der Kontur des Laufrades vorhandenen Gehäuseraum gebildet.
Die Erfindung ist mit besonderem Vorteil bei Freistrompumpen mit einem zumindest teilweise spiralförmig gestalteten Gehäuse einsetzbar, kann aber im Gegensatz zu der oben geschilderten Pumpe auch in Ringgehäusen eingesetzt werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird empfohlen, die Querschnitte der radial zur Kontur des Laufrades gelegenen Bereiche das Gehäuseraums jeweils zumindest teilweise als Kreisabschnitte auszubilden, wobei deren Radius in Richtung auf den Auslass auf ein Maß ansteigt, welches gleich oder größer ist als der Radius der vorgegebenen Kugel.
Anhand eines Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in
1 einen Meridianschnitt durch eine erfindungsgemäße Freistrompumpe;
2 einen Schnitt gemäß der Linie X-X durch die Freistrompumpe der 1.
Im Gehäuse 1 der Freistrompumpe ist ein Laufrad 2 auf einer Welle 3 befestigt. Das Gehäuse 1 ist ein Spiralgehäuse. Der Befestigung des Laufrades 2 dient ein Nabenkörper 4, in den eine Schraube 5 eingreift. Auf der Tragscheibe 6 des Laufrades 2 sind mehrere Schaufeln 7 angeordnet. Ein saugseitig in das Gehäuse 1 eingesetzter Deckel 8 bildet einen Einlauf 9. Die Gehäusewand 10 des Deckels 8 verläuft konisch in der Art, dass der Abstand der Gehäusewand 10 zum Laufrad 2 mit dem Durchmesser abnimmt.
Der Spiralraum des Gehäuses 1 ist, im Meridianschnitt gesehen, asymmetrisch gestaltet. Die 1 zeigt dies. Diese Asymmetrie ist so beschaffen, dass die radial zur Kontur des Laufrades 2 gelegenen Querschnittsflächen des Gehäuses 1 jeweils größer sind als die entsprechenden Querschnittsflächen der saugseitig vor ihnen gelegenen Bereiche. Dies ist auch an der Krümmung der radial zum Laufrad 2 gelegenen Gehäusewand 11 zu erkennen, die in dem radial zur Kontur des Laufrades 2 liegenden Abschnitt stärker ist als in dem entsprechenden saugseitigen Bereich der Gehäusewand 11. Die stärkere Krümmung ist weitgehend als Kreisabschitt ausgebildet; zum Auslass 12 hin wächst sie auf eine der Kontur einer vorgegebenen Kugel entsprechende Größe an.
Der Übergang der von dem Deckel 8 gebildeten Gehäusewand 10 zur Gehäusewand 11 der Spirale erfolgt stufenlos. Die 2 zeigt den Verlauf der vom Gehäuse 1 gebildeten, das Laufrad 2 umschließenden Spirale.
Ein mit der Strömung über den Einlauf 9 in das Gehäuse 1 der Freistrompumpe eintretender fester Gegenstand wird zunächst von der Zirkulationsströmung des Laufrades 2 in der Schwebe gehalten, dabei aber von der im Gehäuse 1 herrschenden Absolutströmung in Richtung des Auslasses 12 gefördert. Aufgrund der Gestaltung der Gehäusewand 10 ergibt sich vor dem Auslass 12 ein freier Durchgang, der in seiner Mindesterstreckung der Größe einer vorgegebenen Kugel entspricht. Der von der Strömung bewegte Gegenstand kann über diesen Durchgang und den Auslass 12 die Freistrompumpe verlassen.

Claims

Freistrompumpe zur Förderung von mit festen Beimengungen versetzten Flüssigkeiten, mit einem Gehäuse (1), in dem einerseits ein an seinem Außendurchmesser nicht abgedecktes Laufrad (2) angeordnet ist und in dem andererseits ein offener Raum zwischen dem Laufrad und der saugseitigen Gehäusewand (10) gebildet wird, wobei der radial zum Laufrad (2) gelegene Gehäuseraum, im Meridianschnitt gesehen, asymmetrisch ist, und wobei der Abstand der saugseitigen Gehäusewand (10) zum Laufrad (2) mit dem Durchmesser stetig abnimmt, jedoch zwischen dem Laufrad (2) und der saugseitigen Gehäusewand (10) über den gesamten Umfang ein solcher Abstand besteht, dass ein in der Förderflüssigkeit enthaltener fester Gegenstand, der in seiner größten Ausdehnung dem Durchmesser einer vorgegebenen Kugel entspricht, die Freistrompumpe zu passieren vermag, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang der saugseitigen Gehäusewand (10) zu der Wand (11) des radial zum Laufrad (2) gelegenen Gehäuseraums stufenlos erfolgt, wobei dieser Gehäuseraum, im Meridianschnitt gesehen, in der Weise asymmetrisch ist, dass die Querschnitte der radial zur Kontur des Laufrades (2) gelegenen Bereiche größer sind als die Querschnitte der saugseitig davor gelegenen Bereiche, und wobei die Querschnitte der radial zur Kontur des Laufrades (2) gelegenen Bereiche in Richtung auf den Auslass (12) der Freistrompumpe auf eine solche Größe anwachsen, dass die vorgegebene Kugel das Gehäuse (1) zu passieren vermag, wobei die Krümmung in dem radial zur Kontur des Laufrades (2) liegenden Abschnitt stärker ist als in dem entsprechenden saugseitigen Bereich der Gehäusewand (11).
Freistrompumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein das Laufrad (2) umgebendes Ringgehäuse.
Freistrompumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein das Laufrad umgebendes Gehäuse (1), das mindestens zu einem Teil spiralförmig gestaltet ist.
Freistrompumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnitte der radial zur Kontur des Laufrades (2) gelegenen Bereiche des Gehäuseraums jeweils zumindest teilweise als Kreisabschnitte ausgebildet sind, wobei deren Radius in Richtung auf den Auslass (12) auf ein Maß ansteigt, welches gleich oder größer ist als der Radius der vorgegebenen Kugel.