DE3811990A1 - Peripheralpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Peripheralpumpe mit einem Schaufelrad, das einen bis zum Umfang durchgehenden Mittelsteg und auf beiden Seiten davon je einen Schau­ felkranz aufweist, einem Gehäuse und Förderkanal, der ausgehend von einer Ansaugöffnung über wenigstens einen Strömungskanal im Gehäuse und darin angeordnete Schau­ felzellen des Schaufelrades zu einer Austrittsöffnung führt.

Peripheralpumpen arbeiten im Gegensatz zu Hub- und Um­ laufkolbenpumpen nach dem dynamischen Prinzip. Durch ein rotierendes Schaufelrad in einem Pumpenarbeitsraum wird Geschwindigkeitsenergie vom Schaufelrad an die Förderflüssigkeit übertragen, die in einem Ringkanal zum größten Teil in Druckenergie umgesetzt wird.

Unter Peripheralpumpe versteht man eine Pumpe, bei der in einem geschlossenen, kreisrunden Gehäuse, ein Laufrad mit beidseitigen, durch einen Mittel­ steg getrennten Schaufelkränzen mit kurzen Schau­ feln zentrisch gelagert ist. Der an beiden Seiten und um Umfang des Laufrades gegenüberliegend ange­ ordnete Strömungskanal, besteht aus einem beidseiti­ gen Seitenkanalteil und dem, den äußeren Durchmesser des Laufrades überdeckenden, Peripheralkanalteil. Der Strömungskanal erstreckt sich über fast den gesamten Umfang des Laufrades und ist zwischen Saug- und Druck­ stutzen unterbrochen. Er hat üblicherweise von Anfang bis Ende gleichbleibenden Querschnitt. Das Laufrad ist zu den Gehäusewänden durch einen engen Spalt abge­ dichtet. Der Saug- und der Druckstutzen sind unmittel­ bar an den Strömungskanalanfang und an das Strömungs­ kanalende angeschlossen, so daß das Wasser an der Mantelfläche des Laufrades in den Strömungskanal ein- und austritt. Bei den bekannten Pumpen dieses Typs haben alle Schaufeln des Laufrades gleichen Abstand voneinander.

Eine derartige Pumpe ist z. B. in der US-Patentschrift 27 24 338 beschrieben.

Peripheralpumpen erzeugen, wie alle anderen dynamischen Maschinen, Arbeitsgeräusche. Diese haben, je nach Kon­ struktion der Pumpe, eine charakteristische Zusammen­ setzung.

Hauptursache für den in solchen Pumpen erzeugten Ge­ räuschpegel sind die periodischen Druckschwankungen, die durch stark turbulente instationäre Strömung, insbesondere beim Vorbeidrehen der Laufradschaufeln an der Gehäusezunge, entstehen. Das so angeregte Pum­ pengehäuse und die angeschlossenen Rohrleitungen strahlen den Schall als Luftschall in die Umgebung ab.

Häufig handelt es sich bei diesen Geräuschen um Pfeif­ töne, die zwar nicht unbedingt sehr laut sein müssen, häufig aber in einem Frequenzbereich liegen, der sehr stört, insbesondere dann, wenn die Pumpe in einem Raum läuft, in dem ein niedriger Geräuschpegel herrscht und die dort arbeitenden Personen innerlich auf die­ sen niedrigen Geräuschpegel eingestellt sind.

Es sind bereits Versuche gemacht worden, die Geräusch­ entwicklung der Flügelräder von Luftgebläsen, Gas- oder Dampfturbinen und der Pumpe einer Geschirrspül­ maschine durch ungleichmäßige Verteilung der Flügel auf einer Nabe oder einer Scheibe zu verringern. Man vergleiche hierzu z. B. die britische Patentschrift 20 46 360 und die US-Patentschriften 42 53 800 und 33 98 866. Bei diesen bekannten Konstruktionen han­ delt es sich jedoch immer um Flügelräder, meist mit Flügeln, die gegenüber einer radial verlaufenden Sehne geneigt sind und entweder einseitig auf einer Scheibe angeordnet sind oder frei von einer Radnabe abstehen. Die Wirkungsweise dieser bekannten Vorrichtun­ gen und der Strömungsverlauf in ihnen unterscheidet sich sehr von der bzw. dem einer Peripheralpumpe.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Peripheralpumpe zu schaffen, die einen deutlich herab­ gesetzten Geräuschpegel aufweist, insbesondere in den für das menschliche Gehör unangenehmen Frequenz­ bereichen entweder keine oder stark herabgesetzte Be­ triebsgeräusche verursacht und trotzdem sehr leistungs­ fähig ist.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Peripheralpumpe der eingangs geschilderten Art, die dadurch gekenn­ zeichnet ist, daß der Abstand zwischen mindestens 2 Schaufeln in beiden Schaufelkränzen des Schaufel­ rades größer oder kleiner ist als der Abstand zwischen den anderen Schaufeln des Schaufelrades.

Vorzugsweise haben mehrere Schaufeln in beiden Schau­ felkränzen eines Schaufelrades verschiedene Abstände voneinander, wobei diese verschieden beabstandeten Schaufeln willkürlich auf dem Schaufelrad verteilt sind.

Besonders vorteilhaft sind Schaufelräder, bei denen alle Schaufeln in willkürlicher Reihenfolge ungleich­ mäßig beabstandet sind.

Es müssen aber nicht alle Schaufelabstände verschie­ den sein. Ein oder mehrere Schaufelabstände können auch mehrmals auf einem Schaufelrad vorkommen. Es können auch einige benachbarte Schaufeln, z. B. 2 bis 4 Schaufeln, den gleichen Abstand haben und so eine Gruppe gleichbeabstandeter Schaufeln bilden. Solche Gruppen können mehr als einmal auf einem Schaufelrad vorkommen.

Die Schaufelverteilung sollte natürlich derart sein, daß Unwuchten vermieden werden. Dies kann z. B. da­ durch vermieden werden, daß man die für eine Seite festgelegte Schaufelverteilung auch auf der gegenüber­ liegenden Seite, dort allerdings um 180° versetzt und in umgekehrter Reihenfolge, verwendet.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß Peripheral­ pumpen, welche die erfindungsgemäße Schaufelanordnung aufweisen, einen wesentlich niedrigeren Geräuschpegel erzeugen, vor allem in den für das menschliche Gehör unangenehmen höheren Frequenzbereichen. Interessant ist, daß sie z. B. bei etwa 2 bis 8 kHz keinen oder nur noch geringen, nicht mehr störenden Schall emittieren.

Man war bisher der Auffassung, daß gleichmäßiger Schaufelabstand und damit gleichmäßige Schaufelzellen­ größe Voraussetzung für die Erzeugung eines gleich­ mäßigen Volumenstromes und optimale Förderleistung ist. Überraschenderweise stellte sich jedoch heraus, daß die Förderleistung unter der unregelmäßigen Schau­ felanordnung der erfindungsgemäßen Pumpen nicht leidet.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungs­ beispiels und den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäß aus­ gebildetes Schaufelrad einer Peripheral­ pumpe;

Fig. 2 einen Querschnitt eines Peripheralrads ge­ mäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Abwicklung eines Peripheralrads ge­ mäß Fig. 1.

Das in Fig. 1 dargestellte Schaufelrad einer Peri­ pheralradpumpe wird in Verbindung mit den üblichen Teilen einer derartigen Pumpe verwendet. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, haben die Schaufeln (2) des Lauf­ rads ziemlich verschiedene Abstände. Mit der Bezugs­ ziffer (3) ist z. B. ein relativ großer Schaufelab­ stand bezeichnet und mit der Bezugsziffer (4) ein relativ kleiner Schaufelabstand.

Die in Fig. 3 dargestellte Abwicklung des Schaufel­ rads der Fig. 1 läßt die unterschiedlichen Abstän­ de (3) bzw. (4) der Schaufeln (2) noch etwas deutlicher in Erscheinung treten. Die andere Hälfte des Laufrades, auf der anderen Seite des Mittelstegs (5), weist in diesem Falle die gleiche Schaufelverteilung auf, sie ist allerdings um 180 ° gegenüber der erstgenannten Seite versetzt, und die Reihenfolge der Schaufeln ist umgekehrt zur Reihenfolge des gegenüberliegenden Schaufelkranzes. Auf diese Weise kann eine Unwucht des Schaufelrades vermieden werden.

Generell ist zu sagen, daß erfindungsgemäß die Winkel­ abweichung (bezogen auf eine gleichmäßige, symmetrische Gradeinteilung) zwischen +100% und -80%, insbesondere zwischen +50% und -50%, liegt. Alle Zwischenwerte sind jeweils einbezogen.

Ausführungsbeispiel

Bei einem Schaufelrad mit 35 Schaufeln wären im Normal­ fall, also bei einer Konstruktion gemäß Stand der Tech­ nik, die Schaufeln in einem Winkelabstand von 10° ange­ ordnet.

Erfindungsgemäß wird das Schaufelrad so konstruiert, daß die Winkelabweichung von der gleichförmigen 10°-Ein­ teilung maximal +/-50% beträgt. Demnach beträgt der größte Winkel, den zwei benachbarte Schaufeln in die­ sem Beispiel bilden, 15° und der kleinste Winkel 5°.

Schaufelabstände mit beliebigen Zwischenwerten sind in willkürlicher Reihenfolge vorhanden.

Ein Beispiel für eine vorteilhafte Verteilung von 35 Schaufeln auf jedem der beiden Schaufelkränze eines Peripheralrades auf 360° ist folgende:

wobei die beiden Schaufelkränze um 180° zueinander versetzt sind und die Reihenfolge der Schaufeln des einen Schaufelkranzes umgekehrt zur Reihenfolge des anderen Schaufelkranzes ist.

Claims (8)

1. Peripheralpumpe mit einem Schaufelrad, das einen bis zum Umfang durchgehenden Mittelsteg und auf beiden Seiten davon je einen Schaufelkranz aufweist, einem Gehäuse und Förder­ kanal, der ausgehend von einer Ansaugöffnung über wenigstens einen Strömungskanal im Gehäuse und darin angeordnete Schaufelzellen des Schaufelrades zu einer Austrittsöffnung führt, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen mindestens 2 Schaufeln in beiden Schaufelkränzen des Schaufelrades größer oder kleiner ist als der Abstand zwischen den anderen Schaufeln des Schaufelrades.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schaufeln in beiden Schaufelkränzen des Schaufel­ rades verschiedene Abstände voneinander haben und daß diese verschieden beabstandeten Schaufeln willkürlich in den Schaufelkränzen verteilt sind.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Schaufeln des Schaufelrades in willkürlicher Reihenfolge ungleichmäßig beabstandet sind.

4. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Schaufelabstand auf dem Schaufel­ rad mehrmals anzutreffen ist.

5. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Schaufelkranz eine oder mehrere Gruppen benachbarter Schaufeln jeweils gleichen Schaufel­ abstand aufweisen.

6. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeweils benachbarten Schaufeln die Winkelabweichung von der gleichmäßigen Winkel­ einteilung maximal +/-50% beträgt.

7. Pumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Schaufelrad mit 35 Schaufeln in jedem Schaufelkranz der größte Winkel von zwei benach­ barten Schaufeln 15° und der kleinste Winkel 5° beträgt.

8. Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die 35 Schaufeln in jedem Schaufelkranz auf 360° wie folgt verteilt sind: wobei die beiden Schaufelkränze um 180° zueinander versetzt sind und die Reihenfolge der Schaufeln des einen Schaufelkranzes umgekehrt zur Reihenfolge des anderen Schaufelkranzes ist.