CN111201378B - 用于污水泵的叶轮 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于叶轮泵的叶轮（2），该叶轮带有至少一个叶片（12）。叶轮（20）用于输送含固体的介质。角是在叶片（12）的入口边缘（17）和圆周方向之间的角。角在此是在叶片（12）的入口边缘（17）和子午线方向之间的角。根据主导的速度将相关的、设计成小于90°、优选设计成小于70°、特别是设计成小于50°。

Description

用于污水泵的叶轮
技术领域
本发明涉及一种用于叶轮泵的叶轮，带有用于输送含固体的介质的至少一个叶片。
背景技术
在用于输送含固体的介质的叶轮泵中可以使用不同的叶轮，例如槽轮、涡流轮或单叶轮（Einschaufler）。槽轮是叶片数减少的开放式或闭合式叶轮。在径向的或半轴向的叶轮中的1个、2个或3个叶片被证实是合适的。
涡流泵也用于输送含固体的介质。这种涡流泵也称为旋流泵，该涡流泵的输送功率从配备有叶片的旋转的圆盘，即所谓的涡流轮传递给流动介质。
此外，也在污水领域内使用半开放式叶轮。
在叶轮的构型中，叶片形状起着决定性作用。入口边缘的结构尤为重要。在污水泵中，入口边缘经常被在输送介质中存在的纤维覆盖。纤维经常不被运输离开叶轮入口边缘，因为相应的阻力基于在抽吸侧和压力侧上的流动阻力处于均衡。若在入口边缘上出现了纤维的积聚，那么其它的纤维可能积聚，因而可能形成更大的覆盖（Belegung）。这种行为尤其在确保高的颗粒通过性（Kugeldurchgang）时是有利的。颗粒通过性是表征污水泵的可用性的一个重要参数。颗粒通过性也称为自由的、通畅的叶轮通过性并且描述了固体的最大允许的直径，以便确保无堵塞的通过性。
充分的颗粒通过性所需的大的流动横截面有利于覆盖的形成。特别是在部分负荷时，例如在小的体积流量下，大的流动横截面导致了没有穿流的死水区。死水区则导致了闭塞。特别是当需要大的颗粒通过性时，特别是在入口边缘处经常出现叶轮的这种覆盖。
在单叶轮中，这种覆盖导致，需要较高的功率来运行叶轮泵。在多叶轮中，可能通过覆盖也出现了在通道中的非对称的流动。这种非对称的流动不仅影响所需的功率，而且也影响了所输送的体积流量以及输送大小。
DE 40 15 331 A1描述了带有仅一个叶片的叶轮。通过铸造工艺制造的单叶轮在前盖盘和后支承盘之间形成了通道，该通道的横截面在单叶轮的入口朝着出口减小。抽吸侧在转动角的第一个180°上形成了与转动轴线同心布置的半圆。单叶轮被这样构造，使得防止了气蚀的出现。与单叶轮不同，有多个叶片的叶轮的出众之处在于较高的效率。不过对这些叶轮也提出了有关防止因固态的成分引起的沉积的特殊的要求。在多叶片的叶轮中，必须采取特殊的措施来避免堵塞。
发明内容
本发明的任务是，说明一种用于污水泵的叶轮，在污水泵中有效避免了沉积。尤其应当防止入口边缘被纤维覆盖。叶轮此外还应当确保在所使用的叶轮泵中的尽可能高的效率。此外，应当避免气蚀的出现
按照本发明，该任务通过一种有权利要求1的特征的叶轮解决。优选的变型方案由从属权利要求、说明书和附图可知。
按照本发明，是在叶片的入口边缘和圆周方向之间的角并且/>是在叶片的入口边缘和子午线方向之间的角，其中，根据主导速度将相关的角/>和/或/>设计成小于90°、优选设计成小于70°、特别是设计成小于50°。角/>涉及在叶片的入口边缘和圆周方向之间的角。角/>涉及在叶片的入口边缘和子午线方向之间的角。
为了解决在叶片上的沉积的问题，观察到了纤维的用于沿着叶片的入口边缘运输纤维的流动阻力。在此，撞击入口边缘的速度分解为法向分量和切向分量。法向分量压紧地作用。切向分量则负责纤维的运输。在流动技术上观察时，可以既观察旋转的系统也观察非旋转的系统。因为相对速度可以分解为圆周方向的和子午线方向的分量，所以这些方向也能配属于特定的力分量。
在本发明的一种特别有利的实施方案中，角小于或等于45°。角/>备选或补充地也可以小于或等于45°。按本发明的解决方案导致，在内部的区域中，角/>设计成小于或等于45°，并且在外部的区域中，角/>设计成小于或等于45°。
若人们针对条件cm = u通过相应的速度的大小分离相应主导的区域，那么在轴向的叶轮入口处在使用流量系数 的情况下得出了极限半径/>。/>优选在0.3至0.6之间的范围内。速度u涉及圆周速度。符号Ra称为叶片的外半径。
在再循环区域中，子午速度在内部的区域中强烈增加，因而角在这个方向上越来越重要。
按本发明的叶轮使得叶轮泵即使在运行区域中也以特定的低的转速和低的圆周速度运行。基于非静态的特性，通过按本发明的叶轮产生的流动特征对携同输送行为有积极影响。
通过按本发明的解决方案，即，通过相应的主导的速度的切向分量的作用沿叶片的入口边缘移动纤维运输，可以既在单叶轮中也在多叶轮中确保了泵的功率特性的改进和无堵塞的更好的运输。在单叶轮中，所述解决方案结合对角的子午剖面是公知的技术方案。
在沿入口边缘运输之后，叶片通过非对称的和经平整的轮毂直接滑动进入叶片通道。
在半开放式的多叶轮中，朝着叶片尖端的方向进行运输，在那里，导向槽或运输槽可以承担起对纤维的进一步的处理。
为了能充分利用较大数值的速度分量的作用，小的角在小于极限半径Rg的范围内应当优选小于45°，并且小的角/>在大于极限半径Rg的范围内应当优选小于45°。
在本发明的一种有利的实施方案中，叶轮设计成半开放式。优选被证实有利的是，叶轮设计成径向轮。叶轮可以具有一个或多个叶片。在本发明的一种特别有利的变型方案中，叶轮具有两个叶片。
附图说明
本发明的其它的特征和优点由借助附图对实施例的说明和附图本身得出。
附图中：
图1是污水泵的轴向剖面；
图2是图1中所示的污水泵的抽吸口的视图；
图3是抽吸口区域的立体的局部剖面图；
图4是抽吸口区域的剖面；
图5是叶轮的俯视图；
图6是叶轮的立体图的一半；
图7在叶片的入口区域的示意性侧视图中示出了角β的定义；
图8在叶轮的俯视图中示出了角α的定义。
具体实施方式
图1示出了污水泵的剖面图。图1中所示的叶轮泵涉及潜水式马达泵。掺有混合物的污水通过抽吸口1进入泵。叶轮2抗扭地与轴3连接，轴使叶轮2置于旋转。叶轮2布置在泵壳体4中，泵壳体在实施例中设计成螺旋外壳。
在实施例中设计成耐磨壁或耐磨环的插件5伸入到泵的抽吸口1中。轴3被在实施例中设计成电动机的驱动器6置于旋转。驱动器6包括转子7和定子8。
泵壳体4通过壳体盖9密封。壳体盖9用滑动环密封装置10相对轴3密封。轴3通过轴承元件11支撑。
图2示出了叶轮泵和抽吸口1的视图。叶轮2按照图2中的示图包括两个叶片12。叶轮2在其中心具有轮毂13并且通过固定器件经由这个轮毂13与轴3连接。
流体通过压力接管13离开叶轮泵。
图3示出了形成了抽吸口1的构件的立体的局部剖面图。插件5固定在泵壳体4上。为此，在插件5上设有多个钻孔15。插件5可以通过钻孔15借助固定器件固定在泵壳体4上。
叶轮2根据图3所示逆时针方向转动。叶轮2装备有两个叶片12，所述叶片固定在支承盘16上。在实施例中，两个叶片12和支承盘16一体地构造。叶片12具有弯曲的走向。
掺有固态的混合物的介质沿轴向通过抽吸口1流向叶轮2并且沿径向向外离开叶轮2流动，因而介质通过压力接管14离开叶轮泵。
叶片12具有向后弯曲的走向。叶轮2的所有的叶片12彼此完全一致地构造并且具有相同的形状。每个叶片12从轮毂13以一个曲率沿径向向外延伸。在根据图3的示图中，两个叶片12彼此错开180°布置。
图4按照图3中的示图示出了抽吸口区域的剖面图。插件5涉及固定不动的部分。叶轮2则涉及旋转的构件。叶片12从轮毂13起沿径向以向后弯曲的走向向外延伸。
这也再次在根据图5中的示图示出。
图6在从侧面观察的立体图中示出了叶轮2的一半。轮毂13的区域在此纯粹为了阐明两个柱体的叶轮的设计构型而示出。在叶轮2的构型中能够取消这种柱形的形式。
在轮毂13上在每个叶片12中形成了入口边缘17。每个叶片12的入口边缘17在两个点A和B之间延伸。
图7标黑示出了入口边缘17的区域。角在两条辅助线18和19之间产生。按照本发明，角/>小于或等于45°。/>在此是在叶片12的入口边缘17和子午线方向之间的角。在此，/>说明在相对系统中的角。在绝对系统中所述角则用/>说明。在此，/>描述了在叶片12的入口边缘17和圆周方向之间的角。两个角/>或/>按照本发明小于或等于45°。
图8在叶轮的俯视图中示出了角的定义。在圆周方向即圆形方向和所观察的半径中在叶片入口边缘上的一点处的切向之间测量角/>。/> i是在内径Ri上的角，/> g是在极限半径Rg上的角/>并且/> a是在外径Ra上的角。

Claims (8)

1.用于叶轮泵的叶轮，带有用于输送含固体的介质的至少一个叶片(12)，带有在叶片(12)的入口边缘(17)与圆周方向之间的角α和在叶片(12)的入口边缘(17)与子午线方向之间的角β，其特征在于，根据主导的速度将相关的角(α、β)设计成小于90°，其中，区域通过相应的速度的大小得出，其中，在轴向的叶轮入口中，在使用流量系数的情况下得出了极限半径Rg：/>其中，u代表圆周速度，Ra代表所述叶片的外半径，其中，在小于所述极限半径Rg的内部的区域中角β小于或等于45°而在大于所述极限半径Rg的外部的区域中角α小于或等于45°。
2.按照权利要求1所述的叶轮，其特征在于，根据所述主导的速度将相关的角(α、β)设计成小于70°。
3.按照权利要求1所述的叶轮，其特征在于，根据所述主导的速度将相关的角(α、β)设计成小于50°。
4.按照权利要求1至3中任一项所述的叶轮，其特征在于，所述叶轮(2)具有正好一个叶片(12)。
5.按照权利要求1至3中任一项所述的叶轮，其特征在于，所述叶轮(2)具有多于一个的叶片(12)。
6.按照权利要求5所述的叶轮，其特征在于，所述叶轮(2)具有正好两个叶片(12)。
7.按照权利要求1至3中任一项所述的叶轮，其特征在于，所述叶轮(2)设计成半开放式。
8.按照权利要求1至3中任一项所述的叶轮，其特征在于，所述叶轮(2)设计成径向轮。
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