EP1029180A1

EP1029180A1 - Seitenkanalkreiselpumpe

Info

Publication number: EP1029180A1
Application number: EP97950152A
Authority: EP
Inventors: Peter Fandrey
Original assignee: Sterling Fluid Systems Germany GmbH; Sterling Fluid Systems GmbH
Current assignee: Sterling Fluid Systems Germany GmbH; Sterling Fluid Systems GmbH
Priority date: 1997-11-10
Filing date: 1997-11-10
Publication date: 2000-08-23
Also published as: CA2306051A1; AU5320398A; CZ20001268A3; WO1999024719A1; AU738340B2; US6296440B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Seitenkanalkreiselpumpe mit einem einen Seitenkanal (1) bildenden Gehäuse, dessen an den Seitenkanal angrenzende Oberfläche eine dem Flügelrad benachbarte Stirnfläche (13) bildet. Die Übergangskante (2, 3, 7) vom Seitenkanal (1) zur Stirnfläche (13) ist in denjenigen Bereichen, in denen sie von der Umfangsrichtung abweicht, abgerundet. Die Flügel (16) des Flügelrads haben in der Stirnebene eine vorbestimmte Stegbreite in Umfangsrichtung. Erfindungsgemäss ist der Radius (15) der Übergangskante (7) dort, wo die Flügel (16) des Flügelrads aus dem Bereich der Stirnfläche (13, 14) in den Bereich des Seitenkanals (1) übertreten, grösser als 0,25 [sec/m] mal das Produkt aus Stegbreite und Flügelgeschwindigkeit. Dadurch wird die Kavitationsneigung und Geräuschentwicklung verringert.

Description

Seitenkanalkreiselpumpe

Die Erfindung betrifft eine Seitenkanalkreiselpumpe mit einem einen Seitenkanal bildenden Gehäuse, dessen Oberfläche angrenzend an den Seitenkanal eine dem Flügelrad bis auf einen schmalen Spalt benachbarte Stirnfläche bildet, wobei die

Übergangskante vom Seitenkanal zur Stirnfläche in denjenigen Bereichen, in denen sie von der Umfangsrichtung abweicht, abgerundet ist, und mit einem Flügelrad, dessen Flügel in der Stirnebene des Flügelrads eine vorbestimmte Stegbreite in Um- fangsrichtung haben.

Seitenkanalpumpen werden u.a. dann eingesetzt, wenn bei kleinem Förderstrom ein hoher Druck erzielt werden soll. Nachteilig ist bei diesen Pumpen die Neigung zu Kavitation an denje- nigen Stellen des Gehäuses, an denen dies in unmittelbarer Nachbarschaft zum Flügelrad plötzliche Formänderungen aufweist. Kavitationsschäden können sowohl am Gehäuse als auch am Flügelrad auftreten. Verbunden damit ist ein verhältnismäßig hoher Geräuschpegel. Diese Nachteile machen sich vor al- lern bei hohen Drehzahlen bemerkbar, worunter solche von über 2.800 U/min verstanden werden. Meist werden solche Pumpen daher bei geringerer Drehzahl um 1.500 U/min eingesetzt. Bei den ähnlich aufgebauten Peripheralpu pen (DE- A 40 02 027) ist es bekannt, die Übergangskante von einem weiten Gehäuseteil zur Stirnfläche des Gehäuses, und zwar speziell im Bereich der Auslaßöffnung, mit einer Abrundung zu versehen, um dadurch die Geräuschentwicklung zu vermindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kavitationsneigung und Geräuschentwicklung bei einer Pumpe des eingangs ge- nannten Typs zu verringern. Sie erreicht dies durch die Merkmale des Anspruchs 1 und vorzugsweise diejenigen der Unteransprüche.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß nicht nur an denjenigen Stellen, an denen die Strömungsgeschwindigkeit des geförderten Medium besonders groß ist, mit Kavitation und Geräuschbildung zu rechnen ist, sondern auch an anderen ϋber- gangskanten. Es liegt ihr ferner die Erkenntnis zugrunde, daß eine Abrundung nur dann eine optimale Wirkung verspricht, wenn ihr Krümmungsradius auf die Flügelgeschwindigkeit und die Stegbreite der Flügel abgestimmt ist. Unter der Flügelgeschwindigkeit ist deren Umfangsgeschwindigkeit an der jeweils betrachteten Stelle zu verstehen. Unter der Stegbreite ist die Breite des Flügelrads in Umfangsrichtung in der Stirnebe- ne des Flügelrads zu verstehen. Je größer die Flügelgeschwindigkeit und die Stegbreite sind, um so größer soll die Abrundung sein.

Die Wirkung der Abrundung besteht darin, daß die Flügelkante beim Erreichen des Stirnflächenendes und des Beginns des Seitenkanals nicht plötzlich in dort quasi ruhende Flüssigkeit eintritt, sondern schon zuvor im Bereich der Abrundung eine Umströmung der Flügelkanten aufgebaut wird, die einen Druckausgleich herbeiführt und den Stoß mindert. Diese vorbereitende Umströmung ist um so heftiger, je höher die Relativgeschwindigkeit des Flügels zur Gehäusekante und je kürzer die Abrundung ist. Ferner wurde festgestellt, daß sie um so günstiger abläuft, je geringer die Stegbreite des Flügels ist. Die Erfindung lehrt erstmals die Berücksichtigung dieses Wirkungszusammenhangs und die Verwendung eines bestimmten Mindestwerts des Quotienten aus Kantenradius und Stegbreite für eine gegebene Flügelgeschwindigkeit.

Zweckmäßigerweise verwendet man dieselbe Abrundung auch an den entsprechenden Kanten des Luftverdrangerkanals, falls ein solcher vorhanden ist. Auch kann es zweckmäßig sein, nicht nur die Kanten, an denen die Flügel aus dem Bereich der

Stirnfläche in den Bereich des Seitenkanals bzw. des Luftverdrangerkanals eintreten, in der angegebenen Weise abzurunden, sondern auch diejenigen Kanten, bei denen die Flügel aus dem Bereich des Seitenkanals bzw. Luftverdrangerkanals in den Be- reich der Stirnfläche übertreten.

Da die Abrundung die wirksame Umfangslänge des abdichtenden Bereichs zwischen dem Ende und dem Anfang des Seitenkanals (Scheitelbereich) vermindert, wird gemäß der Erfindung vorge- sehen, daß diese Umfangslänge einschließlich der Abrundungs- strecken mindestens 2,5 Flügelteilungen beträgt. Ferner hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß die Tiefe des Seitenkanals sich kurz vor dessen Ende vergrößert.

Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Darin zeigen: Fig.l eine Draufsicht auf ein Gehäuseteil, das den Seitenkanal bildet, Fig.2 einen Schnitt gemäß Linie A-B der Fig.l, Fig.3 einen Zylinderschnitt gemäß Linie C-D der Fig.l und Fig.4-6 Detailvergrößerungen der in Fig.2 und 3 mit IV-VI bezeichneten Bereiche.

Der grundsätzliche Aufbau der Seitenkanalpumpe folgt dem aus der DE-C 97 47 37 bekannten Muster: Zwei Gehäuseteile schließen einen eng begrenzten Arbeitsraum für ein Flügelrad ein, der lediglich im Bereich eines dieser beiden Gehäusetei- le, das in der Zeichnung dargestellt ist, zur Bildung des

Seitenkanals 1 erweitert ist. Der Seitenkanal 1 wird radial innen durch die Kante 2 und außen durch die Kante 3 begrenzt. Er beginnt an Punkt 4 an derselben Winkelstelle, an der radial weiter innen am Punkt 6 die Saugöffnung 5 beginnt, deren Umriß in Fig.l strichpunktiert angedeutet ist. Sie befindet sich in dem anderen, in der Zeichnung nicht dargestellten Gehäuseteil. Im Bereich dieser Saugöffnung erweitert sich der Seitenkanal unter entsprechend schrägem Verlauf seiner Innenkante 7, bis er etwa 60-90° nach seinem Beginn seinen End- querschnitt erreicht, den man in Fig.2 oben sieht. Er behält ihn bis zur Drucköffnung 8 durch die das Medium aus dem Seitenkanal austritt. Die Drucköffnung ist durch die Seitenbegrenzungen 11, 12, durch den Seitenkanalboden 10 sowie durch die Kante 9 begrenzt (Fig.3).

Radial innerhalb der inneren Begrenzungskante 2, außerhalb der äußeren Begrenzungskante 3 sowie zwischen der Anfangskante 7 und der Endkante 9 des Seitenkanals bildet das dargestellte Gehäuseteil eine ebene Stirnfläche, die in der mon- tierten Pumpe dem Flügelrad (Flügel 16 in Fig. 3) benachbart ist und mit seiner Stirnfläche 13 einen geringen Dichtspalt einschließt. Zu dieser Stirnfläche gehört auch der Scheitelbereich 14 zwischen der Endkante 9 und der Anfangskante 7 des Seitenkanals. Die jeweils in diesem Bereich befindlichen Flü- gel 16 des Flügelrads haben die Aufgabe, im dichten Zusammenwirken mit dieser Fläche 14 die Druckdifferenz zwischen dem Ende (Drucköffnung 8) und dem Anfang 4 des Seitenkanals 1 abzudichten. Wie in Fig. 3 und 6 angedeutet, streichen dabei die im Querschnitt angedeuteten Flügel 16 mit ihrem Steg 17 in geringem Abstand über die Fläche 14, bis sie die Kante 7 erreichen und an dieser Stelle in mehr oder weniger ruhendes Medium eintreten.

Der damit verbundene Stoß wird erfindungsgemäß durch die Run- düng der Kante 17 gemäß Radius 15 gemindert, wobei dieser Radius der erfindungsgemäßen Bemessungsregel entspricht. Sein Mindestwert beträgt 0,25 [ sec/m] mal Flügelumfangsgeschwindigkeit [ m/sec] mal Stegbreite in Umfangsrichtung [ mm] . Der Faktor liegt vorzugsweise zwischen 0,4 und 0,6. Er sollte nicht größer als 1 sein, weil sonst die Rundung so groß wird, daß sie die wirksame Länge des Seitenkanals nachteilig vermindert. Die Länge der Rundung kann nämlich nicht auf Kosten der Umfangslänge des Scheitels 14 vergrößert werden, die durch den Abstand zwischen der Kante 9 und dem Beginn 4 des Seitenkanals bestimmt wird, weil in diesem Bereich die erwähnte Abdichtung wirksam sein muß.

Bei Seitenkanalpumpen, die einen größeren Anteil von Gas im Fördermedium zu fördern bestimmt sind, sieht man häufig im Scheitelbereich 14 eine besondere, schräg zur Umfangsrichtung verlaufende Nutvertiefung vor, die allgemein als Luftverdrän- gerkanal bezeichnet wird und zu einer Gasaustrittsöffnung in Beziehung steht. Ihre bekannte Anordnung und Funktion bedürfen hier keiner Erläuterung. Es genügt mitzuteilen, daß auch die Kanten eines solchen Luftverdrangerkanals und einer solchen Gasaustrittsöffnung nach den weiter oben für den Seiten- kanal beschriebenen Grundsätzen abgerundet sein können.

An der Drucköffnung ist die Kante 9 an der dem Flügelrad zugewandten Seite gleichfalls abgerundet, wie aus Fig.5 zu ersehen ist.

Der Umfangsabstand zwischen dem in Umfangsrichtung am weitesten hinten liegenden Punkt der Kante 9 und dem Beginn 4 des Seitenkanals entspricht mindestens 2,5 Flügelteilungen.

Ferner geht aus Fig.3 hervor, daß der Boden des Seitenkanals 1 sich im Bereich 18 kurz vor der Drucköffnung 8 ein wenig absenkt, um dadurch zu ermöglichen, daß der freie Querschnitt zwischen den die Drucköffnung begrenzenden Kanten 9, 10, 11, 12 nicht geringer ist als im übrigen Teil des Seitenkanals 1. Die Absenkung 18 beginnt erst kurz vor der Druckö fnung, näm- lieh in einem Abstand davon, der in der Größenordnung der Höhe oder Breite des Seitenkanals liegt.

Claims

Patentansprüche

1. Seitenkanalkreiselpumpe mit einem einen Seitenkanal (1) bildenden Gehäuse, dessen an den Seitenkanal (1) angrenzende Oberfläche eine dem Flügelrad bis auf einen schmalen Spalt benachbarte Stirnfläche (13) bildet, wobei die Übergangskante (2,3,7) vom Seitenkanal (1) zur Stirnfläche (13) in denjenigen Bereichen, in denen sie von der Umfangsrichtung abweicht, abgerundet ist, und mit einem Flügelrad, dessen Flügel (16) in der Stirnebene des Flügelrads eine vorbestimmte Stegbreite in Umfangsrichtung haben, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius (15) der Übergangskante (7) dort, wo die Flügel (16) des Flügel- rads aus dem Bereich der Stirnfläche (13,14) in den Bereich des Seitenkanals (1) übertreten, größer als 0,25 sec/m mal das Produkt aus Stegbreite und Flügelgeschwindigkeit ist.

2. Seitenkanalpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe Kantenabrundung bei einem Luftverdrängerka- nal vorgesehen ist.

3. Seitenkanalpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, daß auch die Übergangskanten (9), an denen die

Flügel (17) vom Seitenkanal (1) oder dem Luftverdränger- kanal in den Bereich der Stirnfläche (13,14) übertreten, abgerundet sind.

4. Seitenkanalpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe des Seitenkanals (1) sich an dessen Ende vergrößert.

5. Seitenkanalpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsabstand zwischen dem Ende (9) und dem Anfang (4) des Seitenkanals (1) mindestens 2,5 Flügelteilungen beträgt.