DE4328396A1

DE4328396A1 - Bucket wheel for centrifugal pumps

Info

Publication number: DE4328396A1
Application number: DE4328396A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Metzinger
Original assignee: KSB AG; Klein Schanzlin and Becker AG
Current assignee: KSB AG; Klein Schanzlin and Becker AG
Priority date: 1993-08-24
Filing date: 1993-08-24
Publication date: 1995-03-02
Also published as: DE59405160D1; EP0640768A1; EP0640768B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Einschaufelrad für Kreiselpumpen zur Förderung von feststoffbeladenen Flüssigkeiten, insbesondere zur Förderung von Schmutzwasser mit langfaserigen Bestandteilen, wobei von den Deckscheiben des Einschaufelrades und der zwischen diesen angeordneten Schaufel ein Kanal gebildet wird.The invention relates to an impeller for centrifugal pumps for the conveyance of solids-laden liquids, especially for pumping dirty water with long fibers Ingredients, being from the cover plates of the paddle wheel and the blade arranged between them is a channel is formed.

Ein solches Einschaufelrad ist bekannt durch die DE 40 15 331 A1. Die Vorzüge dieses verstopfungsfrei fördernden Laufrades liegen in einer bezüglich der mechanischen Unwucht und des hydrodynamischen Auftriebes ausgewogenen Gestaltung und der Reduzierung einer im Einlaufbereich möglichen Kavitation auf ein unschädliches Minimum. Diese Eigenschaften werden erreicht mit einer vergleichsweise unkomplizierten Form von Schaufel und Laufrad. In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt der den Übergang zwischen der Saugseite und der Druckseite der Schaufel bildende Schaufelkopf einen Abrund radius, der wesentlich größer ist als die halbe Schaufeldicke; im Sonderfall bildet der Schaufelkopf eine ebene Fläche. Während die Schaufelsaugseite des vorbekannten Einschaufelrades vorzugsweise auf den ersten 180° des Drehwinkels einen konzentrisch zur Drehachse angeordneten Halbkreis bildet, ist die Druckseite so gestaltet, daß die Schaufel eine zum Auslaß hin stetig abnehmende Dicke besitzt. Somit werden große Materialanhäufungen im äußeren Umfangsbereich vermieden und es ergibt sich eine für das Unwuchtverhalten des Einschaufelrades günstige Massenverteilung.Such a paddle wheel is known from the DE 40 15 331 A1. The benefits of this blockage-promoting Impeller are in a mechanical unbalance and the hydrodynamic buoyancy balanced design and the reduction of one possible in the inlet area Cavitation to an innocuous minimum. These properties are achieved with a comparatively uncomplicated form of blade and impeller. In a preferred embodiment has the transition between the suction side and the The pressure side of the blade-forming blade head rounds off radius, which is much larger than half the blade thickness; in special cases, the blade head forms a flat surface. While the bucket suction side of the known bucket wheel preferably on the first 180 ° of the angle of rotation is arranged concentrically to the axis of rotation semicircle the pressure side designed so that the scoop one to the outlet has steadily decreasing thickness. Thus, big ones Material accumulations in the outer circumferential area avoided and it one results for the unbalance behavior of the paddle wheel favorable mass distribution.

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein wesentlicher weiterer Schritt zur Verringerung der Massenunwucht getan. Dies wird bei einem Einschaufelrad der eingangs genannten Gattung dadurch erreicht, daß die Schaufel, mit Ausnahme des Schaufelanfangs, ein über ihren gesamten Verlauf dünnes Schaufelgrundprofil besitzt, daß am Anfang der Schaufel eine druckseitige Verdickung angeordnet ist, deren Maß mindestens der Dicke des Schaufelgrundprofils entspricht, und daß der Radius des Schaufelkopfes mindestens der Hälfte des durch das Schaufel grundprofil und die Verdickung gebildeten Maßes entspricht.With the present invention, another essential one Step taken to reduce mass imbalance. this will in a paddle wheel of the type mentioned above achieved that the blade, with the exception of the tip of the blade, a thin blade basic profile over its entire course has that at the beginning of the blade a pressure side Thickening is arranged, the dimension of which is at least the thickness of the Corresponds to the basic blade profile and that the radius of the Bucket head at least half of that through the bucket basic profile and the thickening formed dimension corresponds.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß wichtige Funktionen des Einschaufelrades, vor allem die Verstopfungs freiheit bei der Mitförderung von langfaserigen Bestandteilen, durch den Schaufelanfang, insbesondere den Schaufelkopf des Einschaufelrades bestimmt werden, während die im weiteren Verlauf des Strömungsweges maßgeblichen Einflüsse vor allem durch die Schaufelsaugseite ausgeübt werden. Die Schlußfolgerung, daß es zur Erreichung der gewünschten Eigenschaften keiner vom Schaufelanfang bis zum -ende durchgehend dicken Schaufel bedarf, war ein weiterer Schritt zur Erfindung. Tatsächlich wird nun eine Schaufel ermöglicht, die bis auf den verdickten Schaufelanfang eine mit den Schaufeln von Reinwasser-Laufrädern vergleichbare Stärke besitzt, also ein kleines Verhältnis Dicke : Länge hat.The invention is based on the finding that important Functions of the paddle wheel, especially the constipation freedom to support long-fiber components, through the beginning of the blade, in particular the blade head of the Bucket wheel are determined while the rest Significant influences before the course of the flow path all be exercised through the bucket suction side. The Conclusion that it is to achieve the desired Properties none from the beginning of the blade to the end a thick shovel was a further step to the invention. In fact, a shovel is now enabled the one except the thickened tip of the shovel with the Buckets of pure water impellers of comparable strength has a small ratio of thickness: length.

Bevorzugt wird auch hier eine Schaufel, die vom Einlauf bis mindestens 90° des Drehwinkels konzentrisch zur Drehachse des Einschaufelrades verläuft. Die Erfindung beschränkt sich aber nicht auf diese Ausführungsform; sie ist durchaus auch bei anders gestalteten Schaufeln anwendbar. A blade that extends from the inlet to at least 90 ° of the angle of rotation concentric to the axis of rotation of the Paddle wheel runs. However, the invention is limited not on this embodiment; it is also with differently designed blades can be used.

Die Verdickung am Schaufelanfang und ihr Übergang zum Grundprofil der Schaufel können in verschiedenen Formen und durch unterschiedliche Mittel verwirklicht werden. Die Unteransprüche nennen einige bevorzugte Ausführungen.The thickening at the beginning of the blade and its transition to Basic profile of the shovel can come in different shapes and be realized by different means. The Subclaims list some preferred designs.

Das Grundprofil der Schaufel und die Verdickung können einstückig oder zweiteilig ausgeführt sein. Für die zweiteilige Ausführung sprechen vor allem eine erleichterte Herstellung bei Blechbauweise und eine mögliche weitere Gewichtsverringerung, beispielsweise bei einer aus Kunststoff hergestellten Verdickung. Die Verdickung muß auch nicht aus einem kompakten Bauteil bestehen; da es auf ihre strömungsleitende Funktion ankommt, kann sie ebenso durch ein offenes oder geschlossenes Leitprofil, beispielsweise aus Blech, gebildet werden. Für die Wirkung der durch die Verdickung gestalteten Außenkontur hat es keinen negativen Einfluß, wenn zwischen dem Schaufelgrundprofil und der Verdickung ein Spalt vorhanden ist. Der durch den Spalt auf die Strömung im Bereich des Schaufelkopfes ausgeübte Einfluß kann allerdings zur Verbesserung einer Mitförderung fester Bestandteile genutzt werden.The basic profile of the bucket and the thickening can be made in one piece or two parts. For the two-part Execution speak in particular of facilitated production Sheet metal construction and a possible further weight reduction, for example, one made of plastic Thickening. The thickening does not have to be compact Component exist; since it depends on their flow-guiding function arrives, it can also be opened or closed Guide profile, for example made of sheet metal. For the It has the effect of the outer contour created by the thickening no negative influence if between the basic blade profile and there is a gap in the thickening. The one through the gap exerted on the flow in the area of the blade head However, influence can improve co-funding fixed components can be used.

Es wird im übrigen empfohlen, die Verdickung einschließlich ihres Überganges zum Grundprofil der Schaufel nicht über einen Winkel von ϕ = 90° hinaus zu erstrecken (wobei ϕ = 0° ein den Schaufelkopf tangierender Radialstrahl ist). Bevorzugt wird eine Ausführung, bei der die Verdickung ohne ihren Übergang zum Grundprofil der Schaufel über einen Winkelsektor von Δϕ 40° reicht.It is also recommended, including the thickening their transition to the basic profile of the blade does not have one Extend angle of ϕ = 90 ° (where ϕ = 0 ° in the Is tangential radial jet). Is preferred an embodiment in which the thickening without its transition to Basic profile of the blade over an angle sector of Δϕ 40 ° enough.

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt inThe invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment explained. The drawing shows in

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein erfindungsgemäßes Einschaufelrad, in Fig. 1 shows an axial section through an impeller according to the invention, in

Fig. 2 einen Radialschnitt durch das Laufrad der Fig. 1, in Fig. 2 shows a radial section through the impeller of Fig. 1, in

Fig. 3 einen erfindungsgemäß gestalteten Schaufelanfang in Einzeldarstellung und in Fig. 3 is a blade designed according to the invention in top view and in individual

Fig. 4 einen erfindungsgemäßen, durch ein Leitprofil gebildeten Schaufelanfang in Einzeldarstellung. Fig. 4 shows a blade start according to the invention, formed by a guide profile, in individual representation.

Das gegossene Einschaufelrad der Fig. 1 und 2 besitzt eine vordere Deckscheibe 1, eine hintere Deckscheibe 2 und eine Schaufel 3. Durch diese Teile wird ein zwischen ihnen eingeschlossener Kanal 4 gebildet, der zwischen dem Einlauf 5 und dem Austritt 6 des Einschaufelrades verläuft. Die Schaufel 3 verfügt über eine Saugseite 7 und eine Druckseite 8.The cast single-blade of FIGS. 1 and 2 has a front cover plate 1, a rear cover plate 2 and a blade 3. These parts form a channel 4 enclosed between them, which runs between the inlet 5 and the outlet 6 of the impeller. The blade 3 has a suction side 7 and a pressure side 8 .

Die Schaufel 3 besteht aus einem Grundprofil 9 von durchgehend gleichbleibender Dicke und einer am Schaufelanfang angeordneten Verdickung 10, die aus einem an das Grundprofil 9 angefügten kompakten Körper besteht. Der durch das Grundprofil 9 und die Verdickung 10 gemeinsam gebildete Schaufelkopf 11 besitzt etwas mehr als die doppelte Dicke des Grundprofils 9, er ist eben ausgebildet und hat abgerundete Übergänge zur Saugseite 7 und zur Druckseite 8. Die Abflachung des Schaufelkopfes 11 verhindert das Anlagern langfaseriger Bestandteile des Fördermediums.The blade 3 consists of a basic profile 9 of constant thickness throughout and a thickening 10 arranged at the beginning of the blade, which consists of a compact body attached to the basic profile 9 . The blade head 11 formed jointly by the base profile 9 and the thickening 10 has slightly more than twice the thickness of the base profile 9 , it is flat and has rounded transitions to the suction side 7 and to the pressure side 8 . The flattening of the blade head 11 prevents long-fiber components of the conveying medium from accumulating.

Die Saugseite 7 der Schaufel 3 beschreibt auf den ersten 180° des Drehwinkels der Schaufel 3 einen konzentrisch zur Drehachse des Einschaufelrades angeordneten Halbkreis. Mit Ausnahme des durch die Verdickung 10 gebildeten Bereiches folgt die Druckseite 8 ebenfalls einem konzentrischen Halbkreis um die Drehachse des Einschaufelrades. Der an den Halbkreisbereich anschließende Austrittsbereich der Schaufel 3 besitzt einen positiven Schaufelwinkel. The suction side 7 of the blade 3 describes, on the first 180 ° of the angle of rotation of the blade 3, a semicircle arranged concentrically to the axis of rotation of the impeller. With the exception of the area formed by the thickening 10 , the pressure side 8 likewise follows a concentric semicircle around the axis of rotation of the impeller. The outlet area of the blade 3 adjoining the semicircular area has a positive blade angle.

Bei dem in der Fig. 3 dargestellten Schaufelanfang wird ebenfalls von einem Grundprofil 9 und einer Verdickung 10 ausgegangen. Heer befindet sich jedoch zwischen beiden ein die Strömung am Schaufelkopf 11 und am Ende der Verdickung 10 beeinflussender Spalt 12. Die durch den Spalt 12 im Bereich des Schaufelanfangs erzeugten Verwirbelungen wirken unterstützend in bezug auf eine Verhinderung des Ablagerns von langfaserigen Bestandteilen. Die Verdickung 10 verläuft in einem Winkelbereich von ϕ = 0° bis ϕ = 40°, wobei ϕ = 0° ein den Schaufelkopf 11 tangierender Radialstrahl ist. Der Übergang der Verdickung 10 zum Grundprofil 9 folgt einer an das Grundprofil 9 angelegten Tangente 13.At the beginning of the blade shown in FIG. 3, a base profile 9 and a thickening 10 are also assumed. However, there is a gap 12 between the two which influences the flow at the blade head 11 and at the end of the thickening 10 . The swirls generated by the gap 12 in the area of the blade start have a supporting effect in preventing long-fiber components from being deposited. The thickening 10 extends in an angular range from ϕ = 0 ° to ϕ = 40 °, where ϕ = 0 ° is a radial jet tangent to the blade head 11 . The transition of the thickening 10 to the basic profile 9 follows a tangent 13 applied to the basic profile 9 .

Die der Fig. 4 entnehmbare Variante besitzt ebenfalls eine Verdickung am Schaufelanfang, die hier aber durch ein konturbildendes Leitprofil 14 gebildet wird, welches aus Blech besteht. Auch hier ist ein Spalt 12 zwischen dem Grundprofil 9 und dem die Verdickung bildenden Leitprofil 14 vorhanden, der sich allerdings im Gegensatz zur Ausführung der Fig. 3 noch zu einem Hohlraum 15 erweitert. Falls der Hohlraum 15 wegen besonderer Einsatzbedingungen des Einschaufelrades unerwünscht sein sollte, kann dieser durch ein weiteres, der Kontur des Grundprofils folgendes Blech verschlossen werden. Ebenso kann das Leitprofil 14 ohne einen Spalt 12 mit dem Grundprofil 9 verbunden werden. - Die Ausführung der Fig. 4 besitzt gegenüber den Ausführungen der vorangegangenen Figuren den Vorteil einer weiteren Gewichts- und Unwuchtreduktion.The variant shown in FIG. 4 also has a thickening at the beginning of the blade, which is formed here by a contour-forming guide profile 14 , which consists of sheet metal. Here, too, there is a gap 12 between the basic profile 9 and the guide profile 14 forming the thickening, which, in contrast to the embodiment in FIG. 3, widens into a cavity 15 . If the cavity 15 should be undesirable because of the special operating conditions of the paddle wheel, this can be closed by a further sheet metal following the contour of the basic profile. Likewise, the conductor section 14 may be without a gap 12 with the base section 9 are connected. - The embodiment of FIG. 4 has the advantage of a further weight and unbalance reduction compared to the embodiments of the previous figures.

Claims

1. Bucket wheel for centrifugal pumps for the conveyance of solids-laden liquids, in particular for the conveyance of dirty water with long-fiber constituents, a channel ( 4 ) being formed by the cover disks ( 1 , 2 ) of the bucket wheel and the blade ( 3 ) arranged between them, characterized in that in that the blade (3), with the exception of the blade root, a thin over its entire course basic blade profile (9), in that at the beginning of the blade (3), a pressing-side thickening (10) is arranged, the level of at least the thickness of the basic blade profile ( 9 ), and that the radius of the blade head ( 11 ) corresponds to at least half of the dimension formed by the blade base profile ( 9 ) and the thickening ( 10 ).

2. Bucket wheel according to claim 1, characterized by a continuous transition of the thickening ( 10 ) to the basic profile ( 9 ) of the blade ( 3 ).

3. Bucket wheel according to claim 2, characterized in that the transition follows a tangent ( 13 ) applied to the basic profile ( 9 ) of the blade ( 3 ).

4. Bucket wheel according to claim 1, characterized in that the transition of the thickening to the base profile ( 9 ) of the blade takes place in the form of a tear-off edge.

5. Bucket wheel according to claim 1, characterized in that the thickening ( 10 ) and its transition to the basic profile ( 9 ) extends over an angular sector of Δϕ 90 °, where ϕ = 0 ° is a radial jet tangent to the blade head ( 11 ).

6. Bucket wheel according to claim 5, characterized in that the thickening ( 10 ) extends without an transition to the basic profile ( 9 ) over an angular sector of Δϕ 40 °.

7. Bucket wheel according to claim 1, characterized in that the basic profile ( 9 ) of the blade ( 3 ) and the thickening ( 10 ) are made in one piece.

8. Bucket wheel according to claim 1, characterized by a two-part design of the basic profile ( 9 ) of the blade ( 3 ) and thickening ( 10 ).

9. Bucket wheel according to claim 8, characterized in that the thickening ( 10 ) consists of a compact body.

10. Bucket wheel according to claim 9, characterized in that the thickening ( 10 ) consists of a different material than the basic profile ( 9 ) of the blade ( 3 ).

11. Bucket wheel according to claim 8, characterized in that the thickening is generated by a contour-forming guide profile ( 14 ).

12. Bucket wheel according to claim 11, characterized in that the guide profile ( 14 ) consists of sheet metal.

13. Bucket wheel according to claim 9 or 11, characterized by a gap ( 12 ) between the base profile ( 9 ) of the blade ( 3 ) and the thickening ( 10 , 14 ).