FÖRDERPUMPE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Förderpumpe mit einem drehzahlveränderbaren Antrieb für eine dosierende Fördermengenabgabe, wobei die Förderpumpe als einstufige Kreiselpumpe mit in einem Laufradraum eines Pumpengehäuses ohne Dichtspalt rotierend angeordneten Radialrad zentrifugaler Bauart zur Förderung eines Fluids zwischen einem Pumpeneinlass und einem Pumpenauslass ausgebildet ist.

[0002] Im Bereich der Forschungs- und Entwicklungsprozesse der chemischen und pharmazeutischen Industrie besteht die Forderung nach immer schnelleren Entwicklungen zu geringeren Kosten. In der Produktion solcher Stoffe werden flexiblere, kleinere und umweltschonendere Prozesse verlangt. Dies führt zum Einsatz verfahrenstechnischer Komponenten, die teilweise mit sehr kleinen Füllvolumina und kontinuierlichem Stofffluss betrieben werden. Aufgrund der Forderung eines flexiblen Einsatzes solcher Anlagen, ist eine gute Spülbarkeit der gesamten Anlage mit den darin montierten Aggregaten mit Hilfe von besonderen Spülmedien notwendig.

[0003] Solche Anlagen erfordern einen präzisen, konstanten, frei einstellbaren und pulsationsfreien Volumenstrom von flüssigen Stoffen. Für hochpräzise kontinuierliche Volumenströme im Bereich von null Millilitern pro Minute bis zu einer dreistelligen Anzahl von Litern pro Stunde werden Verdrängerpumpen in Form von Mikrozahnring- und Zahnradpumpen sowie in Form von Membran- und Kolbenpumpen verwendet. Nachteil solcher Verdrängerpumpen sind die mangelhafte Zuverlässigkeit infolge Reibung zwischen den relativ zueinander bewegten, abzudichtenden Bauteilen und deren pulsierender Förderstrom. Ein dadurch bedingter Wartungsaufwand und die Kosten für Verschleißteile sowie für deren Wechsel behindern schnelle Forschungs- und Entwicklungsarbeiten und stören einen Produktionsprozess empfindlich.

[0004] Durch die WO 2005/052365 A2 ist eine als Spaltrohrmotorpumpe ausgebildete Kreiselpumpe zur Umwälzung superkritischer Kohlenwasserstoffe bekannt. Der Antriebsmotor verfügt über ein Spaltrohr aus PEEK, innerhalb dessen ein mit einem Edelstahlüberzug geschützter Rotor angeordnet ist. Keramische Lager der Pumpenwelle und des Antriebsrotors werden von einem dem Pumpengehäuse entnommenen Teilstrom der Förderflüssigkeit geschmiert. Das offen ausgebildete Laufrad hat einen Durchmesser zwischen 1 und 2 Zoll und der das Laufrad antreibende Rotor des wälzgelagerten Gleichstrommotors hat einen Durchmesser zwischen 1,5 und 2 Zoll. Die einstufige Pumpeinrichtung mit dem offenen Laufrad soll maximale Drehzahlen bis zu 60.000 U/min erreichen. Saugstutzen, Druckstutzen und eine dem Laufrad nachgeordnete Art von Spiralraum sind in einem äußeren Pumpengehäuseteil angeordnet, während ein inneres Pumpengehäuseteil das fliegend gelagerte Laufrad und eine Befestigung für einen drehzahlregelbaren Gleichstrom-Spaltrohrmotor als Antriebsmotor aufweist.

[0005] Die Druckschrift GB2187232A, die als nächstliegender Stand der Technik augesehen wird, offenbart die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

[0006] Nachteilig bei dieser Spaltrohrmotorkonstruktion ist die Vielzahl von Spalten, die aufgrund der komplexen Strömungsführung zwischen Pumpe und Spaltrohrmotor die Reinigung der Pumpe stark behindern. Da ein Teil der Förderflüssigkeit permanent den Motor und dessen Spaltraum durchströmt, entsteht durch die Reibungswärme der Wälzlager sowie die Verlustwärme des Spaltrohrmotors ein unzulässig hoher Wärmeeintrag in die Förderflüssigkeit.

[0007] Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, zur Förderung und Dosierung von flüssigen Stoffen im Milliliter-Bereich von chemischen, pharmazeutischen und/oder kosmetischen Komponenten eine Pumpeneinheit zu entwickeln, deren Fördermenge pulsationsfrei und präzise einstellbar über einen großen Bereich für unterschiedliche Fördermedien mit unterschiedlichen Eigenschaften variabel ist und für schnelle Produktwechsel die Pumpe leicht zu reinigen ist.

[0008] Die Lösung des Problems erfolgt mit den Merkmalen von Anspruch 1. Damit ist eine Dosierpumpe als Kreiselpumpe zentrifugaler Bauart verwirklicht, die für einen Dauerbetrieb in einem Teillast-Betriebspunktefeld ausgelegt ist. Dessen Fördermengengrenzen liegen im Bereich von 0 ml/min bis 3600 ml/min bei Förderhöhengrenzen von 20 m bis 300 m. Das Laufrad rotiert innerhalb eines Laufradraumes berührungsfrei und eine Rückströmung innerhalb der Radseitenräume wird zugelassen. Dies gewährleistet einen verschleißfreien Betrieb des Laufrades. Und im völligen Gegensatz zu allen geltenden Kreiselpumpen-Auslegebestimmungen ist die Kreiselpumpe für einen extremen Teillastbetrieb ausgelegt, wodurch kleine Mengen pulsationsfrei gefördert werden.

[0009] Der Durchmesser des Laufradraumes ist maximal 4 % größer ausgebildet als ein Außendurchmesser eines darin angeordneten Radialrades und der Laufradraum ist mit einem oder mehreren, spitzwinklig oder tangential zum Radialradaußendurchmesser angeordneten Pumpenauslasskanälen versehen. Infolgedessen ergibt sich die Förderhöhe der Kreiselpumpe aus einem Anteil von statischen Druck, der sich infolge der Zentrifugalkraft innerhalb des Laufradraumes aufbaut sowie einem dynamischen Anteil in Form des Staudrucks, der sich am Übergang vom Laufradraum zum Pumpenauslass in Form eines Druckstutzen- oder Austrittskanals einstellt. Die Staudruckkomponente an der Austrittsöffnung aus dem Laufradraum entspricht einem Maximum. Aus der Addition der zentrifugalen Förderhöhenkomponente und der durch den Staudruck bedingten Förderhöhenkomponente zu einer Gesamtförderhöhe der Pumpe, ergibt sich die für diese Pumpenbauart hohe Druckziffer.

[0010] Im völligen Gegensatz hierzu sind herkömmliche Kreiselpumpen ausgelegt, bei denen sich der Druckaufbau überwiegend durch eine Geschwindigkeitsverzögerung infolge einer Vergrößerung des dem Laufrad nachgeordneten Strömungsraumes in Fließrichtung ergibt.

[0011] Um bei einer Reinigung der Förderpumpe oder einer Umstellung auf andere Fördermittel mit minimalen Verlusten an wertvollen Fördermitteln auszukommen, weist das Pumpengehäuse mit einem darin angeordneten Radialrad im Bereich zwischen einem Pumpeneintritt und einem Pumpenaustritt, deren Querschnittsflächen durch Anlageflächen von daran anzuschließenden Leitungen definiert sind, ein Restvolumen gleich oder kleiner 50 Milliliter auf. Bei einem Chargen- oder Produktwechsel ergibt sich ein minimaler Verlust bei schnellerer Reinigbarkeit der Pumpe.

[0012] Für die Förderung der unterschiedlichen Fördermittel ist das Pumpengehäuse mit einer Temperiereinrichtung versehen. Somit ist eine einfache Temperaturanpassung möglich. Dabei kann die Temperiereinrichtung als ein Wärmetauscher ausgebildet sein, der die fluidberührten Teile des Pumpengehäuse ganz oder teilweise umgibt. Dazu durchdringen flüssigkeitsdichte Verbindungen die Temperiereinrichtung und stellen eine fluidführende Verbindung zwischen einer Anlage und dem Laufradraum her. In Abhängigkeit von der Temperatur des Förderfluids ist das Pumpengehäuse innerhalb der Temperiereinrichtung angeordnet, um das Förderfluid zu kühlen oder zu heizen.

[0013] Das Radialrad weist mindestens zwei Förderkanäle auf und am Radialradaußendurchmesser sind mehrere Fördervertiefungen angeordnet. Diese am Radialrad angeordnete Fördervertiefungen sind als Sackbohrungen, Taschen oder zahnförmige Ausnehmungen gestaltet. Die Förderkanäle sind als offene Vertiefungen in Form von Schaufelkanälen, Nuten oder Rillen ausgebildet. Bei einer Ausbildung des Radialrades als ein geschlossenes Laufrad kann eine saug- und/oder druckseitige Deckscheibe an sich bekannte Fördernuten aufweisen.

[0014] Beim Radialrad ist die Anzahl und die Anordnung von den Eintrittsöffnungen der Förderkanälen so gewählt, dass sie einen Radialradeintrittsdurchmesser nicht vergrößern. Somit wird bei den kleinen Abmessungen eine maximale Fläche am Laufrad für die Erzeugung der Zentrifugalkräfte erlangt.

[0015] Eine Abdichtung des Laufradraumes gegenüber der Atmosphäre oder der Temperiereinrichtung erfolgt mit einer oder mehreren Wellendichtungen zwischen einer Gehäusewand vom Laufradraum und einem diese durchdringenden rotierenden Radialrad- oder einem Wellenteil. Dies können bekannte Wellendichtringe oder reibungsarme Gleitringdichtungen sein. Auf solche Dichtungen kann verzichtet werden, wenn ein hermetisch dichter, magnetgekuppelter Antrieb ein Drehmoment auf das Radialrad überträgt. Dieser kann auch als eine abreißsichere Hysterese-Kupplung ausgebildet sein. Weiter kann mit dem Radialrad ein elektrischer, pneumatischer oder hydraulischer Antrieb verbunden sein. Ein solcher Antriebsmotor ist am Pumpen- oder Temperiergehäuse befestigt und über eine durch dieses Gehäuse geführte Welle mit dem Radialrad verbunden. Die im Antriebsmotor angeordnete Lagerung der Rotorwelle kann in an sich bekannter Weise zugleich als Lagerung der Pumpenwelle und des Radialrades Verwendung finden.

[0016] Zusätzlich kann eine Wärmesperre zwischen Antriebsmotor und dem Temperiergehäuse und/oder Pumpengehäuse angeordnet sein, wobei der Antriebsmotor über eine durchgeführte Welle mit dem Radialrad verbunden ist. Verbindungszonen zwischen den Teilen des Pumpengehäuses und dem Temperiergehäuse sind rotationssymmetrisch gestaltet und gegeneinander abgedichtet. Dies ermöglicht eine verbesserte Abdichtung, die bei der Förderung von Kleinstmengen von gefährlicher oder kostbarer Fluide in Form von flüssigen Chemikalien und/oder Lösungen wichtig ist. Durch den regelbaren Antrieb der für einen Dauerbetrieb im extremen Teillastbereich ausgelegten Kreiselpumpe ist eine gleichmäßige pulsationsfreie einstellbare Förderung von Kleinstmengen solcher Fluide möglich.

[0017] Weiterhin ist die Förderpumpe mit einer Regeleinrichtung verbunden, wobei diese mit einer internen oder externen Volumenstrommessung verbunden ist und unabhängig von einem Gegendruck einer Anlage mit dem Antriebsmotor einen einstellbaren konstanten Volumenstrom erzeugt. Mit der Regeleinrichtung wird im Schalt- oder Regelbereich zwischen minimaler und maximaler Fördermenge ein veränderbarer Drehzahlbereich des Antriebsmotors mit einem Mengenfaktor bis zum Wert 5000 erzeugt. Und im Drehzahlbereich des Antriebsmotors von 0 bis 35000 Umdrehungen/min liegt ein Kreiselpumpen-Förderdruck zwischen 0 bis 300 Bar. Solche Kreiselpumpenbetriebsdaten sind nur aufgrund der entgegen allen bekannten Auslegeregeln erfolgten Auslegung von Radialrad und Gehäuse der Pumpeneinheit für einen extremen dauerhaften Teillastbetrieb möglich. Für einfache Einbaumöglichkeiten sind Pumpeneinheit, Antriebsmotor, Schalt- oder Regeleinrichtung und damit verbundene elektronische Bedien-, Mess- und Steuerungselemente zu einem montagefähigen Modul zusammengefasst.

[0018] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen die

Fig. 1

eine Förderpumpe im Längsschnitt,

Fig. 2

eine perspektivische Ansicht auf die Pumpeneinheit, die

Fig. 3

eine perspektivische Ansicht auf ein Laufrad, die

Fig. 4

ein Laufrad im Schnitt und die

Fig. 5

einen Querschnitt durch die Förderpumpe

[0019] In Fig. 1 ist eine Förderpumpe in einstufiger Bauweise dargestellt. Im Pumpengehäuse 1 ist ein Radialrad 2 zentrifugaler Bauart rotierend angeordnet. Das Radialrad 2 verfügt über Förderkanäle 3 und wird durch einen Pumpeneinlass 4 mittig angeströmt. Das Radialrad 2 ist mit einem drehzahlregelbaren Antrieb 5 kräfteübertragend verbunden und weist einen Außendurchmesser D_LA auf, der bis zu 50 mm betragen kann. Das Radialrad rotiert in einem Laufradraum 6, dessen Innendurchmesser D_LRI nur maximal 4% größer ausgebildet ist als der Außendurchmesser D_LA des Radialrades 2.

[0020] Das Pumpengehäuse 1 ist mit einer Temperiereinrichtung 7 versehen, die in diesem Ausführungsbeispiel in das Pumpengehäuse integriert ist. Es sind auch andere Bauformen möglich. Kühlräume 7.1 bis 7.3 umgeben den Laufradraum 6 und auch ein an das Pumpengehäuse 1 angrenzendes Dichtungsgehäuse 8. Innerhalb des Dichtungsgehäuses 8 ist als eine Art Wellendichtung eine Dichtung 9 angeordnet, die in dem Ausführungsbeispiel als ein Lippendichtring dargestellt ist. In Abhängigkeit vom verwendeten Förderfluid kann die Dichtung 9 auch als eine Gleitringdichtung ausgebildet sein. Die Dichtung 9 kann in Abhängigkeit von der gewählten Verbindung zwischen Laufrad und einer Welle 10 des Antriebes dichtend am Laufrad 2, an einer Laufradnabe 2.1 oder an der Welle 10 anliegen. Die Temperierräume 7.1 bis 7.3 werden durch externe Mittel beaufschlagt. Dadurch werden die vom Förderfluid berührten Teile des Pumpengehäuse zuverlässig gekühlt, da die Kreiselpumpe für einen Dauerbetrieb in einem Teillast-Betriebspunktefeld ausgelegt ist, dessen Fördermengengrenzen im Bereich von 0 Milliliter/Min. bis 3600 Milliliter/Min. bei einer Förderhöhengrenze von 20 Meter - 300 Meter liegen. Infolge der dafür notwendigen hohen Drehzahl des Antriebes 5 sind zusätzliche Kühlmittel 11 am Außenumfang des Antriebes 5 angeordnet. Und der Antrieb 5 ist kräfteübertragend mit der Temperiereinrichtung 7 verbunden oder daran befestigt.

[0021] Die Fläche des Pumpeneinlasses 4 ist definiert durch eine in unmittelbarer Nähe des Pumpeninnenraumes gelegene Anlagefläche 12, an der eine anzuschließende Leitung für ein Förderfluid dichtend anliegt. Eine analoge Ausbildung ist an dem - hier unterhalb der Zeichenebene befindlichen, nur teilweise als Halbkreis sichtbaren - Pumpenauslass 13 vorhanden. Die Befestigung von daran anzuschließenden Pumpenleitungen - hier nicht dargestellt - erfolgt durch bekannte Mittel, beispielsweise Überwurfmuttern. Durch die unmittelbare Heranführung einer Pumpenleitung an den Laufradraum 6 und durch die geringen Durchmesserunterschiede zwischen Laufrad-Außendurchmesser D_LA und Innendurchmesser D_LRI des Laufradraumes 6, ergibt sich innerhalb des Pumpengehäuses mit montiertem Radialrad für ein Förderfluid ein Restvolumen von gleich oder kleiner 50 Milliliter. Diese sehr geringe Menge hat den Vorteil, dass bei einem Wechsel des wertvoller Förderfluide nur geringste Verluste auftreten.

[0022] Aus der Fig. 2, der perspektivischen Ansicht auf die als Einheit aufgebauten Förderpumpe, ist der Pumpeneinlass 4 und der Pumpenauslass 13 ersichtlich. Die Temperiereinrichtung 7 ist in das Pumpengehäuse 1 integriert und Pumpeneinlass 4 und Pumpenauslass 13 sind durch die Temperiereinrichtung 7 hindurchgeführt bis zum Laufradraum.

[0023] Externe Temperiermittel, beispielsweise Kühlmittel, werden durch die wahlweise verwendbaren axialen oder radialen Anschlüsse 14, 15 den Temperierräumen 7.1 bis 7.3 zugeführt und abgeleitet. Pumpeneinheit und Antriebsmotor 5 sind zu einer baulichen Einheit zusammengefasst und in einem Tragelement 16 gehalten. Das Tragelement 16 bietet die Voraussetzung für den modulartigen Aufbau oder Einbau in eine bestehende Anlage.

[0024] Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht auf ein Radialrad 2. Das Radialrad 2 ist scheibenförmig gestaltet und in diesem Beispiel mit einer Nabe 2.1 versehen. Innerhalb der Nabe 2.1 erfolgt eine kräfteübertragene Verbindung mit der hier nicht dargestellten Welle 10 des Antriebes 5. Innerhalb des Radialrades 2 sind vier Förderkanäle 3 angeordnet. Zusätzlich sind auf dem Laufradumfang 17 eine Vielzahl von Fördervertiefungen 18 angeordnet, die in Form von Sackbohrungen gestaltet sind. Mit Hilfe dieser Fördervertiefungen wird die Druckziffer des Kreiselpumpenrades erheblich verbessert. Zusätzlich weisen die druck- und saugseitigen Deckscheiben 19, 20 mehrere radialverlaufende Fördernuten 21 auf. Die Fördernuten 21 verbessern ebenfalls die Druckziffer eines gemäß Fig. 1 in einen Laufradraum 6 eingebauten Laufrades. Das Laufrad in axialer Richtung durchdringende Ausgleichbohrungen 22 dienen zum Druckausgleich innerhalb des Pumpengehäuses und gleichzeitig als eine Montagehilfe bei der Herstellung einer Verbindung mit dem Antrieb.

[0025] Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch ein Laufrad 2. Daraus ist ersichtlich, dass hier nur insgesamt vier Förderkanäle 3 Verwendung finden. Deren Durchmesser ist so abgestimmt, dass sie im Bereich des Laufradeintritts 23 einen benachbarten Förderkanal nicht schneiden. Somit ist die Beibehaltung eines definierten Laufradeintrittsdurchmessers gewährleistet. Die Tiefe T der Fördervertiefungen 18 ist in Abhängigkeit vom gewünschten Restvolumen einer fertig montierten Pumpe gewählt.

[0026] Anstelle der hier gezeigten Fördervertiefungen 18 in Form von Bohrungen kann auch jede andere Form, beispielsweise Nuten, Schlitze oder dergleichen, Anwendung finden, mit denen im Bereich des Laufrad-Außendurchmessers eine Energieübertragung möglich ist.

[0027] Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch die Förderpumpe. Aufgrund des großzügigen Temperierraumes 7.2, der in Wirkverbindung mit dem anderen Temperierraum steht, ist ein dauerhafter extremer Teillastbetrieb gewährleistet.

[0028] Durch den minimierten Laufradraum 6 ergeben sich zwischen dem Außendurchmesser D_LA des Radialrades und dem einhüllenden, umgebenden Durchmesser D_LRI des Laufradraumes 6 eine radiale Spaltweite, die im einstelligen Millimeterbereich liegt. Bei einer ausgeführten Kreiselpumpe liegt der radiale Spalt zwischen Laufrad und Gehäuse im Bereich von 2 mm. Im Bereich der axialen Laufradseiten liegt der Spalt zwischen Laufrad und Gehäuse in einer analogen Größenordnung. Durch diese Gestaltung von dem ein minimales Restvolumen aufweisenden Bereiches im Gehäuse kann die Pumpe sehr schnell und zuverlässig durch ein Spülmedium gereinigt werden. Und mit geringsten Verlusten von Förderproduktteilen an geänderte Förderbedingungen oder Anlagen angepasst werden. Durch die kontinuierliche Rotation des zentrifugalen Laufrades 2 ergibt sich ein pulsationsfreier Betrieb dieser Förderpumpe.

[0029] Durch den minimierten Spalt zwischen Laufrad-Außendurchmesser und Laufradraum nähert sich die Umfangskomponente des Laufrades gleichzeitig der Umfangsgeschwindigkeit an und in Kombination mit einer schrägwinklig, vorzugsweise tangential, zum Laufrad 2 angeordneten Pumpenauslass 13 ergibt sich für diese Kreiselpumpe an deren Austrittsöffnung ein maximal möglicher Staudruck. In Verbindung mit dem drehzahlgeregelten Motor sind große Förderhöhen bei einem minimalen Restvolumen innerhalb des Pumpengehäuses realisierbar.

[0030] Die berührungsfreie Anordnung des Laufrades innerhalb des Laufradraumes vermeidet dichtend aneinanderliegende Reibungsflächen. Diese Maßnahme verhindert die Erzeugung mechanischer Reibungswärme, verhindert einen Reibverschleiß sowie eine dadurch bedingte Verschmutzung einer Förderflüssigkeit mit abgeriebenen Partikeln und verbessert die Betriebssicherheit durch wesentlich verlängerte Nutzungszeiten. Außerdem werden der Reinigbarkeit entgegenwirkende Dichtspalte vermieden.

Bezugszeichenliste

[0031] 

1 =

Pumpengehäuse

2 =

Radialrad

2.1 =

Nabe

3 =

Förderkanäle

4 =

Pumpeneinlass

5 =

regelbarer Antrieb

6 =

Laufradraum

7 =

Temperiereinrichtung

7.1 - 7.3=

Kühlräume

8 =

Dichtungsgehäuse

9 =

Dichtung

10 =

Welle,

11 =

Kühlmittel

12 =

Anlagefläche

13 =

Pumpenauslass

14, 15 =

Anschlüsse für Temperiermittel

16 =

Tragelement

17 =

Laufradumfang

18 =

Fördervertiefungen

19, 20 =

Deckscheibe

21 =

Fördernuten

22 =

Ausgleichsbohrungen

23 =

Laufradeintritt

D_LA =

Außendurchmesser Radialrad 2

D_LRI =

Innendurchmesser Laufradraum 6

Ansprüche

1. Förderpumpe mit einem drehzahlveränderbaren Antrieb (5) für eine dosierende Fördermengenabgabe, wobei die Förderpumpe als einstufige Kreiselpumpe mit in einem Laufradraum (6) eines Pumpengehäuses (1) ohne Dichtspalt rotierend angeordneten Radialrad (2) zentrifugaler Bauart zur Förderung eines Fluids zwischen einem Pumpeneinlass (4) und einem Pumpenauslass (13) ausgebildet ist, das Radialrad (2) mit einem bis in den fünfstelligen Bereich von Umdrehungen pro Minute drehzahlveränderbaren Antriebsmotor verbunden ist, das Radialrad (2) mittig angeströmt wird, mit Förderkanälen (3) versehen ist und einen Außendurchmesser bis zu 50 mm aufweist, dadurch gekennzeichnet dass, zur Verwendung in einer verfahrenstechnischen Anlage mit kontinuierlichen Fördermengen die Kreiselpumpe für einen Teillast-Betrieb ausgelegt ist, dessen Fördermengen im Bereich von 0 ml/min bis 3600 ml/min und bei Förderhöhen von 20 m bis 300 m liegen, dass ein Innendurchmesser (D_LRI) vom Laufradraum (6) maximal 4 % größer ausgebildet ist als ein Außendurchmesser (D_LA) des Radialrades (2), dass zwischen Laufradraum (6) und dem Radialrad (2) und/oder dessen Welle (10) eine Dichtung (9) angeordnet ist und dass der Laufradraum (6) am Umfang mit einem oder mehreren, spitzwinklig oder tangential zum Radialradaußendurchmesser angeordneten Pumpenauslasskanälen (13) versehen ist.

2. Förderpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (1) mit einem darin angeordneten Radialrad (2) im Bereich zwischen einem Pumpeneintritt (4) und einem Pumpenaustritt (13), deren Querschnittsflächen durch Anlageflächen von daran anzuschließenden Leitungen definiert sind, ein Restvolumen gleich oder kleiner 50 Milliliter aufweist.

3. Förderpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (1) mit einer Temperiereinrichtung (7 - 7.3) versehen ist.

4. Förderpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiereinrichtung (7) als Wärmetauscher ausgebildet ist und die fluidberührten Teile des Pumpengehäuses (1) und/oder des Laufradraumes (6) ganz oder teilweise umgibt.

5. Förderpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass flüssigkeitsdichte Verbindungen das Temperiergehäuse (7) durchdringen und eine Anlage mit dem Laufradraum (6) verbinden.

6. Förderpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Radialrad (2) mindestens zwei Förderkanäle (3) aufweist und am Radialradaußendurchmesser (D_LA) mehrere Fördervertiefungen (18) angeordnet sind.

7. Förderpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Radialrad (2) die Fördervertiefungen (18) als Sackbohrungen, Taschen oder zahnförmige Ausnehmungen gestaltet sind.

8. Förderpumpe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderkanäle (3) als offene Vertiefungen in Form von Schaufelkanälen, Nuten oder Rillen ausgebildet sind.

9. Förderpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass saug- und/oder druckseitige Laufraddeckscheiben mit an sich bekannten Fördernuten versehen sind.

10. Förderpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl und die Anordnung von den Eintrittsöffnungen der Förderkanäle (3) des Radialrades (2) einen Radialradeintrittsdurchmesser nicht vergrößern.

11. Förderpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein hermetisch dichter, magnetgekuppelter Antrieb ein Drehmoment auf das Radialrad (2) überträgt.

12. Förderpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer, pneumatischer oder hydraulischer Antrieb mit dem Radialrad (2) verbunden ist.

13. Förderpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (5) an der Pumpen- (1) oder Temperiereinrichtung (7) befestigt ist und mit einer dadurch geführten Welle (4) mit dem Radialrad (2) verbunden ist.

14. Förderpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wärmesperre zwischen Antriebsmotor (5) und der Temperiereinrichtung (7) und/oder Pumpengehäuse (1) angeordnet ist und der Antriebsmotor (5) über eine durchgeführte Welle (4) mit dem Radialrad (2) verbunden ist.

15. Förderpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Verbindungszonen zwischen den Teilen des Pumpengehäuses (1) und der Temperiereinrichtung (7) rotationssymmetrisch gestaltet und gegeneinander abgedichtet sind.

16. Förderpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regeleinrichtung mit einer internen oder externen Volumenstrommessung verbunden ist und unabhängig von einem Gegendruck einer Anlage mit dem Antriebsmotor (5) einen einstellbaren konstanten Volumenstrom erzeugt.

17. Förderpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass im Schalt- oder Regelbereich zwischen minimaler und maximaler Fördermenge ein veränderbarer Drehzahlbereich des Antriebsmotors (5) einen Mengenfaktor bis zum Wert 5000 erzeugt.

18. Förderpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass im Drehzahlbereich des Antriebsmotors (5) von 0 bis 35000 Umdrehungen/min einen Kreiselpumpen-Förderdruck zwischen 0 bis 30 Bar liegt.

19. Förderpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass Radialrad (2) und Gehäuse der Kreiselpumpe für einen extremen Dauer-Teillastbetrieb ausgelegt ist.

20. Förderpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass Pumpen, Antriebsmotor, Schalt- oder Regeleinrichtung und damit verbundene elektronische Bedien-, Mess- und Steuerungselemente zu einem montagefähigen Modul zusammengefasst sind.

Claims

1. Feed pump with a variable-speed drive (5) for metered dispensing of feed quantity, the feed pump being constructed as a single-stage centrifugal pump with a radial wheel (2) of centrifugal structure, arranged rotationally, without a sealing gap, in an impeller chamber (6) of a pump casing (1), in order to convey a fluid between a pump inlet (4) and a pump outlet (13), the radial wheel (2) being connected to a drive motor of variable rotational speed having a five-digit range of revolutions per minute, the radial wheel (2) receiving the flow centrally, being provided with feed ducts (3) and having an outside diameter of up to 50 mm, characterized in that, for use in a process engineering system with continuous feed quantities, the centrifugal pump is constructed for partial-load operation, the feed quantities of which lie in the range of 0 ml/min to 3600 ml/min and with lifts of 20 m to 300 m, in that an inside diameter (D_LR1) of the impeller chamber (6) is constructed to be at most 4% larger than an outside diameter (D_LA) of the radial wheel (2), in that a seal (9) is arranged between the impeller chamber (6) and the radial wheel (2) and/or its shaft (10), and in that the impeller chamber (6) is provided on the circumference with one or more pump outlet ducts (13) arranged at an acute angle or tangentially to the outside diameter of the radial wheel.

2. Feed pump according to Claim 1, characterized in that the pump casing (1), with a radial wheel (2) arranged in it, has a residual volume equal to or smaller than 50 milliliters in the region between a pump inlet (4) and a pump outlet (13), the cross-sectional areas of which are defined by bearing surfaces of lines to be connected to them.

3. Feed pump according to Claim 1 or 2, characterized in that the pump casing (1) is provided with a heat regulating device (7 - 7.3).

4. Feed pump according to Claim 3, characterized in that the heat regulating device (7) is constructed as a heat exchanger, and completely or partially surrounds the parts of the pump casing (1) and/or of the impeller chamber (6) contacted by the pumped fluid.

5. Feed pump according to one or more of Claims 1 to 4, characterized in that fluid-tight connections extend through the heat regulating casing (7) and connect a system to the impeller chamber (6).

6. Feed pump according to one or more of Claims 1 to 5, characterized in that the radial wheel (2) has at least two feed ducts (3), and a plurality of feed depressions (18) are arranged on the outside diameter (D_LA) of the radial wheel.

7. Feed pump according to Claim 6, characterized in that the feed depressions (18) on the radial wheel (2) are configured as blind bores, pockets or tooth-shaped recesses.

8. Feed pump according to Claim 6 or 7, characterized in that the feed ducts (3) are constructed as open depressions in the form of blade channels, grooves or flutes.

9. Feed pump according to one of Claims 1 to 8, characterized in that suction-side and/or delivery-side impeller cover discs are provided with feed grooves known per se.

10. Feed pump according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the number and the arrangement of the inlet orifices of the feed ducts (3) of the radial wheel (2) do not enlarge a radial-wheel inlet diameter.

11. Feed pump according to one of Claims 1 to 10, characterized in that a hermetically leak-tight magnet-coupled drive transmits a torque to the radial wheel (2).

12. Feed pump according to one of Claims 1 to 11, characterized in that an electric, pneumatic or hydraulic drive is connected to the radial wheel (2).

13. Feed pump according to one or more of Claims 1 to 12, characterized in that the drive motor (5) is fastened to the pump device (1) or heat regulating device (7) and is connected by means of a shaft (4) extending through it to the radial wheel (2).

14. Feed pump according to one or more of Claims 1 to 12, characterized in that a thermal barrier is arranged between the drive motor (5) and the heat regulating device (7) and/or pump casing (1), and the drive motor (5) is connected to the radial wheel (2) via a shaft (4) which extends through the thermal barrier.

15. Feed pump according to one or more of Claims 1 to 14, characterized in that connection zones between the parts of the pump casing (1) and the heat regulating device (7) have a rotationally symmetrical configuration and are sealed relative to one another.

16. Feed pump according to one or more of Claims 1 to 15, characterized in that a regulating device is connected to an internal or external volume flow measurement device and generates an adjustable constant volume flow by means of the drive motor (5) independently of the back-pressure of the system.

17. Feed pump according to one or more of Claims 1 to 16, characterized in that a variable rotational speed range of the drive motor (5) generates a quantity factor up to the value of 5000 in the switching or regulating range between a minimum and maximum feed quantity.

18. Feed pump according to one or more of Claims 1 to 17, characterized in that, in the rotational speed range of the drive motor (5) of 0 to 35 000 revolutions/minute, a centrifugal pump feed pressure lies between 0 and 30 bar.

19. Feed pump according to one or more of Claims 1 to 18, characterized in that the radial wheel (2) and the casing of the centrifugal pump are constructed for extreme continuous part-load operation.

20. Feed pump according to one or more of Claims 1 to 19, characterized in that the pump, drive motor, switching or regulating device and associated electronic operating, measuring and control elements are combined into a mountable module.

Revendications

1. Pompe de circulation avec un entraînement à vitesse de rotation variable (5) pour délivrer un débit de circulation dosé, dans laquelle la pompe de circulation se présente sous la forme d'une pompe centrifuge à un étage avec une roue radiale (2) de type centrifuge tournant sans fente d'étanchéité dans une chambre de roue mobile (6) d'un corps de pompe (1) pour la circulation d'un fluide entre une entrée de pompe (4) et une sortie de pompe (13), la roue radiale (2) est reliée à un moteur d'entraînement à vitesse de rotation variable jusque dans la plage à cinq chiffres de révolutions par minute, la roue radiale (2) est abordée au centre, est pourvue de canaux de circulation (3) et présente un diamètre extérieur pouvant atteindre 50 mm, caractérisée en ce que, pour son utilisation dans une installation technologique avec des débits de circulation continus, la pompe centrifuge est conçue pour un fonctionnement à charge partielle, dont les débits de circulation se situent dans la plage de 0 ml/min à 3600 ml/min et à des hauteurs de circulation de 20 m à 300 m, en ce qu'un diamètre intérieur (D_LR1) de la chambre de roue mobile (6) est au maximum 4 % plus grand qu'un diamètre extérieur (D_LA) de la roue radiale (2), en ce qu'un joint d'étanchéité (9) est disposé entre la chambre de roue mobile (6) et la roue radiale (2) et/ou son arbre (10), et en ce que la chambre de roue mobile (6) est pourvue en périphérie d'un ou de plusieurs canaux de sortie de pompe (13) disposé sous un angle aigu ou tangentiellement par rapport au diamètre extérieur de la roue radiale.

2. Pompe de circulation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps de pompe (1), contenant une roue radiale (2) disposée dans la région comprise entre une entrée de pompe (4) et une sortie de pompe (13), dont les aires des sections transversales sont définies par des faces d'appui de conduites à y raccorder, présente un volume résiduel égal ou inférieur à 50 millilitres.

3. Pompe de circulation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le corps de pompe (1) est muni d'un dispositif d'équilibrage de la température (7 - 7.3).

4. Pompe de circulation selon la revendication 3, caractérisée en ce que le dispositif d'équilibrage de la température (7) se présente sous la forme d'un échangeur de chaleur et entoure complètement ou partiellement les parties en contact avec le fluide du corps de pompe (1) et/ou de la chambre de roue mobile (6).

5. Pompe de circulation selon une ou plusieurs des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que des raccordements étanches au liquide traversent le dispositif d'équilibrage de la température (7) et relient une installation à la chambre de roue mobile (6).

6. Pompe de circulation selon une ou plusieurs des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la roue radiale (2) présente au moins deux canaux de circulation (3) et plusieurs cavités de circulation (18) sont disposées sur le diamètre extérieur de la roue radiale (D_LA) .

7. Pompe de circulation selon la revendication 6, caractérisée en ce que les cavités de circulation (18) sur la roue radiale (2) se présentent sous la forme de trous borgnes, de poches ou de creux en forme de dents.

8. Pompe de circulation selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que les canaux de circulation (3) se présentent sous la forme de canaux d'aube, de rainures ou de sillons.

9. Pompe de circulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que des disques de recouvrement de la roue radiale côté aspiration et/ou côté refoulement sont pourvus de rainures de circulation connues en soi.

10. Pompe de circulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le nombre et la disposition des orifices d'entrée des canaux de circulation (3) de la roue radiale (2) n'augmentent pas un diamètre d'entrée de la roue radiale.

11. Pompe de circulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'un entraînement hermétique étanche à couplage magnétique transmet un couple de rotation à la roue radiale (2).

12. Pompe de circulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce qu'un entraînement électrique, pneumatique ou hydraulique est relié à la roue radiale (2).

13. Pompe de circulation selon une ou plusieurs des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que le moteur d'entraînement (5) est fixé sur le dispositif de pompe (1) ou sur le dispositif d'équilibrage de la température (7) et est relié à la roue radiale (2) par un arbre (4) passant à travers ceux-ci.

14. Pompe de circulation selon une ou plusieurs des revendications 1 à 12, caractérisée en ce qu'une barrière thermique est disposée entre le moteur d'entraînement (5) et le dispositif d'équilibrage de la température (7) et/ou le corps de pompe (1) et le moteur d'entraînement (5) est relié à la roue radiale (2) par un arbre traversant (4).

15. Pompe de circulation selon une ou plusieurs des revendications 1 à 14, caractérisée en ce que des zones d'assemblage entre les parties du corps de pompe (1) et du dispositif d'équilibrage de la température (7) sont réalisées avec la symétrie de révolution et sont rendues étanches l'une par rapport à l'autre.

16. Pompe de circulation selon une ou plusieurs des revendications 1 à 15, caractérisée en ce qu'un système de régulation est relié à une mesure du courant volumique interne ou externe et produit un courant volumique constant réglable indépendamment d'une contre-pression d'une installation avec le moteur d'entraînement (5).

17. Pompe de circulation selon une ou plusieurs des revendications 1 à 16, caractérisée en ce qu'une plage de vitesse de rotation variable du moteur d'entraînement (5) produit un facteur de débit pouvant atteindre la valeur de 5000 dans la plage de commutation ou de régulation entre un débit de circulation minimal et un débit de circulation maximal.

18. Pompe de circulation selon une ou plusieurs des revendications 1 à 17, caractérisée en ce qu'une pression de circulation de la pompe centrifuge se situe entre 0 et 30 bars dans la plage de vitesse de rotation du moteur d'entraînement (5) de 0 à 35000 tours/min.

19. Pompe de circulation selon une ou plusieurs des revendications 1 à 18, caractérisée en ce que la roue radiale (2) et le corps de la pompe centrifuge sont conçus pour un fonctionnement à charge partielle extrême permanent.

20. Pompe de circulation selon une ou plusieurs des revendications 1 à 19, caractérisée en ce que les pompes, le moteur d'entraînement, le système de commutation ou de régulation et les éléments électroniques de conduite, de mesure et de commande reliés à ceux-ci sont rassemblés en un module prêt à monter.

Zeichnung