EP4305317A1 - Kreiselpumpe mit einlaufrippen - Google Patents

Kreiselpumpe mit einlaufrippen

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EP4305317A1
EP4305317A1 EP22711543.3A EP22711543A EP4305317A1 EP 4305317 A1 EP4305317 A1 EP 4305317A1 EP 22711543 A EP22711543 A EP 22711543A EP 4305317 A1 EP4305317 A1 EP 4305317A1
Authority
EP
European Patent Office
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inlet
ribs
centrifugal pump
profile
thickness
Prior art date
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Pending
Application number
EP22711543.3A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Oliver Schuster
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.)
KSB SE and Co KGaA
Original Assignee
KSB SE and Co KGaA
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Publication date
Application filed by KSB SE and Co KGaA filed Critical KSB SE and Co KGaA
Publication of EP4305317A1 publication Critical patent/EP4305317A1/de
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/426—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for liquid pumps
    • F04D29/4293—Details of fluid inlet or outlet
    • 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
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/445—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for liquid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/10—Stators
    • F05D2240/12—Fluid guiding means, e.g. vanes
    • F05D2240/126—Baffles or ribs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/20—Three-dimensional
    • F05D2250/26—Three-dimensional paraboloid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/50—Inlet or outlet
    • F05D2250/51—Inlet

Definitions

  • the invention relates to a centrifugal pump arrangement with a flydraulic housing having an inlet opening for sucking in a pumped medium and an outlet opening for ejecting the pumped medium, wherein at least two inlet ribs are provided in the inlet opening with one end facing the delivery flow flowing into the inlet opening and one end facing away from the delivery flow .
  • the housing or inflow parts of centrifugal pumps are often equipped with so-called inlet ribs.
  • Their task is, on the one hand, to reduce the so-called pre-swirl or part-load vortices, and on the other hand to ensure an almost axial inflow.
  • One advantage that comes with this is the stable development of the delivery height characteristics. Instabilities are almost completely prevented at partial load and overload. Furthermore, a break in the characteristic curve in the case of disproportionately large volume flows is counteracted, which increases the range of application of the pump. A relatively wide geometry of the inlet ribs with pronounced curves on the upper side is essential for this.
  • inlet ribs A suitable choice of rib size, rib geometry and number of ribs is decisive for the proper function of the inlet ribs.
  • inlet or suction flange diameter of up to DN100, two opposing ribs are used.
  • three ribs are usually used, which are offset by 120°.
  • Inlet ribs also have a significant influence on the cavitation behavior of the impeller and thus significantly influence the NPSH value. Therefore, both the number and the geometric design as well as the aerodynamic profile of these ribs are of great importance, since otherwise unfavorable NPSH values are the result.
  • DE 1 161 481 B describes a device for stabilizing the characteristic (VH characteristic) of centrifugal wheel machines in which the inlet is provided with an additional rib in order to improve the part-load operating behavior and reduce the part-load characteristic instability.
  • the primary goal is not to improve the NPSH value.
  • US Pat. No. 2,219,390 A describes an impeller that is installed in a housing with inlet ribs, the inlet ribs not having any particular characteristics with regard to NPSH optimization.
  • the object of the invention is to develop an NPSH-friendly solution for inlet ribs, which avoids the above-mentioned disadvantages and risks with the simplest production technology.
  • the solution according to the invention provides that the thickness profile of the at least two inlet ribs changes from the end facing the conveying flow to the end facing away from the conveying flow. It is particularly advantageous that both the number and position of the inlet ribs and their original dimension in terms of length and height can be retained. As a result, the advantages described above with regard to pre-swirl and part-load vortices continue to be ensured. Only the configuration of the rib thickness has to be adjusted.
  • the configuration of the rib thickness and the optimization of the thickness profile result in an optimized profile in terms of suction technology, which avoids cavitation at the start of the rib and leads to the suction flow being applied to the inlet rib.
  • As a result less energy is withdrawn from the sucked liquid flow, which would otherwise convert into cavitation, but now remains in the medium.
  • By suppressing cavitation and the associated cavitation bubbles a severe narrowing of the usable flow cross section is prevented.
  • an increased feed rate with concurrent static pressure drop is also avoided. The result is an improved suction capability of the pump.
  • the thickness profile of the inlet ribs changes from the start of the rib to the end of the rib, namely in the form of a fish-belly profile, in order to improve the contact of the suction flow with the inlet rib.
  • the thickness of the inlet rib increases along a skeleton line up to a defined relative length of the profile in a parabola-like manner and from there to the end facing away from the flow.
  • Such a geometry can be reproduced in the casting process, for example.
  • the inlet ribs can also be machined mechanically to achieve the required geometry.
  • the start of the rib is rounded in order to avoid or minimize the occurrence of rib cavitation at the start of the rib.
  • the rib end is designed with a radius that is as small as possible in order to take the fish belly profile into account as best as possible and to improve the outflow of the fluid.
  • a sharp-edged design of the ribs has proven to be particularly advantageous.
  • the relative profile thickness advantageously reaches a value of 0.060 for a relative profile length of 0.25.
  • the thickness profile of the inlet ribs may deviate constantly over the entire length of the inlet ribs by a specific thickness factor from the ideal thickness profile of the inlet ribs.
  • the thickness factor is calculated as follows: 1+(thickness deviation of the profile for NPSH inlet rib in % / 100%).
  • a maximum thickness factor of 1.3 has proven to be particularly advantageous in investigations and test runs.
  • Fig. 3 is a schematic representation of the ideal profile of the inlet rib in centrifugal pumps.
  • Fig. 1 shows a sectional view of an exemplary pump arrangement in the form of a centrifugal pump with a housing 1.
  • the housing 1 comprises a hydraulic housing 2, a housing cover 3 and a bearing bracket 4.
  • the hydraulic housing 2 has an inlet opening 5 for sucking in a pumped medium and an outlet opening 6 for ejecting the pumped medium.
  • At least two inlet ribs 7 are provided in the area of the inlet opening 5 .
  • a shaft 8 extends from a limited by hydraulic housing 2 and housing cover 3 flow chamber 9 through the housing cover 3 and through the bearing carrier 4, which is attached to the housing cover 3 on the side facing away from the flow chamber 9 th side.
  • a housing cover 3 is arranged close to the first bearing 10 and a housing cover 3 distant from the second bearing 11, which supports the shaft 8.
  • the shaft 8 has an axially extending axis of rotation A and carries at a first end 12 an impeller 13 which rotates about the axis of rotation A together with the shaft 8 .
  • the impeller 13 is located in the flow chamber 9 delimited by the hydraulic housing 2 and the housing cover 3.
  • a second end 14 of the shaft 8 opposite the first end 12 extends out of the bearing carrier 4.
  • a motor is provided at the free end 14 extending out of the bearing carrier 4, which rotates the shaft 8 about the axis of rotation A rotatably drives.
  • the impeller 13 is designed as a radial impeller.
  • FIG. 2 shows the hydraulic housing 2 with two inlet ribs 7 profiled according to the invention with an end 15 facing the delivery flow Fs flowing into the inlet opening 5 and an end 16 facing away from the delivery flow.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of a thickness profile 17 of the inlet rib 7 according to the invention from the end 15 facing the delivery flow Fs along a skeleton line X to an end 16 facing away from the delivery flow.
  • the skeleton line X runs essentially parallel to the axis of rotation A.
  • the thickness of the inlet rib 7 increases along the skeleton line X in a parabola shape up to a defined relative length of the profile and then decreases again towards the end 16 facing away from the delivery flow Fs.
  • the relative profile thickness reaches a value of 0.016, with a relative profile length of 0.025, the relative profile thickness reaches a value of 0.027, with a relative profile length of 0.05, the relative profile thickness reaches a value of 0.035, with a relative profile length of 0.1, the relative profile thickness reaches a value of 0.048, with a relative profile length of 0.15, the relative profile thickness reaches a value of 0.054, with a relative profile length of 0.2, the relative profile thickness reaches a value of 0.059, with a relative profile length of 0.25, the relative profile thickness reaches a value of 0.060 , with a relative profile length of 0.3 the relative profile thickness reaches a value of 0.058, with a relative profile length of 0.4 the relative profile thickness reaches a value of 0.055, with a relative profile length of 0.5 the relative profile thickness reaches a value of 0.051, with a relative profile length of 0.6 the relative profile thickness reaches a value of
  • the rib end is preferably designed with sharp edges.
  • the inlet rib 7 has a typical fish-belly profile.
  • Such an optimized profile helps to avoid cavitation at the start of the ribs and ensures that the fluid flow rests against the inlet rib 7.
  • Fliering means that less energy is withdrawn from the sucked-in liquid flow Fs, which would otherwise convert into cavitation, but now remains in the medium.
  • an increased feed rate with concurrent static pressure drop is also avoided. The result is an improved suction capability of the pump.
  • the inlet ribs 7 can be produced, for example, with the casting of the hydraulic housing 2 and/or by means of additive manufacturing. However, the inlet ribs 7 can also be attached to the hydraulic housing 2 subsequently by welding or another fastening method.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpenanordnung mit einem eine Einlassöffnung zum Ansaugen eines Fördermediums und eine Auslassöffnung zum Ausstoßen des Fördermediums aufweisenden Hydraulikgehäuse, wobei in der Einlassöffnung wenigstens zwei Einlaufrippen mit einem dem in die Einlassöffnung strömenden Förderstrom zugewandten Ende und einem dem Förderstrom abgewandten Ende vorgesehen sind. Erfindungsgemäß verändert sich das Dickenprofil (17) der wenigstens zwei Einlaufrippen (7) von dem dem Förderstrom (Fs) zugewandten Ende (15) zu dem dem Förderstrom abgewandten Ende (16) hin.

Description

Beschreibung
Kreiselpumpe mit Einlaufrippen
Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpenanordnung mit einem eine Einlassöffnung zum Ansaugen eines Fördermediums und eine Auslassöffnung zum Ausstößen des Förder mediums aufweisenden Flydraulikgehäuse, wobei in der Einlassöffnung wenigstens zwei Einlaufrippen mit einem dem in die Einlassöffnung strömenden Förderstrom zuge wandten Ende und einem dem Förderstrom abgewandten Ende vorgesehen sind.
Häufig werden Gehäuse oder Zuström partien von Kreiselpumpen mit sogenannten Ein laufrippen ausgestattet. Deren Aufgabe liegt einerseits in einer Reduzierung des soge nannten Vordrall- oder Teillastwirbels, andererseits soll eine annähernd axiale Anströ mung sichergestellt werden. Ein Vorteil, der damit einhergeht, liegt in einer stabilen Ausprägung der Förderhöhenkennlinien. Instabilitäten werden bei Teillast und Überlast nahezu komplett unterbunden. Des Weiteren wird einem Kennlinienabriss bei überpro portional großen Volumenströmen entgegengewirkt, wodurch der Einsatzbereich der Pumpe vergrößert wird. Zielführend hierfür ist eine relativ breite Geometrie der Einlauf rippen mit ausgeprägten Rundungen an der Oberseite.
Entscheidend für eine sachgemäße Funktion der Einlaufrippen ist eine geeignete Wahl von Rippengröße, Rippengeometrie und Rippenanzahl. Bei einem Einlauf- bzw. Saug flanschdurchmesser bis Nennweite DN100 werden zwei gegenüberliegende Rippen verwendet. Bei größeren Nennweiten greift man üblicherweise auf drei Rippen zurück, die um 120° versetzt angeordnet sind. Einlaufrippen üben außerdem einen erheblichen Einfluss auf das Kavitationsverhalten des Laufrades aus und beeinflussen somit den NPSH-Wert maßgeblich. Von daher sind sowohl die Anzahl, als auch die geometrische Ausgestaltung, sowie die strömungs günstige Profilgebung dieser Rippen von großer Bedeutung, da ansonsten ungünstige NPSH-Werte die Folge sind.
Die US 4073595 A beschreibt ein Verfahren zur Verschiebung des Bereichs des nied rigsten NPSH-Wertes in die Nähe des Betriebspunktes. Eine grundsätzliche Verbesse rung des NPSH-Wertes wird hier nicht angestrebt.
Die DE 1 161 481 B beschreibt eine Einrichtung zur Stabilisierung der Charakteristik (VH-Kennlinie) von Kreiselradarbeitsmaschinen, bei denen der Zulauf mit einer zusätzli chen Rippe versehen ist, um so das Teillastbetriebsverhalten zu verbessern und die Teillast-Kennlinieninstabilität zu reduzieren. Vordergründiges Ziel ist nicht die Verbesse rung des NPSH-Wertes.
Die US 2219390 A beschreibt ein Laufrad, das in ein Gehäuse mit Einlaufrippen mon tiert wird, wobei die Einlaufrippen keine besondere Ausprägung hinsichtlich einer NPSH-Optimierung aufweisen.
Aufgabe der Erfindung ist es, für Einlaufrippen eine NPSH-günstige Lösung zu entwi ckeln, die bei einfachster fertigungstechnischer Herstellung die zuvor genannten Nach teile und Risiken vermeidet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Be vorzugte Varianten sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.
Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, dass sich das Dickenprofil der wenigstens zwei Einlaufrippen von dem dem Förderstrom zugewandten Ende zu dem dem Förder strom abgewandten Ende hin verändert. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass sowohl Anzahl und Position der Einlaufrippen, als auch deren ursprüngliche Dimension in Bezug auf Länge und Höhe beibehalten werden können. Dadurch werden die zuvor beschriebenen Vorteile in Bezug auf Vordrall- und Teillastwirbel weiterhin sichergestellt. Lediglich die Ausgestaltung der Rippendicke muss angepasst werden.
Besonders vorteilhaft ist dabei die Tatsache, dass eine entsprechende Anpassung und Modifikation der Rippendicke sowohl bei Neukonstruktionen, als auch nachträglich bei Einlaufrippen von bereits existierenden Pumpengehäusen durchgeführt werden kann.
Die Ausgestaltung der Rippendicke und die Optimierung des Dickenprofils resultieren in einem ansaugtechnisch optimierten Profil, das eine Kavitation am Rippenanfang ver meidet und zum Anliegen des Saugstromes an der Einlaufrippe führt. Hierdurch wird dem angesaugten Flüssigkeitsstrom weniger Energie entzogen, die sich ansonsten in Kavitation umsetzen würde, nun aber im Medium verbleibt. Durch Unterbinden der Kavi tation, sowie der zugehörigen Kavitationsblasen wird einer starken Verengung des nutz baren Strömungsquerschnittes vorgebeugt. Zusätzlich wird auch eine erhöhte Zulaufge schwindigkeit mit gleichlaufendem statischen Druckabfall vermieden. Resultat ist eine verbesserte Ansaugfähigkeit der Pumpe.
Dies unterstützt auch eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, bei der sich das Di ckenprofil der Einlaufrippen vom Rippenanfang zum Rippenende hin verändert und zwar in Form eines Fischbauchprofils, um so das Anliegen des Saugstromes an der Einlaufrippe zu verbessern. Dabei nimmt ausgehend von dem dem Förderstrom zuge wandten Ende die Dicke der Einlaufrippe entlang einer Skelettlinie bis zu einer definier ten relativen Länge des Profils parabelförmig zu und von dort zu dem dem Förderstrom abgewandten Ende wieder ab.
Eine solche Geometrie lässt sich beispielsweise im Gießprozess abbilden. Ebenso kön nen die Einlaufrippen zwecks Erreichung der erforderlichen Geometrie mechanisch be arbeitet werden. In einer besonders vorteilhaften Variante der Erfindung ist der Rippenanfang gerundet ausgeführt, um so das Auftreten von Rippenkavitation am Rippenanfang zu vermeiden bzw. zu minimieren.
In einerweiteren Variante der Erfindung ist das Rippenende mit einem möglichst klei nen Radius ausgeführt, um so dem Fischbauchprofil bestmöglich Rechnung zu tragen und die Abströmung des Fluids zu verbessern.
Als besonders vorteilhaft hat sich dabei eine scharfkantige Ausführung des Rippenen des erwiesen.
Vorteilhafterweise erreicht die relative Profildicke bei einer relativen Profillänge von 0,25 einen Wert von 0,060.
Das Dickenprofil der Einlaufrippen darf konstant über die gesamte Länge der Einlaufrip pen um einen bestimmten Dickenfaktor vom Ideal-Dickenprofil der Einlaufrippen abwei chen. Der Dickenfaktor berechnet sich dabei wie folgt: 1+(Dickenabweichung des Pro fils für NPSH-Einlaufrippe in % / 100%).
Dies ermöglicht u.a. eine nachträgliche NPSH-Verbesserung bei Pumpen, die sich be reits im Einsatz befinden, indem an vorhandenen, noch nicht profilierten Einlaufrippen manuell nachgearbeitet wird.
Als besonders vorteilhaft hat sich dabei in Untersuchungen und Testläufen ein Dicken faktor von maximal 1,3 erwiesen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß ferner mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst, wonach die Einlaufrippen mit dem Guss des Hydraulikgehäu ses und/oder mittels generativer Fertigung hergestellt werden und/oder nachträglich durch Schweißen und/oder eine andere Befestigungsmethode am Hydraulikgehäuse angebracht werden. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen und aus den Zeichnungen selbst.
Dabei zeigt:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer Kreiselpumpenanordnung,
Fig. 2 ein Flydraulikgehäuse mit profilierten Einlaufrippen,
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Ideal-Profils der Einlaufrippe bei Krei selpumpen.
Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer beispielhaften Pumpenanordnung in Form ei ner Kreiselpumpe mit einem Gehäuse 1. Das Gehäuse 1 umfasst ein Hydraulikgehäuse 2, einen Gehäusedeckel 3 und einen Lagerträger 4. Das Hydraulikgehäuse 2 weist eine Einlassöffnung 5 zum Ansaugen eines Fördermediums und eine Auslassöffnung 6 zum Ausstößen des Fördermediums auf. Im Bereich der Einlassöffnung 5 sind wenigstens zwei Einlaufrippen 7 vorgesehen.
Eine Welle 8 erstreckt sich von einer durch Hydraulikgehäuse 2 und Gehäusedeckel 3 begrenzten Strömungskammer 9 durch den Gehäusedeckel 3 sowie durch den Lager träger 4, welcher an dem Gehäusedeckel 3 an der der Strömungskammer 9 abgewand ten Seite befestigt ist. In dem Lagerträger 4 ist ein dem Gehäusedeckel 3 nahe ange ordnetes erstes Lager 10 und ein dem Gehäusedeckel 3 fernes zweites Lager 11 vorge sehen, welche die Welle 8 lagern. Die Welle 8 weist eine sich in axialer Richtung erstre ckende Drehachse A auf und trägt an einem ersten Ende 12 ein Laufrad 13, das sich zusammen mit der Welle 8 um die Drehachse A dreht. Das Laufrad 13 befindet sich in der durch Hydraulikgehäuse 2 und Gehäusedeckel 3 begrenzten Strömungskammer 9. Ein dem ersten Ende 12 gegenüberliegendes zweites Ende 14 der Welle 8 erstreckt sich aus dem Lagerträger 4. Zum Antreiben der Welle 8 ist an dem sich aus dem Lager träger 4 erstreckenden freien Ende 14 ein nicht dargestellter Motor vorgesehen, der die Welle 8 um die Drehachse A drehbar antreibt.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Laufrad 13 als Radiallaufrad ausgeführt.
In Fig. 1 ist die beispielhafte Ausführungsform einer einstufigen Kreiselpumpe darge stellt, es versteht sich jedoch, dass die Erfindung auch bei mehrstufigen Kreiselpumpen zur Anwendung kommen kann.
Fig. 2 zeigt das Hydraulikgehäuse 2 mit zwei erfindungsgemäß profilierten Einlaufrippen 7 mit einem dem in die Einlassöffnung 5 strömenden Förderstrom Fs zugewandten Ende 15 und einem dem Förderstrom abgewandten Ende 16.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Dickenprofils 17 der erfindungsgemä ßen Einlaufrippe 7 von dem dem Förderstrom Fs zugewandten Ende 15 entlang einer Skelettlinie X bis zu einem dem Förderstrom abgewandten Ende 16. Die Skelettlinie X verläuft im Wesentlichen parallel zur Drehachse A.
Ausgehend von dem dem Förderstrom Fs zugewandten Ende 15 nimmt entlang der Skelettlinie X die Dicke der Einlaufrippe 7 bis zu einer definierten relativen Länge des Profils parabelförmig zu und danach zu dem dem Förderstrom Fs abgewandten Ende 16 wieder ab.
Dabei erreicht die relative Profildicke bei einer relativen Profillänge von 0,01 einen Wert von 0,016, bei einer relativen Profillänge von 0,025 erreicht die relative Profildicke einen Wert von 0,027, bei einer relativen Profillänge von 0,05 erreicht die relative Profildicke einen Wert von 0,035, bei einer relativen Profillänge von 0,1 erreicht die relative Profildicke einen Wert von 0,048, bei einer relativen Profillänge von 0,15 erreicht die relative Profildicke einen Wert von 0,054, bei einer relativen Profillänge von 0,2 erreicht die relative Profildicke einen Wert von 0,059, bei einer relativen Profillänge von 0,25 erreicht die relative Profildicke einen Wert von 0,060, bei einer relativen Profillänge von 0,3 erreicht die relative Profildicke einen Wert von 0,058, bei einer relativen Profillänge von 0,4 erreicht die relative Profildicke einen Wert von 0,055, bei einer relativen Profillänge von 0,5 erreicht die relative Profildicke einen Wert von 0,051 , bei einer relativen Profillänge von 0,6 erreicht die relative Profildicke einen Wert von 0,046, bei einer relativen Profillänge von 0,7 erreicht die relative Profildicke einen Wert von 0,037, bei einer relativen Profillänge von 0,8 erreicht die relative Profildicke einen Wert von 0,027, bei einer relativen Profillänge von 0,9 erreicht die relative Profildicke einen Wert von 0,014.
Dadurch ergibt sich, dass das Dickenprofil 17 der Einlaufrippe 7 einen gerundet ausge führten Rippenanfang und ein Rippenende mit einem möglichst kleinen Radius auf weist.
Vorzugsweise ist das Rippenende scharfkantig ausgeführt. Dadurch weist die Einlauf rippe 7 ein typisches Fischbauchprofil auf.
Ein derartig optimiertes Profil hilft eine Kavitation am Rippenanfang zu vermeiden und sorgt für ein Anliegen des Fluidstromes an der Einlaufrippe 7. Flierdurch wird dem ange saugten Flüssigkeitsstrom Fs weniger Energie entzogen, die sich ansonsten in Kavita tion umsetzen würde, nun aber im Medium verbleibt. Durch Unterbinden der Kavitation, sowie der zugehörigen Kavitationsblasen wird einer starken Verengung des nutzbaren Strömungsquerschnittes vorgebeugt. Zusätzlich wird auch eine erhöhte Zulaufge schwindigkeit mit gleichlaufendem statischen Druckabfall vermieden. Resultat ist eine verbesserte Ansaugfähigkeit der Pumpe. Die Einlaufrippen 7 können beispielsweise mit dem Guss des Hydraulikgehäuses 2 und/oder mittels generativer Fertigung hergestellt werden. Die Einlaufrippen 7 können aber auch nachträglich durch Schweißen oder eine andere Befestigungsmethode am Hydraulikgehäuses 2 angebracht werden.

Claims

Patentansprüche
1. Kreiselpumpenanordnung mit einem eine Einlassöffnung (5) zum Ansaugen ei nes Fördermediums und eine Auslassöffnung (6) zum Ausstößen des Förder mediums aufweisenden Flydraulikgehäuse (2), wobei in der Einlassöffnung (5) wenigstens zwei Einlaufrippen (7) mit einem dem in die Einlassöffnung (5) strö menden Förderstrom (Fs) zugewandten Ende (15) und einem dem Förder strom (Fs)abgewandten Ende (16) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Dickenprofil (17) der wenigstens zwei Einlaufrippen (7) von dem dem Förderstrom (Fs) zugewandten Ende (15) zu dem dem Förderstrom abgewand ten Ende (16) hin verändert.
2. Kreiselpumpenanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von dem dem Förderstrom (Fs) zugewandten Ende (15) die Dicke der Einlaufrippe (7) entlang einer Skelettlinie (X) bis zu einer definierten relati ven Länge des Profils parabelförmig zunimmt und von dort zu dem dem För derstrom a(Fs) bgewandten Ende (16) wieder abnimmt.
3. Kreiselpumpenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rippenanfang gerundet ausgeführt ist.
4. Kreiselpumpenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass das Rippenende mit einem möglichst kleinen Radius ausgeführt ist.
5. Kreiselpumpenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rippenende scharfkantig ausgeführt ist.
6. Kreiselpumpenanordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Profildicke bei einer relativen Profillänge von 0,25 einen Wert von 0,060 erreicht.
7. Kreiselpumpenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, dass das Dickenprofil (13) der Einlaufrippen (6) konstant über die ge samte Länge der Einlaufrippen (6) um einen bestimmten Dickenfaktor vom Ideal-Dickenprofil der Einlaufrippen (6) abweichen darf.
8. Kreiselpumpenanordnung nach Anspruch7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dickenfaktor maximal 1 ,3 beträgt.
9. Verfahren zur Herstellung von Einlaufrippen für eine Kreiselpumpenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlauf rippen (7) mit dem Guss des Hydraulikgehäuses (2) und/oder mittels generati ver Fertigung hergestellt werden und/oder nachträglich durch Schweißen und/oder eine andere Befestigungsmethode am Hydraulikgehäuse (2) ange bracht werden.
EP22711543.3A 2021-03-10 2022-03-09 Kreiselpumpe mit einlaufrippen Pending EP4305317A1 (de)

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DE102021105727.2A DE102021105727B4 (de) 2021-03-10 2021-03-10 Kreiselpumpe mit Einlaufrippen
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