Schnelläufige Propellerpumpe Beim Betrieb von Flüssigkeitspumpen sind neben der sekundlichen Fördermenge der vorgeschriebene Druck und die Verdampfungstemperatur der Flüssig keit, die beide voneinander abhängig sind, zu beach ten, weil wegen der Betriebssicherheit Verdampfung vermieden werden muss. Die Abhängigkeit des Druckes von der Verdampfungstemperatur ist bekanntlich bei jeder pumpbaren Flüssigkeit vorhanden, d. h. es gehört zu jeder Temperatur ein bestimmter Ver- dampfungsdruck und umgekehrt.
Bei überschreiten der Verdampfungstemperatur und Unterschreiten des dazugehörigen Verdampfungsdruckes setzt sofort die Verdampfung ein und damit infolge Dampfbildung in der Flüssigkeit eine Unsicherheit der Förderung. Zur Erhaltung eines einwandfreien Betriebes muss deshalb der Druck im Zufluss entsprechend der zugehörigen Temperatur gesichert sein. Liegt dieser Druck unter Beachtung der im Zufluss entstehenden Widerstands verluste und der Geschwindigkeitshöhe unter dem atmosphärischen Druck, so bestehen strömungstech nisch keine Bedenken, solange die für diesen Druck bestehende Temperaturgrenze nicht überschritten ist.
Bei höherer Temperatur und dementsprechend höhe rem Druck bedarf es eines zusätzlichen Pumpwerkes, das den Flüssigkeitsdruck zunächst so weit erhöht, dass die Temperaturerhöhung durch Zufuhr von Wärme mittels Dampf oder Heisswasser ohne Ver- dampfungsgefahr erfolgen kann. Dieses zusätzliche Pumpwerk erfordert dann einen besonderen Antrieb.
Ein besonderes Pumpwerk ist auch bei einer Ver sorgung der Art notwendig, bei der chemische Mittel oder Farbflüssigkeiten in verhältnismässig geringen Mengen einer Hauptflüssigkeit hinzugefügt werden sollen und wenn wegen der besseren Wirksamkeit des Verfahrens erhöhte Temperatur und damit erhöhter Druck erforderlich sind. In solchen Fällen handelt es sich bei den Haupt pumpen um Umwälzpumpen, die den Kesselinhalt oder Bottichinhalt dauernd umpumpen, damit die Hauptflüssigkeit in ausreichender Weise mit der Zu satzflüssigkeit innig gemischt wird. Diese letztere Flüssigkeit muss an der Stelle in den Kreislauf der Hauptflüssigkeit zugeführt werden, an der der nied rigste Druck herrscht.
Die Wärmezufuhr kann irgendwo im Kreislauf durch Dampf oder Heisswasser erfolgen.
Die Hilfspumpe wird in Fällen, in denen es sich um die Versorgung mit geringen Mengen chemischer Art oder mit Farblösungen handelt, wo also die Hauptpumpe wesentlich zur Umwälzung des Kessel inhalts dient, nur verhältnismässig kleine Mengen för dern.- Sie hat dann zugleich alle Leck- bzw. Undichtig- keitsverluste, z. B. an Stopfbüchsen, Ventilen, Ab flüssen usw., zu ersetzen. Diese Verluste lassen sich in bekannter Weise geringfügig halten. Gegebenen falls könnten für diesen Zweck auch statt besonderer Pumpen andere Einrichtungen, wie z.
B. Pressluft- behälter, Akkumulatoren und dergleichen, ausreichen, die jedoch zusätzliche Regelungen und ausreichende Abmessungen erfordern, um auf alle Fälle betriebs sicher zu sein.
Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, eine Hauptpumpe mit einer Hilfspumpe zu einem gemein sam angetriebenen Maschinensatz zu vereinigen. Die Hauptförderung für grosse Fördermengen auf kleine Förderhöhen übernimmt dabei eire schnelläufige Prö- pelleirpumpe, während eine mit dieser zusammen gebaute langsamläufige Kreiselpumpe für kleine För dermengen die Druckerhöhung auf verhältnismässig grosse Förderhöhe übernimmt.
Der Flüssigkeitsraum der Kreiselpumpe ist durch die hole Nabe des Lauf rades der Propellerpumpe gebildet und reicht bis zur Aussenwand der Laufradnabe derselben, die entweder mit Durchbohrungen nach den Laufradkanälen ver sehen ist oder deren Laufradschaufeln mit ein geschweissten Rohrstücken versehen sind, die von dem inneren Hohlraum bis in die äusseren Zonen der Lauf radkanäle reichen und damit weitere Drucksteigerun gen erzielen, die der von der Propellerpumpe geför derten Flüssigkeit aufgezwungen werden und dadurch Dampfentwicklungen verhindern.
In der nachstehenden Beschreibung sind auf den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Hauptlängsschnitt durch das neue Pumpenaggregat parallel zur Achse, mit radial angeordneten Einlaufstutzen.
Fig. 2 zeigt bei einem etwas abgewandelten Aggre gat den Hauptlängsschnitt parallel zur Achse, mit ebenfalls radial angeordnetem Ein- und Auslass- stutzen.
Fig. 3 zeigt bei einer weiteren Abwandlung den Hauptlängsschnitt parallel zur Achse mit beiden Stutzen in Achsenrichtung koaxial zur Mittelachse.
Fig. 4 zeigt den Hauptquerschnitt zu Fig. 1 und 2. Fig. 5 stellt eine weitere vorteilhafte Ausbildungs form einer Pumpe im Hauptlängsschnitt dar.
Der Strom der Hauptpumpe geht von 1 nach 2 oder umgekehrt, geht also nicht auf einen anderen Durchmesser über. Die Förderhöhe wird hauptsäch lich durch die Umlenkung des Stromes erzeugt. Der Strom der Hilfspumpe geht von der unabhängigen Rohrleitung 3 über Schlitze 7 in den mit Flügeln 6 versehenen Hohlraum 5 der Nabe des Laufrades 4, welches entweder über die Bohrungen 13 mit den Laufradkanälen oder über die eingeschweissten Rohre 12 mit den äusseren Zonen der Laufradkanäle in Ver bindung steht.
In diesem letzteren Fall unter Be nützung der eingeschweissten Rohre 12 sind die der Strömung aufgezwungenen Drücke erheblich höher als bei der Benützung der direkten Bohrungen 13.
Die Anordnung des Pumpenlaufrades nach Fig. 1 mit Zuströmung aus dem äusseren Raum nach innen zu hat eine Druckabnahme zur Folge und entsprechend eine Steigerung der Rotationsgeschwindigkeit der Flüssigkeit. Die Auswirkung dieser Erscheinung ist deshalb günstig, weil der Kraftbedarf der schnell- läufigen Pumpen bei geringer Fördermenge nicht so stark zunimmt, wie sonst bei derartigen Pumpen üblich, sondern eher abnimmt, wohingegen der Druck ansteigt.
Die Einströmung kann je nach dem Verwendungs zweck bei 1 und 2 erfolgen und dementsprechend ist die Strömungsrichtung und Drehrichtung. Normaler weise würde die Strömung in der Richtung von 1 nach 2 vor sich gehen und dabei würde der Gehäuse raum 2 eine von der Art der Schaufeln abhängige Druckerhöhung erhalten.
Die vorgesehene Hilfspumpe besteht aus einem Zulaufrohr 3 und dem inneren Hohlraum 5 des Lauf rades 4, der mit dem Zuführungsrohr 3 durch die Schlitze 7 verbunden ist. Innerhalb des inneren Hohl- raums sind Rippen 6 vorgesehen, die die Rotation des Laufrades 4 auf die Flüssigkeitsmasse übertragen und damit eine Drucksteigerung von dem Einlaufrohr 3 bis zum Aussendurchmesser des Laufrades 4 bewir ken.
Die Flüssigkeit tritt bei 8 in Pfeilrichtung in das Gehäuse ein und fliesst bei 1 in das Laufrad 4 mit den Schaufeln 9 und tritt bei 2 in den Gehäusedruckrraum ein und fliesst bei 10 in die Druckleitung ab. Die Schaufeln 9 übertragen die Leistung von der Antriebs welle 11 auf die Flüssigkeit und geben ihr ausser einem statischen Druck auch noch eine gewisse Ge schwindigkeit, die sich in dem Raum 2 ebenfalls in gewissem Masse in Druck umsetzt.
Die Rohre 12 in den Schaufeln tragen mit dazu bei, den Druck der Hilfspumpe auf das erforderliche Mass zu erhöhen, jedoch nur dann, wenn besondere Ansprüche an die Druckerhöhung gestellt werden, während normalerweise die Druckerhöhung schon an der Aussenbohrung der Nabe bei 13 erreicht ist. Im umgekehrten Falle fliesst die Flüssigkeit von 10 nach 2 und dann durch die Schaufelkanäle 9 nach 1 und dann wieder durch den Stutzen 8 ab.
Auf der der Antriebswelle 11 abgewandten Seite des Laufrades kann eine Schaufelung 18 vorgesehen sein, die aus radialen Rippen mit geringer Höhe besteht und dem Zweck dient, zu verhindern, dass Druck flüssigkeit aus dem Druckraum der Pumpe durch den Dichtungsspalt 17 in den Hohlraum 5 der Hilfs pumpe zurücktritt.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Pumpengehäuses in Verbindung mit der erfindungs gemässen Ausgestaltung des Pumpenlaufrades ist in Fig. 2 dargestellt. Hier ist der Einlauf zum Laufrad in radialer Richtung angeordnet und erfolgt aus einem Ring- oder Spiralgehäuseraum, dessen Eintrittsdurch messer zur Pumpe um etwa 511/o oder mehr grösser ist als der Aussendurchmesser des Laufrades. An schliessend wird der Flüssigkeitsstrom axial in den Eintrittsquerschnitt der Schaufel des Laufrades um gelenkt. Die Länge der Schaufeln und der Schaufel winkel bestimmen die gewünschte Förderhöhe.
Der Kraftbedarf der Pumpe ist bedeutend geringer wie der bei normalen Propellerpumpen, bei denen er bei klei ner Fördermenge weit über denjenigen des normalen Verbrauches hinausgeht.
Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemässen Pumpe ist die Anwendung meh rerer Druckstufen für die Propellerpumpe vorgesehen. Die Förderhöhe wird hier in zwei Stufen unterteilt, wobei die zweite Druckstufe radial vor die erste Druckstufe eingefügt ist. Zwischen beiden Stufen be findet sich ein Umlenkraum im Gehäuse, in dem ge gebenenfalls Leitschaufeln vorgesehen sein können, deren Winkelstellung einstellbar ist.
In Fig. 5 ist eine solche Pumpe dargestellt. Bei einer Strömungsrichtung erfolgt der Eintritt der Flüssigkeit in die erste Stufe bei 1, die Schaufel des Laufrades der ersten Stufe ist mit 9 bezeichnet. Die Umlenkung der Flüssigkeit zur zweiten Druckstufe erfolgt im Raum 21, der mit Leitschaufeln versehen ist, die gegebenenfalls in ihrem Winkel einstellbar sein können. Die Schaufel der zweiten Druckstufe ist mit 22 bezeichnet. Nach Durchlauf derselben tritt die Flüssigkeit bei 2 aus. Zum Anschluss dienen der Ein lassstutzen 8 und der Auslassstutzen 10.
Bei Umkeh rung der Förderrichtung wird der Einlassstutzen 8 zum Auslassstutzen und der Auslassstutzen 10 zum Ein lassstutzen.
Die Zuführung der zusätzlichen Flüssigkeit erfolgt wie bei den übrigen Ausführungsformen der Pumpe durch das Rohr 3 in das Innere 5 der Nabe des Lauf rades 4 der Propellerpumpe, das durch Rippen 6 unterteilt ist. Die Zusatzflüssigkeit tritt von der Mitte her durch die Öffnungen 7 in den Raum 5 ein und strömt von dort durch Bohrungen 13 bzw. sich an diese anschliessende Rohre 12, vorzugsweise bis in den Raum der zweiten Druckstufe. Gegebenenfalls kann aber auch schon eine genügende Druckerhöhung in der ersten Stufe an der Bohrung der Nabe bei 13 erreicht werden.