NO773496L

NO773496L - SENTRIFUGAL PUMP.

Info

Publication number: NO773496L
Application number: NO773496A
Authority: NO
Inventors: Erik Haakan Olof Jeppsson
Original assignee: Alfa Laval Ab
Priority date: 1976-10-15
Filing date: 1977-10-12
Publication date: 1978-04-18
Also published as: GB1542760A; DE2745992A1; NL7711247A; FR2367931A1; SE418004B; JPS5373604A; FI773045A; FR2367931B1; IT1087595B; SE7611515L; DK457877A

Description

Sentrifugalpumpe. Centrifugal pump.

Oppfinnelsen angår en . sentrifugalpumpe av radialtypen som omfatter et løpehjul med skovler som i periferiretningen mellom seg avgrenser- kanaler som strekker seg fra et sentralt innløp til et stort sett ringformet samlekammer som er anordnet ved løpehjuléts periferi og i hvilket det pumpede fluid strømmer ut av kanalene i et plan vesentlig vinkelrett på løpe-hjulets midtakse, idet samlekammerets tverrsnittsareal, sett i plan gjennom løpehjuléts midtakse, øker i det pumpede fluids hovedstrømningsretning mot utløpet fra samlekammeret, og idet kanalene utgjør stort sett den eneste kommunikasjon mellom det sentrale innløp og samlekammeret, og idet løpehjulet strekker, seg et vesentlig stykke inn i samlekammeret langs stort sett hele dets omkrets, slik at et parti av samlekammeret er. beliggende ved siden av løpehjulet radielt innenfor dets periferi. En pumpe av denne type, hvis karakteristiske trekk .er at pumpens ringformede samlekammer er beliggende delvis ved siden av løpehjulet radielt innenfor løpehjuléts periferi og at samlekammerets tverrsnittsareal øker i det pumpede fluids hoved-strømningsretning mot et utløp fra samlekammeret er kjent fra tysk patent 924 188. Fordelen ved å anordne samlekammeret ved siden av løpeh jule-t, sammenlignet med den vanlige type. sentrifugalpumper, hvor samlekammeret er beliggende vesentlig radielt utenfor løpehjulet, er at samlekammerets ytterdiameter blir mindre og pumpen.derved mer kompakt. Fordelen ved at samlekammerets tverrsnittsareal øker i hovedstrømningsretningen er at man oppnår en vesentlig uforstyrret strømning fra utløpet av løpe-hjulet til utløpet fra samlekammeret, og derved en_god virkningsgrad for pumpen. The invention relates to a . centrifugal pump of the radial type comprising an impeller with vanes which, in the peripheral direction between them, delimit channels which extend from a central inlet to a largely ring-shaped collection chamber which is arranged at the periphery of the impeller and in which the pumped fluid flows out of the channels in a plane substantially perpendicular to the center axis of the impeller, since the cross-sectional area of the collection chamber, seen in a plane through the center axis of the impeller, increases in the main flow direction of the pumped fluid towards the outlet from the collection chamber, and since the channels constitute mostly the only communication between the central inlet and the collection chamber, and since the impeller extends, itself a substantial distance into the collection chamber along substantially its entire circumference, so that a portion of the collection chamber is. located adjacent to the impeller radially within its periphery. A pump of this type, the characteristic feature of which is that the pump's annular collection chamber is located partly next to the impeller radially within the periphery of the impeller and that the cross-sectional area of the collection chamber increases in the main flow direction of the pumped fluid towards an outlet from the collection chamber is known from German patent 924 188 The advantage of arranging the collection chamber next to the Christmas tree, compared to the usual type. centrifugal pumps, where the collection chamber is located substantially radially outside the impeller, is that the outer diameter of the collection chamber becomes smaller and the pump is therefore more compact. The advantage of the collection chamber's cross-sectional area increasing in the main flow direction is that a substantially undisturbed flow is achieved from the outlet of the impeller to the outlet from the collection chamber, and thereby a_good efficiency for the pump.

Ved pumpen ifølge nevnte tyske patent.strømmer det pumpede fluid først radielt ut av løpehjulet til samlekammeret og strømmer deretter sideveis over til et parti av samlekammeret som er beliggende ved siden av løpehjulet. Fluidet strømmer ut av pumpen gjennom en utløpskanal som er tangentielt forbundet med nevnte parti av samlekammeret. Løpehjulet er utstyrt med en vegg. som strekker seg til løpehjuléts periferi og skiller løpe-hjuléts kanaler fra nevnte parti av samlekammeret. Formålet med foreliggende oppfinnelse er å forbedre den ovenfor beskrevne pumpe med hensyn til dens virkningsgrad, og gjøre den enklere å fremstille og å gjøre det lettere å holde den ren uten å gi avkall på dens kompakthet. With the pump according to the aforementioned German patent, the pumped fluid first flows radially out of the impeller to the collection chamber and then flows laterally over to a part of the collection chamber which is located next to the impeller. The fluid flows out of the pump through an outlet channel which is tangentially connected to said part of the collection chamber. The running wheel is equipped with a wall. which extends to the impeller's periphery and separates the impeller's channels from said part of the collection chamber. The purpose of the present invention is to improve the above-described pump with regard to its efficiency, and to make it easier to manufacture and to make it easier to keep it clean without renouncing its compactness.

Dette formål oppnås med pumpen ifølge oppfinnelsen ved This purpose is achieved with the pump according to the invention by

■at løpehjuléts kanaler er åpne i aksialretningen mot nevnte parti av samlekammeret. ■ that the impeller's channels are open in the axial direction towards said part of the collection chamber.

Ved å fjerne veggen som skiller løpehjuléts kanaler fra nevnte parti av samlekammeret, får løpehjulet en mer åpen. konstruksjon og blir derved enklere å f.eks. støpe og bearbeide og lettere å vaske. By removing the wall that separates the impeller's channels from the mentioned part of the collecting chamber, the impeller gets a more open one. construction and thereby becomes easier to e.g. molding and processing and easier to wash.

Det er nærliggende å anta at fjerningen av nevnte vegg mellom løpehjuléts kanaler og nevnte parti av samlekammeret vil. kunne bevirké forstyrrelser i fluidstrømmen fra løpehjuléts kanaler til samlekammeret, slik at en lavere virkningsgrad blir følgen. It is reasonable to assume that the removal of said wall between the impeller's channels and said part of the collecting chamber will. could cause disruptions in the fluid flow from the impeller's channels to the collecting chamber, so that a lower degree of efficiency is the result.

Det har imidlertid vist seg at det til' og med er blitt mulig å øke pumpens virkningsgrad ved ovennevnte foranstaltninger, hvilket kan forklares på følgende måte: Ved den kjente pumpe oppstår firksjonstap i løpehju-let ved fluidstrømmen langs innsiden av veggen som skiller løpe-hjulkanalene fra nevnte parti av samlekammeret. Ved å utelate-nevnte vegg, slik som i pumpen ifølge oppfinnelsen, vil' nevnte friksjonstap ikke.oppstå. Dessuten vil et f riks j.onstap, som ved. den kjente pumpe, oppstår på utsiden av nevnte vegg, også unngås However, it has been shown that it has even become possible to increase the efficiency of the pump by the above-mentioned measures, which can be explained in the following way: With the known pump, friction loss occurs in the impeller due to the fluid flow along the inside of the wall that separates the impeller channels from the said part of the collecting chamber. By omitting said wall, as in the pump according to the invention, said friction loss will not occur. Moreover, a country's job losses, such as the known pump, occurs on the outside of said wall, is also avoided

ved en pumpe ifølge foreliggende oppfinnelse.'Ovennevnte parti av samlekammeret, beliggende ved siden av løpehjulet, har for-trinnsvis jevnt buede avgrensningsvegger, slik at fluid som radielt forlater løpehjulskanalene, .etter at' det er avbøyet i aksialretningen, bringes til å rotere uten vesentlige tap på grunn av ' turbulens, rundt den sirkulære midtakse til nevnte parti av samlekammeret, ved at det følger de jevnt buede avgrensningsvegger under bevegelsen mot.samlekammerets utløp. by a pump according to the present invention. The above-mentioned part of the collection chamber, located next to the impeller, preferably has uniformly curved boundary walls, so that fluid which radially leaves the impeller channels, after it has been deflected in the axial direction, is made to rotate without significant losses due to 'turbulence, around the circular central axis of said part of the collecting chamber, in that it follows the uniformly curved delimiting walls during the movement towards the outlet of the collecting chamber.

Et. ytterligere trekk ved oppfinnelsen erkarakterisert vedat kanalene i løpehjulet, når dette betraktes for seg, . er helt åpne. på den side som skal vende mot nevnte parti av samlekammeret. Derved blir fremstillingen og rengjøringen av løpehjulet ytterligere forenklet. One. further features of the invention are characterized by the fact that the channels in the impeller, when this is considered separately, . are completely open. on the side that will face the aforementioned part of the collection chamber. Thereby, the manufacture and cleaning of the impeller is further simplified.

Ifølge et ytterligere trekk ved oppfinnelsen er inn-løpet beliggende på samme side av løpehjulet som nevnte parti av samlekammeret. De deler av pumpehuset som er geometrisk mer kompliserte og som omfatter samlekammeret og innløpet, kan derved konsentreres til en pumpehus-halvdel som kan stanses ut av platemetall i ett stykke ved hjelp av en enkel stanseoperasjon. According to a further feature of the invention, the inlet is located on the same side of the impeller as said part of the collection chamber. The parts of the pump housing which are geometrically more complicated and which comprise the collecting chamber and the inlet can thereby be concentrated into a pump housing half which can be punched out of sheet metal in one piece by means of a simple punching operation.

En pumpe som oppviser enkelte likheter med.pumpen ifølge fdreliggende oppfinnelse er vist i US patent 2 233 825. Den kjente pumpe oppviser således et ringformet samlekammer som har et parti beliggende radielt innenfor løpehjuléts periferi. Samlekammeret i den kjente pumpe oppviser imidlertid ikke et tverrsnittsareal som øker i det pumpede fluids strømningsretning mot et utløp, fra samlekammeret. Strømningsforholdene i samlekammeret til den kjente pumpe er ikke nærmere beskrevet. Det pumpede fluid vil sannsynligvis, dersom man dømmer ut fra figurene i nevnte patent, strømme inn i den del av løpehjulet som befinner seg i samlekammeret i vesentlig aksialretning..Ettersom det pumpede fluid antagelig ikke vil endre sin bevegelsesretning vesentlig under strømning gjennom den forholdsvis lille del av løpehjulet som befinner seg i samlekammeret, antar man at fluidet også vil forlate løpehjulet i'det vesentlige i aksialretningen. Den kjente pumpe kan derfor ikke ansees å være anordnet slik at den gir det strømningsmønster som er spesielt for foreliggende . oppfinnelse. Den kjente pumpe er således av en annen art enn pumpen ifølge foreliggende oppfinnelse og kan ikke sammenlignes A pump which shows certain similarities with the pump according to the prior invention is shown in US patent 2 233 825. The known pump thus has an annular collecting chamber which has a part situated radially within the periphery of the impeller. However, the collection chamber in the known pump does not exhibit a cross-sectional area that increases in the flow direction of the pumped fluid towards an outlet from the collection chamber. The flow conditions in the collecting chamber of the known pump are not described in more detail. The pumped fluid will probably, judging from the figures in the aforementioned patent, flow into the part of the impeller which is located in the collection chamber in a substantially axial direction.. As the pumped fluid will presumably not change its direction of movement significantly during flow through the relatively small part of the impeller which is in the collection chamber, it is assumed that the fluid will also leave the impeller essentially in the axial direction. The known pump cannot therefore be considered to be arranged so that it produces the flow pattern that is particular to the present one. invention. The known pump is thus of a different type than the pump according to the present invention and cannot be compared

.med denne ..with this .

Et eksempel på en pumpe ifølge, oppfinnelsen er beskrevet i det følgende i forbindelse med tegningen, hvor fig. 1 viser et lengdesnitt gjennom en pumpe ifølge oppfinnelsen og fig. 2 viser et snift'av pumpen langs den stiplede linje mellom de to mar-keringer II på fig. Al. An example of a pump according to the invention is described below in connection with the drawing, where fig. 1 shows a longitudinal section through a pump according to the invention and fig. 2 shows a section of the pump along the dashed line between the two markings II in fig. Eel.

Pumpen omfatter et bakvegg-element 1 på hvilket et. frontvegg-element 2 er festet. Mellom elementene-1 og 2 ér inne-, The pump comprises a rear wall element 1 on which a. front wall element 2 is attached. Between the elements-1 and 2 is inside-,

sluttet et løpehjul 3 som er festet til en aksel 4 ved hjelp av en skrue 5. Akselen 4 med løpehjulet 3 er dreibart opplagret i veggelementet 1 ved hjelp av en lagerinnretning 6. finally an impeller 3 which is attached to an axle 4 by means of a screw 5. The axle 4 with the impeller 3 is rotatably stored in the wall element 1 by means of a bearing device 6.

Fluidet som skal pumpes tilføres pumpen gjennom et sen tralt innløp 7 som dannes av en åpning i elementet 2. Fra inn-løpet 7 suges fluidet ved hjelp av løpehjuléts skovler 8 inn i kanaler 9 som strekker seg . fra en innergrense 10 til en ytter-grense 11 ved løpehjuléts periferi og avgrenses i periferiretningen av skovlene 8.. Fra kanalene 9 bringes fluidet til å strømme ut i samlekammeret 12 som er anordnet ved løpehjuléts periferi 11 og strekker seg i periferiretningen fra en inner-ende 13 i tilnærmet 360°'til en ytterende 14, med hvilken er forbundet en utløpskanal 15 som er stort sett tangential med samlekammeret 12.. Som vist i figur 1 oppviser samlekammeret 12 et tverrsnittsareal somøker langs samlekammerets lengde- fra innerenden 13 til ytterenden 14. The fluid to be pumped is supplied to the pump through a central inlet 7 which is formed by an opening in the element 2. From the inlet 7, the fluid is sucked by means of the impeller's vanes 8 into channels 9 which extend. from an inner boundary 10 to an outer boundary 11 at the impeller's periphery and is delimited in the peripheral direction by the vanes 8. From the channels 9, the fluid is caused to flow out into the collection chamber 12 which is arranged at the impeller's periphery 11 and extends in the peripheral direction from an inner end 13 at approximately 360° to an outer end 14, with which is connected an outlet channel 15 which is largely tangential to the collection chamber 12. As shown in Figure 1, the collection chamber 12 exhibits a cross-sectional area which increases along the length of the collection chamber from the inner end 13 to the outer end 14 .

Samlekammeret 12 er slik anordnet ved løpehjuléts periferi 11 at fluidet først strømmer inn i et parti 12A av samlekammeret, hvilket parti er beliggende radielt utenfor løpe-hjuléts periferi 11. Deretter strømmer fluidet ifølge den. brut-te linje 16 over til et parti 12B av samlekammeret, idet partiet 12B er beliggende ved siden av løpehjulet radielt innenfor løpe-iijulets periferi 11. The collection chamber 12 is arranged at the periphery 11 of the impeller in such a way that the fluid first flows into a part 12A of the collection chamber, which part is located radially outside the periphery 11 of the impeller. The fluid then flows according to it. broken line 16 over to a part 12B of the collecting chamber, the part 12B being located next to the impeller radially within the periphery 11 of the impeller.

Kanalene 9 er åpne mot samlekammerets parti 12B. Under fluidets fortsatte strømning i partiet 12 B langs linjen 16 vil. det .ved 17. strømme i retning mot løpehjulet.'Når fluidet når løpehjulet endres dets strømningsretning slik at det ved et parti 18 av linjen 16 vil strømme i radialretningen. Partiet' 18 er vesentlig parallelt med et parti 19 av linjen 16. Partiet 19 viser fluidstrømmen i kanalen 9 i løpehjulet nær partiet 18.. Deretter fortsetter fluidet å rotere rundt den ringformede midtakse 20 til samlekammeret 12 samtidig som det beveges langs midtaksen 20 mot: utløpskanalen 15. The channels 9 are open to the part 12B of the collection chamber. During the continued flow of the fluid in the portion 12 B along the line 16 will. it .at 17. flow in the direction towards the impeller. When the fluid reaches the impeller, its direction of flow changes so that at a part 18 of the line 16 it will flow in the radial direction. The part' 18 is substantially parallel to a part 19 of the line 16. The part 19 shows the fluid flow in the channel 9 in the impeller near the part 18. Then the fluid continues to rotate around the annular central axis 20 of the collecting chamber 12 while moving along the central axis 20 towards: outlet channel 15.

Skovlene 8 har en form som er typisk for sentrifugalpumper og løpehjuléts hastighet er slik innrettet (løpehjuléts rotasjonsretning er antydet ved 21), at fluidet vil bevege seg i banen 22 som er typisk for sentrifugalpumper gjennom kanalene 9, se fig. 2. Når fluidet har forlatt kanalene 9 vil det,.samtidig som det beveges i retning mot utløpskanalen 15, dreie om-trent ' 3/4 omdreining.i samlekammeret 12 rundt dets akse 20, The vanes 8 have a shape that is typical for centrifugal pumps and the speed of the impeller is so arranged (the direction of rotation of the impeller is indicated by 21), that the fluid will move in the path 22 that is typical for centrifugal pumps through the channels 9, see fig. 2. When the fluid has left the channels 9, it will, at the same time as it moves in the direction of the outlet channel 15, turn about 3/4 of a turn in the collecting chamber 12 around its axis 20,

hvoretter det langs partiet 18 vil forene seg med fluid som strømmer i kanalene 9 langs partiet 19.. Videre vil fluidet som strømmer i banen langs partiet 18 strømme med stort sett samme hastighet som fluidet som strømmer i den tilstøtende strømnings- after which along the section 18 it will unite with fluid flowing in the channels 9 along the section 19. Furthermore, the fluid flowing in the path along the section 18 will flow at roughly the same speed as the fluid flowing in the adjacent flow path

bane langs løpehjuléts parti 19. Dette er forklaringen på at. friksjonstapene i grenseområdet mellom løpehjulet 3 og partiet 12B blir meget små. path along the impeller's part 19. This is the explanation that. the friction losses in the boundary area between the impeller 3 and the part 12B become very small.

Pumpen ifølge oppfinnelsen er i første rekke bereg-net på å pumpe væsker,.men.den kan også anvendes for å pumpe og sammentrykke gassformige media. The pump according to the invention is primarily designed to pump liquids, but it can also be used to pump and compress gaseous media.

Kravenes beskyttelsesomfang innbefatter også utfø-ringsformer som har et løpehjul med ett sentralt innløp eller med 'to motstående sentrale innløp og oppviser partier av samlekammeret beliggende radielt innenfor løpehjuléts periferi på begge sider av løpehjulet. The scope of protection of the claims also includes embodiments which have an impeller with one central inlet or with two opposite central inlets and exhibit parts of the collection chamber located radially within the impeller's periphery on both sides of the impeller.

Claims

1. Centrifugal pump of the radial type comprising an impeller (3) with vanes (8) which in the peripheral direction between them delimit channels (9) which extend from a 'central inlet (7) to a largely annular collection chamber (12) which is arranged at the impeller's (3) periphery (11) and in which it pumped fluid flows out of the channels (9) in a plane substantially perpendicular to the central axis of the impeller (3). as the cross-sectional area of the collecting chamber, seen in a plane through the central axis of the impeller, increases in the main flow direction of the pumped fluid towards the outlet from the collecting chamber, and as the channels (9) constitute largely the only communication between it. central inlet (.7) and the collection chamber (12), and as the impeller extends a significant distance into the collection chamber (12) along substantially its entire (12) circumference, so that a part (12B) of the collecting chamber is situated next to the impeller radially within its periphery (11), characterized in that the impeller's (3) channels (9) are open in the axial direction towards the aforementioned part (12B) of the collecting chamber.

2. Pump according to claim 1, characterized in that the channels (9) of the impeller (3), considered by themselves, are completely open on the side that should face said part (12B) of the collecting chamber..' in

3. Pump according to claim 1 or 2, characterized in that. the inlet (7) is located on the same side of the impeller (3) as mentioned part (12B) of the collection chamber.

4. •Centrifugal pump according to one of claims 1-3, characterized by said part (12B) of the collecting chamber having evenly curved boundary walls so that fluid which radially leaves the impeller channels, after it has been axially .bent, is made to rotate' without significant losses as a result of turbulence around the circular central axis of said part (12B) of the collecting chamber, by following said uniformly curved branch walls, as it moves towards the outlet of the collecting chamber.