DE3414105A1 - CENTRIFUGAL PUMP - Google Patents
CENTRIFUGAL PUMPInfo
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
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- F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
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Description
Beschreibungdescription
Die Erfindung bezieht sich auf Zentrifugalpumpen und betrifft insbesondere £entrifugalpumpen mit spiralförmigen Diffusoren.The invention relates to centrifugal pumps and more particularly relates to entrifugal pumps with spiral diffusers.
In einer Zentrifugalpumpe mit einem Diffusor nimmt der Diffusor eine Strömung mit relativ hoher Geschwindigkeit von dem Laufrad oder Flügelrad auf und stellt eine Verbindung zum Auslaß dar. Der spiralförmige Diffusor erweitert sich im Querschnitt, um die Strömungsgeschwindigkeit zu vermindern und einen entsprechenden Anstieg des statischen Drucks oder der Druckhöhe am Auslaß des spiralförmigen Diffusors zu erzeugen.In a centrifugal pump with a diffuser, the diffuser takes flow from the impeller at a relatively high speed or impeller and provides a connection to the outlet. The spiral-shaped diffuser widens in cross section by to reduce the flow velocity and a corresponding increase in the static pressure or the pressure head at To generate the outlet of the spiral diffuser.
Pumpen dieser Art unterliegen normalerweise erheblichen Problemen, wenn der Auslaß der Pumpe gedrosselt wird, um die Strömung oder die Durchflußmenge auf verhältnismäßig geringes Niveau zu vermindern. Bei einem gewissen niedrigen Niveau der Strömung oder der Durchflußmenge hört der Druck oder die Druckhöhe auf anzusteigen, wenn die Strömung oder die Durchflußmenge sich vermindert. Diese Bedingung ist unerwünscht, weil sie einen instabilen Pumpenbetrieb und verminderten Wirkungsgrad zur Folge hat und weil sie Strömungsprobleme schafft, wenn mehrere Pumpen parallel zueinander betrieben werden.Pumps of this type are usually subject to significant problems, when the outlet of the pump is throttled in order to reduce the flow or the flow rate to a relatively low level Reduce. At a certain low level of flow or flow rate, the pressure or head ceases to increase as the flow or flow rate decreases. This condition is undesirable because it causes one unstable pump operation and reduced efficiency result and because it creates flow problems if several Pumps are operated in parallel to each other.
Durch die Erfindung wird eine Pumpe geschaffen, die bei niedrigen Durchflußmengen oder geringen Strömungen die Druck-Strömungs-Leistungs-Charakteristik stabilisiert, um die gewöhnlich instabile Charakteristik zu vermindern oder auszuschließen. Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.The invention provides a pump which, at low flow rates or low flows, the pressure-flow-performance characteristics stabilized to reduce or eliminate the usually unstable characteristic. details and advantages of the invention emerge from the following description of an exemplary embodiment.
_ Ii __ II _
Pig. 1 ist eine vereinfachte Querschnitts-Endansicht des Laufrads und des schaufelfreien Raums einer Zentrifugalpumpe gemäß der Erfindung;Pig. 1 is a simplified cross-sectional end view of the impeller and vane-free space of a centrifugal pump according to the invention;
Fig. 2 ist eine seitliche Querschnitts-Ansicht des in Pig. I gezeigten Pumpenteils;Figure 2 is a side cross-sectional view of the device disclosed in Pig. I. pump part shown;
Fig. 3 stellt eine Kurve dar, die die Druck-Strömungs-Charakteristik der Pumpe bei bestimmten Betriebsbedingungen veranschaulicht.Fig. 3 is a graph showing the pressure-flow characteristic of the pump under certain operating conditions.
Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, bildet ein Pumpengehäuse 10 einer nicht weiter dargestellten Pumpe einen Auslaßteil, in dem eine Pumpenauslaßkammer 12 zwischen einer Gehäusewand 11 und einem Diffusorkörper 13 ausgebildet ist. Die Pumpe weist ferner einen schaufelfreien Raum 15 auf, der ein in strichpunktierten Linien dargestelltes Laufrad oder Flügelrad 14 umgibt.As FIGS. 1 and 2 show, a pump housing 10 forms one not further shown pump an outlet part in which a pump outlet chamber 12 between a housing wall 11 and a Diffuser body 13 is formed. The pump also has a vane-free space 15, which is shown in dash-dotted lines illustrated impeller or impeller 14 surrounds.
Der Auslaßteil der Pumpe weist ferner einen spiralförmigen Diffusor 16 auf, der eine Verbindung zwischen dem schaufelfreien Raum 15 an einem Diffusoreinlaß 17 mit einem Wasserbrecher 21 und der Auslaßkammer 12 mit einem Auslaß 18 herstellt Wie bekannt, ist der Diffusor so angeordnet, daß er gepumpte Flüssigkeit austreten läßt, wenn sich das Laufrad gemäß der zeichnerischen Darstellung im Uhrzeigersinn dreht, um Flüssigkeit zu pumpen, die in dem schaufelfreien Raum 15 aufgenommen ist und von einem Pumpeneinlaß 20 her kommt, durch den die Flüssigkeit eintritt.The outlet portion of the pump also has a spiral diffuser 16 which communicates between the vane-free Space 15 at a diffuser inlet 17 with a water breaker 21 and the outlet chamber 12 with an outlet 18 As is known, the diffuser is arranged to allow pumped liquid to escape when the impeller according to FIG graphic representation rotates clockwise in order to pump liquid which is taken up in the vane-free space 15 and comes from a pump inlet 20 through which the liquid enters.
Eine Einrichtung zum Verbinden des spiralförmigen Diffusors 16 mit dem schaufelfreien Raum 15 weist einen Schlitz 30 in dem Diffusorkörper 13 auf. Der Schlitz 30 steht an einem Ende an einem ausgewählten Punkt in Verbindung mit dem spiralförmigen Diffusor 16 und am anderen Ende an einem ausgewählten Punkt in Verbindung mit dem schaufelfreien Raum 15. Der Schlitz ist unter einem bestimmten ausgewählten Abstand von dem Einlaß 17Means for connecting the spiral diffuser 16 to the vane-free space 15 has a slot 30 therein Diffuser body 13 on. The slot 30 communicates at one end at a selected point with the helical Diffuser 16 and at the other end at a selected point in communication with the vane-free space 15. The slot is below a certain selected distance from the inlet 17
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und dem Wasserbrecher 21 an der Diffusorseite und unter einem bestimmten ausgewählten Abstand von dem Einlaß 17 oder dem Wasserbrecher 21 an der Seite des schaufelfreien Raums angeordnet .and the water breaker 21 on the diffuser side and at a certain selected distance from the inlet 17 or the Water breaker 21 arranged on the side of the vane-free space.
Beim Betrieb der Pumpe wird Flüssigkeit durch den Einlaß 20 aufgenommen und durch das Laufrad 14 in den Diffusoreinlaß 17 und durch den Auslaß 18 hinaus in die Auslaßkammer 12 getrieben. Wenn der Schlitz 30 nicht vorhanden wäre, würde bei einem Betrieb mit geringer Strömung der Druck oder die Druckhöhe statt anzusteigen in vielen Situationen dazu tendieren, abzunehmen. In Fig. 3 zeigt eine gestrichelte Kurve N ein typisches Beispiel dafür, wie bei geringer Strömung die Druckhöhe abnehmen kann, wenn die Strömung abnimmt, wodurch eine instabile Bedingung geschaffen wird.During operation of the pump, liquid is received through inlet 20 and through impeller 14 into diffuser inlet 17 and driven out through outlet 18 into outlet chamber 12. If the slot 30 were not present, one would operate with low flow the pressure or head instead of increasing in many situations will tend to decrease. In FIG. 3, a dashed curve N shows a typical example of how the pressure head decreases with low flow can when the flow decreases, creating an unstable condition.
Wenn der Schlitz 30 vorhanden ist und eine Verbindung zwischen dem Diffusor und dem schaufelfreien Raum herstellt, kann die in Fig. 3 in der Kuive S dargestellte Beziehung zwischen Druckhöhe und Strömung für jede Pumpe dieser Art erzielt werden, indem die Größe und/oder die Gestalt und/oder die Orientierung des Schlitzes entsprechend gewählt werden.If the slot 30 is present and establishes a connection between the diffuser and the vane-free space, the in Fig. 3 in the Kuive S shown relationship between pressure height and flow for any pump of this type can be achieved by changing the size and / or the shape and / or the orientation of the slot can be selected accordingly.
Obwohl eine gewisse empirische Bestimmung der Art und der Anordnung des Schlitzes für jede bestimmte Pumpenausbildung und Installation notwendig ist, kann diese Bestimmung des Schlitzes leicht durchgeführt werden. Der primäre Faktor, der bei der Bestimmung des Schlitzes und bei dessen Korrektur zu berücksichtigen ist, besteht darin, daß eine verbesserte Stabilität sich bei niedrigen Strömungsliefermengen ergibt, weil der Druck in dem spiralförmigen Diffusor normalerweise an einem Punkt A in dem Diffusorkanal höher sein würde als an einem Punkt B in dem schaufelfreien Raum. Der Schlitz 30 gestattet eine Strömung von dem Punkt A zu dem Punkt B, und der Schlitz muß so gewählt werden, daß er an denjenigen Punkten liegt, bei denen eine maximale Druckhöhe auftritt, wodurch die Druckhöhe bei einer gegenAlthough some empirical determination of the nature and arrangement of the slot is necessary for any particular pump design and installation, this determination of the slot can be can be easily carried out. The primary factor to consider when determining the slot and when correcting it is that there is improved stability at low flow rates because the pressure in the spiral diffuser would normally be higher at point A in the diffuser duct than at point B in that shovel-free space. The slot 30 allows flow of the point A to the point B, and the slot must be chosen so that it lies at those points at which a maximum Pressure head occurs, reducing the pressure head at a counter
:..:'Τ :..:"Τ 34Η105 : .. : 'Τ : .. : "Τ 34Η105
Null gehenden Strömung stabilisiert wird, wie es in der Kurve S gezeigt ist.Zero flow is stabilized as shown in curve S.
Auch wenn die Pumpe bei höheren Liefermengen arbeitet, vermindert sich die Druckdifferenz zwischen den Punkten A und B auf jeder Seite des Schlitzes, wenn die Strömung zunimmt, und die Druckdifferenz ist etwa ausgeglichen, wenn etwa der beste Wirkungsgrad der Pumpe erreicht wird. Dieser Druckausgleich zwischen den Punkten A und B schaltet eine Strömung zwischen den Punkten A und B durch den Schlitz im wesentlichen aus, so daß die Druck-Strömungs-Charakteristik bei normalen Betriebs Strömungs-Bedingungen relativ nicht beeinflußt ist.Even if the pump works at higher delivery rates, the pressure difference between points A and B is reduced either side of the slot as the flow increases and the pressure differential is about equalized when about the best Efficiency of the pump is achieved. This pressure equalization between points A and B switches a flow between them points A and B through the slot substantially, so that the pressure-flow characteristics under normal operating flow conditions is relatively unaffected.
Wenn die Strömung über den Punkt des maximalen Wirkungsgrades hinaus ansteigt, hat der Druck am Punkt B die Tendenz, den Druck am Punkt A zu übersteigen, und eine Strömung tritt vom Punkt B zum Punkt A hin auf. Um diese Erscheinung zu vermindern, ist die Orientierung des Schlitzes und seine Größe so gewählt, daß die Menge dieser Strömung begrenzt ist, so daß der Anstieg der Strömung bei den höheren Strömungsraten, wie in Fig. 3 gezeigt, nicht bedeutsam ist. Diese Beschränkung, obwohl sie nicht wesentlich ist, ist hilfreich zur Begrenzung der maximalen Größe des Antriebsmotors, der für die Pumpe benötigt wird.If the flow rises above the point of maximum efficiency, the pressure at point B will tend to be the Pressure at point A to exceed, and flow occurs from point B to point A. To lessen this phenomenon, the orientation of the slot and its size is chosen so that the amount of this flow is limited, so that the rise the flow at the higher flow rates as shown in Figure 3 is not significant. This restriction, although they is not essential, is helpful in limiting the maximum size of the drive motor required for the pump.
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