Schaufelung für mit Fliehkraft wirkende Fördermaschinen Die Erfindung bezieht sieh auf eine Schau- Felung für mit Fliehkraft wirkende Förder- mascbinen, bei welcher benachbarte Kanäle durch Schaufeln gegeneinander abgegrenzt sind. Die Schaufelung kann feststehen oder umlaufen. Die Erfindung ist dadurch gekenn zeichnet, dass die Schaufeln mindestens in zwei in der Strömung aufeinanderfolgende, durch Abstand voneinander getrennte Teil schaufeln geteilt sind.
Die einzelnen Teile der Schaufeln können eben sein, sie können in einer Ebene liegen oder einen Winkel miteinander bilden. In man chen Fällen empfiehlt es sieh, aufeinander folgende Teile einer Schaufel quer zur Strö mungsrichtung gegeneinander zu versetzen, vorzugsweise derart, dass der nachfolgende Teil einer Schaufel in Richtung der Über druckseite versetzt ist. Mindestens einer der Teile einer Schaufel kann auch gebogen sein, insbesoncdere so, dass die Strömungsrichtung gegen die Radialrichtung aufgerichtet wird. Ausserdem kann mindestens einer der Teile einer Schaufel ein Strömungsprofil aufweisen. Weiterhin ist es günstig, dem innern Schaufel teil eine grössere Länge zu geben als dem äussern Schaufelteil.
Ferner kann jeweils zwi schen den äussern Teilen der Schaufeln zweier benachbarter Schaufeln mindestens eine wei tere Schaufel eingesetzt sein.
Mit demn erfindungsgemässen Vorschlag ist es möglich, die Verluste in einer Pumpe, einem Verdichter, einem Kompressor oder derglei- chen, welche die Zentrifugalkraft mur Erzeu gung einer Druckerhöhung ausnutzen, herab zusetzen und dadurch den Wirkungsgrad der Anlage zu erhöhen. Insbesondere erhält man die guten Wirkungsgrade über einen weiten Arbeitsbereich. Die Massnahmen sind von be sonderer Bedeutung, wenn die Maschinen einen grossen Regelbereich der Fördermenge haben sollen.
In der Zeichnung sind vier Ausführungs beispiele. des Erfindungsgegenstandes Schema- tiseh dargestellt, an Hand deren die Wir kungsweise der erfindungsgemässen Anord nung näher erläutert wird.
In den Fig. 1 bis 4 ist jeweils die Rotor welle mit. 1 bezeichnet. Zwischen dem durch die Schaufeln 2 gebildeten Schaufelkranz des Laufrades 3 und der Welle 1 befindet sich ein Ringraum 4, durch den das Arbeitsmittel in die Sehaufelruig des Laufrades 3 eintreten kann. Der Pfeil 5 gibt. die Drehrichtung dies Laufrades an. Nur die als Diffusar wirken den, aus Schaiüelrä.dern bestehenden Leiträder 6 sind in den einzelnen Beispielen unterschied lieh ausgeführt.
In Fig, 1 besitzt das Leitrad 6 ebene Schaufeln 7, die jeweils aus einer innern Teil schauTel 8 und einer äussern Teilschaufel 9 bestehen und durch einen Spalt 10 vonein ander getrennt sind. Das Gehäuse 11 umgibt die gesamte Anordnung.
Die Richtung der Teilschaufel 8 und da mit auch die der Teidsehaufel 9 bildet mit der Tangente an demn innern Umfang des Leit- rades 6 den Winkel a, der in bestimmten Betriebspunkten mit der Eintrittsrichtung des strömenden Mediums in das Leitrad überein stimmt. Das Arbeitsmittel würde sich, wenn keine Schaufeln vorhanden wären, in der Bahn einer logarithmischen Spirale weiter bewegen. Durch das Schaufelgitter kann die Strömung in eine andere Richtung gezwungen werden. Die ursprüngliche Tendenz macht sich aber auch noch in dem Kanal zwischen zwei Schaufeln bemerkbar. Aus diesem Grunde versucht die Strömung, sich von der Seite 12 der Schaufel 7 abzulösen.
Es bildet sich eine Grenzschicht, die bei einer einteiligen Schaufel 7 nach aussen hin so stark anwachsen kann, dass die von ihr hervorgerufenen Verluste den Wirkungsrad der Fördermaschine beträcht lich herabsetzen können. Die Ablenkung der Strömung aus ihrer Eintrittsriehtung hat ausser dem Unterdruck auf der Seite 12 einen Überdruck auf der Seite 13 der Schaufel 7 zur Folge.
Teilt man nun die Schaufeln in die beiden Teilschaufeln 8 und 9 auf, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, dann bewirkt der Unterdruck auf der Seite 12 und der Über druck auf der Seite 13, dass ein Teil des Ar beitsmittels von der Überdruckseite 13 der Teilschaufel 8 auf die Unterdruckseite 12 der Teilschaufel 9 hinüberwechselt und dabei die Grenzschicht, die sich auf der Unterdruckseite 12 der Teilschaufel 8 gebildet hat, von dieser Seite abstösst. Eine neue, verlustbringende Grenzschicht kann sich erst wieder langsam im Verlauf der Strömung längs der Seite 12 der Teilschaufel 9 bilden.
Wenn nun aus einem beliebigen Grund, beispielsweise infolge einer erhöhten Durch flussmenge durch die Fördermaschine, der Eintrittswinkel des Mediums in das Leitrad lieht mehr mit dem Winkel a zwischen der Schaufel 7 und der Tangente an den innern Umfang des Leitrades übereinstimmt, wirkt die Anordnung trotzdem in der gewünschten Weise. Wenn zum Beispiel der Eintrittswinkel grösser ist als der Winkel a, so würde sich auf der Seite 13 ein Unterdruck und eine Grenz- sehicht bilden, während auf der Seite 12 ein Überdruck herrschen würde.
In diesem Falle würde Arbeitsmittel von der Seite 12 der Teil schaufel 8 auf die Seite 13 der Teilsehaufel 9 hinüberwechseln und dort die Grenzschicht von dieser Seite abstossen. Selbstverständlich gibt es einen Zwischenwert des Eintrittswin kels des Arbeitsmittels, bei dem der Druck auf der Seite 12 und der Druck auf der Seite 13 in Höhe des Spaltes 10 einander gleich sind, so dass kein Arbeitsmittel von der einen auf die andere Seite übertritt.
Die Trennstelle 10 zwischen den Teilschau feln 8 und 9 soll so angeordnet sein, dass die geringsten Verluste infolge Grenzsehichtbil- dung auftreten. Der Spalt 10 muss also mög lichst weit innen liegen, damit an der Teil schaufel 8 keine zu starke Grenzschicht ent steht, er muss aber anderseits möglichst weit aussen liegen, damit sieh nicht nach dem Ab stossen der ersten Grenzschicht an der Teil- sehaufel 9 eine starke zweite Grenzschicht aus bilden kann.
Da im Normalbetrieb dlas Arbeits mittel unter dem Winkel a in das Leitrad ein tritt und eine Ablenkeng aus dieser Riehtung und damit die Tendenz zur Grenzsehiehtbil- dung erst während der Strömung zwisehen den Schaufeln 7 nach aussen hin grösser wird, ist es erklärlich, dass man vorteilhaft die Teil schaufel 8 länger ausführt als die Teilschaufel 9. Es ist klar, dass für andere Einströmrieh- tungen eine andere Aufteilung der Schaufeln notwendig sein kann.
Die bisherigen Überlegun gen gelten nur, wenn die Teilschaufeln in der Strömung auf einanderfolgen und durch einen Abstand von einander getrennt sind. Unter dieser Voraus setzung kann noch eine weitere Verhesserung dadurch erzielt werden, dass aufeinanderfol gende Teile einer Sehanfel quer zur Strö- mungsriehtung - also etwa. quer zur Resultie renden der Strömungsriehtungen in den bei den Naehba.rkanälen - gegeneinander ver setzt sind, insbesondere, wenn der naehfol- gende Teil in Richtung der Überdruckseite versetzt ist.
Auf diese Weise steht. auch bei geringerem Diniekunterschied zwischen beiden Seiten der Sehaldel eine ausreichende Arbeits- mitteImenge zum Abstossen der Crreniseltiel)t zur Verfügung. Ausserdem wird die Punmp- grenze erst bei geringerer Last erreicht.
Das Versetzen der Teilschaufeln gegeneinander darf aber einen zulässigen Wert nicht über schreiten, da sonst die erzielten Vorteile wie der aufgehoben werden; vor allem wäre es nicht mehr möglich, für unterschiedliehe Ein st römrichtungen, also beispielsweise bei wech selnder Belastung, einen durchwegs giünstigen Wirkungsgrad zu erhalten.
Im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1. sind etwa doppelt soviel Leitschaufeln 7 wie Lauf schaufeln 2 vorhanden. Das Arbeitsmittel erhält hierdurch eine gute Führung und die Pumpgrenze wird erst bei kleinen Förder tmengen erreicht. Trotz der Erhöhung des Strömungswviderstandes ergibt sieb bei der dargestellten Aufteilung der Leitschaufeln 7 ein wesentlich besserer Wirkungsmrad als bei bekannten Diffusoren dieser Art.
Mit Hilfe der Anordnung naeh Fig. 2 kann der Wirkungsgrad für einen weiten Arbeitsbereich noch verbessert werden. Die Zahl der Leitschaufeln 7 entspricht ungefähr der der Laufschaufeln 2. Zwischen zwei äussern Teilschaufeln 9 - also an der Stelle, wo das strömende Medium am stärksten aus seiner Richtung abgelenkt würde - sind Schaufeln 14 eingesetzt. Gegenüber der in Fig. 1. dargestellten Anordnung ist die Zahl der innern Teilschaufeln auf die Hälfte her abgesetzt worden, so dass auch die Strömungs verluste, die clean Quadrat der Geschwindigkeit proportional sind und deshalb am innern Unm- fang des Leitrades ihren höchsten Wert be sitzen, wesentlich vermindert sind.
Die Verluste im Leitrad können weiterhin verkleinert werden, werin mindestens eine der Teilschaufeln ein Strömungsprofil aufweist. Vorzugsweise wird dies jeweils die innere Teilschaufel 8' sein, da sieh bei ihr die Strö mungsverluste wegen der dort vorhandenen grösseren Geschwindigkeit am stärkten be- nmerkbar machen (Fig. 3).
Die Teilschaufeln können eben sein und in einer Ebene liegen. In vielen Fällen soll alter das austretende Arbeitsmittel eine andere Richtung erhalten, als es in den vorstehend beschriebenen Anordnungen der Fall ist. Dies ist möglich, indem man eine ebene, äussere Teilschaufel 9 winklig zu einer ebenen, innern Teilschaufel 8 stellt. Besser ist es jedoch, wenn wenigstens eine der Teilschaufeln gebogen ist.
Vorzugsweise sind die Schaufelteile dann derart gekrümmt, dass sie die Strömungsrich tung gegen die Radialriehtung aufrichten, da man oftmals bestrebt ist, das Arbeitsmittel mögliehst radial aus dem Leitrad austreten zu lassen, unm beispielsweise für die Umlen kung in eine nachgeschaltete Verdichtungs stufe oder in die axiale Richtung einen mög lichst kurzen Weg zu erhalten. Derartige Teil schaufeln 9' sind in Fig. 4 dargestellt. Zwi- sehen zwei benachbarten Teilschaufeln 9' sind Schaufeln 14' eingesetzt.
Weiterhin ergibt sich aus dieser Figur, dass man ohne Sehwie- rigk eiten zur Verminderung der Strömungs verluste einen Teil der Schaufeln 7 am Ein trittsende kürzen kann.
Die Erfindung ist nicht auf zwveiteilige Leitradschaufeln besehränkt, es können auch drei- und mehrteilige Schaufeln mit Erfolg verwendet werden. Auch Laufradschaufeln können in dieser Art ausgeführt werden. Die Anordnung der Laufradschaufeln und der verschiedenen Leitradsehaufeln ist nur bei spielsweise gewählt.. Sie muss selbstverständ lich mit Püeksieht auf die besonderen Be- triebsbedingungen abgewandelt werden.