DE1140460B

DE1140460B - High-speed high-pressure turbo pump of single-stage design

Info

Publication number: DE1140460B
Application number: DEH37347A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Harald Hany; Dr-Ing Richard Roosen
Original assignee: Henschel Werke AG
Current assignee: Henschel Werke AG
Priority date: 1959-09-04
Filing date: 1959-09-04
Publication date: 1962-11-29

Description

Schnellaufende Hochdruck-Turbopumpe einstufiger Bauart Bisher konnte der Bau von Kreiselpumpen mit spezifischen Drehzahlen (es bedeutet: n = Drehzahl in U/min, Q = Fördermenge in m3/sec, H = Förderhöhe in Meter Flüssigkeitssäule, g = Erdbeschleunigung) niedriger als 0,02 mit wirtschaftlich brauchbaren Wirkungsgraden nicht durchgeführtwerden, da bei kleineren Werten der spezifischen Drehzahl der Wirkungsgrad durch einen zu hohen Anteil der Spalt- und Reibungsverluste an der Förderleistung zu ungünstig war. Deshalb wurden die Förderaufgaben für spezifische Drehzahlen kleiner als 0,02 im allgemeinen durch Verdrängerpumpen erfüllt. Der gute Wirkungsgrad der Verdrängerpumpen für höchste Drücke ist lediglich erreichbar durch Einhalten einer hohen Fertigungsgüte und einer engen Toleranz zwischen den abdichtenden Bauteilen. Daraus ergibt sich eine gewisse Empfindlichkeit gegen Schmutzteilchen in der Flüssigkeit. Die unter hoher Pressung aufeinander gleitenden Teile unterliegen außerdem einem großen Verschleiß und stellen hohe Forderungen an die Schmierfähigkeit des Fördermediums.High-speed, single-stage, high-pressure turbopump Up to now it was possible to build centrifugal pumps with specific speeds (it means: n = speed in rpm, Q = flow rate in m3 / sec, H = delivery head in meters of liquid column, g = acceleration due to gravity) lower than 0.02 with economically viable degrees of efficiency cannot be carried out, since with lower values of the specific speed the efficiency was too unfavorable due to too high a proportion of the gap and friction losses in the conveying capacity. Therefore, the delivery tasks for specific speeds of less than 0.02 were generally fulfilled by positive displacement pumps. The good efficiency of the positive displacement pumps for the highest pressures can only be achieved by maintaining a high manufacturing quality and a tight tolerance between the sealing components. This results in a certain sensitivity to dirt particles in the liquid. The parts that slide on one another under high pressure are also subject to great wear and tear and place high demands on the lubricity of the pumped medium.

Die Erfindung bezweckt, eine schnellaufende Hochdruck-Turbopumpe einstufiger Bauart zu schaffen, mit der auch bei spezifischen Drehzahlen unter 0,02 wirtschaftlich brauchbare Wirkungsgrade erzielt werden.The aim of the invention is to provide a high-speed, high-pressure, single-stage turbo pump To create a design that is economical even at specific speeds below 0.02 usable efficiencies can be achieved.

Als Lösung schlägt die Erfindung die Kombination der nachstehenden, an sich bekannten Merkmale vor 1. Es wird ein offener Läufer mit einem stillstehenden Pumpengehäuse verwendet.As a solution, the invention proposes the combination of the following, Features known per se before 1. It becomes an open runner with a stationary one Pump housing used.

2. Es werden Drehzahlen von mindestens 20000 U/min vorgesehen. Dadurch kann bei gegebenem Förderdruck der Läuferdurchmesser klein gehalten werden und somit auch die Reibungsfläche der Scheibenreibung.2. Speeds of at least 20,000 rpm are provided. Through this the rotor diameter can be kept small at a given delivery pressure and thus also the friction surface of the disc friction.

3. Um die Kavitationsgrenze heraufzusetzen, wird die Pumpe mit einem zweiflutigen Einlauf und einer Zusatzvorrichtung versehen, welche einen Vordrall der Flüssigkeit am Pumpenradeintritt erzeugt.3. To increase the cavitation limit, the pump is equipped with a double-flow inlet and an additional device, which a pre-swirl which generates liquid at the impeller inlet.

4. Schließlich wird ein Diffusor angeordnet.4. Finally, a diffuser is placed.

Zu diesen Merkmalen wird ergänzend folgendes bemerkt: Bei kleineren Fördermengen und hohen Drücken dürfen Spaltverluste praktisch nicht auftreten. Das erfordert ein Laufrad mit allseitig offenen Schaufeln, weil durch eine derartige Laufradform ein rotierender Flüssigkeitskörper geschaffen wird, der von innen nach außen durch Fliehkraftwirkung den statischen Druckanteil aufbaut. Offene Laufräder haben aber den Nachteil, daß die Flüssigkeitsreibung ein Mehrfaches gegenüber geschlossenen Rädern beträgt. Um die Flüssigkeitsreibung auch bei offenen Läufern möglichst klein zu halten, sollte also das Laufrad bei gleicher Umfangsgeschwindigkeit des Rades möglichst klein gehalten werden. Dies bedingt hingegen hohe Drehzahlen und erschwert dadurch die Eintrittsverhältnisse für das Wasser in den Pumpenläufern. Die gestellte Aufgabe erfordert somit gleichzeitig eine Lösung des Problems, eine Eintrittskavitation, die durch ein Aufdampfen der Flüssigkeit bei der Berührung mit den Innenkanten der Schaufeln zustande kommt, zu vermeiden.In addition to these features, the following is noted: For smaller Flow rates and high pressures must practically not occur any gap losses. That requires an impeller with blades that are open on all sides because of such a Impeller shape a rotating body of liquid is created that moves from the inside to the inside builds up the static pressure component on the outside through the effect of centrifugal force. Open impellers but have the disadvantage that the fluid friction is several times that of closed ones Wheels. In order to keep the fluid friction as small as possible, even with open runners to keep, so the impeller should be at the same circumferential speed of the wheel be kept as small as possible. However, this requires high speeds and makes it more difficult thereby the inlet conditions for the water in the pump rotors. The asked The task thus simultaneously requires a solution to the problem, an entry cavitation, caused by evaporation of the liquid when it comes into contact with the inner edges of the Avoid shoveling comes about.

Maßgeblich für die Eintrittskavitation sind die nach dem Durchtreten der Flüssigkeit durch die Gehäusebohrung noch verbleibenden manometrischen Zulaufhöhen, vermindert um die Höhen, die dem Dampfdruck der Flüssigkeit bei der Zulauftemperatur entsprechen, im Vergleich zu der Geschwindigkeitshöhe Zg der Eintrittskanten der Pumpenschaufeln.The cavitation after passage is decisive for the entry cavitation the remaining manometric inlet head of the liquid through the housing bore, reduced by the height that corresponds to the vapor pressure of the liquid at the inlet temperature correspond, in comparison to the speed level Zg of the leading edges of the Pump blades.

Aus diesem Umstand ergibt sich ferner die Forderung, den Eintrittsdurchmesser der Flüssigkeit in das Pumpengehäuse möglichst klein zu halten, um die Schaufelinnenkante ebenfalls auf einen kleinen Radius verlegen zu können. Daher ist es außerdem zweckmäßig, die Pumpen im Gegensatz zu den bekannten Ausführungsformen ähnlicher Art zweiflutig auszubilden, d. h. die Flüssigkeit von beiden Seiten her in das Pumpengehäuse einzuführen.This fact also results in the requirement of the inlet diameter to keep the liquid in the pump housing as small as possible, around the inner edge of the blade also to be able to lay on a small radius. It is therefore also advisable to the pumps, in contrast to the known embodiments of a similar type, have double flow to train, d. H. introduce the liquid into the pump housing from both sides.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert. In. der Zeichnung ist eine Pumpe in einem Längs-und Querschnitt dargestellt. Im Pumpengehäuse a sind ein oder mehrere Diffusoren b eingebaut. Der Pumpenläufer c sitzt auf der Antriebswelle d. An den Stirnseiten des Pumpenläufers sind drallerzeugende Mittel, z. B. Bohrungen oder Rippen e angebracht. Mit f und g ist der linke bzw. rechte Einlaufkanal, mit h der Ausströmkanal bezeichnet. .An embodiment of the invention is shown below with reference to the Drawing explained. In. the drawing is a pump in a longitudinal and Cross-section shown. One or more diffusers b are installed in the pump housing a. The pump rotor c sits on the drive shaft d. On the front sides of the pump rotor are swirl-generating agents, e.g. B. holes or ribs e attached. With f and g is the left or right inlet channel, with h the outlet channel. .

Claims

PATENT CLAIM: High-speed, high-pressure, single-stage turntable pump, characterized by the. Combination of the known features of an open Rotor with a speed of at least 20,000 rpm in a stationary pump housing, with a double-flow inlet and with a pre-twist of the liquid at the impeller inlet generating means as well as with a difiusor. Considered publications: French Patent No. 487,800; British Patent No. 268,677; U.S. Patents No. 2,659,312, 2,658,455.