EP0640768B1 - Single-channel impeller for centrifugal pumps - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/18—Rotors
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- F04D29/242—Geometry, shape
Definitions
- the invention relates to an impeller for centrifugal pumps Pumping liquids containing solids, in particular for pumping dirty water with long-fiber Ingredients, with a front cover, a rear Cover plate and a blade arranged between them, which together form a channel, the blade, with Exception of the beginning of the blade, one over its entire course has a thin basic blade profile, and at the beginning of the Bucket a thickening on the pressure side is arranged, the dimension of which corresponds at least to the thickness of the basic blade profile, while the radius of the blade head is at least half of the formed by the basic blade profile and the thickening Dimension corresponds.
- DE-A-40 15 331 is a blockage-promoting Bucket wheel known, the advantages of which in terms of mechanical imbalance and hydrodynamic buoyancy balanced design. Another advantage results by reducing one possible in the inlet area Cavitation to an innocuous minimum. These properties are achieved with a comparatively uncomplicated form of blade and impeller.
- the transition between the suction side and the Pressure side of the blade-forming blade head has a rounding radius, which is much larger than half the blade thickness; in special cases, the blade head forms a flat surface.
- the bucket suction side of the known bucket wheel preferably on the first 180 ° of the angle of rotation is arranged concentrically to the axis of rotation semicircle the pressure side designed so that the scoop one to the outlet has steadily decreasing thickness.
- US-A-1 864 834 and US-A-1 959 710 are two known other examples of centrifugal pump blades, which a thin base profile and a thickened blade head have.
- the thickening is on the blade pressure side arranged, their size exceeds in the first-mentioned font the dimension of the basic blade profile by far.
- the radius of the The blade head corresponds to about half in both fonts of the formed by the basic blade profile and the thickening Measure. In both cases, however, it is about Two-bladed impellers, for that with single-bladed impellers existing problem of asymmetrical mass distribution does not consists.
- the invention has for its object the manufacture of Simplify paddle wheels of the type mentioned and the possibility of further weight reduction too create.
- the object is achieved according to the invention by a two-part design of blade base profile and thickening.
- the invention is limited not on this embodiment; it is also with differently designed blades can be used.
- the thickening at the beginning of the blade and its transition to Basic profile of the shovel can come in different shapes and can be realized by different means.
- the Subclaims list some preferred designs.
- the two-part design of the base profile and bucket leaves among other things in a production in sheet metal construction use, which results in a reduction in weight.
- the advantage of weight reduction can also be found in Use of other materials, for example one from Use plastic-made thickening.
- the thickening must also do not consist of a compact component; since it's on theirs flow-guiding function arrives, it can also by a open or closed guide profile, for example from Sheet metal.
- For the effect of through the The thickened outer contour has no negative Influence when between the basic blade profile and the Thickening a gap is present. The through the gap on the Flow in the area of the blade head can have an influence however, to improve co-funding more firmly Components are used.
- the cast paddle wheel of FIGS. 1 and 2 has one front cover 1, a rear cover 2 and one Bucket 3. These parts become one between them enclosed channel 4 formed between the inlet 5 and the outlet 6 of the paddle wheel.
- the shovel 3 has a suction side 7 and a pressure side 8.
- the blade 3 consists of a basic profile 9 of continuous constant thickness and one arranged at the beginning of the blade Thickening 10, which from an attached to the basic profile 9 compact body.
- the through the basic profile 9 and the Thickening 10 together formed blade head 11 has something more than twice the thickness of the basic profile 9, it is flat trained and has rounded transitions to the suction side 7 and to the pressure side 8.
- the flattening of the blade head 11 prevents the accumulation of long-fiber components of the Medium.
- the suction side 7 of the blade 3 describes at first 180 ° of the angle of rotation of the blade 3 concentric with the axis of rotation of the paddle wheel arranged semicircle.
- Print page 8 also a concentric semicircle around Rotation axis of the paddle wheel.
- the one at the semicircular area subsequent outlet area of the blade 3 has a positive blade angle.
- the variant shown in FIG. 4 also has one Thickening at the beginning of the blade, but here by a contour-forming guide profile 14 is formed, which is made of sheet metal consists.
- a contour-forming guide profile 14 is formed, which is made of sheet metal consists.
- the guide profile 14 without a gap 12 with the base profile 9 get connected.
- the embodiment of Fig. 4 has opposite the explanations of the previous figures the advantage of a further weight and unbalance reduction.
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Description
Die Erfindung betrifft ein Einschaufelrad für Kreiselpumpen zur Förderung von feststoffbeladenen Flüssigkeiten, insbesondere zur Förderung von Schmutzwasser mit langfaserigen Bestandteilen, mit einer vorderen Deckscheibe, einer hinteren Deckscheibe und einer zwischen diesen angeordneten Schaufel, welche gemeinsam einen Kanal bilden, wobei die Schaufel, mit Ausnahme des Schaufelanfangs, ein über ihren gesamten Verlauf dünnes Schaufelgrundprofil besitzt, und wobei am Anfang der Schaufel eine druckseitige Verdickung angeordnet ist, deren Maß mindestens der Dicke des Schaufelgrundprofils entspricht, während der Radius des Schaufelkopfes mindestens der Hälfte des durch das Schaufelgrundprofil und die Verdickung gebildeten Maßes entspricht.The invention relates to an impeller for centrifugal pumps Pumping liquids containing solids, in particular for pumping dirty water with long-fiber Ingredients, with a front cover, a rear Cover plate and a blade arranged between them, which together form a channel, the blade, with Exception of the beginning of the blade, one over its entire course has a thin basic blade profile, and at the beginning of the Bucket a thickening on the pressure side is arranged, the dimension of which corresponds at least to the thickness of the basic blade profile, while the radius of the blade head is at least half of the formed by the basic blade profile and the thickening Dimension corresponds.
Durch die DE-A-40 15 331 ist ein verstopfungsfrei förderndes Einschaufelrad bekannt, dessen Vorzüge in einer bezüglich der mechanischen Unwucht und des hydrodynamischen Auftriebes ausgewogenen Gestaltung liegen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die Reduzierung einer im Einlaufbereich möglichen Kavitation auf ein unschädliches Minimum. Diese Eigenschaften werden erreicht mit einer vergleichsweise unkomplizierten Form von Schaufel und Laufrad. In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt der den Übergang zwischen der Saugseite und der Druckseite der Schaufel bildende Schaufelkopf einen Abrundradius, der wesentlich größer ist als die halbe Schaufeldicke; im Sonderfall bildet der Schaufelkopf eine ebene Fläche. Während die Schaufelsaugseite des vorbekannten Einschaufelrades vorzugsweise auf den ersten 180° des Drehwinkels einen konzentrisch zur Drehachse angeordneten Halbkreis bildet, ist die Druckseite so gestaltet, daß die Schaufel eine zum Auslaß hin stetig abnehmende Dicke besitzt. Somit werden große Materialanhäufungen im äußeren Umfangsbereich vermieden und es ergibt sich eine für das Unwuchtverhalten des Einschaufelrades günstige Massenverteilung.DE-A-40 15 331 is a blockage-promoting Bucket wheel known, the advantages of which in terms of mechanical imbalance and hydrodynamic buoyancy balanced design. Another advantage results by reducing one possible in the inlet area Cavitation to an innocuous minimum. These properties are achieved with a comparatively uncomplicated form of blade and impeller. In a preferred embodiment has the transition between the suction side and the Pressure side of the blade-forming blade head has a rounding radius, which is much larger than half the blade thickness; in special cases, the blade head forms a flat surface. While the bucket suction side of the known bucket wheel preferably on the first 180 ° of the angle of rotation is arranged concentrically to the axis of rotation semicircle the pressure side designed so that the scoop one to the outlet has steadily decreasing thickness. Thus, big ones Material accumulations in the outer circumferential area avoided and it one results for the unbalance behavior of the paddle wheel favorable mass distribution.
Ein wesentlicher weiterer Schritt zur Verringerung der Massenunwucht erfolgt bei einem durch die FR-A-1 274 289 bekannten Einschaufelrad dadurch, daß die Schaufel, mit Ausnahme eines relativ dicken Schaufelkopfes, ein über ihren gesamten Verlauf dünnes Schaufelgrundprofil besitzt. Die Verdickung ist auf der Druckseite der Schaufel angeordnet. Ihr Maß entspricht etwa der Dicke des Schaufelgrundprofils, und der Radius des Schaufelkopfes ist größer als die Hälfte des durch das Schaufelgrundprofil und die Verdickung gebildeten Maßes.An essential further step to reduce the Mass imbalance occurs in one through FR-A-1 274 289 known paddle wheel characterized in that the blade, with Except for a relatively thick bucket head, one over theirs entire course has a thin basic blade profile. The Thickening is arranged on the pressure side of the blade. your Dimension corresponds approximately to the thickness of the basic blade profile, and the Radius of the bucket head is greater than half of the through the basic blade profile and the thickening of the dimension formed.
Diese Gestaltung läßt sich der - in der zitierten Schrift nicht ausgesprochenen - Erkenntnis unterordnen, daß wichtige Funktionen des Einschaufelrades, vor allem die Verstopfungsfreiheit bei der Mitförderung von langfaserigen Bestandteilen, durch den Schaufelanfang, insbesondere den Schaufelkopf des Einschaufelrades bestimmt werden, während die im weiteren Verlauf des Strömungsweges maßgeblichen Einflüsse vor allem durch die Schaufelsaugseite ausgeübt werden. Es bedarf also zur Erreichung der gewünschten Eigenschaften keiner vom Schaufelanfang bis zum -ende durchgehend dicken Schaufel. Tatsächlich wird eine Schaufel ermöglicht, die bis auf den verdickten Schaufelanfang eine mit den Schaufeln von Reinwasser-Laufrädern vergleichbare Stärke besitzt, also ein kleines Verhältnis Dicke:Länge hat.This design can not be - in the cited scripture pronounced - subordinate knowledge that important Functions of the paddle wheel, especially freedom from blockages in the conveyance of long-fiber components, through the beginning of the blade, in particular the blade head of the Bucket wheel are determined while the rest Significant influences before the course of the flow path all be exercised through the bucket suction side. It requires So to achieve the desired properties none of the Shovel beginning to end continuously thick shovel. In fact, a shovel is possible, which except for the thickened scoop beginning with the scoops of Pure water impellers have comparable strength, so a small ratio of thickness: length.
Durch die US-A-1 864 834 und die US-A-1 959 710 sind zwei weitere Beispiele für Kreiselpumpenschaufeln bekannt, welche ein dünnes Grundprofil und einen verdickten Schaufelkopf besitzen. Die Verdickung ist jeweils auf der Schaufeldruckseite angeordnet, ihr Maß übersteigt bei der erstgenannten Schrift das Maß des Schaufelgrundprofils bei weitem. Der Radius des Schaufelkopfes entspricht bei beiden Schriften etwa der Hälfte des durch das Schaufelgrundprofil und die Verdickung gebildeten Maßes. In beiden Fällen handelt es sich allerdings um Zweischaufellaufräder, für die das bei Einschaufellaufrädern vorhandene Problem der unsymmetrischen Massenverteilung nicht besteht.US-A-1 864 834 and US-A-1 959 710 are two known other examples of centrifugal pump blades, which a thin base profile and a thickened blade head have. The thickening is on the blade pressure side arranged, their size exceeds in the first-mentioned font the dimension of the basic blade profile by far. The radius of the The blade head corresponds to about half in both fonts of the formed by the basic blade profile and the thickening Measure. In both cases, however, it is about Two-bladed impellers, for that with single-bladed impellers existing problem of asymmetrical mass distribution does not consists.
Gemeinsam ist den zitierten vorbekannten Laufrädern, daß die Verdickung des Schaufelkopfes einstückig mit dem Schaufelgrundprofil ausgeführt ist.Common to the previously known impellers quoted is that the Thickening of the blade head in one piece with the Blade basic profile is executed.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von Einschaufelrädern der eingangs genannten Art zu vereinfachen und die Möglichkeit einer weiteren Gewichtsverringerung zu schaffen.The invention has for its object the manufacture of Simplify paddle wheels of the type mentioned and the possibility of further weight reduction too create.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine zweiteilige Ausführung von Schaufelgrundprofil und Verdickung.The object is achieved according to the invention by a two-part design of blade base profile and thickening.
Bevorzugt wird auch hier eine Schaufel, die vom Einlauf bis mindestens 90° des Drehwinkels konzentrisch zur Drehachse des Einschaufelrades verläuft. Die Erfindung beschränkt sich aber nicht auf diese Ausführungsform; sie ist durchaus auch bei anders gestalteten Schaufeln anwendbar.A blade that extends from the inlet to at least 90 ° of the angle of rotation concentric to the axis of rotation of the Paddle wheel runs. However, the invention is limited not on this embodiment; it is also with differently designed blades can be used.
Die Verdickung am Schaufelanfang und ihr Übergang zum Grundprofil der Schaufel können in verschiedenen Formen und durch unterschiedliche Mittel verwirklicht werden. Die Unteransprüche nennen einige bevorzugte Ausführungen. The thickening at the beginning of the blade and its transition to Basic profile of the shovel can come in different shapes and can be realized by different means. The Subclaims list some preferred designs.
Die zweiteilige Ausführung von Grundprofil und Schaufel läßt sich unter anderem bei einer Herstellung in Blechbauweise nutzen, wodurch sich eine Gewichtsverringerung ergibt. Der Vorteil der Gewichtsverringerung läßt sich aber auch bei Verwendung anderer Materialien, beispielsweise bei einer aus Kunststoff hergestellten Verdickung nutzen. Die Verdickung muß auch nicht aus einem kompakten Bauteil bestehen; da es auf ihre strömungsleitende Funktion ankommt, kann sie ebenso durch ein offenes oder geschlossenes Leitprofil, beispielsweise aus Blech, gebildet werden. Für die Wirkung der durch die Verdickung gestalteten Außenkontur hat es keinen negativen Einfluß, wenn zwischen dem Schaufelgrundprofil und der Verdickung ein Spalt vorhanden ist. Der durch den Spalt auf die Strömung im Bereich des Schaufelkopfes ausgeübte Einfluß kann allerdings zur Verbesserung einer Mitförderung fester Bestandteile genutzt werden.The two-part design of the base profile and bucket leaves among other things in a production in sheet metal construction use, which results in a reduction in weight. Of the The advantage of weight reduction can also be found in Use of other materials, for example one from Use plastic-made thickening. The thickening must also do not consist of a compact component; since it's on theirs flow-guiding function arrives, it can also by a open or closed guide profile, for example from Sheet metal. For the effect of through the The thickened outer contour has no negative Influence when between the basic blade profile and the Thickening a gap is present. The through the gap on the Flow in the area of the blade head can have an influence however, to improve co-funding more firmly Components are used.
Es wird im übrigen empfohlen, die Verdickung einschließlich ihres Überganges zum Grundprofil der Schaufel nicht über einen Winkel von ϕ = 90° hinaus zu erstrecken (wobei ϕ = 0° ein den Schaufelkopf tangierender Radialstrahl ist). Bevorzugt wird eine Ausführung, bei der die Verdickung ohne ihren Übergang zum Grundprofil der Schaufel über einen Winkelsektor von Δϕ ≤ 40° reicht.It is also recommended, including the thickening their transition to the basic profile of the blade does not have one Extend angle of ϕ = 90 ° (where ϕ = 0 ° in the Is tangential radial jet). Is preferred an embodiment in which the thickening without its transition to Basic profile of the blade over an angular sector of Δϕ ≤ 40 ° enough.
Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in
- Fig. 1
- einen Axialschnitt durch ein erfindungsgemäßes Einschaufelrad, in
- Fig. 2
- einen Radialschnitt durch das Laufrad der Fig. 1, in
- Fig. 3
- einen erfindungsgemäß gestalteten Schaufelanfang in Einzeldarstellung, und in
- Fig. 4
- einen erfindungsgemäßen, durch ein Leitprofil gebildeten Schaufelanfang in Einzeldarstellung.
- Fig. 1
- an axial section through an inventive paddle wheel, in
- Fig. 2
- a radial section through the impeller of FIG. 1, in
- Fig. 3
- an inventive blade beginning in individual representation, and in
- Fig. 4
- an inventive blade beginning formed by a guide profile in individual representation.
Das gegossene Einschaufelrad der Fig. 1 und 2 besitzt eine
vordere Deckscheibe 1, eine hintere Deckscheibe 2 und eine
Schaufel 3. Durch diese Teile wird ein zwischen ihnen
eingeschlossener Kanal 4 gebildet, der zwischen dem Einlauf 5
und dem Austritt 6 des Einschaufelrades verläuft. Die Schaufel
3 verfügt über eine Saugseite 7 und eine Druckseite 8.The cast paddle wheel of FIGS. 1 and 2 has one
Die Schaufel 3 besteht aus einem Grundprofil 9 von durchgehend
gleichbleibender Dicke und einer am Schaufelanfang angeordneten
Verdickung 10, die aus einem an das Grundprofil 9 angefügten
kompakten Körper besteht. Der durch das Grundprofil 9 und die
Verdickung 10 gemeinsam gebildete Schaufelkopf 11 besitzt etwas
mehr als die doppelte Dicke des Grundprofils 9, er ist eben
ausgebildet und hat abgerundete Übergänge zur Saugseite 7 und
zur Druckseite 8. Die Abflachung des Schaufelkopfes 11
verhindert das Anlagern langfaseriger Bestandteile des
Fördermediums.The
Die Saugseite 7 der Schaufel 3 beschreibt auf den ersten 180°
des Drehwinkels der Schaufel 3 einen konzentrisch zur Drehachse
des Einschaufelrades angeordneten Halbkreis. Mit Ausnahme des
durch die Verdickung 10 gebildeten Bereiches folgt die
Druckseite 8 ebenfalls einem konzentrischen Halbkreis um die
Drehachse des Einschaufelrades. Der an den Halbkreisbereich
anschließende Austrittsbereich der Schaufel 3 besitzt einen
positiven Schaufelwinkel. The
Bei dem in der Fig. 3 dargestellten Schaufelanfang wird
ebenfalls von einem Grundprofil 9 und einer Verdickung 10
ausgegangen. Hier befindet sich jedoch zwischen beiden ein
die Strömung am Schaufelkopf 11 und am Ende der Verdickung 10
beeinflussender Spalt 12. Die durch den Spalt 12 im Bereich
des Schaufelanfangs erzeugten Verwirbelungen wirken
unterstützend in bezug auf eine Verhinderung des Ablagerns
von langfaserigen Bestandteilen. Die Verdickung 10 verläuft in
einem Winkelbereich von ϕ = 0° bis ϕ = 40°, wobei ϕ = 0° ein
den Schaufelkopf 11 tangierender Radialstrahl ist. Der Übergang
der Verdickung 10 zum Grundprofil 9 folgt einer an das
Grundprofil 9 angelegten Tangente 13.At the beginning of the blade shown in FIG
also from a
Die der Fig. 4 entnehmbare Variante besitzt ebenfalls eine
Verdickung am Schaufelanfang, die hier aber durch ein
konturbildendes Leitprofil 14 gebildet wird, welches aus Blech
besteht. Auch hier ist ein Spalt 12 zwischen dem Grundprofil 9
und dem die Verdickung bildenden Leitprofil 14 vorhanden, der
sich allerdings im Gegensatz zur Ausführung der Fig. 3 noch zu
einem Hohlraum 15 erweitert. Falls der Hohlraum 15 wegen
besonderer Einsatzbedingungen des Einschaufelrades unerwünscht
sein sollte, kann dieser durch ein weiteres, der Kontur des
Grundprofils folgendes Blech verschlossen werden. Ebenso kann
das Leitprofil 14 ohne einen Spalt 12 mit dem Grundprofil 9
verbunden werden. - Die Ausführung der Fig. 4 besitzt gegenüber
den Ausführungen der vorangegangenen Figuren den Vorteil einer
weiteren Gewichts- und Unwuchtreduktion.The variant shown in FIG. 4 also has one
Thickening at the beginning of the blade, but here by a
contour-forming
Claims (11)
- Single impeller for centrifugal pumps for conveying liquids loaded with solids, in particular for conveying waste water with long-fibred constituents, having a front cover plate (1), a rear cover plate (2) and, arranged between these, a blade (3), all of which jointly form a channel (4), the blade (3) having, with the exception of the blade root, a basic blade profile (9) which is thin over its entire extent, and there being arranged at the root of the blade (3) a pressure-side thickened part (10) whose dimension corresponds at least to the thickness of the basic blade profile (9), while the radius of the blade head (11) corresponds at least to half of the dimension formed by the basic blade profile (9) and the thickened part (10), characterized by a two-part design of the basic blade profile (9) and thickened part (10).
- Single-impeller according to Claim 1, characterized by a continuously extending transition from the thickened part (10) to the basic blade profile (9).
- Single-impeller according to Claim 2, characterized in that the transition follows a tangent (13) applied to the basic blade profile (9).
- Single-impeller according to Claim 1, characterized in that the transition from the thickened part to the basic blade profile (9) takes the form of a sharp edge.
- Single-impeller according to Claim 1, characterized in that the thickened part (10) at its transition to the basic profile (9) covers an angular sector of Δϕ ≤ 90°, ϕ = 0° being a radial ray tangential to the blade head (11).
- Single-impeller according to Claim 5, characterized in that the thickened part (10) without its transition to the basic profile (9) covers an angular sector of Δϕ ≤ 40°.
- Single-impeller according to Claim 1, characterized in that the thickened part (10) comprises a compact body.
- Single-impeller according to Claim 7, characterized in that the thickened part (10) consists of a different material than the basic blade profile (9).
- Single-impeller according to Claim 1, characterized in that the thickened part is produced by a contour-forming guide profile (14).
- Single-impeller according to Claim 9, characterized in that the guide profile (14) consists of sheet metal.
- Single-impeller according to Claim 1 or 9, characterized by a gap (12) between the basic blade profile (9) and the thickened part (10, 14).
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Legal Events
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