NL9200496A

NL9200496A - Ringvormige waaierafdichting.

Info

Publication number: NL9200496A
Application number: NL9200496A
Authority: NL
Original assignee: Warman Int Ltd
Priority date: 1991-03-22
Filing date: 1992-03-17
Publication date: 1992-10-16
Also published as: ZA921983B; DE4208202A1; GB2255591B; GB2255591A; FR2674293A1; HU217252B; SE509487C2; NO921017D0; CA2063624C; GB9205949D0; US5411367A; SE9200763L; JPH0587090A; FR2674293B1; CA2063624A1; KR920018356A; NZ241971A; CN1066319A; HU9200828D0; MY112078A

Description

RINGVORMIGE WAAIERAFDICHTING

De uitvinding heeft betrekking op een ringvormige waaierafdichting voor centrifugaalpompen voor het pompen van dikke suspensies en in het bijzonder schurende dikke suspensies. Een probleem bij het pompen van dikke suspensies waarin zich schurende vaste deeltjes bevinden, is de schurende werking die gesuspendeerde vaste deeltjes uitoefenen en de slijtage aan de onderdelen van de pomp die daardoor optreedt. De slijtage die daarvan het gevolg is, leidt tot een vergroting van de tussenruimte tussen de draaiende en stationaire organen, waardoor het gepompte fluïdum teruglekt via de tussenruimte tussen de ringvormige afdichting, waardoor de fluïdumdruk fors daalt en de efficiëntie afneemt, en de levensduur van de aan slijtage onderhevige delen, in het bijzonder de waaier en de delen van het huis of huisvoeringen die aan dit waaiergebied grenzen afneemt.

Een middel van de stand van de techniek dat veelal gebruikt wordt om dit probleem te beperken is weergegeven in figuur 1 welke een nauwe tussenruimte of ringvormige afdichting (1) tussen de waaier (2) en zij voeringen of het huis (3) verschaft, dat dient om de terugkeer van het fluïdum in het hogedrukgebied (4) bij de waaieromtrek, naar het lagedrukgebied (5) naast de inlaat (6) te beperken. De ringvormige afdichting (1) is ringvormig en concentrisch ten opzichte van het waaieroog. De erop volgende slijtage aan de onderdelen, concentreert zich ten gevolge van de hoge relatieve snelheden van het terugkerende of zich weer bij de hoodfluïdumstroom voegende fluïdum (9) en de daardoor opgewekte turbulentie, in dit ringvormige gebied.

Het fluïdum dat door de ringvormige afdichting (1) tussen de waaier (2) en de zijvoering (3) ontsnapt, voegt zich weer bij de hoofdfluïdumstroom (7) die door de inlaat van de pomp naar de waaierinlaat (6) gaat. Omdat dit terugkerende fluïdum (9) een hoge snelheid heeft, is het geneigd de grote massa van de stroom in de waaier (2) te verstoren, waardoor wervelingen (8) en turbulentie ontstaan die op hun beurt weer excessieve slijtage aan de voorrand (13) van de waaierbladen veroorzaken.

Er bestaan vele uitvoeringen van ringvormige afdichtingen, waarmee steeds twee primaire doelen nagestreefd worden: 1) een zo groot mogelijke beperking aan stroming opleggen, en 2) slijtage tot een minimum te beperken. Dienaangaande bleek het bij pompen die gebruikt worden voor het pompen van schurende deeltjes in suspensie, bijzonder moeilijk een bevredigende levensduur in dit ringvormige aan slijtage onderhevige gebied te bereiken.

Het probleem met de ringvormige afdichtingen van de stand van de techniek is dat het terugkerende fluïdum (9) zich onder een grote hoek (meestal onder een hoofdzakelijk rechte hoek) bij deze hoofdstroom (7) voegt en in sommige gevallen onder een zodanige hoek dat het tegen de hoofdstroom (7) instroomt. Bij een dergelijke grote hoek is het onvermijdelijk dat de hoofdstroom (7) zich van de pijpwand scheidt en juist binnen de inlaat (6) naar de waaier (2), stroomafwaarts van de ringvormige afdichting (1), een werveling (8) van fluïdum met een hoge snelheid vormt. Deze wervelingen zijn een van de hoofdoorzaken van de slijtage aan de voorrand (13) van de waaierbladen.

Bij bestaande pompen was het als gevolg van deze plaatselijke slijtage bijzonder moeilijk dit ringvormige gebied dat het waaieroog omgeeft, een bevredigende levensduur te geven.

Het doel van de onderhavige uitvinding is dit bestaande probleem te verkleinen door een uitvoering van een ringvormige afdichting te verschaffen die de totale slijtage aan zowel de waaier als de aangrenzende voering van de centrifugaalpomp voor dikke suspensies, tot een minimum beperkt.

In algemene vorm omvat de uitvinding: - een centrifugaalpomp omvattende: - een waaier die twee in hoofdzaak evenwijdige draaibare organen heeft die zijn opgesteld ten einde om een gemeenschappelijke draaiingsas te draaien en een centrale inlaatopening begrenzen in een van de draaibare organen die langs de draaiingsas zijn opgesteld, - een aantal zich hoofdzakelijk radiaal uitstrekkende eerste bladen die zich uitstrekken tussen de draaibare organen, en zich over het algemeen radiaal vanaf de draaiingsas uitstrekken, zodanig dat zij, wanneer die waaier in een pomphuis geïnstalleerd is, vloeistof door de pomp pompen, en - een ringvormig gebied rond de centrale inlaatopening van de waaier, waarbij het oppervlak van dit gebied, ten minste aangrenzend aan de inlaatopening, schuin in de richting van de fluïdumstroom naar de inlaatopening loopt onder een hoek van tussen de 0° tot 60° ten opzichte van de draaiingsas van de waaier; en - een voering of pomphuis welke deze waaier omsluit en een inlaat heeft die op een lijn ligt met de centrale inlaatopening van dat ene orgaan van de draaibare organen, waarbij de voering of het pomphuis een ringvormig gebied heeft dat over dat ringvormige gebied van de waaier ligt en een vorm heeft die hoofdzakelijk complementair daaraan is, om daardoor een ringvormige afdichting te vormen met een minimale tussenruimte tussen deze twee gebieden.

De onderhavige uitvinding zal navolgend bij wijze van voorbeeld beschreven worden onder verwijzing naar de volgende figuren; daarbij toont:

Figuur 2 een centrifugaalpomp volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding;

Figuur 3 een centrifugaalpomp volgens een tweede uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding;

Figuur 4 een centrifugaalpomp volgens een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding; en

Figuur 5 een waaier volgens een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

Bij proeven is gebleken dat de hoek waaronder het terugkerende fluïdum 9 zich bij de hoofdstroom 7 voegt kritisch is voor het beheersen van de hercirculatie en de daardoor veroorzaakte slijtage naast de inlaat van de waaier door de terugkeer van fluïda 9 uit het hogedrukgebied 4 naar het lagedrukgebied 5 bij de inlaat 6 van de waaier 2.

De uitvinder is gebleken dat als men de hoek van de inlaat van de tussenruimte van de ringvormige afdichting 1 verkleint ten opzichte van de draaiingsas, gericht naar de inlaatopening 6 van de waaier 2 (dat wil zeggen met de richting van de stroming in de waaier mee), de slijtage aan de huisvoering 3 en de waaier 2 ten opzichte van de slijtage die in pompen van de stand van de techniek optreedt, afneemt.

Het profiel van de tussenruimte van de ringvormige afdichting 10 en 11 kan recht zijn, zoals in figuur 2 te zien is, of respectievelijk gebogen zoals, in figuur 3 getoond is, en bij voorkeur maken de snijlijnen van de uitlaat van deze tussenruimte met de inlaatopening een hoek van tussen de 10 en 60°. De ringvormige afdichtingen 1, 10, 11 zijn om wille van de duidelijkheid geaccentueerd.

Door dus de hoek te verkleinen waarmee het terugkerende fluïdum 9 zich bij de hoofdstroom 7 voegt, wordt de slijtage aan de waaier 2 sterk verminderd, omdat de hoofdfluïdumstroom 7 verbonden blijft met de wand van de inlaatpijp en de vorming van wervelingen aan de voorrand 13 van het blad wordt verminderd of uitgeschakeld.

Proeven hebben aangetoond dat er beduidend minder slijtage aan de waaier optreedt, wanneer de hoek die de terugkerende stroom met de axiale middellijn maakt, tussen de 10° en 60° bedraagt. Deze hoek bedraagt bij voorkeur tussen de 20° en 45°.

De maximale lengte van de gevormde afdichting is niet kritisch. De afdichting dient echter bij voorkeur, zoals in figuur 5 getoond is, niet minder dan 0,05 keer de diameter van de inlaatopening 6 van de waaier 2 te bedragen voor een effectieve afdichting. Deze vorm van een ringvormige afdichtingsconstructie kan worden gebruikt met elke andere pompconstructie, met inbegrip van radiaal uitdrijvende bladen 12, zoals in figuur 4 getoond is.

Het dient de deskundigen op dit gebied duidelijk te zijn, dat veranderingen en wijzigingen aan de in de bovenstaande beschrijving uiteengezette ringvormige afdichting aangebracht kunnen worden, zonder af te wijken van de geest van de onderhavige uitvinding en buiten het kader van de onderhavige uitvinding te vallen.

Claims

1. Centrifugaalpomp omvattende: - een waaier die twee in hoofdzaak evenwijdige draaibare organen heeft die in lijn zijn opgesteld ten einde om een gemeenschappelijke draaiingsas te draaien en een centrale inlaatopening begrenzen in een van de draaibare organen die langs de draaiingsas in lijn zijn opgesteld, - een aantal zich hoofdzakelijk radiaal uitstrekkende eerste bladen die zich uitstrekken tussen de draaibare organen, en zich over het algemeen radiaal vanaf de draaiingsas uitstrekken, en - een voering of huis welke die waaier omsluit en een inlaat heeft die op een lijn ligt met de centrale inlaatopening van dat ene orgaan van de draaibare organen, gekenmerkt door een ringvormig gebied rondom de centrale inlaatopening van de waaier waarvan het oppervlak ten minste nabij de inlaatopening, in de richting van de fluïdumstroom schuin naar de inlaatopening loopt onder een hóek tussen de 0° en 60° ten opzichte van de draaiingsas van de waaier; en doordat de voering of het pomphuis een ringvormig gebied heeft dat over dat ringvormige gebied van de waaier ligt en een vorm heeft die hoofdzakelijk complementair daaraan is, om daardoor een ringvormige afdichting te vormen met een minimale tussenruimte tussen deze twee gebieden.

2. Centrifugaalpomp volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de uitlaat van deze ringvormige afdichting zich onder een hoek van 10° tot 60e ten opzichte van de draaiingsas van de waaier uitstrekt, in de richting van de stroming in de inlaat van de waaier.

3. Centrifugaalpomp volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de uitlaat van deze ringvormig afdichting zich onder een hoek van 20° tot 45° ten opzichte van de draaiingsas van de waaier uitstrekt, in de richting van de stroming in de inlaat van de waaier.

4. Centrifugaalpomp volgens een van de conclusies 1 tot en met 3« met het kenmerk, dat het oppervlak van het ringvormige gebied van deze ringvormige afdichting een plat profiel heeft.

5. Centrifugaalpomp volgens een van de conclusies 1 tot en met 3» met het kenmerk, dat het oppervlak van het ringvormige gebied van deze ringvormige afdichting een gebogen profiel heeft.

6. Centrifugaalpomp volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat dat ene draaibare orgaan uitdrijvende balden heeft die zich op zijn oppervlak aangrenzend aan de voering of het huis bevinden.

7. Centrifugaalpomp volgens conclusie 5» met het kenmerk, dat dat ene draaibare orgaan uitdrijvende bladen heeft die zich op zijn oppervlak aangrenzend aan de voering of het huis bevinden.