EINRICHTUNG ZUR GERÄUSCHREDUZIERUNG BEI KREISELPUMPEN

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, wie sie aus GB-A-112 292 bekannt ist.

[0002] In dem Aufsatz "Development of noise and vibration performance of building services pumps" aus der Zeitung WORLD PUMPS, Juni 1993, Seiten 23-28, werden die unterschiedlichsten Geräusch- und Lärmquellen beim Betrieb einer Kreiselpumpe beschrieben. Eine der möglichen Ursachen sind strömungsdynamische Schallentwicklungen aufgrund von Strömungsturbulenzen, Strömungsablösungen sowie Kavitationserscheinungen. Hierzu zählt auch die durch die Wechselwirkung zwischen Laufrad und nachgeordneter Leiteinrichtung entstehende Geräuschentwicklung. Beim Vorbeilaufen der Schaufelenden eines Laufrades an der oder an den Anströmkanten einer nachgeordneten Leiteinrichtung treten im Fördermedium Druckpulsationen auf. Diese überlagern sich dem statischen Druck innerhalb des Pumpengehäuses. Die Höhe dieser Druckpulsationen sowie deren Verhalten werden im wesentlichen von dem Abstand zwischen dem Laufradaustritt und dem Eintritt in die Leiteinrichtung bestimmt. Kleine Abstände bedingen große Druckpulsationen, die durch eine Vergrößerung des Abstandes verringert werden können, jedoch unter Inkaufnahme von Wirkungsgradeinbußen und negativen Rückwirkungen auf den Verlauf der Kennlinie. Weiterhin wird empfohlen, die Anzahl solcher Hindernisse nach einem Laufrad zu verändern. Auch eine Profiländerung der Rückenflanke der Laufradschaufeln wird vorgeschlagen.

[0003] Andere Maßnahmen sind aus der WO 91/13259 und der DE-OS 24 22 364 bekannt, mit denen Pulsationen des Förderstromes von Kreiselpumpen mit Spiralgehäuse vermieden werden sollen. Die WO 91/13259 sieht dazu eine Schrägstellung der Austrittskanten der Laufradschaufeln und die Verwendung zusätzlicher Zwischenschaufeln vor. Dieser bei räumlich gekrümmten Laufradschaufeln sich zwangsläufig einstellende schräge Verlauf der Laufradschaufelenden weist ein bekannt günstigeres Pulsationsverhalten auf. Dazu wurde eine Schrägstellung gewählt, bei der die Übergänge zwischen Schaufelaustrittskante und der einen Laufraddeckscheibe um den Abstand zu einer benachbarten Schaufel an der gegenüberliegenden Laufraddeckscheibe versetzt angeordnet sind. Gewissermaßen liegen die Übergangspunkte zwischen Schaufelaustrittskante und Deckscheibe achsparallel zur Drehachse, während der Verlauf der Schaufelaustrittskante um den Versatz eines Schaufelabstandes diagonal zwischen den Übergangspunkten verläuft. Nachteilig dabei sind die entgegenstehenden hydraulischen und fertigungstechnischen Grenzen. Denn die Krümmung, der Austrittswinkel der Laufradschaufeln sowie deren Schrägstellung können aus hydraulischen Gründen nur in einem relativ kleinen Winkelbereich gegenüber der Rotationsachse verändert werden, da andernfalls ein gewünschter Betriebspunkt der Pumpe nicht erreichbar ist. Derartige Veränderungen können zu Wirkungsgradeinbußen führen.

[0004] Demgegenüber findet bei der DE-OS 24 22 364 ein Laufrad Verwendung, bei dem durch Einsatz einer Zwischenwand die Anzahl der Schaufelkanäle und die Schaufelanzahl vergrößert wird. Durch versetzte Anordnung der Schaufeln um eine halbe Schaufelteilung ergibt sich eine doppelt so hohe Pulsationsfrequenz gegenüber einem Leitapparat, der mit einem normalen Laufrad zusammenwirkt. Das hier zugrundeliegende Prinzip sieht eine Verminderung des Massenstromes pro Schaufelkanal vor, wodurch die Pulsationsenergie vermindert wird.

[0005] Durch die US-A-2 018 092 ist eine einfach wirkende Kreiselpumpe bekannt. In einem topfförmigen Gehäuse rotiert ein Radialrad und fördert in einen Ringraum. In den Ringraum erstrecken sich radial auf der inneren Gehäusewandfläche stehende Bleche, die schraubenförmig zum druckseitigen Radseitenraum hin verlaufen. Die Bleche sind kreisbogenförmig auf gleichen Durchmesser angeordnet. Infolge der fehlenden Überdeckung dieser Bleche erfolgt damit keine Drucksteigerung hinter dem Laufrad. Im Radseitenraum angeordnete Bleche leiten die drallbehaftete Strömung einem Austritt zu.

[0006] Mit der GB-A-112 292 ist eine Maßnahme zur Beeinflussung des Kavitationsverhalten von Spiralgehäusepumpen offenbart. Gegenüber den üblichen sich über 360° entwickelnden Spiralen findet hier eine sich nur über 240° entwickelnde Spirale Verwendung. 120° des Laufradumfanges sind abgedeckt. Dabei weist die jeweils in Strömungsrichtung gesehene erste Hälfte der Laufradabdeckung eine allmähliche Versperrung eines Laufradaustrittsquerschnittes auf, während die zweite Hälfte eine vollständige Versperrung des Laufradaustrittsquerschnittes bewirkt. Diese Versperrungsmaßnahme wird einen Geräusche verursachenden, pulsierenden Pumpenbetrieb zur Folge haben.

[0007] Die US-A-2 362 514 lehrt bei Turboladern die Verwendung einer Spaltvergrößerung zwischen Laufradaustritt und Leitradeintritt. Der Spalt weist einen keilförmigen Querschnitt auf. Somit sollen Sekundärströmungen im Übergang zwischen Lauf- und Leitrad beeinflußt werden, um Vibrationen zu vermeiden. Diese Maßnahme verursacht aber Wirkungsgradeinbußen.

[0008] Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine Lösung zu entwickeln, mit deren Hilfe das hydraulische Geräuschverhalten ohne negative Beeinflussung des Pumpenwirkungsgrades deutlich reduziert wird.

[0009] Die Lösung dieses Problems ist in Anspruch 1 beschrieben. Bei der einem Laufrad nachgeordneten Leiteinrichtung, welche die vom Laufrad erzeugte Geschwindigkeitsenergie des Fördermediums in eine Druckenergie umwandelt, kann es sich um eine Spirale mit mindestens einer Anströmkante oder auch um ein nachgeordnetes Leitrad mit den Anströmkanten der jeweiligen Leitradschaufeln handeln. Entgegen den üblichen Ausführungsformen, bei denen die Anströmkanten parallel zur Drehachse verlauten, weisen die Anströmkanten der Leiteinrichtung einen gegenüber der Drehachse des Laufrades schrägen Verlauf auf. Deren Schrägstellung, unabhängig davon, ob es sich um einen eine Anströmkante bildenden Sporn einer Spirale oder um Anströmkanten von Leitradschaufeln handelt, hat keine nachteiligen Auswirkungen auf die Funktion der Leiteinrichtung. Denn deren Aufgabe, mittels einer in Durchströmrichtung zunehmenden Querschnittsvergrößerung die Geschwindigkeitsenergie des Mediums in Druckenergie umzuwandeln, wird durch den Anströmkantenverlauf nicht beeinflußt. Die Schrägstellung der Anströmkante ist dabei so gewählt, daß der Spalt zwischen Laufrad und Anströmkante weitgehend gleich groß bleibt. Dies erfordert je nach Art der Leiteinrichtung eine oder mehrere räumlich gekrümmte, dreidimensionale Schaufeln. Durch deren Verwendung ergeben sich gleichzeitig bessere hydraulische Verhältnisse.

[0010] Zum Beispiel bei einem Leitrad weisen die Wandflächen der Leitradschaufeln innerhalb des Leitrades eine der Schrägstellung der Anströmkanten folgende Schrägstellung auf. Der dazwischen ausgebildete Schaufelkanal hat also - vereinfacht ausgedrückt - eine Querschnittsfläche, die einem Parallelogramm ähnelt. Entscheidend ist dabei der Verlauf der Eintrittskante. Der daran anschließende Verlauf der Schaufelflächen der Leiteinrichtung kann den üblichen Gepflogenheiten oder Auslegungsregeln entsprechen. Wesentlich ist ein Verlauf, der dem bestimmungsgemäßen Gebrauch der Leiteinrichtung entspricht. In gleicher Weise gilt dies für den als einzelne Schaufel ausgebildeten Sporn eines Spiralgehäuses. Bei einer Leiteinrichtung kann der Eintritt in die Leiteinrichtung für optimale Geräuschreduzierung ausgelegt sein, die Leiteinrichtung selbst für die gewünschte Druckumsetzung gestaltet sein und der Austritt der Leiteinrichtung für die günstigsten Zuströmverhältnisse eines nachgeordneten Laufrades konstruiert sein. Die Leiteinrichtung selbst soll zwischen ihren begrenzenden Wandflächen die gewünschten Druckverhältnisse ermöglichen.

[0011] Diese Gestaltung der Anströmkanten einer einem Laufrad nachgeordneten Leiteinrichtung läßt sich auch mit Hilfe eines anderen Beispiels erklären. Es gilt die Annahme, daß die zwischen zwei ringförmigen Wandflächen angeordneten Leitschaufeln eines Leitrades oder die Anströmkante bzw. der Sporn einer Spirale in der Breite teleskopartig veränderbar und an den Wandflächen über ihre Länge gelenkig befestigt sind. Die Anströmkanten lassen sich dann durch Verdrehung der einen Wandfläche gegenüber der anderen Wandfläche und um deren Mittelpunktachse herum erzeugen. Dabei ändert sich der Verlauf der den Anströmkanten nachgeordneten Schaufel- oder Spornflächen in entsprechender Weise. Es kann jedoch auch jeder andere mögliche Schaufelflächenverlauf konstruktiv verwirklicht werden, der eine bestimmungsgemäße Energieumwandlung durch diffusorartige Vergrößerung des Leitkanalquerschnittes bewirkt.

[0012] Als ein zusätzlicher Vorteil dieser Gestaltungsart von Anströmkanten einer Leiteinrichtung hat sich bei praktischen Versuchen in überraschender Weise deren gravierend verbessertes Kavitationsverhalten gezeigt. Im Vergleich mit einem üblichen Anströmkantenverlauf wurde offenbar, daß unter gleichen Betriebsbedingungen der Kreiselpumpe, die Anströmkante über keinerlei Kavitationsschäden verfügte. Demgegenüber wies die konventionelle Anströmkante einen durch Kavitationserscheinungen bedingten Materialabtrag auf. Und als weiterer Vorteil hat sich noch herausgestellt, daß so gestaltete Schaufeln einer Leiteinrichtung während des Betriebes eine wesentlich geringere dynamische Schaufelbelastung aufwiesen. Damit ist die Möglichkeit gegeben, erfindungsgemäße Leiteinrichtungen höheren Belastungen auszusetzen oder hochbelastende Kreiselpumpen mit einem Sicherheitsvorteil auszustatten, indem die Belastungen an deren Anströmkanten reduziert werden.

[0013] In den Ansprüchen 2 bis 8 sind weitere Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist die Möglichkeit, den radialen Abstand zwischen einer oder mehreren Anströmkanten der Leiteinrichtung und dem Laufrad kleiner als bisher üblich auszuführen. Dadurch ergeben sich hydraulische Vorteile. Aus der Schrägstellung der Anströmkanten eventuell resultierende größere Kräfte lassen sich zum Axialschubausgleich verwenden.

[0014] Bei einem Vorbeilaufen der Austrittskanten der Laufradschaufeln erfolgt keine linienförmige achsparallele Begegnung mehr mit der oder den nachgeordneten Anströmkanten der Leiteinrichtung. Statt dessen streifen die begegnenden Kanten jeweils punktförmig aneinander vorbei. Der dabei entstehende Druckpuls erfolgt somit über einen zeitlich wesentlich längeren Zeitraum und ist auf einen erheblich kleineren räumlichen Bereich beschränkt. Der Aufbau von plötzlichen Druckpulsationen wird damit in einem ganz entscheidenden Maße reduziert. Anstelle einer stoßartig hohen dynamischen Belastung ergibt sich nun eine zyklische Belastung mit erheblich niedrigerem Spannungsniveau. Ursächlich dafür ist eine längere Verweildauer der Schaufelaustrittskanten im Bereich der jeweiligen Anströmkante der Leiteinrichtung. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung fördert ein Schaufelkanal eines Laufrades gleichzeitig in zwei Eintrittskanäle einer nachgeordneten Leiteinrichtung. Dies trifft auch für eine Spirale als Leiteinrichtung zu, da deren spornförmige Anströmkante dann zur Laufradaustrittsbreite diagonal verläuft und mit einer überleitenden Kanalführung in die Hauptspirale ausgestattet ist.

[0015] Bei einer erfindungegemäßen Leiteinrichtung, unabhängig davon, ob es sich um ein Leitrad oder um eine Spirale handelt, sind in Abhängigkeit von der Anwendung findenden Größe der Laufrad-Leiteinrichtungskombinationen sowie der Anzahl der verwendeten Schaufeln eine Vielzahl von möglichen Schrägstellungen der Anströmkante möglich. Die Anströmkante oder -kanten können beispielsweise auch so angeordnet werden, daß sie von gleicher bis zu einer entgegengerichteten Schrägstellung zu den Laufradschaufelaustrittskanten verlaufen. Somit ist ein erheblich größerer Freiraum zur Einflußnahme auf die Geräuschentwicklung durch die Wechselwirkung zwischen den aneinander vorbeistreichenden Schaufelkanten gegeben. Bei einer Anordnung der Schaufelkanten von Laufradaustritt und Leiteinrichtungeintritt mit einer Schrägstellung in gleicher Richtung ist auf einen Winkelversatz zu achten, um eine linienförmige Passage zwischen Anströmkante und Laufradschaufel auszuschließen. Bei den Spiralgehäusen weist die auf die Anströmkante eines Spornes folgende Wandfläche einen strömungsgünstigen Übergang in den nachfolgenden, unveränderten Spiralraum auf.

[0016] Bei Verwendung einer dem Laufrad nachgeordneten erfindungsgemäßen Leiteinrichtung mit engen Spalten zwischen Laufrad und Leiteinrichtung ließen sich Geräuschreduzierungen der Druckpulsationen in der Größenordnung von bis zu 20 dB feststellen. Die schräg verlaufenden Anströmkanten verfügen über eine Länge, die dem 0,1 bis 1,2fachen einer Laufradschaufelteilung am Laufradaustritt entsprechen. In Umfangsrichtung sind demzufolge die Enden der in die begrenzenden Wandflächen übergehenden Anströmkanten zueinander versetzt angeordnet.

[0017] In Abhängigkeit von der Geometrie der Leiteinrichtung, beispielsweise beim Einsatz in mehrstufigen Pumpen, ist es auch möglich, für die Anströmkanten einen nicht linearen Verlauf vorzusehen. Dies kann auch sinnvoll sein bei Verwendung von Laufrädern, deren Schaufelaustrittskanten einen Verlauf aufweisen, welcher eine nicht linear verlaufende Anströmkante einer Leiteinrichtung sinnvoll erscheinen läßt. Eine pfeilförmige Ausbildung, die vergleichbar zu einem Pfeilflügel eine positive oder negative Pfeilung aufweisen kann, ist sowohl an der Anströmkante als auch an der Schaufelaustrittskante des Laufrades anbringbar. Entsprechende Kombinationen ermöglichen für die unterschiedlichsten Anwendungsfälle eine gravierende Reduzierung des Geräuschverhaltens. Eine Pfeilung der Anströmkanten kann beispielsweise bei doppelflutigen Laufradbauformen sinnvoll sein, um keine Axialschubkräfte entstehen zu lassen. Bei üblichen einflutigen Laufrädern kann durch den gewählten Verlauf einer Schrägstellung ein Einfluß auf den Axialschub eines Laufrades ausgeübt werden. Dies kann abhängig sein von der Druckverteilung an einem Laufradaustritt bei dem jeweiligen Auslegepunkt. Denn in Abhängigkeit von den bei einem Laufrad Verwendung findenden Auslegeprinzipien kann die resultierende Druckkomponente zur saug- oder druckseitigen Deckscheibe des Laufrades hin verschoben sein. Mit Hilfe einer entsprechend gewählten Schrägstellung der Anströmkante bzw.-kanten einer Leiteinrichtung ist dann auch eine Beeinflussung der Pumpenkennlinie möglich. Der Punkt optimalen Wirkungsgrades kann dann zu kleiner oder größerer Menge verschoben werden. Mit Hilfe dieser Schrägstellung kann als positiver Nebeneffekt die Gestaltungsfreiheit bei der Auslegung einer Kreiselpumpe vergrößert werden.

[0018] Bezüglich der Geräuschreduzierung ist die erfindungsgemäße Leiteinrichtung unabhängig von einem Laufrad. Sie bietet damit die Möglichkeit zur nachträglichen Umrüstung von bereits installierten Anlagen, wenn diese mit einer auswechselbaren Leiteinrichtung versehen sind bzw. entsprechend anpaßbar sind.

[0019] Aufgrund praktischer Versuche mit einer Leiteinrichtung mit schräg verlaufenden Anströmkanten wurde festgestellt, daß Veränderungen der Spaltweite zwischen Laufrad und Leiteinrichtung die Steilheit einer Pumpenkennlinie beeinflussen. Eine Vergrößerung des Spaltes hat eine Pumpenkennlinie mit flacherer Steigerung zur Folge. Dieser zusätzliche positive Nebeneffekt hat jedoch keine negativen Auswirkungen auf die Geräuschentwicklung. Bei sehr engen Spalten, die sonst bei üblichen Leiteinrichtungen zu starken Druckpulsationen führen, ergeben sich optimale Ansaugverhältnisse mit einer extremen Geräuschreduzierung.

[0020] Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß der Abstand zwischen den Zylinderebenen, auf denen jeweils die Anströmkanten der Leiteinrichtung und die Austrittskanten der Laufschaufeln liegen, unterschiedlich ist. Dieses Merkmal bietet mehrere Vorteile. So können bei einem Leitrad unterschiedliche Abstände zwischen Laufradaustrittsdurchmesser und Leitschaufelanströmkanten vorgesehen werden. Genauso gut könnte ein unterschiedlicher Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Leitschaufeln vorgesehen werden, d. h. jede zweite Anströmkante hätte dann den gleichen Abstand.

[0021] Damit sind einerseits direkte Einflußnahmen auf die von Laufrad und Leiteinrichtung produzierten Geräuschemissionen möglich und zum anderen können die auf die Leiteinrichtung einwirkenden Kräfte besser aufgenommen werden. Die allgemeine Auslegungsregel, wonach die Schaufelanzahl eines Laufrades aus Geräuschgründen nicht mit der Schaufelanzahl einer Leiteinrichtung identisch sein soll, braucht bei einer Kreiselpumpe mit einer erfindungsgemäß gestalteten Leitradeinrichtung nicht mehr beachtet werden.

[0022] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen die

Fig. 1

eine Leiteinrichtung als perspektivische Darstellung eines Leitrades, die

Fig. 2

einen Schnitt durch eine Kreiselpumpe mit einer Spirale als Leiteinrichtung, die

Fig. 3 - 5

verschiedene Schnitte durch die Spirale und die

Fig. 6 - 9

am Beispiel einer Anströmkante deren mögliche verschiedene Verlaufsformen.

[0023] In der Fig 1 ist als Leiteinrichtung 1 eine perspektivische Darstellung eines Leitrades gezeigt. Aus Gründen einer besseren Erkennbarkeit wurde das Leitrad offen dargestellt. Ein Leitrad besteht üblicherweise aus zwei Wandflächen, zwischen denen verbindende Leitschaufeln angeordnet sind. Das hier gezeigte Leitrad verfügt über eine Wandfläche 2, mit der mehrere Leitradschaufeln 3 fest verbunden sind. Die Anströmkanten 4 der Leitschaufeln 3 liegen in dem hier gezeigten Beispiel auf einer Zylinderfläche, die konzentrisch zur Laufraddrehachse angeordnet ist. Auf dieser Zylinderfläche folgen die Anströmkanten der Krümmung der Zylinderfläche und erstrecken sich kreuzend zur Drehachse. Im Meridianschnitt betrachtet, verlaufen bei diesem Beispiel sowohl die Anströmkanten 4 als auch die Austrittskanten 5 achsparallel. Der Meridianschnitt kennzeichnet dabei diejenige Fläche, die eine Schaufel bei ihrer Drehung um die Laufraddrehachse überstreicht.

[0024] In der hier gewählten Darstellung verfügen die Anströmkanten über eine Schrägstellung oder Überdeckung, welche gleich der Schaufelteilung t der Leiteinrichtung 1 ist. Die Anströmkante 4 erstreckt sich von ihrem einen Endpunkt 6, der sich auf der Wandfläche 2 befindet, bis zu ihrem anderen, hier frei im Raum stehenden Endpunkt 7. Die Schrägstellung der Anströmkante 4 wurde dabei so gewählt, daß sich der Endpunkt 7, in Richtung der auf der Zeichenebene stehenden Drehachse gesehen, oberhalb des Endpunktes 6 einer angrenzenden Leitschaufel 3 befindet. Der gegenseitige Versatz der Endpunkte 6, 7 einer Anströmkante 4 entspricht hier dem einfachen einer Schaufelteilung. Je nach Größe der Leiteinrichtung sowie der Schaufelanzahl und der Bauform des Verwendung findenden Laufrades bzw. je nach spezifischer Drehzahl n_q der Kreiselpumpe, kann die Schrägstellung dem 0,1 bis 1,2fachen einer Schaufelteilung t eines Laufrades entsprechen. Bei Kreiselpumpenlaufrädern mit kleinem nq, wie sie von radialen Laufrädern bekannt sind, wird eine Schrägstellung gewählt, die maximal einer Schaufelteilung am Laufradzustritt entspricht. Gewöhnlich wird die Schrägung bei solchen Laufrädern einem kleineren Wert entsprechen, um den Eintrittsquerschnitt einer entsprechend schmalen Leiteinrichtung fertigungstechnisch günstig zu erhalten. Bei Laufrädern mit größerem nq kann infolge der größeren Laufradaustrittsbreite, welcher gewöhnlich auch eine entsprechend breitere Leiteinrichtung nachgeordnet ist, eine Schrägstellung Verwendung finden, die bis zum 1,2fachen einer Schaufelteilung reicht.

[0025] An einem Beispiel sei die Zuordnung von Laufradschaufelzahl und Teilung erklärt. Findet ein Laufrad mit 8 Schaufeln Verwendung, dann würden die Laufradaustrittskanten auf einem Umfangswinkel von 45° befindlich sein. Eine Schrägstellung der Eintrittskanten einer Leiteinrichtung mit halber Laufradschaufelteilung, würde dann, bezogen auf den Umfangswinkel von 45°, einer Schrägstellung von 22,5° entsprechen. Bei einem Laufrad mit 9 Schaufeln wäre deren Schaufelteilung am Außenumfang=360°:9 = 40°. Bei einer Schrägstellung entsprechend einer halben Laufradschaufelteilung würden die Anfangs- und Endpunkte einer Anströmkante einer Leiteinrichtung bezogen auf den Umfangswinkel des Laufrades, um 20° zueinander versetzt angeordnet sein. Es hat sich bei mehrschaufeligen Leiteinrichtungen aus hydraulischen Gründen als zweckmäßig herausgestellt, wenn deren Schaufelanzahl größer ist als die Schaufelanzahl des Laufrades.

[0026] Die hier gezeigte Leiteinrichtung 1 ist aus Gründen einer besseren Erkennbarkeit als sogenanntes offenes Leitrad dargestellt. Es könnte direkt eingebaut werden und z. B. bei einer mehrstufigen Pumpe mit der offenen Seite an einer Stufengehäusewand anliegen. Es ist aber auch ohne weiteres möglich, dieses Leitrad als ein sogenanntes geschlossenes Leitrad auszubilden. Hierbei wären dann die Schaufeln zwischen zwei Wandflächen angeordnet.

[0027] Die Fig. 2 zeigt als Schnittdarstellung ein Gehäuse 8 einer Kreiselpumpe. Die Leiteinrichtung 1 ist hier als Spirale 9 ausgebildet. Innerhalb des Gehäuses 8 ist ein Laufrad 10 angeordnet. Dessen Schaufelaustrittskanten 11 passieren während des Betriebes die Anströmkante 12. Diese erstreckt sich zwischen den Schnittlinien H 1 - H 3 und verläuft schräg zur senkrecht auf der Zeichenebene stehende Drehachse 13. Aus dem Laufrad 10 austretendes Medium wird durch eine Formgebung 14 teilweise in den Druckstutzen 15 und teilweise in die Spirale 9 geleitet. Hierzu verfügt die Anströmkante sowie die Spirale über eine mehr oder weniger stark ausgeprägte Ausformung oder Kehlung 16. Im Ausführungsbeispiel wurde sie aus Gründen einer besseren Übersichtlichkeit vergrößert dargestellt. Diese Querschnittsveränderung der Spirale wird gemäß den gewünschten Betriebsverhältnissen gestaltet. Mit Beginn der Anströmkante 12 entwickelt sich die Ausformung oder Kehlung 16 wie ein Führungskanal in die Spirale hinein. Damit kann eine weitgehend ungestörte Ausschüttung aus dem Laufrad in den Druckstutzen und bei weiterer Drehung des Laufrades der Übergang in den Führungskanal erfolgen. Diese Aufteilung des Förderstromes im Bereich der Anströmkante ermöglicht gewissermaßen einen gleitenden geräuscharmen Übergang im Spornbereich.

[0028] Die Schrägstellung der am Sporn befindlichen Anströmkante 12 kann bis zu einer Schaufelteilung des Laufrades reichen oder bei breiten Laufradaustrittsflächen auch darüberhinaus reichen. Wesentlich ist auch hier die Beibehaltung eines annähernd gleichmäßigen Spaltes zwischen Laufradaustritt und Spiralanfang.

[0029] Die Fig. 3, eine Ansicht gemäß der Schnittlinie H 1, zeigt einen Blick auf die schräg zur Zeichenebene verlaufende Anströmkante 12, welche aus der Spirale 9 austretendes Medium in den Druckstutzen 15 leitet.

[0030] Ein in Strömungsrichtung dahinter liegender Schnitt nach Linie H 2 ist in Fig. 4 dargestellt. Aus dem Laufrad 10 austretendes Medium strömt zum einen in die Kehlung 16 und dort weiter in die Spirale 9. Ein anderer Teil gelangt entlang der Formgebung 14 in den Druckstutzen 15. Je nach Länge bzw. Schrägstellung der Anströmkante 12 kann der für die Zeitdauer des Passierens eines jeweiligen Schaufelkanales eines Laufrades 10 entlang der Anströmkante 12, ein geringer Teil des Fördermediums vom Laufrad 10 direkt in den Druckstutzen 15 gelangen. Eine Wirkungsgradeinbuße ist davon nicht zu erwarten und kann gegebenenfalls durch einfache Anpassungen des Laufrades eleminiert werden.

[0031] In Fig. 5 ist der Querschnitt am Ende der Anströmkante durch die Spirale 9 gemäß Schnitt H 3 gezeigt. Ab dieser Stelle wird das aus dem Laufrad 10 austretende Fördermedium von der Kehlung 16 oder Anformung in die nachfolgende Spirale geleitet.

[0032] Der Verlauf einer Anströmkante 4, 12 kann, wie in den Abwicklungen der Fig. 6 - 9 am Beispiel von jeweils einzelnen Anströmkanten 4, 12 gezeigt ist, auch eine von einer geraden Linie abweichende Form aufweisen. Dies können stetige oder unstetige Verläufe, sprunghafte Veränderungen oder dergleichen sein. Je nachdem an einem Laufradaustritt vorherrschenden Druckverteilungsprofil kann bei Bedarf ein Verlauf einer Anströmkante 4, 12 gewählt werden, der günstigste Verhältnisse im Hinblick auf Stabilität, Geräuschreduzierung und Axialschubverhalten bietet. Die in den Fig. 6 - 9 gezeigten Verläufe sind nur beispielhaft und der Erfindungsgegenstand ist nicht darauf beschränkt. Auch hier ergeben sich durch den gewählten Verlauf keine nachteiligen Auswirkungen auf das Verhalten eines Leitradkanals oder Spiralraumes. Denn dessen Möglichkeit zur Energieumwandlung wird überwiegend durch das dessen Querschnittsverhältnisse bestimmt.

Ansprüche

1. Kreiselpumpe, in deren Gehäuse (8) mindestens ein Laufrad (10) angeordnet ist, dem Laufrad (10) eine Leiteinrichtung (1) zur Umwandlung der Strömungsenergie eines Laufrades (10) in Druckenergie nachgeordnet ist und zu größeren Durchmessern hin verlaufende strömungsführende Flächen der Leiteinrichtung mit ein oder mehreren, einem Laufradaustritt gegenüberliegenden Anströmkanten (4, 12) versehen sind, wobei eine Anströmkante (12) oder die Anströmkanten (4) der Leiteinrichtung (1) im Winkel zur Laufraddrehachse (13) angeordnet sind und bei einem Passieren der Laufradschaufeln ein punktförmiges Überschneiden zwischen Laufradschaufeln und jeweiliger Anströmkante (4, 12) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die leiteinrichtung derart ausgebildet ist, daß sich deren Strömungskanal oder deren Strömungskanäle ausgehend von der Anströmkante (12) oder den Anströmkanten (4) in Durchströmrichtung erweitert bzw. erweitern.

2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge einer schräg verlaufenden Anströmkante (4, 12) größer als die Breite einer Leiteinrichtung (1) ist.

3. Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Länge der Anströmkanten (4, 12) begrenzenden Endpunkte (6, 7,) um das 0,1fache bis 1,2fache einer Laufradschaufelteilung gegeneinander versetzt angeordnet sind.

4. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Laufradaustritt und Anströmkante ein annähernd gleichbleibender Spalt angeordnet ist.

5. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Anströmkante (4, 12) einen nicht linearen Verlauf aufweisen.

6. Kreiselpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anströmkante (4, 12) pfeilförmig verläuft.

7. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittskanten einer Laufradschaufel pfeilförmig verlaufen.

8. Kreiselpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 und 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Ebenen, auf denen jeweils die Anströmkanten (4, 12) der Leiteinrichtung (1) und die Austrittskanten der Laufschaufeln liegen, unterschiedlich ist.

Claims

1. Centrifugal pump in whose housing (8) at least one impeller (10) is arranged, a guide device (1) is arranged downstream of the impeller (10) for converting the flow energy of an impeller (10) into pressure energy, and flow-guiding surfaces of the guide device extending to larger diameters and having one or more leading edges (4,12) opposite an impeller outlet are provided, where a leading edge (12) or the leading edges (4) of the guide device (1) are arranged at an angle to the impeller axis (13), and where upon passing of the impeller blades a punctiform overlap is produced between the impeller blades and the respective leading edge (4, 12), characterized in that the guide device is constructed such that its flow channel or its flow channels widens or widen in the throughflow direction, starting from the leading edge (12) or the leading edges (4).

2. Centrifugal pump according to Claim 1, characterized in that the length of an obliquely extending leading edge (4, 12) is greater than the width of a guide device (1).

3. Centrifugal pump according to Claim 1 or 2, characterized in that the end points (6, 7) limiting the length of the leading edges (4, 12) are arranged offset with respect to one another by 0.1 to 1.2 times an impeller blade pitch.

4. Centrifugal pump according to one of Claims 1, 2 or 3, characterized in that an approximately constant gap is arranged between the impeller outlet and the leading edge.

5. Centrifugal pump according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the respective leading edges (4, 12) have a nonlinear profile.

6. Centrifugal pump according to Claim 5, characterized in that the leading edge (4, 12) extends in the form of an arrow.

7. Centrifugal pump according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the outlet edges of an impeller blade extend in the form of an arrow.

8. Centrifugal pump according to one or more of Claims 1 to 3 and 5 to 7, characterized in that the distance between the planes on which the leading edges (4, 12) of the guide device (1) and the outlet edges of the rotating blades respectively lie varies.

Revendications

1. Pompe centrifuge, dans le corps (8) de laquelle au moins un rotor (10) est disposé, un dispositif de guidage (1) pour convertir l'énergie d'écoulement d'un rotor (10) en énergie de pression est disposé derrière le rotor (10), et des faces du dispositif de guidage conduisant l'écoulement et s'étendant vers les diamètres croissants sont pourvues d'une ou de plusieurs arêtes d'attaque (4, 12) en face d'une sortie du rotor, une arête d'attaque (12) ou les arêtes d'attaque (4) du dispositif de guidage (1) étant disposées à un certain angle par rapport à l'axe de rotation du rotor (13) et lors d'un passage des aubes du rotor, une intersection ponctuelle se produisant entre les aubes du rotor et chaque arête d'attaque (4, 12), caractérisée en ce que le dispositif de guidage est conçu de telle sorte que son canal d'écoulement ou ses canaux d'écoulement s'élargit ou s'élargissent depuis l'arête d'attaque (12) ou les arêtes d'attaque (4) dans la direction de l'écoulement.

2. Pompe centrifuge selon la revendication 1, caractérisée en ce que la longueur d'une arête d'attaque s'étendant en biais (4, 12) est plus grande que la largeur d'un dispositif de guidage (1).

3. Pompe centrifuge selon les revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les points (6, 7) limitant la longueur des arêtes d'attaque (4, 12) sont disposés avec un décalage mutuel de 0,1 fois à 1,2 fois le pas entre les aubes de rotor.

4. Pompe centrifuge selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisée en ce qu'entre la sortie du rotor et l'arête d'attaque est disposée une fente quasiinvariable.

5. Pompe centrifuge selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les arêtes d'attaque respectives (4, 12) présentent un profil non linéaire.

6. Pompe centrifuge selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'arête d'attaque (4, 12) s'étend en forme de flèche.

7. Pompe centrifuge selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les arêtes de fuite d'une aube de rotor s'étendent en forme de flèche.

8. Pompe centrifuge selon l'une quelconque ou plusieurs des revendications 1 à 3 et 5 à 7, caractérisée en ce que l'écart entre les plans dans lesquels se trouvent respectivement les arêtes d'attaque (4, 12) du dispositif de guidage (1) et les arêtes de fuite des aubes directrices est différent.

Zeichnung