FI110275B

FI110275B - Impeller for a pump

Info

Publication number: FI110275B
Application number: FI20010887A
Authority: FI
Inventors: Lasse Ilves
Original assignee: Grundfos Management As
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2002-12-31
Also published as: EP1258635B1; ATE328203T1; FI20010887A; DE60211797T2; FI20010887A0; DE60211797D1; EP1258635A1; ES2266401T3

Abstract

An impeller for a pump used for pumping liquid substances, such as waste water, said impeller containing at least one flow channel (2) of a spatially curved shape, wherein the flow channel is of an evenly curved shape and, in the final portion of the channel, the flow channel (2) meets itself, or another channel if the impeller has more than one flow channel. By using the impeller of the invention, a very high efficiency is achieved. <IMAGE>

Description

PUMPUN JUOKSUPYÖRÄ WWi s Tämän keksinnön kohteena on nestemäisten aineiden, kuten jäteveden, pumppaamiseen käytettävän pumpun juoksupyörä, jossa on ainakin yksi avaruudes-5 sa kaareutuva virtauskanava.The present invention relates to a pump impeller for pumping liquids, such as waste water, having at least one space-curved flow channel.

Tunnetuissa nesteiden pumppaamiseen tarkoitettujen keskipakopumppujen juoksupyörissä on kilpi ja napa, jotka ovat pyörähdyssymmetrisiä, sekä niiden välissä yksi tai useampi, esimerkiksi spiraalinmuotoinen siipi, jonka avulla juok-10 supyörään muodostetaan yksi tai useampi avaruudessa kaareutuva virtaus-! kanava.Known impellers for centrifugal pumps for fluid pumping have a shield and a hub which are rotationally symmetrical, and one or more blades, e.g. channel.

Jätevedet sisältävät jätenesteiden lisäksi myös kiinteitä jätteitä, kuten kangas-kappaleita ja muita kiinteitä kappaleita. Jäteveden pumppaamisessa erityisesti 15 nämä kiinteät kappaleet aiheuttavat käyttökatkoksia ja tehohäviöitä jätepum-puissa, koska ne voivat esimerkiksi jäädä kiinni pumpun juoksupyörän siipiin tai kasaantua möykyiksi juoksupyörän sisälle. Tästä syystä jätevesipumppujen juoksupyörien virtauskanavat pyritään usein tekemään poikkipinta-alaltaan suuriksi, jotta erityisesti suuret kiinteät kappaleet voivat tukkimatta pumppua kulkea 20 sen läpi. Juoksupyörän siipi voidaan myös virtauksen tehostamiseksi ja tukkeutumisriskin pienentämiseksi muotoilla siten, että se on keskeltä paksumpi kuin päistä. Tällainen juoksupyörä on esitetty esimerkiksi SE-julkaisussa , . 426976. On myös mahdollista teroittaa juoksupyörän etureuna, jolloin se leik- ; ’; ’ kaa jätevedessä esiintyviä kiinteitä jätekappaleita pienemmiksi, kuten on esitetty '; ’; ’ 25 esimerkiksi US-patentissa 4,347,035.In addition to waste liquids, wastewater also contains solid waste such as cloth and other solid objects. In the case of wastewater pumping in particular 15, these solid bodies cause downtime and power losses in the waste pumps because they can, for example, become trapped in the impellers of the pump or accumulate inside the impeller. For this reason, the flow channels of the impellers of sewage pump pumps are often made to be large in cross-section so that especially large solid bodies can pass through the pump without blocking it. The impeller blade can also be shaped so that it is thicker in the center than the ends to increase flow and reduce the risk of clogging. Such an impeller is disclosed, for example, in SE. 426976. It is also possible to sharpen the front edge of the impeller to cut; '; 'Reduce the amount of solid waste in the waste water as shown'; '; '25, for example, in U.S. Patent 4,347,035.

: Tunnetaan myös jätevesien pumppaamiseen tarkoitetun keskipakopumpun juoksupyörä, jossa juoksupyörän siipien etureunoja on viistetty voimakkaasti, jolloin pumppu ei niin helposti tukkeudu. Tällainen juoksupyörä on esitetty esi-30 merkiksi CA-patenttihakemuksissa 2,254,187 ja 2,253,067.: Also known is the impeller of a centrifugal pump for pumping wastewater, where the leading edges of the impeller blades are strongly bevelled, so that the pump is not so easily clogged. Such an impeller is exemplified in CA patent applications 2,254,187 and 2,253,067.

Tunnetuissa juoksupyörissä käytettävät siivet aiheuttavat sen, että juoksupyö- • · · rään tuleva neste kohtaa juoksupyörään tullessaan siiven reunan ja jakautuu ' ·; · ‘ siiven molemmille puolille kahdeksi erilliseksi nestevirtaukseksi. Tämä aiheuttaa 35 ylimääräistä työtä ja samalla ylimääräistä tehonkulutusta. Lisäksi kiinteät jäte-•; · · · kappaleet voivat takertua siiven reunaan.The wings used in the known impellers cause the fluid entering the impeller • · · to enter the impeller when it enters the wing and is distributed '·; · 'On each side of the wing for two separate liquid streams. This results in 35 extra work and at the same time additional power consumption. In addition, solid waste; · · · The pieces may get caught in the wing.

2 110275 Näin tunnetun tekniikan mukaisissa juoksupyörissä on suhteellisen huono hyötysuhde, ja lisäksi kiinteät jätekappaleet voivat aiheuttaa käyttökatkoksia ja tehohäviöitä.2 110275 Impellers of this prior art have a relatively poor efficiency and, in addition, solid waste bodies can cause downtime and power losses.

5 Julkaisussa DE 3211230 on esitetty pumpun juoksupyörä, jossa on avaruudessa kaareutuva spiraalimainen, jatkuvasti kaareutuva kanavarakenne.DE 3211230 discloses a pump impeller having a spirally curved, continuously curved channel structure in space.

Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa tunnetun tekniikan epäkohdat ja saada aikaan aivan uudenlainen, esimerkiksi jäteveden pumppaamiseen käy-10 tettävän pumpun juoksupyörä, jolla aikaansaadaan yksinkertainen rakenne ja olennaisesti parempi hyötysuhde kuin tunnetuissa juoksupyörissä.The object of the present invention is to eliminate the drawbacks of the prior art and to provide a completely new impeller, for example for a pump for wastewater pumping, which provides a simple design and a substantially better efficiency than known impellers.

Keksinnön mukainen pumpun juoksupyörän rakenne perustuu siihen, että keksinnön mukaista juoksupyörää suunniteltaessa ei määritetä siiven muotoa kil-15 ven ja navan välissä niin kuin tunnettuja juoksupyöriä suunniteltaessa, vaan määritetään virtauskanavan muoto. Tämä voidaan tehdä antamalla avaruudessa kaareutuva käyrä, jota pitkin kuljetetaan muuttuvaa poikkileikkausta.The design of the pump impeller according to the invention is based on the fact that when designing the impeller according to the invention, the shape of the blade between the kilo-hub and the hub is not determined as with known impellers, but the shape of the flow channel. This can be done by providing a curve in space that is conveyed through a variable cross section.

Keksinnön mukaiselle juoksupyörälle on ominaista, että sen rakenne on tasai-20 sesti jatkuva eli siinä ei ole varsinaisesti siipirakennetta. Lisäksi virtauskanava on tasaisesti kaareutuva, eli siinä ei ole siivistä tms. aiheutuvia jyrkkiä mutkia, ja sen poikkileikkaus säilyy vakiona tai muuttuu tasaisesti ilman jyrkkiä muodon ja/tai poikkipinta-alan muutoksia. Yksityiskohtaisesti keksinnön mukaiselle juoksupyörälle tunnusomaiset piirteet on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa 25 ···' Keksinnön avulla on mahdollista aikaansaada lähes tukkeutumattomia jäteve- sijuoksupyöriä, joilla on hyvin korkea hyötysuhde myös kiinteitä kappaleita tai kuituja sisältävissä pumpattavissa nesteissä. Pyörässä ei ole siipeä eikä siten myöskään siiven etureunan kaltaista rakennetta voida löytää virtauksen tuloalu-:\i 30 eelta, jolloin sinne ei myöskään muodostu patopistettä kuten siiven etureunaan tunnetuissa pumpuissa tyypillisesti muodostuu, eikä myöskään imuaukon alueelle muodostu alhaisia paineita. Täten näin suunnitelulla pyörällä on myös * » t ’;;;' hyvät imuominaisuudet, eikä se kavitoi helposti.The impeller according to the invention is characterized in that its structure is uniformly continuous, i.e. it does not have an actual wing structure. In addition, the flow channel is uniformly curved, i.e. has no sharp bends due to blades or the like, and has a constant or uniform cross-section without sharp changes in shape and / or cross-sectional area. In particular, the features of the impeller of the invention are set forth in the appended claims 25 ··· The invention makes it possible to provide virtually non-clogged wastewater impellers which have a very high efficiency even in pumped liquids containing solid bodies or fibers. The wheel does not have a blade, and thus no structure similar to the front edge of the blade can be found upstream of the flow inlet, whereby no dam point is formed, as is typically the case with known pumps at the front edge of the blade. The wheel thus designed also has * »t ';;;' good suction properties and did not cavitate easily.

35 Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin esimerkin avulla viit-•: >; taamalla oheiseen piirustuksiin, joissa 3 110275 kuvio 1 esittää keksinnön mukaista juoksupyörää sivulta, kuvio 2 esittää keksinnön mukaista juoksupyörää vinosti ylhäältä, ja 5 kuvio 3 esittää keksinnön mukaista juoksupyörää kuvion 1 poikittaisena poikkileikkauksena SOLAO - SOLAO, ja kuvion 4 esittää keksinnön mukaista juoksupyörää pystysuuntaisena poikkileikkauksena sen keskeltä.The invention will now be described in more detail by way of example, with reference to:>; In the accompanying drawings, in which 3 110275, Fig. 1 is a side view of the impeller according to the invention, Fig. 2 is an oblique top view of the impeller according to the invention; in the center.

1010

Kuvioissa 1 - 4 on esitetty keksinnön mukainen, erityisesti jäteveden pumppaamiseen tarkoitetun keskipakopumpun juoksupyörä. Siinä on valumetallirunko 1, jossa on avaruudessa kaareutuva virtauskanava 2. Rungon 1 yläpäässä on tulevan jätevesiputken halkaisijan suuruinen pyöreä imuaukko 3, johon jätevesi 15 johdetaan jätevesiputkesta. Sen lisäksi juoksupyörän läpi kulkee reikä 4 käyttö-akselia varten.Figures 1-4 show the impeller of a centrifugal pump according to the invention, particularly for pumping waste water. It has a cast metal body 1 with a space-curved flow passage 2. At the upper end of the body 1 there is a circular suction opening 3 of a diameter of an incoming sewage pipe, to which waste water 15 is led from the sewage pipe. In addition, a hole for 4 drive axles passes through the impeller.

Keksinnön mukaisen juoksupyörän suunnittelussa määritetään virtauskanavan 2 muoto. Tämä tehdään antamalla virtaussuunnassa avaruudessa kaareutuva 20 käyrä 5 (pistekatkoviiva), jota pitkin kuljetetaan vakiona pysyvää tai hitaasti muuttuvaa poikkileikkausta A. Poikkileikkaus A voi olla pyöreä kuvion 4 mukaisesti. Poikkileikkauksen reuna määrittää käyrää 5 pitkin kulkiessaan virtaus-’ .·. kanavan 2 ja myös sen kuvioissa esitetyn ajatellun jatkeen reunat 6 (katkoviiva).In the design of the impeller according to the invention, the shape of the flow channel 2 is determined. This is done by providing a flow curve 5 (dotted line) curved in space along a continuous or slowly changing cross-section A. The cross-section A may be circular as shown in Figure 4. The edge of the cross-section defines the flow 'as it travels along the curve 5. ·. edges 6 (dashed line) of the channel 2 and also of the imaginary extension shown in the figures thereof.

:,; ’ 25 Käyrä 5 voi olla spiraalimainen siten, että siinä on aluksi pystysuora, juoksupyö- '·*·’ rän keskiakselin suuntainen osa imuaukon 3 keskellä, minkä jälkeen se alkaa ' ‘ kaareutua avaruudessa spiraalimaisesti. Kanavan loppuosassa käyrä muodos- taa tasospiraalin. Käyrä 5 kaareutuu avaruudessa poiketen tässä mielessä tasokäyristä. Lisäksi se on koko ajan loivasti kaareutuva, so. sen kaarevuussäde 30 on koko ajan ainakin suunnilleen sama, jolloin kanavassa ei ole jyrkkiä mutkia. Kanavan poikkileikkauksen A muoto ja poikkipinta-ala voivat muuttua tasaisesti ja jatkuvasti poiketen myös tässä mielessä tunnetusta tekniikasta. Tällöin jäte-;;; vesi virtaa koko ajan kanavan suuntaisesti. Koska virtauskanava kohtaa lopus- *·;·* sa itsensä, tai toisen kanavan, mikäli kanavia on useita, syntyy tähän kohtaan L*’: 35 siiven jättöreunaa muistuttava rakenne. Kuvion 3 mukaisesti kanavan 2 osien •: · i välinen seinämä 7 on suhteellisen paksu keskellä juoksupyörä.:,; The curve 5 may be helical, having initially a vertical portion of the impeller centered in the middle of the suction opening 3, after which it begins to 'spiral in space. At the rest of the channel, the curve forms a planar spiral. Curve 5 curves in space, unlike planar curves in this sense. In addition, it is always slightly curved, i.e. its radius of curvature 30 is at least approximately the same at all times, with no sharp bends in the channel. The shape and cross-sectional area of the channel cross-section A may change evenly and continuously, unlike the prior art. Then the waste - ;;; the water is constantly flowing along the channel. As the flow channel encounters the final channel itself, or the second channel, if there are multiple channels, a structure resembling the lagging edge of the wing is formed at this point L * ': 35. As shown in Fig. 3, the wall 7 between the parts •: · i of the channel 2 is relatively thick in the middle of the impeller.

4 1102754, 110275

Lisäsi runko 1 on tasaisesti jatkuva ilman erillisiä rakenteita, kuten kilpi-, napa-ja siipirakennetta.Added frame 1 is evenly continuous with no discrete structures such as shield, pole and wing structure.

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellutusmuodot eivät ra-5 joitu yksinomaan edellä esitettyyn esimerkkiin, vaan ne voivat vaihdella jäljempänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa.It will be apparent to one skilled in the art that various embodiments of the invention are not limited to the above example, but may vary within the scope of the following claims.

Claims

5, 110275

A pump impeller for pumping liquids, such as waste water, having at least one space-curved flow channel 5 (2), wherein the flow channel is uniformly curved, and wherein the flow channel cross-section (A) is constant or uniform, characterized in that the flow channel (2, 12) encounters itself in the remainder of the channel, or another channel if there is more than one channel. 10

Pump impeller according to Claim 1, characterized in that the radius of curvature of the flow channel remains substantially constant or changes uniformly.

A pump impeller according to claim 1, characterized in that the shape of the flow channel (2) is determined by a curve (5) curved in space and that the edges (6) of the flow channel (2) define the cross-sectional edge.

Pump impeller according to claim 1, characterized in that the curve (5) is at least substantially helical. • ·

Pump impeller according to Claim 1, characterized in that its impeller structure is uniformly continuous without discrete structures such as a shield, hub and / or impeller.

'' 6. Pump impeller for pumping liquids, such as waste water, having a body (1) and at least one space-flowed flow channel (2), wherein the body (1) is uniformly continuous without separate structures, »·:. * * * 30 such as a shield, pole, and / or wing structure in which the flow channel is uniformly inclined, and in which the flow channel cross-section is (A) constant or changes uniformly, • ·: * that the flow channel (2, 12) meets itself in the remainder of the channel, or another channel:,: 35 if there is more than one channel. 6 110275