NL2003467C2

NL2003467C2 - Visvriendelijke pomp- of turbineinrichting.

Info

Publication number: NL2003467C2
Application number: NL2003467A
Authority: NL
Inventors: Jacob Arnold
Original assignee: Nijhuis Pompen B V
Priority date: 2009-09-10
Filing date: 2009-09-10
Publication date: 2011-03-14
Also published as: EP2295808A3; EP2295808A2; EP2295808B1; ES2588403T5; ES2588403T3; DK2295808T3; PL2295808T3; EP2295808B2; HUE029278T2; DK2295808T4; PL2295808T5

Description

N L12 6 8 3 - Z O /' mr

VISVRIENDELIJKE POMP- OF TURBINEINRICHTING

De uitvinding heeft betrekking op een pomp- of turbineinrichting, omvattende een buisvormige behuizing waarin een rotor met een aandrijfbare schroefvormige rotor of pompwaaier is geplaatst, 5 Axiaalpompen, ook wel aangeduid als schroefpompen of radiaalpompen, worden vaak gebruikt bij poldergemalen, Dergelijke pompen zijn echter schadelijk voor vissen.

In NL 1034150 wordt voorgesteld om een pomp toe te passen waarin de 10 pompwaaier een cilindrische mantel omvat die afdichtend aanligt tegen de binnenwand van de buisvormige behuizing. Gebleken is dat toepassing van een pompwaaier met een dergelijke cilindrische mantel het rendement van de pomp sterk vermindert.

15 Het doel van de uitvinding is om te voorzien in een visvriendelijke pomp- of turbineinrichting, die ais pomp kan worden gebruikt met een rendement dat vergelijkbaar is met de gebruikelijke gemaalpompen zonder speciale voorzieningen voor visvriendelijkheid en/of die als turbine kan worden gebruikt voor het opwekken van 20 electricite.it bij laag verval.

Dit doel wordt, bereikt met een pomp- of turbineinrichting omvattende een buisvormige behuizing met een toevoeropening en een afvoeropening, en een aandrijfbare schroefvormige rotor met een 25 naaf waarop tenminste een schoep is aangebracht, waarbij de rotor in lijn ligt met een stator die door middel van leidschoepen is verbonden met de binnenwand van de buisvormige behuizing, waarbij de leidschoepen een naar de toevoeropening gericht afgeschuind uiteinde hebben dat onder een intreedhoek staat met de rotatie-as.

2 en een naar de afvoeropening gericht, tweede uiteinde dat evenwijdig loopt aan de rotatie-as.

Verrassenderwijs is gebleken dat met een dergelijke inrichting 5 overlevingspercentages voor passerende vissen behaald kunnen worden die hoger zijn dan 97 %, terwijl een rendement behaald kan worden van hetzelfde niveau als bij gangbare gemaalpompen zonder speciale visvriendelijke voorzieningen.

10 Het afgeschuinde uiteinde van de leidschoepen kan bijvoorbeeld zijn afgeschuind onder een hoek die kleiner is dan 45°, bijvoorbeeld 30° of minder.

De intreedhoek heeft grote invloed op het te behalen rendement, van 15 de pomp en kan bijvoorbeeld kleiner zijn dan 45°.

In een mogelijke uitvoeringsvorm kan de afgeschuinde rand van de leidschoep zodanig zijn uitgevoerd dat deze nabij het punt waarbij het de binnenwand van de buisvormige behuizing nadert, met een 20 bocht terugloopt. Hiermee kan worden voorkomen dat vissen zich vast. klemmen in de vernauwing waar de afgeschuinde rand en de binnenrand van de buisvormige behuizing samenkomen.

Om passerende vissen voldoende ruimte te geven omvat de rotor bij 25 voorkeur ten hoogste twee schoepen. Het aantal leidschoepen is bij voorkeur niet groter dan acht. Om voldoende afstand te hebben tussen de schoepen van de stator en de schoepen van de rotor is de afstand in axiale richting tussen het middelpunt van de naaf van de rotor en het middelste punt van de afgeschuinde rand van elke 30 leidschoep bij voorkeur groter dan de halve diameter van de rotor.

De schoepen van de rotor omvatten bijvoorbeeld een buitenrand die meeloopt met de binnenwand van de buisvormige behuizing, 3 bijvoorbeeld over ongeveer een kwart tot een derde van de ontrek of meer. Daarbij kan de zijrand aan een kant uitlopen in een scherpe punt waarbij de schoep een zijrand heeft tussen de scherpe punt en de naaf, welke zijrand zodanig is gekromd dat, althans op de meeste 5 punten van de zijrand, de hoek tussen de raaklijn en de lijn die het punt verbindt met de rotor-as, steeds tenminste 45° is. Verder kunnen de zijranden bijvoorbeeld steeds onder een hoek van tenminste 30° staan met een vlak loodrecht op de rotatie-as, 10 De naaf kan bijvoorbeeld taps toelopen, terwijl de stator een in hoofdzaak cilindrisch lichaam omvat, waarbij de naar elkaar toe gerichte uiteindes van de rotor en de stator dezelfde diameter hebben. De stator kan een grotere diameter hebben dan de grootste diameter van de taps toelopende naaf, waarbij het naar de rotor 15 gerichte uiteinde van het cilindrische lichaam van de stator taps toeloopt tot een diameter die aansluit op het naar de stator gerichte uiteinde van de naaf.

De diameter van de buisvormige behuizing rondom de rotor kan 20 daarbij een kleinere diameter hebben dan rondom, de stator, waarbij de diameter van de buisvormige behuizing rondom het tapse uiteinde van het cilindrische lichaam van de stator geleidelijk verloopt. Op deze wijze kan een hydraulisch optimale vormgeving 'worden verkregen waarbij hoge rendementen kunnen worden gerealiseerd.

25

De inrichting volgens de uitvinding kan als pomp worden gebruikt voor het verpompen van oppervlaktewater, bijvoorbeeld als gemaalpomp. Een dergelijke pomp kan worden aangeduid als axiaalpomp of als semi-axiale pomp, waarbij de gemiddelde stromingsrichting 30 binnen een hoek tussen de -45° en 45° ten opzichte van de rotatie-as van de pompwaaier.

4

In een andere uitvoering kan de inrichting kan ook als turbine worden gebruikt voor het opwekken van elektriciteit, waarbij de rotor wordt gekoppeld aan een generator, waarna een stroom water langs de rotor wordt geleid om deze aan te drijven. Het is ook 5 mogelijk om de inrichting afwisselend naar behoeven als pomp of als turbine te gebruiken.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarin: 10

Figuur 1; in perspectief een pomp volgens de uitvinding toont;

Figuur 2: toont schematisch een onderaanzicht van de pomp volgens de uitvinding;

Figuur 3: toont schematisch een zijaanzicht van de pomp 15 volgens de uitvinding.

Figuur 1 toont een pomp 1 met een in de tekening transparant weergegeven buisvormige behuizing 2 met een toevoeropening 3, een afvoeropening 4 en een aandrijfbare schroefvormige rotor of 20 pompwaaier 5, die kan worden aangedreven om te roteren rond een rotatie-as X. De rotor 5 omvat met een kegelvormige naaf 6 waarop twee schoepen 7 zijn aangebracht. De rotor 5 ligt in lijn met een stator 8 die door middel van zes radiale leidschoepen 9 is verbonden met de binnenwand van de buisvormige behuizing 2. De 25 leidschoepen 9 hebben elk een naar de toevoeropening 3 gericht afgeschuind uiteinde 10 dat onder een intreedhoek Y staat met de rotatie-as X, en een naar de afvoeropening 4 gericht tweede uiteinde 11 dat evenwijdig loopt aan de rotatie-as X.

30 Figuur 2 toont de pomp 1 schematisch in vooraanzicht. De twee schoepbladen 7 van de rotor omvatten een buitenrand 12 die in de getoonde uitvoeringsvorm over ongeveer een kwart van de omtrek naast de binnenwand van de buisvormige behuizing loopt. Aan het 5 eerste uiteinde van de buitenrand 12 vertoont de schoep 7 een scherpe punt 13. Een eerste zijrand 14 loopt van de scherpe punt 13 naar de naaf 6. Deze eerste zijrand 14 is zodanig gekromd dat op elk van de punten op deze zijrand 14 de hoek a tussen de raaklijn 5 en een radiale lijn Z tussen het betreffende punt. en de rotor-as X steeds 45° of meer is. Het andere uiteinde van de buitenrand 12 van de schoep vertoont een stompe punt. 15. De stompe, punt 15 is via een tweede zijrand 16 verbonden met de naaf 6. De tweede zijrand 16 vertoont over het grootste deel ongeveer dezelfde kromming als de 10 eerste zijrand 14, Verder zijn de schoepen 7 van de rotor 5 zodanig vormgegeven dat de hoek b die de eerste zijrand 14 maakt ten opzichte van een vlak V loodrecht op de rotor-as, steeds groter is dan 30°, zoals schematisch weergegeven in Figuur 3.

15 In Figuur 3 is tevens te zien dat het afgeschuinde uiteinde 10 van de leidschoepen 9 is afgeschuind onder een hoek c die kleiner is dan 30°, in dit specifieke uitvoeringsvoorbeeld ongeveer 28°.

Verder is de axiale afstand d tussen het middelste punt 17 van de afgeschuinde rand 10 en het middelpunt 18 van de naaf 6 van de 20 rotor 5 groter dan de helft van de diameter D van de rotor 5,

De afgeschuinde rand 10 van elk van de leidschoepen 9 vertoont nabij het punt waarbij het de binnenwand van de buisvormige behuizing nadert, een teruglopende bocht 19.

25

De naaf 6 van de rotor 5 is kegelvormig. De stator 8 omvat, een in hoofdzaak cilindrisch lichaam met een diameter die groter is dan de grootste diameter van de naaf 6. Het naar de rotor 5 gerichte uiteinde 21 van het cilindrische lichaam van de stator 8 loopt taps 30 toe, zodat de naar elkaar toe gerichte uiteindes van de naaf 6 en de stator 8 op elkaar aansluiten met dezelfde diameter.

6

De buisvormige behuizing 2 omvat een eerste buisdeel 22 met constante diameter rondom de stator 8, en een tweede buisdeel 23 rondom de rotor 5 en het taps toelopende uiteinde 21 van de stator 8. Beide buisdelen 22, 23 zijn door middel van een f.lensverbinding 5 24 onderling verbonden. Het eerste buisdeel 22 omvat ook aan de bovenzijde een flens 25 voor aansluiting op een afvoerleiding.

Het onderste buisdeel 23 omvat een cilindrisch deel 26 rondom de rotor 5 en een daarop aansluitend konisch deel 27 dat rondom het 10 tapse uiteinde 21 van de stator 8 loopt. Aan het uiteinde rondom de toevoeropening 3 is het buisdeel 23 voorzien van een flens 28.

De rotor kan in stromingsrichting voor de stator zijn geplaatst, in of nabij de toevoeropening. Eventueel kan de stator echter ook vóór 15 de rotor zijn geplaatst.

Claims

1* Pomp- of turbineinrichting (!) omvattende een buisvormige behuizing (2) met een toevoeropening {3} en een afvoeropening (4), en een aandrijfbare schroefvormige rotor {5} met een naaf (6) waarop tenminste één schoep (7) is 5 aangebracht met h«t kenmerk, dat de rotor in lijn ligt met een stator (8) die door middel van leidschoepen (9) is verbonden met de binnenwand van de buisvormige behuizing (2), 'waarbij de leidschoepen een naar de toevoeropening gericht afgeschuind uiteinde {10} hebben dat onder een lö intreedhoek Y staat met. de rotatie-as X, en een naar de afvoeropening (4) gericht tweede uiteinde (11) dat evenwijdig loopt aan de rotatie-as.

2. Pomp- of turbineinrichting volgens conclusie 1 waarbij het 15 afgeschuinde uiteinde (10) van de leidschoepen (9) is afgeschuind onder een hoek met de rotatie-as die kleiner is dan 45°, bijvoorbeeld 30° of minder.

3. Pomp- of turbineinrichting volgens conclusie 1 of 2 waarbij 20 het afgeschuinde uiteinde (10) van elke leidschoep (9) nabig het punt waarbij het de binnenwand van de buisvormige behuizing nadert, met een bocht (19} terugloopt.

4. Pomp- of turbineinrichting volgens conclusie 1 of 2 waarbij 25 de rotor ¢5) ten hoogste twee gelijkvormige schoepen (7) omvat.

5. Pomp- of turbineinrichting volgens één van de voorgaande conclusies waarbij elke schoep (7) van de rotor een 30 buitenrand (12) omvat die meeloopt met de binnenwand van de buisvormige behuizing (2), waarbij de buitenrand aan een uiteinde uitloopt in een scherpe punt {13) en waarbij de schoep een zijrand (14) omvat tussen de scherpe punt en de naaf (6), -welke zijrand zodanig is gekromd dat althans op de meeste munten van de zijrand {14} de hoek tassen de 5 raaklijn en de lijn Z die het punt verbindt met de rotor-as X, steeds tenminste 45° is. ë Pomp- of turbineinrichting volgens één van de voorgaande conclusies waarbij de schoepen van de rotor: elk een zijrand 10 {14} omvatten die steeds onder een hoek van tenminste 30° staat, met een vlak loodrecht op de rotatie~as. 7 Pomp- of turbineinrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de afstand tussen het middelpunt {18) 15 van de naaf {6) van de rotor en het middelste punt {!/) van de afgeschuinde rand (10) van elke leidschoep groter is dan de halve diameter van de rotor. Pomp- of turbineinrichting volgens een van de voorgaande 2 0 conclusies waarbij het aantal leidschoepen (9) ten hoogste acht is. 9 Pomp- of turbineinrichting volgens een van de voorgaande conclusies waarbij de naaf (6) taps toeloopt en waarbij de A r J z5 naar elkaar toe gerichte uiteindes van de rotor (5) en de stator (8) dezelfde diameter hebben. Pomp- of turbineinrichting volgens conclusie 9 waarbij het naar de rotor (5¾ gerichte uiteinde van de stator taps 30 toeloopt.

11. Pomp- of turbineinrichting volgens conclusie 10 waarbij de diameter van de buisvormige behuizing {2) rondom de rotor (5) een kleinere diameter heeft dan rondom de stator (8), en waarbij de diameter van de buisvormige behuizing (2) rondom het tapse uiteinde van de stator geleidelijk verloopt, 5

12. Werkwijze voor het opwekken van elektriciteit met het kemaerk, dat de rotor van een pomp- of turbineinrichting volgens ëén van de voorgaande conclusies wordt, gekoppeld aan een generator, waarna een stroom water langs de rotor 10 wordt geleid om deze aan te drijven.