[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung von Grundwirbeln an Einläufen
von Kreiselpumpen bzw. Saugleitungen.
[0002] Zum Fördern von Brauchwasser, Rohrwasser, Trinkwasser, Abwasser, Regenwasser, Kühlwasser,
Meerwasser usw. werden insbesondere Kreiselpumpen eingesetzt. Es kommen dabei Axial-,
Halbaxial- und Radialpumpen zur Anwendung. Es besteht die Möglichkeit, die Pumpen
als Tauch- oder Tauchmotorpumpen direkt in dem Fördermedium anzuordnen. Alternativ
ist es auch möglich, die Pumpen in einem Maschinenraum aufzustellen und das Fördermedium
über eine Saugleitung anzusaugen.
[0003] Derjenige Teil der Pumpstation, in welchem bei Naßaufstellung die Pumpe bzw. bei
Trockenaufstellung der Einlauf der Saugleitung angeordnet ist, ist als Einlaufkammer
ausgebildet.
[0004] In der Einlaufkammer können zwei Arten von Wirbeln entstehen, und zwar einerseits
Wirbel zur Oberfläche des Fördermediums und andererseits Grundwirbel, die als Bodenwirbel
oder Wandwirbel zwischen dem Saugstutzen der Pumpe bzw. der Saugleitung und dem Boden
bzw. einer Wand der Einlaufkammer auftreten.
[0005] Wirbel zur Oberfläche lassen sich durch bekannte Maßnahmen weitestgehend vermeiden.
Die Bekämpfung der Grundwirbel ist dagegen bisher ergebnislo verlaufen. Grundwirbel
lassen sich durch Unterwasserfilmtechnik feststellen; sichtbare Merkmale an der Oberfläche
des zu fördernden Mediums gibt es nicht.
[0006] Grundwirbel sind nicht nur lästig, indem sie zu starker Geräuschentwicklung führen,
sondern sie haben auch eine negative Wirkung auf die Leistung und Lebensdauer der
Pumpe. Die Grundwirbel können sehr starke Vibrationen an verschiedenen Pumpen- und
Anlagenteilen erzeugen, die zur Zerstörung der Pumpe führen können. Auch tritt eine
negative Beeinflussung der Förderkennlinie und des Wirkungsgrades der Pumpe ein. Darüber
hinaus wird Materialabtrag am Pumpenlaufrad, an den Leitschaufeln sowie am Boden oder
an den Wänden der Einlaufkammer beobachtet.
[0007] Bei einer bekannten Wirbelverhinderungsvorrichtung (JP-A-61155699) werden luftsaugende
Wirbel, die an der Wasseroberfläche infolge eines aus einer asymmetrischen Anströmung
der Pumpenkammer resultierenden Dralls entstehen, und asymmetrische Strömungsverteilungen
in der Flüssigkeit der Pumpenkammer durch partielle Rotation der Flüssigkeit unterhalb
der Oberfläche, die durch eine asymmetrische Anströmung der Pumpeneinlaufkammer induziert
werden, mit einer Tauchwand, die bis unterhalb des Pumpensaugmundes gezogen wird,
beseitigt. Diese Vorrichtung vermeidet Drallbildung um das Pumpenrohr und vom Laufrad
angeregte Wirbel auf dem Boden der Ansaugkammer. Außerdem werden mit einer solchen
Vorrichtung asymmetrische Strömungsprofile innerhalb der Einlaufkammer geglättet.
[0008] Desweiteren ist ein Drallbrecher bei schräger Anströmung einer Pumpenstation (JP-A-60045800)
an freifließenden Gewässern bekannt. Dabei werden im einzelnen Löcher bzw. Öffnungsschlitze
in der Vorrichtung zur Unterstromseite hin kleiner gewählt als zur Oberstromseite
hin. Dadurch wird die in dem Pumpeneinlaufbehälter einströmende Flüssigkeit abgelenkt.
[0009] Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren zu entwickeln, welches die Grundwirbel weitestgehend ausschaltet, um
eine Verbesserung der Kennlinie und des Wirkungsgrades der Pumpen zu erreichen und
Zerstörungen an den Pumpen sowie der Einlaufkammer zu vermeiden.
[0010] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Vermeidung von Grundwirbeln
an Einläufen von Kreiselpumpen bzw. Saugleitungen durch Einbringen einer störstellenbehafteten
Verkleidung und/oder Profilierung an den dem jeweiligen Pumpen- bzw. Saugleitungseinlauf
benachbarten Wänden der Einlaufkammer.
[0011] Durch diese Maßnahme wird bewirkt, daß am Boden und an den Seitenwänden der Einlaufkammer
die Strömungsgrenzschicht verändert bzw. zerstört wird. Es findet dadurch keine lokale
Grenzschichtablösung statt, durch welche die Grundwirbel erzeugt werden.
[0012] Als Verkleidung der Einlaufkammer können Vorsatzelemente verwendet werden, die an
dem Boden und den Wänden der Einlaufkammer anliegen bzw. in einem kurzen Abstand von
diesen angeordnet sind und die für die Förderflüssigkeit durchlässig sind.
[0013] Vorzugsweise sind die Vorsatzelemente derart gestaltet, daß sie von der Förderflüssigkeit
hinterspült werden können.
[0014] Die Vorsatzelemente können als Gitterroste, profilierte Bleche bzw. Siebe, Lochbleche,
Stabroste, Matten aus Vlies oder Gewebe und dergleichen gefertigt sein.
[0015] Alternativ können auf die Wände der Einlaufkammer auch Profilfolien aufgebracht werden.
[0016] Wenn die Wände der Einlaufkammer aus Beton bestehen, kann auch der Beton unmittelbar
mit einer Profilierung versehen werden.
[0017] Vorzugsweise ist die Profilierung der Profilfolien bzw. der Betonwände in Form von
parallelen Rippen ausgebildet. Zweckmäßig weist dabei die Profilierung Hinterschneidungen
auf, wodurch der positive Effekt der Grenzschichtauflösung noch erheblich verbessert
werden kann.
[0018] Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden
im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Tauchmotorpumpe in Axialbauart, die in eine Einlaufkammer einer Pumpstation eingesetzt
ist,
- Fig. 2
- eine Tauchmotorpumpe in Halbaxialbauart, die in eine Einlaufkammer einer Pumpstation
eingesetzt ist,
- Fig. 3
- eine trocken aufgestellte Kreiselpumpe, deren Saugstutzen in die Einlaufkammer einer
Pumpstation geführt ist,
- Fig. 4
- eine Tauchmotorpumpe ähnlich wie in Fig. 1, teilweise im Schnitt, bei der die entstehenden
Grundwirbel veranschaulicht sind,
- Fig. 5
- eine Darstellung ähnlich wie in Fig. 4, wobei der Boden und die Seitenwände der Einlaufkammer
mit einer Verkleidung versehen sind,
- Fig. 6
- in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt aus der in Fig. 5 dargestellten Verkleidung,
- Fig. 7
- eine andere Ausführungsform der Verkleidung in Form eines perforierten Blechs bzw.
Siebs,
- Fig. 8
- eine andere Ausführungsform der Verkleidung in Form eines Lochblechs,
- Fig. 9
- eine andere Ausführungsform der Verkleidung in Form eines Stabrostes,
- Fig. 10
- eine andere Ausführungsform der Verkleidung in Form einer Matte aus Vlies oder Gewebe,
- Fig. 11
- eine auf den Boden und die Seitenwände der Einlaufkammer aufbringbare Profilfolie
mit Hinterschneidungen und
- Fig. 12
- eine andere Ausführungsform einer Profilfolie mit parallelen Rippen.
[0019] In Fig. 1 bis 3 der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele für eine Pumpenanordnung
zum Entleeren von in der Zeichnung nicht näher dargestellten Behältern veranschaulicht.
Von den Behältern ist lediglich ein Ausschnitt der Einlaufkammer 1 dargestellt.
[0020] In Fig. 1 ist in der Einlaufkammer 1 eine Tauchmotorpumpe 2 in Axialbauweise angeordnet,
deren Einlaufstutzen 3 nach unten gerichtet ist und in einem Abstand über dem Boden
4 der Einlaufkammer 1 endet. In der Nähe des Einlaufstutzens 3 verlaufen auch die
Seitenwände 5 der Einlaufkammer 1.
[0021] Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Tauchmotorpumpe 6 in
Halbaxialbauweise ausgeführt.
[0022] In Fig. 3 ist eine motorgetriebene Radialpumpe trocken aufgestellt, wobei das Ansaugrohr
8 horizontal in die Einlaufkammer 1 eingeführt ist, dort um 90° nach unten gekrümmt
ist und mit einem Einlaufstutzen 3 versehen ist, dessen Anordnung relativ zu dem Boden
4 und den Seitenwänden 5 der Einlaufkammer 1 so gewählt ist, wie bei den Ausführungsbeispielen
in Fig. 1 und 2.
[0023] Bei derartigen üblichen Ausführungsbeispielen treten, wie bereits erwähnt und in
Fig. 4 veranschaulicht, sogenannte Grundwirbel auf, die die beschriebenen Nachteile
mit sich bringen. Die Ausführungsform gemäß Fig. 4 entspricht der aus Fig. 1 , so
daß auch die gleichen Positionszahlen verwendet worden sind.
[0024] Von den Laufschaufeln 9 der Tauchmotorpumpe 2 verläuft beispielsweise ein Grundwirbel
10 etwa senkrecht oder auch gekrümmt nach unten bis in den Bereich des Bodens 4. Alternativ
oder auch zusätzlich kann ein Grundwirbel 11 bogenförmig zum Bereich der Seitenwände
5 verlaufen.
[0025] Derartige Grundwirbel 10 und 11 können sowohl die Laufschaufeln 9 der Pumpenlaufräder
als auch die Wände 4 und 5 der Einlaufkammer 1 beschädigen.
[0026] In Fig. 5 sind der Boden 4 und die Seitenwände 5 der Einlaufkammer 1 mit einer Verkleidung
12 versehen, durch die die Grundwirbelbildung nachhaltig unterbunden wird. Durch die
Verkleidung wird bewirkt, daß durch die kinetische Energie des Fördermediums und/oder
durch den Unterdruck, der durch die Saugwirkung der Pumpe 2 oder einer Heberleitung
erzeugt wird, ein Teilstrom oder Teilströme des Fördermediums erzeugt werden, die
aus den Öffnungen der Verkleidung 12 austreten. Dadurch wird die lokale Grenzschicht
ganz oder teilweise aufgelöst, so daß keine Grundwirbel mehr entstehen können.
[0027] In Fig. 6 ist die Verkleidung 12 als Gitterrost 13 ausgebildet. Die Gitterroste können
unmittelbar an den Boden 4 bzw. die Seitenwände 5 der Einlaufkammer angelegt oder
in einem kurzen Abstand von diesen angeordnet werden.
[0028] In Fig. 7 ist die Verkleidung als perforiertes Blech 14 bzw. Sieb ausgebildet. An
seinem Umfang weist das Blech 14 einen umgebördelten Rand 15 auf, so daß das Blech
problemlos in einem geringen Abstand von dem Boden 4 bzw. den Seitenwänden 5 der Einlaufkammer
1 angeordnet werden kann. Dadurch ist gewährleistet, daß das Blech 14 von der Förderflüssigkeit
hinterströmt werden kann, so daß sich Teilströme ausbilden können, die aus den Öffnungen
16 des Blechs 14 austreten.
[0029] Gemäß Fig. 8 ist die Verkleidung als Lochblech 17 ausgebildet, welches mit relativ
großen, in Abständen angeordneten runden Löchern 18 versehen ist.
[0030] Bei dem in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Verkleidung 12 als Gitterrost
19 ausgebildet, bei dem einzelne Rundstäbe 20 zwischen zwei seitlichen Leisten 21
verlaufen.
[0031] Bei dem in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Verkleidung 12 als hatte
22 ausgebildet, die beispielsweise aus einem Vlies besteht. Alternativ kann die Hatte
aber auch aus beliebigem Gewebematerial bestehen.
[0032] In Fig. 11 ist eine Profilfolie 23 dargestellt, die unmittelbar auf dem Boden 4 bzw.
an den Seitenwänden 5 der Einlaufkammer 1 angebracht wird. Die Profilfolie 23 kann
aufgeklebt oder mit anderen Befestigungselementen gesichert sein. Das Profil der Folie
23 besteht aus parallelen Leisten 24, die mit Hinterschneidungen 25 versehen sind.
[0033] In Fig. 12 ist eine andere Ausführungsform einer Profilfolie 26 dargestellt, bei
der die Profilierung durch parallele Rippen 27 gebildet ist.
[0034] Andere Ausführungsformen der Verkleidungen bzw. Profilfolien sind möglich.
[0035] Es ist auch möglich, unmittelbar die Oberfläche des Bodens 4 bzw. der Seitenwände
5 der Einlaufkammer 1 mit einer entsprechenden Profilierung zu versehen. Dies kann
beispielsweise dadurch erfolgen, daß beim Gießen des Bodens bzw. der Wände die Verschalung
mit einem entsprechenden Negativprofil versehen ist, so daß die Wände automatisch
ihre Profilierung erhalten.
[0036] Die in Fig. 5 bis 12 dargestellten Verkleidungen und Profilierungen sollen über Boden-
oder Seitenwände um mindestens eine Höhe von 1% des Abstandes zwischen Einlaufstutzen
und Boden herausragen und können 5 bis 10% betragen.
[0037] Bei den in Fig. 5, 6, 7, 8, 10 dargestellten Verkleidungen und Profilierungen sollen
je m² Fläche 500 - 15 000 Störstellen (Erhebungen/Vertiefungen) der Oberfläche vorhanden
sein.
[0038] Die in Fig. 9, 11, 12 dargestellten Verkleidungen und Profilierungen werden quer
zur Strömungsrichtung angeordnet. Die Zahl der Störstellen je m soll 20 - 100 betragen.
Bezugszeichenliste
[0039]
- 1
- Einlaufkammer
- 2
- Tauchmotorpumpe
- 3
- Einlaufstutzen
- 4
- Boden
- 5
- Seitenwände
- 6
- Tauchmotorpumpe
- 7
- Kreiselpumpe
- 8
- Ansaugrohr
- 9
- Laufschaufeln
- 10
- Grundwirbel
- 11
- Grundwirbel
- 12
- Verkleidung
- 13
- Gitterrost
- 14
- perforiertes Blech
- 15
- Rand
- 16
- Öffnungen
- 17
- Lochblech
- 18
- Löcher
- 19
- Stabrost
- 20
- Rundstäbe
- 21
- Leisten
- 22
- Matte
- 23
- Profilfolie
- 24
- Leisten
- 25
- Hinterschneidungen
- 26
- Profilfolie
- 27
- Rippen
1. Verfahren zur Vermeidung von Grundwirbeln an Einläufen von Kreiselpumpen bzw. Saugleitungen
durch Einbringen einer störstellenbehafteten Verkleidung (12) und/oder Profilierung
an den dem jeweiligen Pumpen- bzw. Saugleitungseinlauf (3) benachbarten Wänden (4,
5) der Einlaufkammer (1).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei als Verkleidung (12) Vorsatzelemente verwendet werden,
die an dem Boden (4) und an den Seitenwänden (5) der Einlaufkammer (1) anliegen bzw.
in einem kurzen Abstand von diesen angeordnet sind und die für die Förderflüssigkeit
durchlässig sind.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Vorsatzelemente von der Förderflüssigkeit hinterspült
werden können.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das jeweilige Vorsatzelement als Gitterrost
(19) ausgebildet ist.
5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das jeweilige Vorsatzelement als perforiertes
Blech (14) oder Sieb ausgebildet ist.
6. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das jeweilige Vorsatzelement als Lochblech
(17) ausgebildet ist.
7. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das jeweilige Vorsatzelement als Stabrost
ausgebildet ist.
8. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das jeweilige Vorsatzelement als Matte aus
Vlies oder Gewebe ausgebildet ist.
9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei auf die Wände (4, 5) der Einlaufkammer (1) Profilfolien
(23; 26) aufgebracht werden.
10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wände (4, 5) der Einlaufkammer (1) aus Beton
hergestellt und unmittelbar mit einer Profilierung versehen werden.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Profilierung in Form von parallelen Rippen
(27) ausgebildet ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Profilierung Hinterschneidungen
(25) aufweist.
1. Process for the prevention of base vortices at the inlets of centrifugal pumps and
suction lines by the fitting of a lining (12) and/or profile displaying irregularities
on the walls (4, 5) of the inlet chamber (1) adjacent to the respective pump or suction
line inlet (3).
2. Process as per Claim 1, whereby the lining (12) consists of facing elements which
are in contact with the bottom (4) and the side walls (5) of the inlet chamber (1)
or are arranged a short distance from these and are permeable to the pumping fluid.
3. Process as per Claim 2, whereby the pumping fluid can flow behind the facing elements.
4. Process as per Claim 2 or 3, whereby the individual facing element is designed as
a grille (19).
5. Process as per Claim 2 or 3, whereby the individual facing element is designed as
a perforated sheet (14) or screen.
6. Process as per Claim 2 or 3, whereby the individual facing element is designed as
a sheet with holes (17).
7. Process as per Claim 2 or 3, whereby the individual facing element is designed as
a grille.
8. Process as per Claim 2 or 3, whereby the individual facing element is designed as
a mat made of non-woven or woven fabric.
9. Process as per Claim 1, whereby profiled foils (23; 26) are applied to the walls (4,
5) of the inlet chamber (1).
10. Process as per Claim 1, whereby the walls (4, 5) of the inlet chamber (1) are made
of concrete and provided directly with a profile.
11. Process as per Claim 9 or 10, whereby the profile is designed in the form of parallel
ribs (27).
12. Process as per one of Claims 9 to 11, whereby the profile displays undercuts (25).
1. Procédé pour l'évitement de tourbillons de fond aux entrées de pompes centrifuges
ou de conduites d'aspiration par disposition d'un revêtement comportant des moyens
perturbateurs et/ou un profilage aux parois (4, 5) de la chambre d'entrée (1) qui
sont circonvoisines de l'entrée de pompe ou de conduite d'aspiration (3) respective.
2. Procédé suivant revendication 1, où l'on utilise pour revêtement (12) des éléments
intercalés qui affleurent le fond (4) ou les parois latérales (5) de la chambre d'entrée
(1) ou qui sont disposés à une courte distance de celles-ci et qui laissent passer
le fluide transporté.
3. Procédé suivant revendication 2, où les éléments intercalés permettent au fluide transporté
de couler derrière eux.
4. Procédé suivant revendication 2 ou 3, où l'élément intercalé respectif est réalisé
comme grille (19).
5. Procédé suivant revendication 2 ou 3, où l'élément intercalé respectif est réalisé
comme tôle perforée (14) ou tamis.
6. Procédé suivant revendication 2 ou 3, où l'élément intercalé respectif est réalisé
comme tôle trouée (17).
7. Procédé suivant revendication 2 ou 3, où l'élément intercalé respectif est réalisé
comme grille à barreaux.
8. Procédé suivant revendication 2 ou 3, où l'élément intercalé respectif est réalisé
comme natte en toison ou tissu.
9. Procédé suivant revendication 1, où sur les parois (4, 5) de la chambre d'entrée (1),
on applique des feuilles profilées (23; 26).
10. Procédé suivant revendication 1, où les parois latérales (4, 5) de la chambre d'entrée
(1) sont réalisées en béton et pourvues directement d'un profilage.
11. Procédé suivant revendication 9 ou 10, où le profilage est réalisé sous forme de nervures
parallèles (27).
12. Procédé suivant une des revendications 9 à 11, où le profilage présente des dépouilles
(25).