DE538987C

DE538987C - centrifugal pump

Info

Publication number: DE538987C
Application number: DE1930538987D
Authority: DE
Original assignee: EDOUARD BEROUDIAUX
Current assignee: EDOUARD BEROUDIAUX
Priority date: 1930-02-26
Filing date: 1930-02-26
Publication date: 1931-11-20

Description

Zentrifugalpumpe Vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen an Zentrifuga7pumpen, insbesondere an sogenannten mehrstufigen Kreiselpumpen. Besonders vorteilhaft ist die Erfindung für Pumpen mit vertikaler Welle, bei welchen die verschiedenen Schaufelräder in verhältnismäßig großen Zwischenräumen angeordnet sind.Centrifugal Pump The present invention relates to improvements Centrifugal pumps, especially on so-called multistage centrifugal pumps. Particularly The invention is advantageous for pumps with a vertical shaft, in which the various Bucket wheels are arranged in relatively large spaces.

Die Zentrifugalpumpen besitzen gewöhnlich ein Schaufelrad, dessen Schaufeln an einer auf der Pumpenwelle sitzenden Scheibe befestigt sind, und ein Pumpengehäuse, welches die Wände der Saugleitungen, des Leitapparates und der Ableitungen bildet.The centrifugal pumps usually have a paddle wheel, its Blades are attached to a seated on the pump shaft disc, and a Pump housing, which covers the walls of the suction lines, the diffuser and the discharge lines forms.

Der Durchmesser der Scheibe des Schaufelrades ist gewöhnlich gleich dem Auf')endurchmesser der Schaufeln bzw. des Kreisringes, in dem die Schaufeln angeordnet sind, so daß sich die Fuge zwischen der Scheibe und der Innenwandung des Leitsystems am Ausgang aus dem Schaufelrad (am Eintritt zum Leitsystem) befindet, d. h. an einer Stelle, wo der Flüssigkeitsdruck sehr gering ist: Die Pumpenwelle geht gewöhnlich durch das Pumpengehäuse hindurch und wird durch ein an den festen Innenwänden des Leitsystems oder der Ableitungen angebrachtes Lager geführt, der Zwischenraum zwischen den angrenzenden Flächen des Schaufelrades und den das Wellenlager bildenden festen Wänden ist einerseits begrenzt durch den Spalt zwischen der Scheibe und dem benachbarten Rand dieser Innenwandungen und andererseits durch den Spalt zwischen der Welle und dem Lager. Diese Spalte münden in die Ableitungen, wo der Flüssigkeitsdruck am stärksten ist. Der große Druckunterschied zwischen den Stellen, wo die beiden Spalte -münden, verursacht sehr wesentliche Rückströmungen.The diameter of the paddle wheel disk is usually the same the on ') end diameter of the blades or the circular ring in which the blades are arranged so that the joint between the disc and the inner wall the control system is located at the exit from the paddle wheel (at the entry to the control system), d. H. at a point where the fluid pressure is very low: the pump shaft usually goes through the pump housing and is attached to the fixed by a Internal walls of the control system or the down conductors mounted bearing led Space between the adjoining surfaces of the impeller and the shaft bearing forming solid walls is limited on the one hand by the gap between the disc and the adjacent edge of these inner walls and on the other hand through the gap between the shaft and the bearing. These columns open into the derivatives where the Liquid pressure is strongest. The large pressure difference between the places where the two gaps open causes very substantial back currents.

Diese Rückströmungen setzen den Wirkungsgrad der Pumpe natürlich beträchtlich herab, und vorliegende Erfindung bezweckt die Vermeidung dieses Nachteils. Dies wird zunächst dadurch erreicht, daß der Durchmesser der Rotorscheibe beträchtlich größer als der Außendurchmesser der Schaufeln bzw. des Kreisringes gewählt wird, auf welchem die Schaufeln auf der Scheibe befestigt sind. Im Gegensatz zu ähnlichen bekannten Ausführungen muß aber gemäß der Erfindung der Rand der Scheibe sich bis in ein Gebiet des Leitsystems erstrecken, in welchem sich der Druck des Fördermittels nicht mehr merklich erhöht, damit der durch die Erfindung bezweckte Vorteil erreicht wird. Dabei bildet weiterhin der über die Schaufeln ragende Teil der Scheibe teilweise oder ganz die Innenwandung des Leitsystems, und der Flüssigkeitsdruck ist dementsprechend am Rande der Rotorscheibe beträchtlich höher als beim Austritt aus dem Schaufelrad.These back currents, of course, set the efficiency of the pump considerably and the present invention aims to obviate this disadvantage. this is first achieved in that the diameter of the rotor disk is considerable larger than the outer diameter of the blades or the circular ring is selected, on which the blades are attached to the disc. In contrast to similar ones known designs but according to the invention the edge of the disc must be up extend into an area of the control system in which the pressure of the conveying means no longer noticeably increased so that the advantage aimed at by the invention is achieved will. The part of the disk protruding over the blades continues to form partially or entirely the inner wall of the control system, and the fluid pressure is accordingly considerably higher at the edge of the rotor disk than at the exit from the paddle wheel.

Der Spalt zwischen der sich drehenden Scheibe und dem benachbarten Rande der Innenwandung des Gehäuses liegt bei der Pumpe gemäß der Erfindung, also an der Stelle, wo der Druck nur wenig oder gar nicht von dem in den Ableitungen sich unteirscheidet.The gap between the spinning disc and the adjacent one The edge of the The inner wall of the housing lies with the pump according to FIG Invention, i.e. at the point where there is little or no pressure from the in the derivatives are different.

In dem obenerwähnten Fall der Anwendung einer durchgehenden Welle münden die beiden Spalte in ganz benachbarte oder gleiche Druckgebiete, so daß die kraftverzehrenden Rückströmungen sehr vermindert oder ganz vermieden werden.In the above-mentioned case of using a through shaft the two columns open into completely adjacent or identical pressure areas, so that the force-sapping backflows can be very reduced or avoided entirely.

Es sind zwar schon Pumpen bekannt, bei welchen der Durchmesser des Rotors größer ist als der Außendurchmesser der Schaufeln bzw. des Kreisringes, auf welchem die Schaufeln auf dem Rotor befestigt sind. Doch sind diese Ausführungen nur zu dem Zwecke geschaffen worden, um die Stöße und Wirbelungen des Wassers oder anderen Fördermittels beim Übergang vom Lauf- in das Leitsystem zu vermindern, und der Außenrand des Rotors befindet sich deshalb noch an einer Stelle, wo der Druck des Fördermittels sehr klein im Vergleich zu dem am Ende des Leitsystems und in der Ableitung herrschenden ist. Die Vorteile der vorliegenden Erfindung können mit derartigen Ausführungen also nicht erreicht werden.Pumps are already known in which the diameter of the The rotor is larger than the outer diameter of the blades or the circular ring which the blades are attached to the rotor. But these are statements has only been created for the purpose of avoiding the bumps and eddies of the water or to reduce other means of conveyance during the transition from the running system to the control system, and the outer edge of the rotor is therefore still at a point where the pressure is applied of the conveyor is very small compared to the one at the end of the control system and in the derivative is ruling. The advantages of the present invention can be achieved with such designs cannot therefore be achieved.

Die Erfindung sieht nun weiterhin vor, die Pumpe mit einer Drehzahl zu betreiben, welche höher als die kritische ist; da nun aber die Drehgeschwindigkeit praktisch begrenzt ist, kann man dieses Ziel nur erreichen, indem man die kritische Geschwindigkeit der Pumpe herabsetzt oder indem man den Radius des Rotors vergrößert. Da die Rotorscheibe nach dem wesentlichen Merkmal der Erfindung einen viel größeren Durchmesser als gewöhnlich hat, erfüllt man diese Bedingung, indem man den Rand der Scheibe dick und schwer gestaltet, anstatt ihn so leicht w'ie@ möghch'zuhalten, wie man das selbstverständlich tun müßte, wenn man nicht einen bestimmten Zweck durch die andere Gestaltung verfolgte. Die Vorteile der Arbeit unter diesen Bedingungen werden später erläutert.The invention now also provides for the pump to operate at one speed operate which is higher than the critical one; but now the speed of rotation is practically limited, one can only achieve this goal by keeping the critical one Reduce the speed of the pump or by increasing the radius of the rotor. Since the rotor disk according to the essential feature of the invention is a much larger Diameter than usual, this condition is met by removing the edge the disc made thick and heavy instead of holding it as light as possible, how one would naturally have to do that if one did not have a specific purpose haunted by the other design. The benefits of working in these conditions will be explained later.

Der Erfindungsgegenstand ist durch beiliegende Zeichnung verdeutlicht, in welcher bedeuten Abb. i einen Längsschnitt durch eine mehrstufige Zentrifugalpumpe von bekannter Bauart, Abb. 2 einen Längsschnitt durch eine mehrstufige Zentrifugalpumpe gemäß der Erfindung, Abb. 3 einen Längsschnitt durch eine Pumpe gemäß der Erfindung, bei welcher die linke und die rechte Seite des Schnittes zwei etwas verschiedene Ausführungsbeispiele zeigen.The subject of the invention is illustrated by the accompanying drawing, in which Fig. i mean a longitudinal section through a multistage centrifugal pump of known design, Fig. 2 is a longitudinal section through a multistage centrifugal pump according to the invention, Fig. 3 is a longitudinal section through a pump according to the invention, in which the left and right side of the cut are two slightly different Show embodiments.

Jede Zentrifugalpumpe besitzt gewöhnlich eine Welle 5 mit einem Rotor bzw. Laufrad 6. Durch die Wirkung der Schaufeln 7 des Laufrades wird das Wasser aus der Kammer 2 angesogen und erhält im Laufrade eine mehr oder weniger große Geschwindigkeit. Dann wird der Wasserstrom umgebogen im Leitsystem 3, dessen Aufgabe in der Umwandlung der Geschwindigkeit in Druck liegt, und in welchem diese Umwandlung fast völlig zwischen dem mit 8 bezeichneten Gebiet, wo das Wasser die Schaufeln des Laufrades ver-Iäßt, und der Stelle 9, welche am weitesten von der Mittelachse der Pumpe entfernt liegt, stattfindet.Each centrifugal pump usually has a shaft 5 with a rotor or impeller 6. The action of the blades 7 of the impeller causes the water sucked out of the chamber 2 and receives a more or less high speed in the impeller. Then the water flow is bent in the control system 3, whose task is the conversion the velocity lies in pressure, and in which this conversion is almost entirely between the area marked 8, where the water hits the blades of the impeller leaves, and the point 9 which is furthest from the central axis of the pump is taking place.

Zwischen der Stelle 9 und der Saugkammer 2' der nächsten Stufe, d. h. in der Ableitung ¢, findet keine wesentliche Änderung des Druckes oder der Geschwindigkeit mehr statt.Between the point 9 and the suction chamber 2 'of the next stage, i. H. in the derivative ¢, there is no significant change in pressure or speed more instead.

Die Innenwandung des ringförmigen Weges 2, 7, 3, q., 2' ist notwendigerweise durch Spalte 13 und i q. zwischen der Scheibe i o des Schaufelrades und der Scheidewand i i des Pumpengehäuses und zwischen derWelle 5 und dem von der Scheidewand gebildeten Lager 12 unterbrochen. Bei der gewöhnlichen Bauart hat die Scheibe io die Aufgabe, die Schaufeln zu tragen sowie die obere Wandung des Laufrades zu bilden, dessen untere Wandung nach der Zeichnung (Abb. i) von einem mit den Schaufeln verbundenen Kranz 15 ,gebildet wird, die aber, wenn das Laufrad keinen solchen Kranz besitzt, von einem Teil des Gehäuses i ersetzt wird.The inner wall of the annular path 2, 7, 3, q., 2 'is necessarily through gaps 13 and i q. interrupted between the disk io of the impeller and the partition ii of the pump housing and between the shaft 5 and the bearing 12 formed by the partition. In the ordinary type, the disc io has the task to carry the blades and form the upper wall of the impeller, whose lower wall is formed by the drawing (Fig. I) from an associated with the blades rim 1 5, but if the impeller does not have such a rim, it is replaced by a part of the housing i.

Das Leitsystem ist völlig in den Gehäusekörper selbst verlegt, seine obere Wandung ist die untere Fläche der Scheidewand i i, und der Spalt 13 befindet sich im Gebiet 8, wo der Druck gerade seine geringste Höhe hat. Da die Bedingungen, unter welchen die Pumpe arbeitet, kein festes Einpassen der Einzelteile und damit keine engen Spalte 13, 14 erlauben, finden durch den Spalt 1:i, den Zwischenraum 16 zwischen der Scheibe i o und der Scheidewand i i und durch den Spalt 13 beträchtliche Rückflüsse zwischen der Saugkammer 2' (oder der Ableitung 4) und der Stelle des Eintrittes in das Leitsystem 8 statt.The control system is completely relocated into the housing body itself, his upper wall is the lower surface of the partition i i, and the gap 13 is located in area 8, where the pressure is currently at its lowest level. Since the conditions under which the pump works, no tight fitting of the individual parts and thus do not allow narrow gaps 13, 14, find through the gap 1: i, the gap 16 between the disk i o and the partition i i and through the gap 13 considerable Return flows between the suction chamber 2 '(or the discharge line 4) and the location of the Entry into the control system 8 instead.

Nach der in Abb.2 dargestellten Bauart gemäß der Erfindung wird die obere Wandung des Leitsystems anstatt ganz durch die untere Fläche der Scheidewand teilweise durch den- Umfang der Scheibe io gebildet, deren Ränder 17 sich infolgedessen über die Schaufeln 7 und den Umfang des Leitsystems 8 hinaus erstrecken.According to the type shown in Fig.2 according to the invention, the upper wall of the guidance system instead of all the way through the lower surface of the septum partially formed by the circumference of the disk io, the edges 17 of which are consequently extend beyond the blades 7 and the circumference of the control system 8.

Auf der Zeichnung nähern sich die Ränder 17 sogar der Stelle 9, von welcher aus sich der Druckzustand des Wassers bis zur Saugkammer 2' der nächsten Stufe kaum noch merklich verändert. Dadurch ist der Druckunterschied zwischen den Spalten 13 und i 4 aul3erordentlich verringert oder geradezu vernichtet, und dementsprechend sind die Rückströmungen des Wassers bedeutend geringer oder ganz vermieden.In the drawing, the edges 17 even approach the point 9, from which is the pressure state of the water up to the suction chamber 2 'of the next Level barely noticeably changed. This is the pressure difference between the Columns 13 and i 4 extraordinarily diminished or downright destroyed, and accordingly the back currents of the water are significantly less or completely avoided.

Abb.3 zeigt eine einfache Zentrifugalpumpe bzw. eine Stufe einer 'l#,lehrstufenpumpe.Fig.3 shows a simple centrifugal pump or a stage of a 'l #, training stage pump.

Die Scheibe io des Laufrades ist mit einer Muffe i S versehen, welche die Verbindung zweier Wellenenden 5 und 5' erlaubt.The disk io of the impeller is provided with a sleeve i S, which the connection of two shaft ends 5 and 5 'allowed.

Diese Muffe dreht sich in einem Kranz 19 des an der Scheidewand i i sitzenden Lagers 12. Die linke und die rechte Seite des Längsschnittes zeigen etwas verschiedene Ausführungsformen des Schaufelrades. Nach der linken Art sind die Ränder der Schaufeln 7 gegenüber der Scheibe io offen, und der Spalt 13 liegt horizontal, während rechts die Schaufeln einen Kranz 15 tragen und der Spalt 13 zylindrisch ist.This sleeve rotates in a ring 19 of the septum i i seated bearing 12. Show the left and right sides of the longitudinal section somewhat different embodiments of the paddle wheel. According to the left kind are the edges of the blades 7 are open opposite the disk io, and the gap 13 lies horizontally, while on the right the blades carry a wreath 15 and the gap 13 is cylindrical.

Abgesehen nun von der Verringerung der Wasserrückströmungen, erlaubt der Rand 17, welcher sich über die Schaufeln hinaus erstreckt, und den man schwer ausbilden kann, eilte Vergrößerung des Drehradius der Pumpe. Diese nun kann nach dem Prinzip der biegsamen Wellen gebaut sein, d. h. daß sie eine Drehzahl annimmt, welche über ihrer kritischen liegt. Sie wird sich dann um eine feste Achse drehen, die nicht genau mit der geometrischen Achse der Pumpe übereinstimmt. Da die genaue dvnamische Auswuchtung einer Pumpe dieser Art praktisch unmöglich ist, können also die Vibrationen und der vorzeitige Verschleiß nur dadurch vermieden werden, daß die Turbine sich mit einer Geschwindigkeit über der kritischen dreht.Apart from the reduction of the water backflow, allowed the edge 17, which extends beyond the blades and which is difficult to find can train, hasty increase in the radius of rotation of the pump. This now can after be built according to the principle of flexible shafts, d. H. that it assumes a speed which is above their critical. It will then turn around a fixed axis, which does not exactly coincide with the geometrical axis of the pump. Because the exact Dynamic balancing of a pump of this type is practically impossible the vibrations and premature wear can only be avoided in that the turbine rotates at a speed above the critical one.

Diese Art des Betriebes ist besonders vorteilhaft hei Pumpen mit langen Wellen und bei Pumpen mit mehreren in Zwischenräumen angeordneten Laufrädern und mit zusammengesetzten Wellen.This type of operation is particularly beneficial for long pumps Shafts and pumps with several impellers arranged in spaces and with compound waves.

Claims

PATEN TA NL SPRI.TCHE: i. Centrifugal pump, in which the guide system is mainly formed by the housing, but also has a movable part together with the rotor, characterized in that the outer edge (17) of the disc (io) of the rotor, which forms the movable part of the inner wall of the guide system, extends to a point (13) of the control system where the liquid pressure no longer differs noticeably from that prevailing in the discharge line (2).

2. Centrifugal pump according to claim i, characterized in that the edge (17) of the Disk (i o) is so thick and heavy that the critical speed of the impeller is below its operating speed.