DE3305790A1 - Free flow pump - Google Patents

Abstract

The object of the invention is a centrifugal pump for delivering liquids, solids-charged liquids and gas-liquid mixtures, in which the impeller is arranged in a wheel chamber outside a free flow chamber connecting the intake opening and the pressure opening of the centrifugal pump to one another. An improvement in the efficiency, the suction capability and the characteristic curve of such a centrifugal pump, also described as a free-flow pump, is achieved in that the impeller has blades set in the direction of rotation, the angle of incidence between the face of the carrier plate and the blade median line enlarging continuously from the inside outwards, the tangent of the angle being in turn obtained from the ratio of the axial inlet component of the absolute speed of a liquid particle located in the circulating vortex and directed perpendicular to the grid face and the slip, and the slip finally being obtained from the difference between the speed of rotation of the impeller and the speed component of the circulating vortex in the circumferential direction.

Description

Frei str om pum peFree flow pump

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. .The invention relates to a centrifugal pump for pumping liquids, solids-laden liquids and gas-liquid mixtures, in which the impeller is outside one of the suction and pressure openings The free flow space connecting the centrifugal pump is arranged in a wheel chamber. .

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.Pumps of this type are also known as vortex or vortex pumps. Free-flow pumps work on the principle of circulation. In the vortex pump, the pumped medium is transferred to the vane-free pump chamber and the Impeller fed; In the area of the impeller hub it enters the impeller and is influenced by the centrifugal effect of the impeller thrown outwards and returned to the blade-free pump chamber at the impeller outlet. This creates a circulation flow which is superimposed on the pure transport flow. The resulting flow immediately in front of the impeller is a complex one Toroidal vortex flow.

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.The advantage of the vortex pump is that it can also convey liquids containing coarse impurities without the risk of clogging bought, among other things, by the disadvantage of a low level of efficiency. The suction capacity and the characteristics of such pumps are also unfavorable in comparison to centrifugal pumps of other types. Finally, the high noise emissions of such pumps are also a disadvantage to name.

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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. 5The invention is based on the object of creating a centrifugal pump of the type cited at the beginning which is a substantial improvement the efficiency, the absorbency and the characteristics of the characteristic with a reduction of the noise emission. 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.This object is achieved according to the invention in that the impeller has blades adjusted in the direction of rotation, the angle of attack between the front of the carrier disk and the blade skeleton line increasing continuously from the inside to the outside, the tangent of the angle in turn increasing from the ratio of the axial inflow component to the absolute speed of a liquid particle located in the circulation vortex, directed perpendicular to the lattice front, and the slip, and finally the slip results from the difference between the rotational speed of the impeller and the speed component of the circulation vortex in the circumferential direction.

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.The invention takes into account the fact that, on the one hand, the axial component of the absolute speed occurs at the impeller inlet changes over the radius from the inside to the outside, but on the other hand the impeller rotates at a constant angular speed.

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 .Following this fact, the angle of attack of the blade is changed from the inside to the outside, so that the blade inlet and the The direction of the flow largely coincide when entering the impeller .

Aus den Unteransprüchen ergeben sich weitere, die Strömungsbedingungen innerhalb des Laufrades verbessernde Ausgestaltungen. The subclaims give rise to further refinements which improve the flow conditions within the impeller.

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Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt inThe invention is explained in more detail using an exemplary embodiment. The drawing shows in

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Kreiselpumpe in Schnittdarstellung, in ' ·Fig. 1 shows a centrifugal pump according to the invention in a sectional view, in '·

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Laufrades der Kreiselpumpe der Fig. 1, in '^: Fig. 2 is a perspective view of the impeller of the centrifugal pump of Fig. 1, in ' ^:

Fig. 3 die Strombahnen am Eintritt in das Laufrad, und in den 10FIG. 3 shows the current paths at the entrance to the impeller, and in FIG. 10

Fig. 4 bis 6 das Laufrad in zwei Ansichten mit darunter angeordneten Teilausschnitten koaxialer Zylinderschnitte dieses Laufrades.FIGS. 4 to 6 show the impeller in two views with those arranged underneath Partial sections of coaxial cylinder sections of this impeller.

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.The impeller 2 arranged in a pump housing 1 has several Shovels 3. As the developed coaxial ZyI in the cuts in the 3 and 6 show the blades 3 are employed in the direction of rotation.

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.The one between the front of the carrier disk 4 and the blade skeleton line The angle of incidence j3 formed changes with the increasing radius of the impeller in such a way that the smallest angle is reached in the hub area and the largest angle is reached on the outer radius. Due to the inventive Establishing the angular course as a function of the impeller radius results in an almost jerk-free transition of the relative flow from the circulation vortex achieved in the blade chamber of the impeller 2 into it. FIG. 3 illustrates this on the basis of the entrance to the impeller 2 existing current paths.

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. ^OrThe paraboloid-like fastening screw 5 has the task of to supply the medium in the hub area in an orderly and centric manner to the impeller inlet and in cooperation with the adjusted blades 3 for an additional, efficiency-increasing energy conversion This is accompanied by an improvement in the suction properties and a reduction in the sound level and noise emissions. ^ 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 imThe steepness of the characteristic curve, an important criterion under certain circumstances the selection of the suitable type of pump for certain applications, the course of the track 6 is the penetration point of the blade 3 on the carrier disk 4 can be influenced within limits. The angle y (Fig, 5), which is formed by the tangent to the. Track 6 of the penetration points of the blade 3 and through the tangent to the impeller periphery in the

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.ο Bucket end point, can have any value up to a maximum of 90. In the case of ^ f = 90 the blade points radially outwards, in the case of) f < 90, it is steadily curved backwards.

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Claims (4)

Klein, Schanzlin & Becker AktiengesellschaftKlein, Schanzlin & Becker Aktiengesellschaft PatentansprücheClaims 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 derCentrifugal pump for pumping liquids, solids-laden liquids and gas-liquid mixtures with the impeller outside of a free flow space connecting the suction and pressure openings of the centrifugal pump to one another in a wheel comb is arranged, characterized in that the impeller (2) blades adjusted in the direction of rotation. (3), where the 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 einesAngle of incidence (B ₁ ) between the front of the carrier disk (4) and the blade skeleton line continuously enlarges from the inside to the outside, the tangent of the angle (B ^) from the ratio of the axial inflow component (c) to the absolute speed of a axax 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.Liquid particles in the circulation vortex, directed perpendicular to the grid front, and the slip. (Δ u) gives and where finally the slip (Δ u) is derived from the difference between the rotational speed (u. = ου · r) of the impeller (2) and the Speed component (c) of the circulation vortex in the circumferential direction results. 2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsschraube (5) des Laufrades (2) als Rotationsparaboloid oder paraboloidähnlicher Rotationskörper ausgebildet ist.2. Centrifugal pump according to claim 1, characterized in that the fastening screw (5) of the impeller (2) as a paraboloid of revolution or paraboloid-like body of revolution is formed. 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.3. Centrifugal pump according to claim 1, characterized in that the Track (6) of the piercing points of the blade (3) on the carrier disk (4) creates a straight line pointing radially outward. 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.4. Centrifugal pump according to claim 1, characterized in that the track (6) of the piercing points of the blade (3) on the carrier disk (4) forms a curved line inclined backwards against the direction of rotation. CopyCopy