EP1811184A1 - Laufrad für ein Pumpenaggregat und zugehöriges Pumpenaggregat - Google Patents

Laufrad für ein Pumpenaggregat und zugehöriges Pumpenaggregat Download PDF

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EP1811184A1
EP1811184A1 EP05028030A EP05028030A EP1811184A1 EP 1811184 A1 EP1811184 A1 EP 1811184A1 EP 05028030 A EP05028030 A EP 05028030A EP 05028030 A EP05028030 A EP 05028030A EP 1811184 A1 EP1811184 A1 EP 1811184A1
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EP
European Patent Office
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impeller
blade
gap
impeller according
pump unit
Prior art date
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EP05028030A
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English (en)
French (fr)
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EP1811184B1 (de
Inventor
Lasse Ilves
Heikki Yli-Korpela
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Grundfos Management AS
Original Assignee
Grundfos Management AS
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Publication date
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Priority to AT05028030T priority patent/ATE385290T1/de
Priority to CN2006800464917A priority patent/CN101326372B/zh
Priority to US12/158,462 priority patent/US8251663B2/en
Priority to PCT/EP2006/011990 priority patent/WO2007079890A1/de
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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
    • F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/24—Vanes
    • 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
    • F04D29/2288—Rotors specially for centrifugal pumps with special measures for comminuting, mixing or separating

Definitions

  • the invention relates to an impeller for a pump unit, in particular for a sewage pump unit, and a pump unit with such an impeller.
  • the impeller according to the invention for a pump unit is provided in particular for a sewage pump unit.
  • the impeller is closed, d. H. it has two in the axial direction, d. H. in the direction of the axis of rotation, spaced apart cover disks, between which at least one blade is arranged to form a flow channel for conveying the fluid.
  • the two cover plates are firmly connected to each other via at least one connecting element, so that they are held at a defined distance from each other.
  • the at least one blade extends from an inner diameter, d. H. from a central region of the impeller located in the circumference of the axis of rotation to an outer diameter of the impeller.
  • the blade thus extends in a known manner in the impeller in the radial direction from the inside to the outside, wherein it may have a curvature to improve the flow guidance.
  • the blade serves to convey the fluid and forms a flow channel leading outwards to the circumference of the impeller, in which the fluid is accelerated as the impeller rotates.
  • the blade is designed such that it has a continuous gap.
  • This gap extends from the inner diameter, ie the edge facing the axis of rotation, to the edge located on the outer diameter, ie the edge of the blade facing the outer circumference of the impeller.
  • the gap thus extends along the blade from the inner region of the impeller to the outside.
  • the arrangement of this gap has the advantage that long-fiber contaminants, which in conventional wheels on the inner edge, d. H. would remain stuck on the inner diameter edge of the blade, here are conveyed through the gap with the fluid to the outer ⁇ enrise of the impeller. That is, the contaminants do not stick to the edge of the blade, but can move through the gap through the blade to the outer periphery of the impeller where they are washed away with the fluid flow delivered by the impeller. In this way, the risk of impurities settling in the impeller is significantly reduced. In addition, the efficiency of such an impeller is greater than an open impeller.
  • the described blade is connected to only one of the two cover plates. That is, in the axial direction, the blade extends from one of the two shrouds, and the continuous gap is formed between the free longitudinal edge of the blade, which extends from inside to outside, and the adjacent second shroud.
  • the blade can be integrally formed with the first cover plate, with which it is connected.
  • the gap is arranged so that the blade is divided into two blade parts, each of which is connected to only one of the two cover plates. That is, on the two cover plates substantially opposite blade parts are formed, which extend from the cover plate, with which they are connected to the other cover plate.
  • the blades are arranged or have an axial length, which is selected so that the two blade parts do not touch with their free longitudinal edges, ie the extending from the inner diameter to the outer diameter of the impeller longitudinal edges. Between these two longitudinal edges of the continuous gap is then formed, which extends from the inner diameter to the outer diameter of the impeller through the entire blade, so that impurities can be discharged through this gap to the outer periphery of the impeller.
  • the two blade parts are preferably arranged offset from each other in the region of the gap in the circumferential direction of the impeller. This means that the free longitudinal edges of the two blade parts are not exactly opposite each other but offset in the circumferential direction to each other, so that between the two blade parts in the circumferential direction, a gap is formed, which extends continuously from the inner to the outer diameter of the blade. That is, the free longitudinal edges of the blades are spaced apart in the circumferential direction.
  • the blade parts are formed so long in the axial direction that they overlap each other in the axial direction in the region of the gap.
  • the blade parts ie at least the blade parts facing the gap, are offset relative to one another in the circumferential direction, so that the free ends of the blade parts can overlap one another by overlapping.
  • the overlap in the axial direction it is achieved that there is no distance between the facing blade parts in the axial direction, so that only one gap is created between the blade parts whose width extends in the circumferential direction. That is, the blade parts are spaced apart in the circumferential direction in the region of their free longitudinal edges. Because there is no axial clearance between the blade parts, free flow of the fluid through the gap upon rotation of the impeller is prevented so that the efficiency loss due to the gap is minimized.
  • the overlap of the blade parts is formed so that the overlap in the course of the blade from the inner to the outer diameter of the impeller changes and in particular decreases. In this way, it is possible to improve the continuity of the gap for impurities from the inner diameter to the outer diameter, so that impurities which have once entered the gap at the inner diameter, are reliably conveyed out of the gap on the outer periphery of the impeller and not get stuck in the gap.
  • the gap may also be formed so that it widens in the course of the blade from the inner to outer diameter of the impeller.
  • the gap can expand, in particular in the circumferential direction. This embodiment also ensures that the contaminants which have entered the gap are reliably conveyed out of the gap and do not settle there.
  • the impeller is formed so that a plurality of the previously described, having a continuous gap blades are arranged between the two cover plates.
  • an impeller is provided with multiple flow channels, which offers a higher efficiency compared to the impellers with only one flow channel. Due to the design of the blades with the through-going gap, which extends from the inner edge of the blade to the outer edge of the blade, ie from the edge on the inner diameter to the edge on the outer diameter, it can be ensured at the same time that long-fiber contaminants not at the Suction mouth of the pump facing inner edges of the blades can catch. These impurities would rather, enter the nip and conveyed by the fluid flow to the outer periphery of the impeller.
  • the connecting element between the two cover disks is preferably designed as a continuous blade connecting the two cover disks with each other. That is, this blade has no gap and is formed according to the blades in conventional covered wheels. The blade establishes the firm connection between the two cover discs. In this way, the connecting element also supports the pumping action of the impeller.
  • the cover plates are connected to each other only via a single continuous blade. Accordingly, all other blades of the impeller are formed as described above with a continuous gap. In this way, the risk that impurities settle in the impeller, largely reduced, since only a single blade has a continuous edge located on the inner diameter at which impurities could accumulate. For all other blades such impurities can not settle because they would be discharged through the gap during rotation of the impeller to the outside.
  • the gap in the blade or the gaps in the plurality of blades preferably extend in the direction of flow of a fluid to be conveyed by the rotor wheel. In this way it is achieved that impurities which have entered the gap can be conveyed in the direction of movement of the fluid to the outer diameter of the impeller. That is, the fluid flow can entrain contaminants in the gap and convey it outward.
  • the impeller is particularly preferably designed as a, preferably one-piece, casting made of metal or plastic.
  • wheels made of cast metal are preferably used because they have a high strength and the risk of damage to the impeller by impurities is relatively low.
  • castings made of metal or plastic can also be formed as complex cast wheels.
  • the impeller made of sheet metal, in particular stainless steel sheet.
  • the blades or the blade parts are preferably angled in cross-section L-shaped and welded to one of the legs on one of the cover plates. The fact that one of the legs lies flat against the cover disc, a firm connection of the blades or blade parts can be achieved with the cover plate, even if they are connected only at one axial end with a cover plate.
  • the edge of the blade located at the inner diameter of the impeller ie, the inner edge of the blade, is preferably formed as a guide to the entrance of the gap, so that long-fiber contaminants are guided from the edge into the gap.
  • the inner edge of the blade can in particular be chamfered or rounded, wherein the bevel or rounding runs to the gap or the entrance of the gap at the inner diameter.
  • the invention further relates to a pump unit with an impeller according to the foregoing description. That is, the pump unit with the above-described impeller is used as a waste water pump. Wastewater pumps usually promote contaminated fluid, so that in this case the impeller described above has particular advantages, since the risk that settle impurities on the impeller is significantly reduced by the impeller according to the invention.
  • the impeller has two cover disks 2 and 4, of which the cover disk 4 has a central inlet opening 6. Through the inlet opening 6, the fluid to be delivered is sucked in on rotation of the impeller about the axis of rotation X.
  • a first blade 8 is arranged, which is formed continuously and the cover plates 2 and 4 firmly connected to each other, so that they are held in the direction of the longitudinal axis X at a defined distance.
  • the blade 8 ensures that the cover plate 4 rotates together with the cover plate 2 about the longitudinal axis X.
  • the drive shaft for the impeller engages the central opening 10 in the cover plate 2, so that the drive torque is transmitted to the cover plate 2 and from this via the blade 8 on the cover plate 4th
  • the impeller still has a split-shaped blade, which is formed from two blade parts 12 and 14.
  • the blade part 12 is firmly connected to the cover plate 2 and the blade part 14 fixed to the cover plate 4.
  • the blade portion 12 is integrally formed with the cover plate 2 and the blade portion 14 integral with the cover plate 4.
  • the entire impeller is integrally formed from cast metal.
  • the blade parts 12 and 14 are arranged relative to one another such that a gap 16 is formed between them.
  • the gap 16 is formed in such a way that the longitudinal edges 18 and 20 of the blade parts 12 and 14 are offset from each other in the circumferential direction, so that in a, here curved, plane, which runs obliquely to the axis of rotation X, the gap 16 is formed.
  • the blade parts 12 and 14 overlap one another such that the free longitudinal edge 18 of the blade part 12 is located closer to the cover plate 4 than the free longitudinal edge 20 of the blade part 14. That is, in the axial direction X is no gap between the blade parts 12 and 14th formed so that in a plane transverse to the longitudinal axis X, the fluid can not flow directly through the gap 16.
  • the lower cover plate 2 is formed on its side facing the cover plate 4 conical or conical. Accordingly, the cover plate 2 facing inside of the cover plate 4 is conical.
  • a flow channel 20 is formed between the blade 8 and the blade formed from the blade parts 12 and 14, which leads from the inlet opening 6 to the outer periphery of the impeller. That is, in the flow channel 20 is a flow guide from the axial inlet at the opening 6 to a radial outlet on the outer circumference of the impeller.
  • the gap 16 between the blade parts 12 and 14 extends along this flow channel 20 in the direction of flow of the fluid approximately in the middle of the blade formed by the blade parts 12 and 14.
  • the gap 16 extends from the inner edges 22 and 24 of the blade parts 12 and 14 facing the inner diameter of the blade wheel to the outer edges 26 and 28 of the blade parts 12 and 14 located at a further outer diameter, in particular at the outer periphery of the rotor.
  • the inner edges 22 and 24 are chamfered so that they are inclined to the entrance of the gap 16 on the inner diameter of the impeller. In this way, long-fiber contaminants, which stick to the inner edges 22 and 24 upon rotation of the impeller, are guided in the gap 16. That is, the edges 22 and 24 are arranged so that they are not normal to the circumferential direction but obliquely aligned with the circumferential direction. Preferably, the edges in the transition region to the longitudinal edges 16 and 18 are also rounded, so that long-fiber contaminants easily slip into the gap 16 and can slide over the longitudinal edges 16 and 18 to the outer periphery of the impeller. Since the gap 16 extends in the flow direction of the fluid to be conveyed, the impurities in the gap are entrained by the fluid and conveyed to the outside.
  • the gap 16 is formed so as to widen toward the outer circumference, i. H. has at its edges facing the edges 26 and 28 a greater width than at the edges 22 and 24 facing the inlet region. This ensures that contaminants that have entered the gap do not settle there and are conveyed safely to the outside.
  • the impeller described is particularly suitable for use in a sewage pump through which contaminated fluid is conveyed.
  • the impeller in the pump may be preceded by a cutting unit.
  • the impeller is also particularly suitable for a single-stage pump. Downstream of the impeller in the flow direction is preferably a spiral housing, which deflects the radially emerging from the impeller fluid to a discharge nozzle of the pump, which may extend in particular in the axial direction or parallel to the axis of rotation X.

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Abstract

Laufrad für ein Pumpenaggregat, insbesondere für ein Abwasserpumpenaggregat, mit zwei in axialer Richtung (X) voneinander beabstandeten Deckscheiben (2, 4), welche über zumindest ein Verbindungselement (8) miteinander verbunden sind, und zumindest einer zwischen den beiden Deckscheiben (2, 4) angeordneten Schaufel (12, 14), welche sich von einem inneren Durchmesser des Laufrades zu einem äußeren Durchmesser des Laufrades erstreckt, wobei die Schaufel (12, 14) einen durchgehenden Spalt (16) aufweist, welcher sich von der am inneren Durchmesser gelegenen Kante (22, 24) der Schaufel (12, 14) zu der am äußeren Durchmesser gelegenen Kante (26, 28) der Schaufel (12, 14) erstreckt, sowie ein Pumpenaggregat mit einem solchen Laufrad.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Laufrad für ein Pumpenaggregat, insbesondere für ein Abwasserpumpenaggregat, sowie ein Pumpenaggregat mit einem solchen Laufrad.
  • Überall dort, wo verunreinigte Fluide gefördert werden sollen, d. h. beispielsweise im Bereich der Abwasserförderung, gibt es Probleme mit Verunreinigungen der eingesetzten Pumpenaggregate. Insbesondere langfaserige Verunreinigungen können an den Schaufeln der Laufräder der Pumpenaggregate dauerhaft hängen bleiben und zur Beeinträchtigung des Betriebes und im Extremfall sogar zu Beschädigungen des Pumpenaggregates führen. Aus diesem Grunde werden in Abwasserpumpen häufig Laufräder eingesetzt, welche lediglich einen Strömungskanal aufweisen. Bei diesen Laufrädern gibt es keine Kanten oder Wandungen, an welchen langfaserige Verunreinigungen hängen bleiben könnten. Eine andere Möglichkeit ist, die Laufräder offen auszubilden, so dass sich Verunreinigungen an den Schaufeln nicht festsetzen können. Diese Ausgestaltungen haben jedoch den Nachteil, dass sich der Wirkungsgrad der Pumpenaggregate verschlechtert.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Laufrad für ein Pumpenaggregat sowie ein Pumpenaggregat mit einem solchen Laufrad zu schaffen, welche ein Festsetzen von Verunreinigungen vermeiden und gleichzeitig einen höheren Wirkungsgrad ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Laufrad mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch ein Pumpenaggregat mit den im Anspruch 15 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Das erfindungsgemäße Laufrad für ein Pumpenaggregat ist insbesondere für ein Abwasserpumpenaggregat vorgesehen. Das Laufrad ist geschlossen ausgebildet, d. h. es weist zwei in axialer Richtung, d. h. in Richtung der Drehachse, voneinander beabstandete Deckscheiben auf, zwischen welchen zumindest eine Schaufel zur Bildung eines Strömungskanales zum Fördern des Fluids angeordnet ist. Die beiden Deckscheiben sind über zumindest ein Verbindungselement fest miteinander verbunden, so dass sie im definierten Abstand zueinander gehalten werden. Die zumindest eine Schaufel erstreckt sich von einem inneren Durchmesser, d. h. von einem im Umfang der Drehachse gelegenen Zentralbereich des Laufrades zu einem äußeren Durchmesser des Laufrades. Die Schaufel erstreckt sich somit in bekannter Weise im Laufrad in radialer Richtung von innen nach außen, wobei sie eine Krümmung zur Verbesserung der Strömungsführung aufweisen kann. Die Schaufel dient der Förderung des Fluids und bildet einen nach außen zum Umfang des Laufrades führenden Strömungskanal, in welchem das Fluid bei Rotation des Laufrades beschleunigt wird.
  • Erfindungsgemäß ist die Schaufel derart ausgebildet, dass sie einen durchgehenden Spalt aufweist. Dieser Spalt erstreckt sich von der am inneren Durchmesser gelegenen, d. h. der der Drehachse zugewandten Kante zu der am äußeren Durchmesser gelegenen, d. h. der dem Außenumfang des Laufrades zugewandten Kante der Schaufel. Der Spalt erstreckt sich somit entlang der Schaufel vom Innenbereich des Laufrades nach außen.
  • Die Anordnung dieses Spaltes hat den Vorteil, dass langfaserige Verunreinigungen, welche bei herkömmlichen Laufrädern an der inneren Kante, d. h. der am inneren Durchmesser gelegenen Kante der Schaufel hängen bleiben würden, hier durch den Spalt mit dem Fluid zum Au-βenumfang des Laufrades gefördert werden. Das heißt, die Verunreinigungen bleiben nicht an der Kante der Schaufel hängen, sondern können sich durch den Spalt durch die Schaufel hindurch zum Außenumfang des Laufrades bewegen und dort mit der vom Laufrad geförderten Fluidströmung weggespült werden. Auf diese Weise wird die Gefahr, dass sich Verunreinigungen im Laufrad festsetzen deutlich reduziert. Darüber hinaus ist der Wirkungsgrad eines solchen Laufrades gröβer als bei einem offen ausgebildeten Laufrad.
  • Vorzugsweise ist die beschriebene Schaufel nur mit einer der beiden Deckscheiben verbunden. Das heißt, in axialer Richtung erstreckt sich die Schaufel ausgehend von einer der beiden Deckscheiben und der durchgehende Spalt ist zwischen der freien Längskante der Schaufel, welche sich von innen nach außen erstreckt, und der angrenzenden zweiten Deckscheibe ausgebildet. Die Schaufel kann dabei einstückig mit der ersten Deckscheibe, mit welcher sie verbunden ist, ausgebildet sein.
  • Weiter bevorzugt ist der Spalt so angeordnet, dass die Schaufel in zwei Schaufelteile geteilt wird, von denen jeder nur mit einer der beiden Deckscheiben verbunden ist. Das heißt, an den beiden Deckscheiben sind im Wesentlichen einander gegenüberliegende Schaufelteile ausgebildet, welche sich ausgehend von der Deckscheibe, mit welcher sie verbunden sind, auf die andere Deckscheibe zu erstrecken. Dabei sind die Schaufeln so angeordnet oder weisen eine axiale Länge auf, welche so gewählt ist, dass die beiden Schaufelteile sich mit ihren freien Längskanten, d. h. den sich vom inneren Durchmesser zum äußeren Durchmesser des Laufrades erstreckenden Längskanten, nicht berühren. Zwischen diesen beiden Längskanten ist dann der durchgehende Spalt ausgebildet, welcher sich vom inneren Durchmesser zum äußeren Durchmesser des Laufrades durch die gesamte Schaufel erstreckt, so dass Verunreinigungen durch diesen Spalt hindurch zum Außenumfang des Laufrades abgeführt werden können.
  • Die beiden Schaufelteile sind vorzugsweise im Bereich des Spaltes in umfänglicher Richtung des Laufrades zueinander versetzt angeordnet. Dies bedeutet, dass die freien Längskanten der beiden Schaufelteile einander nicht genau gegenüberliegen sondern in umfänglicher Richtung versetzt zueinander sind, so dass zwischen den beiden Schaufelteilen in umfänglicher Richtung ein Spalt gebildet wird, welcher sich durchgehend von dem inneren zum äußeren Durchmesser der Schaufel erstreckt. Das heißt, die freien Längskanten der Schaufeln sind in umfänglicher Richtung voneinander beabstandet.
  • Weiter bevorzugt sind die Schaufelteile in axialer Richtung so lang ausgebildet, dass sie einander im Bereich des Spaltes in axialer Richtung überlappen. Bei dieser Anordnung sind die Schaufelteile, d. h. zumindest die dem Spalt zugewandten Schaufelteile, in umfänglicher Richtung zueinander versetzt, so dass sich die freien Enden der Schaufelteile überlappend aneinander vorbei erstrecken können. Durch die Überlappung in axialer Richtung wird erreicht, dass in axialer Richtung kein Abstand zwischen den einander zugewandten Schaufelteilen gegeben ist, so dass nur ein Spalt zwischen den Schaufelteilen geschaffen wird, dessen Breite sich in umfänglicher Richtung erstreckt. Das heißt, die Schaufelteile sind im Bereich ihrer freien Längskanten in umfänglicher Richtung voneinander beabstandet. Dadurch, dass kein axialer Abstand zwischen den Schaufelteilen gegeben ist, wird ein freies Durchströmen des Fluids durch den Spalt bei Rotation des Laufrades verhindert, so dass der Wirkungsgradverlust aufgrund des Spaltes gering gehalten wird.
  • Gemäß einer besonderen Ausführungsform ist die Überlappung der Schaufelteile so ausgebildet, dass sich die Überlappung im Verlauf der Schaufel vom inneren zum äußeren Durchmesser des Laufrades ändert und insbesondere abnimmt. Auf diese Weise ist es möglich, die Durchgängigkeit des Spaltes für Verunreinigungen vom inneren Durchmesser zum äußeren Durchmesser hin zu verbessern, so dass Verunreinigungen , welche einmal am inneren Durchmesser in den Spalt eingetreten sind, sicher aus dem Spalt am Außenumfang des Laufrades herausgefördert werden und nicht im Spalt hängen bleiben.
  • So kann vorzugsweise der Spalt auch so ausgebildet sein, dass er sich im Verlauf der Schaufel vom inneren zu äußeren Durchmesser des Laufrades erweitert. Bei überlappenden Schaufelteilen kann sich der Spalt insbesondere in umfänglicher Richtung erweitern. Auch durch diese Ausgestaltung wird sichergestellt, dass die Verunreinigungen, welche in den Spalt eingetreten sind, zuverlässig aus dem Spalt herausgefördert werden und sich dort nicht festsetzen.
  • Besonders bevorzugt ist das Laufrad so ausgebildet, dass mehrere der vorangehend beschriebenen, einen durchgehenden Spalt aufweisenden Schaufeln zwischen den beiden Deckscheiben angeordnet sind. So wird ein Laufrad mit mehreren Strömungskanälen geschaffen, welches gegenüber den Laufrädern mit nur einem Strömungskanal einen höheren Wirkungsgrad bietet. Aufgrund der Ausgestaltung der Schaufeln mit dem durchgehenden Spalt, welcher sich von der Innenkante der Schaufel zur Außenkante der Schaufel, d. h. von der Kante am inneren Durchmesser zu der Kante am äußeren Durchmesser erstreckt, kann gleichzeitig sichergestellt werden, dass sich langfaserige Verunreinigungen nicht an den dem Saugmund der Pumpe zugewandten inneren Kanten der Schaufeln verfangen können. Diese Verunreinigungen würden vielmehr in den Spalt eintreten und durch die Fluidströmung zum Außenumfang des Laufrades gefördert.
  • Das Verbindungselement zwischen den beiden Deckscheiben ist vorzugsweise als eine die beiden Deckscheiben miteinander verbindende durchgehende Schaufel ausgebildet. Das heißt, diese Schaufel weist keinen Spalt auf und ist entsprechend den Schaufeln bei herkömmlichen gedeckten Laufrädern ausgebildet. Die Schaufel stellt die feste Verbindung zwischen den beiden Deckscheiben her. Auf diese Weise unterstützt auch das Verbindungselement die Pumpwirkung des Laufrades.
  • Vorzugsweise sind die Deckscheiben nur über eine einzige durchgehende Schaufel miteinander verbunden. Entsprechend werden alle weiteren Schaufeln des Laufrades wie oben beschrieben mit einem durchgehenden Spalt ausgebildet. Auf diese Weise wird die Gefahr, dass sich Verunreinigungen im Laufrad festsetzen, weitgehend reduziert, da nur noch eine einzige Schaufel eine durchgehende am inneren Durchmesser gelegene Kante aufweist, an welcher sich Verunreinigungen festsetzen könnten. Bei allen anderen Schaufeln können sich derartige Verunreinigungen nicht festsetzen, da sie durch den Spalt bei Rotation des Laufrades nach außen abgeführt würden.
  • Der Spalt in der Schaufel bzw. die Spalte in der Mehrzahl von Schaufeln erstrecken sich besonders bevorzugt in Strömungsrichtung eines von dem Laufrad zu fördernden Fluids. Auf diese Weise wird erreicht, dass Verunreinigungen, welche in den Spalt eingetreten sind, in der Bewegungsrichtung des Fluids zum äußeren Durchmesser des Laufrades gefördert werden können. Das heißt, die Fluidströmung kann Verunreinigungen in dem Spalt mitreißen und nach außen fördern.
  • Das Laufrad ist besonders bevorzugt als, vorzugsweise einstückiges, Gussteil aus Metall oder Kunststoff ausgebildet. Insbesondere bei Verwendung in Abwasserpumpen oder Pumpen, welche verunreinigtes Fluid fördern, beispielsweise im Kühlschmierstoffkreislauf von Werkzeugmaschinen, kommen bevorzugt Laufräder aus Metallguss zum Einsatz, da diese eine hohe Festigkeit aufweisen und die Gefahr der Beschädigung des Laufrades durch Verunreinigungen relativ gering ist. Ferner lassen sich als Gussteil aus Metall oder Kunststoff auch komplex geformte Laufräder ausbilden.
  • Alternativ ist es gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform auch möglich, das Laufrad aus Blech, insbesondere rostfreiem Stahlblech auszubilden. Dabei sind die Schaufeln oder die Schaufelteile vorzugsweise im Querschnitt L-förmig gewinkelt und mit einem der Schenkel an einer der Deckscheiben verschweißt. Dadurch, dass einer der Schenkel flächig an der Deckscheibe anliegt, kann eine feste Verbindung der Schaufeln oder Schaufelteile mit der Deckscheibe erreicht werden, auch wenn sie nur an einem Axialende mit einer Deckscheibe verbunden sind.
  • Die am inneren Durchmesser des Laufrades gelegene Kante der Schaufel, d. h. die innere Kante der Schaufel, ist vorzugsweise als Führung zu dem Eintritt des Spaltes hin ausgebildet, so dass langfaserige Verunreinigungen von der Kante in den Spalt geführt werden. Dazu kann die innere Kante der Schaufel insbesondere abgeschrägt oder abgerundet sein, wobei die Abschrägung bzw. Abrundung zu dem Spalt bzw. dem Eintritt des Spaltes am inneren Durchmesser hin verläuft. So können langfaserige Verunreinigungen, welche an der Kante hängen bleiben würden, aufgrund der abgerundeten bzw. abgeschrägten Form mit der Strömung in den Spalt rutschen und durch diesen nach außen gefördert werden.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Pumpenaggregat mit einem Laufrad gemäß der vorangehenden Beschreibung. Das heißt, das Pumpenaggregat mit dem zuvor beschriebenen Laufrad wird als Abwasserpumpe verwendet. Abwasserpumpen fördern in der Regel verunreinigtes Fluid, so dass hier das zuvor beschriebene Laufrad besondere Vorteile aufweist, da die Gefahr, dass sich Verunreinigungen an dem Laufrad festsetzen durch das erfindungsgemäße Laufrad erheblich verringert wird.
  • Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben. In diesen zeigt:
    • Fig. 1
    eine Seitenansicht eines Laufrades und
    Fig. 2
    eine perspektivische Ansicht des Laufrades gemäß Fig. 1 mit Blick auf die Eintrittsöffnung des Laufrades.
  • Das Laufrad weist zwei Deckscheiben 2 und 4 auf, von welchen die Deckscheibe 4 eine zentrale Eintrittsöffnung 6 aufweist. Durch die Eintrittsöffnung 6 wird bei Rotation des Laufrades um die Drehachse X das zu fördernde Fluid angesaugt.
  • Zwischen den beiden Deckscheiben 2 und 4 ist eine erste Schaufel 8 angeordnet, welche durchgehend ausgebildet ist und die Deckscheiben 2 und 4 fest miteinander verbindet, so dass diese in Richtung der Längsachse X in definiertem Abstand gehalten werden. Darüber hinaus sorgt die Schaufel 8 dafür, dass sich die Deckscheibe 4 gemeinsam mit der Deckscheibe 2 um die Längsachse X dreht. Die Antriebswelle für das Laufrad greift an der zentralen Öffnung 10 in der Deckscheibe 2 an, so dass das Antriebsdrehmoment auf die Deckscheibe 2 übertragen wird und von dieser über die Schaufel 8 auch auf die Deckscheibe 4.
  • Neben der durchgehenden Schaufel 8 weist das Laufrad noch eine geteilt ausgebildete Schaufel auf, welche aus zwei Schaufelteilen 12 und 14 gebildet ist. Der Schaufelteil 12 ist fest mit der Deckscheibe 2 und der Schaufelteil 14 fest mit der Deckscheibe 4 verbunden. Vorzugsweise ist der Schaufelteil 12 einstückig mit der Deckscheibe 2 und der Schaufelteil 14 einstückig mit der Deckscheibe 4 ausgebildet. Besonders bevorzugt ist das gesamte Laufrad einstückig aus Metallguss ausgebildet.
  • Die Schaufelteile 12 und 14 sind so zueinander angeordnet, dass zwischen ihnen ein Spalt 16 ausgebildet ist. Der Spalt 16 ist in der Weise ausgebildet, dass die Längskanten 18 und 20 der Schaufelteile 12 und 14 in Umfangsrichtung zueinander versetzt sind, so dass in einer, hier gekrümmten, Ebene, welche schräg zur Drehachse X verläuft der Spalt 16 ausgebildet ist. Dabei überlappen die Schaufelteile 12 und 14 einander so, dass die freie Längskante 18 des Schaufelteiles 12 näher zu der Deckscheibe 4 gelegen ist als die freie Längskante 20 des Schaufelteiles 14. Das heißt, in axialer Richtung X ist kein Spalt zwischen den Schaufelteilen 12 und 14 ausgebildet, so dass in einer Ebene quer zur Längsachse X das Fluid nicht direkt durch den Spalt 16 hindurchströmen kann.
  • Die untere Deckscheibe 2 ist auf ihrer der Deckscheibe 4 zugewandte Seite konisch bzw. kegelförmig ausgebildet. Entsprechend ist die der Deckscheibe 2 zugewandte Innenseite der Deckscheibe 4 konisch ausgebildet. Auf diese Weise wird zwischen der Schaufel 8 und der aus den Schaufelteilen 12 und 14 gebildeten Schaufel ein Strömungskanal 20 gebildet, welcher von der Eintrittsöffnung 6 zum Außenumfang des Laufrades führt. Das heißt, in dem Strömungskanal 20 erfolgt eine Strömungsführung von dem axialen Eintritt an der Öffnung 6 zu einem radialen Austritt am äußeren Umfang des Laufrades. Der Spalt 16 zwischen den Schaufelteilen 12 und 14 erstreckt sich entlang dieses Strömungskanals 20 in der Strömungsrichtung des Fluids in etwa in der Mitte der von den Schaufelteilen 12 und 14 gebildeten Schaufel. Dabei erstreckt sich der Spalt 16 von den dem inneren Durchmesser des Schaufelrades zugewandten inneren Kanten 22 und 24 der Schaufelteile 12 und 14 zu den an einem weiter außen gelegenen Durchmesser, insbesondere am Außenumfang des Laufrades gelegenen äußeren Kanten 26 und 28 der Schaufelteile 12 und 14.
  • Die inneren Kanten 22 und 24 sind abgeschrägt ausgebildet, so dass sie geneigt zu dem Eintritt des Spaltes 16 am inneren Durchmesser des Laufrades verlaufen. Auf diese Weise werden langfaserige Verunreinigungen, welche an den inneren Kanten 22 und 24 bei Rotation des Laufrades hängen bleiben, in dem Spalt 16 geführt. Das heißt, die Kanten 22 und 24 sind so angeordnet, dass sie nicht normal zu der Umfangsrichtung sondern geneigt bzw. schräg zur Umfangsrichtung ausgerichtet sind. Vorzugsweise sind die Kanten im Übergangsbereich zu den Längskanten 16 und 18 darüber hinaus gerundet ausgebildet, so dass langfaserige Verunreinigungen leicht in den Spalt 16 hineinrutschen und über die Längskanten 16 und 18 zum Außenumfang des Laufrades gleiten können. Da der Spalt 16 sich in Strömungsrichtung des zu fördernden Fluids erstreckt, werden die Verunreinigungen im Spalt von dem Fluid mitgenommen und nach außen gefördert.
  • Darüber hinaus ist der Spalt 16 so ausgebildet, dass er sich zum Außenumfang hin erweitert, d. h. an seinem den Kanten 26 und 28 zugewandten Ende eine größere Breite als an dem den Kanten 22 und 24 zugewandten Eintrittsbereich aufweist. Dadurch wird sichergestellt, dass Verunreinigungen, welche in den Spalt eingetreten sind, sich dort nicht festsetzen und sicher nach außen gefördert werden.
  • Das beschriebene Laufrad eignet sich insbesondere zum Einsatz in einer Abwasserpumpe, durch welche verunreinigtes Fluid gefördert wird.
  • Um die Gefahr, dass sich Verunreinigungen im Laufrad festsetzen, weiter zu verringern, kann dem Laufrad in der Pumpe ein Schneidwerk vorgeschaltet sein. Das Laufrad eignet sich darüber hinaus insbesondere für eine einstufig ausgebildete Pumpe. Dem Laufrad in Strömungsrichtung nachgeschaltet wird dabei vorzugsweise ein Spiralgehäuse, welches das radial aus dem Laufrad austretende Fluid zu einem Druckstutzen der Pumpe, welcher sich insbesondere in axialer Richtung bzw. parallel zur Drehachse X erstrecken kann, umlenkt.
    • Bezugszeichenliste
    • 2, 4
    - Deckscheiben
    6
    - Eintrittsöffnung
    8
    - Schaufel
    10
    - Öffnung
    12, 14
    - Schaufelteile
    16, 18
    - Längskanten
    20
    - Strömungskanal
    22, 24
    - innere Kanten
    26, 28
    - äußere Kanten
    X
    - Drehachse

Claims (15)

  1. Laufrad für ein Pumpenaggregat, insbesondere für ein Abwasserpumpenaggregat, mit zwei in axialer Richtung (X) voneinander beabstandeten Deckscheiben (2, 4), welche über zumindest ein Verbindungselement (8) miteinander verbunden sind, und zumindest einer zwischen den beiden Deckscheiben (2, 4) angeordneten Schaufel (12, 14), welche sich von einem inneren Durchmesser des Laufrades zu einem äußeren Durchmesser des Laufrades erstreckt,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Schaufel (12, 14) einen durchgehenden Spalt (16) aufweist, welcher sich von der am inneren Durchmesser gelegenen Kante (22, 24) der Schaufel (12, 14) zu der am äußeren Durchmesser gelegenen Kante (26, 28) der Schaufel (12, 14) erstreckt.
  2. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufel (12, 14) nur mit einer der beiden Deckscheiben (2, 4) verbunden ist.
  3. Laufrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (16) die Schaufel in zwei Schaufelteile (12, 14) teilt, von denen jeder nur mit einer der beiden Deckscheiben (2, 4) verbunden ist.
  4. Laufrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schaufelteile (12, 14) im Bereich des Spaltes (16) in umfänglicher Richtung des Laufrades zueinander versetzt angeordnet sind.
  5. Laufrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schaufelteile (12, 14) in axialer Richtung (X) so lang ausgebildet sind, dass sie einander im Bereich des Spaltes (16) in axialer Richtung (X) überlappen.
  6. Laufrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Überlappung der Schaufelteile (12, 14) im Verlauf der Schaufel vom inneren zum äußeren Durchmesser des Laufrades ändert und insbesondere abnimmt.
  7. Laufrad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Spalt (16) im Verlauf der Schaufel (12, 14) vom inneren zum äußeren Durchmesser des Laufrades erweitert.
  8. Laufrad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere einen durchgehenden Spalt (16) aufweisende Schaufeln (12, 14) zwischen den beiden Deckscheiben (2, 4) angeordnet sind.
  9. Laufrad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement als eine die beiden Deckscheiben (2, 4) miteinander verbindende durchgehende Schaufel (8) ausgebildet ist.
  10. Laufrad nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Deckscheiben (2, 4) nur über eine einzige durchgehende Schaufel (8) miteinander verbunden sind.
  11. Laufrad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Spalt (16) in der Schaufel (12, 14) in Strömungsrichtung eines von dem Laufrad zu fördernden Fluids erstreckt.
  12. Laufrad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es als, vorzugsweise einstückiges, Gussteil aus Metall oder Kunststoff ausgebildet ist.
  13. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad aus Blech, insbesondere rostfreiem Stahlblech ausgebildet ist, wobei die Schaufeln oder Schaufelteile (12, 14) vorzugsweise im Querschnitt L-förmig gewinkelt und mit einem Schenkel an einer der Deckscheiben (2, 4) verschweißt sind.
  14. Laufrad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die am inneren Durchmesser des Laufrades gelegene Kante (22, 24) der Schaufel (12, 14) als Führung zu dem Eintritt des Spaltes (16) ausgebildet ist, so dass langfaserige Verunreinigungen von der Kante (22, 24) in den Spalt (16) geführt werden.
  15. Pumpenaggregat mit einem Laufrad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es als Abwasserpumpe ausgebildet ist.
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