CH175756A - Impeller with laterally open vane channels for centrifugal pumps. - Google Patents

Impeller with laterally open vane channels for centrifugal pumps.

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CH175756A
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CH
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impeller
vane
axis
centrifugal pumps
laterally open
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German (de)
Inventor
Voith J M
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Voith Gmbh J M
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Description

  

  Laufrad mit seitlich     offenen    Schaufelkanälen für     Kreiselpumpen.       Bei Laufrädern für Kreiselpumpen ist es  in manchen Fällen zweckmässig oder sogar  geboten, die seitlichen     Begrenzungswände     ganz oder teilweise wegzulassen. Diese Bau  weise bringt besonders bei schnellaufenden  Rädern den Vorteil, dass die Rad- und Kanal  reibung wegfällt oder verringert wird, sie ist  anderseits     zur    Verhütung von Verstopfungen  dringend erforderlich, wenn es sich um die  Förderung unreiner Flüssigkeiten wie Papier  stoff und dergleichen handelt.  



  Bei einseitig     beaufschlagten        Radialrädern     bedingt das Weglassen der Wände erhöhte  Rücksichtnahme auf die Festigkeit der  Schaufeln und den     Achsialschub.    Wird nur  die saugseitige Wand weggelassen, so ist  wohl immer eine genügende Festigkeit. vor  handen, gleichzeitig     entsteht    aber ein sehr  hoher Achsschub. Man sucht letzteren da  durch zu verringern,     da.ss    auch die gegenüber  liegende Wand ausgespart oder teilweise weg  gelassen wird. Durch diese Massnahme wird  der Zweck nur     teilweise    erreicht und überdies    nur auf Kosten der Festigkeit der Schaufeln.

    so dass insbesondere bei höheren Drücken und  den -damit verbundenen höheren Drehzahlen  Schwierigkeiten bezüglich der Aufnahme des  verbliebenen     Achsschubes    und der Festigkeit  der Schaufeln gegen die Fliehkräfte zu be  fürchten sind.  



  Massgebend für die     Festigkeit    ist das       Trägheitsmoment    der Schaufelquerschnitte in  einer     Meridianebene,    bezogen auf ihre     achs-          parallele    Schwerachse. Der Druckunterschied  zu beiden Seiten der Laufschaufeln, der von  der Arbeitsübertragung herrührt, in Verbin  dung mit dem Verlauf des Schaufelquer  schnittes, ist anderseits massgebend für den       Achsialschub.     



  Die Schaufelfläche setzt sich aus der Ge  samtheit der durch die     Eintrittskante    geleg  ten Strombahnen zusammen.     Beim.    Entwurf  der Schaufel wird eine beschränkte Anzahl  dieser Strombahnen. bestimmt und durch .diese  dann die Schaufelfläche hindurchgelegt.       Zweckmässigerweise    werden hierbei in erster      Linie die auf den seitlichen     Begrenzungsrota-          tionsflächen    des     Laufradprofils    liegenden  Strombahnen und in Ergänzung derselben  mindestens noch eine auf einer dazwischen  liegenden,     mittleren    Flutfläche bestimmt.

   Die       gegenseitige    Lage dieser     Strombahnen    in der       Umfangsrichtung    kann hierbei mehr oder we  niger willkürlich angenommen werden, be  stimmend sind hierbei meist nur hydraulische  Gesichtspunkte und die Möglichkeit einer ein  fachen Schaufelkontrolle (gerade Ein- oder  Austrittskante).  



       Fig.    1     untl    2 zeigen ein Beispiel eines  Laufrades von bekannter Art; in       Fig.    2 ist das Profil des Laufrades ge  zeichnet:     a,        a",   <B>bi</B>     b_    und     ei        c_    - stellen die  Meridiane der Rotationsflächen dar, auf  denen die Strombahnen liegen.     a1        b1        ei    stellt  die Eintrittskante,     a2        b2        e2    die Austrittskante  der Schaufel in     Zirkularprojekten    dar.

         Fig.    1 zeigt die Strombahnen des Laufrades  im Grundriss. Ein     Meridianschnitt    nach     d-d     durch die durch diese Strombahnen gebildete  Schaufel ergibt den in     Fig.    2 eingezeichneten  Schaufelquerschnitt.  



       Fig.    3 und 4 veranschaulichen ein Aus  führungsbeispiel des Erfindungsgegenstan  des.  



  In     Fig.    3 sind dieselben Strombahnen  wie in     Fig.    I., jedoch in anderer gegensei  tiger Lage auf dem Umfang angenommen.  Ein     Meridianschnitt    nach     d-d    gibt nun den  in     Fig.    4 eingezeichneten Schaufelquer  schnitt.

   Aus diesen beiden Beispielen geht  hervor, dass der Schaufelquerschnitt in einer       Meridianebene    in ,gewissen Grenzen beliebig  geformt werden     kann.    Beim Vergleich der  beiden     Querschnitte    hinsichtlich des zu er  wartenden Achsschubes zeigt sich, dass die  Resultierende der Komponenten des .grösseren  auf die Schaufeloberfläche und des kleineren  auf die     Schaufelunterfläche    in der Achsrich  tung wirkenden Druckes bei der Schaufel  nach     Fig.    2 nach der     Einströmseite    und bei  der     ,Schaufel    nach     Fig.    4 nach der entgegen  gesetzten Seite gerichtet ist.

   Gleichzeitig ist  das     Trägheitsmoment    bei     Fig.    4 ein grösseres  als bei     Fig.    2.    Die bisher bekanntgewordenen Schaufel  formen zeigen durchwegs     Meridianschnitte     ähnlich     Fig.    2. Das diese kennzeichnende  Merkmal besteht darin, dass die Sehne durch  die Endpunkte der die Schaufel-, Rück- oder  Vorderseite bildenden Begrenzungslinien  stück (Konturen) im     Meridiansclinitt    die       Laufradachse    immer auf dem der     Einström-          seite    abgekehrten Teil derselben schneidet.  



  Da von der     Nabenscheibe,    an der     die-          Schaufeln    befestigt sind, stets ein Achsschub  nach der     Einströmseite    vorhanden ist, so ist  es zu einem vollständigen Ausgleich dessel  ben     notwendig,        dass    der freitragende Teil  .der     .Schaufeln    einen entgegengesetzten Achs  schub aufweist.

   Um dies zu erreichen, ist es       notwendig,    dass die bezeichneten Sehnen im       Meridianschnitt    sich mit der     Laufradachse     auf der     Einströmseite    des Laufrades schnei  den, was durch die aus     Fig.    3 und 4 ersicht  liche Anordnung der einzelnen Strombahnen  auf dem Umfang erreicht werden kann.

   Ge  mäss     Fig.    4 sind die Schaufeln ausserdem noch  so ausgebildet, dass die Tangente in den der       Einströmseite    gegenüberliegenden Endpunk  ten der die     Schaufelrück-    oder -Vorderseite  bildenden     Begrenzungslinienstücke    die Lauf  radachse auf der     Einströmseite    des Laufrades  schneidet.



  Impeller with laterally open vane channels for centrifugal pumps. In the case of impellers for centrifugal pumps, it is useful or even advisable in some cases to completely or partially omit the lateral boundary walls. This construction has the advantage, especially with high-speed wheels, that the wheel and channel friction is eliminated or reduced; on the other hand, it is urgently needed to prevent clogging when it comes to conveying impure liquids such as paper and the like.



  In the case of radial gears loaded on one side, the omission of the walls requires increased consideration of the strength of the blades and the axial thrust. If only the suction-side wall is left out, there is always sufficient strength. available, but at the same time there is a very high axial thrust. One tries to reduce the latter by leaving out or partially omitting the opposite wall. This measure only partially achieves the purpose and, moreover, only at the expense of the strength of the blades.

    so that, especially at higher pressures and the associated higher speeds, difficulties in absorbing the remaining axial thrust and the strength of the blades against the centrifugal forces are to be feared.



  The moment of inertia of the blade cross-sections in a meridional plane, based on its axis-parallel gravity axis, is decisive for the strength. The pressure difference on both sides of the blades, which results from the transfer of work, in conjunction with the course of the blade cross-section, is on the other hand decisive for the axial thrust.



  The blade surface is made up of the entirety of the current paths laid through the leading edge. At the. The design of the vane will have a limited number of these flow paths. determined and then put through .these the blade surface. Expediently, the flow paths lying on the lateral delimiting rotation surfaces of the impeller profile and, in addition to these, at least one on a central flood surface lying in between are primarily determined.

   The mutual position of these flow paths in the circumferential direction can be assumed to be more or less arbitrary, mostly only hydraulic aspects and the possibility of a simple blade control (straight inlet or outlet edge) are decisive here.



       Fig. 1 and 2 show an example of an impeller of known type; In Fig. 2 the profile of the impeller is drawn: a, a ", <B> bi </B> b_ and ei c_ - represent the meridians of the surfaces of revolution on which the current paths lie. a1 b1 ei represents the leading edge, a2 b2 e2 represents the trailing edge of the blade in circular projects.

         Fig. 1 shows the current paths of the impeller in plan. A meridional section according to d-d through the blade formed by these flow paths results in the blade cross-section shown in FIG.



       3 and 4 illustrate an exemplary embodiment from the subject of the invention.



  In Fig. 3 the same current paths as in Fig. I., but assumed in a different Gegei term situation on the circumference. A meridional section according to d-d now gives the blade cross section shown in FIG.

   These two examples show that the blade cross-section in a meridian plane can be shaped as desired within certain limits. When comparing the two cross-sections with regard to the axial thrust to be expected, it can be seen that the resultant of the components of the larger pressure acting on the blade surface and the smaller pressure acting on the blade lower surface in the axial direction in the blade according to FIG. 2 after the inflow side and in the , The blade of FIG. 4 is directed to the opposite side.

   At the same time, the moment of inertia in Fig. 4 is greater than in Fig. 2. The previously known blade shapes consistently show meridional sections similar to Fig. 2. The characteristic feature of this is that the chord through the end points of the blade, back or Boundary lines forming the front side (contours) in the meridian line always intersects the impeller axis on the part facing away from the inflow side.



  Since there is always an axial thrust towards the inflow side from the hub disk to which the blades are attached, it is necessary for a complete compensation of the same that the cantilevered part .der .Schaufeln has an opposite axial thrust.

   In order to achieve this, it is necessary that the indicated chords in the meridional section intersect with the impeller axis on the inflow side of the impeller, which can be achieved by the arrangement of the individual flow paths on the circumference from FIGS. 3 and 4.

   According to FIG. 4, the blades are also designed so that the tangent in the end points opposite the inflow side of the boundary line pieces forming the back or front side of the blade intersects the impeller axis on the inflow side of the impeller.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Laufrad mit seitlich offenen Schaufel kanälen für Kreiselpumpen, dadurch .gekenn zeichnet, dass die in Meridianebenen liegenden Schaufelquerschnitte des freitragenden Schau felteils so zur Achse geneigt sind, dass der freitragende Teil der Schaufeln einen Achs schub aufweist, der von der Einströmseite des Laufrades abgerichtet ist. UNTERÄNSPRüCHE 1. PATENT CLAIM: Impeller with laterally open vane channels for centrifugal pumps, characterized in that the vane cross-sections of the cantilevered vane part lying in meridional planes are inclined to the axis in such a way that the cantilevered part of the vanes has an axial thrust that is directed from the inflow side of the impeller is. SUBSIDIARIES 1. Laufrad mit seitlich offenen Schaufel kanälen, für Kreiselpumpen nach dem Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die in Meridianebenen liegenden Schaufel querschnitte des freitragenden Schaufel teils so zur Achse geneigt sind, dass die Tangente in den der Einströmseite gegen- überliegenden Endpunkten der die Schau felrück- oder -Vorderseite bildenden Be- grenzungslinienstücke die Laufradachse auf der Einströmseite des Laufrades schneidet. 2. Impeller with laterally open vane channels, for centrifugal pumps according to the patent claim, characterized in that the vane cross-sections of the self-supporting vane lying in meridional planes are partly inclined to the axis that the tangent in the end points of the vane back opposite the inflow side or the boundary line pieces forming the front side intersect the impeller axis on the inflow side of the impeller. 2. Laufrad mit seitlich offenen Schaufel kanälen für Kreiselpumpen, nach dem Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, da.ss die in bleridianebenen liegenden Schaufelquerschnitte des freitragenden Schaufelteils so zur Achse geneigt sind, dass die Sehne durch die Endpunkte der die Schaufelrück- oder -Vorderseite bildenden Begrenzungslinienstücke, die Laufradachse auf der Einströmseite des Laufrades schneidet. Impeller with laterally open vane channels for centrifugal pumps, characterized in that the vane cross-sections of the self-supporting vane part lying in the bleridian planes are inclined to the axis in such a way that the chord passes through the end points of the boundary line pieces forming the vane back or front side The impeller axis intersects on the inflow side of the impeller.
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