Die Erfindung betrifft Kreiselpumpen, genauer aber Radialapparate für Kreiselpumpen.
Die Erfindung kann vor allem in Speisepumpen für Grossleistungs-Turbosätze von 100. 1200 MW und darüber benutzt werden. Die Stufenzahl dieser Pumpen schwankt üblicherweise im Bereich von 4 bis 8 Stück bei einer Schnellläufigkeit der Stufen von 70 bis 120.
Es sind bei Kreiselpumpen Radialleitapparate bekannt, die eine Scheibe, Leitschaufeln, Diffusorkanäle mit Einlauf- bzw.
Auslaufteilen bilden, und die Rückführungskanäle bildenden Schaufeln enthalten.
Bei diesen Apparaten werden die Diffusorkanäle für den Fall eines Flachdiffusors mit optimalen Erweiterungswinkeln von 10 bis 120, für den Fall eines räumlichen Diffusors aber mit solchen Winkeln von 6 bis 8 auf der ganzen Länge des Diffusorkanals ausgeführt (siehe A. A. Lomakin, Kreiselund Axialpumpen , Verlag Maschinostrojenie Moskau Leningrad, 1966, Seite 126-127).
Der Mangel dieser Leitapparate besteht in den grossen Radialausmassen, die hauptsächlich durch die Länge der Diffusorkanäle bestimmt werden. Diese Ausmasse steigen mit einer Verminderung der Pumpenstufen-Laufzahl ns besonders an, da dabei sich das erforderliche Erweiterungsverhältnis flg der Diffusorkanäle vergrössert und auch ihrer Länge entsprechend.
Als Laufzabl einer Pumpenstufe ist angenommen:
3,65.nNf
H3'4 Hier bedeutet n, Q und H Drehzahl, Leistung, bzw. Druck einer Pumpenstufe.
Als Erweiterungsverhältnis des Diffusorkanals ist angenommen: F4 ng =F3
F3 wo F4 und F3 die Flächen des Einlauf- bzw. Auslaufquerschnittes des Diffusorkanals bedeuten.
Die Notwendigkeit einer Vergrösserung des Erweiterungsverhältnisses der Diffusorkanäle bei Stufen mit kleiner Laufzahl nS erklärt sich dadurch, dass bei solchen Stufen der Anteil der Umwandlung der kinetischen Energie der Flüssigkeit in eine Druckenergie im Diffusorkanal immer mehr anwächst. Im Zusammenhang damit vergrössert sich die Fläche des Auslaufquerschnittes des Diffusorkanals und folglich auch seine Länge, d. h. die Radialausmasse der ganzen Pumpe und die Masse der letzteren.
Die Erfindung bezweckt die Beseitigung des erwähnten Mangels.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Kreiselpumpe zu entwickeln, bei der der Radialleitapparat im Vergleich zu den bekannten Apparaten solcher Bauart kleinere radiale Ausmasse aufweist, wobei das erforderliche Erweiterungsverhältnis der Diffusorkanäle aufrechterhalten bleibt sowie der Wirkungsgrad, Förderstrom, Druck und die Kavitationseigenschaften nicht beeinträchtigt werden.
Die gestellte Aufgabe wurde durch einen Radialleitapparat gelöst, der mindestens sechs Schaufeln aufweist, die die Diffusorkanäle mit den Einlauf- bzw. Auslaufteilen bilden, bei dem die Diffusorkanäle erfindungsgemäss stufenartig mit einem Auslaufteil ausgeführt sind, dessen Erweiterungswinkel grösser als derjenige des Einlaufteils ist, wodurch die radialen Ausmasse der Pumpe ohne Änderung ihrer Kenndaten vermindert werden können, insbesondere das erforderliche Erweiterungsverhältnis der Diffusorkanäle aufrechterhalten bleibt, der Wirkungsgrad der ganzen Pumpe sowie deren Förderstrom, Druck und Kavitationseigenschaften nicht beeinträchtigt werden.
Es ist am zweckmässigsten, für einen räumlichen Diffusor, bei dem der Einlaufteil einen Erweiterungswinkel von 6 bis so aufweist, die Stufe auf einer Länge auszuführen, die ein Erweiterungsverhältnis des Diffusorkanals auf dieser Länge im Bereich von 50 bis 60% des gesamten Erweiterungsverhältnisses auf der ganzen Kanallänge gewährleistet.
Es ist ebenfalls am zweckmässigsten, für einen flachen Diffusorkanal, bei dem der Einlaufteil einen Erweiterungswinkel von 10 bis 120 aufweist, die Stufe auf einer Länge auszuführen, die ein Erweiterungsverhältnis des Diffusorkanals auf der erwähnten Länge im Bereich von 50 bis 60% des gesamten Erweiterungsverhältnisses auf der ganzen Kanallänge gewährleistet.
Für die erwähnten Erweiterungswinkel des Einlaufteils ist es am zweckmässigsten, einen Erweiterungswinkel des Einlaufteils im Bereich von 20 bis 30O anzunehmen.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der beigelegten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 schematische Darstellung des Grundrisses eines Abschnittes des erfindungsgemäss ausgeführten Radialleitapparates;
Fig. 2 Längsschnitt eines Abschnittes des erfindungsgemässen Leitapparates;
Fig. 3 Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1.
Der vorgeschlagene Radialleitapparat besteht aus Leitschaufeln 1 (Fig. 1), Rückführschaufeln 2 (Fig. 2) und einer Scheibe 3 (Fig. 1, 2), auf der die erwähnten Schaufeln 1 und 2 befestigt sind. Die Schaufeln 1 mit der Scheibe 3 bilden Diffusorkanäle 4 (Fig. 1), die in Laufrichtung der Arbeitsflüssigkeit einen Einlaufteil 5 (Fig. 1) und einen Auslaufteil 6 aufweisen.
Der Diffusorkanal 4 dient zur Umwandlung der kinetischen Energie der Flüssigkeit in eine Druckenergie der Flüssigkeit.
Zwecks Verminderung der Radialausmasse der Pumpe ohne Änderung ihrer Kennwerte sind die Diffusorkanäle 4 stufenartig mit einem Einlaufteil 5, dessen Erweiterungswinkel a kleiner als der Erweiterungswinkel ss des Auslaufteils 6 ist, ausgeführt.
Dabei ist zu vermerken, dass bei einer Anzahl der Schaufeln
1 am Leitapparat, die weniger als sechs beträgt, eine stufenartige Ausführung der Diffusorkanäle 4 keine bemerkbare Verminderung der radialen Ausmasse unter Aufrechterhaltung der Wirkungsgrades und anderer Kennwerte der Pumpe ergibt.
Für einen räumlichen Diffusorkanal, bei dem der Einlaufteil 5 einen Erweiterungswinkel a von 6 bis 80 aufweist, ist die Stufe 7 (Fig. 1, 2) auf einer Länge l (Fig. 1) ausgeführt, die ein Erweiterungsverhältnis auf dieser Länge im Bereich von 50 bis 60% des gesamten Erweiterungsverhältnisses auf der ganzen Länge L (Fig. 1) des Kanals 4 gewährleistet.
Für einen flachen Diffusorkanal, bei dem der Einlaufteil 5 einen Erweiterungswinkel a von 10 bis 120 aufweist, ist die Stufe 7 auf einer länge l ausgeführt, die ein Erweiterungsverhältnis auf der erwähnten Länge im Bereich von 50 bis 60% des gesamten Erweiterungsverhältnisses auf der ganzen Länge L des Kanals 4 gewährleistet.
Unter diesen Bedingungen ist der Erweiterungswinkel ss des Auslaufteils 6 grösser als der Erweiterungswinkel a des Einlaufteils 5 und beträgt von 20 bis 300. Die Länge des Auslaufteils 6 aber ist so anzunehmen, dass das gesamte Erweiterungsverhältnis bis auf den erforderlichen Wert gebracht wird, d. h.
die Länge des Auslaufteils 6 ein Erweiterungsverhältnis im Bereich von 50 bis 40% der gesamten Länge L gewährleistet.
Am Austritt aus dem Auslaufteil 6 des Diffusorkanals 4 ist eine Abrundung mit dem Radius r (Fig. 3) zum gleichmässigen Ablauf des Stromes der Flüssigkeit vorgesehen, die durch den Kanal von der Kreiselpumpe aus fliesst und die dann umbiegt und weiter in die (in der Zeichnung nicht dargestellten) Rückführungskanäle gelangt, die durch die Rückführschaufeln 2 und Scheibe 3 gebildet sind.
Zahlreiche Versuche erweisen, dass die Hauptverluste im Leitapparat am Abschnitt der Wendung des Stromes aus den Leit(Diffusor)kanälen in die Rückführungskanäle entsteht.
Die Verluste in den Diffusorkanälen selbst betragen üblicherweise bis 20% aller Verluste im Apparat.
Am Eintrittsabschnitt des Diffusorkanals 4, der erfindungsgemäss stufenartig ausgeführt ist und optimale Erweiterungswinkel a aufweist, sinkt die Geschwindigkeit um 50 bis 60% des gesamten Wertes der Geschwindigkeitsverminderung im
Diffusorkanal. Da die Geschwindigkeit bereits ausreichend gesenkt wurde, ist am Austrittsabschnitt des Diffusorkanals 4 mit Erweiterungswinkeln p die grösser als optimale sind, das
Anwachsen der Verluste infolge Erweiterung ganz unerheb lich. Dieses Ansteigen der Verluste infolge nichtoptimaler
Winkel am Austrittsabschnitt ist mit denjenigen Verlusten vergleichbar, die aufgetreten wären, wenn der ganze Diffusorkanal mit optimalen Erweiterungswinkeln, aber grösserer Länge, zum Erhalten desselben Erweiterungsverhältnisses ausgeführt würde.
Diese Schlussfolgerung steht im vollständi gen Einklang mit den bekannten experimentellen Untersu chungen der Diffusorkanäle auf dem Gebiet der Hydraulik und Hydroaerodynamik.
Ausser des Dargelegten besteht der Vorteil des erfindungs gemässen Apparates in den etwas verbesserten Verhältnissen für die Wendung des Flüssigkeitsstromes, wobei die Gesamt verluste im Apparat und der Wirkungsgrad der Pumpe bei
Verminderung der radialen Ausmasse auf derselben Höhe aufrechterhalten bleiben.
Durch eine Untersuchung der Modellstufe einer Speisepumpe mit der Laufzahl ns = 100 wurde das vollständig bestätigt.