DE29801676U1 - Centrifugal pump impeller of radial design - Google Patents
Centrifugal pump impeller of radial designInfo
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Description
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Die Neuerung betrifft ein Kreiselpumpenlaufrad radialer Bauart, bei dem eine gerade Anzahl Schaufeln vorgesehen ist, wobei der einzelne Schaufelkanal zwischen den ihn jeweils begrenzenden Schaufeln entweder von einem Deckscheibensegment oder von einem Rückflächensegment, die im jeweiligen Wechsel aufeinanderfolgen, berandet ist, und wobei jeder Schaufelkanal auf seiner dem jeweiligen Deck- oder Rückflächensegment gegenüberliegenden Seite vom Eintritts-zum Austrittsbereich des Laufrades durchgängig offen ausgebildet ist.The innovation relates to a centrifugal pump impeller of radial design, in which an even number of blades is provided, wherein the individual blade channel between the blades delimiting it is bordered either by a cover disk segment or by a rear surface segment, which follow one another in alternating sequence, and wherein each blade channel is designed to be continuously open on its side opposite the respective cover or rear surface segment from the inlet to the outlet area of the impeller.
Ein Kreiselpumpenlaufrad der gattungsgemäßen Art ist aus der DE-A-195 30 195 bekannt. Es vereinigt in sich Eigenschaften eines sogenannten vollständig offenen und eines geschlossenen Laufrades, ohne daß es die diesen Laufradformen anhaftenden Nachteile übernimmt. Die Vor- und Nachteile offener und geschlossener Laufräder seien nachfolgend kurz umrissen.A centrifugal pump impeller of the generic type is known from DE-A-195 30 195. It combines the properties of a so-called completely open and a closed impeller without inheriting the disadvantages inherent in these impeller forms. The advantages and disadvantages of open and closed impellers are briefly outlined below.
Insbesondere bei Kreiselpumpen, die im Nahrungsmittel und Getränkebereich Einsatz finden, ist es üblich, sogenannte offene Laufräder radialer Bauart zu verwenden. Offene Laufräder sind solche, bei denen die Deckwand oder die sogenannte Deckscheibe fehlt und die Schaufeln allein mit der Nabenwand oder der sogenannten Rückfläche verbunden sind ([*]: Pfleiderer/Petermann, Strömungsmaschinen, 4. Auflage, 1972, Seiten 175, 285 ff). Offene Laufräder haben den Vorteil, daß die Schaufelkanäle, falls erforderlich, gut zu bearbeiten sind (oft werden geschliffene oder polierte Oberflächen gefordert) und die Schaufelkanäle zu. Inspektionszwecken einsehbar sind. Darüber hinaus sind sie gegenüber geschlossenen Laufrädern, die eine Deckscheibe aufweisen, leichter im Durchfluß zu reinigen (sie sind ClP-reinigungsfähig, was soviel bedeutet wie "Reinigung an Ort und Stelle im Durchfluß"), da ein offener Kanal zwangsläufig eine kleinere berandende Oberfläche aufweist und der bei geschlossenen Laufrädern vorhandene saugseitige enge Radseitenraum zwischen Gehäuse und Deckscheibe gänzlich enifäiii. Bei iangsamläufigen offenen Laufrädern radialer Bauart ist allerdings der hydraulische Wirkungsgrad schlechter als bei geschlossenen Laufrä-It is common, particularly in centrifugal pumps used in the food and beverage industry, to use so-called open impellers of radial design. Open impellers are those in which the cover wall or the so-called cover plate is missing and the blades are only connected to the hub wall or the so-called back surface ([*]: Pfleiderer/Petermann, Strömungsmaschinen, 4th edition, 1972, pages 175, 285 ff). Open impellers have the advantage that the blade channels can be easily machined if necessary (ground or polished surfaces are often required) and the blade channels can be viewed for inspection purposes. In addition, they are easier to clean in the flow than closed impellers that have a cover plate (they are CIP-cleanable, which means "cleaning on site in the flow"), since an open channel inevitably has a smaller surrounding surface and the narrow impeller side space on the suction side between the casing and the cover plate that exists in closed impellers is completely eliminated. However, the hydraulic efficiency of slow-rotating open impellers of radial design is poorer than that of closed impellers.
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dem, da durch die Druckdifferenz zwischen Schaufelvorderseite und Schaufelrückseite ein Spaltverlust entsteht (siehe [*], Seite 285 ff).because the pressure difference between the front and rear sides of the blade causes a gap loss (see [*], page 285 ff).
Offene und geschlossene Kreiselpumpenlaufräder radialer Bauart haben eine gemeinsame Eigenschaft: sie üben, falls keine Abhilfe durch zusätzliche Maßnahmen geschaffen wird,, axiale Kräfte auf die Pumpenwelle aus (siehe [*]. Seite 289 ff). Übliche Ausgleichsmaßnahmen, wie z.B. Dichtungsspalt auf der Rückseite des Laufrades in Verbindung mit Durchlaßöffnungen in der Nabenwand bzw. Rückfläche des Laufrades oder die Anbringung von sogenannten Rückschaufeln im druckseitigen Radseitenraum (siehe [*], Seite 293 ff) sind zumindest bei Kreiselpumpen, die im Nahrungsmittel- und Getränkebereich Einsatz finden, ungeeignet und in den meisten Anwendungsfällen nicht tolerierbar, da durch diese Ausgleichsmaßnahmen zusätzlich besonders reinigungskritische Bereiche geschaffen werden, die einer CIP-Reinigung schlecht zugänglich sind.Open and closed centrifugal pump impellers of radial design have one common property: if no additional measures are taken to remedy the situation, they exert axial forces on the pump shaft (see [*]. Page 289 ff). Common compensating measures, such as a sealing gap on the back of the impeller in conjunction with passage openings in the hub wall or rear surface of the impeller or the installation of so-called back vanes in the pressure-side impeller side space (see [*], Page 293 ff) are unsuitable, at least for centrifugal pumps used in the food and beverage sector, and are not tolerable in most applications, since these compensating measures also create areas that are particularly critical for cleaning and are difficult to access for CIP cleaning.
Beim Laufrad der gattungsgemäßen Art (DE-A-195 30 195) sind die auf dieses wirkenden axialen Strömungskräfte nahezu ausgeglichen, ohne daß es hierzu besonderer zusätzlicher Vorkehrungen bedarf. Dies resultiert zum einen aus der Tatsache, daß benachbarte Schaufelkanäle im jeweiligen Wechsel durch ein Deckscheiben- oder ein Rückflächensegment geschlossen sind und somit, zumindest im radialen Erstreckungsbereich der Schaufeln, hinreichend gleiche Druckverteilungen auf beiden Seiten des Kreiselpumpenlaufrades vorliegen und in Umfangsrichtung jeweils ohnehin keine unterschiedliche Druckverteilung entstehen kann. Im Nabenbereich ist zum anderen ein begrenzter Durchgriff der Strömung von der Deckflächen- zur Rückflächenseite gegeben, wodurch eine Reduzierung der in diesem Bereich entstehenden axialen Strömungskräfte eintritt.In the case of the impeller of the generic type (DE-A-195 30 195), the axial flow forces acting on it are almost balanced without the need for any special additional precautions. This results, on the one hand, from the fact that adjacent blade channels are alternately closed by a cover disk or a rear surface segment and thus, at least in the radial extension area of the blades, there are sufficiently equal pressure distributions on both sides of the centrifugal pump impeller and no different pressure distribution can arise in the circumferential direction anyway. On the other hand, in the hub area there is a limited penetration of the flow from the cover surface to the rear surface side, which reduces the axial flow forces arising in this area.
Bei dem vorgenannten bekannten Laufrad ergeben sich unterschiedliche Eintrittsbedingungen für die Strömung in die jeweiligen Schaufelkanäle, wodurch für die durch Deckflächensegmente begrenzten Schaufelkanäle, d.h. für die auf der rückwärtigen Laufradseite durchströmten Kanäle, ungünstigere Eintrittsbedingungen vorliegen. Dies resultiert aus der Tatsache, daß die durch Rückflächensegmente begrenzten Schaufelkanäle auf ihrer Anströmseite vollständig geöffnet sindIn the case of the known impeller mentioned above, different entry conditions arise for the flow into the respective blade channels, whereby less favorable entry conditions exist for the blade channels delimited by cover surface segments, i.e. for the channels through which flow flows on the rear side of the impeller. This results from the fact that the blade channels delimited by rear surface segments are completely open on their inflow side
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und somit sich der Anströmung uneingeschränkt darbieten, während die Strömung in die rückwärtigen Schaufelkanäle den begrenzten Eintrittsquerschnitt zwischen dem jeweiligen Deckflächensegment und einer äußersten radialen Nabenausformung passieren muß. Darüber hinaus resultieren aus den vorgenannten unterschiedlichen Eintrittsbedingungen und den daraus resultierenden Strömungs- und Druckverteilungen Axialkräfte, deren weitere Reduzierung wünschenswert ist.and thus present themselves to the incoming flow without restriction, while the flow into the rear blade channels must pass through the limited inlet cross-section between the respective cover surface segment and an outermost radial hub formation. In addition, the aforementioned different inlet conditions and the resulting flow and pressure distributions result in axial forces, the further reduction of which is desirable.
Aus der EP-A-O 599 138 ist eine Blutpumpe zur Umwälzung von Blut bekannt, die ebenfalls alle Merkmale einer Kreiselpumpe der gattungsgemäßen Art aufweist. Bei dieser bekannten Pumpe sind zwar auch Öffnungen im nabenseitigen Laufradbereich gezeigt, die allerdings dort nur die Rückflächensegmente erfassen und jeweils in eine der angrenzenden Schaufeln eingreifen. Diese Maßnahme verbessert zwar die Eintrittsbedingungen für den durch Deckscheibensegmente abgedeckten, rückwärtigen Schaufelkanal, sie schafft jedoch keine günstigeren Bedingungen für eine Reduzierung der axialen Kräfte. EP-AO 599 138 discloses a blood pump for circulating blood, which also has all the features of a centrifugal pump of the generic type. This known pump also shows openings in the hub-side impeller area, but these only cover the rear surface segments and each engage one of the adjacent blades. Although this measure improves the entry conditions for the rear blade channel covered by cover disk segments, it does not create more favorable conditions for reducing the axial forces.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Neuerung, ein Kreiselpumpenlaufrad radialer Bauart zu schaffen, das die Vorteile des vollständig offenen und jene des geschlossenen in sich vereint, das weitestgehend frei von axialen Strömungskräften ist und bei dem die Eintrittsbedingungen gegenüber dem Kreiselpumpenlaufrad der gattungsgemäßen Art noch weiter verbessert sind.The aim of the present innovation is to create a centrifugal pump impeller of radial design that combines the advantages of the completely open and those of the closed one, that is largely free of axial flow forces and in which the inlet conditions are even further improved compared to the centrifugal pump impeller of the generic type.
Die Aufgabe wird durch Anwendung der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des vorgeschlagenen Kreiselpumpenlaufrades sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved by applying the features of claim 1. Advantageous embodiments of the proposed centrifugal pump impeller are the subject of the subclaims.
Die mit der Neuerung erzielbaren Vorteile sind in an sich bekannter Weise nur in vollem Umfang erreichbar für eine gerade Anzahl von Schaufeln, da nur dann sichergestellt ist, daß kein Spaltverlust durch Druckdifferenz zwischen Schaufelvorder- und Schaufelrückseite entsteht. In jenen Bereichen, wo Deckscheiben- und Rückflächensegment im jeweiligen Wechsel aufeinanderfolgen, wird sichergestellt, daß zwischen benachbarten Schaufelkanälen keine Verbindung und damitThe advantages that can be achieved with the innovation can, as is known per se, only be fully achieved for an even number of blades, as only then is it ensured that no gap loss occurs due to the pressure difference between the front and rear sides of the blade. In those areas where the cover disk and rear surface segments alternate, it is ensured that there is no connection between adjacent blade channels and thus
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keine Spaltströmung, die den hydraulischen Wirkungsgrad u.a. negativ beeinflußt, gegeben ist.no gap flow, which negatively affects the hydraulic efficiency, etc., is present.
Da das Kreiselpumpenlaufrad in seinem äußeren Bereich keine, über seinen Umfang gesehen, geschlossene Deckscheibe und Rückfläche besitzt, sondern nur Deckscheiben- und Rückflächensegmente aufweist, bildet es dort im eingebauten Zustand im Zusammenwirken mit dem Pumpengehäuse auch keinen ringförmig in sich geschlossenen deckscheiben- und rückflächenseitigen Radseitenraum aus, der jeweils hinsichtlich einer einwandfreien CIP-Reinigung problematisch wäre. Insofern gehen die Vorteile des vorgeschlagenen Kreiselpumpenlaufrades noch über jene des bekannten offenen Laufrades radialer Bauart hinaus, da hier der rückflächenseitige Radseitenraum nach wie vor vorhanden und reinigungstechnisch problematisch ist.Since the centrifugal pump impeller does not have a closed cover plate and rear surface in its outer area, seen over its circumference, but only has cover plate and rear surface segments, it does not form a ring-shaped, self-contained cover plate and rear surface impeller side space in the installed state in conjunction with the pump housing, which would be problematic in terms of proper CIP cleaning. In this respect, the advantages of the proposed centrifugal pump impeller go beyond those of the known open impeller of radial design, since the rear surface impeller side space is still present here and is problematic in terms of cleaning.
Im nabenseitigen Laufradbereich weisen sowohl die Deckscheibensegmente als auch die Rückflächensegmente jeweils eine Durchtrittsöffnung auf, die alle auf einem inneren Durchmesser beginnen, der bestimmt ist durch eine, in radialer Richtung gesehen, äußerste radiale Nabenausformung im Eintrittsbereich der Schaufelkanäle, und die sich radial nach außen erstrecken. Durch diese Maßnähme gemäß der Neuerung wird zum einen der Eintrittsbereich der durch Deckscheibensegmente begrenzten Schaufelkanäle geöffnet, wodurch die Eintrittsbedingungen für die Strömung signifikant gegenüber jenen des bekannten Laufrades (DE-A-195 30 195) verbessert werden, zum andern schaffen die vorgenannten Durchtrittsöffnungen einen verbesserten Durchgriff der Strömung von der Anströmseite zur Rückseite des Laufrades, wodurch der Ausgleich axialer Strömungskräfte auf das Laufrad in diesem Bereich weiter verbessert wird.In the hub-side impeller area, both the cover plate segments and the rear surface segments each have a passage opening, all of which begin on an inner diameter that is determined by an outermost radial hub shape in the inlet area of the blade channels, viewed in the radial direction, and which extend radially outwards. This measure according to the innovation opens up the inlet area of the blade channels delimited by cover plate segments, which significantly improves the inlet conditions for the flow compared to those of the known impeller (DE-A-195 30 195), and the aforementioned passage openings create an improved passage of the flow from the inflow side to the rear of the impeller, which further improves the balance of axial flow forces on the impeller in this area.
Wird, wie dies gemäß einem weiteren Vorschlag vorgesehen ist, die äußerste radiale Nabenausformung derart dimensioniert, daß diese die Rückflächensegmente der Schaufelkanäle flächig und vollumfänglich miteinander verbindet, dann ergeben sich hierdurch die günstigsten Bedingungen für einen vollständigen Ausgleich der axialen Strömungskräfte in diesem Bereich.If, as is provided for in another proposal, the outermost radial hub formation is dimensioned in such a way that it connects the rear surface segments of the blade channels with each other in a planar and complete manner, then this results in the most favorable conditions for a complete compensation of the axial flow forces in this area.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des vorgeschlagenen Kreiselpumpenlaufrades sind die axialen Projektionsflächen der Durchtrittsöffnungen alle kongruent ausgeführt. Diese vollständige Kongruenz schafft zudem sowohl im nabenseitigen Laufradbereich als auch im Bereich der verbleibenden Deck- und Rückflächensegmente völlige Kongruenz aller von Druckkräften wirksam beaufschlagten Flächen, zumindest soweit es sich um eine Kräftebilanz in axialer Richtung handelt, wodurch optimale Bedingungen für den angestrebten weitestgehenden Axialschubausgleich gegeben sind.According to a further embodiment of the proposed centrifugal pump impeller, the axial projection surfaces of the passage openings are all designed to be congruent. This complete congruence also creates complete congruence of all surfaces effectively acted upon by pressure forces both in the hub-side impeller area and in the area of the remaining cover and rear surface segments, at least as far as a balance of forces in the axial direction is concerned, which creates optimal conditions for the desired axial thrust compensation to the greatest possible extent.
Das vorgeschlagene Kreiselpumpenlaufrad weist optimierte hydraulische Eigenschaften auf, es ist fertigungstechnisch sowohl als Guß als auch als Umformteil (Blechteil) herstellbar, und es weist die notwendigen Festigkeitseigenschaften auf, wenn es, wie dies eine weitere Ausgestaltung vorsieht, derart ausgestaltet ist, daß die Durchtrittsöffnungen jeweils neben ihrer Berandung durch die äußerste radiale Nabenausformung zum einen durch die Konturen der beiden jeweiligen benachbarten Schaufeln und zum anderen, radial außenseits, von einer kreisförmigen Begrenzung mit radialem Abstand R1 von der Rotationsachse des Laufrades berandet werden.The proposed centrifugal pump impeller has optimized hydraulic properties, it can be manufactured both as a cast part and as a formed part (sheet metal part), and it has the necessary strength properties if, as is provided for in a further embodiment, it is designed in such a way that the passage openings are bordered, in addition to their border by the outermost radial hub formation, on the one hand by the contours of the two respective adjacent blades and, on the other hand, radially on the outside, by a circular border with a radial distance R1 from the axis of rotation of the impeller.
Die, in radialer Richtung gesehen, außenseitige kreisförmige Begrenzung der Durchtrittsöffnungen erlaubt es, die verbleibenden Deck- und Rückflächensegmente in ihrer radialen Erstreckung den unterschiedlichen hydraulischen Bedürfnissen anzupassen, wie sie sich im Rahmen einer Pumpenbaureihe (Notwendigkeit der Variation des Förderstromes und der Förderhöhe) ergeben.The external circular limitation of the passage openings, seen in the radial direction, allows the remaining cover and rear surface segments to be adapted in their radial extension to the different hydraulic requirements that arise within a pump series (need to vary the flow rate and the discharge head).
Das vorgeschlagene Laufrad läßt sich, beginnend von einem größten Durchmesser, in radialer Richtung so weit reduzieren, bis die Deck- und Rückflächensegmente die einzelnen Schaufeln nur noch in Form einer schmalen Ringfläche, die die festigkeitsmäßig bedingten Mindesterfordernisse erfüllt, miteinander verbindet. The proposed impeller can be reduced in the radial direction, starting from a largest diameter, until the cover and rear surface segments only connect the individual blades in the form of a narrow ring surface that meets the minimum strength requirements.
Ein Ausführungsbeispiel des Kreiselpumpenlaufrades gemäß der Neuerung mit einer beispielhaft gewählten Anzahl &eegr; = 6 Schaufeln ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigenAn embodiment of the centrifugal pump impeller according to the innovation with an exemplary number η = 6 blades is shown in the drawing and is described below.
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Fig. 1 eine Ansicht des Kreiselpumpenlaufrades in Richtung seiner Anströmung, wobei zum besseren Verständnis der Laufradgeometrie die Deckscheibensegmente kreuzschraffiert, die Rückflächensegmente linkssteigend und der projizierte Nabenbereich rechtssteigend schraffiert angelegt sind; Fig. 1 is a view of the centrifugal pump impeller in the direction of its flow, whereby for a better understanding of the impeller geometry the cover disk segments are cross-hatched, the rear surface segments are hatched to the left and the projected hub area is hatched to the right;
Fig. 2 einen Meridianschnitt durch das Kreiselpumpenlaufrad gemäß Figur 1 entsprechend dem dort mit A-A gekennzeichneten Schnittverlauf und Fig. 2 a meridian section through the centrifugal pump impeller according to Figure 1 corresponding to the section marked AA therein and
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des Kreiselpumpenlaufrades. Fig. 3 is a perspective view of the centrifugal pump impeller.
Ein mit &eegr; = 6 Schaufeln 3.1 bis 3.6 ausgestattetes Kreiselpumpenlaufrad 1 (Figur 1) weist zwangsläufig auch sechs Schaufelkanäle 5J- bis 5J> auf. Aus der Ansichtsdarstellung gemäß Figur 1 in Verbindung mit dem Meridianschnitt gemäß Figur 2 und der perspektivischen Darstellung gemäß Figur 3 (die dort eingetragenen Bezeichnungen beschränken sich auf die einander benachbarten Schaufelkanäle 5J. und 5j2) wird deutlich, daß nach der gewählten Nomenklatur der Schaufelkanal 5J. durch ein Deckscheibensegment 4.1, der Schaufelkanal (yi durch ein Deckscheibensegment 4.3 und der Schaufelkanal 5.5 durch ein Deckscheibensegment 4.5 auf der Anströmseite des Kreiselpumpenlaufrades 1 teilweise geschlossen ist (kreuzschraffierte Flächen). Demgegenüber ist der Schaufelkanal 5L2 durch ein Rückflächensegment 4.2, der Schaufelkanal SA durch ein Rückflächensegment 4.4 und der Schaufelkanal 5j6 durch ein Rückflächensegment 4.6 auf der der Anströmseite des Kreiselpumpenlaufrades 1 abgewandten Seite jeweils teilweise geschlossen (linkssteigend schraffierte Flächen). Es ist weiterhin ersichtlich, daß durch die vorgeschlagene Anordnung von Deckscheiben- und Rückflächensegmenten 4.1, 4.3, 4.5 bzw. 4.2, 4.4, 4.6, die, in Umfangsrichtung betrachtet, im jeweiligen Wechsel aufeinanderfolgen, keine Schaufelkante gebildet werden kann, die Vorder- und Rückseite der betreffenden Schaufel und damit zwei benachbarte Schaufelkanäle - jeweils auf kurzem Weg miteinander verbindet. Dadurch werden Spaltströmungen und wirkungsgradmindernde,A centrifugal pump impeller 1 (Figure 1) equipped with &eegr; = 6 blades 3.1 to 3.6 necessarily also has six blade channels 5J- to 5J>. From the view according to Figure 1 in conjunction with the meridional section according to Figure 2 and the perspective view according to Figure 3 (the designations entered there are restricted to the adjacent blade channels 5J. and 5j2) it is clear that according to the selected nomenclature the blade channel 5J. by a cover plate segment 4.1, the blade channel (yi by a cover plate segment 4.3 and the blade channel 5.5 by a cover plate segment 4.5 on the inflow side of the centrifugal pump impeller 1 is partially closed (cross-hatched areas). In contrast, the blade channel 5L2 is partially closed by a rear surface segment 4.2, the blade channel SA by a rear surface segment 4.4 and the blade channel 5j6 by a rear surface segment 4.6 on the side facing away from the inflow side of the centrifugal pump impeller 1 (left-hatched areas). It is also clear that the proposed arrangement of cover plate and rear surface segments 4.1, 4.3, 4.5 or 4.2, 4.4, 4.6, which, viewed in the circumferential direction, follow one another in alternation, means that no blade edge can be formed which connects the front and rear of the blade in question and thus two adjacent blade channels - each over a short distance. As a result, gap flows and efficiency-reducing,
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Effekte aufgrund einer Druckdifferenz zwischen Schaufelvorder- und Schaufelrückseite wirksam verhindert.Effects due to a pressure difference between the front and rear sides of the blade are effectively prevented.
Die Deckscheibensegmente 4.1, 4.3 und 4.5 und die Rückflöcheneegmiente 4.2, 4.4 und 4.6 weisen jeweils eine Durchtrittsöffnung 4.1a, 4.3a, 4.5a oder 4.2a, 4.4a, 4.6a auf, die alle auf einem inneren Durchmesser mit Radius R2 beginnen, der bestimmt ist durch eine, in radialer Richtung gesehen, äußerste radiale Nabenausformung 2a im Eintrittsbereich der Schaufelkanäle 5J- bis 5&Lgr;&Idigr; (rechtssteigend schraffierte Flächen), und die sich radial nach außen erstrecken (siehe auch Figur 2). Neben ihrer Berandung durch die äußerste radiale Nabenausformung 2a werden die Durchtrittsöffnungen 4.1a bis 4.6a zum einen durch die Konturen der beiden jeweiligen benachbarten Schaufeln (beispielsweise die Durchtrittsöffnung 4.2a durch die Schaufeln 3.2 und 3.3) und zum andern, radial außenseite, von einer kreisförmigen Begrenzung mit radialem Abstand R1 von der Rotationsachse des Laufrades berandet. (Figuren 1 und 2). Die dargestellte Ausgestaltung der Durchtrittsöffnungen 4.1a bis 4.6a ist so gewählt, daß die axialen Projektionsflächen dieser Durchtrittsöffnungen alle kongruent sind.The cover disk segments 4.1, 4.3 and 4.5 and the rear surface segments 4.2, 4.4 and 4.6 each have a passage opening 4.1a, 4.3a, 4.5a or 4.2a, 4.4a, 4.6a, which all begin on an inner diameter with radius R2, which is determined by an outermost radial hub formation 2a , seen in the radial direction, in the inlet region of the blade channels 5J - to 5�LΔ (right-hand hatched areas), and which extend radially outwards (see also Figure 2). In addition to their borders by the outermost radial hub formation 2a, the passage openings 4.1a to 4.6a are bordered on the one hand by the contours of the two adjacent blades (for example the passage opening 4.2a by the blades 3.2 and 3.3) and on the other hand, on the radial outside, by a circular border with a radial distance R1 from the rotation axis of the impeller. (Figures 1 and 2). The illustrated design of the passage openings 4.1a to 4.6a is selected so that the axial projection surfaces of these passage openings are all congruent.
Die radiale Erstreckung der Deck- und Rückflächensegmente 4.1 bis 4.6 zwisehen dem radialen Abstand R1 und dem Außenradius des Laufrades 1 kann, wenn dies im Rahmen der Anpassung des Laufrades innerhalb der Kreiselpumpen einer Baureihe erforderlich ist, genutzt werden, um unterschiedliche Laufraddurchmesser zu realisieren. Ein Abdrehen des Laufrades 1 ist beispielsweise im vorliegenden Falle möglich bis zu einem Außenradius, der um ca. 15 mm größer als das radiale Abstandsrnaß R1 ist. In diesem Falle werden noch die festigkeitsmäßig notwendigen Erfordernisse erfüllt, die auch die Vermeidung von Schwingungen und Vibrationen der Schaufeln mitumfassen.The radial extension of the cover and rear surface segments 4.1 to 4.6 between the radial distance R1 and the outer radius of the impeller 1 can, if this is necessary within the scope of adapting the impeller within the centrifugal pumps of a series, be used to realize different impeller diameters. In the present case, for example, it is possible to turn the impeller 1 down to an outer radius that is approximately 15 mm larger than the radial distance R1. In this case, the necessary strength requirements are still met, which also include the avoidance of oscillations and vibrations of the blades.
Ausgehend von der anströmseitigen Umfangsfläche einer Nabe 2 ist im Eintrittsbereich des durch das jeweilige Deckscheibensegment 4.1, 4.3 und 4.5 begrenzten Schaufelkanals 5J,, 53 und 5J>, in radialer Richtung gesehen, die äußerste radiale Nabenausformung 2a vorgesehen, die sich radial so weit nach außen er-Starting from the inflow-side circumferential surface of a hub 2, the outermost radial hub formation 2a is provided in the inlet area of the blade channel 5J,, 53 and 5J> delimited by the respective cover disk segment 4.1, 4.3 and 4.5, viewed in the radial direction, which extends radially outwards as far as
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streckt, daß sie die Rückflächensegmente 4.2, 4.4 und 4.6 der Schaufelkanäle 5.2, 5.4 und 5Ji flächig und vollumfänglich miteinander verbindet (vgl. Figur 1). Die Nabe 2 weist, wie dies allgemein üblich ist, eine Nabenbohrung 2b und eine Mitnehmernut 2c auf.stretched so that it connects the rear surface segments 4.2, 4.4 and 4.6 of the blade channels 5.2, 5.4 and 5Ji flatly and completely with each other (see Figure 1). The hub 2 has, as is generally usual, a hub bore 2b and a driving groove 2c.
Infolge der Möglichkeit des Durchgriffs der Strömung zwischen Laufradivorder- und Laufradrückseite im Bereich der Durchtrittsöffnungen 4.1a bis 4.6a ergeben sich dort zwangsläufig keine axialen Strömungskräfte auf das Laufrad 1 (s. Figur 2). Selbst wenn infolge strömungsmechanischer Wirkungen die jeweilige Druckverteilung, was nicht gegeben ist, auf die Deckflächen- und die Rückflächensegmente 4.1, 4.3, 4.5 bzw. 4.2, 4.4, 4.6 unterschiedlich wäre, könnten sich diese Unterschiede durch die neuerungsgemäße Anordnung der Durchtrittsöffnungen 4.1a bis 4.6a auf diesen Flächen, über den Umfang gesehen, nicht ausbilden. Somit ergeben sich aus diesem Sachverhalt auch keine axialen Strömungskräfte auf das Kreiselpumpenlaufrad 1 insgesamt und damit auf die Pumpenwelle. Das neuerungsgemäße Kreiselpumpenlaufrad 1 weist, in sich gesehen, einen weitestgehenden Kräfteausgleich auf, wodurch sich die vorstehend erwähnten Vorteile ergeben.As a result of the possibility of the flow passing through between the front and rear sides of the impeller in the area of the through-openings 4.1a to 4.6a, there are inevitably no axial flow forces on the impeller 1 (see Figure 2). Even if the respective pressure distribution on the cover surface and rear surface segments 4.1, 4.3, 4.5 and 4.2, 4.4, 4.6 were different due to fluid mechanics effects, which is not the case, these differences could not develop on these surfaces, seen over the circumference, due to the new arrangement of the through-openings 4.1a to 4.6a. This situation therefore also does not result in any axial flow forces on the centrifugal pump impeller 1 as a whole and thus on the pump shaft. The innovative centrifugal pump impeller 1 has, in itself, a largely balanced force, which results in the advantages mentioned above.
Bei dem beispielhaft dargestellten Kreiselpumpenlaufrad 1 ist die Drehrichtung mit D gekennzeichnet; es handelt sich in diesem Falle um eine rückwärts gekrümmte Beschaufelung, wobei im Ausführungsbeispiel die jeweilige Schaufel in sich einfach gekrümmt ist. Das neuerungsgemäße Prinzip ist jedoch auch ohne weiteres auf rein radial orientierte oder vorwärts gekrümmte Schaufeln anwendbar. Die drei Beschaufeiungsformen können nun wiederum jeweils räumlich gekrümmte, das heißt dreidimensionale Schaufeln aufweisen. Das gewählte Ausführungsbeispiel bezieht sich darüber hinaus auf ein langsamläufiges Kreiselpumpenlaufrad radialer Bauart (sogenannter Langsamläufer); die vorgeschlagene Neuerung erstreckt sich ohne Einschränkung jedoch auch auf mittelläufige Kreiselpumpenlaufräder (sogenannte Mittelläufer).In the centrifugal pump impeller 1 shown as an example, the direction of rotation is marked with D; in this case, it is a backward-curved blading, whereby in the exemplary embodiment the respective blade is simply curved. However, the principle of the innovation can also be easily applied to purely radially oriented or forward-curved blades. The three blading forms can now each have spatially curved, i.e. three-dimensional blades. The exemplary embodiment chosen also relates to a slow-running centrifugal pump impeller of radial design (so-called slow-running); however, the proposed innovation also extends without restriction to central-running centrifugal pump impellers (so-called central-running).
Claims (4)
Priority Applications (7)
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|---|---|---|---|
| DE29801676U DE29801676U1 (en) | 1998-02-02 | 1998-02-02 | Centrifugal pump impeller of radial design |
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Applications Claiming Priority (1)
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| DE29801676U DE29801676U1 (en) | 1998-02-02 | 1998-02-02 | Centrifugal pump impeller of radial design |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE29801676U Expired - Lifetime DE29801676U1 (en) | 1998-02-02 | 1998-02-02 | Centrifugal pump impeller of radial design |
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1998
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