DE4113831A1

DE4113831A1 - DIVIDED WHEEL

Info

Publication number: DE4113831A1
Application number: DE4113831A
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Becker; Peter Milla
Original assignee: KSB AG; Klein Schanzlin and Becker AG
Current assignee: KSB AG; Klein Schanzlin and Becker AG
Priority date: 1991-04-27
Filing date: 1991-04-27
Publication date: 1992-10-29
Also published as: ATE127572T1; EP0511518A1; EP0511518B1; DE59203520D1

Abstract

The invention relates to an impeller of split construction for turbomachines. Flow-controlling blades located inside the impeller are formed in two parts. One impeller part (1) has a group of blade parts (5) and the other impeller part is provided with the remaining blade parts (9). The blade parts are spliced together to form a uniform whole. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Laufrad gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.The invention relates to an impeller according to the preamble of Main claim.

In der DE-PS 5 50 461 ist das Problem geschildert, wie bei Laufrädern von kleinen Strömungsmaschinen die Einlaufkanten der Schaufeln fertig bearbeitet werden können. Hierbei wird das Laufrad geteilt und die Schaufeln sind als fester Bestandteil der saug- oder druckseitigen Laufraddeckscheibe ausgebildet. Um eine sichere kräfteübertragende Verbindung zu erhalten, sind im Austrittsbereich des Laufrades die Schaufel kanäle durch einen Deckscheibenteil verschlossen. Der verbleibende Deckscheibenteil ist Bestandteil des anderen Laufradteiles. Die Kräfteübertragung erfolgt dann durch einen entsprechenden Ansatz im Verbindungsbereich zwischen dem saug- oder druckseitigen Deckscheibenteil. Die Laufradteile können aber aufgrund ihrer Gestaltung nicht vollständig in spanabhebender Weise erstellt werden.The problem is described in DE-PS 5 50 461, as in Impellers of small turbomachines the leading edges the blades can be finished. Here will the impeller is divided and the blades are firmer Part of the impeller cover disc on the suction or pressure side educated. To ensure a secure force-transmitting connection the blade is in the outlet area of the impeller channels closed by a cover plate part. The remaining part of the cover plate is part of the other Impeller part. The power is then transmitted through a Appropriate approach in the connection area between the suction or pressure side cover plate part. The impeller parts can but not completely in because of their design be machined.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein in einfachster Weise spanabhebend, preß- oder gußtechnisch herstellbares Laufrad in geschlossener und geteilter Bauart zu entwickeln. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches. Nach dieser Lösung sind mindestens zwei Schaufeln in ihrer Länge geteilt ausgebildet. Im Bereich ihrer Teilung erfolgt die Passung der miteinander zu verbindenden Laufradteile. Die restlichen Schaufeln können hierbei wechselweise Bestandteil der Laufradteile bzw. Deckscheiben sein und dichtend an diesen anliegen. Die Ausgestaltungen der Ansprüche 2 und 3 beschreiben weitere vorteilhafte Ausbildungen. Danach sind die einen Schaufel anfang aufweisenden Schaufelteile Bestandteil des einen Laufradteiles, und die die entsprechenden Schaufelenden aufweisenden ergänzenden Schaufelteile sind Bestandteil des anderen Laufradteiles. Jedes Laufradteil weist vom Schaufelkanal zwei Wandflächen auf, die aufeinanderstehen und zwischen sich einen Winkel einschließen. Durch ein Zusammen stecken der Laufradteile werden die von Schaufeln begrenzten Schaufelkanäle für ein Fördermedium gebildet. Die Schaufeln sind gewissermaßen in ihrer Schaufellänge geteilt ausgebildet, wobei die Trennstelle quer zur Schaufellänge verläuft. Das Anbringen der den Schaufelanfang bildenden Schaufelteile an dem einen Laufradteil und das Anbringen der das Schaufelende bildenden ergänzenden Schaufelteile an dem anderen Laufradteil ermöglicht ein problemloses Zusammenstecken sowie einfachstes Zentrieren der Laufradteile. Es ist auch möglich, in denjenigen Fällen, bei denen sehr enge Schaufelabstände und damit kleinste Schaufelkanalquerschnitte verwirklicht werden müssen, auf den Laufradteilen bzw. Deckscheiben wechselweise mit Schaufelenden und Schaufelanfängen versehene, sich zu einem einheitlichen Ganzen zusammenfügende Schaufelteile vorzusehen. Somit verbleibt auf jedem Laufradteil ein größerer Zwischenraum, welcher eine leichtere spanabhebende Bearbeitung mit im Durchmesser größeren Werkzeugen ermöglicht. Diesen Vorteil bietet die Erfindung durch die Schaufelteilung generell.The invention is based on the task in the simplest Machining, pressing or casting technology To develop a closed and divided design impeller. This problem is solved according to the characteristic Part of the main claim. After this solution are at least two blades divided in length. In the area their division is the fit of each other connecting impeller parts. The remaining blades can alternately part of the impeller parts or Be cover disks and fit tightly against them. The Embodiments of claims 2 and 3 describe others advantageous training. After that, they're a shovel initially having blade parts part of one Impeller part, and the corresponding blade ends having additional blade parts are part of the other wheel part. Each impeller part faces from Scoop channel on two wall surfaces that stand on top of each other and form an angle between them. By working together stuck the impeller parts are limited by blades Blade channels are formed for a pumped medium. The shovels are, so to speak, divided in their blade length, the separation point runs transversely to the blade length. The Attach the blade parts forming the beginning of the blade the one impeller part and attaching the blade end forming additional blade parts on the other impeller part enables easy assembly as well as simplest Center the impeller parts. It is also possible to in those cases where the blade spacing is very narrow and so that the smallest blade channel cross sections can be realized must alternately on the impeller parts or cover plates with shovel ends and shovel beginnings, to a unitary piece of blade parts to provide. This leaves a larger one on each impeller part Gap, which is easier machining with larger tools. This one The invention offers the advantage of the blade division As a general rule.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß zwischen den miteinander zu verbindenden Laufradteilen mindestens drei Teilebenen vorgesehen sind, wobei zwei Teilebenen in der die Schaufelkanäle begrenzenden Wandfläche der Deckscheibenebenen angeordnet sind, die einen axialen Abstand zueinander aufweisen und die durch die in Richtung der Mittelachse verlaufende, die Schaufeln teilende dritte Teilebene miteinander verbunden sind. Die jeweils freistehenden Längsseiten der Schaufelteile liegen somit dichtend an dem den Schaufelkanal begrenzenden gegenüberliegenden Laufradteil bzw. der Deckscheibe an.An embodiment of the invention provides that between the At least three wheel parts to be connected to each other Sub-levels are provided, with two sub-levels in the Blade channels delimiting the wall surface of the cover plate levels are arranged, which are an axial distance from each other have and by the in the direction of the central axis running third sub-level dividing the blades are interconnected. The freestanding Long sides of the blade parts are thus sealing against the Blade impeller delimiting opposite impeller part or the cover plate.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Laufradteile durch eine im Bereich der Schaufelteilung angebrachte formschlüssige Steckverbindung miteinander verbunden sind. Eine Zentrierung der miteinander zu verbindenden Laufradteile kann durch entsprechende Überlappungen im Bereich der zu verbindenden Schaufelteile erfolgen.Another embodiment of the invention provides that the impeller parts by a in the area of the blade division attached positive connection with each other are connected. A centering of each other too connecting impeller parts can be made by appropriate Overlaps in the area of the blade parts to be connected respectively.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht hierzu vor, daß die die Schaufeln teilende Teilebene keinen geradlinigen Verlauf aufweist. Vorteilhaft ist ein bogenförmiger, S-förmiger, Z-förmiger, mäanderförmiger oder ähnlich gestalteter Verlauf der Teilebene der Schaufeln. Dies hat den Vorteil, daß nicht nur eine Zentrierung der beiden Teile zueinander erfolgt, sondern daß infolge des Teilebenenverlaufs auch eine Verdrehsicherung erzeugt wird. Für die Montage genügt es, die Teile einfach ineinanderzustecken. Aufwendige Zentrierungen, Paßstifte und Verbindungselemente, wie sie bisher bei mehrstufigen Strömungsmaschinen erforderlich waren, entfallen vollständig. Bei einem Zusammenbau einer derartigen Strömungsmaschine kann die Zentrierung und Positionierung der einzelnen Laufradteile ausschließlich in den Verbindungs bereich der geteilten Schaufeln gelegt werden. Bei einer ganz oder teilweisen spanabhebenden Fertigung, beispielsweise durch Fräsen von geschmiedeten, gepreßten oder gegossenen Rohteilen, ist somit eine äußerst kostengünstige Herstellung und Montage möglich. Diese Art der Herstellung erlaubt auch die Herstellung von Laufrädern mit reproduzierbaren Leistungs daten, wodurch eine erhebliche Minimierung von Prüfstands versuchen möglich ist. Es besteht die Möglichkeit, jedes Laufradteil beispielsweise in einer Aufspannung und mit nur einem Fräswerkzeug spanabhebend herzustellen bzw. nachzuarbeiten.A further embodiment of the invention provides that the part plane dividing the blades is not a straight line Has history. An arcuate, S-shaped, Z-shaped, meandering or similarly shaped Course of the sub-plane of the blades. This has the advantage that not just a centering of the two parts to each other takes place, but that due to the course of the partial plane also Protection against rotation is generated. For the assembly, it is sufficient that Simply plug parts together. Elaborate centering, Dowel pins and connecting elements, as they have been used for multi-stage turbomachines were not required Completely. When assembling one Fluid flow machine can center and position the individual wheel parts only in the connection area of the divided blades. With a whole or partial machining, for example by Milling of forged, pressed or cast raw parts, is therefore an extremely inexpensive manufacture and assembly possible. This type of manufacture also allows Manufacture of impellers with reproducible performance data, which significantly minimizes the test bench try is possible. There is a possibility of any Impeller part, for example, in one setting and with only to manufacture a milling tool or rework.

Bisher stellte sich das Problem bei einer spanabhebenden Herstellung eines Laufrades in dessen Eintrittsbereich. Ist der Abstand zwischen den Schaufeln sehr klein, so lassen sich die Schaufelkanäle nur mit schmalen dünnen Fingerfräsern und damit nur zeitaufwendig und risikoreich herstellen. Indem nun in erfindungsgemäßer Weise die Schaufeln selbst geteilt werden, kann bei geringen Kanalquerschnitten die Teilebene so gelegt werden, daß der Abstand zwischen Schaufelanfang bzw. - ende und der Teilebene der Schaufel groß gewählt werden und ein für eine günstige Herstellung einen großen Durchmesser aufweisender Fräser in einfachster Weise zwischen den Schaufelteilen des jeweiligen Laufradteiles hindurchgefahren und so die Schaufelkontur herausgearbeitet werden kann.So far, the problem has arisen with a cutting machine Production of an impeller in its entry area. Is the distance between the blades is very small, so you can the blade channels only with narrow, thin end mills and thus only produce time-consuming and risky. By now divided the blades themselves according to the invention the sub-level can be so with small channel cross-sections that the distance between the beginning of the blade or - end and the sub-plane of the bucket can be chosen large and a large diameter for cheap manufacture showing milling cutter in the simplest way between the Blade parts of the respective impeller part passed through and so the blade contour can be worked out.

Die gesamte Zentrierung der miteinander zu verbindenden Teile des Laufrades erfolgt über die Trennebene im Bereich der aus Teilen zusammengesetzten Schaufeln. Diese bewirkt darüber hinaus auch die Verdrehsicherung der Bauteile untereinander. Für die Montage und Herstellung einer derartigen Strömungsmaschine bedeutet dies eine gravierende Vereinfachung, da somit in einfachster Weise nur noch ein Ineinanderstecken der einzelnen Bauteile erforderlich ist. Überdies kann somit in nicht mehr zu überbietender Einfachheit eine Anpassung an unterschiedliche Leistungsbereiche erfolgen. Durch eine Änderung der Schaufelbreite kann das Laufrad bei der Herstellung an die jeweils gewünschten Leistungsdaten angepaßt werden. Dies ist bei der spanabhebenden Herstellung durch einfache Programmänderungen möglich.The entire centering of the parts to be connected of the impeller takes place over the parting plane in the area of the Share composite blades. This brings about in addition, the components are secured against rotation against each other. For the assembly and manufacture of such Fluid machine this means a serious one Simplification, because in the simplest way only one Interlocking the individual components is required. Furthermore, it can be done in simplicity that is no longer to be beaten an adaptation to different performance areas. By changing the blade width, the impeller can the production to the desired performance data be adjusted. This is in machining manufacturing possible through simple program changes.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen am Beispiel eines Kreiselpumpen-Laufrades dieEmbodiments of the invention are in the drawings are shown and are described in more detail below. It show the example of a centrifugal pump impeller

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch ein Laufrad und die Fig. 1 shows an axial section through an impeller and

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Laufrad gemäß der in Fig. 1 enthaltenen Linie II-II. Fig. 2 shows a cross section through the impeller according to the line II-II contained in Fig. 1.

Das in der Fig. 1 gezeigte Beispiel eines Laufrades einer Strömungsmaschine gehört zu einer mehrstufigen Kreiselpumpe für große Förderleistungen. Der eine Laufradteil (1) besteht aus der Nabe (2) und der druckseitigen Deckscheibe (3). Die mit Schaufelenden (4) versehenen Schaufelteile (5) sind fester Bestandteil der druckseitigen Deckscheibe (3), sie können aus dem Vollen herausgearbeitet werden. Zwar ist die hier gezeigte Nabe (2) ebenfalls fester Bestandteil der druckseitigen Deckscheibe (3), aber es ist ohne weiteres möglich, die Nabe (2) als separates Bauteil auszubilden.The example of an impeller of a turbomachine shown in FIG. 1 belongs to a multi-stage centrifugal pump for large delivery capacities. One impeller part ( 1 ) consists of the hub ( 2 ) and the pressure-side cover plate ( 3 ). The blade parts ( 5 ) provided with blade ends ( 4 ) are an integral part of the pressure-side cover plate ( 3 ) and can be worked out from the solid. The hub ( 2 ) shown here is also an integral part of the pressure-side cover disk ( 3 ), but it is easily possible to design the hub ( 2 ) as a separate component.

Der andere Laufradteil (6) besteht aus der saugseitigen Deckscheibe (7) mit den fest damit verbundenen, die Schaufelanfänge (8) aufweisenden Schaufelteilen (7). Zwischen den beiden Laufradteilen (1, 6) sind mit doppelter Strichstärke die Trennebenen (A, B und C) eingezeichnet. Die Trennebenen (A und B) entsprechen dem die Schaufelkanäle begrenzenden Wandflächenverlauf der Deckscheiben (3, 7). Die Trennebene (C) teilt die Schaufellänge.The other impeller part (6) consists of the suction-side cover disk (7) with the fixedly connected thereto, the vane starts (8) having blade portions (7). The separation planes (A, B and C) are drawn in between the two impeller parts ( 1 , 6 ) with a double line width. The parting planes (A and B) correspond to the wall surface course of the cover disks ( 3 , 7 ) which delimits the vane channels. The parting plane (C) divides the blade length.

Aus der Fig. 2, die einem Schnitt gemäß der in Fig. 1 eingezeichneten Schnittlinie entspricht, ist der Verlauf der Schaufelteilung erkennbar. Die Trennebene (C) teilt die Schaufeln in zwei Teile und verläuft in axialer Richtung. Bei entsprechendem Bedarf ist auch jeder andere Verlauf der Trennebene (C) möglich. Sie weist in diesem Ausführungs beispiel einen S-förmigen Verlauf auf, welcher die miteinander zu fügenden Teile sowohl zentriert als auch gleichzeitig gegen Verdrehung sichert. Diese formschlüssige Verbindung kann auch jeden anderen geeigneten, die gleiche Funktion gewährleistenden Verlauf aufweisen. Zwischen den über den Umfang nebeneinander verteilt angeordneten Schaufelteilen (5, 9) sind die Schaufelkanäle (10) des Laufrades ausgebildet.The course of the blade division can be seen from FIG. 2, which corresponds to a section according to the section line drawn in FIG. 1. The parting plane (C) divides the blades into two parts and runs in the axial direction. If required, any other course of the parting plane (C) is also possible. It has, for example, an S-shaped course in this embodiment, which both secures the parts to be joined together and simultaneously secures them against rotation. This form-fitting connection can also have any other suitable course which ensures the same function. The blade channels ( 10 ) of the impeller are formed between the blade parts ( 5 , 9 ) which are arranged next to one another over the circumference.

Die in den Figuren dargestellte Anordnung der Schaufelteile des Laufrades ist nicht zwingend. Es ist auch jede andere die Schaufelteile zu einem einheitlichen Ganzen zusammenfügende Anordnung möglich.The arrangement of the blade parts shown in the figures the impeller is not mandatory. It's every other one too Bucket parts joining together to form a uniform whole Arrangement possible.

Es ist auch eine Anordnung der Schaufelteile auf den sie tragenden Laufradteil möglich, nach der wechselweise einem Schaufelteil (9) mit Schaufelanfang (8) ein Schaufelteil (5) mit Schaufelende (4) folgt. Dies hängt vom Einzelfall und der Form der Schaufelkanäle (10) ab. Falls eine Zuordnung der miteinander zu fügenden Teile in einer bestimmten Position verlangt wird, so kann dies durch eine abweichende Gestaltung der Trennebene oder eine besondere Anordnung von Schaufelteilen bewirkt werden.It is also possible to arrange the blade parts on the impeller part carrying them, after which a blade part ( 9 ) with blade start ( 8 ) is alternately followed by a blade part ( 5 ) with blade end ( 4 ). This depends on the individual case and the shape of the blade channels ( 10 ). If an assignment of the parts to be joined together in a specific position is required, this can be achieved by a different design of the parting plane or a special arrangement of blade parts.

Claims

1. Laufrad in geschlossener und geteilter Ausführung für ein- oder mehrstufige Strömungsmaschinen, wobei zwischen saug- und druckseitiger Deckscheibe der Strömungsführung dienende Schaufeln angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Schaufeln in ihrer Länge geteilt ausgebildet sind, daß ein Laufradteil (1) mit einer die Schaufelkanäle (10) begrenzenden Deckscheibe (3) sowie Schaufeln und/oder Schaufelteilen (5) versehen ist und daß der andere Laufradteil (6) mit einer gegenüberliegenden, die Schaufelkanäle (10) begrenzenden Deckscheibe (7) sowie Schaufeln und/oder ergänzenden Schaufelteilen (9) versehen ist.1. Impeller in a closed and divided design for single-stage or multi-stage turbomachines, with blades serving to guide the flow between the suction and pressure-side cover disks, characterized in that two or more blades are divided in length in that an impeller part ( 1 ) is provided with a cover disk ( 3 ) delimiting the vane channels ( 10 ) and blades and / or vane parts ( 5 ) and that the other impeller part ( 6 ) is provided with an opposite cover disk ( 7 ) delimiting the vane channels ( 10 ) as well as vanes and / or supplementary blade parts ( 9 ) is provided.

2. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Laufradteil (6) mit Schaufelanfänge (8) aufweisenden Schaufelteilen (9) und der damit zusammenwirkende andere Laufradteil (1) mit Schaufelenden (4) aufweisenden ergänzenden Schaufelteilen (5) versehen ist.2. An impeller according to claim 1, characterized in that an impeller part (6) with vane starts (8) having blade portions (9) and the cooperating other impeller part (1) is provided with vane tips (4) having complementary blade parts (5).

3. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Laufradteil mit wechselweise angeordneten Schaufelanfängen (8) und Schaufelenden (4) aufweisenden Schaufelteilen (9, 5) und der damit zusammenwirkende andere Laufradteil mit ergänzenden wechselweise angeordneten Schaufelenden (4) und Schaufelanfänge (8) aufweisenden Schaufelteilen (9, 5) versehen ist. 3. An impeller according to claim 1, characterized in that one impeller part with alternately arranged blade beginning (8) and vane ends (4) having the blade parts (9, 5) and the cooperating other impeller part with complementary alternately arranged vane ends (4) and blade beginnings (8 ) having blade parts ( 9 , 5 ) is provided.

4. Laufrad nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den miteinander zu verbindenden Laufradteilen (1, 6) mindestens drei Teilebenen (A, B, C) vorgesehen sind, wobei zwei Teilebenen (A, B) in der die Schaufelkanäle (10) begrenzenden Wandfläche der Deckscheibenebenen angeordnet sind, die einen Abstand zueinander aufweisen und die durch die in Richtung der Mittelachse verlaufende, die Schaufeln teilende dritte Teilebene (c) miteinander verbunden sind.4. Impeller according to claims 1 to 3, characterized in that at least three sub-planes (A, B, C) are provided between the impeller parts to be connected ( 1 , 6 ), two sub-planes (A, B) in which the blade channels ( 10 ) delimiting wall surface of the cover plate planes, which are at a distance from one another and which are connected to one another by the third sub-plane (c) which extends in the direction of the central axis and divides the blades.

5. Laufrad nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufradteile (1, 6) durch eine im Bereich der Schaufelteilung angebrachte formschlüssige Steckverbindung miteinander verbunden sind.5. Impeller according to claims 1 to 4, characterized in that the impeller parts ( 1 , 6 ) are connected to one another by a form-fitting plug connection provided in the area of the blade division.

6. Laufrad nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Schaufeln teilende Teilebene (C) keinen geradlinigen Verlauf aufweist.6. impeller according to claims 1 to 5, characterized characterized in that the partial plane dividing the blades (C) has no straight line.