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Kreiselpumpe zum Fördern von gasförmigen oder flüssigen Mitteln.
Die Erfindung bezieht sich anf Kreiselpumpen zum Verdichten oder Fördern von gasförmigen oder flüssigen Mitteln. Bei der Verwendung von Turbomaschinen tritt in solchen Fällen, in denen der Widerstand der austretenden Luft oder Flüssigkplt erheb- lichen Schwankungen unterworfen ist, der Übelstand auf, dass bei einem Abfallen des Widerstandes eine bedeutende Steigerung der Luft- oder Flüssigkeitsmenge eintritt. Damit ist bekanntlich eine Steigerung des Kraftbedarfes verbunden.
Abgesehen von dieser unerwünschten Kraftbedarfssteigerung, die bei Durchbrennen der Sicherung des Eiektro- motors zu sehr schädlichen Betriebsstockungen fUhren kann, ist in vielen Fällen die Lieferung einer in der Zeiteinheit stets gleichbleibenden Flüssigkeits-, Luft- oder Gasmenge auch bei schwankendem Widerstand für einen geordneten Betrieb notwendig. Überall da, wo, wie in Hochöfen, Kupolöfen usw., eine gleichmässige Verbrennung verlangt wird, muss von dem Gebläse, das die Verbrennungsluft zuführt, eine stets gleichmässige
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presst wird, nebensächlich. Dieser Druck muss nur immer so gross sein. dass er stets die bestimmte Luftmenge durch d) a Brennschicht bindurcbdrücken kann.
Um in solchen Fällen die Liefermenge glerchlbleibend zu halten. hat man Regelungs-
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schreiten vermag. Damit wird es auch ausgeschlossen, dass der Kraftbedarf bei sinkendem Widerstand unzulässige Werte erreicht.
Der Stossverlust wird bei derselben verhältnismässigen Überschreitung einen Höchstwert erreichen bei einem Werte von tg # = d wie sich aus folgender Betrachtung ergibt :
Ist die Radialgeschwindkeitsteilkraft vr, wenn die Liefermenge regelrecht ist, so wächst dieser Wert auf Vr. (1 + p), wenn die gewöhnliche Liefermenge sich um p% erhöht. Der Winkel des aus dem Laufrad strömenden Strahles sei b bei gewöhnlicher Liefer-
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sein. Der Wert dieser Vergrösserung ergibt sich (der Einfachheit halber sei vr gleichzeitig die relative Austrittsgeschwindigkeit) zu
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wobei u die Umfangsgeschwindigkeit bedeutet, die während des Vorganges gleich bleibt.
Da tg D=##, ergibt sich einfaht #######=i+p. Löst man diese Gleichung, nach u td g tg x auf, so wird
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tgx gibt offenbar ein unmittelbares Mass für die Grösse des Stosses. Betrachtet man die Zunahme des Winkels d (tg x) als Funktion von d (tg 0), se erkennt man durch Differentiation, dass diese Zunahme bei der bestimmten gleichbleibenden Veränderung der Liefermenge um
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Daher ergibt sich, dass der günstigste Wert für den Leitradwinhel ungefähr 45 beträgt. dass also die Stosswirkung im Sinne der Regelung umso kräftiger auftritt, je mehr man sich mit 8 dem Werte von 450 nähert. Verhältnismässig grosse Radialgeschwindigkeiten sind also im Sinne der Regelung vorteilhaft.
Indessen wird die durch diesen Stossverlust erreichbare Drosselung allein in der Regel nicht ausreichen, um eine genügende Mengenregelung zu erreichen, vielmehr muss man dazu auch die Einschnürung des Fördermittels benutzen. Um diese beliebig gross zu machen, wenn die Liefermenge über das gewöhnliche Mass steigt. hat man nur nötig, eine genügend grosse Anzahl von Schaufeln auf dem Umfange zu verteilen, die Teilung also genügend klein zu machen. An jeder Schaufel wird sich offenbar dieselbe Einschnürung des Fördermittels einstellen, der übrigbleibende freie Querschnitt wird folglich um so kleiner ausfallen, je kleiner die Teilung gewählt ist.
Diese Verhältnisse sind leicht an Hand der Fig, 2 zu übersehen, die einen Leitkanal darstellt, wobei die Richtung des Luftstromes für den Fall angegeben it, dans mehr Luft als gewöhnlich gefördert wird. Bei stossfreiem Eintritt der Luft, also regelrechtem
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Den Wert m kann mau durch Erfahrung oder Versuch in seiner Abhängigkeit von der wirklichen Strahlrichtung oder, was dasselbe bedeutet, von der prozentmässigen Überschreitung der gewöhnlichen Liefermenge kennen) ernen. Wird alsdann durch einen bestimmten Betrieb vorgeschrieben, dass bei einer Widerstandsschwankung die Steigerung
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Grösse der Wert von t berechnen, der jene gewollte Wirkung sichert.
Die gleiche Überlegung gilt sinngemäss für den Lufteintritt in das Laufrad. Auch hier kann durch genügend grosse Anzahl von Schaufeln die Drosselwirkung beliebig gross gemacht werden.
Erfahrungsgemäss steht bei Turbomaschinen der Kraftbedarf ungefähr im geraden Verhältnis zur Durchflussmenge. Es kann daher bei der Schaufel regelung nach der Erfindung der grössere Kraftbedarf auch nicht um mehr als /o über den gewöhnlichen steigen.
Hinsichtlich der praktischen Ausführung soll erwähnt werden, dass zunächst im allgemeinen die Nutzwirkung bei stossfreiem Luftzutritt in das Leitrad mit der Anzahl
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Wirkung wegen der Vergrösserung der Reibung wieder abnehmen. Ausserdem müssen die Schaufeln um so sorgfältiger zugeschärft werden, je grösser ihre Anzahl ist. Aus diesen Erwägungen heraus werden bei Anwendung der Erfindung, die eine weit grössere Anzahl von Leitschaufdn bedingt, als bisher bei Turbokompressoren und Schleuderpumpen üblich ist, polierte Stahlbänder bis etwa 1/4 mm Wandstärke herab als Schaufeln verwendet.
Diese Schaufeln werden vorzugsweise im Kompressor selbst dadurch in die Schaufelform gebogen, dass sie zwischen entsprechend geformte Passstücke festgeklemmt werden. Man braucht nun die Schaufeln nicht mehr zu biegen, bevor sie in den Kompressor eingebaut werden. Durch ein solches Biegen würde ihre glatte Oberfläche mehr oder weniger leiden. Durch die Verwendung von solchen polierten Stahlschaufeln erhalten die Leitkanäle für die Luft oder Flüssigkeit sehr glatte Wandungen. Die Schaufeln können bis auf das äusserste zugeschärft werden. Infolge dieser beiden Umstände ist bei gewöhnlicher Leistung und stossfreiem Eintritt der Luft oder der Flüssigkeit die Leistung der Maschine sehr hoch, trotzdem eine grosse Zahl von Schaufeln. Verwendung findet.
Die Fig. 3 bis 8 zeigen die Anordnung der Schaufeln. Die Verwendung dieser Schaufeln ist nach dem vorstehenden insbesondere dann empfehlenswert, wenn es sich um eine selbsttätig geregelte Maschine handelt. Indessen lassen sich die Schaufeln auch da vorteilhaft verwenden, wo die beschriebene Selbstregelung durch die Ausbildung der Leitschaufeln nicht verwendet ist.
Das Gehäuse e und das Laufrad J der Turbomaschine sind mit ringförmigen, schwalbenschwanzförmigcn Ausdrehungen kund k1 \'ersehen, in die Klemmstücke n und b eingepasst sind. Die Klemmstücke sind entsprechend der gewünschten Form der Schaufeln c und el geformt. Zwischen ihnen liegen die Leit-und Laufradschaufein c und cl Diese sind aus elastischen. hoch polierten Blechstücken hergestellt, die aus Stahlbändern ge- schnitten sind. Sie werden erst durch die Klemmstücke n und b in ihre Form gebogen und dann von diesen festgehalten.
Im allgemeinen genügt zum Festhalten der Schaufeln die Reibung. Wenn jedoch die Umfangsgeschwindigkeit des Laufrades sehr gross ist, empfiehlt es sich, die Schaufeln noch weiterhin derart zu befestigen, dass sie nicht durch die Fliehkraft herausgeschleudert werden können. Zu diesem Zwecke ist es vorteilhaft, Stifte f vorzusehen, die durch
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gestellt werden. Man kann ihnen eine Hochpoliter mit Hilfe von Schmirgeländeren erteilen. so dass die Reibung der Luft oder der Flüssigkeit ausserordentlich gering wird. Selbst bei hohen Umlaufgeschwindigkeiten können sie aus Cuss oder Aluminium hergestellt werden, da sie durch die Fliehkrift ausschliesslich Druckspannungen ausgesetzt sind.
Sollen die Laufradschaufeln cl durch einen Ring h abgedeckt werden, so wird dieser Ring durch Stebbolzen befestigt (Fig 5 und 6). Diese werden gleichfalls durch Stahlbänder überdeckt, die durch geeignete Klemmstücke befestigt werden. Hiedurch werden in den Laufradkanälen Wirbelungen vermieden.
Im allgemeinen wird es sich empfehlen. beide Arten der Regelung. nämlich die Regelung auf Grund des Stoss verlustes und die Regelung auf Grund der Einschnürung, gleichzeitig zu verwenden. Indessen wird man in einzelnen Fällen auch mit einem einzigen dieser beiden Mittel auskommen können. Die Erfindung lässt sich auch bei mehrstufigen oder solchen Maschinen anwenden, die ihrer baulichen Ausführung nach von der in den Zeichnungen abgebildeten abweichen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
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tätiger Regelung auf gleichbleibende Fördermengen bei schwankendem Gegendruck, dadurch gekennzeichnet. dass der Eintrittswinkel der Leitschaufeln sich soweit dem Winkel von 4f'" nähert, bzw. die Teilung der Leitschaufeln oder der Laufradschaufetn oder beider soweit unter das im Hinblick auf die Führung des Arbeitsmittels übliche Mass verkleinert ist, dass bei fallendem Gegendruck der Stossverlust bzw. die Einschnürung des geförderten Mtttels in den Kanälen ausreicht, um ein Steigen der Fördermenge über eine gewünschte Höhe zu verhindern.