DE102015219331A1

DE102015219331A1 - Radial impeller

Info

Publication number: DE102015219331A1
Application number: DE102015219331.4A
Authority: DE
Inventors: Martin Schabasser; Michael Gamper
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2015-10-07
Filing date: 2015-10-07
Publication date: 2017-04-13

Abstract

Radiales Laufrad für eine hydraulische Turbine, Pumpe oder Pumpturbine umfassend eine Laufradnabe (2), einen Kranz (3) und eine Anzahl von Laufschaufeln, wobei das Laufrad aus wenigstens zwei lösbar miteinander verbundenen Teilen besteht, von denen jeder Teil jeweils einen Anteil (2.1, 2.2) der Laufradnabe (2), einen Anteil (3.1, 3.2) des Kranzes (3) und einen Anteil von einer Laufradschaufel umfasst, wobei die lösbar miteinander verbundenen Teile des Laufrades im zusammengebauten Zustand jeweils die Achse (1) des Laufrades umschließen, und einer der miteinander lösbar verbundenen Teile des Laufrades einen Anteil von jeder Laufradschaufel umfasst.Radial impeller for a hydraulic turbine, pump or pump turbine comprising an impeller hub (2), a collar (3) and a number of blades, the impeller consisting of at least two detachably interconnected parts, each part of which has a portion (2.1, 2.2) of the impeller hub (2), a portion (3.1, 3.2) of the ring (3) and a portion of an impeller blade, wherein the releasably interconnected parts of the impeller in the assembled state respectively enclose the axis (1) of the impeller, and one of the releasably connected parts of the impeller comprises a portion of each impeller blade.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein radiales Laufrad für eine hydraulische Turbine, Pumpe oder Pumpturbine. Solche radialen Laufräder umfassen gewöhnlich eine Laufradnabe, einen Kranz und eine Anzahl von Laufschaufeln, die um eine zentrale Achse herum angeordnet sind.The present invention relates to a radial impeller for a hydraulic turbine, pump or pump turbine. Such radial impellers usually include an impeller hub, a collar and a number of blades disposed about a central axis.

Die gattungsgemäßen Laufräder werden gewöhnlich mit einem der folgenden Verfahren hergestellt:

a) Zusammenschweißen der genannten Teile,
b) einteiliger Guss,
c) aus dem Vollen fräsen

The generic wheels are usually manufactured by one of the following methods:

a) welding together said parts,
b) one-piece casting,
c) mill from the solid

Da ein gattungsgemäßes Laufrad der Abnutzung durch im Wasser enthaltene Schwemmstoffe unterliegt, ist es oftmals wünschenswert, dass das gesamte Laufrad vollflächig durch das Aufbringen einer Erosions-Schutzschicht vor der genannten Abnutzung geschützt wird. Bei den oben genannten Fertigungsverfahren ist dies nicht bei allen möglichen Laufrad-Geometrien möglich, da die Schutzschicht nur nach Fertigstellung des Laufrades aufgebracht werden kann und dann nicht mehr alle Oberflächen für das Aufbringen der Schutzschicht zugänglich sind.Since a generic impeller is subject to wear by alluvial substances contained in the water, it is often desirable that the entire impeller is protected over the entire surface by the application of an erosion protective layer from said wear. In the case of the abovementioned production methods, this is not possible with all possible impeller geometries, since the protective layer can only be applied after completion of the impeller and then it is no longer possible to access all surfaces for the application of the protective layer.

Diesen Nachteil umgeht ein viertes bekanntes Fertigungsverfahren, bei dem die einzelnen Laufradteile zunächst beschichtet und erst danach zusammengeschraubt werden. Bei diesem Verfahren werden die beschichteten Laufradschaufeln einzeln an die Laufradnabe und den Kranz geschraubt. Dieses Verfahren geht aus der WO 2009/072892 hervor.This disadvantage avoids a fourth known manufacturing method in which the individual impeller parts are first coated and then screwed together. In this process, the coated impeller blades are individually bolted to the impeller hub and rim. This procedure comes from the WO 2009/072892 out.

Ein Nachteil des letztgenannten Verfahrens besteht darin, dass die strukturelle Festigkeit nicht für alle Laufrad-Geometrien mit vertretbarem Aufwand ausreichend sichergestellt werden kann. Außerdem ist das Zusammenschrauben von vielen Einzelteilen aufwendig und zeitintensiv.A disadvantage of the latter method is that the structural strength can not be sufficiently ensured for all impeller geometries with reasonable effort. In addition, the screwing together of many items is complex and time consuming.

Als weiterer Stand der Technik ist US 3608172 zu nennen. Diese Schrift offenbart ein Laufrad welches aus vier Laufradsektoren besteht, wobei jeder Sektor einen Anteil der Nabe, einen Anteil des Kranzes und wenigstens eine Laufschaufel umfasst. Die Sektoren sind mit Verschraubungen und Schrumpfringen miteinander demontierbar verbunden. Diese Schrift befasst sich nicht mit dem Problem der mechanischen Abnutzung des Laufrades und gibt auch keine Hinweise zur Lösung dieses Problems. As another prior art is US 3608172 to call. This document discloses an impeller which consists of four impeller sectors, each sector comprising a portion of the hub, a portion of the collar and at least one blade. The sectors are connected to each other with screw connections and shrink rings. This document is not concerned with the problem of mechanical wear of the impeller and also gives no clues to solve this problem.

Die Erfinder haben sich die Aufgabe gestellt, ein Laufrad anzugeben, das eine hohe Resistenz gegen Abnutzung besitzt und in allen relevanten Geometrien kostengünstig fertigbar ist, und dabei eine hohe strukturelle Festigkeit aufweist bzw. die Kosten, die durch Abnutzung des Laufrades entstehen möglichst gering zu halten. The inventors have set themselves the task of providing an impeller that has a high resistance to abrasion and is inexpensive manufacturable in all relevant geometries, while having a high structural strength and to keep the costs incurred by wear of the impeller as low as possible ,

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein radiales Laufrad mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Laufrades ergeben sich aus den abhängigen Unteransprüchen. According to the invention this object is achieved by a radial impeller having the features of independent claim 1. Further advantageous embodiments of the impeller according to the invention will become apparent from the dependent claims.

Die Erfinder haben erkannt, dass die vollflächige Beschichtung bei den Fertigungsverfahren gemäß a bis c daher nicht möglich ist, weil die Beschichtungssonde nicht in die Kanäle eingeführt werden kann, die sich zwischen den Laufschaufeln, der Nabe und dem Kranz erstrecken. Diese Kanäle sind so lang und gewunden, dass eine Beschichtung der innen liegenden Flächen mit der Beschichtungssonde nicht mehr praktikabel ist. Die Erfinder haben sich von dem Gedanken leiten lassen, dass, wenn die Kanäle in Längsrichtung derselben untereilt werden könnten, eine Beschichtung der Innenwände der Kanalabschnitte möglich wäre, da die Kanalabschnitte für sich kürzer und weniger stark gewunden sind im Vergleich zu einem kompletten Kanal ganzer Länge. Die erfinderische Lösung besteht nun darin, das Laufrad aus wenigstens zwei bezüglich der Laufradachse konzentrischen Teilen herzustellen, die jeweils separat vollflächig beschichtet werden können. Die einzelnen Teile werden dabei mit einem der Fertigungsverfahren gemäß a bis c hergestellt, anschließend separat beschichtet, und danach zusammengeschraubt. The inventors have recognized that full-surface coating is therefore not possible in the fabrication processes of FIGS. A to c because the coating probe can not be inserted into the channels extending between the blades, the hub, and the rim. These channels are so long and tortuous that coating the inner surfaces with the coating probe is no longer practical. The inventors have been guided by the idea that if the channels could be subdivided in the longitudinal direction of the same, a coating of the inner walls of the channel sections would be possible because the channel sections are shorter in themselves and less tortuous compared to a complete full length channel , The inventive solution consists in producing the impeller from at least two concentric parts with respect to the impeller axis, each of which can be coated separately over its entire surface. The individual parts are produced using one of the production methods according to a to c, then coated separately, and then screwed together.

Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:The solution according to the invention is explained below with reference to figures. The following is shown in detail:

1 erfindungsgemäße Anordnung eines radialen Laufrades in einer ersten Ausführungsform; 1 inventive arrangement of a radial impeller in a first embodiment;

2 erfindungsgemäße Anordnung eines radialen Laufrades in einer zweiten Ausführungsform; 2 inventive arrangement of a radial impeller in a second embodiment;

3 Detail der erfindungsgemäßen Anordnung eines radialen Laufrades: Stoßstellen an der Laufschaufel; 3 Detail of the inventive arrangement of a radial impeller: joints on the blade;

4 Detail der erfindungsgemäßen Anordnung eines radialen Laufrades: Gestaltung der Stoßstellen; 4 Detail of the arrangement according to the invention of a radial impeller: design of the joints;

5 erfindungsgemäße Anordnung eines radialen Laufrades in einer weiteren Ausführungsform; 5 inventive arrangement of a radial impeller in a further embodiment;

6 erfindungsgemäße Anordnung eines radialen Laufrades in einer weiteren Ausführungsform. 6 Inventive arrangement of a radial impeller in a further embodiment.

1 zeigt einen Halbschnitt durch ein erfindungsgemäßes radiales Laufrad in einer ersten Ausführungsform. Mit 1 ist die Achse des Laufrades bezeichnet. Die Laufradnabe ist mit 2 und der Kranz ist mit 3 bezeichnet. Die Laufradnabe 2 ist erfindungsgemäß in zwei Nabenteile 2.1 und 2.2 geteilt. Der Kranz 3 ist in analoger weise in die Kranzteile 3.1 und 3.2 geteilt. In den folgenden Ausführungsformen, wird auf die Bezeichnung dieser Teile jeweils verzichtet. Mit 4 ist die außen liegende Kante einer Laufschaufel und mit 5 die innen liegende Kante derselben bezeichnet. Das dargestellte radiale Laufrad wird durch die mit 6 bezeichnete Linie in zwei zur Achse 1 konzentrische Teile aufgeteilt. Aufgrund der Rotationssymmetrie des Laufrades bildet die Linie 6 die Mantelfläche eines Kegels, dessen Achse mit der Achse 1 des Laufrades zusammenfällt. Die beiden Teile des Laufrades umfassen somit jeweils einen Nabenteil (2.1, 2.2), einen Kranzteil (3.1, 3.2) und einen Anteil von jeder Laufschaufel. Beide Teile passen konisch ineinander und sind mit den Verschraubungen 7.1 und 7.2 aneinander befestigt. Die Verschraubung bildet somit zwei herkömmliche, konzentrische Flanschverbindungen. Jeder der beschriebenen Teile des Laufrades umschließt somit die Laufradachse 1. 1 shows a half-section through a radial impeller according to the invention in a first embodiment. With 1 is the axis of the impeller designated. The impeller hub is with 2 and the wreath is with 3 designated. The impeller hub 2 is according to the invention in two hub parts 2.1 and 2.2 divided. The wreath 3 is in an analogous way in the wreath parts 03.01 and 3.2 divided. In the following embodiments, the designation of these parts is omitted. With 4 is the outside edge of a blade and with 5 the inner edge of the same called. The illustrated radial impeller is by with 6 designated line in two to the axis 1 split concentric parts. Due to the rotational symmetry of the impeller forms the line 6 the lateral surface of a cone whose axis coincides with the axis 1 of the impeller coincides. The two parts of the impeller thus each comprise a hub part ( 2.1 . 2.2 ), a wreath ( 03.01 . 3.2 ) and a portion of each blade. Both parts fit conically into each other and are with the screw connections 7.1 and 7.2 attached to each other. The screw thus forms two conventional, concentric flange connections. Each of the described parts of the impeller thus encloses the impeller axis 1 ,

2 zeigt einen Halbschnitt durch ein erfindungsgemäßes radiales Laufrad in einer zweiten Ausführungsform (diesmal ohne Schraffur und Bezeichnung der oben erwähnten Teile). Die Bezeichnungen entsprechen den Bezeichnungen von 1. Das dargestellte radiale Laufrad wird durch die mit 6 bezeichnete Linie in zwei zur Achse 1 konzentrische Teile aufgeteilt. Aufgrund der Rotationssymmetrie des Laufrades bildet die Linie 6 die Mantelfläche eines Zylinders, dessen Achse mit der Achse 1 des Laufrades zusammenfällt. Für die beiden Teile gilt entsprechend das bezüglich 1 Gesagte. 2 shows a half-section through a radial impeller according to the invention in a second embodiment (this time without hatching and designation of the above-mentioned parts). The designations correspond to the designations of 1 , The illustrated radial impeller is by with 6 designated line in two to the axis 1 split concentric parts. Due to the rotational symmetry of the impeller forms the line 6 the lateral surface of a cylinder whose axis coincides with the axis 1 of the impeller coincides. For the two parts applies accordingly with respect 1 Said.

Die Teile des radialen Laufrades, die aufgrund der dargelegten Aufteilung erhältlich sind, können mit den gängigen Methoden vollflächig beschichtet werden, da die in beiden Teilen vorhandenen Teilkanäle weniger lang und gewunden sind als die Kanäle des ungeteilten Laufrades. Es ist klar, dass ein radiales Laufrad auf diese Weise in mehr als zwei konzentrische Teile aufgeteilt werden kann. Jedes der so erhaltenen Teile umfasst jeweils einen Anteil der Nabe 2, des Kranzes 3 und einen Anteil einer Laufschaufel, wobei jedes der Teile im zusammengebauten Zustand die Achse 1 umschließt. Eine Aufteilung in mehr als zwei Teile kann dann notwendig werden, wenn eine Zweiteilung nicht erlaubt, dass beide Teile mit den gängigen Verfahren vollflächig beschichtet werden können. Es ist ebenso klar, dass bei einer Teilung in mehr als zwei Teile, die beiden oben beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, d.h. eine Teilungsfläche besteht dann aus einem Kegelmantel und die andre Teilungsfläche besteht aus einem Zylindermantel.The parts of the radial impeller, which are available on the basis of the division shown, can be coated over the entire surface with the usual methods, since the existing partitions in both parts are less long and tortuous than the channels of the undivided impeller. It is clear that a radial impeller can be divided into more than two concentric parts in this way. Each of the parts thus obtained each comprises a portion of the hub 2 , the wreath 3 and a portion of a blade, wherein each of the parts in the assembled state, the axis 1 encloses. A division into more than two parts may be necessary if a division does not allow both parts can be coated over the entire surface with the usual methods. It is also clear that when divided into more than two parts, the two embodiments described above can be combined with each other, ie one parting surface then consists of a conical surface and the other parting surface consists of a cylinder surface.

Die Erfinder haben jedoch weiter erkannt, dass die Teilungsflächen auch nicht streng rotationssymmetrisch bzgl. der Achse 1 verlaufen können. So kann es vorteilhaft sein, wenn die Teilungslinie in einer Sicht parallel zur Achse 1 betrachtet z.B. leicht elliptisch deformiert verläuft. Durch eine solche von der Kreisform abweichende Passung der Teile können während dem Betrieb auftretende tangentiale Kräfte aufgenommen werden. Dadurch werden die Schraubverbindungen bezüglich der Scherkräfte entlastet. Im Grunde ist sogar eine verzahnende Passung der Teile denkbar und vorteilhaft. Auch in jedem dieser Fälle umfasst jeder der Teile des Laufrades jeweils einen Anteil der Nabe 2, des Kranzes 3 und einen Anteil von jeder Laufschaufel und umschließt die Achse 1.However, the inventors have further recognized that the dividing surfaces are not strictly rotationally symmetrical with respect to the axis 1 can run. So it may be advantageous if the division line in a view parallel to the axis 1 considered eg slightly elliptically deformed runs. By such a deviating from the circular fit of the parts occurring during operation tangential forces can be absorbed. As a result, the screw with respect to the shear forces are relieved. In fact, even a toothed fit of the parts is conceivable and advantageous. Also in each of these cases, each of the parts of the impeller each includes a portion of the hub 2 , the wreath 3 and a portion of each blade and encloses the axle 1 ,

Es ist zu erwähnen, dass das mehrmals oben genannte Merkmal „konzentrisch“ impliziert, dass jedes der Teile, aus denen das Laufrad wie beschrieben aufgebaut ist, im zusammengebauten Zustand die Achse 1 des Laufrades umschließt. Da der Begriff „konzentrisch“ jedoch streng genommen nur auf kreisförmige Gebilde anwendbar ist, wurde in den Ansprüchen die allgemeinere Formulierung gewählt, die auch elliptische oder andere z.B. verzahnte Umrisslinien mit einschließt. Es ist klar, dass sich die vorliegende Erfindung durch dieses Merkmal von der US 3608172 unterscheidet. Durch dieses Merkmal wird auch die gestellte Aufgabe gelöst, da durch diese Unterteilung die oben erwähnte Verkürzung der Kanäle zustande kommt.It should be noted that the feature "concentric" mentioned above several times implies that each of the parts making up the impeller as described, in the assembled state, is the axis 1 encloses the impeller. However, since the term "concentric" is strictly applicable only to circular formations, in the claims the more general formulation has been chosen which also includes elliptical or other eg toothed outlines. It is clear that the present invention is characterized by this feature of the US 3608172 different. This feature also solves the stated problem, since this subdivision brings about the abovementioned shortening of the channels.

3 zeigt eine Detailansicht des erfindungsgemäßen radialen Laufrades in einem Schnitt senkrecht zur Drehachse, welche in der Figur mit 1 bezeichnet ist. Die Trennungslinie zwischen den Laufradteilen ist mit 6 bezeichnet. In 3 ist diese Linie kreisförmig, d.h. die Trennungsfläche ist entweder ein Zylinder- oder ein Kegelmantel. Die mit 10 bezeichneten Linien stellen die sogenannten „Schaufelerzeugende“ dar, d.h. die Linien, denen die Laufschaufeln im gezeigten Schnitt folgen, wobei eine Schaufelerzeugende mittig in den Laufschaufeln verläuft. Mit 9.1 und 9.2 sind zwei Stoßstellen im Bereich der Laufschaufeln bezeichnet. Im Fall von 9.1 folgt die Kontur der Stoßstelle der Trennungslinie 6. Einen solchen Konturverlauf erhält man, wenn man die einzelnen Teile des erfindungsgemäßen Laufrades an den Stoßstellen durch Drehen bearbeitet. In dieser Ausführungsform ergibt sich natürlich keine Möglichkeit zur Übertragung von tangentialen Kräften mittels der Passform. Im Fall von 9.2 folgt die Kontur der Stoßstelle einer Linie senkrecht zur Schaufelerzeugenden. Dieser Verlauf stellt eine besondere Art der Verzahnung dar. Dieser Verlauf kann z.B. durch Fräsen der Stoßstellen hergestellt werden. 3 shows a detailed view of the radial impeller according to the invention in a section perpendicular to the axis of rotation, which in the figure with 1 is designated. The dividing line between the impeller parts is with 6 designated. In 3 this line is circular, ie the separation surface is either a cylinder or a cone sheath. With 10 The indicated lines represent the so-called "scoop-end", ie the lines followed by the blades in the section shown, with a blade-forming end centrally in the blades. With 9.1 and 9.2 are two joints in the area of the blades called. In case of 9.1 follows the contour of the joint of the dividing line 6 , Such a contour curve is obtained when editing the individual parts of the impeller according to the invention at the joints by turning. In this embodiment, of course, there is no possibility for the transmission of tangential forces by means of the fit. In case of 9.2 follows the contour of the joint of a line perpendicular to the blade generating end. This course represents a special type of toothing. This course can be made for example by milling the joints.

4 zeigt eine Detailansicht des erfindungsgemäßen radialen Laufrades im Schnitt. Es handelt sich um den Bereich an dem zwei Teile aneinanderstoßen. Mit 6 ist wiederum die Teilungslinie bezeichnet. Mit 8 ist die Beschichtung bezeichnet. Es ist klar ersichtlich, dass die Kanten der einzelnen Laufradteile im Bereich der Stoßstelle abgerundet sind. Die Beschichtung ist um diese Rundung herum und somit ein stückweit in die Stoßfläche hinein aufgebracht. Damit wird zuverlässig ein Ablösen der Beschichtung an der Stoßstelle verhindert. Der Radius an der Stoßstelle hilft zudem eventuell an der Stoßstelle auftretende Strömungsverluste zu minimieren. 4 shows a detailed view of the radial impeller according to the invention in section. It is the area where two parts meet. With 6 is in turn called the division line. With 8th is the coating called. It is clear that the edges of the individual impeller parts are rounded in the region of the joint. The coating is applied around this rounding and thus piece by piece into the abutment surface. This reliably prevents detachment of the coating at the joint. The radius at the joint also helps to minimize any flow losses occurring at the joint.

Es ist anzumerken, dass die erfinderische Lösung nicht auf beschichtete Laufräder beschränkt ist. Die Erfinder haben erkannt, dass die mechanische Abnutzung vor allem die Eintrittskanten des Laufrades betrifft. Bei einer Turbine liegen diese Eintrittskanten außen am Laufrad, bei einer Pumpe innen. Hier treten bekanntermaßen die größten Schäden am Laufrad auf. Gegen den Aufprall von größeren Körpern, wie zum Beispiel großen Kieselsteinen bietet auf Dauer selbst eine Beschichtung keinen hinreichenden Schutz. Werden die Schäden zu groß, so muss das Laufrad getauscht werden. Die Erfinder haben erkannt, dass die erfinderische Lösung auch in diesem Fall eine Verbesserung darstellt. Es kann zum Beispiel das Teil des Laufrades, welches die Eintrittskanten umfasst, aus einem Material hergestellt werden, welches der mechanischen Abnutzung einen höheren Widerstand entgegen setzt. Solche Materialien sind viel teurer als das herkömmliche Material für ein Laufrad. Es ist daher vorteilhaft den Teil, der die Eintrittskanten umfasst so schmal wie möglich zu machen. Somit ist ein erfindungsgemäßes Laufrad wie beschrieben, viel günstiger als ein Laufrad, das komplett aus diesem widerstandsfähigen Material besteht. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass auch dann, wenn kein widerstandsfähigeres Material verwendet wird, nur der Teil des Laufrades ersetzt werden muss, der beschädigt wurde, was in der Regel der Teil sein wird, der die Eintrittskannten umfasst. Es muss also nur ein Teil des Laufrades ersetzt werden, was die Kosten erheblich senkt.It should be noted that the inventive solution is not limited to coated wheels. The inventors have recognized that the mechanical wear primarily affects the leading edges of the impeller. In the case of a turbine, these inlet edges are located on the outside of the impeller, and inside of a pump. As you know, the biggest damage to the impeller occurs here. Against the impact of larger bodies, such as large pebbles permanently provides even a coating is not sufficient protection. If the damage is too great, the impeller must be replaced. The inventors have recognized that the inventive solution also represents an improvement in this case. For example, the part of the impeller that includes the leading edges may be made of a material that provides greater resistance to mechanical wear. Such materials are much more expensive than the conventional material for an impeller. It is therefore advantageous to make the part that includes the entry edges as narrow as possible. Thus, an impeller according to the invention as described, much cheaper than an impeller, which consists entirely of this resistant material. Another advantage is that, even if no more resistant material is used, only the part of the impeller that has been damaged, which will usually be the part that comprises the entrance ticket, has to be replaced. So only a part of the impeller has to be replaced, which considerably reduces the costs.

Es ist klar, dass die letztgenannten Alternativen ohne Probleme mit einer vollständigen oder teilweisen Beschichtung des Laufrades kombinierbar sind.It is clear that the latter alternatives can be combined without problems with a complete or partial coating of the impeller.

Wenn zur Minimierung der Kosten, die durch die mechanische Abnützung des Laufrades entstehen, der Weg eingeschlagen wird, dass jeweils nur ein kleiner Teil des Laufrades ersetzt werden muss, so können die Kosten weiter gesenkt werden, wenn sich der zu ersetzende Teil möglichst leicht aus- und einbauen lässt. Aus dieser Anforderung ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Laufrades, welche anhand der 5 und 6 erläutert werden. If, in order to minimize the costs arising from the mechanical wear of the impeller, the way is taken that only a small part of the impeller needs to be replaced, the costs can be further reduced if the part to be replaced is as light as possible. and can be installed. From this requirement, further advantageous embodiments of the impeller according to the invention, which based on the 5 and 6 be explained.

Soll das Laufrad oder ein Teil des Laufrades getauscht werden, dann ist der Zugang von unten, d.h. vom Saugrohr aus weitaus kostengünstiger, als wenn das Laufrad oder ein Teil davon nach oben hin ausgebaut werden muss. Über dem Laufrad befindet sich in der Regel der Generator, der den Zugang von dieser Seite erheblich erschwert. Im Hinblick auf die vorliegende Erfindung ist es daher von erheblichem Vorteil, wenn der abgenutzte und zu ersetzende Laufradteil von unten aus getauscht werden kann, ohne dass das gesamte Laufrad ausgebaut werden muss. If the impeller or a part of the impeller is to be exchanged, then the access from below, i. from the intake manifold much cheaper than if the impeller or a part of it must be removed to the top. Above the impeller is usually the generator, which makes access from this side considerably more difficult. In view of the present invention, it is therefore of considerable advantage if the worn out and to be replaced impeller part can be exchanged from below, without the entire impeller has to be removed.

In 5 ist ein erfindungsgemäßes Laufrad abgebildet, bei dem sich der äußere Teil des Laufrades von unten her tauschen lässt, ohne dass das Laufrad ausgebaut werden muss. Diese Anordnung ist für Turbinen besonders forteilhaft, da die abriebgefährdeten Eintrittskanten bei einer Turbine außen liegen. Mit 1 ist die Achse des Laufrades bezeichnet. 2.1 bezeichnet den inneren Nabenteil, 2.2 den äußeren Nabenteil. 3.1 bezeichnet den inneren Kranzteil, 3.2 den äußeren Kranzteil. Die Trennungslinie ist mit 6 bezeichnet. Die Verbindung der beiden Laufradteile erfolgt in dieser Ausführungsform im Bereich der Nabe formschlüssig z.B. mit Hilfe einer Verzahnung, die eine Drehmomentenübertragung ermöglicht. Die besagte Stelle ist mit 7.2 bezeichnet. Von unten im Bereich des Kranzes erfolgt die Verbindung mit Hilfe einer Verschraubung, welche mit 7.1 bezeichnet ist. Auch in diesem Bereich ist eine Verzahnung angedeutet. Durch Lösen der Schrauben 7.1 kann der äußere Teil des Laufrades nach unten hin ausgebaut werden und das entsprechende Ersatzteil von dort aus eingebaut werden. In 5 an inventive impeller is shown, in which the outer part of the impeller can be exchanged from below, without the impeller must be removed. This arrangement is particularly frugal for turbines, since the attrition-prone entry edges lie on a turbine outside. With 1 is the axis of the impeller designated. 2.1 denotes the inner hub part, 2.2 the outer hub part. 03.01 denotes the inner rim part, 3.2 the outer rim part. The dividing line is with 6 designated. The connection of the two impeller parts takes place in this embodiment in the region of the hub with a positive fit, for example by means of a toothing, which enables a torque transmission. The said place is with 7.2 designated. From below in the area of the ring, the connection is made by means of a screw, which with 7.1 is designated. Also in this area a gearing is indicated. By loosening the screws 7.1 The outer part of the impeller can be removed downwards and the corresponding spare part can be installed from there.

In 6 ist ein erfindungsgemäßes Laufrad abgebildet, bei dem sich der innere Teil des Laufrades von unten her tauschen lässt, ohne dass das Laufrad ausgebaut werden muss. Diese Anordnung ist für Pumpen besonders forteilhaft, da die abriebgefährdeten Eintrittskanten bei einer Pumpe innen liegen. Mit 1 ist die Achse des Laufrades bezeichnet. 2.1 bezeichnet den inneren Nabenteil, 2.2 den äußeren Nabenteil. 3.1 bezeichnet den inneren Kranzteil, 3.2 den äußeren Kranzteil. Die Trennungslinie ist mit 6 bezeichnet. Die Verbindung der beiden Laufradteile erfolgt in dieser Ausführungsform im Bereich der Nabe formschlüssig z.B. mit Hilfe von Scherelementen, die eine Drehmomentenübertragung ermöglichen. Die besagte Stelle ist mit 7.2 bezeichnet. Von unten im Bereich des Kranzes erfolgt die Verbindung mit Hilfe einer Verschraubung, welche mit 7.1 bezeichnet ist. Durch Lösen der Schrauben 7.1 kann der innere Teil des Laufrades nach unten hin ausgebaut werden und das entsprechende Ersatzteil von dort aus eingebaut werden. Zusätzlich wird sowohl das innere Teil des Laufrades als auch das Laufrad insgesamt durch eine in der Figur nicht dargestellte zentrale Schraube, welche in die Welle eingreift, auf der Welle gehalten. Diese zentrale Schraube verbessert dadurch auch den Zusammenhalt der beiden Laufradteile und erhöht dadurch die strukturelle Festigkeit des Laufrades. Die mit 11 bezeichnete Halteplatte wird nur für die Montage des äußeren Laufradteiles benötigt. Es ist anzumerken, dass die Trennungsfläche der beiden Laufradteile im Bereich der Nabe weitestgehend entlang einer Fläche verläuft, die senkrecht zur Achse 1 liegt. Der innere Laufradteil stellt daher in Bezug auf seine Außenkontur in etwa einen Kegelstupf dar. In 6 an inventive impeller is shown, in which the inner part of the impeller can be exchanged from below, without the impeller must be removed. This arrangement is particularly frugal for pumps, since the attrition-prone inlet edges of a pump are inside. With 1 is the axis of the impeller designated. 2.1 denotes the inner hub part, 2.2 the outer hub part. 03.01 denotes the inner rim part, 3.2 the outer rim part. The dividing line is with 6 designated. The connection of the two impeller parts takes place in this embodiment in the region of the hub with a positive fit, for example by means of shear elements, which enable a torque transmission. The said place is with 7.2 designated. From below in the area of the ring, the connection is made by means of a screw, which with 7.1 is designated. By loosening the screws 7.1 the inner part of the impeller can be removed downwards and the corresponding spare part can be installed from there. In addition, both the inner part of the impeller and the impeller Overall held by a central screw, not shown in the figure, which engages in the shaft, on the shaft. This central screw thereby also improves the cohesion of the two impeller parts and thereby increases the structural strength of the impeller. With 11 designated holding plate is needed only for the assembly of the outer wheel part. It should be noted that the separation surface of the two impeller parts in the region of the hub extends as far as possible along a surface which is perpendicular to the axis 1 lies. The inner impeller part therefore represents in terms of its outer contour in about a Kegelstupf.

Auch die Ausführungsformen gemäß 5 und 6 können problemlos miteinander kombiniert werden. Eine solche Kombination wäre für Pumpturbinen vorteilhaft, da bei diesen sowohl die außen als auch die innen liegenden Eintrittskanten von mechanischem Abrieb gefährdet sind. Also, the embodiments according to 5 and 6 can be easily combined with each other. Such a combination would be advantageous for pump turbines, since in these both the outside and the inside inlet edges of mechanical abrasion are at risk.

Abschließend ist eine Ausführungsform zu erwähnen, die dadurch entsteht, dass die vorliegende Erfindung auf Laufräder angewendet wird, deren Laufschaufeln nicht alle dieselbe Länge aufweisen. Dieser Typ von Laufrädern wird z.B. in folgenden Schriften beschrieben: EP 2242908 , CN 1453471 A , US 2010/0086394 A1 . Es ist klar, dass es passieren kann, wenn ein solches Laufrad entsprechend dem erfinderischen Gedanken der vorliegenden Schrift in Teile aufgeteilt wird, dass einer der Teile keine Anteile der kürzeren Laufschaufeln umfasst. Eine solche Aufteilung des Laufrades ist sogar von Vorteil, da dann der Teil des Laufrades, der weniger Anteile von Laufschaufeln umfasst, leichter zu fertigen ist. In der besagten letzten Ausführungsform mit unterschiedlich langen Laufschaufeln, wird also jeder Teil des Laufrades wenigstens einen Anteil von einer Laufschaufel umfassen, aber es wird nicht jeder Teil des Laufrades einen Anteil von jeder Laufschaufel umfassen (was der Fall ist, wenn alle Laufschaufeln des Laufrades gleich lang sind – siehe die anderen Ausführungsformen). Finally, an embodiment is to be mentioned, which results from the fact that the present invention is applied to wheels whose blades do not all have the same length. This type of wheels is described eg in the following documents: EP 2242908 . CN 1453471 A . US 2010/0086394 A1 , It is clear that it can happen when such an impeller is divided into parts in accordance with the inventive concept of the present specification that one of the parts does not include portions of the shorter blades. Such a division of the impeller is even advantageous because then the part of the impeller, which comprises fewer portions of blades, is easier to manufacture. Thus, in the last embodiment with blades of different lengths, each part of the impeller will comprise at least a portion of one blade, but not every part of the impeller will comprise a portion of each blade (which is the case when all the blades of the impeller are the same) are long - see the other embodiments).

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2009/072892 [0004]
US 3608172 [0006, 0021]
EP 2242908 [0031]
CN 1453471A [0031]
US 2010/0086394 A1 [0031]

Claims

Radial impeller for a hydraulic turbine, pump or pump turbine comprising an impeller hub ( 2 ), a wreath ( 3 ) and a number of blades, wherein the impeller consists of at least two detachably interconnected parts, each part of which each has a portion ( 2.1 . 2.2 ) of the impeller hub ( 2 ), a part ( 03.01 . 3.2 ) of the wreath ( 3 ) and a portion of an impeller blade, characterized in that the detachably interconnected parts of the impeller in the assembled state respectively the axis ( 1 ) of the impeller, and one of the releasably connected parts of the impeller comprises a portion of each impeller blade.

An impeller according to claim 1, wherein the blades do not all have the same length in the assembled state, and one of the releasably interconnected parts of the impeller does not comprise a portion of each blade.

The impeller of claim 1, wherein the blades are all of the same length when assembled and each of the releasably interconnected portions of the impeller of each blade comprises a portion.

Impeller according to one of claims 1 to 3, wherein the surface which separates at least two of the detachably interconnected parts of the impeller, along a conical surface around the axis 1 runs.

An impeller according to any one of claims 1 to 4, wherein the surface which separates at least two of the releasably interconnected parts of the impeller from each other, along a cylinder jacket around the axis 1 runs.

Impeller according to one of claims 1 to 5, wherein at least one of the detachably interconnected parts of the impeller is coated over its entire surface.

Impeller according to one of claims 1 to 6, wherein at least one of the detachably interconnected parts of the impeller consists of a material which is more resistant to mechanical abrasion.

Impeller according to one of claims 1 to 7, wherein the fit of at least two of the releasably interconnected parts of the impeller is designed so that during operation occurring tangential forces can be absorbed by the fit.

Impeller according to one of claims 1 to 8, wherein the edges of the detachably interconnected parts in the region of the joints are rounded.

Impeller according to claim 9, wherein the coating ( 8th ) is applied around the rounded edges.

Impeller according to one of claims 1 to 10, wherein the surface which separates at least two of the detachably interconnected parts of the impeller from each other in the region of the blades perpendicular to the blade generating end.

Impeller according to one of claims 1 to 11, wherein the inner impeller part can be exchanged from below, without the impeller must be removed.

Impeller according to one of claims 1 to 12, wherein the outer wheel part can be exchanged from below, without the impeller must be removed.