Nassläuferpumpe

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe mit einem Gehäuse mit einem einen Stator aufnehmenden Statorbereich und einer ein Rotorteil aufnehmenden und von einem Fördermedium durchströmbaren Rotorkammer. Das Rotorteil ist in der Rotorkammer um eine Längsachse drehbar gelagert und weist einen Laufradabschnitt mit Schaufelteilen für das zu fördernde Medium auf. Ein ringförmiger Spalt ist zwischen einem den Stator umlaufenden hinteren Abschnitt des Rotorteils und einer äußeren Seitenwand des Gehäuses gebildet.

[0002] Kreiselpumpen mit nasslaufenden Außenläufer-Rotoren sind bekannt. Bei diesen Pumpen tritt das Fördermedium, insbesondere Wasser, über ein Saugrohr in die Rotorkammer ein und wird auf einer Spiralbahn nach außen getragen. Die nach außen hin zunehmende radiale Geschwindigkeit des Fördermediums führt zu einem nach außen zunehmenden Druck, der das Fördermedium in ein Auslassrohr befördert. Das Rotorteil des Motors, das auf einer Welle sitzt, läuft dabei im Fördermedium, das dadurch gleichzeitig die Lager schmieren und den Motor kühlen kann. Die Trennung vom stromführenden Stator des Motors übernimmt eine Abtrennung wie etwa ein Spalttopf oder ein Spaltrohr.

[0003] Konstruktionsbedingt gibt es bei diesen Pumpen in der Rotorkammer einen Förderbereich, der von den Schaufelteilen des Rotorteils durchlaufen wird, so dass das Fördermedium radial nach außen beschleunigt wird, und einen den Stator umlaufenden, ringförmigen Bereich, in dem ein Rotorabschnitt des Rotorteils durch die magnetischen Kräfte der Statorwicklungen angetrieben wird und darin umläuft, wobei das Fördermedium beide Bereiche der Rotorkammer erreicht.

[0004] Herkömmliche Pumpen mit nasslaufendem Außenläufer-Rotor sind u.a. in den Druckschriften DE 100 09 900 A1, US 2005/0249609 A1 und JP 2010-7539 A beschrieben. Die bei diesen Pumpen um eine Längsachse drehbar gelagerten Rotorteile weisen jeweils einen in einem Zwischenraum zwischen dem Spalttopf und der Gehäusewand umlaufenden Rotorabschnitt, der den hinteren Abschnitt des Rotorteils bildet, und einen Laufradabschnitt mit Schaufelteilen auf, der den vorderen Abschnitt des Rotorteils bildet. Die Schaufelteile ragen in einen Förderbereich der Rotorkammer hinein, in dem das Fördermedium radial nach außen beschleunigt wird. Allerdings ist der Wirkungsgrad dieser Pumpen nicht zufriedenstellend.

[0005] Einen besseren Wirkungsgrad weisen Pumpen mit nasslaufenden Innenläufer-Rotoren auf. Allerdings ist das Drehmoment dieser Pumpen regelmäßig geringer. Ferner benötigen Pumpen mit Innenläufer-Rotor einen größeren Bauraum.

[0006] Aus der US 2007/0177993 A1 ist eine Kreiselpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.

[0007] In Anbetracht der beschriebenen Probleme ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kreiselpumpe mit zufriedenstellendem Gesamtwirkungsgrad bereitzustellen, die gleichzeitig einen geringen Platzbedarf hat.

[0008] Diese Aufgabe wird durch eine Weiterbildung der bekannten Kreiselpumpen gelöst, die im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, dass der Spalt einen Verbreiterungsabschnitt aufweist, in dem sich die radiale Abmessung des Spalts in axialer Richtung allmählich vergrößert und der sich an seinem vorderen Ende zu einem von Schaufelteilen des Rotorteils durchlaufbaren Förderbereich der Rotorkammer hin öffnet. Dabei erstreckt sich der Verbreiterungsabschnitt in axialer Richtung über eine Länge, die größer ist als 10%, bevorzugt größer ist als 20%, insbesondere größer ist als 30% der Gesamtlänge des Spalts in axialer Richtung.

[0009] Mit anderen Worten hat der radiale Spalt, der zwischen dem Rotorteil und einer Seitenwand des Gehäuses gebildet ist, in axialer Richtung nicht durchwegs eine konstante Spaltbreite, sondern wird in Richtung auf den Förderbereich der Rotorkammer in einem Verbreiterungsabschnitt breiter. Diese Verbreiterung erfolgt allmählich, d.h. nicht in einer einzigen Stufe o. dgl. Insbesondere wird der Spalt in dem Verbreiterungsabschnitt in linearer Weise breiter. Die Länge des Verbreiterungsabschnitts in axialer Richtung ist im Vergleich zu der Gesamtlänge des Spalts groß und beträgt mehr als 10% der Gesamtlänge, insbesondere 30% oder mehr, aber vorzugsweise weniger als 50%. Mit anderen Worten erfolgt die Verbreiterung über eine in axialer Richtung ausgedehnte Strecke. Der gesamte Spalt erstreckt sich dabei in Längsrichtung von dem vorderen Ende des Verbreiterungsabschnitts bis zu dem hinteren Ende des Rotorteils. An das hintere Ende des Verbreiterungsabschnitts schließt sich vorzugsweise ein Spaltabschnitt mit konstanter Spaltbreite in axialer Richtung an, der den hinteren Abschnitt des Rotorteils ringförmig umläuft. Diese konstante Spaltbreite beträgt vorzugsweise mehr als 0,1 mm und weniger als 1,5 mm, insbesondere mehr als 0,3 mm und weniger als 1 mm, da ein Spalt dieser Breite nur einen geringen Einfluss auf die Verluste hat.

[0010] Die Erfindung geht auf die Erkenntnis zurück, dass ein enger Spalt zwischen einer rotierenden inneren Wand und einer stationären äußeren Seitenwand zu der Entstehung zahlreicher kleiner Walzenbewegungen des Fördermediums im Spalt, den sogenannten Taylor-Couette-Instabilitäten, führt. Diese dicht gepackten Walzen haben hohe turbulente Verluste und führen insgesamt zu einem verringerten Wirkungsgrad der Kreiselpumpe. Wenn jedoch die Spaltbreite zunächst groß ist und in Richtung auf den hinteren Abschnitt des Spalts erst allmählich abnimmt, bildet sich eine einzige kontrollierbare Walzenbewegung bzw. ein einziger Wirbel in dem Verbreiterungsabschnitt aus, der deutlich weniger innere Verluste hat, wodurch die Entstehung zahlreicher kleiner Wirbel in diesem Spaltbereich vermieden wird. Insgesamt werden somit die hydraulischen Verluste im Spalt verringert und der Gesamtwirkungsgrad erhöht. Durch die Verlustoptimierung ergibt sich ein geringerer Bedarf an Antriebsleistung bei gleicher hydraulischer Leistung.

[0011] Alternativ oder zusätzlich bildet das hintere Ende des Spalts, das dem Förderbereich abgewandt ist, den Verbreiterungsabschnitt.

[0012] Es hat sich unter hydrodynamischen Gesichtspunkten als vorteilhaft erwiesen, dass die radiale Abmessung des Verbreiterungsabschnitts an dessen vorderem Ende mehr als doppelt so groß, bevorzugt mehr als dreimal so groß, insbesondere viermal so groß ist oder mehr als die radiale Abmessung des Verbreiterungsabschnitts an dessen hinterem Ende. Eine große Eingangsbreite des Spalts ausgehend von dem Förderbereich der Rotorkammer unterstützt die Ausbildung einer einzigen Walzenbewegung des Fördermediums, wodurch die entstehenden Wirbelverluste verringert werden. Andererseits ist die radiale Abmessung des Verbreiterungsabschnitts an dessen vorderem Ende vorzugsweise weniger als 20mal, bevorzugt weniger als 10mal so groß wie die radiale Abmessung des Verbreiterungsabschnitts an dessen hinterem Ende. Eine zu große Eingangsbreite unterstützt nämlich eine nicht gewünschte Strömung des Fördermediums in den Spalt hinein.

[0013] Im Hinblick auf ein optimales Strömungsverhalten des Fördermediums im Spalt hat es sich als zweckmäßig erwiesen, dass sich der Verbreiterungsabschnitt in axialer Richtung über eine Länge erstreckt, die mehr als dreimal so groß, bevorzugt mehr als fünfmal so groß, insbesondere mehr als achtmal so groß ist wie die radiale Abmessung des Spalts an dem hinterem Ende des Verbreiterungsabschnitts (d.h. demjenigen Ende, das dem Förderbereich abgewandt ist).

[0014] Wie bereits angedeutet, kann der sich an das hintere Ende des Verbreiterungsabschnitts anschließende Ringabschnitt des Spalts im Wesentlichen kreiszylindermantelförmig sein. Eine derartige Spaltform behindert ein Umlaufen des Rotors um den Stator nicht und führt zu einem unter hydrodynamischen Gesichtspunkten vorteilhaften Strömungsverhalten des Fördermediums im Spalt.

[0015] Im Hinblick auf eine kostengünstige und einfache Fertigung des Rotorteils ist es zweckmäßig, dass das Rotorteil einen sich in Richtung auf den Förderbereich bevorzugt konusförmig verjüngenden Übergangsabschnitt aufweist, der von dem Verbreiterungsabschnitt des Spalts umlaufen wird. Durch Einbau eines Rotorteils mit sich verjüngendem Übergangsabschnitt in einen Zwischenraum zwischen Gehäusewand und Spalttopf entsteht auf einfache Weise ein Verbreiterungsabschnitt, in dem sich die Spaltbreite in Richtung auf den Förderbereich aufweitet. Ein derart geformtes Rotorteil kann deshalb in herkömmliche Pumpengehäuse eingebaut werden, wodurch eine erfindungsgemäße Kreiselpumpe erhalten wird. Hierdurch können Kosten eingespart werden. Der sich konusförmig verjüngende Übergangsabschnitt des Rotorteils kann von einer der Gehäusewand zugewandten Außenfläche begrenzt werden, die den Teil einer Mantelfläche eines ebenen Kreiskegels bildet.

[0016] Der halbe Öffnungswinkel des Konus ist vorzugsweise größer als 10°, bevorzugt größer als 20°, insbesondere größer als 30°, und bevorzugt kleiner ist als 60°, insbesondere kleiner ist als 40°. Mit anderen Worten ist in einer axialen Schnittebene der Schnittwinkel zwischen der der Gehäusewand zugewandten Außenfläche des Übergangsabschnitts und der Längsachse größer als 10°, bevorzugt größer als 20°, insbesondere größer als 30°, und bevorzugt kleiner als 60°, insbesondere kleiner als 40°. Ein solcher Öffnungswinkel des Verbreiterungsabschnitts führt zu besonders geringen Wirbelverlusten im Eingangsbereich des Spalts.

[0017] Dabei kann die Dicke des Übergangsabschnitts in radialer Richtung im Wesentlichen der Dicke eines kreiszylindermantelförmigen Rohrabschnitts des Rotorteils entsprechen, der sich an das hintere Ende des Übergangsabschnitts anschließt. Ein derart geformtes Rotorteil erlaubt eine einfache maßliche Überwachung im Fertigungsprozess der Bauteile, insbesondere wenn der Übergangsabschnitt konisch und der sich daran anschließende Rohrabschnitt zylindrisch geformt ist.

[0018] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Kreiselpumpe eine in den Innenraum des Gehäuses vorstehende Abtrennung auf, insbesondere in Form eines Spaltrohrs oder Spalttopfs, der den Statorbereich von der Rotorkammer trennt, wobei der hintere Abschnitt des Rotorteils in einem Zwischenraum zwischen der Gehäusewand und einer umlaufenden Wand des Spalttopfs aufgenommen ist.

[0019] Dabei kann die umlaufende Wand des Spalttopfs einen im Wesentlichen zylindermantelförmigen Teil und einen im Wesentlichen kegelmantelförmigen Teil aufweisen, die jeweils einer Innenseite des Rotorteils zugewandt sind. Vorzugsweise ist der Spalttopf so geformt, dass er die Konturen des Stators möglichst eng umschließt, während der Rotor mit seiner Innen- und Außenkontur wiederum der Kontur des Spalttopfs folgen kann. Eine derartige Ausgestaltung von Spalttopf und Rotor führt zu besonders geringen Verlusten durch ungewünschte Strömungen in den Spalten auf beiden Seiten des Rotorteils und somit zu einem insgesamt höheren Wirkungsgrad der Pumpe.

[0020] In diesem Zusammenhang hat es sich als zweckmäßig erwiesen, dass der kegelmantelförmige Teil der Spalttopfwand, die diesem Teil zugewandte innere Begrenzungsfläche des Rotorteils und die dem Verbreiterungsabschnitt des Spalts zugewandte äußere Begrenzungsfläche des Rotorteils im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen, während sie vorzugsweise einen Winkel von mehr als 10°, insbesondere mehr als 30°, aber vorzugsweise weniger als 50° mit der Längsachse einschließen. Ein Rotorteil mit einem derart geformten Übergangsabschnitt zwischen dem den Stator umlaufenden Abschnitt und dem Laufradabschnitt mit Schaufelteilen ist besonders stabil und dreht sich besonders gleichmäßig.

[0021] Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Spalt den Verbreiterungsabschnitt oder einen weiteren Verbreiterungsabschnitt an seinem dem Förderbereich abgewandten hinteren Ende auf. Die Spaltkontur und die Spaltabmessungen des (weiteren) Verbreiterungsabschnitts können mit den oben beschriebenen Konturen und Abmessungen des Verbreiterungsabschnitts übereinstimmen, und es wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen.

[0022] In dem weiteren Verbreiterungsabschnitt kann sich eine einzige kontrollierbare Walzenbewegung des Fördermediums ausbilden, die zu deutlich weniger Verlusten führt als ein durchgehend schmaler Spalt, in dem sich bei Drehung des Rotors zahlreiche kleine Walzenbewegungen (Taylor-Couette-Instabilitäten) ausbilden, die zu hohen inneren Verlusten führen. Der Wirkungsgrad der Kreiselpumpe wird dadurch erhöht.

[0023] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1:

eine erfindungsgemäße Kreiselpumpe in einer schematischen Querschnittsansicht, und

Fig. 2:

die Turbulenzen des Fördermediums im Spalt einer herkömmlichen Kreiselpumpe (rechts) und die Turbulenzen des Fördermediums im Spalt einer erfindungsgemäßen Kreiselpumpe mit Verbreiterungsabschnitt (links).

[0024] Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Kreiselpumpe 10 in einer Querschnittsansicht. Ein Fördermedium, insbesondere Wasser, wird der Pumpe durch ein Einlassrohr 52 zugeführt und in Richtung auf ein Auslassrohr 54 gepumpt. Eine radiale Beschleunigung des Wassers wird durch ein mit Schaufelteilen 32 besetztes Rotorteil 3 erzeugt, das um eine Längsachse A drehbar gelagert ist.

[0025] Die Pumpe 10 weist ein Gehäuse 4 auf, das im Inneren eine von dem Fördermedium durchströmte Rotorkammer 31 und einen den Stator 2 aufnehmenden Statorbereich 22 ausbildet. Die Rotorkammer 31 und der Statorbereich 22 sind durch einen in das Gehäuseinnere vorragenden Spalttopf 1 voneinander getrennt. Der Spalttopf 1 bildet im Gehäuseinneren eine umlaufende Spalttopfwand 1.1, 1.2 aus, die derart geformt ist, dass ein ringförmiger Zwischenraum zwischen der Spalttopfwand und einer Seitenwand 42 des Gehäuses 4 gebildet ist.

[0026] Das Rotorteil 3 weist einen dem Einlassrohr 52 zugewandten vorderen Abschnitt mit den Schaufelteilen 32 auf, die in einen Förderbereich 33 der Rotorkammer 31 hineinragen. Ferner weist das Rotorteil 3 einen hinteren Abschnitt auf, der den Spalttopf 1 ringförmig umläuft und in dem Zwischenraum zwischen der Spalttopfwand 1.1, 1.2 und der Gehäusewand 42 aufgenommen ist. Der hintere Abschnitt der Rotorteils weist einen im Wesentlichen zylindermantelförmigen Rohrabschnitt 3.1 und einen sich konusförmig verjüngenden Übergangsabschnitt 3.2 auf, der den Rohrabschnitt 3.1 mit dem vorderen Rotorteilabschnitt verbindet. Der hintere Abschnitt des Rotorteils 3 wird infolge des durch Wicklungen 6 des Stators 2 erzeugten magnetischen Felds angetrieben, so dass der drehfest damit verbundene vordere Abschnitt des Rotorteils 3 ebenfalls in Drehung versetzt wird. Die sich bewegenden Schaufelteile 32 beschleunigen das Fördermedium radial nach außen.

[0027] Zwischen dem hinteren Abschnitt des Rotorteils 3 und der Seitenwand 42 des Gehäuses 4 ist ein Spalt 7 gebildet. Der Spalt 7 umfasst einen Verbreiterungsabschnitt 5, in dem sich die radiale Abmessung des Spalts in axialer Richtung A in Richtung auf den Förderbereich 33 allmählich vergrößert und der an seinem vorderen Ende in den Förderbereich 33 der Rotorkammer 31 übergeht.

[0028] Dabei erstreckt sich der Verbreiterungsabschnitt 5 in axialer Richtung über eine Länge L, die größer ist als 10% der Gesamtlänge G des Spalts 7 in axialer Richtung. In der dargestellten Ausführungsform beträgt die Länge L des Verbreiterungsabschnitts 5 etwa 35% der Gesamtlänge G des Spalts 7. Auf diese Weise entsteht ein im Vergleich zu der Gesamtlänge des Rotors in axialer Richtung ausgedehnter Verbreiterungsabschnitt, der zu der Ausbildung einer kontrollierbaren Walzenbewegung des Fördermediums im Übergangsbereich zwischen dem Förderbereich 33 und dem Spalt 7 führt, wodurch hydraulische Spaltverluste vermieden werden können.

[0029] Ferner erstreckt sich der Verbreiterungsabschnitt 5 in axialer Richtung A über eine Länge L, die mehr als achtmal so groß ist wie die radiale Abmessung X des Spalts an dem hinterem Ende des Verbreiterungsabschnitts 5, an dem die Spaltbreite klein ist. Zusätzlich ist die radiale Abmessung des Verbreiterungsabschnitts 5 an dessen vorderem Ende mehr als viermal so groß wie an dessen hinterem Ende. Somit weitet sich der Spalt im Verbreiterungsabschnitt stark auf.

[0030] Der Rohrabschnitt 3.1 des Rotorteils 3 und der Übergangsabschnitt 3.2 des Rotorteils 3 weisen in radialer Richtung etwa dieselbe Dicke auf. Der Übergangsabschnitt 3.2 verläuft in der Querschnittsansicht der Fig. 1 unter einem Winkel a/2 zu der Längsachse A, während der zylindermantelförmige Rohrabschnitt 3.1 etwa parallel zu der Längsachse A verläuft. Der Winkel α/2 beträgt mehr als 20° und weniger als 40°, insbesondere etwa 30° und entspricht dem Öffnungswinkel des Verbreiterungsabschnitts des Spalts 7. Mit anderen Worten verjüngt sich der Übergangsabschnitt 3.2 in Richtung auf den Förderbereich 33 konusförmig. In dem Verbreiterungsabschnitt 5 des Spalts 7 wird die Spaltbreite dadurch in Richtung auf den Förderbereich 33 in linearer Weise breiter.

[0031] Der Spalttopf 1 weist ebenfalls einen zylindermantelförmigen Teil 1.1, der von dem Rohrabschnitt 3.1 des Rotorteils 3 umlaufen wird, und einen sich konusförmig verjüngenden Teil 1.2 auf, der von dem Übergangsabschnitt 3.2 des Rotorteils 3 umlaufen wird. An den konusförmigen Abschnitt 1.2 des Spalttopfs 1 schließt sich eine im Wesentlichen flache Decke des Spalttopfs 1 an, die sich etwa in radialer Richtung erstreckt. Dabei folgt der Spalttopf 1 eng den Konturen des Stators, den er umgibt. Die dem Spalttopf 1 zugewandte innere Begrenzungsfläche des Übergangsabschnitts 3.2 und die dem Verbreiterungsabschnitt 5 zugewandte äußere Begrenzungsfläche des Übergangsabschnitts 3.2 verlaufen im Wesentlichen parallel zueinander und parallel zu dem konusförmigen Teil 1.2 des Spalttopfs.

[0032] In Fig. 2 rechts sind die Turbulenzen des Fördermediums im Spalt einer herkömmlichen Kreiselpumpe dargestellt. Der Spalt weist eine einheitliche Spaltbreite über seine gesamte axiale Abmessung auf. Es bilden sich zahlreiche kleine Walzenbewegungen 60, sogenannte Taylor-Couette-Instabilitäten aus, die zu hohen hydraulischen Verlusten im Spalt führen. In Fig. 2 links sind die Turbulenzen des Fördermediums im Spalt einer erfindungsgemäßen Kreiselpumpe dargestellt. Der Spalt weist einen sich keilförmig nach oben hin verbreiternden Verbreiterungsabschnitt 5 auf. In dem Verbreiterungsabschnitt bildet sich bei Pumpenbetrieb eine einzige kontrollierbare Walzenbewegung 62 aus, die insgesamt zu deutlich geringeren Verlusten führt. Der Wirkungsgrad der Pumpe wird dadurch erhöht.

[0033] Andere Ausgestaltungen des Verbreiterungsabschnitts 33 sind ebenso vorstellbar. Insbesondere können die konischen Anteile des Spalttopfs und des Rotorteils durch beliebige geometrische Konturen ersetzt werden, die geeignet sind, den Konturen des Stators eng zu folgen, so dass zwischen Rotorteil und Gehäusewand ein Verbreiterungsabschnitt gemäß Anspruch 1 entsteht. Außerdem kann von den parallelen Konturen abgewichen werden. Im Übrigen ist die erfindungsgemäße Kreiselpumpe nicht notwendigerweise auf eine Radialpumpe beschränkt, sondern kann auch eine Diagonalpumpe sein. Ferner kann der Spalt an seinem dem Förderbereich abgewandten Ende einen weiteren Verbreiterungsabschnitt aufweisen.

Bezugszeichenliste

[0034] 

1

Spalttopf

1.1

zylindermantelförmiger Teil der Spalttopfwand

1.2

kegelmantelförmiger Teil der Spalttopfwand

2

Stator

3

Rotorteil

3.1

Rohrabschnitt des Rotorteils

3.2

Übergangsabschnitt des Rotorteils

4

Gehäuse

5

Verbreiterungsabschnitt des Spalts

7

Spalt

8

Ringabschnitt des Spalts

10

Kreiselpumpe

22

Statorbereich

31

Rotorkammer

32

Schaufelteile

33

Förderbereich

42

Seitenwand

50

Einlassrohr

52

Auslassrohr

60

Walzenbewegungen

62

Walzenbewegung im Verbreiterungsabschnitt

A

Längsachse

L

Länge des Verbreiterungsabschnitts des Spalts

G

Gesamtlänge des Spalts

X, Y

radiale Abmessungen des Spalts

Ansprüche

1. Kreiselpumpe (10) in Form einer Radialpumpe oder einer Diagonalpumpe, mit einem Gehäuse (4) mit einem einen Stator (2) aufnehmenden Statorbereich (22) und einer ein um eine Längsachse (A) drehbar gelagertes Rotorteil (3) aufnehmenden und von einem Fördermedium durchströmbaren Rotorkammer (31), wobei ein ringförmiger Spalt (7) zwischen einem den Stator umlaufenden hinteren Abschnitt des Rotorteils und einer äußeren Seitenwand (42) des Gehäuses (4) gebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Spalt einen Verbreiterungsabschnitt (5) aufweist, in dem sich die radiale Abmessung (X) des Spalts (7) in axialer Richtung (A) allmählich vergrößert und der sich in axialer Richtung (A) über eine Länge (L) erstreckt, die größer ist als 10%, bevorzugt größer ist als 20%, insbesondere größer ist als 30% der Gesamtlänge (G) des Spalts (7) in axialer Richtung (A), wobei sich der Verbreiterungsabschnitt an seinem vorderen Ende zu einem von Schaufelteilen (32) des Rotorteils (3) durchlaufbaren Förderbereich der Rotorkammer (31) hin öffnet.

2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Abmessung (Y) des Verbreiterungsabschnitts (5) an dessen vorderem Ende mehr als doppelt so groß, bevorzugt mehr als dreimal so groß, insbesondere viermal so groß ist oder mehr als die radiale Abmessung (X) des Verbreiterungsabschnitts an dessen hinterem Ende.

3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L) des Verbreiterungsabschnitts mehr als dreimal so groß, bevorzugt mehr als fünfmal so groß, insbesondere mehr als achtmal so groß ist wie die radiale Abmessung (X) des Spalts an dem hinterem Ende des Verbreiterungsabschnitts.

4. Kreiselpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein sich an das hintere Ende des Verbreiterungsabschnitts (5) anschließender Ringabschnitt (8) des Spalts (7) im Wesentlichen kreiszylindermantelförmig ist.

5. Kreiselpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorteil (3) einen sich in Richtung auf den Förderbereich bevorzugt konusförmig verjüngenden Übergangsabschnitt (3.2) aufweist, der von dem Verbreiterungsabschnitt (5) des Spalts umlaufen wird.

6. Kreiselpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der halbe Öffnungswinkel (α/2) des Konus größer ist als 10°, bevorzugt größer ist als 20°, insbesondere größer ist als 30° und kleiner ist als 60°, insbesondere kleiner ist als 40°.

7. Kreiselpumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Übergangsabschnitts (3.2) in radialer Richtung im Wesentlichen der Dicke eines kreiszylindermantelförmigen Rohrabschnitts (3.1) entspricht, der sich an das hintere Ende des Übergangsabschnitts (3.2) anschließt.

8. Kreiselpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen in den Innenraum des Gehäuses (4) vorstehenden Spalttopf (1), der den Statorbereich (22) von der Rotorkammer (31) trennt, wobei der hintere Abschnitt des Rotors in einem Zwischenraum zwischen der Gehäusewand (42) und einer umlaufenden Wand des Spalttopfs (1) aufgenommen ist.

9. Kreiselpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende Wand des Spalttopfs (1) einen im Wesentlichen zylindermantelförmigen Teil (1.1) und einen im Wesentlichen kegelmantelförmigen Teil (1.2) aufweist, die jeweils einer Innenseite des Rotorteils zugewandt sind.

10. Kreiselpumpe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der kegelmantelförmige Teil (1.2) der Spalttopfwand, die diesem Teil zugewandte innere Begrenzungsfläche des Rotorteils (3) und die dem Verbreiterungsabschnitt (5) des Spalts zugewandte äußere Begrenzungsfläche des Rotorteils (3) im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen.

11. Kreiselpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt einen weiteren Verbreiterungsabschnitt an seinem der Förderkammer abgewandten hinteren Ende aufweist.

Claims

1. Centrifugal pump (10) in the form of a radial pump or a diagonal pump, having a housing (4) having a stator region (22) receiving a stator (2) and a rotor chamber (31) which receives a rotor part (3) which is mounted so as to be rotatable about a longitudinal axis (A), and through which chamber a delivery medium can flow, wherein an annular gap (7) is formed between a rear portion of the rotor part that runs around the stator and an outer side wall (42) of the housing (4), characterized in that the gap has a widening portion (5) in which the radial dimension (X) of the gap (7) gradually increases in the axial direction (A) and which extends in the axial direction (A) over a length (L) which is greater than 10%, preferably greater than 20%, in particular greater than 30%, of the total length (G) of the gap (7) in the axial direction (A), wherein the widening portion opens at its front end towards a delivery region of the rotor chamber (31) through which blade parts (32) of the rotor part (3) can run.

2. Centrifugal pump according to Claim 1, characterized in that the radial dimension (Y) of the widening portion (5) at its front end is more than two times, preferably more than three times, in particular four or more times the radial dimension (X) of the widening portion at its rear end.

3. Centrifugal pump according to Claim 1 or 2, characterized in that the length (L) of the widening portion is more than three times, preferably more than five times, in particular more than eight times, the radial dimension (X) of the gap at the rear end of the widening portion.

4. Centrifugal pump according to one of the preceding claims, characterized in that an annular portion (8) of the gap (7) that adjoins the rear end of the widening portion (5) is substantially in the form of a circular cylinder shell.

5. Centrifugal pump according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor part (3) has a transition portion (3.2) which tapers, preferably conically, in the direction of the delivery region and which is enclosed by the widening portion (5) of the gap.

6. Centrifugal pump according to Claim 5, characterized in that the half opening angle (α/2) of the cone is greater than 10°, preferably greater than 20°, in particular greater than 30° and less than 60°, in particular less than 40°.

7. Centrifugal pump according to Claim 5 or 6, characterized in that the thickness of the transition portion (3.2) in the radial direction corresponds substantially to the thickness of a tubular portion (3.1) which is in the form of a circular cylinder shell and which adjoins the rear end of the transition portion (3.2).

8. Centrifugal pump according to one of the preceding claims, characterized by a split cage (1) which projects into the interior of the housing (4) and which separates the stator region (22) from the rotor chamber (31), wherein the rear portion of the rotor is received in an intermediate space between the housing wall (42) and a peripheral wall of the split cage (1).

9. Centrifugal pump according to Claim 8, characterized in that the peripheral wall of the split cage (1) has a substantially cylinder shell-shaped part (1.1) and a substantially conical shell-shaped part (1.2) which each face an inner side of the rotor part.

10. Centrifugal pump according to Claim 8 or 9, characterized in that the conical shell-shaped part (1.2) of the split cage wall, the inner boundary surface of the rotor part (3) that faces this part, and the outer boundary surface of the rotor part (3) that faces the widening portion (5) of the gap extend substantially parallel to one another.

11. Centrifugal pump according to one of the preceding claims, characterized in that the gap has a further widening portion at its rear end facing away from the delivery chamber.

Revendications

1. Pompe centrifuge (10) sous la forme d'une pompe radiale ou d'une pompe diagonale, comprenant un carter (4) avec une zone de stator (22) recevant un stator (2) et une chambre de rotor (31) recevant une partie de rotor (3) supportée à rotation autour d'un axe longitudinal (A) et pouvant être parcourue par un fluide de transport, un entrefer annulaire (7) étant formé entre une portion arrière de la partie de rotor entourant le stator et une paroi latérale extérieure (42) du carter (4),
caractérisée en ce que l'entrefer présente une portion d'élargissement (5) dans laquelle la dimension radiale (X) de l'entrefer (7) augmente progressivement dans la direction axiale (A) et laquelle s'étend dans la direction axiale (A) sur une longueur (L) qui est supérieure à 10 %, de préférence supérieure à 20 %, en particulier supérieure à 30 % de la longueur totale (G) de l'entrefer (7) dans la direction axiale (A), la portion d'élargissement s'ouvrant au niveau de son extrémité avant vers une zone de transport de la chambre de rotor (31) pouvant être parcourue par des parties d'aube (32) de la partie de rotor (3).

2. Pompe centrifuge selon la revendication 1, caractérisée en ce que la dimension radiale (Y) de la portion d'élargissement (5) au niveau de son extrémité avant est plus de deux fois plus grande, de préférence plus de trois fois plus grande, en particulier quatre fois plus grande ou plus, que la dimension radiale (X) de la portion d'élargissement au niveau de son extrémité arrière.

3. Pompe centrifuge selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la longueur (L) de la portion d'élargissement est plus de trois fois plus grande, de préférence plus de cinq fois plus grande, en particulier plus de huit fois plus grande que la dimension radiale (X) de l'entrefer au niveau de l'extrémité arrière de la portion d'élargissement.

4. Pompe centrifuge selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une portion annulaire (8) de l'entrefer (7) se raccordant à l'extrémité arrière de la portion d'élargissement (5) est essentiellement en forme d'enveloppe cylindrique circulaire.

5. Pompe centrifuge selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la partie de rotor (3) présente une portion de transition (3.2) se rétrécissant de préférence sous forme conique dans la direction de la zone de transport, laquelle est entourée par la portion d'élargissement (5) de l'entrefer.

6. Pompe centrifuge selon la revendication 5, caractérisée en ce que le demi-angle d'ouverture (α/2) du cône est supérieur à 10°, de préférence est supérieur à 20°, en particulier est supérieur à 30° et est inférieur à 60°, en particulier est inférieur à 40°.

7. Pompe centrifuge selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que l'épaisseur de la portion de transition (3.2) dans la direction radiale correspond essentiellement à l'épaisseur d'une portion de tube en forme d'enveloppe cylindrique circulaire (3.1) qui se raccorde à l'extrémité arrière de la portion de transition (3.2).

8. Pompe centrifuge selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par un pot d'entrefer (1) faisant saillie dans l'espace interne du carter (4), lequel sépare la zone de stator (22) de la chambre de rotor (31), la portion arrière du rotor étant reçue dans un espace intermédiaire entre la paroi de carter (42) et une paroi périphérique du pot d'entrefer (1).

9. Pompe centrifuge selon la revendication 8, caractérisée en ce que la paroi périphérique du pot d'entrefer (1) présente une partie essentiellement en forme d'enveloppe cylindrique (1.1) et une partie essentiellement en forme d'enveloppe conique (1.2) qui sont chacune tournées vers un côté intérieur de la partie de rotor.

10. Pompe centrifuge selon la revendication 8 ou 9, caractérisée en ce que la partie en forme d'enveloppe conique (1.2) de la paroi de pot d'entrefer, la surface de limitation intérieure de la partie de rotor (3) tournée vers cette partie et la surface de limitation extérieure de la partie de rotor (3) tournée vers la portion d'élargissement (5) de l'entrefer s'étendent essentiellement parallèlement les unes aux autres.

11. Pompe centrifuge selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'entrefer présente une portion d'élargissement supplémentaire au niveau de son extrémité arrière opposée à la chambre de transport.

Zeichnung