DE3305790A1

DE3305790A1 - Freistrompumpe

Info

Publication number: DE3305790A1
Application number: DE19833305790
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 6710 Frankenthal Metzinger
Original assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Current assignee: KSB SE and Co KGaA
Priority date: 1983-02-19
Filing date: 1983-02-19
Publication date: 1984-08-23
Also published as: DE3305790C2

Description

Frei str om pum pe

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe zur Förderung von Flüssigkeiten, feststoffbeladenen Flüssigkeiten und Gas-Flüssigkeits-Gemischen, bei der das Laufrad außerhalb eines die Ansaug- und die Drucköffnung der Kreiselpumpe miteinander verbindenden freien Strömungsraumes in einer Radkammer angeordnet ist. .

Pumpen dieser Art werden auch als Freistrom- oder Wirbelpumpen bezeichnet. Freistrom pum pen arbeiten nach dem Zirkulationsprinzip. In der Freistrompumpe wird das Fördermedium durch den meist axial angeordneten Saugstutzen dem schaufelfreien Pumpenraum und dem Laufrad zugeführt; im Bereich der Laufradnabe tritt es in das Laufrad .ein und wird unter dem Einfluß der Zentrifugalwirkung des Laufrades nach außen geschleudert und am Laufradaustritt wieder in den schaufelfreien Pumpenraum zurückgeführt. Hierbei bildet sich eine Zirkulationsströmung aus, die der reinen Transportströmung überlagert ist. Die resultierende Strömung unmittelbar vor dem Laufrad ist eine komplexe Toruswirbelströmung.

Der Vorzug der Freistrompumpe, auch mit groben Verunreinigungen versehene Flüssigkeiten ohne Verstopfungsgefahr zu fördern, wird u.a. durch den Nachteil eines geringen Wirkungsgrades erkauft. Auch die Saugfähigkeit und die Kennliniencharakteristik solcher Pumpen sind ungünstig im Vergleich zu Kreiselpumpen anderer Bauart. Schließlich ist auch die hohe Geräuschemission solcher Pumpen als Nachteil zu nennen.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kreiselpumpe der eingangs zitierten Gattung zu schaffen, die eine wesentliche Verbesserung des Wirkungsgrades, der Saugfähigkeit und der Kennliniencharakteristik bei einer Verringerung der Geräuschemission erbringt. 5

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Laufrad in Drehrichtung angestellte Schaufeln besitzt, wobei sich der Anstellwinkel zwischen der Front der Trägerscheibe und der Schaufelskelettlinie kontinuierlich von innen nach außen vergrößert, wobei sich wiederum der Tangens des Winkels aus dem Verhältnis der axialen Zulaufkomponente der Absolutgeschwtndigkeit eines im Zirkulationswirbel befindlichen, senkrecht zur Gitterfront gerichteten Flüssigkeitsteilchen und dem Schlupf ergibt und wobei sich schließlich der Schlupf aus der Differenz der Umlaufgeschwindigkeit des Laufrades und der Geschwindigkeitskomponente des· Zirkulationswirbels in Umfangsrichtung ergibt.

Durch die Erfindung wird der Tatsache Rechnung getragen, daß sich einerseits die axiale Komponente der Absolutgeschwindigkeit am Laufradeintritt über den Radius von innen nach außen verändert, sich aber andererseits das Laufrad mit konstanter Winkelgeschwindigkeit dreht.

Diesem Umstand folgend, wird auch der Anstellwinkel der Schaufel von innen nach außen verändert, so daß der Schaufeleintritt und die Richtung der Strömung bei Eintritt in das Laufrad weitgehend übereinstimmen .

Aus den Unteransprüchen ergeben sich weitere, die Strömungsbedingungen innerhalb des Laufrades verbessernde Ausgestaltungen.

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Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Kreiselpumpe in Schnittdarstellung, in ' ·

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Laufrades der Kreiselpumpe der Fig. 1, in '^:

Fig. 3 die Strombahnen am Eintritt in das Laufrad, und in den 10

Fig. 4 bis 6 das Laufrad in zwei Ansichten mit darunter angeordneten Teilausschnitten koaxialer Zylinderschnitte dieses Laufrades.

Das in einem Pumpengehäuse 1 angeordnete Laufrad 2 besitzt mehrere Schaufeln 3. Wie die abgewickelten koaxialen ZyI in der schnitte in den Fig. 3 und 6 zeigen, sind die Schaufeln 3 in Drehrichtung angestellt.

Der zwischen der Front der Trägerscheibe 4 und der Schaufelskelettlinie gebildete Anstellwinkel j3 ändert sich mit zunehmendem Laufradradius dergestalt, daß im Nabenbereich der kleinste und am Außenradius der größte Winkel erreicht wird. Aufgrund der erfindungsgemäßer Festlegung des Winkelverlaufes als Funktion des Laufradradius wird ein nahezu stoßfreier Übergang der Relativströmung aus dem Zirkulationswirbel in die Schaufelkammer des Laufrades 2 hinein erzielt. Die Fig. 3 verdeutlicht dies anhand der am Eintritt in das Laufrad 2 vorhandenen Strombahnen.

Die paraboloidartig gestaltete Befestigungsschraube 5 hat die Aufgabe, das Medium im Nabenbereich geordnet und zentrisch dem Laufradeintrit zuzuführen und im Zusammenwirken mit den angestellten Schaufeln 3 für eine zusätzlich, wirkungsgradsteigernde Energieumsetzung zu sorger Hiermit einhergehend ist eine Verbesserung der Saugeigenschaften und eine Verringerung des Schallpegels und der Geräuschemission. ^Or

Die Kennliniensteilheit, ein unter Umständen wichtiges Kriterium bei der Auswahl der geeigneten Pumpenart für bestimmte Anwendungsfälle, ist durch den Verlauf der Spur 6 der Durchstoßpunkte der Schaufel 3 auf der Trägerscheibe 4 in Grenzen beeinflußbar. Der Winkel y(Fig, 5), der gebildet wird durch die Tangente an die . Spur 6 der Durchstoßpunkte der Schaufel 3 und durch die Tangente an die Laufradperipherie im

ο Schaufelendpunkt, kann jeden beliebigen Wert bis maximal 90 annehmen. Im Falle ^f= 90 weist die Schaufel radial nach außen, im Falle )f< 90 , ist sie stetig nach rückwärts gekrümmt.

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Claims

Klein, Schanzlin & Becker Aktiengesellschaft

Patentansprüche

Kreiselpumpe zur Förderung von Flüssigkeiten, feststoffbeladenen Flüssigkeiten und Gas-Flüssigkeits-Gemischen, bei der das Laufrad außerhalb eines die Ansaug- und die Drucköffnung der Kreiselpumpe miteinander verbindenden freien Strömungsraumes in einer Radkamm angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (2) in Drehrichtung angestellte Schaufeln. (3) besitzt, wobei sich der

Anstellwinkel (B₁) zwischen der Front der Trägerscheibe (4) und der Schaufelskelettlinie kontinuierlich von innen nach außen vergröße wobei sich wiederum der Tangens des Winkels (B^) aus dem Verhältr der axialen Zulaufkomponente (c ) der Absolutgeschwindigkeit eines

ax

im Zirkulationswirbel befindlichen, senkrecht zur Gitterfront gerichteten Flüssigkeitsteilchen und dem Schlupf. (Δ u) ergibt und wobei sich schließlich der Schlupf (Δ u) aus der Differenz der Umlaufgeschwindigkeit (u. = ου · r) des Laufrades (2) und der Geschwindigkeitskomponente (c ) des Zirkulationswirbels in Umfangsrichtung ergibt.
2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsschraube (5) des Laufrades (2) als Rotationsparaboloid oder paraboloidähnlicher Rotationskörper ausgebildet ist.
3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spur (6) der Durchstoß punkte der Schaufel (3) auf der Trägerscheibe (4) eine radial nach außen weisende Gerade erzeugt.
4. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spur (6) der Durchstoß punkte der Schaufel (3) auf der Trägerscheibe (4) eine gegen die Drehrichtung nach rückwärts geneigte krumme Linie bildet.

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