SE457552B - Sidokanalpump - Google Patents

Description

457 552 10 15 20 30 35 2 vid dessa specialutföranden heller inte gått in på ström- ningsförloppen, vilka som bekant sätter snäva gränser på utformningen av sidokanalpumpar, speciellt sidokanalen.

Den till grund för uppfinningen liggande uppgiften är att utveckla en sidokanalpump med bättre sidokanal- effekt för att uppnå ett högre energiöverföringstal och en större effektivitet.

Denna uppgift löses enligt uppfinningen därigenom, att skovelkanalerna hos en skovelkrans på löphjulet till sin längd mot löphjulets centrum alternerar mel- lan en lång och en kort skovelkanal, att tillhörande sidokanal har en relativt löphjulets centrum koncent- risk ytterkontur och att den spiralformiga innerkon- turens avstånd från axeln vid sugöppningen motsvarar avståndet mellan en lång skovelkanal och axeln och vid trycköppningen-motsvarar avståndet mellan en kort skovel- kanal och axeln.

Innerkonturen avsmalnar därvid företrädesvis som en arkimedisk spiral eller en logaritmisk spiral.

Ytterligare särdrag hos föreliggande uppfinning anges i efterföljande beskrivning och i föredragna utfö- ringsformer i efterföljande underordnade patentkrav.

Den enligt uppfinningen föreslagna konstruktionen har den fördelen, att den endast måttliga energiöverföringen från skovelkanalerna till volymströmmen förbättras vä- sentligt därigenom, att vid inloppsstället till sido- kanalen avgrenas genom den längre skovelkanalerna en delcirkulationsström från den där bildade huvudcirkula- tionsströmmen, vilken genom sin större hastighet medför en högre rotationshastighet mellan skovelkanaler och sidokanal. Därigenom accelereras den tredimensionellt skruv- respektive spiralformigt över hela sidokana lläng- den strömmande, övervägande av de kortare skovelkanaler- na bildade huvudcirkulationsströmmen i ökande grad, vil- ket leder till väsentligt oftare förekommande återinfö- ring i skovelkanalerna, vilket i sin tur leder till hög- 10 15 20 25 30 35 457 552 3 re energiöverföringstal och bättre effektivitet. Den i början bredare sidokanalen medger full effekt hos de längre skovelkanalerna och täcker dessa, under avsmal- ning, i riktning mot sidokanaländen efter hand till läng- den hos de kortare skovelkanalerna, så att delcirkula- tionsströmmen med därigenom minskande amplitud förlorar i hastighet relativt huvudcirkulationsströmmen och med samma rotationshastighet övergår helt i denna.

Vid en föredragen vidareutveckling av uppfinningen kan löphjulet bestå av löphjulssteg eller separata ski- vor, som är axiellt eller radiellt hopsatta till fler- stegiga utföranden med tillhörande sidokanaler.

Uppfinningen beskrivs närmare i det följande med hän- visning till de bifogade ritningarna, som visar utfö- ringsformer. Pig l visar en tvärsektion genom en enligt uppfinningen utformad sidokanalpump med streckat antytt löphjul. Pig 2 visar en sektion i planet 2-2 i fig l.

Pig 3 visar en projektion av en sidokanal i pumpen en- ligt fig 1 och 2. Fig 4 visar en sektion genom sidokana- len i planet 4-4 i fig 3. sig s visar en längdsektion genom en dubbelsidig sidokanalpump enligt uppfinningen.

Pig 6 visar en projektion av det dubbelsidiga löphjulet i sidokanalpumpen enligt fig 5. Pig 7 visar en längdsek- tion i planet 7-7 i fig 6. Fig 8 visar en längdsektion genom en ytterligare utföringsform av uppfinningen. Pig 9 visar en tvärsektion genom en ytterligare variant av uppfinningen. Pig 10 visar en längdsektion genom den i fig 9 visade flerstegade sidokanalpumpen. Pig ll visar en projektion av sidokanalerna i pumpen enligt fig 9 och 10. Pig 12 visar en längdsektion i planet 12-12 i fig ll.

Pig 13 visar en projektion av ett i radiell riktning flerstegat löphjul i sidokanalpumpen enligt fig 9 och 10.

Pig 14 visar en längdsektion i planet 14-14 i fig 13.

Pig 15 visar en längdsektion genom en ytterligare variant av uppfinningen. Pig 16 visar en variant av utföringsfor- men enligt fig 15. Pig 17 visar en längdsektion genom en ytterligare variant av uppfinningen. Pig 18 visar en längdsektion genom en ytterligare utföringsform av upp- 457 S52 10 15 2o_ 25 30 35 4 Fig 19 visar en längdsektion genom en sidokanal- pump med tvâ från varandra skilda skivor hos löphjulet. finningen.

Fig 20 visar en längdsektion genom en asymmetriskt upp- byggd sidokanalpump enligt uppfinningen.

Den i fig l-4 visade sidokanalpumpen har ensidigt in- och utlopp och är enstegad samt består av ett hus 10 och ett pump- eller löphjul l2. Huset 10 är samman- satt av en husring 14 vid sugöppningen 16 och tryck- el- ler utloppsöppning 18, en lagersköld 20, en med denna parallell husgavel 22 och en husskiva 24, som är fäst mellan lagerskölden 20 och husgaveln 22. Husringens l4 sätesyta mot lagerskölden 20 och husgaveln 22 är avtätad utåt medelst var sin tätring 26.

I husets 10 lagersköld 20 finns det en via packringar 28 avtätad axel 30, som drivs med en inte visad drivmo- tor, exempelvis en tvåpolig elektromotor, varvid axeln 30 roteras i pilriktningen. På axelns 30 fria ände är löphjulet 12 fäst medelst en kil 32, varvid löphjulet är via en skiva 34-säkrad i axiell led medelst en skruv 36.

Det skivformiga löphjulet l2 är försett med en krans av skovelkanaler 38, som befinner sig mittför en i hus- skivan 24 utformad sidokanal 40. Skovelkanalerna 38 al- ternerar till sin längd i riktning mot löphjulets 12 centrum mellan en lång skovelkanal 38a och en kort sko- velkanal 38b. Den mittför belägna sidokanalen 40 har en med löphjulets centrum koncentrisk ytterkontur 42 och en innerkontur 44 som avsmalnar spiralformigt i riktning mot trycköppningen 18. Därvid bildas innerkonturen 44 lämpligen av en arkimedisk spiral. Innerkonturens 44 av- stånd från axeln 30 är därvid så stort, att det vid sug- öppningen 16 motsvarar avståndet till en lång skovelka- nal 38a och vid trycköppningen 18 motsvarar avståndet till en kort skovelkanal 38b.

Det genom sugöppningen 16 och via en i husskivan 24 utformad inloppsöppning 46 i sidokanalen 40 och i löp- hjulets 12 skovelkanaler 38 inkommande transportmediet accelereras'eller slungas radiellt mot periferin under 10 15 20 25 30 35 457 552 5 inverkan av det roterande löphjulets 12 centrifugalkraft, varigenom en rumslig cirkulationsström utbildas, vilken ström sträcker sig skruv- eller spiralformigt över hela sidokanallängden. Denna cirkulationsström överlagras im- pulsartat av en genom de omväxlande längre skovelkanaler- na 38a framkallad delcirkulationsström i riktning mot löphjulets centrum. Denna delcirkulationsström med högre energiinnehåll leder redan inuti huvudcirkulationsström- men till en energiöverföring och en ökad cirkulations- hastighet, dvs till en högre relativ rotationshastighet mellan sidokanalen 40 och skovelkanalerna 38. Genom den högre rotationshastigheten erhålls en oftare förekommande återinföring av transportmediet i skovelkanalerna 38 och därmed en större energiöverföring till volymströmmen i sidokanalen 40.

Vid en tillverkad prototyp av en pump enligt uppfin- ningen erhölls en 25%-ig ökning av uppfordringshöjden.

Med sjunkande hastighet i volymströmmen ändrar sig huvudcirkulationsströmmens rotations- eller omloppsbild i omkretsriktningen från en i början alternerande oval till en praktiskt taget konstant och i det närmaste cir- kelrund form, dvs att de längre skovelkanalerna 38 efter hand får mindre inverkan. Detta kräver en anpassning av sidokanalgeometrin, vilket enligt uppfinningen åstadkom- mes därigenom, att vid konstant planparallellitet och ytterkontur 42 på sidokanalen 40 sträcker sig dess inner- kontur 44 spiralformigt, så att de längre skovelkanaler- na 38a är fullt verksamma vid början av sidokanalen 40 och i riktning mot sidokanalens 40 ände i motsvarighet till sin minskande inverkan efterhand täcks ned till längden för de kortare skovelkanalerna 38b. Därmed över- går delcirkulationsströmmen vid avtagande amplitud efter hand med i det närmaste cirkulär omloppsbild i den huvud- sakligen av de kortare skovelkanalerna 38b bestämda hu- vudcirkulationsströmmen.

Efter sidokanalens 40 ände finns det en kort, utgåen- de deplaceringskanal 48, som i axiell riktning avsmalnar 457 552 10 15 20 25 30 35 6 Denna deplaceringskanal 48 påskyndar vid vätskedrift avluftningsförloppet, eftersom den av den till en spets. framträngande vätskan i riktning mot löphjulets centrum i skovelkanalerna 38 undanträngda luften kan strömma ut via en anslutande avluftningsborrning 50 med därpå föl- jande avluftningskanal 52.

På trycksidan lämnar transportmediet sidokanalområ- det via en i husskivan 24 utformad förbindningsöppning 54 och trycköppningen 18.

När transportmediet är en gas krävs ingen avluft- ningsborrning 50. Därvid sker en efterkomprimering av transportmediet i deplaceringskanalen 48 med efterföl- jande expansion på sidokanalens 40 sugsida, varigenom en snabbare utbildning av cirkulationsströmningen åstad- kommes.

I fig 5-7 visas en enstegad sidokanalpump med dubbel- sidigt in- och utlopp, varvid pumpens löphjul 12 har dubbelsidiga skovelkanaler 38. Till vardera av de båda skovelkransarna hör en sidokanal 40 en motsvarande husskiva 24. , som är utformad i De båda husskivorna 24 an- ligger mot varandra i området för sin ytteromkrets. Som framgår av fig 5 delar sig transportmediumströmmen efter sugöppningen l6 och når via de båda i husskivorna 24 ut- formade inloppsöppningarna 46 strömningskanalen mellan sidokanalen 40 och skovelkanalerna 38, ur vilka den på trycksidan utströmmar via förbindningsöppningarna 54 i de båda husskivorna 24 och trycköppningen 18.

Vid den i fig 8 visade varianten av en ensidig sido- kanalpump består löphjulet 12 av tvâ separata skivor l2a och l2b, vilka är skilda från varandra medelst en distans- skiva 56. Distansskivan 56 är tillsammans med de båda skivorna l2a och l2b monterad på axeln 30 och roterar med denna. Dess ytterperiferi bildar med de båda husskivor- nas 24 innerdiameter en radiell tätspalt 58. Eftersom tätspalten 58 inte är begränsad i axiell riktning, är vid monteríngen av sidokanalpumpen en axiell förskjut- ningsrörelse av löphjulet 12 innanför husskivorna 24 möj- 35 10 15 20 25 30 457 552 7 lig utan att tätverkan påverkas. Sidokanalpumpen enligt fig 8 har på detta sätt två steg som är skilda från va- randra via distansskivan 56. Det genom sugöppningen 16 inkommande transportmediet strömmar i anslutning till det första steget genom en i husringen 14 utformad överström- ningskanal 60 till det andra steget och lämnar efter en ringa rotation det andra stegets sidokanal 40 via tryck- öppningen 18. Vid denna anordning strömmar transportme- diet i en ström genom pumpen i två axiellt efter varand- ra kopplade steg.

I fig 9 och 10 visas en tvåstegad sidokanalpump med en strömningsväg, varvid de båda stegen är kopplade ra- diellt efter varandra. Transportmediet strömar genom sugöppningen 16 och via den i husskivan 24 utformade inloppsöppningen 46 in i det radiellt inre, första ste- get och därifrån via en i fig 9 med streckade linjer visad överströmningskanal 60 i det bakre området av hus- skivan 24 till det andra, radiellt yttre steget. Från det andra steget strömmar transportmediet via en likaså i husskivans 24 bakre område befintlig förbindningsöpp- ning 54 ut via trycköppningen 18. Det faktum att för- bindningsöppningen 54 befinner sig axiellt bakom sido- kanalen 40 är av fördel genom att sidokanalpumpens ra- diella dimension kan begränsas. En ytterligare fördel - med den axiella utmatningen av transportmediet genom för- bindningsöppningen 54 ligger i att förlust av drifts- vätskan undviks.

I fig ll och 12 visas en projektion av de båda i hus- skivan 24 utformade sidokanalerna 40a och 40b. Fig 13 och 14 visar det radiellt tvåstegade löphjulet 12, vars båda skovelkransar är på enligt uppfinningen föreslaget sätt försedda med växelvis långa och korta skovelkanaler 38a och 38b.

Fig 15 visar en tvåstegad sidokanalpump med dubbla strömningsvägar. Transportmediet delas upp i två ström- ningsvägar efter sugöppningen 16 och strömmar därefter först till det radiellt inre, första steget och från 457 552 10 15 20 25 30 35 8 detta till det radiellt yttre andra steget. Därvid är det på båda sidor med skovelkransar utrustade löphjulet gjort i ett stycke.

Vid den i fig 16 visade varianten av sidokanalpumpen enligt fig 15 är löphjulet 12 sammansatt av två separata skivor, som anligger mot varandra med sina baksidor. här har löphjulets 12 vardera skiva tvâ koncentriska skovelkransar med olika diameter. Även Till varje skovelkrans hör en sidokanal 40, som är utformad i husskivans 40 motsvarande steg. Eftersom flödet genom pumpen är kon- stant är precis som vid utföringsformen enligt fig 9 de yttre skovelkanalernas 38 volym mindre än den hos de inre skovelkanalerna 38.

Genom den spegelsymmetriska utformningen av löphju- let 12, vilket kan drivas åt båda håll, upphäver de axiella belastningarna i drift varandra, så att en fly- tande och därmed axiellt avbalanserad lagring för löp- hjulet 12 erhålles. Löphjulet l2 kan inställas berörings- fritt relativt de båda husskivorna 24, så att en frik- tion och därmed nötning mellan löphjul 12 och husskivor 24 undviks, vilket inverkar gynnsamt på pumpens livs- längd och på uppkomsten av oljud i drift.

Fig 17 visar en fyrstegad sidokanalpump med en ström- ningsväg, varvid löphjulet 12 även i detta fallet är sammansatt av två separata skivor vilka är skilda från varandra medelst en distansskiva 56. Uppbyggnaden är i princip densamma som visas i fig 8. De fyra stegen är kopplade efter varandra, så att kapaciteten vid samma geometnßka uppbyggnad som i den i fig l5 och 16 visade pumpen är hälften så stor och uppfordringstrycket är dubbelt så stort.

Fig 18 visar en variant av pumpen enligt fig 17, var- vid dock av tätningen mellan löphjulets 12 båda skivor vid ytterperiferin sker med en i huset inspänd distans- skiva 56'. Därigenom erhålles fyra radiella, axiellt tätande tätytor mellan distansskivan 56' och löphjulets 12 skivor. 10 15 20 25 ' 457 552 9 Fig 19 visar också en fyrstegad version av sidokanal- pumpen, där löphjulet 12 likaså består av tvâ separata skivorfïvilka dock är fästa pà axeln 30 med skovelkran- sarna vända mot varandra, varvid den sidokanalerna 40 innehållande delen av huset sträcker sig in i utrymmet mellan de båda skivorna. Från sugöppningen 16 strömmar mediet via inloppsöppningen 46 i den vänstra husskivan 24 till det radiellt inre första steget och därifrån ef- ter en ringa rotation och en axiell överföring till den motsatta sidokanalens 40 radiellt samma steg. Efter en ringa ytterligare rotation når transportmediet via en tangentiell omföringskanal det radiellt yttre steget på samma sida och därifrån efter ännu en ringa rotation via en axiell överföring det axiellt närliggande, radiellt likadana steget, varifrån mediet slutligen via förbind- ningsöppningen 54 når trycköppningen 18.

Fig 20 visar slutligen ett utförande av en sidokanal- pump enligt uppfinningen med en axiellt centrisk sugöpp- ning 16 och asymmetriskt utformat löphjul 12. Transport- mediet sugs i en strömningsväg från det till sin diame- ter minsta steget och leds efter knappt ett vars rota- tion till detandra steget med tvâ strömningsvägar, var- vid det andra steget består av två skovelkanalkransar, vilka anligger baksida mot baksida mot det i.ett stycke gjorda löphjulet 12 och mittför vilka det finns två si- dokanaler 40 på radiellt samma höjd.

Claims (8)

457 552 10 15 20 25 30 35 10 PATENTKRAV

1. l. Sidokanalpump, omfattande ett hus med däri avtätad axel och på denna fäst löphjul samt en strömningskanal, som utgår från en sugöppning i huset och via åtminstone en i detta utbildad sidokanal samt mot denna svarande skovelkanaler i löphjulet sträcker sig till en trycköpp- ning i huset, varvid sidokanalen har en i riktning mot trycköppningen spiralformigt avsmalnande innerkontur, k ä n n e t e c k n a d därav, att skovelkanalerna (38) hos en skovelkrans på löphjulet (12) till sin längd mot löphjulets centrum alternerar mellan en lång ( 38a) och en kort (38b) skovelkanal, att tillhörande sidoka- nal (40) har en relativt löphjulets (12) centrum kon- centrisk ytterkontur (42) och att den spiralformig innerkonturens (44) avstånd från axeln (30) vid su ningen (10) motsvarar avståndet mellan en lång sko kanal (38a) och axeln (30) och vid trycköppningen motsvarar avståndet mellan en kort skovelkanal (38 och axeln (30).

2. Sidokanalpump enligt krav 1, n a d därav, att innerkonturen (44) är utformad s en arkimedisk spiral.

3. Sidokanalpump enligt krav l eller 2, k ä n t e c k n a d därav, att löphjulet (12) har på bâ dor anordnade skovelkanalkransar, vilka är skilda varandra medelst ett mellanorgan och mittför vilka finns var sin sidokanal (40).

4. Sidokanalpump enligt krav l eller 2, t e c k n a d därav, separata skivor, k ä n att löphjulet (12) består av vilka är monterade spegelsymmetri på axeln (30) och vilka vardera har skovelkanalkra

5. Sidokanalpump enligt krav 4, n a d därav, k ä n n e t e (12) är skilda från varandra medelst en distansski vilken delar upp strömningskanalen i två efter var kopplade steg. a göpp- vel- (18) b) k ä n n e t e c k - Om n e - da si- från det n e - två skt nsar. c k - att de båda separata skivorna på löphjulet va (56), andra 10 15 457 552 11

6. Sidokanalpump enligt krav 4, n a d därav, att de båda separata skivorna på löphjulet (12) är fästa på axeln (30) med skovelkransarna vända mot k ä n n e t e c k - varandra och att den sidokanalerna (40) upptagande delen av huset (10) sträcker sig in i utrymmet mellan ae båda separata skivorna.

7. Sidokanalpump enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d därav, att löphjulet (l2) har flera till sin diameter olika och i radiell riktning ef- ter varandra kopplade skovelkanalkransar, till vilka hör var sin sidokanal (40) i huset (10), vilken sidokanal är ansluten till den i strömningsriktningen följande sido- kanalen (40).

8. Sidokanalpump enligt något av krav 1-3, k ä n n e - t e c k n a d därav, att det i tvärsektion asymmetriska löphjulet (12) pâ sugsidan har endast en skovelkrans och på trycksidan har ett dubbelsidigt skovelkranssteg, till vilka hör i huset utformade sidokanaler (40).