DE3530985A1

DE3530985A1 - Centrifugal-pump impeller with modulated rotor passages

Info

Publication number: DE3530985A1
Application number: DE19853530985
Authority: DE
Inventors: Paul Krieger
Original assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Current assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Priority date: 1985-08-30
Filing date: 1985-08-30
Publication date: 1987-05-07

Abstract

The invention relates to an impeller for centrifugal pumps, whose rotor passages narrow as the diameter increases, this narrowing obeying a linear relationship to the diameter in the direction towards the vane intake side of each rotor passage.

Description

Die Erfindung betrifft ein Laufrad gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches. The invention relates to an impeller according to the preamble of the main claim.

Solche Laufräder sind beispielsweise aus der DE-PS 10 59 289 bekannt. Bei diesen Laufrädern erfolgt innerhalb des Schaufelkanales eine düsenförmige Einschnürung, nach der sich der Schaufelkanal zum Laufradaustritt hin wieder erweitert. Dabei ist die Breite des Schaufelkanales im Bereich des Laufradaustrittes gleich oder größer als im Bereich der Einschnürung. Mit dieser Lösung soll innerhalb des Schaufel kanales eine Beschleunigung des Fördermediums unabhängig von der Schaufelwirkung erzeugt werden. Die in der DE-PS 10 59 289 angegebene Ausführung zeigt eine Vergrößerung der Schaufelkanalbreite mit dem Radius oberhalb einer kleinsten Breite. Wie die Abwicklungen der Fig. 6 und 7 zeigen, verengt sich danach die Schaufelkanalbreite bei konstantem Radius auch zur Schaufeldruckseite hin. Wie die Meridianschnitte des Laufrades zeigen, erfolgt gewissermaßen im mittleren Teil des Schaufelkanales eine düsenförmige Verengung mit anschließender diffusorförmiger Erweiterung zum Laufradaustritt hin. Damit wird die Meridianströmung des Laufrades zum Austritt hin verzögert.Such impellers are known for example from DE-PS 10 59 289. With these impellers, a nozzle-shaped constriction takes place within the blade duct, after which the blade duct widens again toward the impeller outlet. The width of the blade channel in the area of the impeller outlet is equal to or greater than in the area of the constriction. With this solution, an acceleration of the pumped medium is to be generated within the blade channel independently of the blade effect. The version specified in DE-PS 10 59 289 shows an enlargement of the blade channel width with the radius above a smallest width. As the developments in FIGS. 6 and 7 show, the blade channel width then narrows towards the blade pressure side at a constant radius. As the meridian sections of the impeller show, there is a nozzle-like constriction in the middle part of the blade duct with subsequent diffuser-shaped expansion towards the impeller outlet. This delays the meridian flow of the impeller towards the outlet.

Die Erfindung geht von Laufrädern üblicher Bauart aus, die bei konstantem Radius eine konstante Breite innerhalb des Schaufelkanales aufweisen. Diese Laufräder weisen im Bereich des Laufradaustrittes und an der Schaufelsaugseite Strömungs ablösungen auf. Die dadurch bedingten Energieverluste werden um so größer, je mehr das Laufrad im Teillastbereich betrieben wird, bzw. je größer der Schaufelaustrittswinkel und je kleiner die Schaufelzahl ist. The invention is based on impellers of the usual type, which constant radius a constant width within the Have vane channel. These impellers point in the area of the impeller outlet and flow on the blade suction side replacements. The resulting energy losses will be the bigger the impeller in the partial load range is operated, or the larger the blade exit angle and the smaller the number of blades.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die durch die Ablösungen bedingten Energieverluste zu vermeiden. Die Lösung der Aufgabe erfolgt gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Verengung des Schaufelkanales mit größer werdenden Durchmesser linear zunimmt.The invention is based, which by the Avoid detachment-related energy losses. The The problem is solved according to the characterizing part of the main claim. An embodiment of the invention provides before that the narrowing of the blade channel with greater increasing diameter linearly.

Durch die erfindungsgemäße Lösung ergeben sich erhebliche Vorteile. Die Strömungsverluste innerhalb des Laufrades werden verringert und als Folge davon ergibt sich ein höherer Wirkungsgrad. Im Gegensatz zu einem Laufrad mit nicht verengtem Schaufelkanal, bei dem die Kanalbreite der Schaufelsaug- und -druckseite gleich ist, ergibt sich bei Teillastbetrieb eine Anhebung der Förderhöhe und somit eine stabile Q-H-Linie. Desweiteren erfolgt eine günstigere Anströmung eines dem Laufrad eventuell nachgeschalteten Leitrades.The solution according to the invention has considerable advantages. The flow losses within the impeller are reduced and as a result there is a higher efficiency. In contrast to an impeller with a non-constricted blade channel, in which the channel width of the blade suction and pressure sides is the same, the delivery head is increased during partial load operation and thus a stable QH line. Furthermore, there is a more favorable flow against a stator that may be connected downstream of the impeller.

Weiterhin bietet sich die Möglichkeit, bei stabiler Kennlinie die Laufräder mit einem größeren Schaufelaustrittswinkel zu versehen. Für einen gleichen Auslegepunkt kann somit ein Laufrad kleineren Durchmessers verwendet werden. Dies ermöglicht die Verwendung eines kleineren Gehäuses und damit die Herstellung einer kleineren, insgesamt günstigeren Kreiselpumpe. Durch die Verwendung eines kleineren Laufrades werden auch die Reibungsverluste an den Laufraddeckscheiben geringer, welches sich wiederum auf den Wirkungsgrad positiv auswirkt.There is also the option of a stable characteristic the impellers with a larger blade outlet angle Mistake. For a same design point, a Small diameter impeller can be used. This enables the use of a smaller housing and thus the production of a smaller, cheaper overall Centrifugal pump. By using a smaller impeller are also the friction losses on the impeller cover plates lower, which in turn has a positive effect on efficiency affects.

Die Verengung des Schaufelkanales kann sowohl an einer als auch an beiden Laufraddeckscheiben vollzogen werden und ist unabhängig von der Bauform des Laufrades. Sie kann also an ein- oder doppelflutigen Laufrädern verwirklicht werden. The narrowing of the vane channel can be on either can also be carried out on both impeller cover plates regardless of the design of the impeller. So you can single or double flow impellers can be realized.

Infolge der Verengung des Schaufelkanales wird das Förder medium an der Schaufelsaugseite beschleunigt, beziehungsweise gegenüber der üblichen Bauart weniger stark verzögert und damit die Gefahr einer Strömungsablösung erheblich verringert. Der entlang der Deckscheiben erfolgende Transport von Grenzschichtmaterial wird geringer, da bei anliegender Strömung an der Schaufelsaugseite ein höherer Druck vorherrscht als bei einer abgelösten Strömung. Darüber hinaus wird durch die neue Kanalform die Deckscheibengrenzschicht beschleunigt, wodurch diese eine geringere Dicke aufweist.As a result of the narrowing of the blade channel, the conveyor becomes accelerated medium on the bucket suction side, respectively less delayed compared to the usual design and thus significantly reducing the risk of flow separation. The transport of along the cover plates Boundary layer material is reduced because of Flow on the blade suction side a higher pressure prevails than in a detached flow. Furthermore becomes the cover plate boundary layer due to the new channel shape accelerated, which has a smaller thickness.

Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt dieAn embodiment is shown in the drawings and is described in more detail below. It shows the

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Laufrad und die Fig. 1 shows a section through an impeller and

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine abgewickelte Laufradaustrittsfläche. Fig. 2 is a plan view of a developed impeller exit surface.

Fig. 1 zeigt im Querschnitt einen Schaufelkanal eines Kreiselpumpenlaufrades 1. Der Laufradeintrittsdurchmesser D ₁ wird an derjenigen Stelle gemessen, an der die Schaufel vorderkante 2 der Schaufeln 3 die Laufraddeckscheibe 4 berührt. In einem bis zu 20% größeren Bereich des Laufradeintritts durchmessers beginnt die durch Kreuzschraffur dargestellte Verengung 5 des Schaufelkanales. In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt dies bei einem 10% größeren Laufradeintrittsdurchmesser und sowohl an der saugseitigen Laufraddeckscheibe 4 als auch an der druckseitigen Laufraddeckscheibe 6. Die Verengung 5 nimmt von ihrem Anfangspunkt linear mit dem Durchmesser zu und erreicht am Laufradaustrittsdurchmesser an der saugseitigen Schaufelaustrittskante das Maximum. Fig. 1 shows a blade channel shows in cross-section of a centrifugal pump impeller 1. The impeller inlet diameter D ₁ is measured at the point at which the blade leading edge 2 of the blades 3 touches the impeller cover plate 4 . In a region of the impeller inlet diameter that is up to 20% larger, the narrowing 5 of the vane channel, shown by cross hatching, begins. In this exemplary embodiment, this takes place with a 10% larger impeller inlet diameter and both on the suction-side impeller cover plate 4 and on the pressure-side impeller cover plate 6 . The constriction 5 increases linearly with its diameter from its starting point and reaches the maximum at the impeller outlet diameter on the suction-side blade outlet edge.

Die Fig. 2 zeigt die Draufsicht auf eine Abwicklung der Laufradaustrittsfläche. Gegenüber einer herkömmlichen, einen rechteckigen, quadratischen oder parallelogrammförmigen Querschnitt aufweisenden Laufradaustrittsfläche der Breite b und der Länge l, weist das erfindungsgemäß gestaltete Laufrad eine trapezförmige Laufradaustrittsfläche auf. Dabei befindet sich im Bereich der durch ein Minus (-) Zeichen markierten saugseitigen Schaufelfläche die geringste Breite b _K der Laufradaustrittsfläche. Sie kann bis auf 30% der Breite b verringert sein und beträgt im Ausführungsbeispiel 45% der Breite b an der durch ein Plus (+) Zeichen markierten druckseitigen Schaufelfläche der Schaufeln 3. Fig. 2 shows a plan view of a development of the rotor outlet area. Compared to a conventional impeller exit surface of width b and length l having a rectangular, square or parallelogram-shaped cross section, the impeller designed according to the invention has a trapezoidal impeller exit surface. The smallest width b _{K of} the impeller outlet area is located in the area of the suction-side blade area marked by a minus (-) sign. It can be reduced to 30% of the width b and in the exemplary embodiment is 45% of the width b on the pressure-side blade surface of the blades 3 marked by a plus (+) sign.

Claims

1. impeller for radial or semi-axial centrifugal pumps with flow-restricting constrictions attached in the vane channels, each vane channel narrowing from the impeller inlet to the impeller outlet, characterized in that the width of the vane channel narrows from the vane pressure side to the vane suction side, between the constriction in the area the impeller inlet diameter D ₁ and a 20% larger diameter begins that the constriction extends to the impeller outlet and that in the region of the impeller outlet the width of the blade channel on the blade suction side can be reduced to 30% of the width of the blade pressure side.

2. Impeller according to claim 1, characterized in that the Narrowing of the blade channel with increasing Diameter increases linearly.