EP0894196B1 - Peripheralpumpe - Google Patents

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EP0894196B1
EP0894196B1 EP97920637A EP97920637A EP0894196B1 EP 0894196 B1 EP0894196 B1 EP 0894196B1 EP 97920637 A EP97920637 A EP 97920637A EP 97920637 A EP97920637 A EP 97920637A EP 0894196 B1 EP0894196 B1 EP 0894196B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
blades
rotor
peripheral pump
pump according
chambers
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP97920637A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0894196A1 (de
Inventor
Hans-Dieter Wilhelm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP0894196A1 publication Critical patent/EP0894196A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0894196B1 publication Critical patent/EP0894196B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D5/00—Pumps with circumferential or transverse flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/188—Rotors specially for regenerative pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D5/00—Pumps with circumferential or transverse flow
    • F04D5/002—Regenerative pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/30—Retaining components in desired mutual position
    • F05D2260/34—Balancing of radial or axial forces on regenerative rotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/30—Retaining components in desired mutual position
    • F05D2260/35—Reducing friction between regenerative impeller discs and casing walls

Definitions

  • the invention relates to a peripheral pump with a driven, rotating in a pump housing Impeller, in each of which in its end faces Wreath of blades for conveying a liquid from one Inlet channel worked up to an outlet channel and with both sides in the area of the blades in the Pump housing incorporated ring channels with vane chambers opposite each other between the blades Form delivery chambers, the impeller in its radially inner area and in the area of its circumferential Edge of the pump housing to limit a sealing gap faces with a small distance and the blades seen in the direction of rotation from the central area of the Rise the impeller towards the end faces, in the area of two opposing blade chambers the blades connect to overflow the Liquid is generated and that the inlet channel with the one delivery chamber and the outlet channel with the other Delivery chamber is connected.
  • peripheral pumps are often used to pump Fuel in a fuel tank of a motor vehicle used and are therefore known.
  • the funding chambers are of one in the middle of the impeller arranged center bar separated from each other.
  • At a Rotation of the impeller creates the blades in the delivery chambers one transverse to the direction of movement of the blades running circulation flow.
  • This circulation flow runs on both sides of the impeller from on each Inlet ports arranged in the pump housing to the Outlet channels.
  • a sill is arranged which is the circulation flow interrupts.
  • This peripheral pump is maintenance free and has a high efficiency.
  • Shape of the blades reduces shock losses from one Impact of the liquid on the front or at Flow around the blades are caused. This Impact losses always occur when the to be funded Liquid from the ring channels in the area of the Impeller. Furthermore, through this design the scoops the liquid as it enters the ring channels accelerated to a speed that initially seen in the direction of rotation of the impeller is higher than the speed of the blades. Then takes the speed in the direction of rotation of the impeller, while the speed is transverse to the direction of rotation elevated. The circulation currents therefore have an in Circumferential direction of the impeller pointing lance shape, what to leads to a high delivery pressure of the peripheral pump.
  • a disadvantage of the known peripheral pump is that it has two inlet channels and two outlet channels. This design leads to an unnecessarily high assembly effort of the Peripheral. Furthermore, the peripheral pump has passed through their two separated from each other by the central bridge Production chambers have a large construction volume.
  • peripheral pumps with axial flow a single outlet channel and a single inlet channel become known in which the liquid from one Conveying chamber flows over to the other conveying chamber.
  • the Liquid flows radially through the impeller outer area of the blade chambers.
  • This design leads to an unfavorable circulation flow profile, by guiding elements on the back of the Buckets must be steered. These guiding elements are intended also reduce the impact losses on the inlet side. However, these guide elements cause friction losses and occupy a large proportion of the volume of the Feed chambers.
  • the peripheral pump in A reduced compared to other peripheral pumps Delivery volume and a lower delivery pressure.
  • the invention is based on the problem of a peripheral pump of the type mentioned in such a way that the smallest possible construction volume with a high one Delivery volume and at the same time a high delivery pressure having.
  • This design makes the peripheral pump axial via a first delivery chamber and a second delivery chamber flows through and has only a single inlet channel and a single outlet channel.
  • the peripheral pump can therefore be carried out with particularly little effort for example in a fuel tank.
  • the impeller has none of the delivery chambers from each other separating center bar, so that the peripheral pump particularly builds narrow.
  • the peripheral pump according to the invention has a particularly high delivery volume because of the vane chambers are not restricted with guide elements.
  • the liquid can almost without disturbing the circulation flow from the first Overflow the delivery chamber into the second delivery chamber, which leads to a particularly high delivery pressure and particularly high efficiency of the peripheral pump according to the invention leads.
  • the slight disturbance of the circulation flow is particularly effective with hot liquids advantageous with a high vapor pressure, as this at a disturbance or a break in the circulation flow to form the pressure reducing and Cavitation damage to the impeller causing steam bubbles tend. Furthermore, the liquid to be pumped is thanks the low friction losses hardly warmed up.
  • shock losses when the circulation flow occurs can be kept to a minimum in the blade chambers restrict if the blades according to another advantageous Development of the invention in the direction of rotation the wheel seen at an angle of 5 to 45 ° to the Surface normals of the end faces of the impeller from that middle area of the impeller to the respective front side climb up.
  • the peripheral pump according to the invention already reaches at a low speed of the impeller high discharge pressure if the buckets according to another advantageous development of the invention in the running direction the impeller seen at an angle of 10 to 20 ° to Surface normals of the end faces of the impeller from that middle area of the impeller to the respective Rise towards the front.
  • a low overall depth and simple manufacturability results themselves when the connection is due to an overlap of the circular delivery chambers is formed.
  • the liquid flows particularly easily from the first Delivery chamber into the second delivery chamber when through Overlap of the production chambers created connection according to another advantageous development of the invention in the radial direction of the impeller to the outside and / or expanded inside. This also leads to a Increase in the maximum achievable delivery pressure.
  • the ratio of the speed of the liquid is normal to the direction of rotation and the average speed in Circulation direction to one another is crucial for stability the circulation flow and thus for the one with the Peripheral pump maximum delivery pressure that can be generated.
  • This Ratio is one at a given working point Peripheral pump in which the circular delivery chambers approximately half on the blade chambers and the ring channels are divided, only depending on the ratio of the average diameter of the ring of the blades to the radius of the production chambers. With such a peripheral pump becomes a high discharge pressure according to another advantageous development of the invention simply because achieved the ratio of the average diameter the rim of the blades to the radius of the delivery chamber greater than 7 and less than 99 is selected.
  • the radius or the chamfer only has to be on the blades Edges exist at which the circulation flow touched the blades. Then the blades form constructively particularly simple if the radius or the Chamfer seen on the edge in the running direction of the impeller the front of the blades in a radially outer area and on the edge of the back in a radially inner Area is arranged.
  • the interference-reducing effect of the radii or the width the chamfer essentially depends on the dimensions of the blades from. For example, large shovels need accordingly large radii or chamfers.
  • the liquid circulates according to another advantageous development the invention is particularly low-interference in the delivery chambers, if the radius or the width of the chamfer is at least 1/70 corresponds to the height of the blades.
  • Axial forces acting on the impeller could damage the impeller when operating the peripheral pump against the pump housing press, which increases wear while at the same time Reduction in the discharge pressure.
  • the axial forces acting on the impeller can be according to another advantageous development of the invention just pick it up when the impeller is on its face several opposing depressions has and each two opposing depressions are interconnected.
  • the wells thus form pressure pockets of an axial plain bearing, the via the sealing gap between the impeller and the pump housing are connected to the delivery chambers.
  • the wells could be in one of the blades seen radially outer region of the impeller his.
  • the impeller has a high peripheral speed, whereby the axial forces already at the start of the Peripheral pump can be included.
  • the peripheral pump is particularly space-saving if the Deepening according to another advantageous development of the invention seen from the blades in radially inner region of the impeller are arranged.
  • the wells have very good volume Emergency running properties in the event of a short-term absence of the liquid to be pumped when the wells according to another advantageous development of the invention are designed trough-shaped.
  • depressions are advantageous according to another Further development of the invention is easy to manufacture if according to another advantageous further development of the Invention in a tangential section through the impeller are pocket-shaped.
  • the impeller is inexpensive to manufacture if it is in accordance another advantageous development of the invention is made of plastic by injection molding. Furthermore, the impeller made of plastic has a particularly low weight, which makes the peripheral pump their maximum delivery rate very quickly after a start reached.
  • Figure 1 shows a longitudinal section of an inventive Peripheral pump with a pump housing 1, in which an impeller 2 is rotatably arranged.
  • the Impeller 2 is non-rotatably at its center on a drive shaft 7 attached.
  • the pump housing 1 has in the area of the blades 6, 6a, 6b on both sides, respectively a ring channel 8, 9.
  • the ring channels 8, 9 form together with blade chambers 10, 10a, 10b shown in FIG between the blades 6, 6a, 6b delivery chambers 11, 12, which each have a circular cross section. at a rotation of the impeller 2 arise in the delivery chambers 11, 12 circulation flows of a to be promoted Liquid.
  • the circulation flows are for clarification marked with arrows in FIGS. 1 and 2.
  • the delivery chambers 11, 12 are here in each case half on the blade chambers 10, 10a, 10b and the ring channels 8, 9 divided and have one another a connection 13 by an intersection of their circular cross sections is generated. Through this connection 13 can fluid from almost swirling one delivery chamber 11 into the other delivery chamber 12 overflow.
  • the impeller 2 In its radially outer area and on its end faces 3, 4, the impeller 2 is the pump housing 1 with a short distance opposite. This creates an um the impeller 2 circumferential sealing gap 14 which the delivery chambers 11, 12 seals.
  • the area of the impeller 2 is in the end faces 3, 4 a plurality of mutually opposite depressions 15, 16 incorporated. Two opposing depressions each 15, 16 are connected to one another by a channel 17. Through the sealing gap 14 between the impeller 2 and the pump housing 1 gets a small amount of leakage the liquid to be pumped to the depressions 15, 16. As a result, the recesses 15, 16 form axial sliding bearings for the impeller 2. In operation of the peripheral pump The impeller 2 thus floats smoothly on a liquid film.
  • Figure 2 shows a tangential section through the Peripheral pump according to the invention from Figure 1 along the Line II - II.
  • the pump housing 1 has an inlet duct 18 and an outlet duct 19, which are arranged on both sides of the impeller 2 Sills 20 are separated.
  • the sill 20 interrupts those generated in the delivery chambers 11, 12 Circulation flows of the liquid to be pumped.
  • the Inlet channel 18 is connected to the first delivery chamber 11 connected immediately behind the sill 20. In the direction of rotation seen immediately in front of the sill 20 the second delivery chamber 12 opens into the outlet channel 19.
  • the blades 6, 6a, 6b are symmetrical in the impeller 2 arranged and rise from an axially central area of the impeller 2 to the end faces 3, 4 of the impeller 2 by an angle ⁇ .
  • the drawn angle ⁇ is here about 15 °.
  • FIG. 3 shows a tangential section of the depressions 15, 16 of the impeller 2 along the line III - III from Figure 1.
  • the depressions 15, 16 are pocket-shaped incorporated into the impeller 2 and over at its center the channel 17 interconnected.

Landscapes

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Infusion, Injection, And Reservoir Apparatuses (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Peripheralpumpe mit einem angetriebenen, sich in einem Pumpengehäuse drehenden Laufrad, in welchem in seinen Stirnseiten jeweils ein Kranz von Schaufeln zum Fördern einer Flüssigkeit von einem Einlaßkanal bis zu einem Auslaßkanal eingearbeitet ist, und mit beidseitig im Bereich der Schaufeln in das Pumpengehäuse eingearbeiteten Ringkanälen, die mit Schaufelkammern zwischen den Schaufeln einander gegenüberliegende Förderkammern bilden, wobei das Laufrad in seinem radial inneren Bereich und im Bereich seines umlaufenden Randes dem Pumpengehäuse zur Begrenzung eines Dichtspaltes mit geringem Abstand gegenübersteht und die Schaufeln in Drehrichtung gesehen von dem mittleren Bereich des Laufrades zu den Stirnseiten hin ansteigen, im Bereich zweier einander gegenüberliegender Schaufelkammern der Schaufeln eine Verbindung zum Überströmen der Flüssigkeit erzeugt ist und daß der Einlaßkanal mit der einen Förderkammer und der Auslaßkanal mit der anderen Förderkammer verbunden ist.
Solche Peripheralpumpen werden häufig zum Fördern von Kraftstoff in einem Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeuges eingesetzt und sind damit bekannt. Die Förderkammern sind hierbei von einem in der Mitte des Laufrades angeordneten Mittelsteg voneinander getrennt. Bei einer Drehung des Laufrades erzeugen die Schaufeln in den Förderkammern eine quer zur Bewegungsrichtung der Schaufeln verlaufende Zirkulationsströmung. Diese Zirkulationsströmung verläuft beidseitig des Laufrades von auf jeder Seite im Pumpengehäuse angeordneten Einlaßkanälen zu den Auslaßkanälen. Zwischen den Auslaßkanälen und den Einlaßkanälen ist jeweils in den Ringkanälen des Pumpengehäuses ein Schweller angeordnet, der die Zirkulationsströmungen unterbricht. Diese Peripheralpumpe ist wartungsfrei und hat einen hohen Wirkungsgrad. Die von dem mittleren Bereich des Laufrades zu seinen Stirnseiten ansteigende Form der Schaufeln vermindert Stoßverluste, die von einem Aufprallen der Flüssigkeit auf die Vorderseite bzw. beim Umströmen der Schaufeln hervorgerufen werden. Diese Stoßverluste entstehen immer dann, wenn die zu fördernde Flüssigkeit von den Ringkanälen in den Bereich des Laufrades gelangt. Weiterhin wird durch diese Gestaltung der Schaufeln die Flüssigkeit beim Eintritt in die Ringkanäle auf eine Geschwindigkeit beschleunigt, die zunächst in Umlaufrichtung des Laufrades gesehen höher ist als die Geschwindigkeit der Schaufeln. Anschließend nimmt die Geschwindigkeit in Umlaufrichtung des Laufrades ab, während sich die Geschwindigkeit quer zur Umlaufrichtung erhöht. Die Zirkulationsströmungen haben damit eine in Umlaufrichtung des Laufrades weisende Lanzenform, was zu einem hohen Förderdruck der Peripheralpumpe führt.
Nachteilig an der bekannten Peripheralpumpe ist, daß sie zwei Einlaßkanäle und zwei Auslaßkanäle hat. Diese Gestaltung führt zu einem unnötig hohen Montageaufwand der Peripheralpumpe. Weiterhin hat die Peripheralpumpe durch ihre beiden von dem Mittelsteg voneinander getrennten Förderkammern ein großes Bauvolumen.
Es sind bereits axial durchströmte Peripheralpumpen mit einem einzigen Auslaßkanal und einem einzigen Einlaßkanal bekannt geworden, bei denen die Flüssigkeit von der einen Förderkammer zu der anderen Förderkammer überströmt. Die Flüssigkeit durchströmt hierbei das Laufrad in einem radial äußeren Bereich der Schaufelkammern. Diese Gestaltung führt jedoch zu einem ungünstigen Zirkulationsströmungsprofil, das durch Leitelemente an den Rückseiten der Schaufeln gelenkt werden muß. Diese Leitelemente sollen ebenfalls die Stoßverluste an der Einlaßseite vermindern. Diese Leitelemente rufen jedoch Reibungsverluste hervor und beanspruchen einen großen Anteil des Volumens der Förderkammern. Hierdurch hat die Peripheralpumpe im Vergleich zu anderen Peripheralpumpen ein vermindertes Fördervolumen und einen geringeren Förderdruck.
Es sind weiterhin Pumpen bekannt, bei denen das Überströmen durch einen Durchbruch zwischen zwei benachbarten Förderkammern erfolgt (WO-A-92/90457, US 5,409,537). Der Nachteil dieser Pumpen besteht darin, daß durch das Überströmen die Zirkulationsströmung in den Förderkammern gestört wird und dadurch das Fördervolumen und der Förderdruck verringert werden.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Peripheralpumpe der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß sie ein möglichst geringes Bauvolumen bei einem hohen Fördervolumen hat und gleichzeitig einen hohen Förderdruck aufweist.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Förderkammern im Bereich der Schaufelkammern einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen wodurch die Reibungsverluste besonders gering sind.
Durch diese Gestaltung wird die Peripheralpumpe axial über eine erste Förderkammer und eine zweite Förderkammer durchströmt und weist jeweils nur einen einzigen Einlaßkanal und einen einzigen Auslaßkanal auf. Die Peripheralpumpe läßt sich deshalb mit einem besonders geringen Aufwand beispielsweise in einem Kraftstoffbehälter montieren. Das Laufrad hat keinen die Förderkammern voneinander trennenden Mittelsteg, so daß die Peripheralpumpe besonders schmal baut. Die erfindungsgemäße Peripheralpumpe hat ein besonders hohes Fördervolumen, da die Schaufelkammern nicht mit Leitelementen eingeengt sind. Die Reibungsverluste innerhalb der Zirkulationsströmung bei einem Übergang von der ersten Förderkammer in die zweite Förderkammer werden durch die Verbindung ihrer Förderkammern besonders klein gehalten. Die Flüssigkeit kann damit nahezu ohne Störung der Zirkulationsströmung von der ersten Förderkammer in die zweite Förderkammer überströmen, was zu einem besonders hohen Förderdruck und zu einem besonders hohen Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Peripheralpumpe führt. Die geringe Störung der Zirkulationsströmung wirkt sich besonders bei heißen Flüssigkeiten mit einem hohen Dampfdruck vorteilhaft aus, da diese bei einer Störung oder einem Abreißen der Zirkulationsströmung zur Bildung von den Förderdruck verringernden und Kavitationsschäden am Laufrad hervorrufenden Dampfblasen neigen. Weiterhin wird die zu fördernde Flüssigkeit dank der geringen Reibungsverluste kaum erwärmt.
Die Stoßverluste bei einem Eintritt der Zirkulationsströmung in die Schaufelkammern lassen sich auf ein Minimum beschränken, wenn die Schaufeln gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung in Laufrichtung des Laufrades gesehen um einen Winkel von 5 bis 45° zur Oberflächennormalen der Stirnseiten des Laufrades von dem mittleren Bereich des Laufrades zu der jeweiligen Stirnseite hin ansteigen.
Die erfindungsgemäße Peripheralpumpe erreicht bereits bei einer niedrigen Drehzahl des Laufrades einen besonders hohen Förderdruck, wenn die Schaufeln gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung in Laufrichtung des Laufrades gesehen um einen Winkel von 10 bis 20° zur Oberflächennormalen der Stirnseiten des Laufrades von dem mittleren Bereich des Laufrades zu der jeweiligen Stirnseite hin ansteigen.
Bei niedrigen Drehzahlen läßt sich sehr einfach eine lanzenförmige, in Drehrichtung des Laufrades gerichtete Zirkulationsströmung erzeugen, wenn die Schaufeln gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung in Laufrichtung des Laufrades gesehen parabelförmig von dem mittleren Bereich des Laufrades zu den Stirnseiten hin ansteigen.
Resonanzschwingungen, die bei bestimmten Drehzahlen der Peripheralpumpe und Viskositäten der Flüssigkeiten entstehen und zu störenden Geräuschen führen, lassen sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach dadurch vermeiden, daß die Schaufeln zueinander unterschiedliche Winkelabstände haben.
Eine geringe Bautiefe und einfache Herstellbarkeit ergibt sich, wenn die Verbindung durch eine Überschneidung der kreisförmigen Förderkammern gebildet ist.
Die Flüssigkeit strömt besonders leicht von der ersten Förderkammer in die zweite Förderkammer, wenn die durch Überschneidung der Förderkammern erzeugte Verbindung gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung in radialer Richtung des Laufrades nach außen und/oder innen hin erweitert ist. Dies führt zudem zu einer Erhöhung des maximal erreichbaren Förderdrucks.
Das Verhältnis der Geschwindigkeit der Flüssigkeit normal zur Umlaufrichtung und der mittleren Geschwindigkeit in Umlaufrichtung zueinander ist entscheidend für die Stabilität der Zirkulationsströmung und damit für den mit der Peripheralpumpe maximal erzeugbaren Förderdruck. Dieses Verhältnis ist bei einem vorgegebenen Arbeitspunkt einer Peripheralpumpe, bei der die kreisförmigen Förderkammern annähernd hälftig auf die Schaufelkammern und die Ringkanäle aufgeteilt sind, lediglich abhängig von dem Verhältnis des mittleren Durchmessers des Kranzes der Schaufeln zu dem Radius der Förderkammern. Bei einer solchen Peripheralpumpe wird ein hoher Förderdruck gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach dadurch erreicht, daß das Verhältnis des mittleren Durchmessers des Kranzes der Schaufeln zu dem Radius der Förderkammer größer als 7 und kleiner als 99 gewählt ist.
Versuche haben zu einem besonders hohen Förderdruck geführt, wenn das Verhältnis des mittleren Durchmessers des Kranzes der Schaufeln zu dem Radius der Förderkammer gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung größer als 15 und kleiner als 30 gewählt ist.
Durch ein Abreißen der Zirkulationsströmung nach einem Verlassen der Schaufelkammern entstehende Störungen werden gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach dadurch vermieden, daß in die Förderkammern hineinragende Kanten der Schaufeln abgerundet sind oder eine Fase aufweisen.
Der Radius oder die Fase muß an den Schaufeln nur an den Rändern vorhanden sein, an dem die Zirkulationsströmung die Schaufeln berührt. Dann gestalten sich die Schaufeln konstruktiv besonders einfach, wenn der Radius oder die Fase in Laufrichtung des Laufrades gesehen an der Kante der Vorderseite der Schaufeln in einem radial äußeren Bereich und an der Kante der Rückseite in einem radial inneren Bereich angeordnet ist.
Die störungshemmende Wirkung der Radien bzw. der Breite der Fasen hängt wesentlich von den Abmessungen der Schaufeln ab. So benötigen beispielsweise große Schaufeln entsprechend große Radien oder Fasen. Die Flüssigkeit zirkuliert gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders störungsarm in den Förderkammern, wenn der Radius oder die Breite der Fase zumindest 1/70 der Höhe der Schaufeln entspricht.
Auf das Laufrad wirkende Axialkräfte könnten des Laufrad beim Betrieb der Peripheralpumpe gegen das Pumpengehäuse drücken, was eine Erhöhung des Verschleißes bei gleichzeitiger Verringerung des Förderdrucks zur Folge hätte. Die auf das Laufrad wirkenden Axialkräfte lassen sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach aufnehmen, wenn das Laufrad an seinen Stirnseiten mehrere einander gegenüberliegende Vertiefungen hat und jeweils zwei einander gegenüberliegende Vertiefungen untereinander verbunden sind. Die Vertiefungen bilden damit Drucktaschen eines Axialgleitlagers, die über die Dichtspalte zwischen dem Laufrad und dem Pumpengehäuse mit den Förderkammern verbunden sind. Durch eine Leckage der zu fördernden Flüssigkeit durch den Dichtspalt gelangt Flüssigkeit in die Vertiefungen, so daß das Laufrad bei einer Drehbewegung auf einem Flüssigkeitsfilm schwimmt. Diese Gleitlager verhindern damit während des Betriebes der erfindungsgemäßen Peripheralpumpe einen Kontakt des Laufrades an dem Pumpengehäuse.
Die Vertiefungen könnten in einem von den Schaufeln aus gesehen radial äußeren Bereich des Laufrades angeordnet sein. Hier hat das Laufrad eine hohe Umfangsgeschwindigkeit, wodurch die Axialkräfte bereits bei einem Start der Peripheralpumpe aufgenommen werden. Die Peripheralpumpe gestaltet sich jedoch besonders platzsparend, wenn die Vertiefungen gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung von den Schaufeln aus gesehen im radial inneren Bereich des Laufrades angeordnet sind.
Die Vertiefungen weisen durch ein hohes Volumen sehr gute Notlaufeigenschaften bei einem kurzfristigen Ausbleiben der zu fördernden Flüssigkeit auf, wenn die Vertiefungen gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wannenförmig gestaltet sind.
Die Vertiefungen sind gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach herzustellen, wenn sie gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung in einem tangentialen Schnitt durch das Laufrad taschenförmig gestaltet sind.
Das Laufrad ist kostengünstig herstellbar, wenn es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung aus Kunststoff im Spritzgießverfahren hergestellt ist. Weiterhin hat das aus Kunststoff gefertigte Laufrad ein besonders geringes Gewicht, wodurch die Peripheralpumpe nach einem Start sehr schnell ihre maximale Förderleistung erreicht.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
Fig.1
einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Peripheralpumpe,
Fig.2
einen tangentialen Schnitt durch die Peripheralpumpe aus Figur 1 entlang der Linie II - II,
Fig.3
einen tangentialen Schnitt durch die Peripheralpumpe aus Figur 1 entlang der Linie III - III.
Die Figur 1 zeigt einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Peripheralpumpe mit einem Pumpengehäuse 1, in welchem ein Laufrad 2 drehbar angeordnet ist. In dem Laufrad 2 sind in seinen beiden Stirnseiten 3, 4 jeweils ein Kranz 5 von Schaufeln 6, 6a, 6b eingearbeitet. Das Laufrad 2 ist in seinem Zentrum drehfest auf einer Antriebswelle 7 befestigt. Das Pumpengehäuse 1 hat im Bereich der Schaufeln 6, 6a, 6b auf beiden Seiten jeweils einen Ringkanal 8, 9. Die Ringkanäle 8, 9 bilden zusammen mit in Figur 2 dargestellten Schaufelkammern 10, 10a, 10b zwischen den Schaufeln 6, 6a, 6b Förderkammern 11, 12, welche jeweils einen kreisförmigen Querschnitt haben. Bei einer Drehung des Laufrades 2 entstehen in den Förderkammern 11, 12 Zirkulationsströmungen einer zu fördernden Flüssigkeit. Zur Verdeutlichung sind die Zirkulationsströmungen in den Figuren 1 und 2 mit Pfeilen gekennzeichnet. Die Förderkammern 11, 12 sind hierbei jeweils hälftig auf die Schaufelkammern 10, 10a, 10b und die Ringkanäle 8, 9 aufgeteilt und haben untereinander eine Verbindung 13, die durch eine Überschneidung ihrer kreisförmigen Querschnitte erzeugt ist. Durch diese Verbindung 13 kann Flüssigkeit nahezu verwirbelungsfrei von der einen Förderkammer 11 in die andere Förderkammer 12 überströmen.
In seinem radial äußeren Bereich und an seinen Stirnseiten 3, 4 steht das Laufrad 2 dem Pumpengehäuse 1 mit einem geringen Abstand gegenüber. Hierdurch entsteht ein um das Laufrad 2 umlaufender Dichtspalt 14, der die Förderkammern 11, 12. abdichtet.
Von den Schaufeln 6, 6a, 6b aus gesehen im radial inneren Bereich des Laufrades 2 sind in den Stirnseiten 3, 4 mehrere einander gegenüberliegende Vertiefungen 15, 16 eingearbeitet. Jeweils zwei gegenüberliegende Vertiefungen 15, 16 sind durch einen Kanal 17 miteinander verbunden. Durch den Dichtspalt 14 zwischen dem Laufrad 2 und dem Pumpengehäuse 1 gelangt eine geringe Menge Leckage der zu fördernden Flüssigkeit zu den Vertiefungen 15, 16. Hierdurch bilden die Vertiefungen 15, 16 Axialgleitlager für das Laufrad 2. Im Betrieb der Peripheralpumpe schwimmt das Laufrad 2 damit reibungsfrei auf einem Flüssigkeitsfilm.
Die Figur 2 zeigt einen tangentialen Schnitt durch die erfindungsgemäße Peripheralpumpe aus Figur 1 entlang der Linie II - II. Zur Verdeutlichung der Zeichnung sind die Förderkammern 11, 12 und das Laufrad 2 im Bereich der Schaufeln 6, 6a, 6b gestreckt eingezeichnet. Das Pumpengehäuse 1 hat einen Einlaßkanal 18 und einen Auslaßkanal 19, die von einem beidseitig des Laufrades 2 angeordneten Schweller 20 voneinander getrennt sind. Der Schweller 20 unterbricht die in den Förderkammern 11, 12 erzeugten Zirkulationsströmungen der zu fördernden Flüssigkeit. Der Einlaßkanal 18 ist mit der ersten Förderkammer 11 unmittelbar hinter dem Schweller 20 verbunden. In Umlaufrichtung gesehen unmittelbar vor dem Schweller 20 mündet die zweite Förderkammer 12 in den Auslaßkanal 19.
Die Schaufeln 6, 6a, 6b sind symmetrisch in dem Laufrad 2 angeordnet und steigen von einem axial mittleren Bereich des Laufrades 2 zu den Stirnseiten 3, 4 des Laufrades 2 um einen Winkel α an. Der eingezeichnete Winkel α beträgt hierbei etwa 15°. Durch diese Gestaltung wird die Strömung der Flüssigkeit beim Eintritt in die Ringkanäle 8, 9 in Umfangsrichtung auf eine Geschwindigkeit beschleunigt, die zunächst größer ist als die Geschwindigkeit der Schaufeln 6. Anschließend verringert: sich die Geschwindigkeit der Flüssigkeit in Umfangsrichtung, währenddessen die Geschwindigkeit quer zum Laufrad 2 ansteigt. Hierdurch entsteht in den Ringkanälen 8, 9 jeweils ein lanzenförmiges Strömungsprofil der Zirkulationsströmung, wodurch ein hoher maximaler Förderdruck erzeugbar ist.
Die Figur 3 zeigt einen tangentialen Schnitt der Vertiefungen 15, 16 des Laufrades 2 entlang der Linie III - III aus Figur 1. Die Vertiefungen 15, 16 sind taschenförmig in das Laufrad 2 eingearbeitet und in ihrem Zentrum über den Kanal 17 miteinander verbunden.

Claims (17)

  1. Peripheralpumpe mit einem angetriebenen, sich in einem Pumpengehäuse (1) drehenden Laufrad (2) in welchem in seinen Stirnseiten (3, 4) jeweils ein Kranz (5) von Schaufeln (6) zum Fördern einer Flüssigkeit von einem Einlaßkanal (18) bis zu einem Auslaßkanal (19) eingearbeitet ist, und mit beidseitig im Bereich der Schaufeln (6) in das Pumpengehäuse (1) eingearbeiteten Ringkanälen (8, 9) die mit den Schaufelkammern (10, 10a) zwischen den Schaufeln (6) einander gegenüberliegende Förderkammem (11, 12) bilden, wobei das Laufrad (2) in seinem radial inneren Bereich und im Bereich eines umlaufenden Randes dem Pumpengehäuse (1) zur Begrenzung eines Dichtspaltes (14) mit geringem Abstand gegenübersteht und die Schaufeln (6) in Drehrichtung gesehen von dem mittleren Bereich des Laufrades zu den Stirnseiten (3, 4) hin ansteigen, daß im Bereich zweier einander gegenüberliegender Schaufelkammern (10, 10a) der Schaufeln (6) einer Verbindung (13) zum Überströmen der Flüssigkeit erzeugt ist, daß der Einlaßkanal (18) mit der einen Förderkammer (11) und der Auslaßkanal (19) mit der anderen Förderkammer (12) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderkammem (11, 12) im Bereich der Schaufelkammem (10, 10a) einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.
  2. Peripheralpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (6) in Laufrichtung des Laufrades (2) gesehen um einen Winkel von 5 bis 45° zur Oberflächennormalen der Stirnseiten (3, 4) des Laufrades (2) von dem mittleren Bereich des Laufrades (2) zu der jeweiligen Stirnseite (3, 4) hin ansteigen.
  3. Peripheralpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (6) in Laufrichtung des Laufrades (2) gesehen um einen Winkel von 10 bis 20° zur Oberflächennormalen der Stirnseiten (3, 4) des Laufrades (2) von dem mittleren Bereich des Laufrades (2) zu der jeweiligen Stirnseite (3, 4) hin ansteigen.
  4. Peripheralpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (6) in Laufrichtung des Laufrades (2) gesehen parabelförmig von dem mittleren Bereich des Laufrades (2) zu den Stirnseiten (3, 4) hin ansteigen.
  5. Peripheralpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (6) zueinander unterschiedliche Winkelabstände haben.
  6. Peripheralpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung (13) durch eine Überschneidung der kreisförmigen Förderkammern (11, 12) gebildet ist.
  7. Peripheralpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Überschneidung der Förderkammern (11, 12) erzeugte Verbindung (13) in radialer Richtung des Laufrades (2) nach außen und/oder innen hin erweitert ist.
  8. Peripheralpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die kreisförmigen Förderkammern annähernd hälftig auf die Schaufelkammern und die Ringkanäle aufgeteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des mittleren Durchmessers des Kranzes (5) der Schaufeln (6) zu dem Radius der Förderkammer (11, 12) größer als 7 und kleiner als 99 gewählt ist.
  9. Peripheralpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des mittleren Durchmessers des Kranzes (5) der Schaufeln (6) zu dem Radius der Förderkammer (11, 12) größer als 15 und kleiner als 30 gewählt ist.
  10. Peripheralpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Förderkammern (11, 12) hineinragende Kanten der Schaufeln (6) abgerundet sind oder eine Fase aufweisen.
  11. Peripheralpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius oder die Fase in Laufrichtung des Laufrades (2) gesehen an der Kante der Vorderseite der Schaufeln (6) in einem radial äußeren Bereich und an der Kante der Rückseite in einem radial inneren Bereich angeordnet ist.
  12. Peripheralpumpe nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius oder die Breite der Fase zumindest 1/70 der Höhe der Schaufeln (6) entspricht.
  13. Peripheralpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (2) an seinen Stirnseiten (3, 4) mehrere einander gegenüberliegende Vertiefungen (15, 16) hat und jeweils zwei einander gegenüberliegende Vertiefungen (15, 16) untereinander verbunden sind.
  14. Peripheralpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (15, 16) von den Schaufeln (6) aus gesehen im radial inneren Bereich des Laufrades (2) angeordnet sind.
  15. Peripheralpumpe nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (15, 16) wannenförmig gestaltet sind.
  16. Peripheralpumpe nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (15, 16) in einem tangentialen Schnitt durch das Laufrad (2) taschenförmig gestaltet sind.
  17. Peripheralpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (2) aus Kunststoff im Spritzgießverfahren hergestellt ist.
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