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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Wasserpumpen, insbesondere ein Laufrad einer Wasserpumpe.
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Stand der Technik
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Bei einer Laufradpumpe wird eine Flüssigkeit durch ein Betriebslaufrad zu einer Hochgeschwindigkeitsrotation angetrieben, um eine mechanische Energie an die Flüssigkeit zu übertragen, sodass das Ziel der Förderung der Flüssigkeit erreicht wird. Laufradpumpen umfassen Wirbelpumpen, Zentrifugalpumpen und dergleichen, wobei ein Betrieb der Zentrifugalpumpe dadurch realisiert wird, dass Wasser durch die Drehung des Laufrades in eine zentrifugale Bewegung versetzt wird, wobei vor dem Starten der Zentrifugalpumpe deren Pumpengehäuse und ein Einsaugrohr daran vollständig mit Wasser gefüllt werden müssen. Dann wird der Motor gestartet, sodass die Pumpenwelle das Laufrad und das Wasser zu einer Hochgeschwindigkeitsrotationsbewegung antreiben kann, wobei das Wasser in eine zentrifugale Bewegung versetzt und zum Außenrand des Laufrads geschleudert wird. Dann fließt das Wasser durch den Strömungskanal des Pumpengehäuses in die Druckwasserleitung der Wasserpumpe, weshalb der Wasserfüllvorgang für das Pumpengehäuse der Zentrifugalpumpe mit einem anderen Verfahren abgeschlossen werden muss. Außerdem sind die Übertragungseffizienz und der Ausgangsdruck von Wirbelpumpen nicht so gut wie die von Zentrifugalpumpen.
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Aufgabe der Erfindung
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Hinsichtlich der oben geschilderte Probleme im Stand der Technik soll die vorliegende Erfindung ein halböffnendes führendes Druckverstärkungslaufrad bereitstellen, bei dem eine Flüssigkeit durch Führungsflügel in das Pumpengehäuse eingeleitet und dann durch Zentrifugalflügel ausgegeben wird, wodurch ein Vorgang der Strömungsführung und der Flüssigkeitsförderung realisiert wird, wodurch der Übertragungsdruck und die Übertragungswirkung der Wasserpumpe wirksam verbessert werden.
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Ein erfindungsgemäßes halböffnendes führendes Druckverstärkungslaufrad, umfasst eine Hülse zur Anbringung eines Laufrades an einer Pumpenradwelle, wobei an einer Seitenwand der Hülse ein Führungsabschnitt und ein Zentrifugalabschnitt angeordnet sind, der Führungsabschnitt mehrere geneigt angeordnete, mit der Hülse verbundene Führungsflügel umfasst, während der Zentrifugalabschnitt mehrere mit der Hülse verbundene Zentrifugalflügel umfasst, alle Führungsflügel und Zentrifugalflügel jeweils gleichmäßig am Umfang der Hülse verteilt sind, an einem auslaufenden Ende von jedem Zentrifugalflügel jeweils Druckverstärkungsblätter angeordnet sind, an einem am Zentrifugalabschnitt befindlichen Ende der Hülse eine Bodenplatte angeordnet ist, die Zentrifugalflügel und die Druckverstärkungsblätter jeweils vertikal zur Bodenplatte angeordnet sind, die Druckverstärkungsblätter und die Führungsfläche der Zentrifugalflügel einen stumpfen Winkel einschließen, der Führungsabschnitt, der Zentrifugalabschnitt und die Bodenplatte in einer axialen Richtung der Hülse der Reihe nach gestapelt angeordnet sind, zwischen dem Führungsabschnitt und dem Zentrifugalabschnitt ferner eine hydrophobe Platte angeordnet ist, wobei es sich bei der hydrophoben Platte um eine ringförmige hydrophobe Platte handelt, und der Führungsabschnitt und der Zentrifugalabschnitt durch ein Verbindungsloch der hydrophoben Platte miteinander verbunden sind.
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Bevorzugt ist am Umfang der hydrophoben Platte ein Wasserhaltering angeordnet, der sich von dem Rand der hydrophoben Platte nach außen erstreckt, wobei der Wasserhaltering vertikal zur Plattenfläche der hydrophoben Platte ausgerichtet ist, während dessen Erstreckungsrichtung einer Seite, an der sich der Führungsabschnitt befindet, zugeordnet ist.
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Bevorzugt sind an der hydrophoben Platte mehrere hydrophobe Durchgangsbohrungen vorgesehen, die gleichmäßig entlang des Umfangs einer Achsmitte der hydrophoben Platte verteilt sind, wobei es sich bei den hydrophoben Bohrungen jeweils um ein taillenförmiges Loch handelt, und wobei an beiden Enden des taillenförmigen Lochs jeweils eine kreisbogenförmige Struktur ausgebildet ist, während die Kreisbögen an den beiden Enden unterschiedliche Radien aufweisen, und wobei sich das Ende mit einem größeren Radius an der Außenseite der hydrophoben Platte befindet, während das Ende mit einem kleineren Radius dem Kreismittelpunkt der hydrophoben Platte zugewandt ist.
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Bevorzugt entspricht die Anzahl der hydrophoben Bohrungen dem Doppelten der Anzahl der Zentrifugalflügel.
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Bevorzugt ist die Anzahl der Führungsflügel gleich der Anzahl der Zentrifugalflügel.
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Bevorzugt ist die Anzahl der Führungsflügel gleich 10.
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Bevorzugt weist jeder Führungsflügel eine Spoilerkante auf, bei der es sich um eine bogenförmige Struktur handelt, die sich auf einer der hydrophoben Platte zugewandten Seite des Führungsflügels befindet und entlang der Neigungsrichtung des Führungsflügels gekrümmt ist.
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Bevorzugt handelt es sich bei den Zentrifugalflügeln und den Druckverstärkungsblättern jeweils um eine bogenförmige Struktur, während der Radius des Bogens zwischen 3 cm und 6 cm beträgt.
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Bevorzugt ist zwischen den Zentrifugalflügeln und den Druckverstärkungsblättern ein Spalt vorgesehen, der eine Größe zwischen 0,8 mm und 1,2 mm aufweist.
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Bevorzugt schließen die Führungsfläche jedes Druckverstärkungsblatts und die Tangente der Bodenplatte einen Ausfallwinkel von 90° ein.
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Die vorliegende Erfindung hat folgende Vorteile:
- 1. Das Laufrad gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst mehrere geneigt angeordnete Führungsflügel und mehrere vertikal zur Bodenplatte ausgerichtete Zentrifugalflügel. Im Betrieb der Wasserpumpe dient ein Führungsabschnitt zum Einführen einer Flüssigkeit, wobei dadurch, dass die geneigten Flügel eine bestimmte Saugkraft generieren können, diese eine bessere Führungsfähigkeit aufweisen. Dann fließt die Flüssigkeit durch das Verbindungsloch in einen Zentrifugalabschnitt, wobei die Zentrifugalflügel sich mit hoher Geschwindigkeit drehen, wobei die Flüssigkeit unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft durch eine Wasserauslassöffnung an Druckverstärkungsblättern herausgeschleudert wird, wobei das herausgeschleuderte Wasser durch eine Wasserauslassöffnung der Wasserpumpe abgelassen wird. An einem auslaufenden Ende der Zentrifugalflügel sind besagte Druckverstärkungsblätter angeordnet, die einen stumpfen Winkel mit den Zentrifugalflügeln einschließen, wobei mittels des stumpfen Winkels eine Sperre gebildet wird, sodass die Flüssigkeit unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft zuerst zu den Druckverstärkungsblättern fließt und unter der Einwirkung der kontinuierlichen Hochgeschwindigkeitsrotation wird die Flüssigkeit nach dem Passieren der Druckverstärkungsblätter außerdem herausgeschleudert. Dadurch, dassdie Flüssigkeit vor dem Herausschleudern einen bestimmten Druck erzeugt, weist die zentrifugal herausgeschleuderte Flüssigkeit einen größeren Druck auf, wodurch der Auslassdruck der Wasserpumpe erhöht wird.
- 2. Bei dem Laufrad gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch eine hydrophobe Platte und eine Bodenplatte ein Zentrifugalhohlraum ausgebildet, in dem die Zentrifugalflügel ihre Funktion entfalten, wobei die hydrophobe Platte ein Verbindungsloch aufweist, wodurch der Führungsabschnitt und der Zentrifugalabschnitt miteinander verbunden sind. Dies ermöglicht eine ausgezeichnete Kopplung eines Führungsbetriebs und eines Zentrifugalbetriebs. Darüber hinaus weist die hydrophobe Platte einen Wasserhaltering und hydrophobe Bohrungen auf, wobei der Wasserhaltering verhindert, dass das durch den Führungsabschnitt geführte Wasser durch eine Seitenwand herausfließt, was zu einem Führungsverlust führt. Die hydrophoben Bohrungen dienen hingegen dazu, das Verbindungsloch durch eine verbindende Führung zu unterstützen, um das zum Wasserhaltering geführte Wasser abzuleiten. Darüber hinaus kann das Gewicht des Laufrades wirksam verringert werden.
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Darüber hinaus weist ein Ende jedes Führungsflügels eine Spoilerkante auf. Bei einer Hochgeschwindigkeitsrotation des Laufrads strömt die Flüssigkeit an der Oberfläche des Führungsflügels entlang und die zum Rand fließende Flüssigkeit wird durch die Spoilerkante geführt, wodurch wirksam verhindert werden kann, dass die Flüssigkeit an den Führungsflügeln aufschlägt und eine ungleichmäßige Wasserströmung erzeugt wird, wodurch die Übertragungseffizienz der Wasserpumpe verschlechtert werden würde.
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Die obige Beschreibung gibt nur einen Überblick über die erfindungsgemäße technische Lösung. Anhand von bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird bezugnehmend auf die beigefügten Figuren die vorliegende Erfindung im Folgenden näher beschrieben, damit die technischen Merkmale der vorliegenden Erfindung leichter nachvollziehbar sind und anhand des Inhalts der Beschreibung einfach ausgeführt werden können.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine schematische Gesamtstrukturansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Laufrades der vorliegenden Erfindung,
- 2 zeigt eine Teilquerschnittsansicht des Ausführungsbeispiels eines Laufrades der vorliegenden Erfindung,
- 3 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A aus 1,
- 4 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B aus 1,und
- 5 zeigt eine Draufsicht aus der in 4 gezeigten Richtung C.
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Die beiliegenden Zeichnungen umfassen folgende Bezugszeichen:
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Hülse 1, Führungsabschnitt 2, Führungsflügel 21, Spoilerkante 211, Zentrifugalabschnitt 3, Zentrifugalflügel 31, Führungsfläche 311, Druckverstärkungsblätter 4, Bodenplatte 5, hydrophobe Platte 6, hydrophobe Bohrung 62, Verbindungsloch 61, Wasserhaltering 7, Wasserauslassöffnung 8, Spalt m, stumpfer Winkel α, Ausfallwinkel β.
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Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
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Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen wird im Folgenden ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher erläutert, sodass die Vorteile und die Merkmale der vorliegenden Erfindung für den Fachmann auf diesem Gebiet besser nachzuvollziehen sind.
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Ein erfindungsgemäßes halböffnendes führendes Druckverstärkungslaufrad, wie es in 1 dargestellt ist, umfasst eine Hülse 1, die zur Anbringung des Laufrads an einer Pumpenradwelle dient, wobei an einer Seitenwand der Hülse ein Führungsabschnitt 2 und ein Zentrifugalabschnitt 31 angeordnet sind.
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Wie in den 2 bis 5 dargestellt ist, umfasst der Führungsabschnitt mehrere geneigt angeordnete, mit der Hülse verbundene Führungsflügel 21, während der Zentrifugalabschnitt mehrere mit der Hülse verbundene Zentrifugalflügel 31 umfasst, wobei alle Führungsflügel und Zentrifugalflügel jeweils gleichmäßig entlang des Umfangs der Hülse verteilt sind, und wobei an einem ablaufenden Ende von jedem Zentrifugalflügel jeweils Druckverstärkungsblätter 4 angeordnet sind, an einem am Zentrifugalabschnitt befindlichen Ende der Hülse eine Bodenplatte 5 angeordnet ist und die Zentrifugalflügel und die Druckverstärkungsblätter jeweils vertikal zur Bodenplatte angeordnet sind. Die Druckverstärkungsblätter und die Führungsfläche 311 der Zentrifugalflügel schließen einen stumpfen Winkel α ein. Der Führungsabschnitt, der Zentrifugalabschnitt und die Bodenplatte sind in einer axialen Richtung der Hülse gestapelt aufgereiht. Zwischen dem Führungsabschnitt und dem Zentrifugalabschnitt ist außerdem eine hydrophobe Platte 6 angeordnet, wobei es sich bei der hydrophoben Platte um eine ringförmige hydrophobe Platte handelt und der Führungsabschnitt und der Zentrifugalabschnitt durch ein Verbindungsloch 61 der hydrophoben Platte miteinander verbunden sind, wobei der Führungsabschnitt im Betrieb der Pumpe eine eingeleitete Flüssigkeit führt, wobei die geneigten Flügel eine relativ gute Führungsfähigkeit aufweisen, wobei die Flüssigkeit anschließend durch das Verbindungsloch zu dem Zentrifugalabschnitt strömt und am Ende durch die Wasserauslassöffnung 8 an den Druckverstärkungsblättern herausfließt.
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Am Umfang der hydrophoben Platte ist ein Wasserhaltering 7 angeordnet, der sich vom Rand der hydrophoben Platte nach außen erstreckt, wobei der Wasserhaltering vertikal zur Plattenfläche der hydrophoben Platte ausgerichtet ist, während die Erstreckungsrichtung derjenigen Seite zugeordnet ist, an der sich der Führungsabschnitt befindet.
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An der hydrophoben Platte sind mehrere hydrophobe Durchgangsbohrungen 62 vorgesehen, die gleichmäßig entlang des Umfangs einer Achsmitte der hydrophoben Platte verteilt sind, wobei es sich bei den hydrophoben Bohrungen um taillenförmige Löcher handelt und an den beiden Enden des taillenförmigen Lochs jeweils eine kreisbogenförmige Struktur angeordnet ist, während die Kreisbögen an den beiden Enden unterschiedliche Radien aufweisen, wobei sich das Ende mit dem größeren Radius an der Außenseite der hydrophoben Platte befindet, während das Ende mit dem kleineren Radius dem Kreismittelpunkt der hydrophoben Platte zugewandt ist.
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Die Anzahl der hydrophoben Bohrungen entspricht dem Doppelten der Anzahl der Zentrifugalflügel.
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Die Anzahl der Führungsflügel ist gleich der Anzahl der Zentrifugalflügel.
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Die Anzahl der Führungsflügel kann 10 betragen.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist in einer bevorzugten Lösung die Anzahl der Führungsflügel gleich 10, die Anzahl der Zentrifugalflügel gleich 12 und die Anzahl der hydrophoben Bohrungen gleich 24.
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Der Führungsflügel weist eine Spoilerkante 211 auf, bei der es sich um eine bogenförmige Struktur handelt, die sich auf einer der hydrophoben Platte zugewandten Seite des Führungsflügels befindet und entlang der Neigungsrichtung des Führungsflügels gekrümmt ist.
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Es handelt sich bei den Zentrifugalflügeln und den Druckverstärkungsblättern jeweils um eine bogenförmige Struktur, während der Radius des Bogens zwischen 3 cm und 6 cm beträgt.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der Radius des Bogens des Zentrifugalflügels 5 cm, während der Radius des Bogens des Druckverstärkungsblatts 3 cm beträgt.
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Zwischen den Zentrifugalflügeln und den Druckverstärkungsblättern ist ein Spalt m vorgesehen, der eine Größe von 0,8 mm bis 1,2 mm aufweist.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Spalt vorzugsweise eine Größe von 1 mm auf.
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Die Führungsfläche jedes Druckverstärkungsblatts und die Tangente der Bodenplatte schließen einen Ausfallwinkel von 90° ein.
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Die Betriebsweise und das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung sind die Folgenden:
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Das Laufrad umfasst mehrere geneigt angeordnete Führungsflügel und mehrere vertikal zur Bodenplatte ausgerichtete Zentrifugalflügel. Im Betrieb der Wasserpumpe dient ein Führungsabschnitt zum Einleiten einer Flüssigkeit, wobei dadurch, dass die geneigten Flügel eine bestimmte Saugkraft erzeugen können, diese über eine bessere Führungsfähigkeit verfügen. Anschließend fließt die Flüssigkeit durch das Verbindungsloch in den Zentrifugalabschnitt, wobei sich die Zentrifugalflügel mit einer hohen Geschwindigkeit drehen, wobei unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft die Flüssigkeit durch die Wasserauslassöffnung der Druckverstärkungsblätter herausgeschleudert wird und das herausgeschleuderte Wasser durch die Wasserauslassöffnung der Wasserpumpe abgelassen wird. An einem ablaufenden Ende der Zentrifugalflügel sind ferner Druckverstärkungsblätter angeordnet, die einen stumpfen Winkel mit den Zentrifugalflügeln einschließen, wobei mittels des stumpfen Winkels eine Sperre gebildet wird, sodass die Flüssigkeit unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft zuerst zu den Druckverstärkungsblättern fließt, wobei die Flüssigkeit unter der Einwirkung der kontinuierlichen Hochgeschwindigkeitsrotation nach dem Passieren der Druckverstärkungsblätter anschließend weiter herausgeschleudert wird, wobei die Flüssigkeit vor dem Herausschleudern einen bestimmten Druck erzeugt und die zentrifugal herausgeschleuderte Flüssigkeit einen größeren Druck aufweist, wodurch der Auslassdruck der Wasserpumpe erhöht wird.
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Bei dem Laufrad wird durch die hydrophobe Platte und die Bodenplatte ein Zentrifugalhohlraum ausgebildet, der zum Entfalten der Funktion der Zentrifugalflügel dient, wobei die hydrophobe Platte ein Verbindungsloch aufweist, durch das der Führungsabschnitt und der Zentrifugalabschnitt miteinander verbunden sind. Dies ermöglicht eine ausgezeichnete Kopplung. Darüber hinaus weist die hydrophobe Platte einen Wasserhaltering und hydrophobe Bohrungen auf, wobei der Wasserhaltering verhindert, dass das durch den Führungsabschnitt geführte Wasser durch eine Seitenwand herausfließt und dadurch ein Führungsverlust bewirkt wird. Die hydrophoben Bohrungen dienen dazu, um das Verbindungsloch durch eine verbindende Führung zu unterstützen, indem das zum Wasserhaltering geführte Wasser abgeleitet wird. Darüber hinaus kann das Gewicht des Laufrades wirksam verringert werden.
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Darüber hinaus weist ein Ende des Führungsflügels eine Spoilerkante auf. Bei einer Hochgeschwindigkeitsrotation des Laufrads strömt die Flüssigkeit an der Oberfläche des Führungsflügels entlang und während die Flüssigkeit zum Rand fließt, wird sie durch die Spoilerkante geführt, wodurch wirksam verhindert werden kann, dass die Flüssigkeit an den Führungsflügeln aufschlägt und eine ungleichmäßige Wasserströmung erzeugt wird, welche die Übertragungseffizienz der Wasserpumpe verschlechtern würde.
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Der vorstehende Inhalt umfasst lediglich eine Beschreibung der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel. Allerdings ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Jede äquivalente Strukturtransformation oder direkte oder indirekte Verwendung auf anderen verwandten technischen Gebieten, die sich für einen Fachmann aus der Beschreibung und den Figuren in naheliegender Weise ergibt, ist ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
