NO322539B1 - Pumpe - Google Patents

Abstract

Pumpehjul av sentrifugal- eller halvaksiell type, beregnet for å benyttes i en pumpe for pumping av urenset avløpsvann, hvilket består av et nav (4) og en eller flere til navet festede skovler (5), og hvilket roterer i et vesentlig snegleformet pumpehus (1) med sylindrisk innløp (2). Skovlen eller skovlene (5) er utformet med bakoveravbøyde forkanter (6), idet skovlforkantens periferi (8) i omkretsretningen er posisjonert 125°-195°, fortrinnsvis 140°- 180°, relativt skovlforkantens navtilslutning (7) i et sylinderkoordinatsystem med origo i aksesenter.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en pumpe av sentrifugal- eller halvaksiell type beregnet til å pumpe væsker, i første rekke avløpsvann.

I litteraturen beskrives en mengde forskjellige typer av pumper og pumpehjul for dette formål, men alle har vært beheftet med visse svakheter. Først og fremst gjelder dette problemer med tilstopping og lav virkningsgrad.

Avløpsvann inneholder en mengde forskjellige typer forurensninger hvis forekomst og sammensetning er avhengig av årstid eller det sted fra hvilket vannet kommer. I tettsteder er f.eks. plast, hygieniske artikler og tekstiler vanlige, mens det i industriområder kan forekomme slitende materialer. Erfaringsmessig er det f.eks. filler eller lignende som setter seg fast på pumpehjulskovlenes fremkanter og blir viklet opp rundt på pumpehjulets nav. Slike tilfeller forårsaker hyppige og kostbare service-intervaller, foruten redusert virkningsgrad.

Innenfor f.eks. landbruk og papirmasseindustri anvendes forskjellige typer av spesialpumper, beregnet for blant annet å kunne mestre innhold av halm, gress, løv og annet organisk materiale. For dette formål utformes hjulskovlenes fremkanter bakoveravbøyd for at forurensningene skal mates utad mot periferien i stedet for å sette seg fast på framkantene. Forskjellige typer av desintegreirngsmidler blir ofte anvendt for å kutte opp materialet og lette gjennomstrømningen. Eksempler på dette er vist i SE-435952, SE-375831 og US-4347035.

Ettersom de forurensninger som forekommer i avløpsvann er av en annen art og mer vanskelig håndterlige enn de ovennevnte langfibrede materialene, og ettersom driftstidene for avløpsvannspumper normalt er betydelige lengre, oppfyller selv ikke de nevnte spesialpumper de krav som stilles ved pumping av avløpsvann, hverken sett ut fra driftssikkerhets- eller virkningsgradssynspunkt.

En avløpsvannpumpe arbeider ofte opp til 12 timer pr. døgn, hvilket innebærer at det totale energiforbruk blir meget avhengig av pumpens virkningsgrad.

Forsøk har vist at det er mulig å forbedre virkningsgraden med opp til 50% for en avløpspumpe ifølge foreliggende oppfinnelse sammenlignet med en konvensjonell avløpspumpe. Ettersom livssykluskostnadene for en elektrisk drevet pumpe normalt domineres av energikostnaden (ca. 80%), er det selvsagt at denne dramatiske forbedringen av virkningsgraden vil være usedvanlig betydningsfull.

I litteraturen beskrives utforming av pumpehjulene meget generelt, særlig når det gjelder avbøyningen av skovlfremkantene. En entydig definisjon av avbøyningen savnes.

Forsøk har vist at utformingen av framkantenes avbøyningsvinkelfordeling er meget betydningsfull for at den nødvendige selvrensingen av pumpehjulet skal kunne oppnåes. Forurensningenes beskaffenhet krever altså helt forskjellige avbøyningsvinkel-fordelinger for at god funksjon skal oppnåes.

Det gis i litteraturen ikke noen tydelig veiledning for det som kreves for å oppnå glidning, dvs. transport, av forurensninger utad i radiell retning langs skovlenes fremkanter. I stedet tales det i alminnelige vendinger om at kantene skal stumpvinklede, være avbøyd bakover osv., se forøvrig SE-435952 og US-1763595.

Når mindre forurensninger slik som gress og annet organisk materiale pumpes, kan en relativt små vinkler være tilstrekkelige for å oppnå den radielle transporten og også for å desintegrere forurensningene i spalten mellom pumpehjul og det omgivende pumpehus. I praksis skjer desintegreringen ved at partiklene oppkuttes i kontakt mellom pumpehjulet som har høy periferihastighet (10-25 m/s) og det stasjonære pumpehuset. Denne oppkuttingsprosessen forbedres ved at overflatene forsynes med oppkutteranordninger, utsparinger eller lignende. Sammenlign med SE-435952. Slike pumper anvendes for transport av papirmasse, flytende gjødsel og lignende væsker.

Ved konstruksjon av pumpehjul som har skovl-fremkanter bakoveravbøyd for å oppnå ovennevnte selvrensing, oppstår det en konflikt mellom avbøyningsvinkelfordelingen, ytelsen og andre konstruksjonsparametre. Generelt kan det sies at økt avbøyningsvinkel betyr en mindre fare for tilstopping, men samtidig minsker virkningsgraden.

Foreliggende oppfinnelse medfører en mulighet for å utforme skovlfremkanten på en optimal måte når det gjelder oppfylling av forskjellige funksjoner og egenskaper for driftsikker og økonomisk pumping av avløpsvann som inneholder forurensninger slik som filler, fibre etc.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningene, der:

Fig. 1 viser et tredimensjonelt bilde av et pumpehjul ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 viser et radi elt snitt av en skjematisk tegnet pumpe ifølge oppfinnelsen,

fig. 3 viser et skjematisk aksielt riss av pumpehusets innløp, og

fig. 4 viser et diagram over vinkelfordelingen for skovlenes fremkant som funksjon av standardisert radius.

I tegningsfigurene betegner 1 et sentrifugalpumpehus med sylindrisk innløp 2. 3 betegner et pumpehjul med et sylindrisk nav 4 og en skovl 5. 6 betegner skovlens fremkant med navtilslutning 7 og periferi 8. 9 betegner spalten mellom skovlen og pumpehusveggen, og 10 skovlens bakkant. 11 betegner pumpehjulets rotasjonsretning og 12 navets ende. AØ betegner sektorvinkelen mellom skovlfremkantens forbindelse til navet og fremkantens periferi 8.

Som tidligere nevnt er det en fordel å utforme skovlenes fremkanter 6 avbøyd bakover for å være sikker på at forurensninger glir ut mot periferien i stedet for å sette seg fast på kantene eller bli viklet om navet 4.

Samtidig vil imidlertid virkningsgraden ganske ofte minske når avbøyningsvinkelen økes.

Ifølge oppfinnelsen utformes skovlen 6 med sin fremkant 7 kraftig bakoveravbøyd. Dettedefineres som vinkelforskj ellen A9 i et sylinderkoordinatsystem mellom skovlfremkantens forbindelse til navet 4 og periferien 8. Ifølge oppfinnelsen skal denne forskjellen være mellom 125° og 195°, fortrinnsvis 140° til 180°. Dette er mulig uten å miste muligheten for en god virkningsgrad, takket være det faktuim at skovlfremkanten 6 er beliggende i pumpehusets sylindriske del 2.

For å muliggjøre denne orientering av fremkanten 6 utformes pumpehjulnavet 4 smalt. Diameterforholdet mellom fremkantens forbindelse 7 til navet og periferien 8 er bare 0,1-0,4, fortrinnsvis 0,15-0,35. Dette lave diameterforhold har også den fordel at det frie gjennomløpet gjennom pumpehjulet blir vidt, hvorved tillates større forurensninger å passere.

Ifølge en foretrukket utførelsesform for oppfinnelsen er skovlfremkantens 6 forbindelse 7 til navet 4 plassert tilliggende inntil hjulnavets ende 12, dvs. der er ingen utstikkende spiss, hvilket minsker faren for at forurensninger vikles om rundt pumpehjulets sentrale del.

Ifølge en ytterligere foretrukket utførelsesform for oppfinnelsen er skovlfremkanten 6 beliggende i et plan perpendikulært på pumpehjulets akse, dvs. der z er konstant. Dette betyr at avbøyningsvinkelen kommer til å være stort sett konstant, uavhengig av strømningen. Ettersom avløpspumper arbeider innen et meget bredt område, betyr dette at pumpehjulet kan utformes optimalt og bli uavhengig av forventede driftsforhold.

Claims (4)

1. Pumpehjul av sentrifugal- eller halvaksiell type, beregnet for å benyttes i en pumpe for pumping av avløpsvann, omfattende et nav (4) og én eller flere til navet festede skovler (5), idet pumpehjulet roterer i et hovedsakelig spiralformet pumpehus (1) som har et sylindrisk innløp (2), karakterisert ved at skovlen eller skovlene (5) er utformet med bakoveravbøyde fremkanter (6), idet sektorvinkelen A6 i et koordinatsystem med origo i sentrum av pumpehjulets akse, mellom skovlfremkantens (6) periferi (8) og skovlfremkantens (6) forbindelse (7) til navet (4), er 125°-195°, fortrinnsvis 140°-180°.

2. Pumpehjul ifølge krav 1, karakterisert ved at skovlens (5) fremkant (6) ligger i et plan perpendikulært på pumpehjulaksen og innenfor området av det sylinderformete pumpeinnløpet (2), der det pumpede mediets absolutte hastighet i alt vesentlig er aksiell.

3. Pumpehjul ifølge krav 1, karakterisert ved at et skovlfremkantens (6) forbindelse (7) til navet (4) er tilliggende navets ende (12).

4. Pumpehjul ifølge krav 1, karakterisert ved at diameterforholdet mellom skovlfremkantens (6) forbindelse (7) til navet og skovlfremkantens periferien (8) er mellom 0,1 og 0,4, fortrinnsvis mellom 0,15 og 0,35.