Als Arbeitsmaschine ausgebildete Strömungsmaschine. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf als Arbeitsmaschinen ausgebildete Strömungs maschinen, wie z. B. Pumpen, Gebläse, Kom pressoren, Flüssigkeitsgetriebe usw.
Die Erfindung ermöglicht es, bei derarti- rien Strömungsmaschinen, insbesondere bei Pumpen, den Wirkungsgrad zu erhöhen und dabei eine Konstruktion anzuwenden, die eine Vereinfachung in der Fabrikation und eine Verminderung von Gewicht und Raumbedarf er-ibt.
Die erfindungsgemässe Strömungsmaschine zeichnet sieh aus durch mindestens ein einen Schaufelkranz aufweisendes Rad, das einen zweiten Schaufelkranz trägt und auf einer Welle angeordnet ist, wobei der Eintritt des zweiten Schaufelkranzes in einem andern ra dialen Abstand von der Wellenachse angeord net ist, als derjenige des ersten Schaufel kranzes und die Zulaufrichtung zu den beiden Schaufelkränzen entgegengesetzt ist und fer ner, dass Mittel zwischen den beiden Schaufel kränzen zur Strömungsbeeinflussung vorge sehen sind.
Die Erfindung ist. nachstehend in einigen Ausführungsbeispielen an Hand der Fig. 1 bis 6 näher erläutert. Hierbei zeigen: Fisp.1 ein Rad eines Beispiels mit zwei Schaufelkränzen mit einander zugekehrten Zu strömungsöffnungen, Fig.2 ein Rad eines Beispiels mit zwei Schaufelkränzen, bei dem der getragene Schau felkranz zuerst beaufschlagt wird, Fig. 3 ein Rad eines Beispiels, bei dem der getragene Schaufelkranz auf der Kanalwand des Rades angeordnet ist, Fig. 4 ein Rad eines Beispiels mit radial übereinander angeordneten Axialkränzen,
Fig. 5 ein Rad eines Beispiels mit einem Axialschaufelkranz, Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel, aus einer zweistufigen Kreiselpumpe bestehend, im Längsschnitt.
Die Strömungsmaschine gemäss den Fig. 1 bis 5 weisen sämtlich mindestens ein Rad auf, das auf der Welle befestigt ist, also mit dieser zusammen rotiert und einen Schaufelkranz, sowie einen zweiten Schaufelkranz trägt.
In Pig.1 ist auf der Maschinenwelle 1 das Rad 2 befestigt, das einen Schaufelkranz 2' aufweist, der über die Eintrittsöffnung 3 be- a.ufschlagt wird. Das Rad trägt einen zweiten Schaufelkranz 5, der seinerseits in Gegenrich- tung beaufschlagt wird. Zwischen den beiden Schaufelkränzen ist das Leitrad 4 oder ein anderes, geeignetes, einen Druckanstieg bewir kendes klittel, etwa ein Diffusor oder der gleichen, vorhanden.
Dabei ist die Eintrittsöff- nung für den Schaufelkranz 5 in einem grö sseren radialen Abstand von der Achse 1' der Welle 1 als die Eintrittsöffnung 3 des Schaufel kranzes 2. Wie ersichtlich, verlaufen die Zu laufrichtungen zu den Schaufelkränzen ent gegengesetzt.
Bei der Anordnung nach Fig. 2 wird da= gegen der Schaufelkranz 6, der vom Rad 2 getragen wird, zuerst über die Eintrittsöff- nung 3 beaufschlagt. Der Schaufelkranz 8 ist hier dem Schaufelkranz 6 nachgeschaltet und zwischen beiden Kränzen ist eine ortsfeste Leitvorrichtung 7 angeordnet.
Bei den beiden Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und 2 ergibt sich also die Möglichkeit, zwischen den beiden Schaufelkränzen eine Drucksteigerung zu verwirklichen, durch An ordnung geeigneter Mittel 4, 7 zur Strömungs beeinflussung. Bekanntlich weisen Pumpen, Gebläse, Kompressoren usw. normaler Bauart als Hauptnachteil die Entstehung eines erheb lichen Achsschubes auf, was sogenannte Aus gleichlöcher in den Kreiselrädern erforderlich macht, sowie den Einbau von Ausgleichschei- ben, speziellen Lagern usw. Alle diese Vorrich tungen sind energetisch ungünstig und kraft verzehrend.
Bei den vorliegenden Anordnun gen wird dieser Nachteil dadurch vollständig vermieden, dass die beiden Schaufelkränze des Rades mit zueinander gegenläufigen Zuström- richtungen angeordnet werden. Daraus er geben sich axial gegeneinander gerichtete Achsschubkomponenten, die sich gegenseitig völlig kompensieren können. Ausgleichlöcher, Speziallager usw. sind hierbei überflüssig, der artige Strömungsmaschinen sind konstruktiv einfacher und billiger herstellbar. Auch arbei ten sie infolge des hierdurch erzielbaren Ener giegewinnes mit höherem Wirkungsgrad.
Um den Raum innerhalb des Rades, und zwar zwischen den beiden Schaufelkränzen hydraulisch möglichst vollkommen auszunüt zen, ist in Fig.3 als Mittel zur Strömungs beeinflussung ein mitlaufender Zentripetal- Schaufelkranz 12 vorgesehen.
Bei der vorliegenden Bauart von Strö- mim.gsmasehinen können die beiden Schaufel kränze des Rades sowohl solche des radialen, wie auch des axialen Systems sein oder ein zeln bzw. zusammen Kombinationen der bei den genannten Systeme bilden. Eine Aus führung mit einem Rad, das zwei axiale Schaufelkränze aufweist, zeigt die Fig. 4. Auf der Welle 1 ist hier das Rad mit dem Schau felkranz 13 axialer Bauart angebracht, wobei dieser Kranz über die Eingangsöffnung 3 be- aufschlagt und der zweite Schaufelkranz 14, ebenfalls axialer Bauart vom Rad getragen wird, wobei beide Kränze gegenläufig durch strömt werden.
Ein Rad mit einem ersten Schaufelkranz 15 axialer Bauart und einem zweiten Schaufelkranz 16 radialer Bauart zeigt die Fig. 5.
Bei Maschinen der vorliegenden Bauart kann der vom Rad getragene Schaufelkranz auch freilaufend auf dem. tragenden Rad und mit diesem nach Wahl kuppelbar sein, was sich dann als zweckmässig erweist, wenn be reits nach dem Primär-Sehaufelkranz eine Entnahme von Flüssigkeit oder Gas aus der Maschine erwünscht ist.
Räder der beschriebenen Ausführungen mit gegenläufig zueinander angeordneten Zu- strömöffnungen bieten auch den Vorteil, dass ein derartiges zweistufiges Rad fliegend auf einer -\fielle angeordnet werden kann. Dies er möglicht erhebliche CTewiehtsersparnisse, die bis zu 60 % gegenüber bekannten Konstruk tionen betragen können, sowie konstruktive und bauliche Vereinfachungen. Es kann auch je ein solches Rad an jedem Ende einer Welle fliegend angeordnet sein, wobei die Überlei tung vom ersten Rad zum zweiten Rad z. B. durch eine einfache Rohrleitung möglich ist.
Der Antrieb erfolgt hierbei beispielsweise über ein Getriebe, eine Riemenscheibe oder der gleichen, die zwischen den beiden Doppel rädern angeordnet ist.
Ferner ist die Hintereinanderschaltung einer beliebigen Zahl von solchen Rädern mög lich, wie z. B. bei der Herstellung von Multi- Stage-Pumpen erforderlich. Die Zuleitung der Flüssigkeit oder des Gases von einem Rad zum nächsten erfolgt dabei, ähnlich wie bei Multi- Stage-Pumpen bekannter Bauart. Im übrigen ist auch sogenannte doppelflutige Anordnung von solchen Rädern möglich, wobei der Zufluss zu den einzelnen Rädern sowohl axial einander zugekehrt, wie auch axial abgekehrt vonein ander angeordnet sein kann.
Die vorliegende Bauart von Strömungs maschinen lässt sieh natürlich auch sinngemäss auf solche mit Kreiselrädern anwenden, bei denen die Strömungskanäle oder der Laufrad- austritt zur örtlichen Beeinflussung der Strö mung verengt oder erweitert sind.
Die Fig.6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, rjämlieh eine zweistufige Kreiselpumpe, im Längsschnitt in schematischer Wiedergabe. Hierbei ist. ein Pumpenständer 21 beliebiger Ausführung vorgesehen, der die Lager 22 für die Laufradwelle 23 trägt und an dem das Gehäusehinterteil 24 mittels der Schrauben 25 befestigt ist.
Die Laufradwelle 23 ragt durch die Stopfbüchse 26 in das Pumpengehäuse hinein, das ausser dem tragenden Gehäuse hinterteil 24 noch aus einem an diesem mittels der Sehrauben 27 befestigten Gehäusemittel stück 28 besteht, das seinerseits mit den Schrauben 29 den Ausgangsstutzen 30 trägt.
Auf dem freien Ende der Laufradachse 23 ist das Rad 31 aufgekeilt und mittels der (\berwurfmutter 32 gesichert. Der Schaufel kranz 33 ist für axialen Wassereintritt aus dem Saugstutzen 30 in Pfeilrichtung und für radialen Wasseraustritt eingerichtet. Das Rad 31 ist eintrittsseitig mit einem rohrartigen Fortsatz 34 versehen, dessen Innendurchmes ser demjenigen des Ansaugstutzens 30 ange- passt ist und der auf seiner Aussenseite ein Gewinde 35 aufweist, das zur Befestigung des vom Rad 31 getragenen zweiten Schaufelkran zes 36 dient.
Der Fortsatz bildet den axialen Flüssigkeitseintritt und eine Fortsetzung des Ansaugstutzens des Pumpengehäuses. Er trägt auch den zweiten Schaufelkranz 37, in den das Wasser in axialer Richtung aus einem Um- kehrleitapparat 38, der einen Teil des Ge häusemittelstückes 28 bildet, eintritt. und in radialer Richtung in einen Spiralkanal 39 des Gehäusemittelstückes 28 austritt, um die Pumpe dann über den Austrittsstutzen 40 am Ende des Spiralkanals 39 zu verlassen.
Der Leitapparat 38 wird seinerseits aus dem Leit kanal 41 gespeist, der das aus dem Schaufel kranz 33 des Rades 31 radial austretende Was ser aufnimmt und im Gehäusehinterteil 24 vorgesehen ist. Der Teil 28 ist am Gehäuse hinterteil befestigt und trägt seinerseits den Gehäusevorderteil mit dem Ansaugstutzen.
Das Gehäusemittelstück 28, das den Urn- kehrleitapparat 38 und den Spiralkanal 39 enthält, kann leicht ausgewechselt und in seiner Ausgestaltung den jeweiligen Anfor derungen angepasst werden. Von Bedeutung ist aber, da.ss die Beaufschlagung des Sekun- där-Schaufelkranzes 37 axial erfolgt, aber in umgekehrter Richtung wie die axiale Beauf- schlagung des Primär-Schaufelkranzes 33, um eine Kompensation des Axialschubes zu bewir ken.
Der Leitkanal 41 im Gehäusehinterteil 24 wird jeweils der Gestaltung des Umkehrleit- apparates 38 angepasst und kann mit Leit- schaufeln versehen sein.
Die Erfindung ist natürlich nicht auf zwei stufige Strömungsmaschinen ähnlich der in Fig. 6 dargestellten Bauart beschränkt. Viel mehr besteht eine einfache Möglichkeit für die Schaffung mehrstufiger Typen, indem der rohrartige Fortsatz 34 des Rades 31 entspre chend verlängert wird und als Träger weiterer Zwischenlaufräder dient. Das Gehäusemittel stück 28 wird dann mit einer entsprechenden Anzahl von Umkehrleitapparaten ausgerüstet oder auch in mehrere Teilstücke mit je einem Urnkehrleitapparat aufgeteilt.
Turbomachine designed as a working machine. The present invention relates to flow machines designed as work machines, such as. B. pumps, blowers, compressors, fluid gears, etc.
The invention makes it possible to increase the efficiency of such flow machines, in particular pumps, and to use a construction which simplifies the manufacture and reduces weight and space requirements.
The turbo machine according to the invention is characterized by at least one wheel having a blade ring, which carries a second blade ring and is arranged on a shaft, the inlet of the second blade ring being arranged at a different radial distance from the shaft axis than that of the first blade wreath and the inflow direction is opposite to the two blade rings and further that means between the two blade rings are provided to influence the flow.
The invention is. explained in more detail below in some exemplary embodiments with reference to FIGS. 1 to 6. Here show: Fisp.1 a wheel of an example with two blade rings with mutually facing flow openings, Fig. 2 a wheel of an example with two blade rings, in which the carried blade is acted upon first, Fig. 3 a wheel of an example in which the carried blade ring is arranged on the channel wall of the wheel, FIG. 4 shows an example of a wheel with axial rings arranged radially one above the other,
FIG. 5 shows an example wheel with an axial blade ring, FIG. 6 shows an exemplary embodiment consisting of a two-stage centrifugal pump, in longitudinal section.
The turbomachine according to FIGS. 1 to 5 all have at least one wheel which is fastened to the shaft, that is to say rotates together with it and carries a blade ring and a second blade ring.
In Pig. 1, the wheel 2 is attached to the machine shaft 1 and has a blade ring 2 'which is acted upon via the inlet opening 3. The wheel carries a second blade ring 5, which in turn is acted upon in the opposite direction. Between the two blade rings, the stator 4 or some other suitable klittel causing a pressure increase, such as a diffuser or the like, is present.
The inlet opening for the blade ring 5 is at a greater radial distance from the axis 1 'of the shaft 1 than the inlet opening 3 of the blade ring 2. As can be seen, the directions of flow are opposite to the blade rings.
In the arrangement according to FIG. 2, the blade ring 6, which is carried by the wheel 2, is first acted upon via the inlet opening 3. The blade ring 8 is connected downstream of the blade ring 6 and a stationary guide device 7 is arranged between the two rings.
In the two exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 2, there is thus the possibility of realizing a pressure increase between the two blade rings, by arranging suitable means 4, 7 for influencing the flow. As is well known, pumps, blowers, compressors, etc. of normal design have the main disadvantage of creating considerable axial thrust, which makes so-called equalization holes in the impellers necessary, as well as the installation of shims, special bearings, etc. All these devices are energetically unfavorable and consuming.
In the present arrangements, this disadvantage is completely avoided in that the two blade rings of the wheel are arranged with inflow directions running in opposite directions to one another. From this he give axially opposing axial thrust components that can completely compensate each other. Compensating holes, special bearings, etc. are superfluous here, the flow machines of this type are structurally simpler and cheaper to manufacture. They also work with a higher degree of efficiency as a result of the energy gain that can be achieved in this way.
To zen the space within the wheel, namely between the two blade rings hydraulically as completely as possible, a centripetal blade ring 12 is provided in FIG. 3 as a means for influencing the flow.
In the present design of flow miming machines, the two blade rings of the wheel can be both those of the radial as well as of the axial system, or individually or together form combinations of the systems mentioned. An implementation with a wheel that has two axial blade rings is shown in FIG. 4. On the shaft 1, the wheel with the blade ring 13 of axial design is attached, this ring being applied via the inlet opening 3 and the second blade ring 14, also of an axial design, is carried by the wheel, with both rings flowing through in opposite directions.
A wheel with a first blade ring 15 of axial design and a second blade ring 16 of radial design is shown in FIG. 5.
In machines of the present design, the blade ring carried by the wheel can also run freely on the. bearing wheel and can be coupled with this of your choice, which then proves to be useful if a removal of liquid or gas from the machine is desired already after the primary Sehaufelkranz.
Wheels of the described designs with inflow openings arranged in opposite directions also offer the advantage that such a two-stage wheel can be arranged overhung on a fairway. This enables considerable weight savings, which can be up to 60% compared to known constructions, as well as constructive and structural simplifications. Such a wheel can also be cantilevered at each end of a shaft, the transfer device from the first wheel to the second wheel z. B. is possible by a simple pipeline.
The drive takes place here, for example, via a gear, a belt pulley or the like, which is arranged between the two double wheels.
Furthermore, the series connection of any number of such wheels is possible, please include such. B. required in the manufacture of multi-stage pumps. The supply of the liquid or the gas from one wheel to the next takes place in a similar way to known multi-stage pumps. In addition, so-called double-flow arrangement of such wheels is also possible, wherein the inflow to the individual wheels can be arranged axially facing each other as well as axially facing away from each other.
The present design of flow machines can of course also be applied analogously to those with centrifugal impellers, in which the flow channels or the impeller outlet are narrowed or widened to influence the flow locally.
FIG. 6 shows an embodiment, basically a two-stage centrifugal pump, in a longitudinal section in a schematic representation. Here is. a pump stand 21 of any design is provided which carries the bearings 22 for the impeller shaft 23 and to which the housing rear part 24 is fastened by means of the screws 25.
The impeller shaft 23 protrudes through the stuffing box 26 into the pump housing, which, in addition to the supporting housing rear part 24, also consists of a housing means piece 28 fastened to this by means of the visual screws 27, which in turn supports the outlet connection 30 with the screws 29.
The wheel 31 is keyed on the free end of the impeller axle 23 and secured by means of the union nut 32. The blade ring 33 is set up for axial water entry from the suction nozzle 30 in the direction of the arrow and for radial water exit. The wheel 31 has a tubular extension on the entry side 34 is provided, the inside diameter of which is adapted to that of the intake port 30 and which has a thread 35 on its outside which is used to fasten the second blade ring 36 carried by the wheel 31.
The extension forms the axial fluid inlet and a continuation of the suction port of the pump housing. It also carries the second blade ring 37, into which the water enters in the axial direction from a reverse guide apparatus 38, which forms part of the housing center piece 28. and exits in a radial direction into a spiral channel 39 of the middle housing section 28 in order to then exit the pump via the outlet connection 40 at the end of the spiral channel 39.
The diffuser 38 is in turn fed from the Leit channel 41, which receives the radially emerging from the blade wreath 33 of the wheel 31 What water and is provided in the rear part 24 of the housing. The part 28 is attached to the rear part of the housing and in turn carries the front part of the housing with the intake manifold.
The housing center piece 28, which contains the waste guide apparatus 38 and the spiral duct 39, can easily be exchanged and its design can be adapted to the respective requirements. It is important, however, that the secondary blade ring 37 is acted on axially, but in the opposite direction as the axial load on the primary blade ring 33, in order to compensate for the axial thrust.
The guide channel 41 in the rear housing part 24 is adapted to the design of the reversing guide device 38 and can be provided with guide vanes.
The invention is of course not restricted to two stage flow machines similar to the type shown in FIG. Much more, there is a simple way of creating multi-stage types by the tubular extension 34 of the wheel 31 is accordingly extended and serves as a carrier for further intermediate wheels. The housing means piece 28 is then equipped with a corresponding number of reversing ducts or divided into several sections, each with a reversing duct.