ITVI20000250A1 - DRIVE WHEEL FOR CENTRIFUGAL PUMPS - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
La presente invenzione concerne una ruota direttrice per pompe centrifughe del tipo comprendente un diffusore con canali di ritorno, secondo la parte pre-caratterizzante della rivendicazione 1 , in una esecuzione con diametro esterno ridotto particolarmente adatta per pompe autoadescanti e/o per pompe funzionanti in aspirazione con fluidi contenenti aria o altra sostanza gassosa. The present invention relates to a guiding wheel for centrifugal pumps of the type comprising a diffuser with return channels, according to the pre-characterizing part of claim 1, in an execution with a reduced external diameter particularly suitable for self-priming pumps and / or for pumps operating on suction. with fluids containing air or other gaseous substance.
Una ruota direttrice per pompe centrifughe del tipo comprendente un diffusore con canali di ritorno è detta anche corona direttrice, oppure ruota di guida, anello di guida, diffusore con canali di ritorno o semplicemente diffusore, evidenziando la caratteristica in ogni caso presente tra le sue funzioni. A guiding wheel for centrifugal pumps of the type comprising a diffuser with return channels is also called a guiding crown, or guide wheel, guide ring, diffuser with return channels or simply diffuser, highlighting the characteristic present in each case among its functions .
D’ora in avanti nella presente descrizione verrà comunque usato il termine ruota direttrice. From now on, the term steering wheel will be used in this description.
E' noto che in presenza di canali di ritorno in una ruota direttrice la funzione diffusore, con la caratteristica distintiva della guida del flusso in un percorso con sezioni trasversali crescenti nella direzione della corrente, può essere realizzata in vari modi, con forme di esecuzione diverse idraulicamente equivalenti, con un disegno adatto ai materiali ed ai metodi di formatura impiegati e/o adatto ad ottenere altre funzioni e/o adatto ad essere contenuto entro limiti dimensionali prestabiliti. It is known that in the presence of return channels in a steering wheel the diffuser function, with the distinctive characteristic of guiding the flow in a path with increasing cross sections in the direction of the current, can be realized in various ways, with different embodiments hydraulically equivalent, with a design suitable for the materials and forming methods used and / or suitable for obtaining other functions and / or suitable for being contained within predetermined dimensional limits.
Nelle pompe multistadio la funzione principale dei canali di ritorno in una ruota direttrice è quella di convogliare il flusso dall’uscita di una girante all'ingresso di una girante successiva. Oltre a detta funzione principale, con i canali di ritorno può essere ottenuta anche la funzione complementare di diffusore. In multistage pumps, the main function of the return channels in a steering wheel is to convey the flow from the outlet of one impeller to the inlet of a subsequent impeller. In addition to said main function, the complementary speaker function can also be obtained with the return channels.
Sono note alcune esecuzioni di pompe multistadio nelle quali, per ridurre il diametro esterno della pompa o per aumentare il diametro esterno delle giranti, per la massima utilizzazione di un diametro della pompa prestabilito, come nel caso delle pompe sommerse per pozzi, è eliminata ogni parte palettata attorno alla periferia di ogni girante. In tal caso si realizza la funzione diffusore con una camera anulare senza pale e con detti canali di ritorno. Some executions of multistage pumps are known in which, to reduce the external diameter of the pump or to increase the external diameter of the impellers, for the maximum use of a predetermined pump diameter, as in the case of submersible pumps for wells, every part is eliminated. bladed around the periphery of each impeller. In this case the diffuser function is realized with an annular chamber without blades and with said return channels.
Queste esecuzioni non sono adatte per pompe autoadescanti e/o disposte sopra il liquido da sollevare funzionanti in aspirazione con fluidi contenenti aria o altra sostanza gassosa, a causa della mancanza di mezzi adatti a raccogliere e deviare velocemente nei canali di ritorno la parte gassosa del fluido in uscita dalla prima girante e/o dalle giranti successive. These executions are not suitable for self-priming pumps and / or pumps arranged above the liquid to be lifted operating in suction with fluids containing air or other gaseous substance, due to the lack of suitable means to collect and quickly divert the gaseous part of the fluid into the return channels. outgoing from the first impeller and / or from the following impellers.
Dal brevetto EP 0361328 dello stesso inventore è noto che una ruota direttrice con canali di ritorno può essere applicata anche in una pompa con una singola girante, del tipo autoadescante, con la funzione principale di deviare la corrente vorticosa all’uscita della girante, con direzione sostanzialmente radiale centrifuga e/o tangenziale periferica, in una corrente sostanzialmente assiale nella parte centrale della camera premente. Questa deviazione del flusso in una pompa con una sola girante serve a ridurre la componente rotazionale, il moto vorticoso e la velocità del flusso per facilitare la separazione deM'aria o altra sostanza gassosa dal liquido, migliorare la capacità di autoadescamento e diminuire la rumorosità della pompa. From the patent EP 0361328 of the same inventor it is known that a guide wheel with return channels can also be applied in a pump with a single impeller, of the self-priming type, with the main function of diverting the swirling current at the exit of the impeller, with direction substantially radial centrifugal and / or peripheral tangential, in a substantially axial stream in the central part of the pressing chamber. This deviation of the flow in a single impeller pump serves to reduce the rotational component, the vortex motion and the speed of the flow to facilitate the separation of air or other gaseous substance from the liquid, improve the self-priming capacity and decrease the noise level of the pump.
Per ridurre il diametro della pompa, una forma di esecuzione indicata nella descrizione di detto brevetto utilizza i canali di ritorno, aggiunti in una pompa monogirante con la suddetta funzione principale, anche per realizzare la funzione complementare diffusore, eliminando così il convenzionale diffusore palettato radiale con canali chiusi disposti attorno alla periferia della girante. Attorno alla periferia della girante sono disposti invece deflettori aperti verso l’interno, di minore ingombro radiale, inclinati assialmente per deviare nei canali di ritorno la parte gassosa del fluido. To reduce the diameter of the pump, an embodiment indicated in the description of said patent uses the return channels, added in a single-impeller pump with the aforementioned main function, also to realize the complementary diffuser function, thus eliminating the conventional radial vane diffuser with closed channels arranged around the periphery of the impeller. Around the periphery of the impeller, on the other hand, deflectors open inwards are arranged, with a smaller radial dimension, axially inclined to divert the gaseous part of the fluid into the return channels.
Con questa esecuzione nota, solo una parte dell’aria o gas nel fluido in uscita dalla girante viene deviata velocemente nei canali di ritorno, mentre una parte è costretta a circolare con moto centripeto dalla forza centrifuga del liquido prima delle aperture d'ingresso nei canali di ritorno disposte sulla periferia della parete di separazione tra la girante e detti canali di ritorno e ciò rallenta l’uscita deH'aria dalla pompa. L’esecuzione nota dai brevetti DE 3315350, IT 1176089, US 4564334 prevede di minimizzare il diametro della pompa con canali direttori o canali di guida, disposti parzialmente attorno alla periferia della girante, allargati con funzione diffusore prima in direzione radiale verso l’esterno e lateralmente in direzione assiale e poi in direzione radiale verso l'interno. Con questa esecuzione nota viene indicato possibile l’ottenimento di un rapporto tra il diametro esterno della ruota direttrice generalmente indicato con D5 ed il diametro esterno della girante generalmente indicato con D2 contenuto tra 1 ,1 e 1 ,4 ed una riduzione del diametro della pompa tra il 10 ed il 15 per cento. With this known execution, only a part of the air or gas in the fluid exiting the impeller is quickly diverted into the return channels, while a part is forced to circulate with centripetal motion by the centrifugal force of the liquid before the inlet openings in the channels. return channels arranged on the periphery of the separation wall between the impeller and said return channels and this slows down the exit of air from the pump. The known execution from patents DE 3315350, IT 1176089, US 4564334 provides for minimizing the diameter of the pump with director channels or guide channels, partially arranged around the periphery of the impeller, widened with a diffuser function first in the radial direction towards the outside and laterally in the axial direction and then in the radial direction inwards. With this known execution it is possible to obtain a ratio between the external diameter of the steering wheel generally indicated with D5 and the external diameter of the impeller generally indicated with D2 contained between 1, 1 and 1, 4 and a reduction in the diameter of the pump between 10 and 15 percent.
Con questa esecuzione nota la possibilità di ridurre ulteriormente il diametro della pompa è limitata dalla sovrapposizione radiale dello spessore della parte terminale di una pala di guida con lo spessore della parte iniziale della pala successiva in corrispondenza dell’apertura d’imbocco dei canali di guida e dalla disposizione di detta apertura d’imbocco solo nello spazio anulare attorno alla girante, delimitato assialmente dalla parete di separazione tra l’inizio dei canali di guida ed i canali di ritorno a valle. With this known embodiment, the possibility of further reducing the diameter of the pump is limited by the radial overlap of the thickness of the terminal part of a guide blade with the thickness of the initial part of the following blade in correspondence with the inlet opening of the guide channels and by the arrangement of said inlet opening only in the annular space around the impeller, axially delimited by the separation wall between the beginning of the guide channels and the return channels downstream.
Questa esecuzione nota presenta parti palettate frontalmente sovrapposte e incrociate, con pale curvate radialmente verso l’esterno che s’intersecano frontalmente con pale curvate radialmente verso l'interno e ogni pala è sovrapposta frontalmente a parti di due successivi canali disposte su piani diversi. Questa conformazione nota è difficilmente divisibile per una formatura di stampaggio senza sottosquadri. This known execution has frontally overlapping and crossed bladed parts, with blades curved radially outwards that intersect frontally with blades curved radially inwards and each blade is frontally superimposed on parts of two successive channels arranged on different planes. This known conformation is difficult to divide for a molding without undercuts.
Questa esecuzione nota, con inversione dei percorso palare dalla direzione radiale verso l’esterno alia direzione radiale verso l’interno con l'eventuale interposizione di un vano anulare privo di pale per compensare flussi diversi nei canali di guida, comporta interruzioni della guida continua della direzione e della velocità del flusso nei cambi di direzione, con effetti negativi per il rendimento e la rumorosità. This known execution, with inversion of the blade path from the radial direction towards the outside to the radial direction towards the inside with the possible interposition of an annular compartment without blades to compensate for different flows in the guide channels, involves interruptions of the continuous guide of the flow direction and velocity when changing direction, with negative effects on efficiency and noise.
Oggetto dell’invenzione è una ruota direttrice, per una pompa centrifuga multistadio o per una pompa centrifuga con una singola girante comprendente un diffusore con canali di ritorno, in una esecuzione migliorata, senza gli inconvenienti suddetti dell’una o dell'altra esecuzione nota. Lo scopo principale è quello di ottenere una ruota direttrice con diametro esterno ridotto particolarmente adatta per pompe autoadescanti e/o per pompe funzionanti in aspirazione con fluidi contenenti aria o altra sostanza gassosa, adatta a raccogliere e convogliare velocemente nei canali di ritorno la parte gassosa del fluido in uscita dalla girante. The subject of the invention is a steering wheel, for a multistage centrifugal pump or for a centrifugal pump with a single impeller comprising a diffuser with return channels, in an improved execution, without the aforementioned drawbacks of either known execution. The main purpose is to obtain a guide wheel with a reduced external diameter particularly suitable for self-priming pumps and / or for pumps operating in suction with fluids containing air or other gaseous substance, suitable for collecting and quickly conveying the gaseous part of the fluid coming out of the impeller.
Un altro scopo è quello di ottenere una ruota direttrice eseguibile con formatura di stampaggio senza sottosquadri. L’invenzione si pone inoltre l’obiettivo di ottenere, con i vincoli stabiliti dagli scopi suddetti, il massimo rendimento e la minima rumorosità della pompa. Another object is to obtain a guiding wheel which can be executed with molding without undercuts. The invention also aims to obtain, with the constraints established by the aforementioned purposes, maximum efficiency and minimum pump noise.
Gli scopi dell’invenzione sopra citati sono ottenuti con la nuova esecuzione della ruota direttrice per pompe centrifughe indicata dalla rivendicazione 1. The purposes of the invention mentioned above are achieved with the new execution of the steering wheel for centrifugal pumps indicated in claim 1.
L’invenzione viene di seguito descritta con un esempio di esecuzione e con riferimento alle allegate figure nelle quali: - la fig. 1 rappresenta una parziale sezione assiale di una pompa con una forma di esecuzione della ruota direttrice secondo l’invenzione sul piano indicato con B nella fig. 2; - la fig. 2 rappresenta una parziale sezione trasversale di una forma di esecuzione della ruota direttrice secondo l’invenzione in corrispondenza del piano A nella fig. 1 ; - la fig. 3 rappresenta una parziale sezione assiale della ruota direttrice sul piano indicato con C nella fig. 2; The invention is described below with an example of execution and with reference to the attached figures in which: - fig. 1 represents a partial axial section of a pump with an embodiment of the steering wheel according to the invention on the plane indicated with B in fig. 2; - fig. 2 represents a partial cross section of an embodiment of the steering wheel according to the invention at the plane A in fig. 1; - fig. 3 shows a partial axial section of the steering wheel on the plane indicated by C in fig. 2;
- la fig. 4 rappresenta uno sviluppo parziale della ruota direttrice vista dal suo diametro esterno; - fig. 4 represents a partial extension of the steering wheel seen from its external diameter;
- la fig. 5 rappresenta una parziale sezione trasversale della ruota direttrice secondo l’invenzione in corrispondenza del piano D nella fig. 1 ; - fig. 5 represents a partial cross section of the steering wheel according to the invention at the plane D in fig. 1;
- la fig. 6 rappresenta una variante esecutiva rispetto alla fig. 5; - fig. 6 represents an executive variant with respect to fig. 5;
- la fig. 7 rappresenta un’altra variante esecutiva rispetto alla fig. 5; - fig. 7 represents another executive variant with respect to fig. 5;
- la fig. 8 è un particolare ingrandito secondo il piano E delle sezioni trasversali della ruota direttrice del l'invenzione secondo una qualsiasi delle rappresentazioni di cui alle figg. 5, 6, 7; - fig. 8 is an enlarged detail according to the plane E of the cross sections of the steering wheel of the invention according to any one of the representations shown in figs. 5, 6, 7;
- la fig. 9 rappresenta una variante esecutiva rispetto alla fig. 8; - fig. 9 represents an executive variant with respect to fig. 8;
- la fig. 10 rappresenta un'altra variante esecutiva rispetto alla fig. 8; - fig. 10 represents another execution variant with respect to fig. 8;
- la fig. 1 1 rappresenta un particolare ingrandito della ruota direttrice della fig. 1 ; - fig. 1 1 shows an enlarged detail of the steering wheel of fig. 1;
- la fig. 12 rappresenta il particolare di fig. 11 in una variante esecutiva; - fig. 12 represents the detail of fig. 11 in an embodiment variant;
- la fig. 13 rappresenta un’altra variante esecutiva rispetto alla fig. 1 1 ; - fig. 13 represents another executive variant with respect to fig. 1 1;
- la fig. 14 rappresenta una parziale vista esplosa di una forma di esecuzione della ruota direttrice dell'invenzione. Come rappresentato ad esempio con le figg. 1 , 2 e 14, la ruota direttrice, indicata complessivamente con 1 , è disposta a valle di una girante 2 ed è inserita in un corpo pompa 3. Detta ruota direttrice comprende una pluralità di canali di guida 4 (detti anche canali direttori, canali convogliatori, canali diffusori) ognuno dei quali ha un tratto iniziale 40 chiuso radialmente verso l’esterno da una parete cilindrica 5 del corpo pompa 3 contenente la ruota direttrice 1. - fig. 14 represents a partial exploded view of an embodiment of the steering wheel of the invention. As shown for example with figs. 1, 2 and 14, the steering wheel, indicated as a whole with 1, is arranged downstream of an impeller 2 and is inserted in a pump body 3. Said steering wheel comprises a plurality of guide channels 4 (also called director channels, channels conveyors, diffuser channels) each of which has an initial section 40 closed radially towards the outside by a cylindrical wall 5 of the pump body 3 containing the steering wheel 1.
II tratto iniziale 40 di ognuno dei canali di guida 4 comprende una pala di guida 6 (detta anche pala direttrice) curvata radialmente verso l’esterno, verso la parete cilindrica 5 del corpo pompa 3, a partire da un bordo d’ingresso 7 disposto attorno al diametro esterno della girante 2. The initial portion 40 of each of the guide channels 4 comprises a guide blade 6 (also called the guiding blade) curved radially outwards, towards the cylindrical wall 5 of the pump body 3, starting from an inlet edge 7 arranged around the outside diameter of the impeller 2.
Ognuno dei canali di guida 4 comprende un tratto di ritorno 41 (detto anche canale di ritorno, canale di riciclo, canale di riconvogliamento) avente direzione tendenzialmente radiale centripeta e disposto assialmente tra una parete 8 adiacente alla girante 2 che ha la funzione di separare la girante 2 e i canali di guida 4, ed una parete di copertura 9 ed è delimitato da pale 10, curvate radialmente verso l’interno. La Fig. 1 mostra un esempio di applicazione della ruota direttrice 1 con il tratto di ritorno 41 dei canali di guida 4 disposto adiacente al lato aspirazione della girante 2 in una pompa con una singola girante. Ciò non limita l'oggetto dell’invenzione. La ruota direttrice della presente invenzione può essere infatti disposta anche con i canali di ritorno sul lato posteriore di una girante o delle giranti di una pompa multistadio, con la ruota direttrice inserita nel copro stadio e con i canali di guida disposti a valle di una girante ed a monte di una successiva girante. Each of the guide channels 4 comprises a return portion 41 (also called return channel, recycle channel, re-conveyance channel) having a basically radial centripetal direction and axially arranged between a wall 8 adjacent to the impeller 2 which has the function of separating the impeller 2 and guide channels 4, and a covering wall 9 and is delimited by blades 10, radially curved inwards. Fig. 1 shows an example of application of the steering wheel 1 with the return section 41 of the guide channels 4 arranged adjacent to the suction side of the impeller 2 in a pump with a single impeller. This does not limit the subject of the invention. The steering wheel of the present invention can in fact also be arranged with the return channels on the rear side of an impeller or impellers of a multistage pump, with the steering wheel inserted in the cover stage and with the guide channels arranged downstream of an impeller. and upstream of a subsequent impeller.
Le pareti 8, 9 della ruota direttrice 1 delimitanti assialmente i canali di guida in direzione radiale centripeta, sono disposte perpendicolari all’asse di rotazione della girante, come risulta dalle figg. 1 e 3. Le pareti 8 e 9 in una differente forma esecutiva possono presentare una forma conica e/o presentare tratti curvi in direzione assiale. The walls 8, 9 of the steering wheel 1 axially delimiting the guide channels in the radial centripetal direction, are arranged perpendicular to the axis of rotation of the impeller, as shown in figs. 1 and 3. The walls 8 and 9 in a different embodiment can have a conical shape and / or have sections curved in the axial direction.
La ruota direttrice 1 è preferibilmente formata da una prima parte costituita dalla parete 8 adiacente alla girante 2 ed una seconda parte costituita dalia parete di copertura 9, congiunte tra loro secondo mezzi noti. Ognuna di queste pareti 8 e 9 è formata senza sottosquadri. E’ anche possibile la forma esecutiva con la parete cilindrica 5 del corpo contenente la ruota direttrice e la parete frontale di copertura 9 appartenenti allo stesso pezzo. The guiding wheel 1 is preferably formed by a first part constituted by the wall 8 adjacent to the impeller 2 and a second part constituted by the covering wall 9, joined together according to known means. Each of these walls 8 and 9 is formed without undercuts. It is also possible the executive form with the cylindrical wall 5 of the body containing the steering wheel and the front cover wall 9 belonging to the same piece.
Come si osserva in fig. 2, ognuna delle pale 10 curvate radialmente verso l’interno presenta una parete concava 11 disposta tendenzialmente tangenziale alla parete cilindrica 5 del corpo pompa 3 ed una parete convessa 12 disposta tangenziale ad un diametro inferiore rispetto al diametro sul quale è disposto detto bordo d'ingresso 7. As can be seen in fig. 2, each of the blades 10 curved radially inwards has a concave wall 11 which is tendentially tangential to the cylindrical wall 5 of the pump body 3 and a convex wall 12 which is tangential to a smaller diameter than the diameter on which said edge is arranged. entrance 7.
Come si osserva nelle figg. 1 e 2, il fronte del bordo d'ingresso 7 della pala di guida 6, disposto attorno al diametro esterno della girante 2, presenta un tratto laterale 70 rivolto verso un diametro inferiore, sulla parete adiacente alla girante 2, fino ad una superficie 120 tangenziale alla parete convessa 12 di una pala 10 curvata radialmente verso l'interno. As can be seen in figs. 1 and 2, the front of the leading edge 7 of the guide blade 6, arranged around the external diameter of the impeller 2, has a lateral portion 70 facing a smaller diameter, on the wall adjacent to the impeller 2, up to a surface 120 tangential to the convex wall 12 of a blade 10 radially curved inwards.
L’apertura d’imbocco 14 (detta anche apertura d’ingresso, ampiezza d’ingresso, area d'ingresso, area di gola) di ognuno dei canali di guida 4 è disposta parzialmente sull’esterno del bordo d'ingresso 7 della pala di guida 6 ed è estesa assialmente fino ad una posizione intermedia tra la parete 8 adiacente alla girante 2 e la parete di copertura 9. La parte dell’apertura d’imbocco 14 estesa assialmente oltre la parete 8 adiacente alla girante 2 è disposta sulla superficie 120 tangenziale alla parete convessa 12, all’esterno del tratto di ritorno 41 del canale di guida 4 precedente nella direzione del flusso. The mouth opening 14 (also called entrance opening, entrance width, entrance area, throat area) of each of the guide channels 4 is partially arranged on the outside of the leading edge 7 of the blade guide 6 and extends axially up to an intermediate position between the wall 8 adjacent to the impeller 2 and the cover wall 9. The part of the inlet opening 14 extending axially beyond the wall 8 adjacent to the impeller 2 is arranged on the surface 120 tangential to the convex wall 12, outside the return section 41 of the previous guide channel 4 in the direction of flow.
L'apertura d’imbocco 14 è delimitata radialmente verso l’esterno dalla parete cilindrica 5 del corpo pompa 3. The inlet opening 14 is delimited radially outwards by the cylindrical wall 5 of the pump body 3.
In corrispondenza della posizione d’inizio 13 della parete concava 11 , è disposta la sezione d’inizio 15 del tratto di ritorno 41 dei canali di guida 4, rappresentata nella Fig. 3. Come rappresentato ad esempio in fig. 4, la parte dell’apertura d’imbocco 14 con il bordo d’ingresso 7, disposta attorno al diametro esterno della girante 2, è collegata alla sezione d’inizio 15 del tratto di ritorno 41 dei canali di guida 4, sul lato della parete 8, per mezzo di una parete deflettrice 16 con la funzione di parete deviatrice del flusso in direzione assiale, disposta sulla superficie esterna di detta pala di guida 6. At the starting position 13 of the concave wall 11, the starting section 15 of the return section 41 of the guide channels 4 is arranged, shown in Fig. 3. As shown for example in fig. 4, the part of the inlet opening 14 with the leading edge 7, arranged around the external diameter of the impeller 2, is connected to the starting section 15 of the return section 41 of the guide channels 4, on the side of the wall 8, by means of a deflecting wall 16 with the function of deviating wall of the flow in the axial direction, arranged on the external surface of said guide blade 6.
La parte dell’apertura d’imbocco 14 estesa assialmente oltre la parete 8 è collegata alla sezione d’inizio 15 del tratto di ritorno 41 tramite una superficie 17 inclinata o curvata assialmente verso la parete di copertura 9 e disposta lungo la superficie 120 tangente alla parete convessa 12 della pala 10. The part of the inlet opening 14 extending axially beyond the wall 8 is connected to the starting section 15 of the return section 41 by means of a surface 17 inclined or axially curved towards the covering wall 9 and arranged along the surface 120 tangent to the convex wall 12 of the blade 10.
L’apertura d’imbocco 14 è disposta assialmente tra la posizione della superficie 17 inclinata o curvata assialmente verso la parete di copertura 9, in corrispondenza della posizione d’inizio del fronte del bordo d'ingresso 7, 70 e la posizione d’inizio della parete deflettrice 16 verso la parete 8 adiacente alla girante 2. The inlet opening 14 is axially arranged between the position of the surface 17 inclined or axially curved towards the covering wall 9, in correspondence with the starting position of the front of the leading edge 7, 70 and the starting position of the deflecting wall 16 towards the wall 8 adjacent to the impeller 2.
La superficie orientata assialmente 17, disposta sulla parete di copertura 9 tra l’apertura d’imbocco 14 e la sezione d’inizio 15 del tratto di ritorno 41 dei canali di guida 4, prosegue a monte dell'apertura d’imbocco 14 con un tratto iniziale 170 disposto sulla parete 8 adiacente alla girante 2. Il fronte del bordo d’ingresso 7 attorno al diametro esterno della girante 2 è disposto trasversalmente perpendicolare all’apertura d'uscita della girante 2, come rappresentato ad esempio nella Fig. 4. The axially oriented surface 17, arranged on the covering wall 9 between the inlet opening 14 and the starting section 15 of the return section 41 of the guide channels 4, continues upstream of the inlet opening 14 with a initial section 170 arranged on the wall 8 adjacent to the impeller 2. The front of the inlet edge 7 around the external diameter of the impeller 2 is arranged transversely perpendicular to the outlet opening of the impeller 2, as shown for example in Fig. 4.
Allo scopo di orientare il fluido nella deviazione assiale dall’apertura d'imbocco 14 verso la sezione d’inizio 15 del tratto di ritorno 41 dei canali di guida 4, il fronte del bordo d’ingresso 7 può essere disposto trasversalmente inclinato rispetto all’apertura d'uscita della girante 2, con una inclinazione, nella direzione circolare del flusso, dalla posizione del tratto laterale 70 del bordo d’ingresso 7 verso la posizione d’inizio della parete deflettrice 16. In order to direct the fluid in the axial deviation from the inlet opening 14 towards the starting section 15 of the return section 41 of the guide channels 4, the front of the leading edge 7 can be arranged transversely inclined with respect to the outlet opening of the impeller 2, with an inclination, in the circular direction of the flow, from the position of the lateral section 70 of the leading edge 7 towards the starting position of the deflecting wall 16.
In fig. 5 si osserva che la base con direzione radiale verso l’interno del tratto iniziale 170 della superficie orientata assialmente verso la parete di copertura 9, è disposta su un profilo 121 sostanzialmente corrispondente ad un prolungamento a monte della superficie 120 tangente alla parete convessa 12 della pala 10. In fig. 5 it is observed that the base with radial direction towards the inside of the initial portion 170 of the surface oriented axially towards the covering wall 9, is arranged on a profile 121 substantially corresponding to an upstream extension of the surface 120 tangent to the convex wall 12 of the shovel 10.
Secondo una variante dell’invenzione mostrata in fig. 6, il tratto iniziale 170 presenta un profilo circolare 122 su un diametro corrispondente alla posizione della parte dell’apertura d'imbocco 14 estesa assialmente oltre la parete 8 e oltre il bordo d’ingresso 7, 70. According to a variant of the invention shown in fig. 6, the initial section 170 has a circular profile 122 on a diameter corresponding to the position of the part of the entrance opening 14 extended axially beyond the wall 8 and beyond the leading edge 7, 70.
Secondo un’altra variante dell’invenzione mostrata in fig. 7, il tratto iniziale 170 presenta un profilo 123 che inizia da un diametro inferiore a quello sul quale è disposta detta parte dell’apertura d’imbocco 14 estesa assialmente oltre alla parete 8 e oltre al bordo d’ingresso 7, 70. According to another variant of the invention shown in fig. 7, the initial section 170 has a profile 123 that starts from a smaller diameter than that on which said part of the entrance opening 14 is arranged axially extending beyond the wall 8 and in addition to the leading edge 7, 70.
Il tratto iniziale 170 della superficie inclinata o curvata assialmente è preferibilmente raccordato alla parete 8 con un raccordo 18 di ampiezza variabile gradualmente, in aumento ed in diminuzione, tra l’inizio di detta superficie inclinata o curvata assialmente 170 e detto bordo d'ingresso laterale 70. The initial portion 170 of the inclined or axially curved surface is preferably joined to the wall 8 with a fitting 18 of gradually increasing and decreasing amplitude between the beginning of said inclined or axially curved surface 170 and said lateral leading edge 70.
Come rappresentato dagli esempi delle forme di esecuzione di cui alle figg. 5, 6 e 7, le cui sezioni sui piani E sono rappresentate alle figg. 8, 9 e 10 rispettivamente il raccordo 18 può presentare un profilo convesso 180 come rappresentato nella fig. 8; in alternativa il profilo è quello di un piano 181 inclinato rispetto alle superfici 8, 170 raccordate tra loro come rappresentato nella fig. 9. Ancora il profilo può essere concavo 182 come rappresentato nella fig. 10. As represented by the examples of the embodiments of figs. 5, 6 and 7, the sections of which on planes E are shown in figs. 8, 9 and 10 respectively the fitting 18 can have a convex profile 180 as shown in fig. 8; alternatively the profile is that of a plane 181 inclined with respect to the surfaces 8, 170 joined together as shown in fig. 9. Again the profile may be concave 182 as shown in FIG. 10.
Il raccordo 18 può in alternativa presentare profili di forma variabile iniziando ad esempio con un profilo concavo 182 o piano 181 e terminando su detto bordo d'ingresso laterale 70 con un arrotondamento convesso 180. The connection 18 can alternatively have profiles of variable shape starting for example with a concave profile 182 or flat 181 and ending on said lateral entry edge 70 with a convex rounding 180.
Il raccordo 18 forma il bordo d’ingresso della parte dell’apertura d’imbocco 14 estesa assialmente oltre la parete 8 adiacente alla girante 2. The fitting 18 forms the entrance edge of the part of the inlet opening 14 extending axially beyond the wall 8 adjacent to the impeller 2.
A partire dall’apertura d’imbocco 14 in corrispondenza della posizione del bordo d'ingresso 7 disposto attorno al diametro esterno della girante 2, ognuno dei canali di guida 4 è delimitato radialmente da pareti aventi prevalentemente un orientamento continuo verso l'interno. Starting from the inlet opening 14 at the position of the inlet edge 7 arranged around the external diameter of the impeller 2, each of the guide channels 4 is radially delimited by walls having mainly a continuous inward orientation.
Ognuno dei canali di guida 4 presenta un profilo esterno con una curvatura circolare lungo la parete cilindrica 5 del corpo pompa 3 ed una curvatura verso l’interno lungo la parete concava 11 di una pala 10 ed un profilo interno con un orientamento preferibilmente continuo verso l’interno lungo la superficie tangenziale 120 e lungo la parete convessa 12 di una pala 10. Each of the guide channels 4 has an external profile with a circular curvature along the cylindrical wall 5 of the pump body 3 and an inward curvature along the concave wall 11 of a blade 10 and an internal profile with a preferably continuous orientation towards the internal along the tangential surface 120 and along the convex wall 12 of a blade 10.
Preferibilmente, a partire dall'apertura d’imbocco 14 in corrispondenza della posizione del bordo d'ingresso 7 disposto attorno al diametro esterno della girante 2, ognuno dei canali di guida presenta le dimensioni delle sezioni trasversali di passaggio del flusso in aumento solo in direzione radiale verso l'interno. Preferably, starting from the inlet opening 14 in correspondence with the position of the inlet edge 7 arranged around the external diameter of the impeller 2, each of the guide channels has the dimensions of the cross sections for the passage of the flow increasing only in the direction radial inward.
La parte del fluido entrante nell’apertura d’imbocco 14 all’esterno del bordo d’ingresso 7 assume sulla superficie esterna della pala di guida 6 una direzione lievemente divergente rispetto alla direzione della parte del fluido entrante nella posizione assialmente spostata e disposta su un diametro inferiore sulla superficie tangenziale 120. The part of the fluid entering the inlet opening 14 outside the inlet edge 7 assumes on the outer surface of the guide blade 6 a direction slightly diverging with respect to the direction of the part of the fluid entering in the axially displaced position and disposed on a lower diameter on the tangential surface 120.
Per ottenere un flusso il più possibile senza vortici nell’intersezione di dette diverse direzioni, la pala di guida 6 può essere raccordata lateralmente alla parete 8 adiacente alla girante 2, sull’esterno della superficie 120 tangenziale alla parete convessa 12, con un raccordo 19 dal bordo d’ingresso 7, 70 alla parte terminale della superficie esterna della pala di guida 6 delimitata dalla parete deflettrice 16 verso la sezione d’inizio 15 del tratto di ritorno 41 del canale di guida 4. To obtain a flow as possible without vortices in the intersection of said different directions, the guide blade 6 can be joined laterally to the wall 8 adjacent to the impeller 2, on the outside of the surface 120 tangential to the convex wall 12, with a connection 19 from the leading edge 7, 70 to the end part of the outer surface of the guide blade 6 delimited by the deflecting wall 16 towards the starting section 15 of the return section 41 of the guide channel 4.
Come rappresentato ad esempio nella Fig. 1 1 , il raccordo tra la pala di guida 6 e la parete 8 può essere eseguito nella forma di uno smusso arrotondato 190 di ampiezza variabile gradualmente nella direzione del flusso, in aumento ed in diminuzione. As shown for example in Fig. 1 1, the connection between the guide blade 6 and the wall 8 can be made in the form of a rounded chamfer 190 of gradually varying amplitude in the direction of the flow, increasing and decreasing.
Come rappresentato ad esempio nella Fig. 12, il tratto laterale 70 del bordo d’ingresso può essere inclinato, raccordando detta inclinazione la pala di guida 6 alla parete 8 adiacente alia girante 2, sull'esterno della superficie 120 tangenziale alla parete convessa 12, con una inclinazione 191 variabile gradualmente nella direzione del flusso, dal bordo d’ingresso laterale 70 verso la sezione d'inizio 15 del tratto di ritorno 41 del canale di guida 4. As shown for example in Fig. 12, the lateral portion 70 of the leading edge can be inclined, connecting said inclination the guide blade 6 to the wall 8 adjacent to the impeller 2, on the outside of the surface 120 tangential to the convex wall 12, with a gradually variable inclination 191 in the direction of flow, from the lateral leading edge 70 towards the starting section 15 of the return section 41 of the guide channel 4.
Come rappresentato ad esempio nella Fig. 13, il tratto laterale 70 del bordo d'ingresso può essere curvato verso il suo tratto trasversale 7, con una curvatura 192 che prosegue verso la sezione d’inizio 15 del tratto di ritorno 41 del canale di guida 4, dalla base della parete deflettrice 16 sulla pala di guida 6 alla base della parete 8 sulla superficie 120 tangenziale alla parete convessa 12. As shown for example in Fig. 13, the lateral section 70 of the leading edge can be curved towards its transverse section 7, with a curvature 192 that continues towards the starting section 15 of the return section 41 of the guide channel. 4, from the base of the deflecting wall 16 on the guide blade 6 to the base of the wall 8 on the surface 120 tangential to the convex wall 12.
Come rappresentato ad esempio con linea a tratto e punto nella Fig. 1 1 , per ottenere un flusso il più possibile senza vortici nell’intersezione di dette diverse direzioni può essere inserita un'aletta di separazione o nervatura antivortice 20 tra la parte del fluido proveniente dalla pala di guida 6 e la parte del fluido proveniente dalla posizione sottostante assialmente spostata. As shown, for example, with dashed line and dot in Fig. 1 1, in order to obtain a flow as much as possible without vortices in the intersection of said different directions, a separating fin or anti-vortex rib 20 can be inserted between the part of the fluid coming from the guide blade 6 and the part of the fluid coming from the underlying position axially displaced.
A partire da detta apertura d’imbocco 14 può iniziare l’ampliamento delle sezioni trasversali dei canali di guida con funzione diffusore. Starting from said opening 14, the expansion of the cross sections of the guide channels with diffuser function can begin.
Preferibilmente, nel tratto iniziale 40 del canale di guida 4, l’area delle sezioni trasversali di passaggio del flusso è mantenuta sostanzialmente costante, da detta apertura d’imbocco 14 fino a detta sezione d’inizio 15 del tratto di ritorno 41 dei canali di guida 4. Preferably, in the initial portion 40 of the guide channel 4, the area of the cross sections for the passage of the flow is kept substantially constant, from said inlet opening 14 to said starting section 15 of the return portion 41 of the flow channels. guide 4.
Per compensare l’eventuale presenza di vortici residui nell’intersezione di dette diverse direzioni, in particolare nel caso non sia presente detta aletta di separazione o nervatura antivortice 20 o una parete divisoria tra dette parti del fluido provenienti da diverse posizioni nell’apertura d’imbocco 14, l’area della sezione trasversale di passaggio del flusso può essere aumentata nella zona di detta intersezione nel tratto iniziale 40 del canale di guida 4. To compensate for the possible presence of residual eddies in the intersection of said different directions, in particular if there is no said separation fin or anti-vortex rib 20 or a dividing wall between said parts of the fluid coming from different positions in the opening of inlet 14, the cross-sectional area of the flow passage can be increased in the area of said intersection in the initial section 40 of the guide channel 4.
Presentando detto tratto iniziale 40 dei canali di guida 4 una continua variazione di forma delle sue sezioni trasversali e intersezioni . di diverse direzioni del flusso, negative per la funzione diffusore, l’ampliamento delle sezioni trasversali con funzione diffusore è eseguito prevalentemente e preferibilmente nel tratto di ritorno 41 dei canali di guida 4, a partire da detta sezione d’inizio 15 di detto tratto di ritorno 41 , dove il flusso assume direzione e velocità uniformi. By presenting said initial section 40 of the guide channels 4 a continuous variation of the shape of its cross sections and intersections. of different flow directions, negative for the diffuser function, the expansion of the cross sections with the diffuser function is carried out mainly and preferably in the return section 41 of the guide channels 4, starting from said beginning section 15 of said section of return 41, where the flow assumes uniform direction and speed.
Detta superficie 17, 170, orientata assialmente verso detta parete di copertura 9, iniziante su detta parete 8 adiacente alla girante 2 a monte dell’apertura d'imbocco 14, è delimitata radialmente verso l’esterno da detta parete cilindrica 5 del corpo pompa 3 contenente la ruota direttrice 1 . Said surface 17, 170, axially oriented towards said covering wall 9, starting on said wall 8 adjacent to the impeller 2 upstream of the inlet opening 14, is delimited radially towards the outside by said cylindrical wall 5 of the pump body 3 containing steering wheel 1.
Detta pala di guida 6, il cui lato esterno è delimitato da detta parete deflettrice 16, presenta il suo lato interno, rivolto verso la girante 2, curvato radialmente fino a detta parete cilindrica 5 del corpo pompa 3. Said guide blade 6, whose external side is delimited by said deflecting wall 16, has its internal side, facing the impeller 2, curved radially up to said cylindrical wall 5 of the pump body 3.
Come rappresentato ad esempio con le Fig. 2 e 5, detta pala di guida 6 presenta uno sviluppo angolare 21 inferiore al settore circolare 22 tra due successivi bordi d’ingresso 7 delle pale di guida 6 disposte attorno al diametro esterno della girante 2. Con questa conformazione non si hanno sovrapposizioni radiali dello spessore della parte terminale 23 di una pala di guida 6 con lo spessore della parte iniziale 7 della paia di guida successiva. As shown for example with Figs. 2 and 5, said guide blade 6 has an angular development 21 lower than the circular sector 22 between two successive inlet edges 7 of the guide blades 6 arranged around the external diameter of the impeller 2. With this conformation does not have radial overlaps of the thickness of the terminal part 23 of a guide blade 6 with the thickness of the initial part 7 of the subsequent guide pair.
Il tratto iniziale 40 dei canali di guida 4, disposto nella direzione del flusso tra detto bordo d'ingresso 7 e detta posizione d’inizio 13 del tratto di ritorno 41 dei canali di guida 4 ed un tratto a monte 24 di detto bordo d'ingresso 7 fino alla posizione della parte terminale 23 della pala di guida precedente sono chiusi radialmente verso l'esterno da detta parete cilindrica 5 del corpo pompa 3. The initial portion 40 of the guiding channels 4, arranged in the direction of flow between said leading edge 7 and said starting position 13 of the return portion 41 of the guiding channels 4 and an upstream portion 24 of said leading edge inlet 7 up to the position of the terminal part 23 of the preceding guide blade are closed radially towards the outside by said cylindrical wall 5 of the pump body 3.
Una ruota direttrice comprendente un diffusore con canali di ritorno, conformata secondo l'invenzione, presenta diversi vantaggi. A guiding wheel comprising a diffuser with return channels, shaped according to the invention, has several advantages.
In una pompa realizzata con la ruota direttrice dell'invenzione il rapporto tra il diametro esterno della ruota direttrice Ds ed il diametro esterno della girante D2 è stato ridotto a 1 ,09 mentre era 1 ,3 in un'altra pompa con la stessa girante ma con un convenzionale diffusore palettato radiale sulla periferia, ottenendo una riduzione del diametro della pompa di più del 16 per cento. In a pump made with the steering wheel of the invention, the ratio between the outer diameter of the steering wheel Ds and the outer diameter of the impeller D2 was reduced to 1.09 while it was 1.3 in another pump with the same impeller but with a conventional radial vane diffuser on the periphery, resulting in a reduction in pump diameter of more than 16 percent.
La ridotta estensione radiale della ruota direttrice dell’invenzione è ottenuta con aperture d'imbocco dei canali di guida estese assialmente oltre la parete adiacente alia girante. The reduced radial extension of the steering wheel of the invention is obtained with inlet openings of the guide channels extending axially beyond the wall adjacent to the impeller.
La riduzione del rapporto tra il diametro esterno della ruota direttrice D5 ed il diametro esterno della girante D2 è ottenuta inoltre evitando sovrapposizioni radiali della parte terminale di una pala di guida con lo spessore della parte iniziale della pala di guida successiva nello spazio anulare attorno al diametro esterno della girante, riducendo cosi lo spazio radiale necessario per l’apertura d’imbocco sull’esterno del bordo d’ingresso. The reduction of the ratio between the external diameter of the guide wheel D5 and the external diameter of the impeller D2 is also obtained by avoiding radial overlaps of the end part of a guide blade with the thickness of the initial part of the following guide blade in the annular space around the diameter outside of the impeller, thus reducing the radial space required for the inlet opening on the outside of the inlet edge.
Dette aperture d'imbocco, disposte sull’esterno di detto bordo d’ingresso delle pale di guida attorno al diametro esterno della girante, trasversalmente all’apertura d’uscita della girante, sono estese assialmente fino ad una posizione intermedia tra detta parete adiacente alla girante e la parete frontale di copertura dei canali di guida, a partire da un diametro inferiore rispetto al diametro sul quale è posizionato detto bordo d’ingresso, Said inlet openings, arranged on the outside of said inlet edge of the guide blades around the external diameter of the impeller, transversely to the outlet opening of the impeller, extend axially up to an intermediate position between said wall adjacent to the impeller and the front wall covering the guide channels, starting from a diameter smaller than the diameter on which said leading edge is positioned,
Detta estensione assiale delle aperture d'imbocco presenta una superficie orientata assialmente verso detta parete di copertura fino alla sezione d'inizio del tratto di ritorno del canale di guida. Detta superficie orientata assialmente verso detta parete di copertura inizia a monte dell’apertura d’imbocco. Questa conformazione consente la minima inclinazione di detta superficie orientata verso la parete di copertura per predisporre una parte del fluido in uscita dalla girante a deflettere spontaneamente, con la minima deviazione assiale, verso la parte dell’apertura d'imbocco spostata assialmente rispetto alla posizione dell’apertura d’uscita della girante. Said axial extension of the inlet openings has a surface axially oriented towards said covering wall up to the starting section of the return section of the guide channel. Said surface oriented axially towards said covering wall begins upstream of the entrance opening. This conformation allows the minimum inclination of said surface oriented towards the cover wall in order to predispose a part of the fluid exiting the impeller to deflect spontaneously, with the minimum axial deviation, towards the part of the inlet opening axially displaced with respect to the position of the impeller outlet opening.
Un raccordo tra detta superficie inclinata o curvata assialmente e detta parete adiacente alla girante facilita l'uscita della parte gassosa circolante nello spazio laterale tra la girante e detta parete adiacente. A connection between said inclined or axially curved surface and said wall adjacent to the impeller facilitates the exit of the gaseous part circulating in the lateral space between the impeller and said adjacent wall.
La parte del fluido entrante nell’apertura d’imbocco all’esterno del bordo d’ingresso viene deviata nel canale di ritorno da una parete deflettrice sulla pala di guida. Oltre detto bordo d’ingresso, detta pala di guida dirige il fluido verso il canale di ritorno, impedendo che la forza centrifuga del liquido possa fare circolare con moto centripeto prima dell’ingresso in detto canale di ritorno l'eventuale parte gassosa presente. The part of the fluid entering the inlet opening outside the leading edge is diverted into the return channel by a deflecting wall on the guide blade. Beyond said inlet edge, said guide blade directs the fluid towards the return channel, preventing the centrifugal force of the liquid from circulating with centripetal motion before any gaseous part present enters the said return channel.
Con l’esecuzione descritta si ottiene una ruota direttrice con diametro esterno ridotto particolarmente adatta per pompe autoadescanti e/o per pompe funzionanti in aspirazione con fluidi contenenti aria o altra sostanza gassosa, adatta a raccogliere e convogliare velocemente nei canali di ritorno, verso l’uscita dalla pompa, la parte gassosa del fluido in uscita dalla girante. With the described execution, a guide wheel with reduced external diameter is obtained, particularly suitable for self-priming pumps and / or for pumps operating in suction with fluids containing air or other gaseous substance, suitable for collecting and conveying quickly in the return channels, towards the outlet from the pump, the gaseous part of the fluid leaving the impeller.
La conformazione dei canali e delle pale di guida consente la costruzione della ruota direttrice dell’invenzione con parti congiunte formate di stampaggio senza sottosquadri. The shape of the channels and guide blades allows the construction of the steering wheel of the invention with joint parts formed by molding without undercuts.
Le pareti e/o superfici della ruota direttrice dell'invenzione tendono a convogliare uniformemente il flusso con una deflessione continua dalla direzione tangenziale periferica alla direzione tendenzialmente radiale centripeta. Con la ruota direttrice dell'invenzione è possibile ottenere un convogliamento del fluido in un percorso con graduale variazione di forma delle sue sezioni trasversali, con guida continua della direzione e della velocità del flusso, con superfici lisce per lo scorrimento de! fluido ottenute di stampaggio senza lavorazioni di finitura, compensando le possibili perdite dovute alla disposizione dell'apertura d’imbocco dei canali di guida contenuta in uno spazio radiale ristretto attorno al diametro esterno della girante. Con l’esecuzione descritta si possono realizzare tutte le condizioni per ottenere, con i vincoli stabiliti dagli scopi dell’invenzione, il massimo rendimento a regime e la minima rumorosità in tutte le condizioni di funzionamento, anche in presenza di aria o altra sostanza gassosa nel liquido. The walls and / or surfaces of the steering wheel of the invention tend to convey the flow uniformly with a continuous deflection from the peripheral tangential direction to the basically radial centripetal direction. With the guiding wheel of the invention it is possible to obtain a conveyance of the fluid in a path with a gradual variation of the shape of its cross sections, with continuous guidance of the direction and speed of the flow, with smooth surfaces for the sliding of the flow. fluid obtained by molding without finishing work, compensating for possible losses due to the arrangement of the inlet opening of the guide channels contained in a narrow radial space around the external diameter of the impeller. With the described execution it is possible to achieve all the conditions to obtain, with the constraints established by the purposes of the invention, the maximum efficiency at steady state and the minimum noise in all operating conditions, even in the presence of air or other gaseous substance in the liquid.
Altre varianti esecutive o adattamenti per particolari applicazioni, modificando la forma, la posizione, le dimensioni o il numero delle parti illustrate o descritte, combinando in modo diverso parti della ruota direttrice con altre parti della pompa, togliendo elementi indicati o aggiungendone altri, utilizzando le stesse o equivalenti caratteristiche essenziali dell’insegnamento indicato per produrre sostanzialmente gli stessi risultati, devono intendersi compresi nel significato ed ambito di protezione delle seguenti rivendicazioni. Other executive variants or adaptations for particular applications, by modifying the shape, position, dimensions or number of parts illustrated or described, by combining parts of the steering wheel with other parts of the pump in a different way, removing elements indicated or adding others, using the the same or equivalent essential characteristics of the teaching indicated in order to substantially produce the same results, must be understood as included in the meaning and scope of protection of the following claims.
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