DE3211230A1 - centrifugal pump, especially for dirty water and effluent - Google Patents

centrifugal pump, especially for dirty water and effluent

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DE3211230A1 DE19823211230 DE3211230A DE3211230A1 DE 3211230 A1 DE3211230 A1 DE 3211230A1 DE 19823211230 DE19823211230 DE 19823211230 DE 3211230 A DE3211230 A DE 3211230A DE 3211230 A1 DE3211230 A1 DE 3211230A1
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Abstract

In the case of a centrifugal pump an impeller is provided, which comprises a hollow body, the cavity of which is formed by a duct which extends from an axial inlet opening spirally through the hollow body. The risk of clogging is thereby reduced to a minimum and the centrifugal pump can easily be designed for various requirements.

Description

KreiselpumpeCentrifugal pump

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe, insbesondere für Schmutz- und Abwasser mit hohem Gehalt an Feststoff- und Faseranteilen. The invention relates to a centrifugal pump, in particular for Wastewater and sewage with a high content of solids and fibers.

Um das Verstopfen einer Kreiselpumpe beispielsweise bei Schlammpumpen zu vermeiden, sind verschiedene Laufradformen bekannt geworden. Diese sind aber in ihrem Einsatzbereich begrenzt. In order to avoid clogging of a centrifugal pump, for example with slurry pumps, various impeller shapes are available known. However, these are limited in their area of application.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kreiselpumpe so auszubilden, daß sie bei minimaler Verstopfungsgefahr vielseitig einsetzbar ist und in einfacher Weise für unterschiedliche Betriebsbedingungen ausgelegt werden kann.The invention is based on the object of designing a centrifugal pump in such a way that it is versatile with a minimal risk of clogging can be used and can be designed in a simple manner for different operating conditions.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Laufrad als Hohlkörper ausgebildet ist, dessen Hohlraum durch einen Kanal gebildet ist, der sich von einer axialen Eintrittsöffnung spiralförmig durch den Hohlkörper erstreckt. This object is achieved according to the invention in that the impeller is designed as a hollow body, the hollow space through which a channel is formed which extends spirally through the hollow body from an axial inlet opening.

Bei dieser Ausgestaltung des Laufrades in Form eines spiralförmig gewundenen, geschlossenen Kanals ist die Kreiselpumpe außerordentlich unempfindlich gegenüber Verstopfungen selbst beim Transport langfaseriger Feststoffanteile. Auch ist mit einer solchen Kreiselpumpe ein schonender Transport von organischen Feststoffen, wie z.B. Fischen und dgl. möglich, da keine Schaufeleintrittskante vorhanden ist. Durch entsprechende Zuordnung der radialen zur axialen Spiralsteigung lassen sich ■sehr steile bis flache Kennlinien erreichen, wodurch die Kreiselpumpe in einfacher Weise für verschiedene Betriebsbedingungen ausgelegt werden kann. Durch strömungsgünstige Formgebung sind in den jeweiligen Betriebspunkten gute bis sehr gute Wirkungsgrade möglich und durch langgestreckte axiale oder radial ausgerichtete Führung des Hohlraums ist die Gestaltung von axial orientierten Laufrädern mit hoher Schnellaufzahl und von radial orientierten Laufrädern mit niedriger SchnellaufzahlIn this embodiment of the impeller in the form of a spirally wound, closed channel, the centrifugal pump is extremely insensitive to blockages, even when transporting long-fiber solids. Also is with A centrifugal pump of this type enables the gentle transport of organic solids, such as fish and the like, because there is no leading edge of the blade. By corresponding assignment of the radial to the axial spiral pitch, ■ achieve very steep to flat characteristics, which means the centrifugal pump can be designed in a simple manner for different operating conditions. Due to the aerodynamic design good to very good efficiencies are possible in the respective operating points and by elongated axial or radial Aligned guidance of the cavity is the design of axially oriented impellers with high speed and of radially oriented impellers with low high speed

möglich.possible.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous refinements of the invention are set out in the subclaims specified.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigenAn example embodiment of the invention is provided below explained in more detail with reference to the drawing. Show it

Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung das Laufrad einer Kreiselpumpe ohne Gehäuse, bzw. den Verlauf des Hohlraums im Laufrad,Fig. 1 is a perspective view of the impeller of a centrifugal pump without housing, or the Course of the cavity in the impeller,

Fig. 2 und 3 eine nicht maßstäbliche Stirn- und eine Seitenansicht der Darstellung von Fig. 1,FIGS. 2 and 3 show an end view and a side view, not to scale the representation of Fig. 1,

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines zylindrischFig. 4 is a schematic representation of a cylindrical

ausgebildeten Laufrades undtrained impeller and

Fig. 5 einen schematischen Längsschnitt durch eineFig. 5 is a schematic longitudinal section through a

Kreiselpumpe nach der Erfindung.Centrifugal pump according to the invention.

Das in den Figuren wiedergegebene Laufrad 1 einer Kreiselpumpe ist als Hohlkörper ausgebildet. In den Fig. 1 bis 3 ist ein den Hohlraum des Laufrades 1 bildender, spiralförmig gewundener Kanal 2 wiedergegeben, der dem Weg eines Körpers, z.B. einer Kugel entspricht, die sich entlang einer räumlichen Spirallinie bewegt, so daß in diesem Falle ein Kanal mit kreisförmigem Querschnitt entsteht, wobei sich bei diesem Ausführungsbeispiel Abschnitte des Kanals 2 überschneiden. Die gedachte Kugel bewegt sich zunächst in axialer Richtung mit ihrem Mittelpunkt auf der Achse 3 des Laufrades, wobei sie nach Durchdringen einer Eintrittsquerschnittsfläche entsprechend der in den Fig. 1 und 4 wiedergegebenen Eintrittsöffnung 4 auch eine radiale Bewegung erfährt. Die überlagerte axiale und radiale Bewegung der Kugel geht im Endteil des Laufrades in eine rein radiale Bewegung über, wie dies durch Pfeile in Fig. 1 wiedergegeben ist, welche den Weg des Mittelpunktes der gedachten Kugel wiedergeben. Am Aus-The impeller 1 of a centrifugal pump shown in the figures is designed as a hollow body. In Figs. 1 to 3 is a The spiral-shaped channel 2 forming the cavity of the impeller 1 is shown, which is the path of a body, e.g. a Sphere corresponds, which moves along a spatial spiral line, so that in this case a channel with a circular Cross-section arises, with sections of the channel 2 overlapping in this exemplary embodiment. The imaginary ball moves first in the axial direction with its center on the axis 3 of the impeller, after penetrating a Inlet cross-sectional area corresponding to that in FIGS. 1 and 4 reproduced inlet opening 4 also experiences a radial movement. The superimposed axial and radial movement of the ball goes in the end part of the impeller in a purely radial movement, as shown by arrows in Fig. 1, which the Show the path of the center of the imaginary sphere. At the exit

tritt durchstößt die Kugel eine zylindrische Mantelfläche, wobei die Austrittsöffnung 5 gebildet wird, wie dies auch anhand der Fig. 4 deutlich wird. Zur Verdeutlichung sind in den Fig. 1, 2 und 4 die Ein- und Austrittsöffnungen schraffiert wiedergegeben.occurs, the ball penetrates a cylindrical jacket surface, the outlet opening 5 being formed, as is also shown on the basis 4 becomes clear. For clarity, the inlet and outlet openings are hatched in FIGS. 1, 2 and 4 reproduced.

Die Austrittsöffnung 5 mündet in ein ringförmiges Gehäuse 6 der Kreiselpumpe, das exzentrisch zur Laufradachse 3 liegen oder spiralförmig ausgebildet sein kann, wie dies bei Kreiselpumpen bekannt ist. Das Laufrad 1 ist an einer Welle 7 befestigt, die in an sich bekannter Weise im Gehäuse 6 gelagert ist. Das Laufrad 1 kann axial oder radial an der Welle 7 angeflanscht werden.The outlet opening 5 opens into an annular housing 6 of the centrifugal pump, which is eccentric to the impeller axis 3 or it can be designed in a spiral shape, as is known from centrifugal pumps. The impeller 1 is on a shaft 7 attached, which is mounted in the housing 6 in a manner known per se. The impeller 1 can be axially or radially on the Shaft 7 are flanged on.

-4 --4 -

Während bei der Ausführungsform nach Pig. 1 die Spirallinien der Kanalachse so dicht aneinander liegen, daß sich die Kanalwände teilweise überschneiden, kann die Spirallinie der Kanalführung auch weiter auseinander gezogen werden, wie dies in Fig. 4 durch gestrichelte Linien angedeutet ist.While in the embodiment according to Pig. 1 the The spiral line can lie so close to one another that the canal walls partially overlap the channel guide can also be pulled further apart, as indicated in FIG. 4 by dashed lines.

In entsprechender Weise kann die radiale Lage der Austrittsöffnung 5 gegenüber der Achse 3 je nach den Erfordernissen groß oder klein ausgelegt werden.In a corresponding manner, the radial position of the outlet opening 5 relative to the axis 3 can be designed to be large or small, depending on the requirements.

Durch entsprechende Zuordnung der radialen zur axialen SpiralSteigung lassen sich sehr steile bis flache Kennlinien der Kreiselpumpe erreichen. Durch einen größeren radialen Abstand der Austrittsöffnung von der Laufradachse kann ein radial orientiertes Laufrad mit niedriger Schnellaufzahl vorgesehen werden, während durch eine.entsprechend flache Spirale ein axial orientiertes Laufrad mit hoher Schnellaufzahl vorgesehen werden kann.By assigning the radial to the axial spiral pitch accordingly, very steep to flat characteristics can be achieved reach the centrifugal pump. Due to a greater radial distance between the outlet opening and the impeller axis, a Radially oriented impeller with low high speed can be provided, while by a correspondingly flat spiral an axially oriented impeller with high high speed can be provided.

Durch eine Kanalführung über 360° kann die beim Betrieb der Kreiselpumpe auftretende hydraulische Unwucht über den gesamten Kennlinienbereich minimiert v/erden, so daß in der Regel nur eine entsprechende statische Auswuchtung vorgenommen werden muß.The hydraulic imbalance that occurs during operation of the centrifugal pump can spread over the entire Characteristic area minimized v / earth, so that usually only a corresponding static balancing is carried out must become.

Die Ein- und Austrittsauerschnitte, sowie der Verlauf der Spirale lassen sich zur Vermeidung von Kaviiationserscheinungen und zur Erzielung einer -optimalen hydraulischen Anpassung an geforderte Kennlinien variieren.The entry and exit cuts, as well as the course of the spiral, can be used to avoid cavitation phenomena and to achieve an optimal hydraulic adjustment to required characteristics vary.

Auch ist es möglich, den Kanalquerschnitt zwischen Einband Austrittsöffnung kleiner- bzw. größerwerdend auszubilden.It is also possible to cover the channel cross-section between Form the outlet opening becoming smaller or larger.

In Fig. 4· ist ein insgesamt zylindrisch ausgebildetes Laufrad Λ wiedergegeben. Es kann auch ein kegelig ausgebildetes Laufrad vorgesehen werden, das vorzugsweise wenigstens im Bereich der Austrittsöffnung 5 einen zylindrischen Abschnitt aufweist. Wird ein derartiges Laufrad 1 aus einem relativ schweren Material gefertigt, so ergibt sich eine entsprechende Schwungmasse an Laufrad, die zur Verringerung bzw. zur Vermeidung von Druckstößen vorgesehen werden kann.In Fig. 4 · an overall cylindrical impeller Λ is shown . A conical impeller can also be provided, which preferably has a cylindrical section at least in the area of the outlet opening 5. If such an impeller 1 is made of a relatively heavy material, a corresponding flywheel mass results on the impeller, which can be provided to reduce or avoid pressure surges.

Die Pig. 5 zeigt einen Längsschnitt durch eine Kreiselpumpe mit einem Laufrad 1, dessen Kanalführung etwa der in ?ig. Λ wiedergegebenen entspricht. Das Laufrad 1 weist im Bereich der Eintrittsöffnung 4- einen kurzen zylindrischen Abschnitt auf, an den sich ein kegelstumpfförmiger Abschnitt anschließt, dessen Kegel bei diesem Ausführungsbeispiel durch die Steigung des spiralförmigen Kanals vorgegeben ist. Die Austrittsöffnung 5 liegt auf einem zylindrischen Abschnitt des Laufrades 1. Das nur schematisch angedeutete Gehäuse 6 •weist vor der Eintritt ε öffnung 4- des Laufrades 1 eine konische bzw. abgerundete Ansaugöffnung auf. Der vom Gehäuse 6 gebildete Ringraum 8 ist spiralförmig ausgebildet, wobei die in einer Ebene liegende Spirale des Gehäuses beispielsweise etwa senkrecht über der Ansaugöffnung beginnt und sich Über 360° erstreckt, wobei angrenzend an den Beginn der Spirale der Austrittskanal 9 des Gehäuses tangential zum Laufradumfang senkrecht nach oben geführt ist. Hierbei wird der in Fig. 5 oben liegende kleinste Querschnitt des Ringkanals 8 fortschreitend größer, wie dies bei Kreiselpumpen bekannt ist. Der kleinste Querschnitt des Ringkanals 8 gehtThe Pig. 5 shows a longitudinal section through a centrifugal pump with an impeller 1, the ducting of which is approximately the same. Λ corresponds to reproduced. The impeller 1 has in the area of the inlet opening 4- a short cylindrical section, which is adjoined by a frustoconical section, the cone of which is predetermined in this embodiment by the slope of the spiral channel. The outlet opening 5 lies on a cylindrical section of the impeller 1. The housing 6, which is only indicated schematically, has a conical or rounded suction opening in front of the inlet ε opening 4- of the impeller 1. The annular space 8 formed by the housing 6 is designed in a spiral shape, the spiral of the housing lying in one plane, for example, begins approximately perpendicularly above the suction opening and extends over 360 °, with the outlet channel 9 of the housing tangential to the impeller circumference perpendicular to the beginning of the spiral is led upwards. In this case, the smallest cross section of the annular channel 8, which is at the top in FIG. 5, becomes progressively larger, as is known in the case of centrifugal pumps. The smallest cross section of the ring channel 8 is possible

im Bereich des Austrittskanals 9 zur Vermeidung einer in den Strom des geförderten Mediums ragenden Kante in diesen über, so daß das Laufrad 1 über seinen gesamten Umfang von dem Ringkanal 8 umgeben ist.in the area of the outlet channel 9 to avoid an edge protruding into the flow of the conveyed medium, see above that the impeller 1 is surrounded by the annular channel 8 over its entire circumference.

In Fig. 5 ist bei 10 schematisch ein Elektromotor angedeutet, der am Gehäuse 6 der Kreiselpumpe angeflanscht ist. Auf der Motorwelle 7 ist ein Flansch- und Lagerteil 11 aufgekeilt, das mittels nicht dargestellter Schrauben mit dem Laufrad 1 verbunden ist.In Fig. 5, an electric motor is indicated schematically at 10, which is flanged to the housing 6 of the centrifugal pump. On the A flange and bearing part 11 is keyed onto the motor shaft 7 and is connected to the impeller 1 by means of screws (not shown) is.

Das Gehäuse 6 kann aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein«,The housing 6 can be composed of several parts «,

Die Austrittsöffnung 5 des Laufrades 1 kann auch auf einer Kegelfläche des Laufrades liegen, die beispielsweise entgegengesetzt zu der in Fig. 5 wiedergegebenen, sich an die Eintrittsöffnung 4 anschließenden Kegelfläche geneigt ist. Hierbei mündet die Austrittsöffnung 5 etwa halbaxial.The outlet opening 5 of the impeller 1 can also lie on a conical surface of the impeller, which, for example, is opposite is inclined to the shown in Fig. 5, adjoining the inlet opening 4 conical surface. This opens up the outlet opening 5 approximately semi-axially.

Die Drehrichtung des Laufrades 1 ist entgegengesetzt zur Windungsrichtung des spiralförmigen Hohlraums, wie dies in Fig. 4 durch einen Pfeil angedeutet ist.The direction of rotation of the impeller 1 is opposite to the winding direction of the spiral cavity, as shown in FIG Fig. 4 is indicated by an arrow.

In den Figuren ist ein Kanal 2 mit kreisförmigem Querschnitt wiedergegeben, der über seine ganze Länge zwischen Eintrittsöffnung 4 und Austrittsöffnung 5 einen gleichbleibenden Querschnitt hat. Es ist auch eine Ausführungsform möglich, bei der sich der Kanalquerschnitt ändert, wobei vorzugsweise die Eintrittsöffnung 4 kreisförmig ausgebildet ist und der Vollkreisquer schnitt mit dem Mittelpunkt auf der Achse 3 des Laufrades 1 liegt, wie dies in den Figuren wiedergegeben ist. Beispielsweise kann der Kanal 2 von einer kreisförmigen Eintrittsöffnung 4 ausgehend einen elliptischen Querschnitt annehmen. Dabei kann die Querschnittsfläche gleichbleibend über die Länge des Kanals 2 sein oder sich auch vergrößern bzw. verkleinern.In the figures, a channel 2 with a circular cross-section is shown, which has a constant cross-section over its entire length between inlet opening 4 and outlet opening 5 Has. An embodiment is also possible in which the channel cross section changes, with the inlet opening preferably 4 is circular and the full circle cross-section with the center point on the axis 3 of the impeller 1 is, as shown in the figures. For example, the channel 2 can assume an elliptical cross section starting from a circular inlet opening 4. The cross-sectional area can be constant over the length of the channel 2 or can also increase or decrease.

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Claims (1)

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. Ef."Assmah"n - Dr. R/Koenigsberger Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.Dr. F. Zumstein Sr. - Dr. Ef. "Assmah" n - Dr. R / Koenigsberger Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun. PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICEAPPROVED REPRESENTATIVES AT THE EUROPEAN PATENT OFFICE REPRESENTATIVE BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE P 1828
40/ho
P 1828
40 / ho
Paul Pleiger, 5810 WittenPaul Pleiger, 5810 Witten Kreiselpumpe, insbesondere für Schmutz- und AbwasserCentrifugal pump, especially for waste water and sewage PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS Kreiselpumpe, insbesondere für Schmutz- und Abwasser, dadurch gekennzeichnet,Centrifugal pump, in particular for waste water and sewage, characterized in that daß das Laufrad (1) als Hohlkörper ausgebildet ist, dessen Hohlraum durch einen Kanal (2) gebildet ist, der sich von einer axialen Eintrittsöffnung (4) spiralförmig durch den Hohlkörper erstreckt.that the impeller (1) is designed as a hollow body, the cavity of which is formed by a channel (2) extending from an axial inlet opening (4) extending spirally through the hollow body. 2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
2. centrifugal pump according to claim 1,
characterized,
daß die Eintrittsöffnung (4) des den Hohlraum des Laufrades bildenden Kanals (2) einen Kreisquerschnitt hat.that the inlet opening (4) of the channel (2) forming the cavity of the impeller has a circular cross-section. J5. Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,J5. Centrifugal pump according to claims 1 and 2, characterized in that daß der den Hohlraum des Laufrades bildende Kanal (2) einem gewundenen Rohr entspricht.that the channel (2) forming the cavity of the impeller is a coiled pipe corresponds. 4. Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,4. Centrifugal pump according to claims 1 to 3, characterized in that .j ι ·: .:-·;■/· 321123Ο.j ι ·:.: - ·; ■ / · 321123Ο _ 2 —_ 2 - daß der Kanal (2) auf einer zylindrischen Mantelfläche des Laufrades (1) mündet und eine Austrittsöffnung (5) bildet.that the channel (2) opens on a cylindrical outer surface of the impeller (1) and forms an outlet opening (5). 5. Kreiselpumpe nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet,5. Centrifugal pump according to the preceding claims, characterized in that daß das Laufrad (1) aus einem kegeligen und/oder zylindrischen Körper besteht, in dem der spiralförmig gewundene Kanal (2) ausgebildet ist.that the impeller (1) consists of a conical and / or cylindrical body in which the spirally wound channel (2) is formed. 6, Kreiselpumpe nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet,6, centrifugal pump according to the preceding claims, characterized in that daß der Vollquerschnitt der Eintrittsöffnung (4) mit seiner Mittelachse auf der Achse (3) des Laufrades (1) liegt.that the full cross-section of the inlet opening (4) lies with its central axis on the axis (3) of the impeller (1).
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