DE3012406A1

DE3012406A1 - Centrifugal pump with vaned impeller - has shrouded guide vanes, with shroud rotating synchronously with main impeller

Info

Publication number: DE3012406A1
Application number: DE19803012406
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. 5804 Herdecke Nagel; Shyam Vir Dipl.-Ing. 5810 Witten Saxena; Günter Dr.-Ing. 5860 Iserlohn Wonsak
Original assignee: Thyssen Industrie AG
Current assignee: ThyssenKrupp Technologies AG
Priority date: 1980-03-29
Filing date: 1980-03-29
Publication date: 1981-10-15

Abstract

The centrifugal pump has a guide vane rotor located in front of the impeller, when viewed in the suction direction, both rotating in synchronism. The outer circumference of the vanes (7) on the guide rotor (6) carry a shroud (8), connected to the rotary axis of the shrouded rotor, and rotating with it. The side (x) of the shroud, facing the suction side, has a shape giving favourable flow parameters. The shroud may be aligned with the vanes on one side, and on the other side it may project axially over the vanes. Alternately, the axial length (L) of the shroud may be larger than the axial length of the vanes at the external diameter.

Description

KreiselpumpeCentrifugal pump Stand der TechnikState of the art

Es ist bekannt, Kreiselpumpen, die bei niedrigen oder sehr niedrigen Zulaufdrücken arbeiten mit einem sogenannten Vorlaufrad auszurüsten, das mehrere Axialschaufeln aufweist und dem eigentlichen Pumpenlaufrad vorgeschaltet ist und sich mit diesem synchron dreht. Dieses Vorlaufrad soll der Strömung vor dem Pumpenlaufrad so viel Energie zuführen, daß der Dampfdruck der Flüssigkeit im Pumpenlaufrad nicht erreicht vi/ird, um Kavitation und die damit verbundenen Nachteile zu vermeiden. Dabei wird das Vorlaufrad in der Regel für einen größeren Förderstrom als das Pumpenlaufrad ausgelegt.It is known centrifugal pumps that operate at low or very low inlet pressures work with a so-called Equip forward impeller, which has several axial blades and is connected upstream of the actual pump impeller and rotates synchronously with it. This forward impeller is supposed to give the flow in front of the pump impeller as much energy to ensure that the vapor pressure of the liquid in the pump impeller is not reached, to avoid cavitation and the resultant to avoid associated disadvantages. The impeller is usually used for a larger flow rate than the pump impeller designed.

Es ist bekannt, daß derartige Vorlaufräder besonders bei Teillast einen unruhigen Pumpenlauf bewirken, da Rückströmungen und Wirbel auftreten. Auch in dem Spalt zwischen den Axialschaufeln des Vorlaufrades und dem hier befindlichen Gehäuseteil tritt Spaltkavitation auf, die bei Dauerbetrieb zu einer Zerstörung der Schaufelspitzen des Vorlaufrades und der hier befindlichen Gehäusewandung führt.It is known that such leading wheels cause uneven pump operation, especially at part load, because Back currents and eddies occur. Also in the gap between the axial blades of the impeller and the The housing part located here occurs gap cavitation, which in continuous operation destroys the blade tips of the impeller and the housing wall located here leads.

Durch die DE-OS 19 12 623 ist bereits eine Kreiselpumpe mit einem Vorlaufrad vorbekannt, wobei dem Vorlaufrad ein Rückströmkanal zugeordnet ist, der durch eine verschiebbare Hülse mehr oder weniger zu öffnen oder zu schließen sein soll. Diese Konstruktion ist sehr bauaufwendig und empfindlich gegen Verschmutzungen in der zu fördernden Flüssigkeit.DE-OS 19 12 623 is already a centrifugal pump with a feed wheel previously known, the feed wheel being assigned a return flow channel which is displaced by a Sleeve should be more or less open or close. This construction is very complex and sensitive to contamination in the liquid to be pumped.

Aus der DE-AS 25 38 162 ist eine Kreiselpumpe als vorbekannt zu entnehmen, der ebenfalls ein Vorlaufrad zugeordnet ist. Diesem Vorlaufrad ist eine in Ansaugrichtung vorgeschaltete Blende zugeordnet. Bei einer Konstruktion dieser Art ist die Blende vor dem Votlaufrad mitdrehend angeordnet, während bei einer anderen Konstruktion dieFrom DE-AS 25 38 162 a centrifugal pump can be seen as previously known, which is also assigned a feed wheel is. A diaphragm connected upstream in the suction direction is assigned to this forward wheel. With a construction of this Art, the cover is arranged rotating in front of the Votlaufrad, while in another construction the

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If·If

Blende mit dem Gehäuse fest verbunden ist. Diese Konstruktion bedingt große Strömungsverluste und damit einen schlechten Wirkungsgrad der Pumpe insgesamt. Außerdem «/erden hierdurch Kavitationserscheinungen im Spalt zwischen Vorlaufrad und Gehäuse nicht verhindert.Panel is firmly connected to the housing. This construction causes large flow losses and thus a bad one Overall efficiency of the pump. In addition, cavitation phenomena in the gap between the forward impeller are grounded as a result and housing does not prevent.

Aufgabetask

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kreiselpumpe der im Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 vorausgesetzten Art dahingehend zu verbessern, daß die Nachteile der zum Stande der Technik zählenden Kreiselpumpen beseitigt werden. Insbesonder sollen die bislang am Vorlaufrad entstehenden Kavitationserscheinungen beseitigt und ein ruhiger Lauf der Pumpe insgesamt ermöglicht werden.The invention is based on the object of a centrifugal pump of the type required in the generic term of claim 1 to the effect that the disadvantages the state-of-the-art centrifugal pumps are eliminated. In particular, the so far on the feed wheel cavitation phenomena are eliminated and the pump can run smoothly overall.

Lösungsolution

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 beschriebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the features described in claim 1.

Einige VorteileSome advantages

Durch die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich zunächst ein insgesamt kavitationsfesteres Pumpenlaufrad. Darüber hinaus wird aber auch dio Spaltkavitation zwischen dem Vorlaufrad und der angrenzenden Gehäusewandung beseitigt, da die Drosselstrecke zwischen den Schaufelspitzen des Vorlaufrades und der angrenzenden Gehäusewandung vergrößert M/ird, so daß dort der Druckausgleich weitgehend unterbunden wird. In diesem Bereich bildet sich gewissermaßen ein Flüssigkeitsfilm der dämpfend und stabilisierend wirkt, so daß der Ring wie ein Hilfslager wirkt, das insgesamt schädliche Schwingungen dämpft.The solution according to the invention initially results an overall more cavitation-proof pump impeller. About that In addition, the gap cavitation between the feed wheel and the adjacent housing wall is also eliminated, since the throttle section between the blade tips of the Forward impeller and the adjacent housing wall enlarged M / ird, so that there the pressure equalization largely is prevented. In this area, a film of liquid forms, so to speak, which has a dampening and stabilizing effect acts so that the ring acts like an auxiliary bearing that dampens harmful vibrations overall.

Heitere AusführungsforeenCheerful execution foren

Bei Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 wird die Strömung im Bereich des Ringes günstig beeinflußt, so daß Strömungsverluste entsprechend gering gehalten werden können. In the embodiment according to claim 2 , the flow in the area of the ring is favorably influenced, so that flow losses can be kept correspondingly low.

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In den Patentansprüchen 3 und 4 sind vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. In the claims 3 and 4, advantageous embodiments of the invention are described.

Bei Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 5 ordnet sich der Ring am Vorlaufrad strömungsgünstig in den Saugstutzen der Pumpe ein, so daß keine schädlichen Wirbel entstehen können.In the embodiment according to claim 5 , the ring on the feed wheel is arranged in a streamlined manner in the suction port of the pump, so that no harmful eddies can arise.

Wird eine Ausführungsform gemäß Patentanspruch 6 gewählt, so lassen sich Reparatur- und Wartungsarbeiten leicht durchführen, weil nach Abnahme des flanschförmigen Saugstutzens ein unmittelbarer Zugang zum Vorlaufrad gegeben ist, so daß dieses im Bedarfsfalle ausgetauscht werden kann. Demgegenüber lassen sich z. B. Wartungsarbeiten am Vorlaufrad bei der DE-AS 25 38 162 nur nach Demontage der gesamten Pumpe durchführen, was nachteilig ist.If an embodiment according to claim 6 is selected, repair and maintenance work can be carried out easily because after removing the flange-shaped suction nozzle, there is direct access to the feed wheel so that it can be replaced if necessary. In contrast, z. B. Carry out maintenance work on the feed wheel in DE-AS 25 38 162 only after dismantling the entire pump, which is disadvantageous.

In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel - teils schematisch - veranschaulicht, wobei die Zeichnung einen Längsschnitt durch eine mit einem Vorlaufrad ausgerüstete Kreiselpumpe darstellt.In the drawing, the invention is illustrated in an exemplary embodiment - partly schematically, wherein the drawing represents a longitudinal section through a centrifugal pump equipped with a feed wheel.

Das Bezugszeichen 1 bezeichnet ein Pumpenlaufrad, dem ein Pumpengehäuse 2 zugeordnet ist. Das Pumpenlaufrad 1 ist drehfest auf einer motorisch angetriebenen Welle 3 angeordnet. Auf einem Wellenfortsatz 4 ist mit einer strömungsgünstig angepaßten Nabe 5 ein Vorlaufrad 6 mit Ax.ialschaufein 7 drehfest angeordnet, so daß sich das Vorlaufrad 6 synchron mit dem Pumpenlaufrad 1 dreht und ebenfalls motorisch angetrieben wird.The reference numeral 1 denotes a pump impeller, the a pump housing 2 is assigned. The pump impeller 1 is rotationally fixed on a motor-driven shaft 3 arranged. On a shaft extension 4 with a hub 5 which is adapted for favorable flow conditions, a feed wheel 6 is provided Ax.ialschaufein 7 rotatably arranged so that the Forward impeller 6 rotates synchronously with the pump impeller 1 and is also driven by a motor.

Am äußeren Umfang der Axialschaufeln 7 ist konzentrisch zur Drehachse des Vorlaufrades 6 ein Ring 8 angeordnet. Dieser Ring 8 kann mit dem Vorlaufrad durch Hartlöten, Schweißen oder durch Gießen einstückig, z. B. materialmäßig einstückig, verbunden snin, so daß sich der Ring 8 mit dem Vorlaufrad 6 dreht. Dieser Ring 8 weist bei der dargestellten Ausführungsform im Längsschnitt ein etwa rechteckförmige Gestalt auf, ist aber an seinen beiden stirnseitigen Enden 9 bzw. 10 strömungsgünstig gestaltet, so daß hier keine Wirbel entstehen können.The outer circumference of the axial blades 7 is concentric A ring 8 is arranged to the axis of rotation of the leading wheel 6. This ring 8 can be integrally formed with the feed wheel by brazing, welding or casting, e.g. B. material in one piece, connected snin, so that the ring 8 with the feed wheel 6 rotates. In the embodiment shown, this ring 8 has an approximately rectangular shape in longitudinal section Shape on, but is designed flow-favorably at its two front ends 9 and 10, so that here no eddies can arise.

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Die Ansaugrichtung der Kreiselpumpe verläuft in Richtung X.The suction direction of the centrifugal pump runs in the direction X.

Weiterhin läßt die Zeichnung erkennen, daß der Ring 8 mit der stromaufwärts liegenden hinteren Begrenzung der Schaufeln 7 in deren Umfangsbereich abschließt, während auf der der Ansaugseite zugekehrten Seite, also stromabwärts, der Ring 8 um das Maß C über den äußeren Umfang der Axialschaufeln 7 hervorragt. Die Gesamtlänge des Ringes 8 ist mit L bezeichnet.Furthermore, the drawing shows that the ring 8 with the upstream rear boundary of the Shovels 7 closes in their circumferential area, while on the side facing the intake side, that is, downstream, the ring 8 by the dimension C over the outer circumference the axial blades 7 protrudes. The total length of the Ring 8 is denoted by L.

Der Ring 8 ist mit geringem bzw. sehr geringem Spalt in Bezug auf die innere Gehäusewandung 11 eines angeflanschten J\nSdugstutzens 12 angeordnet, wobei der Ä stutzen 12 leicht auswechselbar ist, ohne daß die gesamte Kreiselpumpe auseinandergebaut zu werden braucht. Wie ersichtlich ist, ist die innere Gehäusewandung 11 auf einem Teil ihrer Länge zunächst zylindrisch ausgebildet und weist eine einwärtsgerichtete ringförmige Gehäuseschulter 13 auf, an die der Ring 8 bis auf einen geringen Spalt anliegt. Demzufolge bildet sich zwischen der inneren Gehäusewand 11 und dem Ring 8 ein dämpfender Flüssigkeitsfilm, so daß das Vorlaufrad 6 über den Ring 8, den Flüssigkeitsfilm zwischen Ring 8 und Gehäuseinnenwand 11 und den Ansaugstutzen 12 wie über ein zusätzliches Hilfslager schwingungsgedämpft und kavitationsfrei gelagert ist.The ring 8 is arranged with a small or very small gap in relation to the inner housing wall 11 of a flanged J \ nSd ugstutzens 12, the Ä stutzen 12 is easily exchangeable without the entire centrifugal pump having to be disassembled. As can be seen, the inner housing wall 11 is initially cylindrical over part of its length and has an inwardly directed annular housing shoulder 13 against which the ring 8 rests except for a small gap. As a result, a damping liquid film forms between the inner housing wall 11 and the ring 8, so that the feed wheel 6 is supported by means of the ring 8, the liquid film between the ring 8 and the inner wall 11 and the intake port 12, as if via an additional auxiliary bearing, is vibration-dampened and free of cavitation.

Von der Gehäuseschulter 13 verengt sich der Strömungsquerschnitt des hifttaug stutzens 12 konisch in Richtung auf das Pumpenlaufrad, wobei der Überganq zwischen der konischen Gehäuseinnenwandung und dem AnSGug stutzens 12 in den Saugmund 14 strömungsgünstig gestaltet ist, so daß sich hier ebenfalls keine Wirbel und/oder kavitationsgefährdete Stellen ergeben können. Dabei sind die Axialschaufeln 7 bei der dargestellten Ausführungsform so angeordnet und gestaltet, daß der freie Strömungsquerschnitt am Vorlaufrad 6 gleich oder größer ist wie der freie Querschnitt am Saugmund 14 mit dem Durchmesser D. From the housing shoulder 13, the flow cross-section of the hifttaug nozzle 12 narrows conically in the direction of the pump impeller, the transition between the conical housing inner wall and the AnSGug nozzle 12 in the suction mouth 14 being designed in a streamlined manner, so that there are no vortices and / or cavitation-endangered here either Can result. In the illustrated embodiment, the axial blades 7 are arranged and designed in such a way that the free flow cross-section at the forward impeller 6 is equal to or greater than the free cross-section at the suction mouth 14 with the diameter D.

Die in der Beschreibung und in den Patentansprüchen beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.The features described in the description and in the claims and shown in the drawing can be essential for the implementation of the invention both individually and in any combination.

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Literaturverzeichnisbibliography

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DE-OS 23 06 073DE-OS 23 06 073

DE-OS 19 12 623DE-OS 19 12 623

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DE-AS 17 28 005DE-AS 17 28 005

DE-AS 15 28 662DE-AS 15 28 662

DE-AS 25 38 162DE-AS 25 38 162

DE-GM 74 12 797DE-GM 74 12 797

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Bezugszeichen listeList of reference symbols

11 PumpenlaufradPump impeller 22 Pumpen gehäusePump housing 33 Wellewave 44th WellenfortsatzWave process 55 Nabehub 66th VorlaufradFeed wheel 77th AxialschaufelnAxial blades 88th Ringring 99 Endeend 1010 IlIl 1111 GehausewandungHousing wall 1212th AnsaugstutzenIntake manifold 1313th GehäuseschulterHousing shoulder 1414th SaugmundSuction mouth DD. SaugmunddurchmesserSuction mouth diameter XX AnsaugrichtungSuction direction

13Ο042ΛΟ1Ο913-042-1-9

Claims

March 22

PZ 3230 Va / bk

THYSSEN INDUSTRIE AG Am Thyssenhaus 1

4300 Essen 1

PatentansprücheClaims

1.) Centrifugal pump with one with at least two blades

equipped, arranged in the suction direction in front of the pump impeller and motor-driven, preferably synchronously rotatable with the pump impeller, characterized in that on the outer circumference of the blades (7) of the impeller (6) a circumferentially closed ring concentric to the axis of rotation of the impeller (6) (8) is arranged, which rotates with the feed wheel (6).

Centrifugal pump according to Claim 1, characterized in that the ring (8) is designed to be flow-favorable at least on its front side in the suction direction (X).

Centrifugal pump according to claim 1 or 2, characterized in that the ring (8) has one side with the blades

(7) closes while the ring (8) on the inflow side protrudes in the axial direction over the blades (7) or that the axial length (L) of the ring

(8) is larger than the axial length of the blades (7) measured on the outer diameter.

Centrifugal pump according to claim 1 or 2, characterized in that the ring (8) extends only over the axial length of the blade (7) measured on the outer diameter and is flush with the blades (7) on both sides.

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5. Centrifugal pump according to claim 1 or one of the following with an intake port in which the feed wheel is arranged, characterized in that the ring (8) is arranged in a cylindrical recess of the intake port (12) forming a gap at an inwardly directed housing shoulder (13) , from which the intake port (12) is steadily up to etvi / a
the suction mouth diameter (D) tapers.

6. Centrifugal pump according to claim 1 or one of the following, characterized in that the suction port (12) is arranged on the pump housing so as to be easily exchangeable.

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