FR2636680A1

FR2636680A1 - VORTEX PUMP WHEEL

Info

Publication number: FR2636680A1
Application number: FR8812708A
Authority: FR
Inventors: Michel Georges
Original assignee: MORET ETS F
Current assignee: MORET ETS F
Priority date: 1988-09-22
Filing date: 1988-09-22
Publication date: 1990-03-23
Anticipated expiration: 2008-09-22
Also published as: FR2636680B1; DE68900539D1; EP0360681A1; ATE70341T1; EP0360681B1

Abstract

The wheel (1) is equipped with one or more blades (3) which have a leading surface (14) extending from outside the wheel as far as the hub (17); it is substantially plane and inclined rearwards in a zone located towards the outside of the wheel (cc'), and subsequently straightens so that at least the upper part of the blade containing the leading edge (10) is substantially perpendicular to the flange (2) in a zone near the hub (aa').

Description

ROUE DE POMPE VORTEXVORTEX PUMP WHEEL

La présente invention concerne une roue de pompe centrifuge à effet tourbillonnaire, dénommée pompe Vortex, cette roue étant The present invention relates to a swirling centrifugal pump impeller, referred to as a Vortex pump, this impeller being

équipée d'une ou plusieurs aubes.equipped with one or more blades.

Les pompes Vortex sont particulièrement bien adaptées au transport de liquides chargés de particules en suspension et de granulométries importantes. En effet, l'espace libre, situé en avant de la roue et qui confère sa structure originale par rapport aux autres pompes centrifuges, autorise le passage de ces liquides chargés sans risque de bouchage ou de blocage, et en Vortex pumps are particularly well suited for the transport of liquids loaded with suspended particles and large particle sizes. Indeed, the free space, located in front of the wheel and which gives its original structure compared to other centrifugal pumps, allows the passage of these loaded liquids without risk of clogging or blockage, and

limitant l'usure des aubes et de manière générale son entretien. limiting the wear of the blades and in general its maintenance.

Les pompes Vortex sont donc très utilisées dans le transport d'eaux usées ou chargées de boues, de chiffons, d'herbes ou de morceaux divers, de particules abrasives en suspension, etc. En ce qui concerne leurs caractéristiques, les pompes Vortex d'une part ont des rendements faibles, comparativement aux pompes centrifuges classiques, et d'autre part présentent des courbes de fonctionnement (hauteur en fonction du débit) dont la Vortex pumps are therefore widely used in the transport of wastewater or loaded with sludge, rags, herbs or various pieces, abrasive particles in suspension, etc. Vortex pumps, on the one hand, have low yields compared to conventional centrifugal pumps, and on the other hand have operating curves (height versus flow) whose

pente est très faible.slope is very low.

On a déjà essayé d'améliorer les caractéristiques des pompes Vortex, en aménageant la roue et notamment les aubes. Ces dernières sont habituellement des plaques rectilignes montées radialement et perpendiculairement sur le flasque ou disque We have already tried to improve the characteristics of Vortex pumps, by arranging the wheel including the blades. These are usually straight plates mounted radially and perpendicular to the flange or disk

support d'aubes de la roue.wheel vanes support.

Les aménagements concernant les aubes ont consisté A modifier soit la forme soit le- positionnement des aubes par The arrangements concerning the blades consisted in modifying either the shape or the positioning of the blades by

rapport au flasque.compared to the flask.

Selon le brevet français FR-A-1.316.257 et le brevet anglais GB 1.031.134, les aubes ont une surface d'attaque inclinée vers l'avant ou vers l'arrière, par rapport au sens de la According to the French patent FR-A-1,316,257 and the British patent GB 1.031.134, the blades have an attack surface inclined forwards or backwards, with respect to the direction of the

rotation de la roue.wheel rotation.

Selon le brevet américain US.3,384,026 les aubes ont une double courbure: d'une part le bord d'attaque n'est pas rectiligne mais courbe, et d'autre part leurs surfaces d'attaque sont inclinées, selon une courbe, vers l'avant par rapport au sens de rotation de la roue. Cette inclinaison vers l'avant est maximale à l'extérieur et minimale vers le moyeu.Selon le brevet, la forme des aubes améliore le rendement de la pompe, diminue la puissance de pompage et diminue la pente de la courbe de fonctionnement. Selon le brevet allemand DE-A-3.305.790 les aubes ont une surface d'attaque qui est perpendiculaire au flasque vers l'extérieur de la roue et qui est inclinée vers l'avant vers le moyeu. Aucun de ces aménagements ne donne totalement satisfaction et en particulier n'apporte une solution satisfaisante au problème posé du fait que la courbe de fonctionnement (hauteur d'eau en fonction du débit) présente une pente très faible. En pratique, on constate que le débit chute fortement pour une faible augmentation de la hauteur manométrique due par exemple à l'encrassement des conduits augmentant les pertes de charge. On peut aussi constater des fluctuations importantes de débit en cas de variations de la According to US Pat. No. 3,384,026, the blades have a double curvature: on the one hand the leading edge is not rectilinear but curved, and on the other hand their leading surfaces are inclined, in a curve, towards the before the direction of rotation of the wheel. This forward tilt is maximum outside and minimal towards the hub. According to the patent, the shape of the blades improves the efficiency of the pump, decreases the pumping power and decreases the slope of the operating curve. According to German Patent DE-A-3,305,790 the vanes have a leading surface which is perpendicular to the flange outwardly of the wheel and which is inclined forward towards the hub. None of these arrangements is completely satisfactory and in particular does not provide a satisfactory solution to the problem because the operating curve (water level as a function of flow) has a very low slope. In practice, it is found that the flow rate drops sharply for a small increase in the head due, for example to the fouling of the ducts increasing the pressure losses. Significant fluctuations in flow can also be seen in case of variations in

hauteur de liquide dans le bac situé avant la pompe. height of liquid in the tank located before the pump.

Or on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de l'invention une roue de pompe Vortex qui apporte une solution satisfaisante au problème précité. En effet grace à cette roue non seulement la courbe de fonctionnement présente une pente de plus forte décroissance, mais encore le rendement de la pompe est amélioré et le NPSH (net positive suction head) est à un niveau tout-à-fait acceptable. Le NPSH est la pression absolue, à l'entrée de la Now it has been found, and this is the subject of the invention a Vortex pump wheel that provides a satisfactory solution to the problem mentioned above. Indeed, with this wheel not only the operating curve has a slope of greater decay, but the efficiency of the pump is improved and the NPSH (net positive suction head) is at a level quite acceptable. The NPSH is the absolute pressure at the entrance to the

roue, qui est nécessaire pour éviter le phénomène de cavitation. wheel, which is necessary to avoid the phenomenon of cavitation.

Ainsi l'objectif visé est atteint, c'est-à-dire qu'on limite la chute de débit en cas de variation de perte de charge dans les conduits ou de variation de la hauteur de liquide dans le bac avant la pompe, sans pour autant nuire aux autres caractéristiques Thus, the objective is achieved, that is to say that the flow rate is limited in the event of a change in pressure drop in the ducts or a change in the height of the liquid in the tank before the pump, without to harm other features

de la pompe.pump.

La roue de pompe Vortex, selon l'invention, est équipée d'une ou plusieurs aubes qui présentent une surface d'attaque évoluant de l'extérieur de la roue jusqu'au moyeu, étant sensiblement plane et inclinée vers l'arrière dans une zone située vers l'extérieur de la roue, et se redressant en sorte qu'au moins la partie supérieure de l'aube contenant le bord d'attaque soit sensiblement perpendiculaire au flasque dans une zone proche du moyeu. On désigne par surface d'attaque la surface de l'aube qui fait face à l'intérieur de la roue et donc au liquide en mouvement The Vortex pump impeller, according to the invention, is equipped with one or more vanes which have a leading surface moving from the outside of the wheel to the hub, being substantially flat and inclined backwards in a zone located towards the outside of the wheel, and straightening so that at least the upper portion of the blade containing the leading edge is substantially perpendicular to the flange in an area near the hub. The attack surface is the surface of the blade that faces the inside of the wheel and therefore the moving liquid.

lors de la rotation de la pompe.when rotating the pump.

On désigne par bord d'attaque l'extrémité supérieure de la Leading edge is the upper end of the

surface d'attaque.attack surface.

Ainsi selon l'invention, l'inclinaison générale de l'aube est vers l'arrière, et l'aube présente une incurvation réalisant le redressement progressif de la surface d'attaque depuis la fin de la zone extérieure o elle est plate et inclinée, jusqu'à la zone proche du moyeu o elle est, au moins dans sa partie Thus according to the invention, the general inclination of the blade is rearward, and the blade has a curvature realizing the progressive recovery of the attack surface from the end of the outer zone where it is flat and inclined , to the area close to the hub where it is, at least in its part

supérieure, sensiblement perpendiculaire au flasque. upper, substantially perpendicular to the flange.

De préférence l'aube présente, dans la zone située vers l'extérieur de la roue, o elle est sensiblement plane, une inclinaison par rapport à la perpendiculaire au flasque de 30 à . De préférence la zone située vers l'extérieur de la roue, o la surface d'attaque est sensiblement plane et inclinée vers Preferably the blade has, in the area located towards the outside of the wheel, where it is substantially flat, an inclination relative to the perpendicular to the flange of 30 to. Preferably the zone located towards the outside of the wheel, where the leading surface is substantially flat and inclined towards

l'arrière, s'étend sur la moitié de l'aube. the back, extends over half of the dawn.

L'invention sera mieux comprise et ses caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la The invention will be better understood and its features and advantages will appear more clearly on reading the

description qui va être faite du mode préféré de réalisation description that will be made of the preferred embodiment

illustré par les dessins annexés dans lesquels: La figure I est une coupe partielle d'une pompe Vortex dont la illustrated in the accompanying drawings in which: Figure I is a partial section of a Vortex pump whose

roue est équipée d'aubes conformes à l'invention. wheel is equipped with blades according to the invention.

La figure 2 est une vue de dessus de la roue de la figure I. Les figures 3a, 3b et 3c sont des vues en coupe de l'aube de la roue de la figure 2, effectuées suivant les lignes respectivement FIG. 2 is a view from above of the wheel of FIG. 1. FIGS. 3a, 3b and 3c are sectional views of the blade of the wheel of FIG. 2, made along the lines respectively

a-a', b-b' et c-c'.a-a ', b-b' and c-c '.

La figure 4a, b et c est un ensemble de courbes, conventionnelles en matière de pompe, montrant l'amélioration apportée du fait de FIG. 4a, b and c is a set of conventional pump curves showing the improvement brought about by the fact that

la configuration nouvelle des aubes de la roue. the new configuration of the blades of the wheel.

La roue de la figure 1 comprend le flasque support 2 sur lequel sont montées les aubes 3. Celles-ci sont également The wheel of FIG. 1 comprises the support flange 2 on which the blades 3 are mounted. These are also

réparties sur le flasque 2 par rapport à son axe de rotation 4. distributed on the flange 2 relative to its axis of rotation 4.

La roue I est logée à l'intérieur d'une chambre 5 appelée volute dans laquelle débouchent le conduit d'aspiration 6 en regard de l'axe de rotation 4 et le conduit de refoulement 7 dont la direction est transversale par rapport à l'axe de rotation 4. La chambre 5, face à la roue 1, comporte un évidement caractéristique de la pompe Vortex, qui permet le passage des The wheel I is housed inside a chamber 5 called volute into which the suction duct 6 opens opposite the axis of rotation 4 and the discharge duct 7 whose direction is transverse to the axis of rotation 4. The chamber 5, facing the wheel 1, has a recess characteristic of the Vortex pump, which allows the passage of

produits solides à transporter.solid products to transport.

La roue I préférée de l'invention et montrée sur la figure The preferred wheel I of the invention and shown in FIG.

2 comporte six aubes 3, également réparties sur le flasque 2. 2 comprises six blades 3, also distributed on the flange 2.

Elles sont sensiblement radiales, c'est-à-dire que la ligne directrice de chaque aube passe approximativement par l'axe de rotation 4 de la roue 1. On appelle ligne directrice la direction générale prise par l'aube dans le plan situé à mi-hauteur entre le bord d'attaque 10 et le dessus Il du flasque 2, et They are substantially radial, that is to say that the guideline of each blade passes approximately through the axis of rotation 4 of the wheel 1. The guideline is the general direction taken by the blade in the plane located at mid-height between the leading edge 10 and the top II of the flange 2, and

perpendiculaire.à l'axe de rotation 4 de la roue 1. perpendicular to the axis of rotation 4 of the wheel 1.

Chaque aube 3 s'étend sur une zone annulaire délimitée par la partie centrale correspondant au moyeu de la roue 1. On a, sur la figure 2, découpé fictivement cette zone annulaire en deux zones annulaires concentriques 12 et 13, la zone 13 étant la plus extérieure. Dans la zone annulaire 13, située vers l'extérieur de la roue 1, selon l'illustration de la figure 3c, la surface d'attaque 14 de l'aube 3 est plane et inclinée vers 1 'arrière par rapport au sens de rotation de la roue selon la flèche F. L'angle d'inclinaison est de 45 par rapport à la perpendiculaire 15 au Each blade 3 extends over an annular zone delimited by the central portion corresponding to the hub of the wheel 1. In FIG. 2, this annular zone has been fictitiously divided into two concentric annular zones 12 and 13, the zone 13 being the more external. In the annular zone 13, situated towards the outside of the wheel 1, according to the illustration of FIG. 3c, the driving surface 14 of the blade 3 is flat and inclined towards the rear relative to the direction of rotation. of the wheel according to the arrow F. The angle of inclination is 45 relative to the perpendicular 15 to the

flasque 2.flask 2.

Dans la zone annulaire 12, située vers l'intérieur de la roue I, la partie supérieure de l'aube, comprenant le bord d'attaque 10, se redresse progressivement depuis le point 16, limitrophe à la zone annulaire 13, jusqu'au moyeu 17 en sorte d'être perpendiculaire au flasque dans sa partie la plus proche du moyeu. Ce redressement progressif de la partie supérieure de l'aube produit une incurvation de l'aube, comme cela est illustré sur les figures 3a et 3b. On remarque sur la figure 2 que le bord d'attaque 10 de l'aube est rectiligne dans la zone annulaire 13 située vers l'extérieur, tandis qu'il est légèrement courbé dans la zone annulaire 12 située vers l'intérieur, du fait de cette incurvation. On a monté sur une même pompe Vortex une roue standard de 420 mm de diamètre équipée de 6 aubes droites et radiales, puis une roue 6quipée de 6 aubes ayant le profil qui vient d'être O10 décrit, et on a effectué des essais comparatifs. Les résultats obtenus sont réunis sous forme de trois courbes montrées à la figure 4, dans laquelle les lignes pointillées correspondent à la pompe équipée de la roue standard et les lignes en trait plein In the annular zone 12, located towards the inside of the wheel I, the upper part of the blade, comprising the leading edge 10, gradually straightening from the point 16, bordering on the annular zone 13, until hub 17 so as to be perpendicular to the flange in its part closest to the hub. This progressive recovery of the upper part of the blade produces a curvature of the dawn, as illustrated in Figures 3a and 3b. Note in Figure 2 that the leading edge 10 of the blade is rectilinear in the annular zone 13 located outwardly, while it is slightly curved in the annular zone 12 located inwardly, because of this incurvation. On the same Vortex pump was mounted a standard wheel 420 mm in diameter equipped with 6 straight and radial blades, then a wheel equipped with 6 blades having the profile just described O10, and comparative tests were carried out. The results obtained are gathered in the form of three curves shown in FIG. 4, in which the dashed lines correspond to the pump equipped with the standard wheel and the lines in solid lines.

correspondent à la pompe équipée de la roue selon l'invention. correspond to the pump equipped with the wheel according to the invention.

Les essais ont été conduits à 1100 t/mn dans les.deux cas. On constate que la pente de la courbe de fonctionnement (hauteur d'eau en fonction du débit) est plus forte dans le cas de la roue selon l'invention ce qui correspond au but recherché. Le rendement maximum de la pompe selon l'invention est sensiblement The tests were conducted at 1100 rpm in both cases. It can be seen that the slope of the operating curve (water level as a function of flow) is greater in the case of the wheel according to the invention, which corresponds to the desired objective. The maximum efficiency of the pump according to the invention is substantially

supérieur au rendement de la pompe standard. Il est à remarquer- higher than the efficiency of the standard pump. It is to be noticed-

que le rendement maximum de la pompe selon l'invention correspond à des valeurs de débit plus faibles; ceci est un avantage complémentaire procuré par la roue de l'invention. En ce qui concerne la valeur du NPSH, elle est quasiment identique pour les deux pompes dans la zone de fonctionnement de la pompe selon l'invention. L'invention n'est pas limitée à l'exemple qui vient d'être that the maximum efficiency of the pump according to the invention corresponds to lower flow rate values; this is a complementary advantage provided by the wheel of the invention. As regards the value of the NPSH, it is almost identical for the two pumps in the operating zone of the pump according to the invention. The invention is not limited to the example that has just been

décrit, mais en couvre toutes les variantes. described, but covers all variants.

Claims

Vortex pump wheel (1), equipped with one or more blades (3), characterized in that each blade (3) has a driving surface (14) moving from one outside of the wheel to hub (17), being substantially flat and inclined rearwardly in an area (13) located towards the outside of the wheel (1) and straightening so that at least the upper part of the blade containing the edge (10) of attack is substantially perpendicular

flange (2) in an area (12) near the hub.

2. Wheel according to claim 1 characterized in that, in the region (13) located towards the outside of the wheel, the blade (3) is substantially flat and inclined from 30 to 60, preferably 45,

relative to the perpendicular to the flange (2).

Wheel according to one of claims 1 or 2, characterized in

the zone (13) situated towards the outside of the wheel, in which the driving surface (14) is substantially flat and inclined towards the rear, extends over substantially half of the blade.