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WO2012143367A2 - Laufrad für kreiselpumpen - Google Patents

Laufrad für kreiselpumpen Download PDF

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WO2012143367A2
WO2012143367A2 PCT/EP2012/057035 EP2012057035W WO2012143367A2 WO 2012143367 A2 WO2012143367 A2 WO 2012143367A2 EP 2012057035 W EP2012057035 W EP 2012057035W WO 2012143367 A2 WO2012143367 A2 WO 2012143367A2
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WO
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blade
impeller
section
angle
blades
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PCT/EP2012/057035
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KSB AG
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Publication date
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Priority to EP12717260.9A priority patent/EP2699803B1/de
Priority to US14/007,415 priority patent/US9556739B2/en
Priority to MX2013010939A priority patent/MX2013010939A/es
Priority to KR1020137026259A priority patent/KR101868132B1/ko
Priority to AU2012244804A priority patent/AU2012244804B2/en
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Publication of WO2012143367A3 publication Critical patent/WO2012143367A3/de
Priority to ZA2013/07151A priority patent/ZA201307151B/en
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    • F04D29/18—Rotors
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/141—Shape, i.e. outer, aerodynamic form
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D29/2294—Rotors specially for centrifugal pumps with special measures for protection, e.g. against abrasion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/24—Vanes
    • F04D29/242—Geometry, shape

Definitions

  • the invention relates to an impeller for centrifugal pumps with at least two blades for conveying solids-containing media.
  • the Einschaufelrad produced by a casting process forms between a front cover plate and a rear cover plate and a blade a channel whose cross section decreases from inlet of the Einschaufelrades to the outlet.
  • the suction side forms on the first 180 ° of the rotation angle a concentric with the axis of rotation arranged semicircle.
  • the pick-up impeller is designed to prevent premature blistering and thus cavitation.
  • the blade head has a very large radius of curvature. This flattening prevents the attachment of long fiber components.
  • impellers with multiple blades are characterized by higher efficiency.
  • such wheels also special requirements for the prevention of attachment of solid ingredients! placed in the funding path.
  • multi-bladed impellers special measures must be taken to prevent blockages.
  • the suitability of these wheels for the wastewater sector is checked, inter alia, with the ball passage.
  • the ball passage describes the ability of the wheels to convey large, ball-like solids.
  • the blade entry angle is between 0 ° and 40 °.
  • the impeller blades are designed so that the occurrence of cavitation is reduced and yet a good absorbency is ensured in the Kochiast Scheme.
  • the flow lines of the impeller blades have a section in which the blade angle increases by up to 25 °.
  • the high speed area is followed by a lower speed area.
  • Object of the present invention is to provide an impeller with a high efficiency available to be avoided in the deposits and the occurrence of cavitation.
  • the blade entry angle is less than 0 °, wherein the blade angle increases in a first section to a Value reaches 0 °, then increases in a second section to a maximum value and falls in a third section.
  • the blade angle at the inlet is less than 0 ° and then increases. This leads to a strong curvature of the blade contour.
  • the angular course ensures even loading of the entire blade surface.
  • the stagnation point of the flow shifts from the pressure side in the area of maximum curvature of the leading edge or even on the suction side. As a result, the load on the blade entry edge and the forces which press fibers in the entry area are reduced.
  • On the suction side of the blades a region of high velocities is formed, which contributes to a detachment of adhering fibers. After reaching a maximum value, the blade angle drops again.
  • the bucket course shows an S-beat.
  • the aim of the interpretation is; to reduce the load on the blade leading edge and the pressure-side dynamic pressure region.
  • the (approach) speed at the blade profile nose point is approximately zero.
  • the blade profile is flowed around evenly.
  • Fibers can be sucked into the detachment area behind the nasal point.
  • inventive profile of the blade profile and thus the blade angle achieved during partial load operation in the partial load area a further flow acceleration, whereby the separation region is kept small.
  • the point of highest flow velocity is thus placed in the middle part of the Schaufelsaug- page.
  • This solution has the consequence that fibers entrained by a flow or the like are no longer pressed against the blade inflow edge. Instead, they are carried away by the high speeds in the middle, suction-side Schaufelteii. Clogging the impeller inlet is thus prevented.
  • the blade angle remains constant in a subsequent fourth section.
  • the impeller has a constantly small blade angle in the radial region of the pump.
  • the load on the suction side reduces the expansion of the return flow area on the pressure side.
  • the small blade outlet angle reduces the load at the blade end and reduces the area of the backflow area on the blade side.
  • the impeller angle in the inlet region is less than -10 °.
  • the small entry angles lead to a hydraulically impact-free flow.
  • the bucket angle increases until it reaches a value of 0 °.
  • a further increase in the blade angle is achieved until a maximum value is reached.
  • the blade angle preferably increases with the same gradient in the first and second sections.
  • the blade angle in the first and / or second section increases with a gradient of more than 0.35.
  • the strong curvature leads to a homogeneous blade load in the middle blade surface area. Due to the extreme angle increase in the front part of the blade remains at
  • the impeller is designed as a radial wheel.
  • the ratio of blade outlet radius to blade inlet radius is preferably less than 1.5.
  • the impeller can be effectively operated even at high specific speeds.
  • Conventional impellers require large radii of curvature of the blade leading edges to avoid high circulating flow velocities and the associated occurrence of cavitation. This requires material accumulations, which lead to heavy wheels.
  • Due to the inventive blade angle gradient it is possible to use wheels; which have a small radius of curvature of the blade leading edges.
  • the radius of curvature of the blade leading edges is equal to or less than the value of the blade thickness in the fourth region.
  • the impellers may be made slender and light due to the small radius of curvature of the blade leading edges.
  • the impeller used to convey wastewater preferably comprises two or three blades.
  • Such designs are particularly suitable for wastewater with a high proportion of Feststoffièreengept and are also referred to as Zweikanalrad or Dreikanalrad. If the number of blades is too large, there is a risk of clogging.
  • the two- or three-bladed impellers ensure greater efficiency and, due to the lack of imbalance and low-pulsation conveyance, a better operating behavior.
  • the impeller has a cover plate and is thus designed in a closed design.
  • FIG. 2a is a front view of the blades of the impeller
  • Fig. 2b is a perspective view of the blades of the impeller
  • 3b is a conformal image of the skeleton line
  • Fig. 4b is an enlarged view of the entrance portion of a blade according to
  • Fig. 1 an axial section through a radial impeller is shown.
  • the permeated with solid admixtures liquid enters through the suction mouth 1 in the impeller.
  • the blades 4 arranged between cover disk 2 and support disk 3 accelerate the liquid.
  • the liquid flows radially outward from the axis of rotation 5.
  • Impeller is operated at specific speeds of more than 70.
  • a low ratio of blade outlet radius R 2 to blade inlet radius Rt proves to be particularly favorable.
  • the ratio of blade outlet radius R 2 to blade inlet radius Ri is less than, 3.
  • FIGS. 2a and 2b show a front view and a perspective view of the blades 4 of the impeller.
  • the impeller comprises two blades 4, the are mounted on a support plate 3.
  • the impeller rotates clockwise, looking at the illustrations.
  • the blade entry edges 6 have a small radius of curvature.
  • the radius of curvature is 7 mm in the exemplary embodiment.
  • the solids-containing medium is accelerated by the blades 4.
  • a distinction is made between the pressure side 7 and the suction side 8 of the blades 4.
  • Fig. 3a the course of the Schaufeiwinkels ß is shown.
  • Fig. 3b shows a conformal image of the skeleton line.
  • the angle ⁇ is plotted on the abscissa.
  • On the ordinate the blade angle ß of the skeleton line is plotted.
  • the blade inlet angle ⁇ 1 is less than 0 °.
  • the blade angle ß increases steadily until it reaches a value of 0 °.
  • a second section 10 a further steady increase until the blade angle ß reaches a maximum value.
  • the gradient of the increase of the blade angle ⁇ in the first section 9 and the second section 10 are the same.
  • the buoy angle ß reaches its maximum value at the turning point of the skeleton line.
  • the bucket angle ⁇ drops steadily until it reaches the value of the bucket outlet angle ⁇ 2 .
  • the blade angle ⁇ remains constant at the value of the blade outlet angle ⁇ 2 .
  • the conformal image of the skeleton line shows that, starting from the blade entry radius, the radius first drops to a minimum value R min and then continues to increase up to the value of the blade exit radius R 2 .
  • Figures 4a and 4b show a radial section of a twin-rotor with representation of the streamlines having different speeds.
  • the impeller rotates counterclockwise, looking at the figures.
  • the stagnation point 13 of the flow is not on the pressure side 7 but in the region of maximum curvature of the blade inlet edge 6.
  • the load on the blade leading edge 6 is reduced. This reduces the forces that press fibers in the inlet area. Due to the load on the middle suction-side area of the blade 4, high speeds occur there, as a result of which adhering fibers are transported away.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Laufrad einer Kreiselpumpe mit mindestens zwei Schaufeln (4) zur Förderung von feststoffhaltigen Medien. Erfindungsgemäß ist der Schaufeleintrittswinkel (ß1) kleiner 0°. Der Schaufelwinkel (ß) steigt in einem ersten Abschnitt (9) an bis er einen Wert von 0° erreicht. In einem zweiten Abschnitt (10) erfolgt ein weiterer Anstieg bis ein maximalen Wert erreicht wird. In einem dritten Abschnitt (11) fällt der Schaufelwinkel (ß) wieder ab.

Description

Beschreibung
Laufrad für Kreiselpumpen
Die Erfindung betrifft ein Laufrad für Kreiselpumpen mit mindestens zwei Schaufeln zur Förderung von feststoffhaltigen Medien.
Die DE 40 15 331 A1 beschreibt ein Laufrad mit nur einer Schaufei. Das durch ein Gießverfahren hergestellte Einschaufelrad bildet zwischen einer vorderen Deckscheibe und einer hinteren Deckscheibe und einer Schaufel einen Kanal, dessen Querschnitt von Einlauf des Einschaufelrades zum Austritt hin abnimmt. Die Saugseite bildet auf den ersten 180° des Drehwinkels einen konzentrisch zur Drehachse angeordneten Halbkreis. Das Einschaufellaufrad ist so gestaltet, dass eine frühzeitige Blasenbildung und somit ein Auftreten von Kavitation verhindert wird. Der Schaufelkopf hat einen sehr großen Krümmungsradius. Diese Abflach ung verhindert das Anlagern langfaseriger Bestandteile.
Im Gegensatz zu Einschaufelrädern zeichnen sich Laufräder mit mehreren Schaufeln durch einen höheren Wirkungsgrad aus. Allerdings werden an solche Laufräder auch besondere Anforderungen bezüglich der Verhinderung von Anlagerung fester Bestandteile ! im Förderweg gestellt. Bei mehrschaufligen Laufrädern müssen besondere Maß- nahmen getroffen werden, um Verstopfungen zu vermeiden. Die Eignung dieser Laufräder für den Abwasserbereich wird unter anderem mit dem Kugeldurchgang überprüft. Mit dem Kugeldurchgang wird die Fähigkeit der Laufräder beschrieben auch große, einer Kugel entsprechende, Festkörper zu fördern. In der DE 88 00 074 U1 wird ein Pumpeniaufrad für eine Kreiselpumpe beschrieben, dessen Schaufeleintrittswinkel zwischen 0° und 40° beträgt. Die Laufradschaufeln sind dabei so gestaltet, dass das Auftreten von Kavitation verringert wird und dennoch eine gute Saugfähigkeit im Überiastbereich gewährleistet ist. Dazu weisen die Stromlinien der Laufradschaufeln einen Abschnitt auf, in weichem der Schaufelwinkel um bis zu 25° ansteigt.
In der Abwassertechnik werden immer häufiger Kreiselpumpen mit hohen spezifischen Drehzahlen eingesetzt. Bei herkömmlichen Laufrädern führt dies dazu, dass von einer Schaufeianströmung deren Staupunkt, besonders bei Teillastbetrieb, auf die Druckseite der Schaufeln wandert. Die Eintrittskanten der Schaufeln werden von der Druckseite zur Saugseite umströmt. Der auf der Druckseite liegende Staupunkt presst im Abwasser befindliche Fasern auf die Oberfläche' der Schaufeln fest an.
Bei der Umströmung der Eintrittkanten der Schaufeln gibt es einen Bereich hoher Geschwindigkeit. Bei Laufrädern, deren Eintrittskante einen kleinen Krümmungsradius aufweist, sind in diesem Bereich die Geschwindigkeiten besonders groß. Sinkt aufgrund der hohen Strömungsgeschwindigkeit der statische Druck unter den Dampfdruck, so bilden sich Dampfblasen, die zu Kavitationsschäden führen.
An den Hochgeschwindigkeitsbereich schließt sich ein Bereich mit geringerer Geschwindigkeit an. Dort entsteht ein Totwasser. An der Eintrittkante haftende Fasern neigen dazu, dieses Totwasser auszufüllen. Durch die Umströmung werden die Fasern auf die Schaufelkontur gepresst, wobei die Belegung mit Fasern stark ansteigen kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Laufrad mit einem hohen Wirkungsgrad zur Verfügung zu stellen, bei dem Ablagerungen sowie das Auftreten von Kavitation vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Schaufeleintrittswinkel kleiner 0° ist, wobei der Schaufelwinkel in einem ersten Abschnitt ansteigt bis er einen Wert von 0° erreicht, dann in einem zweiten Abschnitt bis zu einem maximalen Wert ansteigt und in einem dritten Abschnitt abfällt.
Erfindungsgemäß beträgt der Schaufelwinkei am Eintritt weniger als 0° und steigt dann an. Dies führt zu einer starken Krümmung der Schaufelkontur. Der Winkelverlauf gewährleistet eine gleichmäßige Belastung der gesamten Schaufelfläche. Der Staupunkt der Strömung verschiebt sich von der Druckseite in den Bereich maximaler Krümmung der Eintrittskante bzw. sogar auf die Saugseite. Dadurch werden die Belastung der Schaufeleintrittkante und die Kräfte, welche Fasern im Eintrittbereich anpressen, verrin- gert. An der Saugseite der Schaufeln bildet sich ein Bereich hoher Geschwindigkeiten, der zu einem Ablösen anhaftender Fasern beiträgt. Nach Erreichen eines maximalen Wertes fällt der Schaufelwinkel wieder ab. Der Schaufelverlauf zeigt einen S-Schlag.
Das Ziel der Auslegung besteht darin; die Belastung der Schaufelanströmkante und das druckseitige Staudruckgebiet zu reduzieren.
Bei einer hydraulisch stoßfreien Schaufelanströmung ist die (Anström-) Geschwindigkeit am Schaufelprofil-Nasenpunkt annähernd Null. Das Schaufelprofil wird gleichmäßig umströmt.
Dagegen ergibt sich im Teillastbetrieb eine schräge Schaufelanströmung, wobei der Staupunkt von dem Schaufelprofil-Nasenpunkt zur druckseitigen Schaufeiseite wandert. Die Teillast-Anströmung steht dann im Winkel zur Schaufelskelettlinie. Dann treten bei der Umströmung der Profilnase und primär am Punkt höchster Krümmung, dem Nasen- punkt, extrem hohe Geschwindigkeiten auf. Auf der Schaufelsaugseite stellt sich eine Verzögerung der Strömungsgeschwindigkeit ein, wodurch saugseitig in Strömungsrichtung hinter dem Schaufelprofil-Nasenpunkt die Ausbildung eines Ablösegebietes die Folge ist. Infolgedessen liegt die Strömung nicht mehr an der Schaufel an, löst sich von den Schaufeln und verkleinert den von benachbarten Schaufeln begrenzte Querschnitt eines Durchströmkanals im Laufrad. In das hinte dem Nasenpunkt liegende Ablösegebiet können Fasern angesaugt werden. Dagegen erzielt der erfindungsgemäße Verlauf des Schaufelprofils und damit des Schaufelwinkels auch beim Teillastbetrieb in dem Teillastgebiet eine weitere Strömungsbeschleunigung, wodurch das Ablösegebiet klein gehalten wird. Der Punkt höchster Strömungsgeschwindigkeit wird somit in den mittleren Teil der Schaufelsaug- seite gelegt. Diese Lösung hat zur Folge, dass von einer Strömung mitgeführte Fasern oder dergleichen nicht mehr an der Schaufelanströmkante angepresst werden. Stattdessen werden sie durch die hohen Geschwindigkeiten im mittleren, saugseitigen Schaufelteii abtransportiert. Ein Verstopfen des Laufradeintrittes wird damit verhindert. Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung bleibt der Schaufelwinkel in einem sich anschließenden vierten Abschnitt konstant. Das Laufrad weist im radialen Bereich der Pumpe einen konstant kleinen Schaufelwinkel auf. Durch die Belastung der Saugseite wird die Ausdehnung des Rückströmgebietes auf der Druckseite reduziert. Der kleine Schaufelaustrittswinkel vermindert die Belastung am Schaufelende und reduziert das flächige Rückstromgebiet auf der Schaufeld ruckseite.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung, die insbesondere für hohe spezifische Drehzahlen geeignet ist, beträgt der Schaufeiwinkel im Eintrittsbereich weniger als -10°. Die kleinen Eintrittswinkel führen zu einer hydraulisch stoßfreien Anströmung. im ersten Abschnitt steigt der Schaufelwinkel an bis er einen Wert von 0° erreicht. Dann erfolgt in einem zweiten Abschnitt eine weitere Zunahme des Schaufelwinkels bis ein Maximaiwert erreicht wird. Der Schaufelwinkel steigt im ersten und zweiten Abschnitt vorzugsweise mit dem gleichen Gradienten an.
Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung steigt der Schaufelwinkel im ersten und/oder zweiten Abschnitt mit einem Gradienten mehr als 0,35 an. Die starke Krümmung führt zu einer homogenen Schaufelbelastung im mittleren Schaufelflächenbereich. Durch den extremen Winkelanstieg im vorderen Teil der Schaufel bleibt auch bei
Teillast die Belastungsverteilung erhalten. Die erhöhte Belastung der Eintrittskante, welche normalerweise den Anhaftungseffekt verstärkt, wird dadurch reduziert. Als besonders günstig erweist es sich, wenn der Schaufelwinkel ab einem Wendepunkt in einem dritten Abschnitt auf den Schaufelaustrittswinkel abfälit. In einem vierten Abschnitt bleibt der Schaufelwinkel vorzugsweise konstant.
Als besonders günstig erweist es sich, wenn das Laufrad als Radialrad ausgeführt ist. Dabei ist das Verhältnis von Schaufelaustrittsradius zu Schaufeleintrittsradius vorzugsweise kleiner als 1 ,5. Dadurch kann das Laufrad auch bei hohen spezifischen Drehzahlen effektiv betrieben werden. Bei herkömmlichen Laufrädern sind große Krümmungsradien der Schaufeleintrittskanten erforderlich, um hohe UmStrömungsgeschwindigkeiten und das damit verbundene Auftreten von Kavitation zu vermeiden. Dies bedingt Materialanhäufungen, die zu schweren Laufrädern führen. Aufgrund des erfindungsgemäßen Schaufelwinkel Verlaufs ist es möglich, Laufräder einzusetzen; die einen kleinen Krümmungsradius der Schau- feleintrittskanten aufweisen. Vorzugsweise ist der Krümmungsradius der Schaufeleintrittskanten gleich oder kleiner als der Wert der Schaufeidicke im vierten Bereich. Trotz der dabei auftretenden hohen UmStrömungsgeschwindigkeiten kommt es bei den erfän- dungsgemäßen Laufrädern nicht zu Kavitationsschäden. Die Laufräder können aufgrund des geringen Krümmungsradius der Schaufeleintrittskanten schlank und leicht ausgeführt werden.
Das zur Förderung von Abwasser eingesetzte Laufrad umfasst vorzugsweise zwei oder drei Schaufein. Solche Ausführungen sind besonders für Abwässer mit einem hohen Anteil an Feststoffbeimengungen geeignet und werden auch als Zweikanalrad bzw. Dreikanalrad bezeichnet. Bei einer zu großen Anzahl an Schaufeln droht Verstopfungsgefahr. Gegenüber Einschaufelrädern gewährleisten die zwei- oder dreischaufligen Laufräder einen höheren Wirkungsgrad und wegen der fehlenden Unwucht und der pul- sationsärmeren Förderung ein besseres Betriebsverhalten.
Vorzugsweise weist das Laufrad eine Deckscheibe auf und ist somit in geschlossener Bauform ausgeführt. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen und aus den Zeichnungen selbst;
Dabei zeigt einen Axialschnitt durch ein Laufrad,
Fig. 2a eine Vorderansicht der Schaufeln des Laufrades, Fig. 2b eine perspektivische Ansicht der Schaufeln des Laufrades,
Fig. 3a einen Verlauf des Schaufelwinkels,
Fig. 3b eine konformes Abbild der Skelettlinie,
Fig. 4a eine Radialschnitt durch das Laufrad mit Darstellung der Geschwindigkeiten der Stromlinien,
Fig. 4b eine vergrößerte Darstellung des Eintrittteils einer Schaufel gemäß
Fig.4a.
In Fig. 1 ist ein Axialschnitt durch ein radiales Laufrad dargestellt. Die mit festen Beimengungen durchsetzte Flüssigkeit tritt durch den Saugmund 1 in das Laufrad ein. Die zwischen Deckscheibe 2 und Tragscheibe 3 angeordneten Schaufeln 4 beschleunigen die Flüssigkeit. Die Flüssigkeit strömt von der Drehachse 5 radial nach außen. Das
Laufrad wird bei spezifischen Drehzahlen von mehr als 70 betrieben. Dabei erweist sich ein geringes Verhältnis von Schaufelaustrittsradius R2 zu Schaufeleintrittsradius Rt als besonders günstig. Im Ausführungsbeispiel ist das Verhältnis von Schaufelaustrittsradius R2 zu Schaufeleintrittsradius Ri kleiner als ,3.
In den Figuren 2a und 2b ist eine Vorderansicht und eine perspektivische Darstellung der Schaufeln 4 des Laufrades dargestellt. Das Laufrad umfasst zwei Schaufeln 4, die auf einer Tragscheibe 3 befestigt sind. Das Laufrad rotiert mit Blick auf die Darstellun- gen im Uhrzeigersinn. Die Schaufeieintrittskanten 6 haben einen kleinen Krümmungsradius. Der Krümmungsradius beträgt im Ausführungsbeispiel 7 mm. Das feststoffhalti- ge Medium wird von den Schaufeln 4 beschleunigt. Man unterscheidet zwischen der Druckseite 7 und der Saugseite 8 der Schaufeln 4.
In Fig. 3a ist der Verlauf des Schaufeiwinkels ß dargestellt. Fig. 3b zeigt ein konformes Abbild der Skelettlinie. Auf der Abszisse ist der Umschlingungswinkel φ aufgetragen. Auf der Ordinate ist der Schaufelwinkel ß der Skelettiinie aufgetragen. Der Schaufelein- trittswinkel ß1 ist kleiner 0°. In einem ersten Abschnitt 9 steigt der Schaufelwinkel ß stetig an bis er einen Wert von 0° erreicht. Dann erfolgt in einem zweiten Abschnitt 10 ein weiterer stetiger Anstieg bis der Schaufelwinkel ß einen maximalen Wert erreicht. Der Gradient des Anstiegs des Schaufelwinkels ß im ersten Abschnitt 9 und zweiten Abschnitt 10 sind gleich. Seinen maximalen Wert erreicht der Schaufeiwinkel ß am Wen- depunkt der Skelettlinie. In einem dritten Abschnitt 1 fällt der Schaufeiwinkel ß stetig ab bis er den Wert des Schaufelaustrittswinkels ß2 erreicht. In einem vierten Abschnitt 12 bleibt der Schaufelwinkel ß konstant beim Wert des Schaufelaustrittswinkels ß2 .
Das konforme Abbild der Skelettiinie zeigt, dass ausgehend vom Schaufeleintrittsradius der Radius zunächst auf einen minimalen Wert Rmin sinkt und anschließend weiter bis zum Wert des Schaufelaustrittsradius R2 ansteigt.
Die Figuren 4a und 4b zeigen einen Radialschnitt eines Zweischauflers mit Darstellung der Stromlinien, die unterschiedliche Geschwindigkeiten aufweisen. Das Laufrad rotiert mit Blick auf die Figuren entgegen dem Uhrzeigersinn. Im Gegensatz zu herkömmlichen Laufrädern liegt der Staupunkt 13 der Strömung nicht auf der Druckseite 7 sondern im Bereich maximaler Krümmung der Schaufeleintrittskante 6. An der Saugseite 8 der Schaufeln 4 bildet sich ein Bereich 14 hoher Geschwindigkeiten, der zu einem Ablösen anhaftender Fasern beiträgt. Bei dem erfindungsgemäßen Laufrad wird die Belastung der Schaufeleintrittskante 6 verringert. Dadurch sinken die Kräfte, welche Fasern im Eintrittsbereich anpressen. Durch die Belastung des mittleren saugseitigen Bereichs der Schaufel 4 treten dort große Geschwindigkeiten auf, wodurch anhaftende Fasern abtransportiert werden.

Claims

Patentansprüche
Laufrad für Kreiselpumpen
Laufrad für Kreiselpumpen mit mindestens zwei Schaufeln (4) zur Förderung von feststoffhaitigen Medien, dadurch gekennzeichnet, dass dass der Schaufeleintrittswinkel ( β., ) kleiner 0° ist, wobei der Schaufelwinkel p in einem ersten Abschnitt (9) ansteigt bis er einen Wert von 0° erreicht, dann in einem zweiten Abschnitt (10) bis zu einem maximalen Wert ansteigt und in einem dritten Abschnitt (1 1 ) abfällt.
Laufrad nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schaufeleintrittswinkel ( ß, ) kleiner -10° ist.
Laufrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaufei- winkei ( ß) im ersten Abschnitt (9) und zweiten Abschnitt (10) mit dem gleichen
Gradienten ansteigt.
Laufrad nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaufelwinkel (ß) im ersten Abschnitt (9) und/oder zweiten Abschnitt (10) mit einem Gradienten von mehr als 0,35 ansteigt.
5. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ab einem Wendepunkt der Schaufelwinkel ( ß) in einem dritten Abschnitt (1 1) auf den Schaufelaustrittswinkel (p2 ) abfällt. 6. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaufelwinkel (ß) in einem vierten Abschnitt (12) konstant bleibt.
Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad als Radialrad ausgeführt ist.
Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Schaufelaustrittsradius (R2) zur Schaufeieintrittsradius (R ) kleiner als 1 ,5 ist.
Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius der Schaufeleintrittskanten (6) gleich oder kleiner als der Wert der Schaufeidicke im vierten Abschnitt (12) ist.
Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad höchstens drei Schaufeln (4) aufweist.
Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad eine Deckscheibe (2) aufweist.
PCT/EP2012/057035 2011-04-21 2012-04-18 Laufrad für kreiselpumpen Ceased WO2012143367A2 (de)

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