SE524642C2

SE524642C2 - centrifugal

Info

Publication number: SE524642C2
Application number: SE0203433A
Authority: SE
Inventors: Anders Larsson
Original assignee: Volvo Lastvagnar Ab
Priority date: 2002-11-19
Filing date: 2002-11-19
Publication date: 2004-09-07
Also published as: BR0316422A; EP1567773A1; AU2003276796A1; SE0203433D0; JP2006506578A; SE0203433L; CN1714246A; WO2004046558A1

Abstract

The invention relates to a centrifugal pump with an impeller (10) which is rotatable in a direction of rotation (14) in a pump housing. This impeller comprises an essentially circular-disk-shaped carrier (11) with a number of blades (13) arranged at an angle out from the disk plane. At least one of the blades (13) of the impeller extends with a first curved portion (15) which is concave in said direction of rotation (14) and a second curved portion (16) which is convex in said direction of rotation. The first curved portion extends from the inner radial edge (17) to the second curved portion. The second curved portion extends from the first curved portion in the direction of the outer radial edge (18).

Description

25 30 524 642 2 q o » u u u n effektförluster uppstå. Därför behövs ett sortiment av olika vattenpumpar för att täcka behoven. Dessutom kan man anpassa utväxlingen mellan drivaxel och pump, t.ex. genom variation av utväxlingsförhållande i en kugg- transmission. Det är önskvärt för tillverkare av tunga fordon att kunna använda samma standardkomponent, t.ex. vattenpump för fler varianter än vad som nu är möjligt. 25 30 524 642 2 q o »u u u n power losses occur. Therefore, an assortment of different water pumps is needed to cover the needs. In addition, you can adjust the gear ratio between drive shaft and pump, e.g. by varying the gear ratio in a gear transmission. It is desirable for manufacturers of heavy vehicles to be able to use the same standard component, e.g. water pump for more variants than is now possible.

Dessutom skulle det bli lättare att modifiera ett begagnat fordon, t.ex. för anpassning till nya miljökrav eller användningsförhållanden, om denna anpassning inte innebar ett byte av kylvätskepumpen.In addition, it would be easier to modify a used vehicle, e.g. for adaptation to new environmental requirements or conditions of use, if this adaptation did not involve a replacement of the coolant pump.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN: Ett ändamål med uppfinningen är därför att åstadkomma en centrifugalpump som klarar att arbeta inom ett brett varvtalsområde, ett brett flödesregister och med bibehållen hög verkningsgrad inom sådana arbetsförhål- landen.DISCLOSURE OF THE INVENTION: An object of the invention is therefore to provide a centrifugal pump which is capable of operating within a wide speed range, a wide flow register and while maintaining a high efficiency within such working conditions.

För detta ändamål kännetecknas centrifugalpumpen enligt uppfinningen av att åtminstone ett av skovelhjulets blad sträcker sig med ett första bågparti som är konkavt i nämnda rotationsriktning och ett andra bågparti som är konvext i nämnda rotationsriktning, att det första bågpartiet sträcker sig från den inre radiekanten till det andra bågpartiet, och att det andra bågpartiet sträcker sig från det första bågpartiet i riktning mot den yttre radiekanten. Genom denna utformning av skovelhjulets blad erhålles hög verkningsgrad samtidigt ett brett inom både ett brett varvtalsregister och flödesregister.For this purpose, the centrifugal pump according to the invention is characterized in that at least one of the blades of the impeller extends with a first arcuate portion which is concave in said direction of rotation and a second arcuate portion which is convex in said direction of rotation, that the first arcuate portion extends from the inner radius edge to the second the arc portion, and that the second arc portion extends from the first arc portion toward the outer radius edge. Due to this design of the impeller blade, high efficiency is obtained at the same time a wide within both a wide speed register and flow register.

Fördelaktiga utföringsexempel av uppfinningen framgår av de efterföljande underkraven. 10 15 20 25 30 524 642 3 KORT BESKRIVNING AV FIGURER Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande, med hänvisning till utföringsexempel som visas på de bifogade ritningarna, varvid FIG 1 är en planvy av ett i centrifugalpumpen enligt uppfinningen använt skovelhjul, FIG 2 FIG 3 är ett snitt längs linjen II-II i Fig. 1, och åskådliggör i diagramform sambandet mellan verk- ningsgrad. och flöde vid olika varvtal för en pumpinstallation med en centrifugalpump enligt uppfinningen.Advantageous embodiments of the invention appear from the following subclaims. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be described in more detail in the following, with reference to exemplary embodiments shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a plan view of an impeller used in the centrifugal pump according to the invention, Fig. 2 Fig. 3 is a section along the line II-II in Fig. 1, and illustrates in diagrammatic form the relationship between efficiency. and flow at different speeds for a pump installation with a centrifugal pump according to the invention.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL: Det i Fig 1 visade skovelhjulet 10 omfattar en cirkulär med ett centralt nav 12 och skovelblad 13.DESCRIPTION OF EMBODIMENTS: The paddle wheel 10 shown in Fig. 1 comprises a circular with a central hub 12 and paddle blade 13.

Dessa skjuter ut i vinkel från skivplanet och sträcker skivformad bärare 11 periferiellt utanför navet anordnade sig huvudsakligen bågformigt mellan en inre radiekant och en yttre. Skovelhjulet 10 är ämnat att användas i ett icke visat pumphus monterat med sitt nav 12 på en kort drivaxel. Pumphusets inlopp är därvid riktat i huvudsak vinkelrätt mot skivplanet rakt mot hjulnavet 12. Pumphusets utlopp är riktat huvudsakligen tangen- tiellt ut från skovelhjulets yttre radiekant parallellt med skivplanet.These project at an angle from the disk plane and extend disk-shaped carrier 11 circumferentially outside the hub arranged substantially arcuately between an inner radius edge and an outer one. The impeller 10 is intended for use in a pump housing (not shown) mounted with its hub 12 on a short drive shaft. The inlet of the impeller housing is then directed substantially perpendicular to the disc plane straight towards the wheel hub 12. The outlet of the impeller housing is directed substantially tangentially outwards from the outer radial edge of the impeller parallel to the disc plane.

Skovelhjulet 10 är anordnat att rotera i den av pilen 14 i Fig. 1 angivna riktningen. Skovelbladen 13 sträcker sig med ett första bågparti 15 som är konkavt i nämnda rotationsriktning och ett andra bågparti 16 som är konvext i rotationsriktningen. Det första bågpartiets längd är ungefär en tredjedel av det andra bågpartiets längd. Skovelbladen sträcker sig från en inre radie 17 10 15 20 25 30 524 642 ut till bärarens ll ytterkant 18. Den inre radien 17 befinner sig radiellt innanför pumphusets inlopp, vilket illustreras med den streckade cirkeln 19 i Fig. 1. Den skovelbladen kan periferiellt yttersta spetsdelen av utformas avsmalnande. Genom utformningen av skovelbladen 13 enligt uppfinningen sker en effektivare inmatning av vätska till den konkava delen av skovelbladen, som är formad för att minska risken för kavitation.The impeller 10 is arranged to rotate in the direction indicated by the arrow 14 in Fig. 1. The vane blades 13 extend with a first arcuate portion 15 which is concave in said direction of rotation and a second arcuate portion 16 which is convex in the direction of rotation. The length of the first arcuate portion is about one-third of the length of the second arcuate portion. The vane blades extend from an inner radius 17 to the outer edge 18 of the carrier 11. The inner radius 17 is located radially inside the inlet of the pump housing, as illustrated by the dashed circle 19 in Fig. 1. The vane blades can be the tip portion of is designed tapered. Through the design of the vane blades 13 according to the invention, a more efficient supply of liquid takes place to the concave part of the vane blades, which is shaped to reduce the risk of cavitation.

Såsom framgår av Fig. 2 lutar skovelbladen i det visade utföringsexemplet med en 'vinkel 20 av cirka 80° mot bärarens skivplan på den sida av bladet som är vänd mot rotationsriktningen. Vinkeln kan göras mindre eller större än den visade. Alternativt kan bladen utformas krökta i rotationsriktningen. Flera varianter är således möjliga, exempelvis kan den genomsnittliga lutnings- vinkeln på skovelbladen varieras mellan cirka 45 och cirka 87 grader.As can be seen from Fig. 2, the blade blades in the embodiment shown are inclined at an angle of about 80 ° to the disk plane of the carrier on the side of the blade facing the direction of rotation. The angle can be made smaller or larger than the one shown. Alternatively, the blades can be curved in the direction of rotation. Several variants are thus possible, for example, the average angle of inclination of the blade blades can be varied between about 45 and about 87 degrees.

Den bärarskivan motsatta kanten av skovelbladen uppvisar dessutom en snedfasning 21 med spetsen riktad mot rotationsriktningen. Snedfasningen uppgår i. det visade utföringsexemplet till cirka 10 grader mot bärarens skivplan, men denna vinkel 22 kan varieras till mellan cirka 3 och cirka 30 grader. Det har visat sig att denna fasning reducerar risken för kavitation samtidigt som verkningsgraden ökar.The carrier plate opposite the edge of the vane blades also has an oblique bevel 21 with the tip directed towards the direction of rotation. The oblique bevel in the embodiment shown amounts to about 10 degrees to the plate plane of the carrier, but this angle 22 can be varied to between about 3 and about 30 degrees. It has been shown that this phasing reduces the risk of cavitation while increasing efficiency.

I det ovan beskrivna utföringsexemplet är skovelhjulet anordnat att rotera i pumphuset med bladen samverkande med en med bärarens skivplan parallell och närbelägen pumphusvägg. Vid ett icke visat alternativt utförings- exempel kan skovelhjulet omfatta en med bärarens skivplan parallell skiva som är förbunden med 10 15 20 25 524 642 5 skovelbladen och är försedd med en central tillflödes- öppning. Vid ett på detta sätt ”slutet” skovelhjul behöver skovelbladen inte vara lutande och fasade, såsom beskrivits ovan.In the exemplary embodiment described above, the impeller is arranged to rotate in the pump housing with the blades cooperating with a pump housing wall parallel to and close to the carrier plate plate. In an alternative embodiment not shown, the impeller may comprise a disc parallel to the carrier plane of the carrier which is connected to the impeller blades and is provided with a central inlet opening. With a "closed" impeller in this way, the impeller blades do not have to be inclined and beveled, as described above.

Det i Fig. 3 visade diagrammet åskådliggör sambandet mellan verkningsgrad och flöde vid fyra olika varvtal, från cirka 1500 varv per minut till cirka 3500 varv per minut. Såsom framgår av diagrammet kan en verkningsgrad (efficiency) av cirka 65% bibehållas med ett varierande flöde Q nællan 6 l/s och 14 l/s. samma pump enligt uppfinningen användas i många olika flöde/tryckfall, och eftersom pumpen kan arbeta med hög verkningsgrad över ett brett Således kan en. och applikationer med varierande varvtalsregister, behöver inte pumpens utväxlingsförhållande anpassas speciellt till de olika applikationerna.The diagram shown in Fig. 3 illustrates the relationship between efficiency and flow at four different speeds, from about 1500 rpm to about 3500 rpm. As can be seen from the diagram, an efficiency of about 65% can be maintained with a varying flow Q of 6 l / s and 14 l / s. the same pump according to the invention can be used in many different flow / pressure drops, and since the pump can operate with high efficiency over a wide Thus, one can. and applications with varying speed registers, the gear ratio of the pump does not need to be specially adapted to the different applications.

Uppfinningen skall inte anses vara begränsad till de ovan beskrivna utföringsexemplen, utan en rad ytter- ligare varianter och xnodifikationer är tänkbara inom ramen för efterföljande patentkrav. samtliga blad 13 ha exakt Exempelvis behöver inte skovelhjulets samma form, utan det är exempelvis tänkbart att vart annat blad skulle kunna göras kortare än visat, utan att effekten med uppfinningen går helt förlorad.The invention is not to be construed as being limited to the embodiments described above, but a number of further variants and modifications are conceivable within the scope of the appended claims. all blades 13 have exactly For example, the impeller does not need the same shape, but it is conceivable, for example, that every other blade could be made shorter than shown, without the effect of the invention being completely lost.

Claims

10 15 20 25 30 524 642 6 g u co n n | ø o u.- PATENT CLAIMS

Centrifugal pump with a vane in a pump housing in a (14) (10), comprising a substantially circular disc-shaped carrier (11) rotatable impeller with a number of vane blades (13) arranged at an angle from the disc plane between an inner radius edge and. an outer radius edge (18), (13) extends with a first arcuate portion (15) which is concave (14) convex in said direction of rotation, extending substantially arcuate (17) with at least one of the blades of the impeller in said direction of rotation (16) such that the first arcuate portion extends from it and a second arcuate portion on said inner radius edge (17) to the second arcuate portion, and the second arcuate portion extends from the first arcuate portion towards the outer radius edge (18), k characterized in that the (17) (19), of the concave arc portion (15) is located in the radial of the pump housing in such a way that a part of the inner radical is located inside the inlet area of the pump housing.

Centrifugal pump according to claim 1, characterized in that (15) the first arcuate portion is shorter than the second arcuate portion (16).

Centrifugal pump according to claim 2, characterized in that the length of the first arc portion (15) is between 1/10 and 2/5 of the total length of the vane blade (13). 10 15 20 25 30 524 642

Centrifugal pump according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the length of the vane blade (13) is inclined at an angle (20) to the plate plane of the carrier which is at least a part of at least 90 ° along the side of the blade which is facing the direction of rotation (14).

A centrifugal pump according to claim 1, characterized in that (20) and said inclination angle is between about 45 and about 87 degrees.

Centrifugal pump according to any one of claims 1 to 5, characterized in that (11) (13) has an oblique bevel (21) with the tip directed towards the carrier opposite the edge of the vane blade rotation direction (14).

A centrifugal pump according to claim 6, characterized in that (21) a disc plane amounting to between about 3 and about 30 that the oblique bevel has an angle (22) to the degrees of the carrier.

Centrifugal pump according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the impeller (10) is arranged to rotate in the pump housing with the blades (13) cooperating with a plate and the adjacent pump housing wall parallel to the plate (11).

9. A centrifugal pump according to claim 1, characterized in that the impeller (10) comprises a disc parallel to the plate plane of the carrier (II) which is connected to the vane blades (13) and is provided with a central inlet opening.