DE57626C

DE57626C - Centrifugal pump or fan, j

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Publication number: DE57626C
Application number: DENDAT57626D
Authority: DE
Original assignee: A. RATEAU in St. Etienne, Loire, 3 Place de I la Charite
Anticipated expiration: 1910-09-02

Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

KLASSE'59: Pumpen.CLASS '59: Pumps.

Die den Gegenstand des vorliegenden Patentes bildenden Centrifugalpumpen und Centrifugalventilatoren sind, aus den beiden Zeichnungen ersichtlich, von welchen Fig. 1 bis 4 einen Centrifugalventilator, Fig. 5 bis 8 eine Centrifugalpumpe darstellen.The centrifugal pumps and fans forming the subject of the present patent are apparent from the two drawings, of which Figs a centrifugal fan, Figs. 5 to 8 represent a centrifugal pump.

Sämmtliche Theile der genannten beiden Apparate sind so angeordnet, dafs die Flüssigkeit, sei es Wasser oder Luft, mit grofser Geschwindigkeit die Apparate durchströmen kann und Druckverluste infolge von Wirbeln oder Stöfsen vermieden werden.All parts of the two mentioned apparatuses are arranged in such a way that the liquid, be it water or air, can flow through the apparatus at great speed and pressure losses due to eddies or bumps can be avoided.

Dadurch erzielt man bei möglich kleinsten Abmessungen der Apparate eine sehr hohe Leistung bei verhältnifsmäfsig geringem Kraftverbrauch. Die wesentlichen Theile der Centrifugalpumpen und Centrifugalventilatoren sind:In this way, with the smallest possible dimensions of the apparatus, a very high one is achieved Performance with relatively little power consumption. The essential parts of the centrifugal pumps and centrifugal fans are:

ι. das Flügelrad, welches der Flüssigkeit dadurch Geschwindigkeit ertheilt, dafs es erstere in einer bestimmten Bewegungsrichtung vor sich hertreibt;ι. the impeller, which the liquid thereby Speed indicates that the former precedes it in a definite direction of motion drifts;

2. der Auslaufraum (Diffusor), welcher die lebendige Kraft des Flüssigkeitsstromes in nutzbaren statischen Druck umsetzt.2. the outlet space (diffuser), which utilizes the vital force of the flow of liquid converts static pressure.

Das Flügelrad, Fig. 1 bis 4, besteht aus einem auf der Achse festsitzenden Boden A, welcher nach dem Kreisbogen α b, Fig. 2, gekrümmt ist, und aus den an dem Boden befestigten Flügeln B, welche eine bestimmte Form haben. · ■ .The impeller, FIGS. 1 to 4, consists of a base A which is fixed on the axis and which is curved according to the circular arc α b, FIG. 2, and of the vanes B which are attached to the base and which have a certain shape. · ■.

Die Anzahl der Flügel beträgt für die Ven'tl·- latoren circa 30, für die Pumpen circa 20.The number of wings for the Ven'tl - about 30 for the pumps, about 20 for the pumps.

Jeder Flügel ist von vier Linien begrenzt. Die Linie a-b entspricht dem Kreisbogen, nach welchem der Flügelradbogen gekrümmt ist; die Linie b-c stellt die cylindrische Begrenzung des Umfanges des Flügelrades dar; die Linie c-d entspricht der Form des festen Gehäuses, in welchem sich das Flügelrad dreht und an welchen sich der konische Einlauf C anschliefst. Die Linie d-a begrenzt den Flügel am Einlauf.Each wing is bounded by four lines. The line ab corresponds to the arc of a circle after which the impeller arc is curved; the line bc represents the cylindrical boundary of the circumference of the impeller; the line cd corresponds to the shape of the fixed housing in which the impeller rotates and to which the conical inlet C adjoins. The line there delimits the wing at the inlet.

Der Flügel erfafst also die Flüssigkeit mit der Kante d α und wirft sie an der Kante b c aus. .The wing thus grabs the liquid with the edge d α and ejects it at the edge bc . .

Dabei wird der von der Flüssigkeit zu machende Weg einerseits durch den Boden des Flügelrades, andererseits durch die Wandung des Gehäuses vorgeschrieben. Die Krümmung des letzteren ist so berechnet, dafs die relative Geschwindigkeit der Flüssigkeit zwischen den Flügeln annähernd constant ist.The path to be made by the liquid is through the ground on the one hand of the impeller, on the other hand, prescribed by the wall of the housing. The curvature the latter is calculated so that the relative velocity of the liquid is between the wings is approximately constant.

Die Oberfläche des Flügels mufs auf folgende Weise entstanden gedacht werden, Fig. 3, 7, 8 und 9: Ein in einer zur Achse des Flügelrades senkrechten Ebene befindlicher Kreisbogen c e χ verändert seine Lage mittelst einer doppelten Bewegung. Er gleitet längs der Achse und dreht sich um dieselbe so, dafs seine Ebene immer senkrecht zur Achse bleibt, dafs also' der Punkt χ in der Achse bleibt und der Punkt c' auf der das Flügelrad begrenzenden Cylinderfläche den Bogen b' c' f beschreibt. The surface of the wing must be thought of as being created in the following way, Figs. 3, 7, 8 and 9: A circular arc ce χ located in a plane perpendicular to the axis of the impeller changes its position by means of a double movement. It slides along the axis and rotates about it in such a way that its plane always remains perpendicular to the axis, so that 'the point χ remains in the axis and the point c' on the cylinder surface delimiting the impeller describes the arc b 'c' f .

Der Mittelpunkt dieses Bogens liegt in der Mittelebene der Kronenbreite des Ventilatoroder Pumpenflügelrades Q x. The center of this arc lies in the center plane of the crown width of the fan or pump impeller Q x.

Die die Flügeloberfläche beschreibende Erzeugungslinie b-a weicht nach dem Mittelpunkt χ zu etwas von dem Kreisbogen ce χ ab, während sie den Umfang der das Flügelrad begrenzenden Cylinderfläche unter einem Winkel von ungefähr 45⁰ schneidet.The wing surface descriptive ba generating line deviates toward the center χ to some of the circular arc ce from χ, whereas it intersects the periphery of the impeller bounding Cylinderfläche at an angle of about 45 ^0th

Die auf diese Weise erzeugte Flügeloberfläche besitzt folgende Eigenschaften:The wing surface created in this way has the following properties:

Sie schneidet den Boden des Flügelrades fast überall unter einem rechten Winkel, und zwar an ihrer längsten Begrenzungslinie, und giebt, da sie nach allen Seiten gekrümmt ist, dem Flügel eine grofse Steifigkeit.It cuts the bottom of the impeller almost everywhere at a right angle, namely at its longest boundary line, and gives, as it is curved on all sides, to the Wings great rigidity.

Die Flüssigkeit tritt in den Einlauf mit geringem Stofs ein und wird am Umfang mit der gröfstmöglichen Geschwindigkeit ausgetrieben; denn der Flügel ist nach vorn unter einem Winkel von ungefähr 45 ° gebogen:The liquid enters the enema with little substance and is with the circumference expelled at the highest possible speed; because the wing is forward under bent at an angle of approximately 45 °:

Die verschiedenen Theilchen der Flüssigkeit werden vom Einlauf bis zum Austritt allmälig' vorwärts getrieben und haben die von ihnen beschriebenen Wege annähernd gleiche Krümmungsradien, jedenfalls aber allmälig veränderliche. The various particles of the liquid become gradually from the inlet to the outlet. driven forward and the paths they describe have approximately the same radii of curvature, in any case, they are gradually changing.

Das Flügelrad sitzt auf dem konischen Ende der Welle und hat eine konische Verlängerung / k, Fig. 2 und 6.The impeller sits on the conical end of the shaft and has a conical extension / k, Figs. 2 and 6.

Diese Verlängerung und der konische Einlauf C dienen dazu, die Flüssigkeit ohne Stofs in das Flügelrad einzuführen.This extension and the conical inlet C serve to introduce the liquid into the impeller without substance.

Der Auslaufraum (Diffusor) besteht aus drei Theilen:The outlet space (diffuser) consists of three parts:

1. einem flachen, spiralförmigen Theil D, dessen beide parallele Flächen am Umfange durch eine archimedische Spirale begrenzt sind, deren Höhe also vom Ausgangspunkt E allmälig zunimmt;1. a flat, spiral-shaped part D, the two parallel surfaces of which are bounded on the circumference by an Archimedean spiral, the height of which increases gradually from the starting point E;

2. einem an diesen flachen Theil sich anschliefsenden Theil mit rundem oder quadratischem Querschnitt F, dessen Gröfse entsprechend der Spirale zunimmt;2. A part adjoining this flat part with a round or square cross-section F, the size of which increases in accordance with the spiral;

- 3. einem Ausströmungshals von konischer oder pyramidaler Form G.- 3. an outflow throat of conical or pyramidal shape G.

Das Neue an diesem Auslaufraum (Diffusor) ist die Verbindung des flachen, spiralförmigen Theiles mit dem ausgebauchten Theil von rundem oder quadratischem Querschnitt. Diese Form des Auslaufraumes ermöglicht die beinahe-vollständige Umwandlung der lebendigen Kraft des Flüssigkeitsstromes in statischen Druck, bevor die Flüssigkeit zum Ausströmungshals gelangt, und zwar mit Vermeidung eines jeglichen Stofses.The new thing about this outlet space (diffuser) is the connection of the flat, spiral-shaped one Part with the bulged part of round or square cross-section. These The shape of the spout enables the almost complete Conversion of the living force of the flow of liquid into static pressure before the liquid reaches the outlet neck with avoidance of any substance.

Da die Höhe des flachen, spiralförmigen Theiles entsprechend dem abgewickelten Bogen zunimmt, so findet dasselbe auch statt mit der Ausströmungsöffnung, welche dieser Theil dem Flüssigkeitsstrom darbietet. Dagegen wachsen die Querschnitte des runden, quadratischen oder überhaupt ausgebauchten Theiles nach einer Parabel in der Weise, dafs der Querschnitt am Ende des Auslaufraumes ungefähr das Dreifache von dem beträgt, der ohne den flachen Theil vorhanden sein würde. Die auf den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Apparate sind für grofse Mengen bei gewöhnlichem Druck construirt. Will man einen Ventilator oder eine Pumpe zur Erzeugung von hohem Druck anwenden, so mufs man das Flügelrad sehr rasch kufen lassen; denn der Druck ist proportional dem Quadrat der Umdrehungszahl.Since the height of the flat, spiral-shaped part corresponds to the developed arc increases, the same takes place with the outflow opening which this part gives to the Liquid flow presents. In contrast, the cross-sections of the round, square or generally bulged part according to a parabola in such a way that the cross-section is at the The end of the spout is roughly three times that of the one without the flat one Part would be present. The apparatus shown in the accompanying drawings are designed for large quantities under ordinary pressure. Do you want a fan or use a pump to generate high pressure, one must use the impeller can be skimmed very quickly; because the pressure is proportional to the square of the number of revolutions.

Um in diesem Falle die von der Flügelradwelle zu übertragende Kraft nicht zu sehr zu steigern, empfiehlt es sich, die Gröfse des den Apparat passirenden Flüssigkeitsstromes zu verringern. Dies wird dadurch erreicht, dafs man die-Profile ab und cd mehr nähert, wodurch das von dem Flügelrad beschriebene Volumen vermindert wird.In order not to increase too much the force to be transmitted by the impeller shaft in this case, it is advisable to reduce the size of the liquid flow passing through the apparatus. This is achieved by approximating the profiles ab and cd more closely, as a result of which the volume described by the impeller is reduced.

In Fig. 9 bedeutet die Linie k-x-x-x-x-x die Achse des Ventilators oder der Pumpe, PQRS Kreise auf der das Flügelrad begrenzenden Cylinderfläche.In FIG. 9, the line kxxxxx denotes the axis of the fan or the pump, PQRS circles on the cylinder surface delimiting the impeller.

P und R sind die beiden Kreisflächen, welchedas Flügelrad an seinem äufseren Umfang begrenzen, Q eine in der Mitte zwischen P und R liegende Kreisfläche, welche die Breite des Flügels b c an seinem äufseren Umfang halbirt (s. Fig. 8). ;P and R are the two circular surfaces which delimit the impeller on its outer circumference, Q a circular surface lying in the middle between P and R , which halves the width of the wing bc on its outer circumference (see Fig. 8). ;

S bedeutet die Kreisfläche, welche das Flügelrad an seinem inneren Umfang bei α, Fig. 2, begrenzt. S means the circular area which delimits the impeller on its inner circumference at α, FIG. 2.

Die Oberfläche des Flügelrades wird durch den Kreisbogen c e beschrieben, welcher in einer zur Achse des Flügelrades senkrechten; Ebene liegt und die das Flügelrad begrenzende Cylinderfläche unter einem Winkel von ungefähr 45⁰ schneidet.The surface of the impeller is described by the circular arc ce , which is perpendicular to the axis of the impeller; Plane and the impeller defining Cylinderfläche intersects at an angle of about 45 ^0th

Der Kreisbogen c e ist durch eine gerade, durch die Achse. des Flügelrades k χ χ . . . gehende Linie e-x verlängert gedacht; dieselbe ist auf der Zeichnung nur angegeben, um die .Entstehungsweise der Flügeloberfläche zu veranschaulichen. The arc of a circle ce is straight through the axis. of the impeller k χ χ. . . walking line ex lengthened; the same is indicated on the drawing only to illustrate the way in which the wing surface is formed.

Die Entstehungsweise ist folgende:The way of creation is as follows:

Der Kreisbogen c e und die mit ihm verbundene gerade Linie e-x verändert seine Lage durch eine doppelte Bewegung in der Weise, dafs, während die Linie c-e-x immer in einer zur Achse senkrechten Ebene bleibt, der Punkt χ längs der Achse k χ gleitet, der Punkt c aber auf der das Flügelrad begrenzenden Cylinderfläche die Curve A B beschreibt. In der Zeichnung sind fünf verschiedene Lagen der Linie c-e-x dargestellt. Wird die Curve A B auf eine Ebene abgewickelt, welche die Cylinderfläche tangirt, so entspricht sie dem Kreisbogen, welcher in Fig. 4 durch den Kreisbogen b' b'f dargestellt ist.The circular arc ce and the connected with him straight line ex changes its position by a double movement in such a way, that while the line always cex in a direction perpendicular to the axis is, the point χ along the axis k χ slides, the point c but describes the curve AB on the cylinder surface delimiting the impeller. In the drawing, five different layers of the line cex are shown. If the curve AB is developed on a plane which is tangent to the cylinder surface, it corresponds to the arc of a circle which is represented in FIG. 4 by the arc of a circle b 'b'f .

Im Punkt D der mittleren Ebene Q des Flügelrades tangirt der Kreisbogen A B die Erzeugungslinie D-D der Cylinderfläche, im Punkt B macht die Tangente des Kreisbogens AB einen gewissen'Winkel, zwischen 5obis6o°, mit der Erzeugungslinie B-B der Cylinderfläche. At point D of the middle plane Q of the impeller the circular arc AB touches the generating line DD of the cylinder surface, at point B the tangent of the circular arc AB makes a certain angle, between 50 to 60 °, with the generating line BB of the cylinder surface.

Claims

The line cex thus describes the angle AOB ^1, while the point at the axis χ χ k slides; this angle is average

The intersection of the surface created in this way with a body of revolution, which is formed by the fact that the plane abcd (see Fig. 8) rotates around the impeller axis, limits the vane at its circumference.

ab is an arc of a circle, cd is a quarter ellipse, α d is an arc of a circle, bc is a line parallel to the impeller axis, that is, the generation line of the cylinder surface.

Patent application:

ι. Centrifugalpumpe or fan, in which is formed the surface of the free-standing on a shaped according to a circular arc wing wheel body in such a manner, that a circular arc fee) along a straight line parallel to the wheel axle fe-ee. . .) and a curve (AB) lying on the cylindrical boundary surface of the wheel moves, the plane of the circular arc always being perpendicular to the wheel axis.

2. An embodiment of the under ι. marked Centrifugal pump or fan, whose housing shape adjoins the open side of the impeller as a result arises that a quarter ellipse, which through a straight one, against the impeller axis inclined line is elongated, rotates around the impeller axis.

3. An embodiment of the under ι. marked Centrifugal pump or fan, the outlet of which consists of two parts, the inner of which is everywhere the same width, but steadily increasing radial height, whereas the outer one

• Part a round, steadily increasing Has cross-section.

For this purpose 2 sheets of drawings.