EP0237921B1 - Laufschaufel für eine Axialkreiselpumpe - Google Patents

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EP0237921B1
EP0237921B1 EP87103399A EP87103399A EP0237921B1 EP 0237921 B1 EP0237921 B1 EP 0237921B1 EP 87103399 A EP87103399 A EP 87103399A EP 87103399 A EP87103399 A EP 87103399A EP 0237921 B1 EP0237921 B1 EP 0237921B1
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vane
inlet edge
leading edge
strips
blade
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EP0237921A2 (de
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Jan Dr. Bernauer
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KSB AG
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KSB AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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, the leading edge of the rotor blade having an increasingly backward curvature from the inside out, which at every point of the leading edge satisfies the condition that the resultant the resistance force acting on a particle in the flowing liquid and the centrifugal force at least approximately form the tangent to the leading edge.
  • a blade corresponding to this generic term is previously known from DE-C-500 266.
  • the blades of a propeller that their front edges are directed or curved so strongly in the direction of rotation that the angle between the direction of movement and the Tangent to the leading edge of the wing is at least 110 degrees in each point.
  • This design counteracts the blockage of an axial screw or propeller pump caused by curling plants or herbs, which is used to drain lowlands. Looping crops caught by the impeller are to be prevented from winding around the impeller and its hub by rapidly sliding in the direction of the impeller circumference.
  • the invention has for its object to improve the economically preferable axial or semi-axial centrifugal pumps with a high peripheral speed, which are particularly susceptible to long-fiber admixtures, for the conveyance of liquids that are loaded with a high proportion of such solids.
  • this object is achieved according to the invention in that the entry angle of the moving blade in its outer region has a course shifting the stagnation point (S) of the blade profile onto the suction side of the moving blade.
  • FIG. 3 shows a moving blade, the backward curved leading edge of which is basically known with its sliding effect.
  • the invention is implemented on this rotor blade. This is particularly clear from FIG. 4, which shows the profile of the rotor blade of FIG. 3 in different sectional areas.
  • 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 detection 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).
  • Fig. 1 shows the initial phase of a resulting constipation 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).

Landscapes

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

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Laufschaufel für eine Axial- oder Halbaxialkreiselpumpe zur Förderung von mit langfaserigen Beimengungen befrachteten Flüssigkeiten, wobei die Eintrittskante der Laufschaufel eine von innen nach außen zunehmend rückwärts gerichtete Krümmung besitzt, welche an jedem Punkt der Eintrittskante der Bedingung genügt, daß die Resultierende aus der auf ein in der strömenden Flüssigkeit befindliches Teilchen wirkenden Widerstandskraft und der Fliehkraft zumindest annähernd die Tangente zu der Eintrittskante bildet.
  • Eine diesem Gattungsbegriff entsprechende Laufschaufel ist vorbekannt durch die DE-C-500 266. In dieser Schrift wird zu den Flügeln eines Propellers ausgesagt, daß deren vordere Kanten so stark in der Drehrichtung rückwärts gerichtet oder gekrümmt sind, daß der Winkel zwischen der Bewegungsrichtung und der Tangente an die Flügelvorderkante in jedem Punkt mindestens 110 Grad beträgt. Diese Gestaltung wirkt einer durch Schlinggewächse oder Kraut verursachten Verstopfung einer Axial-Schrauben- oder Propellerpumpe entgegen, die zur Entwässerung von Niederungen eingesetzt wird. Vom Laufrad erfaßte Schlinggewächse sollen durch ein schnelles Abgleiten in Richtung des Laufradumfanges daran gehindert werden, sich um das Laufrad und dessen Nabe zu wickeln.
  • In jüngerer Zeit sind neben die pflanzlichen Förderbestandteile auch zunehmend Anteile aus Plastikmaterial getreten. Es hat sich im übrigen herausgestellt, daß allein die Rückwärtskrümmung der Schaufelkante nicht immer die durch faserige Bestandteile verursachten Probleme verhindern kann. Kommt es aber bei einem starken Anfall solcher Verunreinigungen zu Anlagerungen, kann dies innerhalb von Minuten zu einer derartigen Veränderung der Schaufelprofilierung führen, 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 von Flüssigkeiten zu ertüchtigen, die mit einem hohen Anteil solcher Feststoffe befrachtet sind.
  • Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Laufschaufel der eingangs genannten Art, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Eintrittswinkel der Laufschaufel in deren äußeren Bereich einen den Staupunkt (S) des Schaufelprofiles auf die Saugseite der Laufschaufel verschiebenden Verlauf besitzt.
  • Die hierdurch bewirkte Beeinflussung der Strömung im Bereich der Schaufeleintrittskante führt zu einer wesentlichen Erleichterung beim Transport von Feststoffen durch das Laufrad.
  • Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert.
  • Dabei wird ausgegangen von einem herkömmlichen Laufrad, dessen Laufschaufeln keine abweisende Wirkung auf faserige Bestandteile ausüben. Die Fig. 1 und 2 zeigen die Schaufel eines solchen Laufrades in verschiedenen Ansichten.
  • In der Fig. 3 ist eine Laufschaufel dargestellt, deren rückwärts gekrümmte Eintrittskante mit ihrer ein Abgleiten verursachenden Wirkung grundsätzlich vorbekannt ist. An dieser Laufschaufel ist die Erfindung verwirklicht. Dies wird vor allem aus der Fig. 4 deutlich, die das Profil der Laufschaufel der Fig. 3 in verschiedenen Schnittflächen zeigt.
  • 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 Erfassungspunkt 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 hieraus ergebenden Verstopfungsvorganges.
  • 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 (1)

  1. Laufschaufel für eine Axial- oder Halbaxialkreiselpumpe zur Förderung von mit langfaserigen Beimengungen befrachteten Flüssigkeiten, wobei die Eintrittskanter (7) der Laufschaufel (6) eine von innen nach außen zunehmend rückwärts gerichtete Krümmung besitzt, welche an jedem Punkt der Eintrittskante (7) der Bedingung genügt, daß die Resultierende (R) aus der auf ein in der strömenden Flüssigkeit (W) befindliches Teilchen wirkenden Widerstandskraft und der Fliehkraft (F) zumindest annähernd die Tangente zu der Eintrittskante bildet, 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.
EP87103399A 1986-03-12 1987-03-10 Laufschaufel für eine Axialkreiselpumpe Expired - Lifetime EP0237921B1 (de)

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