EP0109550A2

EP0109550A2 - Laufrad für eine Freistrompumpe

Info

Publication number: EP0109550A2
Application number: EP83110411A
Authority: EP
Inventors: Hans Heimgartner; Karl Wirz
Original assignee: Hany & Cie Ag; HAENY AND CIE AG
Current assignee: Hany & Cie Ag; HAENY AND CIE AG
Priority date: 1982-11-19
Filing date: 1983-10-19
Publication date: 1984-05-30
Also published as: EP0109550A3; CH657672A5; CA1189632A

Abstract

Bei dem mit radial verlaufenden Schaufeln (7), die von einem Grundkörper (6) in Richtung gegen das Fördermedium hin abstehen, versehenen Laufrad (4) steht eine einzige Schaufel (7') um ein grösseres Mass von diesem Grundkörper (6) weg als die übrigen Schaufeln (7). Die freien Kanten (7a) dieser übrigen Schaufeln (7) liegen in einer Ebene (E), die rechtwinklig zur Laufradachse (4a) steht. Die erhöhte Schaufel (7') weist nun einen Abschnitt (7b) auf, der über diese Ebene (E) vorsteht. Dieser überstehende Schaufelabschnitt (7b) bewirkt nun ein Aufreissen und Verwirbeln der Mediumsoberfläche auch bei Fördermedien hoher Konsistenz. Es ist demzufolge auch möglich, Medien mit einer hohen Konsistenz, z.B. Zementsuspensionen und Fliessmörtel mit hohem Sandgehalt, zu fördern, die mit den herkömmlichen Freistrompumpen nicht oder nur sehr schwer gefördert werden können.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laufrad für eine Freistrompumpe gemäss Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei Freistrom-oder Wirbelradpumpen ist bekanntlich das Laufrad seitlich des Pumpengehäuses angebracht und damit aus dem Förderstrom herausgezogen. Das Laufrad wirkt somit nur indirekt auf das Fördermedium ein, und zwar dadurch, dass es bei seiner Drehung dem Fördermedium Wirbelimpulse vermittelt. Diese Anordnung des Laufrades bringt nun·eine Herabsetzung der Verstopfungsgefahr und des Laufradverschleisses und trägt auch zur Schonung des Fördermediums bei. Freistrompumpen eignen sich daher vor allem zum Fördern von Medien mit einem besonders hohen Gehalt von Feststoffen, auch solchen mit abrasiven Eigenschaften. Bei den herkömmlichen Laufrädern für solche Freistrompumpen legen die freien Kanten der Schaufeln, die sich alle um dasselbe Mass von einem Grundkörper weg erstrecken, eine Ebene oder eine Rotationsfläche, z.B. eine Kegelfläche, fest.
Es hat sich nun gezeigt, dass ein Fördern von Medien hoher Konsistenz mittels den bekannten Freistrompumpen sehr erschwert, ja sogar unmöglich ist. Bei derartigen Medien entsteht nämlich in diesen eine der Kontur des Laufrades entsprechende Vertiefung, und das Laufrad streicht über das Fördermedium hinweg, so dass das Laufrad keine Förderwirkung mehr zu entfalten vermag.
Werden solche bekannten Freistrompumpen mit vertikaler Laufradwelle eingesetzt, so ergeben sich insbesondere beim Einbau in offene Behälter, Schächte und dergleichen zudem Schwierigkeiten beim Anfahren. Beim Füllen der Förderleitung und des Pumpengehäuses kann sich nämlich im Bereich des Laufrades zwischen diesem und der Flüssigkeitsoberfläche ein Luftpolster bilden, das ein Aufreissen der Flüssigkeitsoberfläche durch das Laufrad und damit auch die für das Fördern erforderliche Wirbelbildung verhindert.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Laufrad der eingangs genannten Art zu schaffen, das unter Vermeidung der vorstehend genannten Nachteile und unter den unterschiedlichsten Einbau- und Betriebsbedingungen ein einwandfreies Fördern von Medien der verschiedensten Art, u.a. auch solcher sehr hoher Konsistenz, ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 gelöst.
Da die Höhe der um ein grösseres Mass vom Grundkörper abstehenden Schaufeln grösser ist als die an der entsprechenden Stelle der übrigen Schaufeln gemessene Höhe, stehen die erstgenannten Schaufeln in Richtung gegen das Fördermedium hin über die andern Schaufeln vor. Das hat nun zur Folge, dass durch die vorstehenden Abschnitte der höhern Schaufeln die Oberfläche des Mediums aufgerissen und eine Verwirbelung erzielt wird, die ein einwandfreies Fördern auch von Medien hoher Konsistenz, wie z.B. Zementsuspensionen und Fliessmörtel mit hohem Sandgehalt, ermöglicht. Durch das Erhöhen eines Teils der Schaufeln wird zudem die Bildung eines stehenden Luftpolsters zwischen Laufrad und Oberfläche des Fördermediums vermieden, was es auch ermöglicht, die mit einem erfindungsgemässen Laufrad ausgerüstete Freistrompumpe in vertikaler Bauweise einzusetzen.
Neben der durch.das Laufrad einer Freistrompumpe ohnehin erzeugten axialsymmetrischen Wirbelbildung wird durch die über die übrigen Schaufeln vorstehenden Schaufeln eine asymmetrische Wirbelbildung verursacht, durch die die Förderwirkung der Freistrompumpe weiter erhöht wird. Eine im Sinne der oben erwähnten Vorteile besonders gute Wirkung wird jedoch mit einem Laufrad erzielt, bei dem nur eine einzige Schaufel um ein grösseres Mass vom Grundkörper absteht als die restlichen Schaufeln.
Im folgenden wird nun an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes näher erläutert.
Es zeigt rein schematisch:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Freistrompumpe entlang der Linie I - I in Fig. 2,
Fig. 2 einen Schnitt durch die Freistrompumpe entlang der Linie II - II in Fig. 1, und
Fig. 3 in gegenüber den Fig. 1 und 2 vergrössertem Massstab eine Abwicklung des Schnittes entlang der Linie III - III in Fig. 2.

Die in den Fig. dargestellte Freistrom- oder Wirbelradpumpe weist ein Gehäuse 1 mit einem Eintrittstutzen 2 und einem Austrittstutzen 3 für das Fördermedium auf. Seitlich des Gehäuses 1 ist ein in dieses hineinragendes Laufrad 4 angeordnet, das auf einer Welle 5 sitzt. Diese Welle 5 ist mit einem nicht dargestellten Antriebsmotor verbunden, durch den das Laufrad 4 in Richtung des Pfeiles A angetrieben wird.
Das Laufrad 4 weist einen Grundkörper 6 auf, von dem eine Anzahl von radial verlaufenden Schaufeln 7 absteht. Eine einzige dieser Schaufeln 7, nämlich die mit 7' bezeichnete Schaufel, steht dabei um ein grösseres Mass vom Grundkörper 6 ab als die übrigen Schaufeln 7, wie das insbesondere aus den Fig. 1 und 3 hervorgeht. Die Höhe H' dieser Schaufel 7' ist somit grösser als die Höhe H der übrigen Schaufeln 7 (Fig. 3) . Dabei ist zu beachten, dass .bei diesem Höhenvergleich die Höhen an sich entsprechenden Stellen der Schaufeln, d.h. an Stellen, die sich im selben Abstand von der Achse 4a des Laufrades 4 befinden, gemessen werden sollten.
Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich ist, liegen die freien Kanten 7a der Schaufeln 7 geringerer Höhe in einer strichpunktiert angedeuteten und mit E bezeichneten Ebene, die rechtwinklig zur Achse 4a des Laufrades 4 steht. Die erhöhte Schaufel 7' weist nun einen Abschnitt 7b auf, der in Richtung gegen das Fördermedium hin über diese Ebene E vorsteht. Wie die Fig. 1 zeigt, erstreckt sich dieser Abschnitt 7b der Schaufel 7' im wesentlichen über die gesamte Länge der Schaufel 7'.
Das Fördern eines Mediums erfolgt grundsätzlich auf die bei Freistrompumpen übliche Art, d.h. durch Vermittlung von Wirbelimpulsen an das Fördermedium durch das Laufrad, wobei an sich eine axialsymmetrische Wirbelbildung erfolgt. Durch die erhöhte Schaufel 7' wird jedoch zusätzlich noch eine asymmetrische Wirbelbildung hervorgerufen, die sich der axialsymmetrischen Wirbelbildung überlagert. Dadurch wird eine Verbesserung der Eörderwirkung erzielt.
Da die Schaufel 7', wie erwähnt, mit ihrem Abschnitt 7b über die durch die freien Kanten 7a der übrigen Schaufeln 7 festgelegte Ebene E vorsteht, bewirkt diese Schaufel 7' ein Aufreissen und Verwirbeln der Oberfläche des Fördermediums. Damit ist es auch möglich, mit einer mit dem erfindungsgemässen Laufrad ausgerüsteten Wirbelradpumpe auch dickstoffähnliche Fördermedien mit hoher Konsistenz, so z.B. Zementsuspensionen und Fliessmörtel mit hohem Sandgehalt, zu fördern, ohne dass die Gefahr besteht, dass das Laufrad 4 über das Fördermedium hinwegstreicht, ohne dass die für ein Fördern erforderliche Wirbelbildung auftritt.
Mit einem erfindungsgemässen Laufrad ausgerüstete Freistrompumpen können auch mit vertikaler Laufradwelle in offene Behälter, Schächte und dgl. eingebaut werden, ohne dass Schwierigkeiten beim Anfahren auftreten. Ein sich beim Füllen der Förderleitung und des Pumpengehäuses allenfalls zwischen dem Laufrad und der Mediumsoberfläche bildendes, ruhendes Luftkissen, das eine Wirbelbildung verhindern könnte, wird durch die um den Abschnitt 7b erhöhte Schaufel 7' aufgerissen, sobald das Laufrad 4 in Drehung versetzt wird.
Es versteht sich, dass die vorstehend erwähnten Wirkungen und Vorteile auch mit Laufrädern erzielt werden können, die in konstruktiver Hinsicht in gewissen Punkten vom gezeigten Laufrad abweichen können. Auf einige der möglichen Varianten wird im folgenden hingewiesen.
Wie erwähnt liegen beim gezeigten Ausführungsbeispiel die freien Kanten 7a der nicht erhöhten Schaufeln 7 in einer Ebene E, die rechtwinklig zur Laufradachse 4a steht. Es sind jedoch auch Laufräder bekannt, bei denen diese freien Kanten der Schaufeln auf einer Rotationsfläche liegen, insbesondere auf einer Kegelfläche oder einer kegelartigen Fläche. Auch bei solchen Laufrädern bringt eine Erhöhung einer bzw. einiger Schaufeln die erwähnten Vorteile, weil die erhöhten Schaufeln über die durch die übrigen Schaufeln festgelegte Rotationsfläche vorstehen und somit eine ähnliche Wirkung entfalten wie die Schaufel 7' des dargestellten Laufrades 4.
Es ist auch denkbar, die Schaufeln nicht wie in den Fig. gezeigt im wesentlichen über die gesamte Länge ihrer radialen Erstreckung zu erhöhen, sondern nur über einen Teil dieser Länge.
Obwohl mit der Erhöhung nur einer einzigen Schaufel eine besonders gute Wirkung erzielt wird, ist es auch denkbar, mehr als eine Schaufel um ein grösseres Mass vom Grundkörper abstehen zu lassen als die übrigen Schaufeln. Dabei ist es jedoch wichtig, dass die Anzahl dieser erhöhten Schaufeln nur ein Bruchteil der Gesamtschaufelzahl beträgt.

Claims

1. Laufrad für eine Freistrompumpe mit einer Mehrzahl von von einem Grundkörper abstehenden Schaufeln, dadurch gekennzeichnet, dass eine gegenüber der Gesamtzahl der Schaufeln (7) geringere Anzahl von Schaufeln (7') mindestens teilweise um ein grösseres Mass vom Grundkörper (6) absteht als die übrigen Schaufeln (7).

2. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nur eine einzige Schaufel (7') um ein grösseres Mass vom Grundkörper (6) absteht.

3. Laufrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (H') der um ein grösseres Mass vom Grundkörper (6) abstehenden Schaufeln (7') grösser ist als die entsprechende Höhe (H) der übrigen Schaufeln (7).

4. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die um ein grösseres Mass vom Grundkörper (6) abstehenden Schaufeln (7') mindestens teilweise über die durch die freien Kanten (7a) der übrigen Schaufeln (7) festgelegte Ebene (E) hinausragen.

5. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die um ein grösseres Mass vom Grundkörper (6) abstehenden Schaufeln (7') mindestens teilweise über die durch die freien Kanten (7a) der übrigen Schaufeln (7) festgelegte Rotationsfläche hinausragen.

6. Laufrad nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schaufeln (7, 7') im wesentlichen in radialer Richtung erstrecken.