EP1651869A1 - Laufrad für pumpen - Google Patents

Laufrad für pumpen

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Publication number
EP1651869A1
EP1651869A1 EP04738061A EP04738061A EP1651869A1 EP 1651869 A1 EP1651869 A1 EP 1651869A1 EP 04738061 A EP04738061 A EP 04738061A EP 04738061 A EP04738061 A EP 04738061A EP 1651869 A1 EP1651869 A1 EP 1651869A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
impeller
blades
intermediate wall
sides
suction side
Prior art date
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Granted
Application number
EP04738061A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1651869B1 (de
Inventor
Johann Guelich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sulzer Pumpen AG
Original Assignee
Sulzer Pumpen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sulzer Pumpen AG filed Critical Sulzer Pumpen AG
Priority to EP04738061A priority Critical patent/EP1651869B1/de
Publication of EP1651869A1 publication Critical patent/EP1651869A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1651869B1 publication Critical patent/EP1651869B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • 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
    • F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2261—Rotors specially for centrifugal pumps with special measures
    • F04D29/2266—Rotors specially for centrifugal pumps with special measures for sealing or thrust balance

Definitions

  • the invention relates to an impeller for pumps, in particular radial pumps, according to the preamble of claim 1, and a pump, in particular radial pumps, with such an impeller, and a method for operating such a pump.
  • Impeller and openings in the impeller which connect the suction side with the back of the impeller.
  • Another possibility is to relieve the pump shaft from the axial pressure by means of a suitable relief device, such as, for example, a relief ring or piston.
  • a relief piston is also comparatively complex and is therefore mainly used in larger, multi-stage pumps Sealing gaps are provided on both sides of the impeller and openings in the impeller
  • axial thrust compensation by means of sealing gaps on both sides of the impeller and openings in the impeller is only possible when the impellers are closed en impellers with small specific speeds n q , the problem of production arises, since the outlet widths of such impellers are in the range of a few mm and the manufacture of closed impellers with small outlet widths is technically difficult and complex.
  • a further disadvantage of closed impellers is the high wheel friction losses (also called wheel side friction losses) and leakage losses which such impellers have at a low specific speed n q .
  • n q the specific speed of, for example, 8 min. "1 alone the wheel friction loss is 30% or more. Closed impellers for low specific speeds n q therefore have a comparatively low efficiency.
  • impellers for specific speeds n q are less than 10 or 15 minutes. "1 is often half-open. This has casting advantages and the wheel friction of half-open impellers is significantly lower than that of closed impellers.
  • Half-open impellers for specific speeds n q less than 10 or 15 min. " 1 have the disadvantage that axial thrust compensation is difficult and Wheel friction losses are still very high.
  • An additional problem of closed and half-open impellers for small specific speeds n q is the tendency to instability in the partial load range, ie such impellers have a characteristic curve that is either unstable (corresponding to a falling characteristic curve when the flow rate Q approaches zero) or only slightly is stable (corresponding to a characteristic curve with no appreciable increase if Q approaches zero).
  • the object of the invention is to provide an impeller for pumps, in particular radial pumps, which is less than 15 min even at specific speeds n q . "1 enables reliable axial thrust compensation, is comparatively inexpensive to produce, has lower wheel friction losses compared to a suitably dimensioned closed or semi-open impeller and has a stable characteristic curve in the part-load range.
  • Another object of the invention is a pump, in particular a radial pump, with such an impeller to provide and a method for operating such a pump.
  • the impeller according to the invention for pumps, in particular radial pumps comprises one or more blades and additionally an intermediate wall on which one or more blades are provided on each side. At least one passage is formed in the intermediate wall of the impeller in order to distribute a desired delivery flow to the blades on both sides of the intermediate wall.
  • the impeller preferably has a suction side which, when the impeller is installed, is directed toward a suction opening of the pump, and the blades on the side of the intermediate wall facing away from the suction side are preferably connected to the suction side via the at least one passage.
  • the impeller has one hub and several in a region of the impeller adjacent to the hub
  • the impeller is open on the suction side or on both sides.
  • the blades comprise shortened blades, so-called splinter vanes.
  • the impeller preferably has a specific speed n q in the range from 2 to 20 min. "1 , especially in the range of 5 - 12 min. " 1,.
  • the blade exit edges are preferably beveled on the suction side and / or on the side of the intermediate wall facing away from the suction side.
  • a bevel of the blades on the suction side, which slopes towards the suction side, is advantageous, while the blades on the side of the intermediate wall facing away from the suction side have axially parallel exit edges.
  • the bevelling of the blade trailing edges supports an orderly circulation, which is particularly advantageous in the partial load range.
  • the blades on both sides of the intermediate wall are preferably designed in such a way that an orderly circulation occurs at partial load and the impeller has a characteristic curve that rises steadily, in particular steadily and significantly rises, when the flow rate Q approaches zero.
  • the blades are preferably designed differently on both sides of the intermediate wall, for example in that the blades on both sides of the intermediate wall have different bevels of the exit edges and / or different blade outlet angles ⁇ 2 and / or different blade numbers.
  • the invention further comprises a pump, in particular a radial pump, with an impeller as described above.
  • the impeller is additionally provided with an intermediate wall, on each of which one or more blades are provided, and with at least one passage which connects the two sides.
  • a desired delivery flow is distributed to the blades on both sides of the intermediate wall, preferably by leading a part of the delivery flow through the at least one passage from one side of the intermediate wall to the other side.
  • the impeller according to the invention has the advantage that the distribution of the flow rate onto the blades on both sides of the intermediate wall enables reliable axial thrust compensation.
  • the impeller is characterized by a stable characteristic curve and a stable part-load behavior. In the open form, the impeller according to the invention enables a good one
  • FIG. 1a is an oblique view of an embodiment of an impeller according to the present invention
  • FIG. 1b shows the embodiment of an impeller shown in Fig. 1a from the front
  • Fig. 2 is a detailed view of an embodiment with a shortened partition
  • Fig. 3 shows an embodiment of a process pump with an impeller according to the present invention.
  • FIGS. 1 a and 1 b show an embodiment of an impeller for pumps, in particular radial pumps, according to the present invention.
  • the impeller 1 of the exemplary embodiment comprises a hub 4, a Intermediate wall 6, on each of which one or more blades 2a, 2'a, 2b, 2'b are provided, and a passage 3 which, for example, as shown in FIGS. 1 a and 1 b, in the form of five Passage openings is formed in order to distribute a desired delivery flow to the blades 2a, 2'a, 2b, 2'b on both sides of the intermediate wall 6.
  • the passage openings are formed in an area of the impeller adjacent to the hub 4.
  • other designs of the passage 3 are also possible.
  • the impeller 1 expediently has a suction side 5a which, in the installed state of the impeller, is directed toward a suction opening of the pump, and the blades 2b, 2'b on the side 5b of the intermediate wall facing away from the suction side are above the passage 3, ie in the shown example via the five passage openings, connected to the suction side 5a.
  • the impeller 1 is open on both sides. However, it is also possible that the impeller is only open on one side, for example the suction side 5a, or is also closed if necessary.
  • shortened blades 2'a, 2'b, so-called splitter vanes are provided between the passage openings and the wheel circumference.
  • the blade edges are chamfered at the outlet.
  • the blade exit edges on the suction side 5a are double beveled, once they have a bevel toward the suction side and additionally a profiling on the pressure side (taper). If required, as shown in FIGS.
  • the blade leading edges on the suction side 5 a can be provided with a profile on the suction side.
  • all blades 2a, 2'a, 2b, 2'b run straight outward in the radial direction.
  • the blade entry angle ß 1 and the blade exit angle ß 2 are therefore both 90 ° in a first approximation.
  • the actual blade exit angle ⁇ 2 on the suction side 5a is slightly smaller than as a result of the profiling of the blade exit edge on the pressure side 90 °.
  • the blade entry angle is SSI less than the vane outlet angle ß 2 and preferably less than or equal to 90 °.
  • the blades 2a, 2'a, 2b, 2'b at least on one side, preferably on the suction side 5a, a vane inlet width b, which is greater than the vane outlet width B2.
  • the blade inlet widths bi on the suction side 5a and the side 5b facing away from the suction side are expediently determined in such a way that good absorbency is obtained.
  • the ratio of the blade widths on the suction side 5a and the side 5b facing away from the suction side can be selected within wide limits. In a typical design variant, the blade widths are approximately the same size on both sides.
  • the impeller 1 has a specific speed n q in the range from 2 to 20 min. "1 on, preferably in the range of 7-12 minutes. " 1 .
  • the impeller comprises an intermediate wall 6, the outside diameter of which is smaller than the outside diameter of the impeller.
  • a blade 2a, 2b is formed, which unite at the outer end, so that the two blades have a common trailing edge 7.
  • the intermediate wall 6 and the blades 2a, 2b are arranged on a hub 4.
  • a passage 3 is formed in a region of the impeller adjoining the hub 4, which connects the two sides of the intermediate wall 6 in a fluid-conducting manner. Since the partition 6 in this
  • the intermediate wall can optionally be referred to as an intermediate web.
  • the pump 10 of the present exemplary embodiment comprises an impeller 1, for example an open impeller according to the exemplary embodiment described above, with a hub 4, an intermediate wall 6, on each of which blades 2a, 2b are provided, and with a passage 3 in order to distribute a desired flow to the blades 2a, 2b on both sides of the intermediate wall 6.
  • the pump 10 further comprises a housing 11, an inlet or suction opening 12, an annular channel 17a, which connects to the outside of the impeller 1, a diffuser insert 17 and an annular space 17b which opens into an outlet or pressure connection 13.
  • a spiral or an annular space can also be generated, which are connected directly to the outlet or pressure connection 13.
  • the diffuser insert 17 By adapting the diffuser insert 17, it is possible to compensate for the radial thrust that is usually considerable in pumps with low specific speeds.
  • a cast housing without replaceable insert can also be used as the guide device.
  • the pump further comprises a shaft 14, a shaft seal 15, for example a stuffing box, and bearings 16a, 16b for mounting the shaft.
  • the bearings 16a, 16b are designed as ball bearings which, depending on the design, can absorb radial as well as axial forces.
  • the bearings 16b on the right in the picture are specially designed to absorb radial and axial forces, so that any remaining component of the axial thrust, which is not fully balanced, can be easily accommodated.
  • the impeller 1 is additionally provided with an intermediate wall 6, on each of which one or more blades 2a, 2b are provided and with a passage 3, which connects the two sides of the intermediate wall 6 in a fluid-conducting manner.
  • a desired delivery flow is distributed to the blades 2a, 2b on both sides of the intermediate wall 6 by a part of the delivery flow, for example between 5 and 75% and preferably about 50% through the passage 3 from one side of the intermediate wall 6 is led to the other side.
  • the flow rate of the impeller 1 is advantageously divided between the blades 2a, 2b on both sides in such a way that the axial thrust is compensated for.
  • the embodiment of the inventive described above The process can be used in both single-stage and multi-stage pumps.
  • the impeller according to the invention has the advantage that the distribution of the delivery flow onto the blades on both sides of the intermediate wall enables simple and practically complete axial thrust compensation.
  • the impeller described above is also characterized by a stable characteristic curve and good efficiency.
  • the impeller according to the invention can be used both in single-stage and in multi-stage pumps.

Landscapes

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Arrangement And Driving Of Transmission Devices (AREA)

Description

Laufrad für Pumpen
Die Erfindung betrifft ein Laufrad für Pumpen, insbesondere Radialpumpen, gemäss Oberbegriff von Anspruch 1 , und eine Pumpe, insbesondere Radialpumpen, mit einem derartigen Laufrad, sowie ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Pumpe.
In Kreiselpumpen mit einem oder mehreren Laufrädern kann die Resultierende aller auf das Laufrad beziehungsweise die Laufräder einwirkenden Axialkräfte im Betrieb beachtliche Werte erreichen. Ohne zusätzliche Massnahmen würde diese Resultierende, die als Axialschub bezeichnet wird, über die Pumpenwelle auf die Lager übertragen und dieselben entsprechend stark belasten. Aus dem Stand der Technik sind geeignete konstruktive Massnahmen bekannt, um den Axialschub zu verringern, beispielsweise durch eine zweiströmige Pumpenanordnung mit spiegelsymmetrischer Ausbildung der Laufräder oder bei einströmigen Pumpen durch Anbringen von Dichtungsspalten auf beiden Seiten des
Laufrades und Öffnungen im Laufrad, welche die Saugseite mit der Rückseite des Laufrades verbinden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Pumpenwelle mittels einer geeigneten Entlastungseinrichtung, wie beispielsweise einem Entlastungsring oder -Kolben, vom Axialdruck zu entlasten.
Zur Charakterisierung eines Kreiselpumpenlaufrades wird häufig die spezifische Drehzahl nq verwendet, die sich in bekannter Weise aus Förderstrom Q, Förderhöhe H und Drehzahl n berechnet. In Pumpen für kleine spezifische Drehzahlen nq von beispielsweise kleiner 15 min."1, entsprechend einer vergleichsweise grossen Förderhöhen von beispielsweise grösser 50, 75 oder 150 m und vergleichsweise kleinen Fördermengen von beispielsweise kleiner 100, 50 oder 25 m3/h, insbesondere in derartigen Prozesspumpen, stellt sich das Problem, dass die oben angeführten Massnahmen für den Axialschubausgleich nur beschränkt eingesetzt werden können. So bedeutet eine zweiströmige Ausführung einer Pumpe für kleine Fördermengen einen beträchtlichen zusätzlichen Aufwand gegenüber einer einströmigen Ausführung. Ein Entlastungskolben ist ebenfalls vergleichsweise aufwändig und wird deshalb vorwiegend in grösseren, mehrstufigen Pumpen eingesetzt. Für eine einstufige Prozesspumpe werden normalerweise Dichtungsspalte auf beiden Seiten des Laufrades und Öffnungen im Laufrad vorgesehen. Ein Axialschubausgleich mittels Dichtungsspalte auf beiden Seiten des Laufrades und Öffnungen im Laufrad ist jedoch nur bei geschlossenen Laufrädern möglich. Bei geschlossenen Laufrädern mit kleinen spezifischen Drehzahlen nq stellt sich das Problem der Herstellung, da die Austrittsbreiten derartiger Laufräder im Bereich weniger mm liegen und die Herstellung von geschlossenen Laufrädern mit kleinen Austrittsbreiten giesstechnisch schwierig und aufwändig ist.
Ein weiterer Nachteil geschlossener Laufräder sind die hohen Radreibungsverluste, (auch Radseitenreibungsverluste genannt) und Leckverluste, die derartige Laufräder bei kleinen spezifischen Drehzahl nq aufweisen. Bei einer spezifischen Drehzahl nq von beispielsweise 8 min."1 beträgt allein der Radreibungsverlust 30 % oder mehr. Geschlossene Laufräder für kleine spezifische Drehzahlen nq weisen deshalb einen vergleichsweise tiefen Wirkungsgrad auf.
Aus den oben genannten Gründen werden Laufräder für spezifische Drehzahlen nq kleiner 10 oder 15 min."1 häufig halboffen ausgeführt. Dies hat giesstechnische Vorteile und die Radreibung halboffener Laufräder ist deutlich geringer als diejenige geschlossener Laufräder. Halboffene Laufräder für spezifische Drehzahlen nq kleiner 10 oder 15 min."1 haben jedoch den Nachteil, dass der Axialschubausgleich schwierig ist und die Radreibungsverluste immer noch sehr hoch sind. Ein zusätzliches Problem von geschlossenen und halboffenen Laufrädern für kleine spezifische Drehzahlen nq ist die Neigung zur Instabilität im Teillastbereich, d.h. derartige Laufräder weisen eine Kennlinie auf, die entweder instabil (entsprechend einer fallenden Kennlinie, wenn der Förderstrom Q gegen Null geht) oder nur knapp stabil ist (entsprechend einer Kennlinie ohne nennenswerten Anstieg, wenn Q gegen Null geht).
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Laufrad für Pumpen, insbesondere Radialpumpen, zur Verfügung zu stellen, das auch bei spezifischen Drehzahlen nq unter 15 min."1 einen sicheren Axialschubausgleich ermöglicht, vergleichsweise günstig herstellbar ist, verglichen mit einem entsprechend dimensionierten geschlossenen oder halboffenen Laufrad geringere Radreibungsverluste aufweist und im Teillastbereich eine stabile Kennlinie besitzt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pumpe, insbesondere Radialpumpe, mit einem derartigen Laufrad zur Verfügung zu stellen sowie ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Pumpe.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch das in Anspruch 1 definierte Laufrad, und die in Anspruch 8 definierte Pumpe gelöst, sowie durch das in Anspruch 10 definierte Verfahren.
Das erfindungsgemässe Laufrad für Pumpen, insbesondere Radialpumpen, umfasst eine oder mehrere Schaufeln und zusätzlich eine Zwischenwand, an welcher auf beiden Seiten je eine oder mehrere Schaufeln vorgesehen sind. In der Zwischenwand des Laufrades ist mindestens ein Durchlass ausgebildet, um einen gewünschten Förderstrom auf die Schaufeln auf beiden Seiten der Zwischenwand zu verteilen. Vorzugsweise weist das Laufrad eine Saugseite auf, die in eingebautem Zustand des Laufrades zu einer Saugöffnung der Pumpe gerichtet ist, und vorzugsweise sind die Schaufeln auf der der Saugseite abgewandten Seite der Zwischenwand über den mindestens einen Durchlass mit der Saugseite verbunden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Laufrad eine Nabe und in einem an die Nabe angrenzenden Bereich des Laufrades mehrere
Durchlassöffnungen auf. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Laufrad zur Saugseite oder zu beiden Seiten hin offen. Vorzugsweise umfassen die Schaufeln verkürzte Schaufeln, sogenannte Splitter Vanes. Vorzugsweise weist das Laufrad eine spezifische Drehzahl nq im Bereich von 2 - 20 min."1, insbesondere im Bereich von 5 - 12 min."1, auf.
Vorzugsweise sind die Schaufelaustrittskanten auf der Saugseite und/oder auf der der Saugseite abgewandten Seite der Zwischenwand abgeschrägt. Vorteilhaft ist eine Abschrägung der Schaufeln auf der Saugseite, die zur Saugseite hin abfällt, während die Schaufeln auf der der Saugseite abgewandten Seite der Zwischenwand achsparallele Austrittskanten aufweisen. Die Abschrägung der Schaufelaustrittskanten unterstützt eine geordnete Zirkulation, was besonders im Teillastbereich vorteilhaft ist.
Vorzugsweise sind die Schaufeln auf beiden Seiten der Zwischenwand so ausgebildet sind, dass bei Teillast eine geordnete Zirkulation entsteht und das Laufrad eine Kennlinie aufweist, die stetig steigt, insbesondere stetig und deutlich steigt, wenn der Förderstrom Q gegen Null geht. Vorzugsweise sind die Schaufeln dazu auf beiden Seiten der Zwischenwand unterschiedlich ausgebildet sind, beispielsweise indem die Schaufeln auf beiden Seiten der Zwischenwand unterschiedliche Abschrägungen der Austrittskanten und/oder unterschiedliche Schaufelaustritswinkel ß2 und/oder unterschiedliche Schaufelzahlen aufweisen.
Weiter umfasst die Erfindung eine Pumpe, insbesondere Radialpumpe, mit einem Laufrad gemäss oben stehender Beschreibung.
In dem erfindungsgemässen Verfahren zum Betrieb einer Pumpe, insbesondere Radialpumpe, mit mindestens einem Laufrad wird das Laufrad zusätzlich mit einer Zwischenwand versehen, an welcher auf beiden Seiten je eine oder mehrere Schaufeln vorgesehen sind, und mit mindestens einem Durchlass, welcher die beiden Seiten verbindet. Im erfindungsgemässen Verfahren wird ein gewünschter Förderstrom auf die Schaufeln auf beiden Seiten der Zwischenwand verteilt, vorzugsweise indem ein Teil des Förderstromes durch den mindestens einen Durchlass von einer Seite der Zwischenwand auf die andere Seite geführt wird. Das erfindungsgemässe Laufrad hat den Vorteil, dass die Aufteilung des Förderstromes auf die Schaufeln auf beiden Seiten der Zwischenwand einen sicheren Axialschubausgleich ermöglicht. Weiter zeichnet sich das Laufrad durch eine stabile Kennlinie und ein stabiles Teillastverhalten aus. In der offenen Form ermöglicht das erfindungsgemässe Laufrad einen guten
Wirkungsgrad, da die Radreibung, die insbesondere bei Laufrädern mit tiefen spezifischen Drehzahlen einen grossen Teil der Verluste ausmacht, vollständig wegfällt. Dank der offenen Form sind auch Schaufelaustrittsbreiten von wenigen mm sehr gut herstellbar beispielsweise mittels Giessen und/oder Fräsen. Die Aufteilung des Förderstromes auf die Schaufeln auf beiden Seiten der Zwischenwand ergibt eine reduzierte Schaufelbreite, was sich günstig auswirkt auf die Giessbarkeit und die Eigenfrequenz der Schaufeln. Bei Bedarf kann auch die Schaufeldicke gegenüber einem herkömmlichen Laufrad mit gleicher Förderhöhe und gleichem Förderstrom reduziert werden.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen gehen aus den abhängigen Ansprüchen und der Zeichnung hervor.
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand der Ausführungsbeispiele und an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 a eine Schrägansicht eines Ausführungsbeispiels eines Laufrades gemäss vorliegender Erfindung,
Fig. 1b das in Fig. 1a gezeigte Ausführungsbeispiel eines Laufrades von vorn,
Fig. 2 eine Detailansicht einer Ausführungsvariante mit einer verkürzten Zwischenwand, und
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Prozesspumpe mit einem Laufrad gemäss vorliegender Erfindung.
Die Figuren 1 a und 1 b zeigen ein Ausführungsbeispiel eines Laufrades für Pumpen, insbesondere Radialpumpen, gemäss vorliegender Erfindung. Das Laufrad 1 des Ausführungsbeispiels umfasst eine Nabe 4, eine Zwischenwand 6, an welcher auf beiden Seiten je eine oder mehrere Schaufeln 2a, 2'a, 2b, 2'b vorgesehen sind, und einen Durchlass 3, der beispielsweise, wie in den Figuren 1 a und 1 b gezeigt, in Form von fünf Durchlassöffnungen ausgebildet ist, um einen gewünschten Förderstrom auf die Schaufeln 2a, 2'a, 2b, 2'b auf beiden Seiten der Zwischenwand 6 zu verteilen. Die Durchlassöffnungen sind im Ausführungsbeispiel in einem an die Nabe 4 angrenzenden Bereich des Laufrades ausgebildet. Selbstverständlich sind auch andere Ausbildungen des Durchlasses 3 möglich. Zweckmässigerweise weist das Laufrad 1 eine Saugseite 5a auf, die in eingebautem Zustand des Laufrades zu einer Saugöffnung der Pumpe gerichtet ist, und die Schaufeln 2b, 2'b auf der der Saugseite abgewandten Seite 5b der Zwischenwand sind über den Durchlass 3, d.h. in dem gezeigten Beispiel über die fünf Durchlassöffnungen, mit der Saugseite 5a verbunden.
Im Ausführungsbeispiel ist das Laufrad 1 zu beiden Seiten hin offen. Es ist aber auch möglich, dass das Laufrad nur auf einer Seite, beispielsweise der Saugseite 5a offen ist oder bei Bedarf auch geschlossen ist. Im Ausführungsbeispiel sind zwischen den Durchlassöffnungen und dem Radumfang verkürzte Schaufeln 2'a, 2'b, sogenannte Splitter Vanes vorgesehen. In einer Ausführungsvariante sind die Schaufelkanten am Austritt abgeschrägt. In der in den Figuren 1 a und 1b gezeigten Variante sind die Schaufelaustrittskanten auf der Saugseite 5a doppelt abgeschrägt, einmal weisen sie eine Abschrägung zur Saugseite hin auf und zusätzlich noch eine druckseitige Profilierung (Verjüngung). Bei Bedarf können, wie in den Figuren 1 a und 1b gezeigt, die Schaufeleintrittskanten auf der Saugseite 5a mit einer saugseitige Profilierung versehen werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Schaufelaustrittskanten auf der der Saugseite abgewandten Seite 5b abzuschrägen oder für beide Seiten zusammen eine gemeinsame Abschrägung vorzusehen, sowie ein- und/oder beidseitig achsparallele Schaufelaustrittskanten vorzusehen.
Im Ausführungsbeispiel verlaufen alle Schaufeln 2a, 2'a, 2b, 2'b gerade in radialer Richtung nach aussen. Der Schaufeleintrittswinkel ß1 und der Schaufelaustrittswinkel ß2 betragen somit beide in erster Näherung 90°. Der tatsächliche Schaufelaustrittswinkel ß2 auf der Saugseite 5a ist in Folge der druckseitigen Profilierung der Schaufelaustrittskante geringfügig kleiner als 90°. Es ist jedoch auch möglich, gekrümmte Schaufeln mit einem Schaufelaustritswinkel ß2 kleiner oder grösser als 90° vorzusehen. Mit Vorteil ist der Schaufeleintrittswinkel ßi kleiner als der Schaufelaustrittswinkel ß2 und vorzugsweise kleiner oder gleich 90°. Vorteilhafterweise weisen die Schaufeln 2a, 2'a, 2b, 2'b mindestens auf einer Seite, vorzugsweise auf der Saugseite 5a, eine Schaufeleintrittsbreite bi auf, die grösser ist als die Schaufelaustrittsbreite b2. Die Schaufeleintrittsbreiten bi auf der Saugseite 5a und der der Saugseite abgewandten Seite 5b werden zweckmässigerweise derart bestimmt, dass eine gute Saugfähigkeit erhalten wird. Das Verhältnis der Schaufelbreiten auf der Saugseite 5a und der der Saugseite abgewandten Seite 5b kann in weiten Grenzen gewählt werden. In einer typischen Ausführungsvariante sind die Schaufelbreiten auf beiden Seiten annähernd gleich gross.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante weist das Laufrad 1 eine spezifische Drehzahl nq im Bereich von 2 - 20 min."1 auf, vorzugsweise im Bereich von 7 - 12 min."1.
In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsvariante umfasst das Laufrad eine Zwischenwand 6, deren Aussendurchmesser kleiner ist als der Aussendurchmesser des Laufrades. Auf beiden Seiten der Zwischenwand 6 ist je eine Schaufel 2a, 2b ausgebildet, die sich am äusseren Ende vereinen, sodass die beiden Schaufeln eine gemeinsame Austrittskante 7 besitzen. Die Zwischenwand 6 und die Schaufeln 2a, 2b sind auf einer Nabe 4 angeordnet. Zusätzlich ist in einem an die Nabe 4 angrenzenden Bereich des Laufrades ein Durchlass 3 ausgebildet, der die beiden Seiten der Zwischenwand 6 fluidleitend verbindet. Da sich die Zwischenwand 6 in dieser
Ausführungsvariante nur über einen Teil der Schaufellänge erstreckt, kann die Zwischenwand wahlweise auch als Zwischensteg bezeichnet werden.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Pumpe, vorzugsweise einer Prozesspumpe, mit einem Laufrad gemäss vorliegender Erfindung. Die Pumpe 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels umfasst ein Laufrad 1 , beispielsweise ein offenes Laufrad gemäss dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel, mit einer Nabe 4, einer Zwischenwand 6, an der auf beiden Seiten je Schaufeln 2a, 2b vorgesehen sind, und mit einem Durchlass 3, um einen gewünschten Förderstrom auf die Schaufeln 2a, 2b auf beiden Seiten der Zwischenwand 6 zu verteilen. Weiter umfasst die Pumpe 10 ein Gehäuse 11 , eine Eintritts- oder Saugöffnung 12, einen Ringkanal 17a, der aussen an das Laufrad 1 anschliesst, einen Diffusoreinsatz 17 und einen Ringraum 17b der in einen Austritts- oder Druckstutzen 13 mündet. Mittels eines geänderten Einsatzes 17 kann auch eine Spirale oder ein Ringraum erzeugt werden, die direkt mit dem Austritts- oder Druckstutzen 13 verbunden sind. Durch Anpassung des Diffusoreinsatzes 17 ist es möglich, den bei Pumpen mit tiefen spezifischen Drehzahlen meist beträchtlichen Radialschub auszugleichen. Selbstverständlich kann als Leitvorrichtung auch ein gegossenes Gehäuse ohne auswechselbaren Einsatz verwendet werden.
Weiter umfasst die Pumpe eine Welle 14, eine Wellenabdichtung 15, beispielsweise eine Stopfbuchse, und Lager 16a, 16b zur Lagerung der Welle. Die Lager 16a, 16b sind im Ausführungsbeispiel als Kugellager ausgeführt, die je nach Ausführung neben radialen auch axiale Kräfte aufnehmen können. In Fig. 3 sind z.B. die Lager 16b rechts im Bilde speziell zu Aufnahme von radialen und axialen Kräften ausgebildet, sodass eine allfällige, nicht vollständig ausgeglichene Restkomponente des Axialschubes problemlos aufgenommen werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens zum Betrieb einer Pumpe, beispielsweise einer Pumpe gemäss dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel, mit mindestens einem Laufrad wird das Laufrad 1 zusätzlich mit einer Zwischenwand 6 versehen, an welcher auf beiden Seiten je eine oder mehrere Schaufeln 2a, 2b vorgesehen sind, und mit einem Durchlass 3, welcher die beiden Seiten der Zwischenwand 6 fluidleitend verbindet. In dieser Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird ein gewünschter Förderstrom auf die Schaufeln 2a, 2b auf beiden Seiten der Zwischenwand 6 verteilt, indem ein Teil des Förderstromes, beispielsweise zwischen 5 und 75 % und vorzugsweise etwa 50% durch den Durchlass 3 von einer Seite der Zwischenwand 6 auf die andere Seite geführt wird. Der Förderstrom des Laufrades 1 wird mit Vorteil so auf die Schaufeln 2a, 2b auf beiden Seiten aufgeteilt, dass der Axialschub ausgeglichen wird. Die oben beschriebene Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens kann sowohl in einstufigen als auch in mehrstufigen Pumpen angewendet werden.
Das erfindungsgemässe Laufrad hat den Vorteil, dass die Aufteilung des Förderstromes auf die Schaufeln auf beiden Seiten der Zwischenwand einen einfachen und praktisch vollständigen Axialschubausgleich ermöglicht. Weiter zeichnet sich das oben beschriebene Laufrad durch eine stabile Kennlinie und einen guten Wirkungsgrad aus. Das erfindungsgemässe Laufrad kann sowohl in einstufigen als auch in mehrstufigen Pumpen eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Laufrad für Pumpen, insbesondere Radialpumpen, welches Laufrad (1 ) eine oder mehrere Schaufeln (2a, 2'a, 2b, 2'b) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (1 ) zusätzlich eine Zwischenwand (6) umfasst, an welcher auf beiden Seiten je eine oder mehrere Schaufeln (2a, 2'a, 2b, 2'b) vorgesehen sind, und dass in der Zwischenwand (6) mindestens ein Durchlass (3) ausgebildet ist, um einen gewünschten Förderstrom auf die Schaufeln (2a, 2'a, 2b, 2'b) auf beiden Seiten der Zwischenwand zu verteilen.
2. Laufrad nach Anspruch 1 , wobei das Laufrad (1 ) eine Saugseite (5a) aufweist, die zu einer Saugöffnung der Pumpe gerichtet ist, wobei die Schaufeln (2b, 2'b) auf der der Saugseite abgewandten Seite (5b) der Zwischenwand (6) über den mindestens einen Durchlass (3) mit der Saugseite (5a) verbunden sind.
3. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Laufrad (1) eine Nabe (4) aufweist, und wobei mehrere Durchlassöffnungen (3) in einem an die Nabe (4) angrenzenden Bereich des Laufrades (1) ausgebildet sind.
4. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Laufrad (1 ) zur Saugseite (5a) oder zu beiden Seiten (5a, 5b) hin offen ist, und/oder wobei die Schaufeln (2a, 2'a, 2b, 2'b) zusätzlich verkürzte Schaufeln (2'a, 2'b), sogenannte Splitter Vanes, umfassen.
5. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Schaufelaustrittskanten (7) auf der Saugseite (5a) und/oder auf der der Saugseite abgewandten Seite (5b) der Zwischenwand (6) abgeschrägt sind, insbesondere derart, dass die Schaufeln (2a, 2'a) auf der Saugseite (5a) in radialer Richtung am kürzesten sind, während die Schaufeln (2b, 2'b) auf der der Saugseite abgewandten Seite (5b) der Zwischenwand (6) achsparallele Austrittskanten aufweisen.
6. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schaufeln (2a, 2'a, 2b, 2'b auf beiden Seiten der Zwischenwand (6) so ausgebildet sind, dass bei Teillast eine geordnete Zirkulation entsteht und das Laufrad eine Kennlinie aufweist, die stetig steigt, insbesondere stetig und deutlich steigt, wenn der Förderstrom Q gegen Null geht.
7. Laufrad nach Anspruch 6, wobei die Schaufeln (2a, 2'a, 2b, 2'b) auf beiden Seiten der Zwischenwand (6) unterschiedlich ausgebildet sind, insbesondere dass die Schaufeln (2a, 2'a, 2b, 2'b) auf beiden Seiten der Zwischenwand (6) unterschiedliche Abschrägungen der Austrittskanten und/oder unterschiedliche Schaufelaustritswinkel ß2 und/oder unterschiedliche Schaufelzahlen aufweisen.
8. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Laufrad (1 ) eine spezifische Drehzahl nq im Bereich von 2 - 20 min."1, insbesondere im Bereich von 5 - 12 min."1, aufweist.
9. Pumpe, insbesondere Radialpumpe, mit einem Laufrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
10. Verfahren zum Betrieb einer Pumpe, insbesondere Radialpumpe, mit einem Laufrad (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (1 ) zusätzlich mit einer Zwischenwand (6), an welcher auf beiden Seiten je eine oder mehrere Schaufeln (2a, 2'a, 2b, 2'b) vorgesehen sind, und mit mindestens einem Durchlass (3) versehen wird, welcher die beiden Seiten verbindet, und dass ein gewünschter Förderstrom auf die Schaufeln (2a, 2'a, 2b, 2'b) auf beiden Seiten der Zwischenwand (6) verteilt wird, insbesondere indem ein Teil des Förderstromes durch den mindestens einen Durchlass (3) von einer Seite der Zwischenwand auf die andere Seite geführt wird.
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