EP0237921A2 - Laufschaufel für eine Axialkreiselpumpe - Google Patents

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EP0237921A2 EP87103399A EP87103399A EP0237921A2 EP 0237921 A2 EP0237921 A2 EP 0237921A2 EP 87103399 A EP87103399 A EP 87103399A EP 87103399 A EP87103399 A EP 87103399A EP 0237921 A2 EP0237921 A2 EP 0237921A2
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Jan Dr. Bernauer
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KSB AG
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/181—Axial flow rotors

Definitions

  • the invention relates to a rotor blade for an axial or semi-axial centrifugal pump for conveying liquids loaded with long-fiber admixtures.
  • a major problem of the axial or semi-axial centrifugal pumps used to convey contaminated liquids is that fibrous substances, such as grass, plastic strips or the like, contained in the liquid get caught on the leading edge of the rotor blades.
  • fibrous substances such as grass, plastic strips or the like
  • the conveying liquid is heavily loaded with such solids, such a change in the blade profile can result after only a few minutes that further operation of the centrifugal pump is no longer possible.
  • the invention has for its object to strengthen the economically preferred axial or semi-axial centrifugal pumps with a high peripheral speed, which have a particularly high susceptibility to long-fiber admixtures, for the conveyance of liquids which are loaded with a high proportion of such solids.
  • the claim 2 calls an advantageous embodiment of the subject matter of the invention, which further facilitates the transport of solids by the impeller.
  • the conventional rotor blade (1) shown in FIGS. 1 and 2 of a high-speed axial centrifugal pump inevitably catches and holds a large part of the admixtures when conveying liquids with long-fiber admixtures.
  • the main reason for this is that in such pumps the ratio of the peripheral speed to the meridional speed is approximately five to six.
  • a longer strip (2) is gripped by one of the blades (1) before it has passed the impeller (3). If the gripping point of the strip (2) is close to its center of gravity, the strip (2) can no longer detach from the leading edge (4) of the moving blade (1); it is constantly whirled around by the impeller (3). 1 shows the initial phase of a resulting tamping process.
  • FIG. 3 shows the force parallelogram acting on the leading edge (7) of the rotor blade (6) on a particle in the conveying liquid. It can be seen that a solid foreign body reaching the leading edge (7) is torn away by the resulting force R before it can contact the moving blade (6).
  • the profile of the rotor blade (6) can be seen in three sectional areas from FIG. 4, where I stands for "inside”, M for “center” and A for "outside".
  • the entry angle of the rotor blade (6) has such a profile in its outer area that the stagnation point S of the profile shifts to the suction side (8) of the rotor blade (6). This further facilitates the transport of solids through the impeller (9).

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Centrifugal Separators (AREA)
  • Electromagnetic Pumps, Or The Like (AREA)

Abstract

Durch die Erfindung wird eine schnellaufende Axialkreisel­pumpe zur Förderung von Flüssigkeiten ertüchtigt, die mit langfaserigen Beimengungen befrachtet sind.
Dies geschieht durch eine im Anspruch 1 näher gezennzeichnete rückwärts gerichtete Krümmung der Laufschaufel (6) des Laufrades (9) der Axialkreiselpumpe.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Laufschaufel für eine Axial- oder Halbaxialkreiselpumpe zur Förderung von mit langfaserigen Beimengungen befrachteten Flüssigkeiten.
  • Ein wesentliches Problem der zur Förderung von verschmutzten Flüssigkeiten eingesetzten Axial- oder Halbaxialkreiselpumpen besteht darin, daß in der Flüssigkeit enthaltene faserige Stoffe, wie Gras, Plastikstreifen o. ä., an der Eintrittskante der Laufschaufeln hängenbleiben. Bei Stärkerer Befrachtung der Förderflüssigkeit mit solchen Feststoffen kann sich auf diese Weise bereits nach wenigen Minuten eine derartige Veränderung der Schaufelprofilierung ergeben, daß ein weiterer Betrieb der Kreiselpumpe nicht mehr möglich ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus wirtschaftlichen Gründen zu bevorzugenden Axial- oder Halbaxialkreiselpumpen hoher Umfangsgeschwindigkeit, die eine besonders starke Anfälligkeit für langfaserige Beimengungen besitzen, für die Förderung solcher Flüssigkeiten zu ertüchtigen, die mit einem hohen Anteil solcher Feststoffe befrachtet sind.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine mit den Kennzeichen des Anspruches 1 ausgestattete Laufschaufel gelöst.
  • Der Anspruch 2 nennt eine vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes, die eine weitere Erleichterung des Feststofftransportes durch das Laufrad zur Folge hat.
  • Anhand der Zeichnung und eines hierin dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen die
    • Fig. 1 und 2 eine Laufschaufel herkömmlicher Art bei der Förderung einer mit langfaserigen Bestandteilen befrachteten Flüssigkeit, die
    • Fig. 3 die Vorderansicht eines Axialkreiselpumpenlaufrades, von dessen erfindungsgemäß gestalteten Laufschaufeln eine dargestellt ist und die
    • Fig. 4 das Profil der Laufschaufel der Fig. 3 in verschiedenen Schnittflächen.
  • Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte herkömmliche Laufschaufel (1) einer schnellaufenden Axialkreiselpumpe fängt bei der Förderung von Flüssigkeiten mit langfaserigen Beimengungen zwangsläufig einen Großteil der Beimengungen auf und hält diese auch fest. Dies hat seine Ursache zunächst darin, daß bei solchen Pumpen das Verhältnis der Umfangsgeschwindig­keit zur Meridionalgeschwindigkeit etwa fünf bis sechs beträgt. Demzufolge wird ein längerer Streifen (2) von einer der Laufschaufeln (1) erfaßt, bevor er das Laufrad (3) passiert hat. Liegt der Erfazzungspunkt des Streifens (2) in der Nähe seines Schwerpunktes, so kann sich der Streifen (2) nicht mehr von der Eintrittskante (4) der Laufschaufel (1) lösen; er wird vom Laufrad (3) ständig herumgewirbelt. Die Fig. 1 zeigt die Anfangsphase eines sich hierausergebenden Vestopfungsvorganges.
  • Die Fig. 2 läßt erkennen, in welcher Form der Verstopfungs­vorgang endet: An der Eintrittskante (4) der Laufschaufel (1) hat sich eine dicke Schicht (5) von Beimengungen gebildet die einen weiteren Betrieb der Axialkreiselpumpe verhindert.
  • Bemerkenswert ist hierbei, daß ein solcher Zustand bei höherer Dichte an Langfaserigen Beimengungen bereits in kürzester Zeit auftritt.
  • Bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten erfindungsgemäßen Laufschaufel (6) wird der vorstehend geschilderte Vorgang durch eine von innen nach außen zunehmend rückwärts gerichtete Krümmung der Eintrittskante (7) verhindert. Diese Krümmung ist über die gesamte Länge der Eintrittskante (7) so besshaffen, daß die Resultierende R aus der Widerstandskraft W und der Fleihkraft F, die auf ein in der Förderflüssigkeit befindliches Teilchen wirken, zumindest annähernd eine Tangente zu der Eintrittskante (7) bildet.
  • Die Fig. 3 zeigt das an der Eintrittskante (7) der Laufschaufel (6) auf ein in der Förderflüssigkeit befindliches Teilchen wirkende Kräfteparallelogramm. Es ist erkennbar, daß ein an die Eintrittskante (7) gelangender fester Fremdkörper von der resultierenden Kraft R fortgerissen wird, bevor er sich an die Laufschaufel (6) anlegen kann.
  • Aus der Fig. 4 ist das Profil der Laufschaufel (6) in drei Schnittflächen entnehmbar, wobei I für "innen", M für "Mitte" und A für "außen" steht. Der Eintrittswinkel der Laufschaufel (6) besitzt in deren äußeren Bereich einen solchen Verlauf, daß sich der Staupunkt S des Profiles auf die Saugseite (8) der Laufschaufel (6) verschiebt. Hierdurch wird eine weitere Erleichterung bei dem Transport von Feststoffen durch das Laufrad (9) erreicht.

Claims (2)

1. Laufshaufel für eine Axial- oder Halbaxialkreiselpumpe zur Förderung von mit langfaserigen Beimengungen befrachteten Flüssigkeiten, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Eintrittskante (7) der Laufschaufel (6) eine von innen nach außen zunehmend rückwärts gerichtete Krümmung besitzt, wobei die Krümmung an jedem Punkt der Eintrittskante (7) der Bedingung genügt, daß die Kraft (R), welche die Resultierende ist aus der auf ein in der strömenden Flüssigkeit befindliches Teilchen wirkenden Widerstands­kraft (W) und der Fliehkraft (F), zumindest annähernd die Tangente zu der Eintrittskante (7) bildet.
2. Laufschaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittswinkel der Laufschaufel (6) in deren äußeren Bereich einen den Staupunkt (S) des Schaufel­profiles auf die Saugseite (8) der Laufschaufel (6) verschiebenden Verlauf besitzt.
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