Einrichtung zur Verminderung der bei Kreiselpumpen erforderlichen
Zulaufhöhe Zur Vermeidung von Kavitation darf die Zulaufhöh,e am Laufradeintritt
einer Kreiselpumpe einen be-
stimmten, von Drehzahl und Ausbildung der Pumpe
abhängigen Wert nicht unterschreiten. Es ist jedoch nicht immer möglich, -eine Kreiselpumpe
so auszulegen und zu betreiben, daß diese Bedingung eingehalten werden kann. In
solchen Fällen ist man daher gezwungen, durch bestimmte Maßnahmen die Flüssigkeit
vor Eintritt in die Kreiselpumpe so unter Druck zu setzen, daß keine Kavitation
auftritt. So wurde beispielsweise schon vorgeschlagen, unmittelbar vor dem Laufradeintritt
der Pumpe ein frei umlaufendes, als Axialpumpe arbeitendes Schaufelrad anzuordnen,
das durch ein vom eigentlichen Pumpenlaufrad durch Reibungswirkung mitgenommenes
Turbinenlaufrad angetrieben wird. Es ist auch bekannt, den Druck am Laufradeintritt
einer kavitationsgefährdeten Pumpe durch Einbau eines Strahlapparates zu erhöhen.Device for reducing the inlet height required for centrifugal pumps To avoid cavitation, the inlet height e at the impeller inlet of a centrifugal pump must not fall below a certain value depending on the speed and design of the pump. However, it is not always possible to design and operate a centrifugal pump in such a way that this condition can be met. In such cases, it is therefore necessary, by means of certain measures, to put the liquid under pressure before it enters the centrifugal pump so that no cavitation occurs. For example, it has already been proposed to arrange a freely rotating impeller working as an axial pump immediately in front of the impeller inlet of the pump, which impeller is driven by a turbine impeller carried along by the actual pump impeller by friction. It is also known to increase the pressure at the impeller inlet of a pump at risk of cavitation by installing a jet device.
Die vorgeschlagene Einrichtung stellt gegenüber den obengenannten
Lösungen eine Verbesserung dar. Die Einrichtung ist baulich einfach, betriebssicher
und arbeitet mit gutem Wirkungsgrad. Sie besteht aus einem vor dem Laufradeintritt
auf der Pumpenwelle drehbeweglich gelagerten Rad, das in an sich bekannter Weise
zwei axial wirkende konzentrische Schaufelkränze aufweist, wobei der äußere Kranz
als Pumpe und der innere Kranz als Turbine beschaufelt ist. Der Turbinenteil entzieht
der Kernströmung Energie, die dann durch den Pumpenteil der äußeren Strömung zugeführt
wird. Hierdurch wird aber gerade die am Umfang des Laufradeintritts wegen der dort
auftretenden höchsten Relativgeschwindigkeit herrschende Kavitationsgefahr gemindert,
wodurch ein kavitationsfreier Betrieb bei kleinerer Zulaufhöhe ermöglicht wird,
Selbstverständlich kann der Kernströmung nicht beliebig viel Energie entzogen werden.
Die Grenze ist durch die in der Nabennähe des Laufradeintritts auftretende Kavitation
gegebenj. Damit liegt aber auch die durch eine solche Vorstufe erreichbare Mindestzulaufhöhe
fest.The proposed device contrasts with the above
Solutions represent an improvement. The facility is structurally simple and safe to operate
and works with good efficiency. It consists of one in front of the impeller inlet
on the pump shaft rotatably mounted wheel in a known manner
has two axially acting concentric blade rings, the outer ring
as a pump and the inner ring is bladed as a turbine. The turbine part withdraws
the core flow energy, which is then fed by the pump part of the outer flow
will. This, however, is precisely the one on the circumference of the impeller inlet because of the there
occurring highest relative speed, the risk of cavitation is reduced,
which enables cavitation-free operation with a lower inlet height,
It goes without saying that an unlimited amount of energy cannot be withdrawn from the core flow.
The limit is due to the cavitation occurring near the hub of the impeller inlet
givenj. However, this also means that the minimum inflow height that can be achieved by such a preliminary stage lies
fixed.
Die Einrichtung kann wirksamer gestaltet werden, wenn der Kernströmung,
die die Turbine beaufschlagt, durch eine unmittelbar vor dieser angeordnete Axialpumpe
Energie zugeführt wird. Diese Axialpumpe ist auf der Welle der Hauptpumpe aufgekeilt
und in ihrem Durchmesser der Turbine angepaßt. Da dieser wesentlich kleiner ist
als der Laufradeintrittsdurchniesser der Hauptpumpe, kann die Zulaufhöhe wegen der
kleineren Umfangsgeschwindigkeit am Eintritt in die axial wirkende Vorpumpe trotz
gleicher Drehzahl entsprechend niedriger sein.The facility can be made more effective if the core flow,
which acts on the turbine, by an axial pump arranged directly in front of it
Energy is supplied. This axial pump is keyed on the shaft of the main pump
and adapted in their diameter to the turbine. Because this is much smaller
than the impeller inlet diameter of the main pump, the inlet height can be due to the
despite the lower peripheral speed at the inlet to the axially acting backing pump
correspondingly lower for the same speed.
Einer gegebenen Zulaufhöhe entspricht aber ein bestimmter Durchmesser
der Vorpumpe, bei dem kavitationsfreier Betrieb noch gewährleistet ist. Wird dieser
Durchmesser jedoch so klein, daß die Vorpumpe nicht mehr die Leistung aufbringen
kann, um die erforderliche Energie am Laufradeintritt der Hauptpumpe zu erzeugen,
so muß die Einrichtung mehrstufig gestaltet werden. Hierbei werden mehrere Einheiten
der oben beschriebenen Anordnung hintereinandergeschaltet und zwischen den Pumpenteilen
der zweikränzigen Ränder jeweils ein Leitrad angeordnet.However, a given inlet height corresponds to a certain diameter
the backing pump, with which cavitation-free operation is still guaranteed. Will this one
However, the diameter is so small that the backing pump can no longer provide the power
can to generate the required energy at the impeller inlet of the main pump,
so the facility must be designed in several stages. Here are several units
the arrangement described above connected in series and between the pump parts
the two-ringed edges each have a guide wheel.
Fig. 1 zeigt in schematischer Weise die vorgeschlagene Einrichtung.
Darin stellt 1 das auf der Pumpenwelle 5 drehbeweglich gelagerte,
mit kleinerer Drehzahl als die Hauptpumpe 6 umlaufende, aus zwei konzentristhen
Kränzen bestehende Rad dar, dessen innerer Kranz als Turbine 2 und äußerer Kranz
als Pumpe 3 beschaufelt ist.Fig. 1 shows the proposed device in a schematic manner. 1 shows the wheel which is rotatably mounted on the pump shaft 5 and rotates at a lower speed than the main pump 6 and consists of two concentric rings, the inner ring of which is bladed as the turbine 2 and the outer ring as the pump 3.
Um am Laufradeintritt der Hauptpumpe infolge etwaiger Druckdifferenzen
zwischen Umfang und Nabe des Laufrades möglicherweise entstehende Querströmungen
zu vermeiden, ist in Fortsetzung der Trennwand zwischen Pumpenteil 3 und
Turbinenteil 2 des vorgeschalteten Rades 1 im Lauf rad 6 eine Vorrichtung
8 zur Führung der Strömung angebracht, die in an sich bekannter Weise aus
einer im Meridianschnitt der Kanalkrümmung des Laufrades folgenden, ringförmig ausgebildeten
Leitwand besteht. Dem Radl ist die axial wirkende Vorpumpe4 vorgeschaltet, die auf
der Pumpenwelle5 aufgekeilt ist, also mit der Drehzahl der Hauptpumpe umläuft.In order to avoid possible cross flows at the impeller inlet of the main pump as a result of any pressure differences between the circumference and the hub of the impeller, a device 8 for guiding the flow is attached in continuation of the partition between the pump part 3 and turbine part 2 of the upstream wheel 1 in the impeller 6 In a manner known per se, it consists of an annular guide wall which follows the channel curvature of the impeller in the meridional section. Upstream of the wheel is the axially acting backing pump 4, which is keyed onto the pump shaft 5, that is to say it rotates at the speed of the main pump.
In Fig.2 ist eine zweistufige Anordnung dargestellt. Die erste Stufe
besteht aus der Vorpumpe41 und dem Rad 11 und die zweite Stufe aus der Vorpumpe
411 und dem Rad In. Zwischen den Pumpenkränzen 3, und 311 der Räder
1, und 111 ist ein Leitrad 7 vorgesehen.A two-stage arrangement is shown in FIG. The first stage consists of the fore pump 41 and the wheel 11 and the second stage of the fore pump 411 and the wheel In. A guide wheel 7 is provided between the pump rings 3 and 311 of the wheels 1 and 111.