DE1207799B

DE1207799B - Impeller for centrifugal pumps, especially for pumping gasoline, with a conical impeller body

Info

Publication number: DE1207799B
Application number: DEB36192A
Authority: DE
Inventors: Thomas Lock
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1954-11-03
Filing date: 1955-06-20
Publication date: 1965-12-23

Description

Laufrad für Kreiselpumpen, insbesondere zum Fördern von Benzin, mit kegeligem Laufradkörper Die Erfindung betrifft ein Laufrad zur Verwendung in der Laufradkammer einer zum Fördern eines Gemisches aus Dampf und Flüssigkeit, insbesondere von Benzin, dienenden Kreiselpumpe mit senkrechter Welle.Impeller for centrifugal pumps, especially for pumping gasoline, with conical impeller body The invention relates to an impeller for use in the Impeller chamber one for conveying a mixture of vapor and liquid, in particular of gasoline, serving centrifugal pump with vertical shaft.

Bekannt ist, daß das in die Laufradkammer eingebaute Laufrad mit der Wand dieser Kammer mehrere Kanäle bildet, die von spiralförmig um den kegeligen Laufradkörper verlaufenden Schaufeln begrenzt werden und deren Querschnittsflächen vom Einlaß zum Auslaß hin abnehmen. Bei einem anderen bekannten Laufrad gehen die Schaufeln in wesentlichen rechtwinklig vom Laufradkörper aus und haben einen dünnen Querschnitt.It is known that the impeller built into the impeller chamber with the Wall of this chamber forms several channels, which spiral around the conical Impeller body extending blades are limited and their cross-sectional areas decrease from inlet to outlet. In another known impeller they go The blades are essentially perpendicular to the impeller body and are thin Cross-section.

Mit der Erfindung soll nun der Dampfgehalt eines Gemisches aus Flüssigkeit und Dampf dadurch vermindert werden, daß das Gemisch unter geringer Änderung seiner Temperatur laufend verdichtet und der Dampf allmählich kondensiert wird, was mit den bekannten Vorrichtungen weder beabsichtigt noch möglich war.With the invention, the vapor content of a mixture of liquid is now intended and steam are reduced by the mixture with little change in its Temperature is continuously compressed and the steam is gradually condensed, what with the known devices was neither intended nor possible.

Der erstrebte Vorteil wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Schaufeln im wesentlichen rechtwinklig vom Laufradkörper ausgehen und einen dünnen Querschnitt haben, wobei die am Beginn der Spiralen vorhandenen Vorderkanten der Schaufeln im Bogen zur Laufradnabe hingeführt sind und in diesem Bereich über eine flache Abrundung scharfkantig auslaufen sowie die am Ende der Spiralen vorhandenen Hinterkanten der Schaufeln durch ein im rechten Winkel zur Laufradachse erfolgtes Plandrehen zugeschärft und frei stehend von dem kegeligen Laufradkörper gestaltet sind. Zweckmäßigerweise sind die zum Einlaß weisenden Kanten der Schaufeln scharf und die zum Auslaß weisenden Kanten abgerundet.The desired advantage is achieved according to the invention in that the The blades start at right angles from the impeller body and have a thin one Have cross-section, with the leading edges of the at the beginning of the spirals Blades are led in an arc to the impeller hub and in this area via a flat rounded ends with sharp edges as well as those at the end of the spirals Trailing edges of the blades by a made at right angles to the impeller axis Facing sharpened and designed free-standing from the conical impeller body are. The edges of the blades pointing towards the inlet are expediently sharp and the edges facing the outlet are rounded.

Hierbei teilen bei der Drehung des Laufrades auf seiner Achse die Vorderkanten der Schaufeln das einströmende Gemisch aus Kraftstoff und Dampf in Teilströme, von denen der eine Teilstrom auf den frei liegenden unteren Seiten der Schaufeln und der andere Teilstrom auf den nicht frei liegenden oberen Seiten der Schaufeln strömt. Da der auf den frei liegenden Abschnitten der Vorderkanten fließende Flüssigkeits-Dampf-Strom eine größere Strecke zurücklegen muß als der über die nicht frei liegenden Seiten der Schaufeln strömende Kraftstoff, hat der auf den frei liegenden Seiten strömende Kraftstoff eine geringere Druckhöhe als der auf den nicht frei liegenden Seiten der Schaufeln strömende Kraftstoff, so daß außerhalb der Schaufelkanäle Zonen niedrigeren Druckes geschaffen werden als innerhalb der Kanäle. Auf diese Weise wird das Gemisch ohne wesentliche Änderung seiner Temperatur dauernd verdichtet und der Dampf dauernd konzentriert.This divides when the impeller rotates on its axis Leading edges of the blades hold the incoming mixture of fuel and steam in Partial flows, one of which is a partial flow on the exposed lower sides of the Shovels and the other partial flow on the non-exposed upper sides of the Shovels flows. Because the flowing on the exposed sections of the leading edges Liquid-vapor flow must cover a greater distance than that via which it does not Exposed sides of the blades have fuel flowing on the exposed sides Sides flowing fuel have a lower pressure head than that on the not free lying sides of the vanes flowing fuel so that outside the vane channels Zones of lower pressure are created than within the channels. To this In this way, the mixture is continuously compressed without any significant change in its temperature and the steam is constantly concentrated.

Andere Vorteile und Verwendungszwecke der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung an Hand der Zeichnungen. In den Zeichnungen ist F i g. 1 eine teilweise .weggebrochen gezeichnete Schnittansicht einer in einen Flügelkraftstoffbehälter eingebauten Kreiselpumpe mit dem erfindungsgemäßen Laufrad, F i g. 2 ein Schnitt nach Linie 2-2 der F i g. 1, F i g. 3 ein Diagramm für flüchtige flüssige Kraftstoffe, das die typische .Änderungsfolge der Aggregatzustände des erfindungsgemäß behandelten Kraftstoffes zeigt, F i g. 4 ein Schnitt des Laufrades, aus dem die Form und Gestalt der Schaufeln zu sehen ist, F i g. 5 eine vergrößerte Draufsicht auf die Einlaßseite des in F i g. 4 dargestellten Laufrades und F i g. 6 eine Draufsicht auf die Auslaßseite des in F i g. 4 dargestellten Laufrades.Other advantages and uses of the invention will emerge from the description based on the drawings. In the drawings, F i g. 1 a partial . Broken-away sectional view of a fuel tank in a wing built-in centrifugal pump with the impeller according to the invention, FIG. 2 a section according to line 2-2 of FIG. 1, Fig. 3 a diagram for volatile liquid fuels, that is the typical .Änderungssequence of the aggregate states of the treated according to the invention Fuel shows, F i g. 4 is a section of the impeller showing the shape and shape of the blades can be seen, FIG. 5 is an enlarged plan view of the inlet side of the in FIG. 4 shown impeller and F i g. 6 is a plan view of the outlet side of the in FIG. 4 shown impeller.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, wobei gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.In the drawings, exemplary embodiments of the invention are shown, identical parts are denoted by the same reference numerals.

Die in den F i g.1 und 2 dargestellte Kreiselpumpe taucht in einen Flugzeugkraftstoffbehälter ein und ist am Boden oder an der unteren Seite desselben befestigt. Die Kreiselpumpe besteht aus einem Gehäuse 10 mit einem Laufrad 11, das an dem unteren Ende einer Welle 12 befestigt ist, die in der üblichen Weise von einem ferngesteuerten Elektromotor 13 angetrieben wird. Der gesamte Aufbau wird von einem Flansch 14 getragen.The centrifugal pump shown in FIGS. 1 and 2 is immersed in an aircraft fuel tank and is attached to the floor or to the lower side thereof. The centrifugal pump consists of a housing 10 with an impeller 11 which is fastened to the lower end of a shaft 12 which is driven in the usual manner by a remote-controlled electric motor 13. The entire structure is supported by a flange 14 .

Der Kraftstoff gelangt aus dem Behälter zur Pumpe über das am unteren Abschnitt des Gehäuses angebrachte Filter 15 und strömt radial nach innen an den Führungsschaufeln 16 vorbei in den Einlaß 17, um vom Laufrad 11 in das Spiralgehäuse 18 gefördert zu werden. Das Spiralgehäuse 18 mündet in den üblichen Auslaß 20, der mit einer zur Verbrauchsstelle (nicht dargestellt) führenden Innenleitung oder Außenleitung verbunden ist.The fuel flows from the tank to the pump via the one at the bottom Section of the housing attached filter 15 and flows radially inward to the Guide vanes 16 pass into the inlet 17 to from the impeller 11 into the volute 18 to be promoted. The spiral housing 18 opens into the usual outlet 20, the with an internal line or external line leading to the point of consumption (not shown) connected is.

Bei der Drehung des Laufrades 11 der Pumpe (F i g. 1) mittels der Welle 12 entgegengesetzt- zur Drehrichtung des Uhrzeigers wird das Flüssigkeits-Dampf-Gemisch im Einlaß 17 der Einwirkung der Vorderkanten 24 der Schaufeln 21 ausgesetzt. Der Kraftstoff wird von den Vorderkanten der Schaufeln längs der rechteckigen Kanäle 22 gefördert, deren Querschnitt, wie bekannt, ständig abnimmt, so daß auf den Kraftstoff bei seiner spiralförmig erfolgenden Bewegung vom Einlaß 17 bis zum Spiralgehäuse 18 ein Druck zur Einwirkung gebracht wird. Die kegelförmige Nabe 25 hat eine Winkelneigung gegenüber der Drehachse des Laufrades, die von der Winkellage der kegelförmigen Seitenwand 23 des Gehäuses in bezug auf diese gleiche Achse abweicht. Hierdurch ergibt sich die Verkleinerung der Querschnittsflächen der rechteckigen Kanäle 22 bei steigenden Abständen von der Drehachse.When the impeller 11 of the pump (FIG. 1) rotates counter to the clockwise direction of rotation by means of the shaft 12, the liquid-vapor mixture in the inlet 17 is exposed to the action of the leading edges 24 of the blades 21. The fuel is conveyed by the leading edges of the blades along the rectangular channels 22, the cross-section of which, as is known, continuously decreases, so that a pressure is applied to the fuel as it moves in a spiral from the inlet 17 to the spiral housing 18. The conical hub 25 has an angular inclination with respect to the axis of rotation of the impeller which deviates from the angular position of the conical side wall 23 of the housing with respect to this same axis. This results in the reduction of the cross-sectional areas of the rectangular channels 22 with increasing distances from the axis of rotation.

Die Überlegenheit der Erfindung gegenüber bekannten Pumpen beruht auf der Tatsache, daß bei der Erfindung nicht nur ein Verdichten des geförderten Kraftstoffes, sondern auch eine Kondensation des Dampfes in dem Flüssigkeits-Dampf-Gemisch erfolgt. In F i g. 3 ist die Wirkung des erfindungsgemäßen Laufrades auf den zu fördernden Kraftstoff dargestellt, und zwar ist diese Figur ein Druck-, Volumen- und Temperaturdiagramm für flüchtige flüssige Kraftstoffe, wobei der Kraftstoff in drei Zuständen dargestellt ist, nämlich als flüssiger Kraftstoff in der Zone L des Diagramms, als Flüssigkeits-Dampf-Gemisch in der Zone L-V und als Dampf oder Gas in der Zone G. Eine Prüfung dieses Diagramms zeigt, daß der hochflüchtige flüssige Kraftstoff, wie er von der erfindungsgemäßen Pumpe gefördert wird, Dämpfe bei niederem Druck und bei erhöhten Temperaturen bildet. Um nun den Kraftstoff in einem flüssigen Zustand oder einem Zustand als Gemisch mit dem gewünschten Verhältnis Flüssigkeit zu Dampf zu fördern, ist es erwünscht, daß das Laufrad den Druck des Flüssigkeits-Dampf-Gemisches ohne merkbare Änderung der Gemischtemperatur erhöht. Durch diese Druckerhöhung ohne merkliche Temperaturänderung wird ein stabiler Zustand des Kraftstoffes geschaffen, der eine Verminderung des Dampfgehaltes des Flüssigkeits-Dampf-Gemisches fordert. Mit anderen Worten: Beim Ändern des Zustandes des Kraftstoffes werden die eingeschlossenen Dämpfe verdichtet, und die Temperatur des Kraftstoffes wird bei diesem höheren Druck nicht merklich erhöht. Das Gemisch hat also eine niedrigere Temperatur, als die Temperatur beträgt, auf der das Ausgangsverhältnis Dampf zu Flüssigkeit des Gemisches gehalten werden kann, d. h., das Gemisch hat anfangs einen unstabilen Zustand, so daß der Dampf kondensiert wird, um einen neuen stabilen Zustand des Kraftstoffes herzustellen.The superiority of the invention over known pumps is based on the fact that in the invention not only a compression of the promoted Fuel, but also a condensation of the vapor in the liquid-vapor mixture he follows. In Fig. 3 is the effect of the impeller according to the invention on the promoting fuel shown, and this figure is a pressure, volume and temperature graph for volatile liquid fuels, where the fuel is shown in three states, namely as liquid fuel in the zone L of the diagram, as a liquid-vapor mixture in zone L-V and as vapor or Gas in Zone G. Examination of this diagram shows that the highly volatile liquid Fuel, as it is delivered by the pump according to the invention, vapors at low Forms pressure and at elevated temperatures. To now the fuel in a liquid State or a state as a mixture with the desired ratio liquid To promote steam, it is desirable that the impeller the pressure of the liquid-vapor mixture increased without any noticeable change in the mixture temperature. Due to this pressure increase without noticeable temperature change creates a stable state of the fuel, which calls for a reduction in the vapor content of the liquid-vapor mixture. In other words, when the state of the fuel is changed, the ones are trapped Vapors are compressed, and the temperature of the fuel is at this higher pressure not noticeably increased. So the mixture has a lower temperature than that Temperature is at which the initial vapor to liquid ratio of the mixture can be held, d. that is, the mixture is initially in an unstable state, see above that the vapor is condensed to a new stable state of the fuel to manufacture.

Um den Wechsel der Aggregatzustände des Kraftstoffes beim Arbeiten einer in ein Flugzeug eingebauten erfindungsgemäßen Pumpe zu erläutern, ist in F i g. 3 eine angenommene Temperatur des Kraftstoffes während des Füllens eines Kraftstoffbehälters bei A dargestellt. Wird der im Kraftstoffbehälter befindliche Kraftstoff beispielsweise von der Sonne oder durch andere Einwirkungen etwas erwärmt, dann erhöht sich das Volumen bis zum Punkt B bei geringer Druckänderung. Wenn nun der Kraftstoff in Bodennähe gefördert wird, bildet sich eine Zone niederen Druckes am Einlaß der Pumpe oder nahe der Vorderkante des Laufrades. Punkt C zeigt eine Stelle niedrigsten Druckes in dieser Zone. Wenn das Flugzeug steigt, beginnt eine Dampfbildung des Kraftstoffes, die mit der Änderung von Punkt C zu C angegeben ist. Es hat hierbei wenig oder keine Temperaturänderung stattgefunden. Beim weiteren Steigen des Flugzeuges hat der Druck am Einlaß oder nahe der Vorderkante der Schaufeln etwas abgenommen, und der Kraftstoff befindet sich im Flüssigkeits-Dampf-Zustand, beispielsweise bei C". Die Kraftstofftemperatur hat sich infolge der Dampfbildung etwas vermindert. Bei einer noch höheren Flughöhe wird der an demselben Ort gemessene Druck so niedrig für die bei diesem Druck vorhandenen Temperaturen des Kraftstoffes, daß eine übermäßige Dampfbildung stattfindet, selbst wenn der Kraftstoff durch die schnelle Dampferzeugung etwas abgekühlt worden ist. Diese Änderung von Temperatur und Druck hält an und geht in der gleichen Weise vor sich, wenn das Flugzeug noch weiter steigt, wobei die Änderungen bei C"' und C"" dargestellt sind. Die Punkte D, D', D"_, D"' und D"" zeigen den Druck des Kraftstoffes innerhalb der Flügeldurchlässe, aber nahe der Vorderkante der Flügel, jedoch außerhalb der Zone niedrigsten Druckes. Als wichtig ist also zu bemerken, daß das erfindungsgemäße Laufrad den Druck des Kraftstoffes ohne merkliche Erhöhung seiner Temperatur erhöht hat, so daß der Zustand des Kraftstoffes in der flüssigen Zone L oder gerade innerhalb der Flüssigkeits-Dampf-Zone L-V liegt. Die Hauptwirkung des erfindungsgemäßen Laufrades findet am Einlaß oder innerhalb des Schaufelrades nahe der Vorderkante der Schaufel statt.In order to explain the change in the physical states of the fuel when a pump according to the invention installed in an aircraft is working, FIG. 3 shows an assumed temperature of the fuel during the filling of a fuel tank at A. If the fuel in the fuel tank is heated slightly by the sun or other effects, for example, the volume increases up to point B with a slight change in pressure. If the fuel is now pumped close to the ground, a zone of low pressure forms at the inlet of the pump or near the leading edge of the impeller. Point C shows a point of lowest pressure in this zone. As the aircraft climbs, the fuel begins to vaporize, indicated by the change from point C to C. Little or no temperature change has taken place. As the aircraft continues to climb, the pressure at the inlet or near the leading edge of the vanes has decreased somewhat, and the fuel is in the liquid-vapor state, for example at C. The fuel temperature has decreased somewhat as a result of the vapor formation. At an even higher level Altitude, the pressure measured at the same location becomes so low for the temperatures of the fuel at that pressure that excessive vapor formation takes place even if the fuel has been cooled somewhat by the rapid generation of vapor. This change in temperature and pressure continues and goes into in the same way as the airplane climbs further, with the changes being shown at C "'and C"". Points D, D ', D "_, D"' and D "" show the pressure of the fuel within the vane passages but near the leading edge of the vanes but outside the zone of lowest pressure. It is important to note that the impeller according to the invention has increased the pressure of the fuel without noticeably increasing its temperature, so that the state of the fuel lies in the liquid zone L or just within the liquid-vapor zone LV. The main action of the impeller according to the invention takes place at the inlet or within the impeller near the leading edge of the blade.

Claims

Claims: 1. Impeller for use in an impeller chamber one for pumping a mixture of liquid and steam, especially gasoline, Serving centrifugal pump with a vertical shaft, the one built into the chamber Impeller with the wall of this chamber forms several channels that spiral around the conical impeller body extending blades are limited and their cross-sectional areas decrease from inlet to outlet, d u r c h g e - indicates that the blades (21) proceed essentially at right angles from the impeller body and have a thin cross-section have, with the leading edges of the blades in the beginning of the spirals Arc to the impeller hub are led and in this area over a flat rounding run out sharp-edged as well as those present at the end of the spirals Trailing edges of the blades by a made at right angles to the impeller axis Facing sharpened and designed free-standing from the conical impeller body are.

2. Impeller according to claim 1, characterized in that the edges of the blades pointing towards the inlet are sharp and the edges pointing towards the outlet are rounded. Considered publications: German Patent Nos. 870 499, 68 594; USA: Patent Nos. 2,331,310, 2,276,827, 1136957.