WO2004040145A1 - Laufrad für eine kreiselpumpe - Google Patents

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    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
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    • F04D29/2205—Conventional flow pattern
    • F04D29/2216—Shape, geometry

Definitions

  • the invention relates to an impeller for a centrifugal pump and to a use of the impeller.
  • Impellers for centrifugal pumps are known. They are provided with blades through which the medium to be pumped, which is introduced vertically onto the blades, is deflected in the radial direction and is discharged laterally from the impeller to the pressure port of the centrifugal pump.
  • the structural design of blades is particularly important. In “flow machines” by Karl Pfleiderer, Hartwig Petermann, 6th edition, pages 156 to 165, aspects are explained according to which the blades are to be designed constructively. It is emphasized, for example, that the course of the suction edge of the blade should be selected so that it connects to the side walls at as steep an angle as possible from the pressure edge.
  • the invention has for its object to provide an impeller for a centrifugal pump, in which a relatively high efficiency can be achieved even in smaller designs.
  • the object on which the invention is based is achieved by an impeller for a centrifugal pump, in which at least three blades are arranged between a front cover disc and a rear cover disc, the arc of the suction edge of at least one blade having a sinusoidal shape in the plan view of the inlet side of the medium to be conveyed a single turning point W.
  • the suction edge is to be understood as the edge of each blade facing the flowing medium. Liquids, gases or, for example, suspensions can also be used as conveying media be used.
  • the point of the arc that separates two parts of different curvature is to be understood as the turning point. What is meant here is the arcuate course that the viewer sees in the top view of the entry side of the medium to be conveyed.
  • the impeller has a relatively high degree of efficiency even in the case of smaller structural configurations. This is the case, for example, if the diameter of the impeller is between 5 and 6 cm.
  • the efficiency is to be understood as the quotient of the hydraulic power and the power supplied, for example, the product of the throughput and
  • Pressure difference is meant. In most cases, both an increase in throughput and an increase in pressure difference can be achieved.
  • a preferred embodiment of the invention is that the turning point W is closer to the inner end B of the suction edge than to the outer end A of the suction edge. This measure allows the efficiency to be increased even further.
  • the impeller for a centrifugal pump is therefore particularly advantageously suitable for a wide range of uses.
  • the arcs of the suction edges of all blades have the same design. Under the same design is to be understood that the arches of the suction edges of all blades in a top view of the
  • the inlet side of the medium to be conveyed is sinusoidal with a single turning point W.
  • all inner ends B of the arcs of the suction edges lie on a circle in relation to the top view of the inlet side of the medium to be conveyed. This optimizes the flow behavior inside the impeller for the centrifugal pump.
  • the side of the rear cover plate facing the flow direction of the medium to be conveyed is convex.
  • the arrangement of an otherwise conventional inlet spinner in the form of a bead-like projection is dispensed with.
  • the convex design improves the flow properties in the area of the rear cover plate.
  • the invention relates to the use of the impeller in a centrifugal pump for conveying cooling water in a motor vehicle.
  • the cooling in the motor vehicle can be optimized, which is a direct consequence of the increase in efficiency by the impeller for a centrifugal pump.
  • Fig. 1 shows the impeller for a centrifugal pump in a top view.
  • Fig. 2 shows the impeller for a centrifugal pump in cross section.
  • Fig. 3 shows the impeller for a centrifugal pump in the three-dimensional representation.
  • Fig. 1 is the impeller for a centrifugal pump in the
  • the impeller has a plurality of blades 1, the arc 2 of the suction edge of the blades 1 running sinusoidally with a single turning point W.
  • the sinusoidal course is illustrated by the coordinate system with the abscissa X and the ordinate Y.
  • the associated sheet 2 of the suction edge is highlighted in bold.
  • the turning point W is closer to the inner end B of the curve 2 of the suction edge than to the outer end A of the curve 2 of the suction edge.
  • a total of seven blades 1 are arranged.
  • the arches 2 of the suction edges of all blades 1 are of the same design. All inner ends B of the arches 2 of the suction edges lie on a circle 7, based on the plan view of the inlet side of the medium to be conveyed.
  • Cross section shown. It has an inlet side 3 in the middle for the medium to be conveyed.
  • the medium to be pumped flows through the impeller for the centrifugal pump and passes through outlet 4 of the impeller to the pressure port of the centrifugal pump (not shown).
  • the side 6 ′ of the rear cover disk 6 facing the direction of flow of the medium to be conveyed is convex and has a flat surface 6 , x in the center.
  • a storage space for the medium to be conveyed is formed on this flat surface 6 V , which can thereby reach the outlet side 4 of the impeller more quickly.
  • the individual blades 1 are arranged between the front cover plate 5 and the rear cover plate 6. In Fig.
  • the impeller for a centrifugal pump is shown three-dimensionally. It is usually made of plastic. Thermosets are used in a particularly advantageous manner.
  • the impeller is particularly advantageously used in a centrifugal pump for conveying cooling water in a motor vehicle. The diameter of the impeller is then between 4 and 7 cm. Although such an impeller is designed to be relatively small, the centrifugal pump can achieve a relatively high efficiency.

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Abstract

Bei dem Laufrad sind zwischen einer vorderen Deckscheibe (5) und einer hinteren Deckscheibe (6) mindestens drei Schaufeln angeordnet, wobei der Bogen der Saugkante mindestens einer Schaufel (1) in der Draufsicht auf die Eintritts­seite (3) des zu fördernden Mediums sinusförmig mit einem einzigen Wendepunkt W verläuft. Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung des Laufrades in einer Kreiselpumpe zur Förderung von Kühlwasser in einem Kraftfahrzeug.

Description

Beschreibung
Laufrad für eine Kreiselpumpe
Die Erfindung bezieht sich auf ein Laufrad für eine Kreiselpumpe sowie auf eine Verwendung des Laufrades .
Laufräder für Kreiselpumpen sind bekannt. Sie sind mit Schaufeln versehen, durch welche das zu fördernde Medium, das senkrecht auf die Schaufeln eingeleitet wird, in radialer Richtung umgelenkt und seitlich aus dem Laufrad zum Druckstutzen der Kreiselpumpe abgeleitet wird. Der konstruktiven Ausgestaltung von Schaufeln kommt dabei eine besonders hohe Bedeutung zu. In "Strömungsmaschinen" von Karl Pfleiderer, Hartwig Petermann, 6. Auflage, Seiten 156 bis 165 werden Aspekte dargelegt, nach welchen die Schaufeln konstruktiv auszugestalten sind. Dabei wird beispielsweise herausgestellt, dass der Verlauf der Saugkante der Schaufel so gewählt werden soll, dass sie in genügendem Abstand von der Druckkante an die Seitenwände mit möglichst steilen Winkeln anschließt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Laufrad für eine Kreiselpumpe zu schaffen, bei dem auch in kleineren baulichen Ausführungen ein relativ hoher Wirkungsgrad erreicht werden kann.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch ein Laufrad für eine Kreiselpumpe gelöst, bei dem zwischen einer vorderen Deckscheibe und einer hinteren Deckscheibe mindestens drei Schaufeln angeordnet sind, wobei der Bogen der Saugkante mindestens einer Schaufel in der Draufsicht auf die Eintrittsseite des zu fördernden Mediums sinusförmig mit einem einzigen Wendepunkt W verläuft . Als Saugkante ist dabei die dem strömenden Medium zugewandte Kante einer jeden Schaufel zu verstehen. Als fördernde Medien können Flüssigkeiten, Gase oder beispielsweise auch Suspensionen eingesetzt werden. Als Wendepunkt ist derjenige Punkt des Bogens zu verstehen, der zwei Teile verschiedener Krümmung trennt. Dabei ist der bogenförmige Verlauf gemeint, der sich dem Betrachter in der Draufsicht auf die Eintrittsseite des zu fördernden Mediums bietet. Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass das Laufrad auch bei kleineren konstruktiven Ausgestaltungen einen relativ hohen Wirkungsgrad aufweist . Dies ist beispielsweise dann gegeben, wenn der Durchmesser des Laufrades zwischen 5 und 6 cm beträgt. Je größer das Laufrad für die Kreiselpumpe konstruktiv ausgelegt ist, desto höher ist der Wirkungsgrad. Dabei ist unter dem Wirkungsgrad beispielsweise der Quotient aus der abgeführten hydraulischen Leistung und der zugeführten Leistung zu verstehen, wobei mit der abgeführten hydraulischen Leistung das Produkt aus Durchsatz und
Druckdifferenz gemeint ist. In den meisten Fällen lässt sich dadurch sowohl eine Erhöhung des Durchsatzes als auch eine Erhöhung der Druckdifferenz erzielen.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der Wendepunkt W näher am inneren Ende B des Bogens der Saugkante als am äußeren Ende A des Bogens der Saugkante liegt. Durch diese Maßnahme lässt sich der Wirkungsgrad noch weiter steigern.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden 7 bis 15 Schaufeln angeordnet. Das Laufrad für eine Kreiselpumpe ist dadurch in besonders vorteilhafter Weise für vielerlei Einsatzzwecke geeignet.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bögen der Saugkanten aller Schaufeln gleichartig ausgebildet sind. Unter der gleichartigen Ausbildung ist dabei zu verstehen, dass die Bögen der Saugkanten aller Schaufeln in der Draufsicht auf die
Eintrittsseite des zu fördernden Mediums sinusförmig mit einem einzigen Wendepunkt W verlaufen. Durch diese Maßnahme wird der Wirkungsgrad ebenfalls erhöht und gleichzeitig die Fertigung des Laufrades erleichtert.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass alle inneren Enden B der Bögen der Saugkanten bezogen auf die Draufsicht auf die Eintrittsseite des zu fördernden Mediums auf einem Kreis liegen. Dies optimiert das Strömungsverhalten im Inneren des Laufrades für die Kreiselpumpe .
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die der Strömungsrichtung des zu fördernden Mediums zugewandte Seite der hinteren Deckscheibe konvex ausgebildet. Auf die Anordnung eines sonst üblichen EinlaufSpinners in Form eines wulstartigen Vorsprunges wird dabei verzichtet.
Die konvexe Ausbildung verbessert die Strömungseigenschaften im Bereich der hinteren Deckscheibe.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die der Strömungsrichtung des zu fördernden Mediums zugewandten
Seite der hinteren Deckscheibe mittig eine plane Fläche auf. Auf diese Weise wird an der planen Fläche ein Stauraum geschaffen, in dem es zur Verwirbelungen kommt, durch welche das strömende Medium seitlich in bevorzugter Weise zum Austritt des Laufrades gelangen kann.
Gegenstand der Erfindung ist schließlich die Verwendung des Laufrades in einer Kreiselpumpe zur Förderung von Kühlwasser in einem Kraftfahrzeug. Auf diese Weise lässt sich die Kühlung im Kraftfahrzeug optimieren, was eine direkte Folge der Erhöhung des Wirkungsgrades durch das Laufrad für eine Kreiselpumpe ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung (Fig. 1 bis Fig. 3) näher und beispielhaft erläutert. Fig. 1 zeigt das Laufrad für eine Kreiselpumpe in der Draufsicht .
Fig. 2 zeigt das Laufrad für eine Kreiselpumpe im Querschnitt .
Fig. 3 zeigt das Laufrad für eine Kreiselpumpe in der dreidimensionalen Darstellung.
In Fig. 1 ist das Laufrad für eine Kreiselpumpe in der
Draufsicht dargestellt. Das Laufrad weist mehrere Schaufeln 1 auf, wobei der Bogen 2 der Saugkante der Schaufeln 1 sinusförmig mit einem einzigen Wendepunkt W verläuft. Der sinusförmige Verlauf wird durch das Koordinatensystem mit der Abszisse X und der Ordinate Y verdeutlicht. Der zugehörige Bogen 2 der Saugkante ist dabei fettgedruckt herausgestellt. Der Wendepunkt W liegt dabei näher am inneren Ende B des Bogens 2 der Saugkante als am äußeren Ende A des Bogens 2 der Saugkante. Insgesamt sind sieben Schaufeln 1 angeordnet. Die Bögen 2 der Saugkanten aller Schaufeln 1 sind dabei gleichartig ausgebildet . Alle inneren Enden B der Bögen 2 der Saugkanten liegen, bezogen auf die Draufsicht auf die Eintrittsseite des zu fördernden Mediums, auf einem Kreis 7.
In Fig. 2 ist das Laufrad für eine Kreiselpumpe im
Querschnitt dargestellt. Es weist mittig eine Eintrittsseite 3 für das zu fördernde Medium auf . Das zu fördernde Medium durchströmt das Laufrad für die Kreiselpumpe und gelangt über den Austritt 4 des Laufrades zum Druckstutzen der Kreiselpumpe (nicht dargestellt) . Die der Strömungsrichtung des zu fördernden Mediums zugewandte Seite 6 ' der hinteren Deckscheibe 6 ist konvex ausgebildet und weist mittig eine plane Fläche 6,x auf. An dieser planen Fläche 6 V bildet sich im Betrieb ein Stauraum für das zu fördernde Medium aus, das dadurch schneller zur Austrittsseite 4 des Laufrades gelangen kann. Die einzelnen Schaufeln 1 sind zwischen der vorderen Deckscheibe 5 und der hinteren Deckscheibe 6 angeordnet . In Fig. 3 ist das Laufrad für eine Kreiselpumpe dreidimensional dargestellt. Es wird in der Regel aus Kunststoff hergestellt. Dabei kommen in besonders vorteilhafter Weise Duroplaste zum Einsatz. Besonders vorteilhaft wird das Laufrad in einer Kreiselpumpe zur Förderung von Kühlwasser in einem Kraftfahrzeug eingesetzt. Der Durchmesser des Laufrades liegt dann zwischen 4 und 7 cm. Obwohl ein solches Laufrad relativ klein ausgestaltet ist, lässt sich ein relativ hoher Wirkungsgrad der Kreiselpumpe erreichen.

Claims

Patentansprüche
1. Laufrad für eine Kreiselpumpe, bei dem zwischen einer vorderen Deckscheibe (5) und einer hinteren Deckscheibe
(6) mindestens drei Schaufeln (1) angeordnet sind, wobei der Bogen (2) der Saugkante mindestens einer Schaufel (1) in der Draufsicht auf die Eintrittsseite (3) des zu fördernden Mediums sinusförmig mit einem einzigen Wendepunkt W verläuft.
2. Laufrad nach Anspruch 1, bei dem der Wendepunkt W näher am inneren Ende B des Bogens (2) der Saugkante als am äußeren Ende A des Bogens (2) der Saugkante liegt.
3. Laufrad nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem 7 bis 15 Schaufeln (1) angeordnet sind.
4. Laufrad nach einem der Ansprüche bis 3 , bei dem die Bögen (2) der Saugkanten aller Schaufeln (1) gleichartig ausgebildet sind.
5. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem alle inneren Enden B der Bögen (2) der Saugkanten, bezogen auf die Draufsicht auf die Eintrittsseite (3) des zu fördernden Mediums, auf einem Kreis (7) liegen.
6. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die der Strömungsrichtung des zu fördernden Mediums zugewandte Seite (6 ) der hinteren Deckscheibe (6) konvex ausgebildet ist.
7. Laufrad nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die der Strömungsrichtung des zu fördernden Mediums zugewandte Seite (6λ) der hinteren Deckscheibe (6) mittig eine plane Fläche (6'') aufweist. Verwendung des Laufrades nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in einer Kreiselpumpe zur Förderung von Kühlwasser in einem Kraftfahrzeug.
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