DE2240789A1

DE2240789A1 - Zentrifugalpumpe mit laeufer

Info

Publication number: DE2240789A1
Application number: DE2240789A
Authority: DE
Inventors: Frederic W Buse
Original assignee: Ingersoll Rand Co
Current assignee: Ingersoll Rand Co
Priority date: 1971-08-24
Filing date: 1972-08-18
Publication date: 1973-03-08
Also published as: US3746467A

Description

PATENTANWÄLTE

HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN DIPL.-PHYS. DIPL.-ING. 8 MÖNCHEN 25 · LIPOWSKYSTR. IO

ir-15 Ko/b

18. Äug, 1972

Zentrifugalpumpe mit Läufer

Die Erfindung betrifft eine Zentrifugalpumpe mit Läufer bestehend aus mindestens einer Platte, die mehrere Leitflächen trägt, wobei die Innenenden der Leitflächen im wesentlichen mittig bezüglich der Platte angeordnet sind, und die äußeren Enden der Leitflächen im Bereich des Umfangs der Platte verteilt über deren Umfang angeordnet sind.

Bei derartigen Pumpen ist es bekannt, zur Erhöhung der Förderhöhe die Winkelstellung der Leitflächen zu ändern und/oder den Durchmesser des Läufers zu vergrößern. Obwohl es nun durch Veränderung der Winkelstellung der Leitflächen im Bereich der oberen Grenzen der Pumpenleistung möglich ist, eine größere Förderhöhe zu erhalten, erhält man die vergrößerte Förderhöhe nicht bei vollem Durchsatz, wo dies andererseits meist erforderlich ist. Außerdem ist das vergrößern des LäuferdurchmQsserf; eine ungern ergriffene Maßnahme, weil man dadurch die Pumpe wesentlich teuerer in der Herstellung macht.

Die Erfindung sucht eine Pumpe mit Läufer zu finden, bei der bezogen auf den Läuferdurchmesser eine besonders

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große Förderhöhe möglich 1st. Insbesondere sollte die große Förderhöhe im Bereich des besten Wirkungsgrades erreicht v/erden, und ferner bei abgeschlossenem Ausgang, d.h. bei dem Durchsatz Null.

Weiter sollte möglichst der hydraulische Wirkungsgrad des Läufers nicht wesentlich verringert werden.

Die Erfindung schafft nun eine Pumpe der eingangs bestätigten Art, welche die geschilderten Anforderungen erfüllt und darüberhinaus einige weitere erhebliche technische Vorteile hat. Die erfindungsgemäße Pumpe kennzeichnet sich dadurch, daß die Platte zwischen den äußeren Enden jeweils zweier Leitflächen am Umfang gezahnt ist. Überraschend erhält man mit einer solchen Pumpe eine unerwartet große Förderhöhe, und dabei nicht einmal einen erhablichen Anstieg der Lärmerzeugung im Betrieb. Auch ist die Herstellung einer solchen Pumpe nicht sehr teuer im Vergleich zu bekannten Pumpen.

Besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den. UnteransprUchen beschrieben.

Im folgenden wird die Erfindung an AusfUhrungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Ansicht den Läufer der zu beschreibenden Zentrifugalpumpe in einer zweckmäßigen Ausführung;

Flg. 2 einen Schnitt nach der Linie 2 - 2 in Fig. Ij Fig. 3 in "orldeLrKirtem Maßstab die Axialansicht ei-

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ner zusätzlichen Platte zur Verwendung mit dem Läufer nach FIg₀ Ij und

Pig. 4 eine der Fig. ;> ähnliche Darstellung einer

nicht gezahnten Platte als Zusatzteil zu dem Läufer nach Fig. 1 entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispie'l.

Die Figuren 1 und 2 zeigen einen im ganzen mit Io bezeichneten Pumpenläufer, der in der mit den beiden Pfeilen R angegebenen Richtung zu drehen ist. Der Läufer Io weist eine vordere und eine hintere Platte 12 bzw. 14 auf j, die den gleichen Durchmesser haben. Die Platten schließen zwischen ihren aufeinanderzuvieisenden Innenflächen 16 bzw. 18 einen Hohlraum 2o einj die nach aussen weisenden Flächen der Platten 12 bzw. 14 sind mit 22 bzw, 24 bezeichnet. Die vordere Platte 12 weist einen einstückig damit verbundenen mittigen Einlaßstutzen 2β auf, der von der Außenfläche 22 absteht, und eine Einlaßöffnung 2 8 bildet, die durch eine damit fluchtende Öffnung in der Platte 12 mit dem Zentrum des Hohlraumes 2o in Verbindung steht.- Die Umfangskanten der Platten 12 und 14 bilden praktisch den Außenumfang des Läufers und haben zwischen sich durch Stege ~$2. voneinander getrennte Auslaßöffnungen Jo, die Strömungsmittel im Betrieb aus dem Hohlraum 2o radial nach außen fördern.

Es sind nun mehrere bogenförmig gestaltete Leitflächen y\ im Hohlraum 2o angeordnet, deren entgegengesetzt weisende Seitenflächen 34a mit. den Platten 12 und Ik verbunden sind. Die Leitflächen y\ weisen Innenenden ^6 auf, die im wesentlichen mittig bezüglich der Platten 12 und 14 angeordnet und bogenförmig um die Einlaßöffnung in der Vorderpiatte 12 angeordnet sind. Die Außenenden J8 der Leitflächen neben dem Umfang der Platten 12 und 14 sind

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in der insbesondere aus Fig, 2 ersichtlichen Weise mit gleichem Bogen am Umfang der Platten angeordnet. Die bogenförmige Anordnung bzw. Krümmung der Leitflächen 34 ist so gewählt, daß die äußeren Enden 38 bei Drehung gemäß den Pfeilen R den inneren Enden 36 nachlaufen. Die Leitflächen 34 bilden zwischen sich die üblichen Durchflüsse 4o, die an ihren Innenenden mit der Einlaßöffnung in der Platte 12 in Verbindung stehen, und Außenöffnungen 30 bilden, durch welche das geförderte Strömungsmittel mit Radialkomponente aus dem Hohlraum 2o austritt. Nach der Erfindung sind nun die Umfangskanten einer jeden Platte 12 und 14 mit mehreren Zähnen 42 versehen, zwischen denen jeweils Rücksprünge 44 liegen; diese Zahnungen sind jeweils in Umfangsrichtung zwischen den Aussenenden 38 aufeinanderfolgender Leitflächen Jk angeordaet. Die Zähne 42 liegen mit ihren Seitenflächen 46 in denselben Ebenen wie die Seitenflächen der Platten 12 und 14, und können beispielsweise durch gießen oder irgendeine spanabhebende Bearbeitungsweise hergestellt sein. Die "Täler" bzw. Talsohlen der Ausnehmungen 44 befinden sich - wi-e Fig. 2 zeigt - radial außerhalb derjenigen Leitflächen, über deren Erstreckung sie angeordnet sind. In der gezeigten Weise haben die miteinander abwechselnden Zähne 42 und Rücksprünge 44 entlang einer jeden Leitfläche einen Umfangs-Abstand zu den Zahnungen, die einer anderen, folgenden oder davor laufenden, Leitfläche zugeordnet sind; zwischen den jeder Leitfläche zugeordneten Zahnungen befinden sich nicht gezahnte Abschnitte 48 der Umfangsflächen an den Platten 12 und Es kann auch vorgesehen sein, die im wesentlichen zylindrischen Umfangsflächen der Platten 12 und 14 durchgehend mit Zähnen 42 und dazwischen liegenden Rüoksprüngen 44 zu versehen. Im Gegensatz zu der gezeigten Anordnung derart, daß in axialer Richtung Zähne an einer Platte mit Zähnen an der anderen Platte fluohten, kann

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man auch an den beiden Platten nicht fluchtende Zahnsätze vorsehen.

Die dargestellten Zähne 42 haben im wesentlichen die gezeigte Gestalt von Sägezähnen, die in Drehrichtung geneigt sind. Die Zähne 42 weisen mithin jeweils eine konkave Vorderfläche 5o und eine konvexe Hinterfläche 52 (im Drehsinne gesehen!) auf. Die jeweilige Fläche 52 er-' streckt sich bogenförmig in Drehrichtung von dem vorauslaufenden Rücksprung ausgehendrampenartig schräg nach außen, und zwar in Drehrichtung bis zur Spitze des "Zahnes", wo die Fläche 52 praktisch die Fläche 5o eines jeden Zahnes schneidet. Die "Täler" bzw. Talsohlen der Rücksprünge 44 sind ebenfalls bogenförmig gestaltet, wodurch die Zähne und die dazwischen liegenden RUcksprünge die Außenkanten der Platten 12 und 14 mit einer Art Wellenprofil versehen. Die soweit beschriebene Gestaltung der Zähne und dazwischen liegenden Rücksprünge hat sich praktisch bewährt; in anderen Ausführungen der Erfindung kann man auch eine andere Zahngestalt verwenden, z.B. Zahne, deren Flanken in aaialer Richtung gesehen ebene Flächen darstellen. Die jeweils nicht gezahnten Umfangsabschnitte 48 des Läufers Io weisen am vorderen und am hinteren Ende Zahnspitzen 56a und 56b auf, die in etwa den Zahnspitzen 54 der Zähne 52 ähneln.

Versuche haben gezeigt, daß bei Verwendung eines Pumpenläufer.s mit den vorstehend erläuterten Merkmalen im Bereich des besten Wirkungsgrades eine Erhöhung der Pumphöhe um 25,5$ erreicht wurde; wenn das Auslaßventil geschlossen ist, wurde immerhin noch eine Erhöhung des Druckes um YJfa Im Vergleich zu einem nicht gezahnten Pumpenläufer erreicht. Eine nachteilige Beeinflussung der Leistung im Sinne eines Durchsatzes wurde gegenüber vorbekannten Pumpenläufern nicht festgestellt.

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Fig. 3 zeigt eine ringförmige Platte 58, die auf ihrem ganzen Umfang den Zähnen am Läufer Io ähnliche Zähne 60 aufweist. Eine solche Platte 58, die in etwa einen gleichen Durchmesser wie die Platten 12 und 14 hat, kann ggfs. in weiterer Ausgestaltung der Erfindung auf den Außenflächen 22 und 24 einer oder beider Platten 12 und 14 des Läufers Io befestigt werden. Beim ausprobieren einer solchen zusätzlichen Platte 58 hat man eine erhebliche Erhöhung der Förderhöhe im Vergleich zu nicht gezahnten Platten am Läufer gefunden. In diesem Falle, d.h. außen an einen nicht gezahnten Läufer angesetzten gezahnten Platten war aber der Gewinn zusätzlicher Förderhöhe nicht so groß, wie wenn man einen Läufer nach den Figuren 1 und 2 allein verwendet.

In Fig. 4 ist eine Ringplatte 62 dargestellt, deren Durchmesser zumindest im wesentlichen dem der Platten 12 und 14 entspricht, wobei diese Platte 62 am Umfang 64 nicht gezahnt ist und zusammen mit dem Läufer nach Figuren 1 und 2 und/oder einem durch eine Platte 58 gemäß Big. 5 modifizierten Läufer verwendet werden kann. Auch in diesen Fällen hat man gegenüber bekannten Anordnungen eine größere Förderhöhe beobachtet.

Es ist darauf hinzuweisen, daß man im Rahmen der Erfindung auch in der beschriebenen Weise an einem Läufer mit zwei Platten nur eine Platte zahnen kann; ebenfalls ist es möglich, an einem Läufer, der nur eine Platte 12 oder 14 aufweist, eben nur diese eine Platte entsprechend den beschriebenen Merkmalen mit Zähnen zu versehen.

Patentansprüche 309810/0704

Claims

PATENTANWÄLTE itHU ί ö J

HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANhJ

DtPL.-PHYS. DIPL.-ING. 8 MÜNCHEN 25 · LIPOWSKYSTR. IO

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Patentansprüche

IJ Zentrifugalpumpe mit Läufer bestehend aus mindestens einer Platte, die mehrere Leitflächen trägt, wobei die Innenenden der Leitflächen im wesentlichen mittig bezüglich der Platte angeordnet sind, und die äußeren Enden der Leitflächen im Bereich des Umfangs der Platte verteilt über deren Umfang angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (12,14) zwischen den äußeren Enden jeweils zweier Leitflächen am Umfang gezahnt (42) ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen je zwei aufeinander folgenden äußeren Enden zweier Leitflächen die Platte (12,14) mehrere Zähne (42) aufweist.

5. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (42) alle in einer Richtung geneigt angeordnet sind.

4. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Zähne (42) in einer Umfangsrichtung der Platte-(12,14) geneigt sind.

5. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Zähne (42) in Drehrichtung des Läufers geneigt

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6. Pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, j dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (42) an mit
Längsabstand über den Leitflächen angeordneten Stellen

ausgebildet sind. _F

7· Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge- t

kennzeichnetj daß die nachlaufenden Flanken (52) der J

Zähne (42) in Drehrichtung des Läufers weisen und j

sich in Längsrichtung in Richtung zu den äußeren En- > den der Zähne (j54) erstrecken.

8. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Zähnen (42) RücksprUn- . ge (44) ausgebildet sind. I

9· Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge- '

kennzeichnet, daß die Zähne (42) an ihren Außenenden \

scharf bzw. spitz (54) gestaltet sind. _t

10. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9* dadurch gekennzeichnet, daß die vorauslaufenden Flanken der ; Zähne (42) konkav gestaltet sind, und die nachlaufenden Zahnflanken konvex.

11. Pumpe nach einem der Ansprüche·1 bis lo, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Platte (12,14) eine Platte
(48,6o) angeordnet ist, die im Durchmesser im wesentlichen der ersten Platte (12,14) entspricht.

12. Pumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
die weitere Platte (6o) einen nicht gezahnten Umfang
aufweist.

13. Pumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß

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die zusätzliche Platte (58) ebenfalls am Umfang gezahnt ist.

14. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis lo, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits der ersten Platte (12, 14) des Läufers je eine weitere Platte (58,60) mit etwa gleichem Durchmesser angeordnet ist, und daß die Umfangskanten der zusätzlichen Platten nicht gezahnt sind.

15· Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch, gekennzeichnet, daß einstückig mit der ersten Platte(12 oder 14) ein Einlaßstutzen (26) ausgebildet ist.

16. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 15* dadurch gekennzeichnet, daß zwei erste Platten (12,14) vorgesehen sind, die zwischen sich die Leitflächen (;54) aufnehmen .

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