DE2745992A1

DE2745992A1 - Zentrifugalpumpe

Info

Publication number: DE2745992A1
Application number: DE19772745992
Authority: DE
Inventors: Erik Hakan Olof Jeppsson
Original assignee: Alfa Laval AB
Current assignee: Alfa Laval AB
Priority date: 1976-10-15
Filing date: 1977-10-13
Publication date: 1978-04-20
Also published as: GB1542760A; NL7711247A; FR2367931A1; SE418004B; JPS5373604A; FI773045A; FR2367931B1; IT1087595B; NO773496L; SE7611515L; DK457877A

Description

Zentri f ugalpumpe

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrifugalpumpe der Radialtype mit einem Pumprad mit Schaufeln, die zwischen sich in Umfangsrichtung Kanäle bestimmen, die sich von einem zentralen Einlaß zu einer im wesentlichen ringförmigen Sammelkammer erstrecken, die am Umfang des Pumprades angeordnet ist und in die das gepumpte Fluid aus den Kanälen in einer im wesentlichen senkrecht zu der Mittelachse des Pumprades verlaufenden Ebene ausströmt, wobei die Querschnittsfläche der Sammelkammer gesehen in Ebenen, die mit der Mittelachse des Schaufelrades zusammenfallen, in der Hauptströmungsrichtung des gepumpten Fluids in Richtung auf einen Auslaß von der Sammelkammer zunehmen, wobei die Kanäle im wesentlichen die einzige Verbindung zwischen dem zentralen Einlaß und der Sammelkammer darstellen, und wobei das Pumprad sich um einen wesentlichen Betrag in die Sammelkammer längs im wesentlichen ihres gesamten Umfangs erstreckt, so daß ein Teil der Sammelkammer auf der Seite des Schaufelrades angeordnet ist, die radial innerhalb ihres Umfanges angeordnet ist.

Eine Pumpe dieser gattungsgemäßen Art ist aus der deutschen Patentschrift 924 18Θ bekanntgeworden und zeichnet sich dadurch aus, daß die ringförmige Sammelkammer der Pumpe teilweise auf derjenigen Seite des Pumprades angeordnet ist, die radial innerhalb des Umfangs des Pumprades liegt und daß die

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Querschnittsfläche der Kammer /unimmt in der Hauptströmuncjsrichtung des gepumpten Fluids in Richtung auf r?inen Auslaß aus der Sammelkammer. Der Vorteil, der sich im Vergleich mit gewöhnlicher» Arten von Zentrifugalpumpe!! mit der Sammelkammer im wesentlichen radial außerhalb des Pumprades durch das Anordnen der Sammelkammer auf der Seite des Pumprades ergibt, besteht darin, daQ der äußere Durchmesser der Sammelkammer geringer wird, wodurch din Pumpe kompakter wird. Der Vorteil der Zunahme der Querschnittsfläche der Gammelkammer in der Hauptstriimungsrichtung des gepumpten Fluides besteht darin, daß man eine im wesentlichen ungestörte Strömung von dem Auslaß des Pumprades zu dem Auslaß der Sammelkammer erhält, so daß sich eine gute Effizienz der Pumpe ergibt.

Bei der durch die genannte deutsche Patentschrift bekannten Pumpe strömt das gepumpte Fluid zunächst radial aus dem Pumprad heraus zu der Sammelkammer und strömt dann seitlich über einen Abschnitt der Sammelkammer, der an der Seite des Pumprades angeordnet ist. Das Fluid verläßt die Pumpe durch einen Auslaßkanal, der tangential mit dem genannten Abschnitt der Sammelkammer verbunden ist. Das Pumprad ist mit einer Wandung versehen, die sich zu dem Umfang des Pumprades erstreckt und die Kanäle des Pumprades von dem genannten Abschnitt der Sammelkammer trennt.

Es ist die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, die oben beschriebene Pumpe im Hinblick auf ihre Effizienz zu verbessern, ihre Herstellung zu vereinfachen und deren Reinigung zu erleichtert, ohne ihre Kompaktheit zu verlieren.

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Diese Aufgabe wird bei der einijiinij:; genannten gattungsgemaßen Pumpe dadurch gelöst, daO die Kanäle des Purnprades in axialer Richtung zu dem genannten Abschnitt der Sammelkainmer hin offen sind.

Durch Beseitigen der Wandung, die die Kanäle des Pumprades von dem genannten Abschnitt der Sammelkammer trennt, erhält das Purnprad eine offenere Anordnung, und es läßt sich beispielsweise einfacher gießen und einfacher waschen.

Man könnte annehmen, daß das Entfernen der Wandung zwischen den Kanälen des Pumprades und dem genannten Abschnitt der Sammelkammer eine Störung der Strömung von den Kanälen des Schaufelrades zu der Sammelkammer verursachen würde, was zu einem verringerten Wirkungsgrad führen würde. Es hat sich jedoch gezeigt, daß der Wirkungsgrad der Pumpe durch diese Maßnahmen sogar gesteigert werden kann, wie dies auf folgende Weise erklärt wird.

Bei der bekannten Pumpe entsteht ein Reibungsverlust in dem Pumpenrad bei der Strömung des Fluides längs der Innenseite der Wandung, die die Kanäle des Pumprades von dem genannten Abschnitt der Sammelkammei trennt. Durch Fortlassen dieser Wandung wie bei der erfindungsgemäßen Pumpe unterbleibt ein derartiger Reibungsverlust. Darüberhinaus wird der Reibungsverlust, der bei der bekannten Pumpe an der Außenseite der Wandung entsteht, bei einer erfindungsgemäßen Pumpe vermieden. Vorzugsweise besitzt der oben genannte Abschnitt der Sammelkammer, der auf der Seite des Pumprades liegt, gleichförmig gekrümmte Begrenzungswandungen, so daß Strömungsmittel, welches die Pumpkanäle radial verläßt, nachdem es axial abgelenkt worden

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ist, veranlaßt wird, ohne wesentliche Turbulenzverluste um die kreisförmige Mittelachse des Abschnittes der Sammelkammer zu rotieren indem es den gleichförmig gekrümmten Begrenzungswandungen folgt, wenn es sich in Richtung auf die Sammelkammer bewegt.

Eine Weiterentwicklung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle des Purnprades, wenn dieses für sich betrachtet wird, auf derjenigen Seite vollkommen offen sind, die gegen den genannten Abschnitt der Sammelkammer gerichtet wird. Hierdurch wird die Herstellung und die Reinigung des Pumprades weiter vereinfacht.

Nach einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung ist der Einlaß auf der gleichen Seite des Pumprades angeordnet wie der genannte Abschnitt der Sammelkammer. Diejenigen Teile des Pumpengehäuses, die geometrisch komplizierter sind und die die Sammelkammer und den Einlaß ausmachen, können hierdurch auf eine Hälfte des Pumpengehäuses konzentriert werden, wobei diese Hälfte durch einen einfachen Preßvorgang aus Blech in einem Stück gepreßt werden kann.

Eine Pumpe, die gewissen Ähnlichkeiten mit der Pumpe nach der vorliegenden Erfindung zeigt, ist in der US-Patentschrift 2 233 825 beschrieben. Somit zeigt die bekannte Pumpe eine ringförmige Sammelkammer, die einen Abschnitt besitzt, der radial innerhalb des Umfanges eines Pumprades angeordnet ist. Die Sammelkammer der bekannten Pumpe zeigt jedoch keine Querschnittsfläche, die in der Strömungsrichtung des gepumpten Fluides in Richtung auf den Auslaß der Sammelkammer zunimmt. Die Strömungsbedin-

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gungen in der Sammelkammer der bekannten Pumpt; sind nicht detailliert beschrieben. Nach den Zeichnungen der genannten Patentschrift zu urteilen wird das gepumpte Fluid vermutlich in denjenigen Teil des Purnpnules eintreten, der in der Sarnmelkarnmer in im wesentlichen axialer Richtung angeordnet ist. Da das gepumpte Fluid vermutlich seine Bewegungsrichtung beim Hindurchtreten durch den verhältnismäßig kleinen Teil des Pumprades, der in der Sammelkammer angeordnet ist, nicht wesentlich ändern wird, wird angenommen, daß das Fluid das Pumprad auch in einer im wesentlichen axialen Richtung verlassen wird. Daher ist anzunehmen, daß die bekannte Pumpe nicht derart ausgebildet ist, daß sie einen Strömungsverlauf erzeugt, der für die vorliegende Erfindung charakteristisch ist. Die bekannte Pumpe ist also von einer anderen Art als die Pumpe nach der vorliegenden Erfindung und nicht mit dieser vergleichbar.

Ein Beispiel der Pumpe nach der vorliegenden Erfindung wird im Nachfolgenden in Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Pumpe und Fig. 2 einen Querschnitt durch die Pumpe längs der strichpunktierten Linie H-II in Fig. 1 zeigt.

Die Pumpe weist ein rückwärtiges Wandungselement 1 auf, auf dem ein vorderes Wandungselement 2 befestigt ist. Die Elemente 1 und 2 umschließen ein Pumprad 3, das an einer Welle k mit Hilfe einer Schraube 5 befestigt ist. Die Welle 4 mit dem Pumprad 3 ist in dem Wandungselement 1 mit Hilfe von Lagern 6 drehbar gelagert.

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Das Strömungsmittel, das mit der Pumpe gepumpt werden soll, wird dieser durch einen zentralen Einlaß 7 zugeführt, der durch eine Öffnung in dem Element 2 ausgebildet wird. Von dem Einlaß 7 wird das Strömungsmittel durch die Schaufeln 8 des Puinprades in dir; Kanüle 9 gesogen, die von einer inneren Grenze 10 zu einer äußeren Grenze 11 am Umfang des Pumprades verlaufen und am Umfang durch die Schaufeln 8 begrenzt sind. Aus den Kanälen 9 wird das Strömungsmittel in eine Sammelkammer 12 ausgeströmt, die am Umfang des Pumprades angeordnet ist und sich sich in Umfangsrichtung von einem inneren Ende 13 um nahezu 360° zu einem äußeren Ende 14 erstreckt, an welches sich ein Auslaßkanal 15 anschließt, der im wesentlichen tangential zu der Sammelkammer verläuft. Im Querschnitt der Fig. 1 gesehen zeigt die Sammelkammer 12 eine Querschnittsfläche, die in Längsrichtung der Sammelkammer von dem inneren Ende 13 zu dem äußeren Ende 14 hin zunimmt.

Die Sammelkammer 12 ist derart an dem Umfang 11 des Pumprades angeordnet, daß das Strömungsmittel zunächst in einen Abschnitt 12A der Sammelkammer eintritt, der radial außerhalb des Um fangs 11 des Pumprades angeordnet ist. Danach strömt das Strömungsmittel längs der gestrichelten Linie 16 zu einem Abschnitt 12B der Sammelkammer über, wobei dieser Abschnitt 12B auf derjenigen Seite des Pumprades angeordnet ist, die radial innerhalb des Umfangs 11 des Schaufelrades liegt.

Die Kanäle 9 sind offen in Richtung auf den Abschnitt 12b der Sammelkammer. Bei der weiteren Strömung des Strömungsmittela in dem Abschnitt 12B längs der Linie 16 wird es bei 17 in Richtung auf das Pumprad strömen. Wenn das Strömungsmittel das Pumprad erreicht, wird die Strömungsrichtung verändert

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derart, daß es an einem Abschnitt 18 der Linie 16 in radialer Richtung strömen wird. Der Abschnitt 18 ist im wesentlichen parallel zu einem Abschnitt 19 der Linie 16. Der Abschnitt 19 zeigt die Strömung in dem Kanal 9 in dem Pumprad neben dem Abschnitt 18. Danach fährt das Strömungsmittel fort, um die ringförmige Mittelachse 20 der Sammelkammer 12 zu rotieren, und zwar gleichzeitig mit der Bewegung längs der Mittelachse 20 in Richtung auf den Austaßkanal 15.

Die Schaufeln 8 zeigen eine Form, die typisch ist für Zentrifugalpumpen und die Geschwindigkeit des Pumprades ist so eingestellt (die Drehrichtung des Pumprades ist durch den Pfeil 21 angedeutet), daß das Strömungsmittel sich auf einer im wesentlichen radialen Bahn 22 durch die Kanäle bewegen wird, die typisch ist für Zentrifugalpumpen, vgl. Fig. 2. Wenn das Strömungsmittel die Kanäle 9 verlassen hat, wird es gleichzeitig mit der Bewegung in Richtung auf den Auslaßkanal 15 etwa 3/4 einer Umdrehung in der Sammelkammer 12 um die Achse 20 durchführen, wonach es längs des Abschnittes 18 mit dem Strömungsmittel zusammenfließen wird, das in den Kanälen 9 längs des Abschnittes 19 fließt. Außerdem wird das Strömungsmittel, das auf dem Weg längs des Abschnittes 18 fließt mit im wesentlichen der gleichen Geschwindigkeit wie das Strömungsmittel fließen, welches auf dem benachbarten Strömungsweg längs des Abschnittes 19 in dem Pumpenrad fließt. Dies ist die Erklärung dafür, daß die Reibungsverluste in der Grenzfläche in dem Pumprad 3 und dem Abschnitt 12B sehr klein werden.

Die Pumpe nach der Erfindung ist in erster Linie vorgesehen zum Pumpen von Flüssigkeiten, aber sie kann auch verwnedet werden zum Pumpen und Komprimieren von gasförmigen Medien.

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Der Schutzumfang der Ansprüche soll auch Ausführungsformen umfassen, die ein Pumpenrad mit einem zentralen Einlaß oder mit zwei einander gegenüberliegenden zentralen Einlassen besitzt und bei der Abschnitte der Sammelkammer radial innerhalb des Umfanges des Pumprades auf beiden Seiten desselben angeordnet sind.

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Claims

ALFA - LAVAL AB, Postfack, S-147 00 Tumba (Schweden)

Patentansprüche

{ ^Zentrifugalpumpe der Radialtype mit einem Pumprad mit Schaufeln, die zwischen sich in Umfangsrichtung Kanäle bestimmen, die sich von einem zentralen Einlaß zu einer im wesentlichen ringförmigen Sammelkammer erstrekken, die am Umfang des Pumprades angeordnet ist und in die das gepumpte Fluid aus den Kanälen in einer im wesentlichen senkrecht zu der Mittelachse des Pumprades verlaufenden Ebene ausströmt, wobei die Querschnittsfläche der Sammelkammer gesehen in Ebenen, die mit der Mittelachse des Schaufelrades zusammenfallen, in der Hauptströmungsrichtung des gepumpten Fluids in Richtung auf einen Auslaß von der Sammelkammer zunehmen, wobei die Kanäle im wesentlichen die einzige Verbindung zwischen dem zentralen Einlaß und der Sammelkammer darstellen, und wobei das Pumprad sich um einen wesentlichen Betrag in die Sammelkammer längs im wesentlichen ihres gesamten Umfangs erstreckt, so daß ein Teil der Sammelkammer auf der Seite des Schau-

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ORIGINAL INSPECTED

felrades angeordnet ist, die radial innerhalb ihres Umfanges angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (9) des Pumprades offen sind in axialer Richtung gegen den genannten Abschnitt (12B) der Sammelkammer.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (9) des Purnprades (3), wenn dieses für sich betrachtet wird, ganz offen sind auf derjenigen Seite, die gegen den genannten Abschnitt (12B) der Sammelkammer gerichtet wird.
3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (7) auf der gleichen Seite des Pumprades (3) angeordnet ist wie der genannte Abschnitt (12B) der Sammelkammer.
4. Zentrifugalpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Abschnitt (12B) der Sammelkammer gleichförmig gekrümmte Begrenzungswandungen aufweist, so daß das die Schaufelradkanäle radial verlassende Fluid nach der axialen Ablenkung veranlaßt wird, ohne wesentliche Turbulenzverluste um die kreisförmige Mittelachse des Abschnittes (12B) der Sammelkammer zu rotieren indem es den gleichförmig gekrümmten Begrenzungswandungen folgt, wenn es sich in Richtung auf den Auslaß der Sammelkammer bewegt.

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OfWGINAL INSPECTED