DE69112040T2 - Schaufelrad für eine kreiselpumpe. - Google Patents
Schaufelrad für eine kreiselpumpe.Info
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Schaufelrad für Zentrifugalpumpen, die wenigstens eine Reihe von Schaufeln umfaßt, die nacheinander in der Umfangsrichtung des Schaufelrads angeordnet sind, wobei die Schaufelenden nahe zu dem Umfang mit einem Winkel α bezüglich der Bewegungsrichtung des Umfangs des Schaufelrads schiefwinklig sind.
- Zentrifugalpumpen werden weit und breit zum Transport von flüssigen Materialien und Mischungen verwendet, wobei der Pumpeffekt durch die Drehung des Schaufelrads in dem feststehenden Gehäuse der Pumpe hervorgerufen wird. Das Schaufelrad nimmt zu gleicher Zeit das zu pumpende Material mit sich mit, so daß das Material einem Zentrifugaleffekt durch die Drehbewegung ausgesetzt ist, und wenn das Material die Ablaßöffnung erreicht, wird es in diese unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft und dem durch die Schrägheit (Schiefheit) der Schaufeln verursachten zusätzlichen Einfluß abgelassen. Derartige Pumpen sind z.B. in der DE-OS 25 25 316 und der FI-PS 53747 offenbart.
- Auch die US 3,953,150 offenbart eine derartige Pumpe. Das Schaufelrad dieser Pumpe umfaßt Schaufeln mit zwei verschiedenen Längen in der Radialrichtung des Schaufelrads, die abwechselnd entlang der Umfangsrichtung des Schaufelrads angeordnet sind.
- Diese Zentrifugalpumpen haben gemeinsam, daß das gepumpte Material unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft von dem Schaufelrad im wesentlichen radial in einen Ablaßkanal der Pumpe abgelassen wird, d.h. in einer Richtung parallel zu der Rotationsebene des Schaufelrads.
- Diese Pumpen unterscheiden sich deshalb wesentlich von Turbinen und Rotationspumpen wie in der US 1,613,816 und der CH 672 532 offenbart, wo das zu pumpende Material die Pumpe im wesentlichen axial verläßt, d.h. in einer Richtung senkrecht zu der Rotationsebene des Schaufelrads.
- Ein Problem mit aus dem Stand der Technik bekannten Zentrifugalpumpen liegt in der pulsähnlichen Druckschwankung, die in ihrem Ablaßkanal auftritt, was unter gewissen Betriebsbedingungen nachteilig ist. Insbesondere dann, wenn die Pumpe als Züfuhrpumpe für eine Fasersuspension in dem dem Stoffauflauf einer Papiermaschine o.dgl. zugeordneten Leitungssystem verwendet wird, bewirken die Druckschwankungen eine wellenähnliche Variation in der sich formenden Papier- oder Pappenbahn, die Papierqualität folglich verschlechternd. In einem Versuch, den Puls zu vermindern wurden die Enden der Schaufeln des Schaufelrads der Pumpe in der Umfangsrichtung des Schaufelrads schief ausgebildet, was allerdings die Pulsstörungen nicht eliminiert hat.
- Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schaufelrad bereitzustellen, durch welches die Pulsstörungen vermindert werden können und welches z.B. zur Verwendung in Zuführpumpen in Verbindung mit den Stoffaufläufen von Papiermaschinen geeigneter ist. Das Schaufelrad der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Verminderung von in dem Ablaßkanal der Pumpe durch die Schaufeln verursachten Druckschwankungen ein Abstand zwischen den Schaufeln und der Winkel derart sind, daß die Vorderkante des Endes der in der Bewegungsrichtung des Umfangs des Schaufelrads hinteren Schaufel mit der Hinterkante des Endes der in der Bewegungsrichtung vorderen Schaufel fluchtet oder der Hinterkante in der Bewegungsrichtung voraus ist.
- Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist es, daß die Schaufeln des Schaufelrads in derartigen Intervallen und mit einem derartigen Winkel angeordnet sind, daß stets wenigstens ein Schaufelende die Nase des Spiralgehäuses passiert, wenn sich das Schaufelrad dreht, wodurch der durch das Schaufelende an der Nase erzeugte Druckpuls stets im wesentlichen konstant bleibt und keine nennenswerte Druckänderung in dem Ablaßkanal auftritt.
- Die Erfindung wird in den beigfügten Zeichnungen detaillierter beschrieben, in denen
- Figur 1 eine schematische axiale Schnittansicht der mit einem Schaufelrad der Erfindung versehenen Zentrifugalpumpe ist;
- Figur 2 die Kante des Schaufelrads der Pumpe der Figur 1 und die Stellung der Enden der Schaufeln schematisch veranschaulicht;
- Figur 3 eine Druckänderung in einem Ablaßkanal der Pumpe der Figuren 1 und 2 schematisch veranschaulicht;
- Figur 4 eine schematische axiale Ansicht eines zweiseitigen, nach der Erfindung ausgeführten Schaufelrads ist; und
- Figur 5 das Schaufelrad der Figur 4 in Sicht aus der Richtung der Schaufelenden veranschaulicht.
- Figur 1 zeigt eine Zentrifugalpumpe, umfassend ein spiralförmiges Pumpengehäuse 1, in dem ein Schaufelrad 3 angeordnet ist, das um eine Welle 2 rotiert und Schaufeln 4a und 4b aufweist. Das Pumpengehäuse 1 umfaßt einen Ablaßkanal 5 mit einer Nase 6 an seinem Rand auf der Seite des Gehäuses nahe zu dem Schaufelrad. Während der Rotation der Pumpe tritt das zu pumpende Material, wie etwa eine Flüssigkeit oder eine Suspension, in an sich bekannter Art und Weise in der Richtung der Pumpenwelle 2 in der Mitte des Schaufelrads ein. Während sich das Schaufelrad dreht, wird das Material durch den durch das in den Ablaßkanal abgelassene Material erzeugten Saugeffekt und durch den durch die Pumpenschaufeln erzeugten Schiebeeffekt hin zum Außenrand des Schaufelrads 3 und ferner unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft in den Ablaßkanal 5 geleitet. Das Schaufelrad 3 umfaßt Flügel 4a und 4b, von denen die Schaufeln 4a herkömmliche Länge aufweisen und sich von dem Umfang des Schaufelrads näher zu der Pumpenwelle 2 erstrecken als die Schaufeln 4b, die kürzer sind und als eine Art Hilfsschaufeln dienen. Der Zweck der kürzeren Hilfsschaufeln 4b ist es, die Mitte des Schaufelrads 3 ausgedehnter zu halten, um den Massenfluß zu erleichtern; auf der anderen Seite ist es für die Erfindung notwendig, daß Schaufeln und Schaufelenden entlang des Außenumfangs des Schaufelrads 3 ausreichend dicht vorgesehen sind. In anderer Hinsicht sind die Struktur, die Funktionsweise und die Abmessungen der Zentrifugalpumpe für den Fachmann offenkundig und werden hier nicht näher beschrieben.
- Figur 2 zeigt schematisch einen Abschnitt des Randes des Schaufelrads 3 der Figur 1, die Schaufelenden und die Nase 6 der Ablaßöffnung. In der Figur sind die Enden der Schaufeln 4a und 4b mit einem Winkel α schiefwinklig in einer derartigen Weise angeordnet, daß eine Kante der Schaufel 4a und die gegenüberliegende Kante der Schaufel 4b, d.h. in der Figur die untere Kante der Schaufel 4a und die obere Kante der Schaufel 4b, miteinander fluchten oder teilweise überlappen, d.h., daß ein Abstand A zwischen den gleichen Rändern der Schaufeln kleiner ist als ein Abstand B in der gleichen Richtung zwischen den entgegengesetzten Kanten der gleichen Schaufel. Wenn sich das Schaufelrad 3 dann in der Richtung dreht, die durch den in Figur 2 gezeigten Pfeil angedeutet ist, sind stets eine oder mehrere Schaufeln 4 an der Nase 6 angeordnet, bevorzugt in einer derartigen Weise, daß die Anzahl von Schaufeln zu allen Zeiten gleich bleibt. Der an der Nase durch die Bewegung der Schaufel erzeugte Druckpuls bleibt im wesentlichen konstant, obgleich sein Ort sich in einem gewissen Maß in der Höhenrichtung der Nase ändert, d.h. in der Axialrichtung des Schaufelrads. Dies allerdings beeinflußt den in dem Ablaßkanal 5a auftretenden Druckpuls oder das hier auftretende Druckmuster nicht wesentlich.
- Figur 3 veranschaulicht schematisch den in dem Ablaßkanal 4 der Zentrifugalpumpe der Figuren 1 und 2 auftretenden Druck. Das Druckmuster ist leicht wellenähnlich, wie durch die durchgehende Wellenlinie P gezeigt. Die Figur zeigt ferner zwei wellenähnliche Pulse Pa und Pb, die die durch aufeinanderfolgende Schaufeln erzeugten Pulsmuster wiedergeben. Da die Position der Schaufeln derart ist, wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt, addieren sich die Druckpulse allerdings derart, daß die Druckkurve P erreicht wird, in der die Änderung in der Praxis im wesentlichen vernachlässigbar ist.
- Figur 4 veranschaulicht das Prinzip der Figuren 1 und 2 in Anwendung auf ein zweiseitiges Schaufelrad. In diesem Fall können die Schaufeln 4 die volle Länge aufweisen und auf entgegengesetzten Seiten des Mittelflansches des Schaufelrads angeordnet sein, oder sie können Zwischenschaufeln ähnlich den in den Figuren 1 und 2 gezeigten sein, wobei die Schaufeln mit voller Länge nebeneinander angeordnet sein können, oder sie können sich in einer derartigen Weise abwechseln, daß die Hilfsschaufel einer Schaufelreihe neben der Schaufel mit voller Länge der anderen Schaufelreihe angeordnet ist.
- Figur 5 zeigt schematisch einen Abschnitt des Rands des Schaufelrads der Figur 4 in Sicht von dem Ende der Schaufeln. In diesem Fall sind die Schaufeln 4a bis 4c, usw. in benachbarten Reihen in entgegengesetzten Richtungen mit einem Winkel α schief angeordnet, so daß die einander zugekehrten Kanten der Schaufeln 4a und 4b und entsprechend die voneinander abgekehrten Kanten sich bezüglich der Rotationsrichtung des Schaufelrads 3 in der gleichen Richtung erstrecken. Die das zweiseitige Schaufelrad betreffende Ausführungsform der Figuren 4 und 5 ist eine Pumpe, in der das zu pumpende Material oder die zu pumpende Masse auf beiden Seiten der Pumpe in der Richtung der Welle in der Mitte des Schaufelrads in die Pumpe eintritt und dann in einen gemeinsamen Ablaßkanal weiter geleitet wird. Wie in Figur 5 gezeigt, sind - in der Bewegungsrichtung - die Vorderkanten der benachbarten Schaufelreihen an den Außenrändern des Schaufelrads angeordnet, während - in der Bewegungsrichtung - die Hinterkanten zum Mittelflansch des Schaufelrads 3 gekehrt sind. Ähnlich wie in Figur 2 sind die Schaufeln 4a und 4b und dementsprechend die Schaufeln 4b und 4c usw. derart angeordnet, daß - in der Bewegungsrichtung des Schaufelrads, d.h. in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung - die Hinterkante der Schaufel 4a und die Vorderkante der Schaufel 4b im wesentlichen miteinander fluchten, oder derart, daß sich die Schaufeln in der Umfangsrichtung teilweise überlappen. Entsprechend sind die Hinterkante der Schaufel 4b und die Vorderkante der Schaufel 4c ähnlich in Bezug aufeinander angeordnet. Bevorzugt fluchten die Schaufelenden im wesentlichen auch in diesem Fall miteinander, wodurch die Anzahl von Schaufeln oder Schaufelabschnitten an der Nase 6 stets die gleiche ist, so daß die Druckschwankung minimiert ist.
- Die Erfindung wurde oben und in den Zeichnungen schematisch und beispielhaft beschrieben, und ist keineswegs auf dieses Beispiel beschränkt. Anstelle von Schaufeln verschiedener Länge ist es möglich, Schaufeln mit gleicher Länge zu verwenden, wobei die Anzahl und die Dichte der Schaufeln gemäß der gewünschten Gleichmäßigkeit des Drucks geeignet gewählt sein kann. In gleicher Weise kann sich die Krümmung und die Schiefheit der Schaufeln über die Länge der Schaufeln ändern, vorausgesetzt, daß das oben beschriebene Prinzip an den Enden der Schaufeln beachtet ist.
Claims (4)
1. Schaufelrad (3) für eine Zentrifugalpumpe, in der das
gepumpte Material von dem Schaufelrad im wesentlichen in
radialer Richtung in einen Ablaßkanal abgelassen wird, umfassend
wenigstens eine Reihe von Schaufeln, die nacheinander in der
Umfangsrichtung des Schaufelrads (3) angeordnet sind, wobei
die Schaufelenden nahe dem Umfang des Schaufelrads mit einem
Winkel (α) bezüglich der Bewegungsrichtung des Umfangs des
Schaufelrads (3) schiefwinklig sind,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Verminderung von in dem
Ablaßkanal (5) der Pumpe durch die Schaufeln (4a) 4b)
verursachten Druckschwankungen ein Abstand (A) zwischen den
Schaufeln (4a, 4b) und der Winkel (α) derart sind, daß die
Vorderkante des Endes der in der Bewegungsrichtung des Umfangs des
Schaufelrads (3) hinteren Schaufel (4b) mit der Hinterkante
des Endes der in der Bewegungsrichtung vorderen Schaufel (4a)
fluchtet oder der Hinterkante in der Bewegungsrichtung voraus
ist.
2. Schaufelrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Anzahl von Schaufeln (4a, 4b), die momentan an einer durch
den Ablaßkanal (5) auf der Seite nahe dem Schaufelrad (3)
gebildeten Nase (6) angeordnet sind, zu allen Zeiten gleich
bleibt.
3. Schaufelrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorderkante des Endes der hinteren Schaufel (4b) im
wesentlichen mit der Hinterkante der vorderen Schaufel (4a)
fluchtet.
4. Schaufelrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß es Schaufeln (4a, 4b) in zwei in der Richtung
seiner Welle (2) benachbarten Reihen umfaßt, wobei die
Schaufeln (4a, 4b) in den benachbarten Reihen von Schaufeln in der
Umfangsrichtung des Schaufelrads derart bezüglich einander
angeordnet sind, daß die Vorderkante des Endes der Schaufel
(4b) der ersten Reihe von Schaufeln mit der Hinterkante einer
der Schaufeln (4b) der zweiten Reihe von Schaufeln fluchtet
und entsprechend die Hinterkante des Endes der Schaufel (4b)
der zweiten Reihe von Schaufeln mit der Vorderkante des Endes
der folgenden Schaufel (4c) in der ersten Reihe von Schaufeln
fluchtet.
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: RELANDER, MATTI, ANJALANKOSKI, FI |
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