DE102021102137A1 - Radialströmungsmaschine, insbesondere Radialpumpe, mit Staukanten mit einer Steigung von weniger als 90° - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radialströmungsmaschine, insbesondere Radialpumpe, durch die ein flüssiges oder gasförmiges Medium fließen kann, mit einem Gehäuse und einem Impeller (2),• wobei die Radialströmungsmaschine einen Zuflussanschluss (19) und einen Abflussanschluss (18) aufweist,• wobei das Gehäuse einen Gehäuseinnenraum umschließt, in dem der Impeller (2) drehbar gelagert ist,• wobei das Gehäuse einen Zuflussanschluss (19) aufweist,• wobei das Gehäuse wenigstens zwei spiralförmige Abflusskanäle (13, 14) zur Strömungsverbindung des Gehäuseinnenraums mit dem Abflussanschluss (18) aufweist,• wobei jedem Abflusskanal (13, 14) eine auf einem Abschnitt einer Spirale verlaufende Innenwand (11, 12) zugeordnet ist, die auf der radial innen liegenden Seite jeden Abflusskanal (13, 14) begrenzt und die an einer Staukante (110, 120) beginnt• wobei das Gehäuse eine erste axiale Wand (16) aufweist, die den Gehäuseinnenraum in einer ersten Axialrichtung begrenzt, wobei die Innenwände (11, 12) an der ersten axialen Wand (16) befestigt sind und die Staukanten (110, 120) eine Steigung von weniger als 90° gegenüber die Staukanten (110, 120) umgebenden Bereichen der ersten axialen Wand (16) hat.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Radialströmungsmaschine, insbesondere Radialpumpe, durch die ein flüssiges oder gasförmiges Medium fließen kann, mit einem Gehäuse und einem Impeller,
• • wobei die Radialströmungsmaschine einen Zuflussanschluss und einen Abflussanschluss aufweist,
• • wobei das Gehäuse einen Gehäuseinnenraum umschließt, in dem der Impeller drehbar gelagert ist,
• • wobei das Gehäuse einen Zuflusskanal zur Strömungsverbindung des Zuflussanschlusses mit dem Gehäuseinnenraum aufweist.
• Radialströmungsmaschinen und insbesondere Radialströmungsarbeitsmaschinen wie Radialpumpen (auch Radialkreiselpumpen genannt) sind aus dem Stand der Technik bekannt.
• Bei den Radialströmungsmaschinen aus dem Stand der Technik treten häufig Druckpulse auf. Zu Druckimpulsen kommt es bei der Rotation des Impellers, wenn der Impeller an der sogenannten Staukante (in einigen Dokumenten auch Zunge genannt) vorbeistreicht und das durch die Radialströmungsmaschine fließende Medium gleichzeitig an der Staukanten gestaut wird. Als Staukante wird das meist spitzwinkelige Ende einer Trennwand bezeichnet, die zwischen dem Innenraum des Gehäuses, in dem der Impeller dreht und dem vom Innenraum abzweigenden Abflusskanal vorgesehen ist. Diese Staukante ist nach Aussagen von Fachleuten der größte Beitragsleister der radialen Kraftimpulse, die bei der Rotation des Impellers auf den Impeller übertragen werden können und die aufgrund der Rotation regelmäßig in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit des Impellers als Druckpulse auftreten. Diese Druckpulse wirken sich auf das akustische Verhalten der Radialströmungsmaschinen aus. Diese Auswirkung auf das akustische Verhalten wird meist als negativ wahrgenommen. Die Druckpulse sollen daher vermieden werden. Hier setzt die Erfindung an.
• Der Erfindung liegt das Problem der Druckpulse zugrunde, die vermieden werden sollen.
• Zur Lösung des Problems wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
• • dass das Gehäuse wenigstens zwei spiralförmige Abflusskanäle zur Strömungsverbindung des Gehäuseinnenraums mit dem Abflussanschluss aufweist,
• • dass jeder Abflusskanal eine auf einem Abschnitt einer Spirale verlaufende Innenwand hat, die auf der radial innen liegenden Seite jeden Abflusskanal begrenzt und die an einer Staukante beginnt und
• • dass das Gehäuse eine erste axiale Wand aufweist, die den Gehäuseinnenraum in einer ersten Axialrichtung begrenzt, wobei die Innenwände an der ersten Wand befestigt sind und die Staukanten eine Steigung von weniger als 90° gegenüber die Staukanten umgebenden Bereichen der ersten axialen Wand hat.
• Durch die Neigung der Staukante gegenüber einer Senkrechten zur ersten axialen Wand kann eine Minderung der Druckimpulse erreicht werden. Konkret wird erreicht, dass die Druckimpulse verzögert und auf unterschiedliche Frequenzbänder verteilt werden. Durch die Verteilung des abfließenden Mediums auf wenigstens zwei Abflusskanäle kann zusätzlich zu der Verzögerung und der Verteilung auf unterschiedliche Frequenzbänder erreicht werden, dass die Anzahl der Druckimpulse sich wenigstens verdoppelt und die Druckimpulse zugleich kleiner werden. Insgesamt erhält man durch die Erfindung beim Betrieb der erfindungsgemäßen Radialströmungsmaschine einen Druckpuls, der eine höhere Frequenz hat, dessen Impulse kleiner und weniger ausgeprägt sind, wodurch eine ausgeprägte Geräuschentwicklung in einem Frequenzband vermieden wird.
• Jeder Abflusskanal einer erfindungsgemäßen Maschine kann an seinem abflussseitigen Ende in einen anderen Abflusskanal einmünden oder sich mit einem anderen Abflusskanal vereinigen oder in den Abflussanschluss einmünden.
• Das Gehäuse einer erfindungsgemäßen Maschine kann einen Zuflusskanal aufweisen, der an dem Zuflussanschluss beginnt und in den Gehäuseinnenraum einmündet.
• Die Steigung der Staukante kann gegenüber einem auf einem gleichen Radius um eine Drehachse des Impellers wie die Staukante liegenden Bereich der ersten Wand gemessen werden, der eine Steigung von 0° hat. Gegenüber diesem Bereich ist die Steigung der Staukante weniger als 90°. Sie kann insbesondere zwischen 10° bis 60° betragen.
• Das Gehäuse kann eine zweite axiale Wand aufweisen, die den Gehäuseinnenraum in einer zweiten Axialrichtung begrenzt. Der Zuflusskanal kann in der ersten axialen Wand oder in der zweiten axialen Wand vorgesehen sein.
• Das Gehäuse kann mehrteilig sein. Ein erstes Teil des Gehäuses kann dann die erste axiale Wand, eine Außenwand, die Innenwände, den Abflusskanal und/oder den Abflussanschluss aufweisen. Ein zweites Teil des Gehäuses kann die zweite axiale Wand des Gehäuses aufweisen.
• Der Winkelabstand zwischen den Staukanten kann gleich sein. Auch der Winkelabstand zwischen den Impellerschaufeln kann gleich sein. Es ist aber auch möglich, dass unterschiedliche Winkelabstände gewählt werden, um einen Versatz der Frequenzbänder der Druckwellen zu erzeugen. Es ist möglich, dass die Anzahl der Staukanten bzw. Abflusskanälen der Anzahl der Impellerschaufeln des Impellers entspricht. Es ist ferner möglich, dass die Anzahl der Impellerschaufeln einem ganzzahligen Vielfachen der Staukanten bzw. Abflusskanälen entspricht.
• Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:
• 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Teils eines Gehäuses einer erfindungsgemäßen Radialpumpe und
• 2 eine Schnittansicht der Radialpumpe.
• Die in Teilen dargestellte Radialpumpe weist ein Gehäuse und einen in dem Gehäuse angeordneten Impeller auf.
• Das Gehäuse der Radialpumpe hat einen Gehäuseinnenraum, in dem ein Impeller 2 auf an sich bekannte Art drehbar angeordnet ist. Der Impeller 2 hat fünf Impellerschaufeln 20. Die Impellerschaufeln 20 haben einen gleichen Winkelabstand zueinander. Durch die Drehung des Impellers 2 in dem Gehäuse kann ein Fluid in dem Gehäuseinnenraum bewegt werden. Der Impeller 2 ist dazu von einem Motor 3 der Radialpumpe angetrieben.
• Das erste Teil 1 des Gehäuses hat einen Zulaufanschluss 19, der in ein Zentrum des Gehäuseinnenraums mündet. Dazu ist in einer ersten axialen Wand 16 des ersten Teils 1 eine Öffnung vorgesehen, die von einer ringförmigen Wand 15 eingefasst wird, die an der ersten axialen Wand 16 vorgesehen ist. Diese ringförmige Wand 15 dient als ein Lager für den Impeller 2. Innerhalb der ringförmigen Wand ist ein Zuflusskanal gebildet.
• Das erste Teil 1 des Gehäuses weist auch einen Ablaufanschluss 18 auf, der an einer Außenwand 10 des ersten Teils 1 vorgesehen ist.
• Der Gehäuseinnenraum, in dem der Impeller 2 drehbar angeordnet ist, wird von zwei Innenwänden begrenzt, die auf einem Abschnitt einer Spirale verlaufen. Diese Innenwände 11, 12 trennen den Gehäuseinnenraum von zwei Abflusskanälen 13, 14, die ebenfalls auf dem Abschnitt einer Spirale verlaufen. Die beiden Abflusskanäle 13, 14 an ihren Enden münden in einen Abflussanschlusskanal 17 des Abflussanschlusses 18. Am Anfang der Abflusskanäle 13, 14 weisen die Innenwände 11, 12 eine Staukante 110, 120 auf. Diese Staukanten 110, 120 stehen nicht senkrecht zu der ersten axialen Wand 16 auf einer Kreislinie vor den Trennwänden 11, 12, sondern sind gegenüber der ersten axialen Wand in diesem Bereich um ca. 45° geneigt ausgerichtet.
• Durch die Drehung des Impellers 2 fördern die Impellerschaufeln 20 bei gleichzeitiger Druckerhöhung das Fluid nach außen, wo es in die zwei Abflusskanäle 13, 14 gedrückt wird. Durch die Neigung der Staukanten 110, 120 und dadurch, dass es zwei Abschlusskanäle 11, 12 und damit zwei Staukanten 110, 120 gibt, wird die Entstehung von ausgeprägten Druckimpulsen verhindert, stattdessen entstehen doppelt so viele gedämpfte und in der Amplitude geminderte Druckimpulse, die nicht zu einem störenden pulsierenden Geräusch führen.
• Bezugszeichenliste

1

erstes Teil des Gehäuses

10

Außenwand

11

Innenwand

110

Stau kante

12

Innenwand

120

Staukante

13

Abflusskanal

14

Abflusskanal

15

ringförmige Wand

16

erste axiale Wand

17

Abflussanschlusskanal

18

Abflussstutzen

19

Zulaufanschluss

2

Impeller

20

Impellerschaufeln

3

Motor

Claims (9)

1. Radialströmungsmaschine, insbesondere Radialpumpe, durch die ein flüssiges oder gasförmiges Medium fließen kann, mit einem Gehäuse und einem Impeller (2), • wobei die Radialströmungsmaschine einen Zuflussanschluss (19) und einen Abflussanschluss (18) aufweist, • wobei das Gehäuse einen Gehäuseinnenraum umschließt, in dem der Impeller (2) drehbar gelagert ist, • wobei das Gehäuse wenigstens zwei spiralförmige Abflusskanäle (13, 14) zur Strömungsverbindung des Gehäuseinnenraums mit dem Abflussanschluss (18) aufweist, • wobei jedem Abflusskanal (13, 14) eine auf einem Abschnitt einer Spirale verlaufende Innenwand (11, 12) zugeordnet ist, die auf der radial innen liegenden Seite jeden Abflusskanal (13, 14) begrenzt und die an einer Staukante (110, 120) beginnt, • wobei das Gehäuse eine erste axiale Wand (16) aufweist, die den Gehäuseinnenraum in einer ersten Axialrichtung begrenzt, wobei die Innenwände (11, 12) an der ersten axialen Wand (16) befestigt sind und die Staukanten (110, 120) eine Steigung von weniger als 90° gegenüber die Staukanten (110, 120) umgebenden Bereichen der ersten axialen Wand (16) hat.
2. Radialströmungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Abflusskanal (13, 14) an seinem Ende in einen anderen Abflusskanal (13, 14) einmündet oder sich mit einem anderen Abflusskanal (13, 14) vereinigt oder in den Abflussanschluss (18) einmündet.
3. Radialströmungsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse einen Zuflusskanal aufweist, der an dem Zuflussanschluss (19) beginnt und in den Gehäuseinnenraum einmündet.
4. Radialströmungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung der Staukanten (110, 120) gegenüber einem auf einem gleichen Radius um eine Drehachse des Impellers (2) wie die Staukante (110, 120) liegenden Bereich der ersten axialen Wand (16) gemessen ist.
5. Radialströmungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung 10° bis 60° beträgt.
6. Radialströmungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse eine zweite axiale Wand aufweist, die den Gehäuseinnenraum in einer zweiten Axialrichtung begrenzt.
7. Radialströmungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuflusskanal in der ersten axialen Wand (16) oder in der zweiten axialen Wand vorgesehen ist.
8. Radialströmungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse mehrteilig ist und ein erstes Teil (1) des Gehäuses die erste axiale Wand (16), eine Außenwand (10), die Innenwände (11, 12), den Abflusskanal und/oder den Abflussanschluss (18) aufweist.
9. Radialströmungsmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Teil des Gehäuses die zweite axiale Wand des Gehäuses aufweist.

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