DE1653678A1 - Rotationspumpe - Google Patents

Description

DR. MÜLLER-BORE DiPL.-ΐΝβ. 6RALFS DR. MANITZ_DR DEUFIt

PATENTANWÄLTE

München, den 26. Mai 1967

579 I

BRISTOL SIDDELEI EWGINES LIMITED Mercury House, 195, Knightsbridge, London S.W.7, England

Rotationspumpe

Die Erfindung betrifft eine Weiterbildung der in der Patentanmeldung B 87 594· Ic/59b beschriebenen Rotationspumpe. Bei einer derartigen Rotationspumpe ist ein StrömungsdurciiLaß vorgesehen, der so angeordnet ist, daß beim Betrieb der Pumpe die folgenden Bereiche in dem Strömungsdurchlaß definiert sind:

1. Ein Einlaßbereich, in dem eine Kavitation an der Saugseite der Schaufeln des Pumpenrades über die gesamte Spannweite des arbeitenden Teiles der Beschaufelung erzeugt wird,

2. ein Zwischeribereich, in dem die Kavitation beendet wird, und"

0· ein Förderboreich, in dem der Strömungsdurchlaß von der zu pumpenden Flüssigkeit gefüllt wird.

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Tritt über der gesamten Spannweite des arbeitenden Teiles der Beschaufelung in dem Einlaßbereich Kavitation auf, so . wird die in der Hauptanmeldung beschriebene Pumpe als vollkavitierend bezeichnet. Bei einer derart vollkavitierenden Pumpe wurde festgestellt, daß die bei einer»konstanten Pumpgeschwindigkeit durch die Pumpe geführte Menge durch den positiven Nutζansaugdruck am Einlaß des Strömungsdurchlasses durch die Pumpe festgelegt wird. Der Nutzansaugdruck stellt dabei die Differenz zwischen dem Gesamtdruck und dem Dampfdruck am Einlaß dar. Ein. Ansteigen des positiven Hutzansaugdruckes hat eine Erhöhung des Mengenflusses durch die Pumpe zur Folge. Für einen beliebigen gegebenen positiven Nut ζ ansaugdruck gibt die Pumpe somit über einen weiten Drtickbereich, wie er durch die Größe der Auslaßöffnung festgelegt

^: - Wird

ist, eine im wesentlichen konstante Ausströmmenge ab./demgemäß die Auslaßöffnung vergrößert, so hat dies eine Erniedrigung des Förderdruckes zur Folge und umgekehrt.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Einrichtung zur Verwendung der Energie in der zu viel geförderten Menge zur Erniedrigung des positiven Nutzansaugdruckes am Einlaß der ι Pumpe, wodurch bei konstanter Pumpgeschwindigkeit ein im Γ wesentlichen konstanter Förderdruck zu erreichen ist.

Gemäß der Erfindung weist eine Pumpe der in der Haupt anmeldung

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beschriebenen Art, eine .Einrichtung auf, die einen steuerbaren Rückkopplungsweg festlegt, welcher- von dem Auslaßende des Strömungsdurchlasses durch die Pumpe zu einem auf der .Zuströmseite des Strömungsdurchlasses gelegenen Ort führt und dadurch die Rückführung eines Teiles der aus der Pumpe ausgeführten flüssigkeit zu dem zuströmseitig gelegenen Ort ■ gewährleistet, wo die Flüssigkeit dazu verwendet wird, den positiven Hutzansaugdruck zu verringern.

Der Rückkopplungsweg kann· zumindest mit einer innerhalb der zu dem Einlaßende des Strömungsdurchlasses führenden Zuführleitung angeordneten Düse in Verbindung stehen, die gegen die

Richtung der Strömung durch die Zuführleitung gerichtet ist, wodurch zwischen einem aus der Düse oder dem aus jeder Düse austretenden Flüssigkeitsstrahl und der durch die Zuführleitung zu dem Laufrad strömenden Flüssigkeit ein"Impulsaustausch erfolgt, der eine Verringerung .des"positiven Eutzansaugdruckes am jSinlaßende des Strömungsdurchlasses zur Folge hat.

Der Rückkopplungsweg kann entweder alternativ oder zusätzlich mit zumindest einer Öffnung in der Außenwand einer zu dem Einlaßende des Strömungsdurchlasses führenden Zuführleitung verbunden sein, wobei diese Anordnung derart ausgebildet ist, daß durch die Öffnung oder durch"die Öffnungen Flüssigkeit mit zumindest einer gegen die Strömung durch die Zuführleitung gerichteten Bewegungskomponente eingeführt ,, wird. 20 9 8 4 8 /01 3 3

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand der Beschreibung zweier Ausführungs-. beispiele der erfindungsgemäßen Rückkopplungseinrichtung für eine vollkavitierende Pumpe der in der Hauptanmeldung "beschriebenen Art unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert; in dieser zeigen:

Figur 1 eine schematiseh dargestellte Axialschnittansicht ^ durch die Pumpe und eine erste Ausführungsform der

Rücltkopplungseinrichtung, wobei das Pumpenrad in Seitenansicht dargestellt ist,

Figur 2 einen verkleinert dargestellten Schnitt entlang der Linie II-II der Figur 1, und ... -_,"-■

Figur 3 eine der Figur 1 ähnliche Ansicht mit einer zweiten Ausführungs form -einer Rückkopplungseinrichtung, wo-■t bei das Pumpenrad entsprechend der Figur 1 in Seiten

ansicht dargestellt ist und ein in Figur 1 im Axialschnitt dargestelltes Steuerventil im Aufriß erscheint.

Nach Figur 1 besteht die Pumpe aus einer Einlaßleitung 1, einem Laufradgehäuse 2 und aus einer ein Gehäuse festlegenden Auslaßschnecke 3· Das Gehäuse 2 umgibt ein Schraubenrad 4, wie es in den Figuren .2,3 und 4 der Hauptanmeldung dargestellt ist.

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Gemäß der Erfindung besteht die erste Rückkopplungseinrichtung aus einem Rückkopplungsrohr 5» das von der Auslaßschnecke 3 durch ein Steuerventil 7 zu einem Rohr 6 führt, welches mit einem ,ringförmigen Raum 8 in Verbindung steht, der die Zuführleitung 1 zuströmseitig oberhalb des Einlasses zu dem . Laufrad 4 umgibt. Das Steuerventil 7 weist ein Drosselventilelement 9 mit veränderlicher Fläche auf, das mittels .einer Feder 10 in eine Stellung vorgespannt ist, bei der in einem Ventilsitz 11 eine minimale Strömungsfläche gegeben ist. Die Feder 10 kann mittels einer voreinstellbaren Schraube 12 eingestellt werden. Der Raum 8 speist ein ringförmiges Rohr 14, das in der Zuführleitung 1 angebracht ist und eine Mehrzahl, beispielsweise fünf, Düsen 15 aufweist, die stromaufwärts gerichtet sind.

Beim Betrieb der Pumpe werden Flüssigkeitsstrahlen durch die Düsen 15 gegen die Flüssigkeitsströmung in Richtung des Laufrades gerichtet, wobei die Flüssigkeit für diese Strahlen durch die Rohre 5 und 6 von der Auslaßschnecke 3 unter der Steuerung des Ventils 7 zurückgeführt wird. Zwischen den aus den Düsen austretenden Flüssigkeitsstrahlen und der in Richtung des Laufrades durch die Zuführleitung 1 strömenden Flüssigkeit erfolgt ein Impulsaustausch, und dies hat zur Folge, daß der positive Mutzansaugdruck am Pumpeneinlaß und dadurch die durch das Laufrad 4 strömende Flüssigkeitsmenge verringert wird. Es wurde zwar eine sehr einfache Ausführungsform eines Steuer-

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ventils 7 dargestellt,. aber es ist-offensichtlich,- daß für eine genaue Steuerung ein weiterentwickeltes Ventil verwendet werden kann.

Nach Figur 3 "besteht die Pumpe entsprechend der Ausführung sform von Figur 1 aus einer Zuführleitung 1,. einem Laufradgehäuse 2, einer Auslaßschnecke 3, einem Laufrad 4-, Rückkopp-φ lungsrohren 5 und 6 und einem Steuerventil 7 (in Figur 3 im-

Aufriß dargestellt). Alle diese Teile sind ähnlich den ent- . ". sprechenden Teilen von Figur 1. Bei der in Figur 3 dargestellten zweiten Eückk-opplungseinrichtung steht das von dem Steuerventil 7 entfernte Ende des Rohres 6 mit einem die Einlaßleitung 1 anstelle des Raumes 8 umgebenden ringförmigen Stollenraum 2Θ in Verbindung, der einen ringförmigen Auslaß aufweist, welcher mit dem Zustromsextigen Teil der Einlaßleitung 1 in der Welse in Verbindung steht, daß die durch die Rohre 5 und 6 und das Ventil 7 von der Auslaßschnecke 3 zurückgeführte Flüssigkeit in Form einer Grenzschicht in die Einlaßleitung 1 eingeführt wird und dabei eine Bewegungskomponente in Zuströmrichtung gegen die Strömungsrichtung der in · Richtung des Laufrades 4- fließenden Flüssigkeit aufweist. Das Vermischen der Grenzschicht 22 und der Zufuhrströmung erfolgt daher in dem bei 23 angegebenen Bereich, und als Ergebnis dieses Vermischens tritt eine Verringerung des positiven Nutζansaugdruckes auf. Des weiteren verringert die

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Grenzschicht 22 auch die effektive Strömungsfläche durch die Leitung 1, und auch dies hat eine Verringerung des positiven Ifatzansaugdruckes zur folge. Durch die "Verringerung des positiven iNTutzansaugdruckes stellt sich auch eine Verringerung der durch das Laufrad.4- strömenden Flüssigkeitsmenge ein.

Es muß "betont werden, daß die zwei Ausführungsbeispiele einer Eückkopplungseinrichtung nicht die einzigen Anordnungen darstellen^ durch die eine Verringerung des positiven Futzansaugdruckes und damit der Strömungsmenge erreicht werden kann. Beispielsweise könnte anstelle der gemäß Figur 3 durch eine kontinuierliche ringförmige Öffnung 21 eingefühiten Grenzschicht auch eine Grenzschicht verwendet werden, die dadurch erzeugt wird, daß Flüssigkeit durch eine Mehrzahl von mit gegenseitigem Abstand auf einem Kreis um die Wandung der Einlaßleitung 1 verteilte Öffnungen eingeführt wird.

Des !^eiteren könnte das bezüglich Figur 5 erläuterte Grenzschicht-Steuerverfahren mit dem anhand der Figuren 1 und 2 beschriebenen Impulsaustausch-Steuerverfahren dadurch kombiniert werden, daß zumindest eine Düse, wie sie in den Figuren 1 und 2 bei 15 dargestellt ist, zusammen mit der in Figur 3 gezeigten ringförmigen Öffnung 21 verwendet wird.

- Patentansprüche 209848/0133

BAD ORIGINAL

Claims (3)

P at ent ansprüc he

1. Rotationspumpe nach Patent ... ... (Patentanmeldung

B 87 594- Ic/59"b), dadurch gekennzeichn e>t, daß eine einen steuerbaren Rückkopplungsweg festlegende Einrichtung vorgesehen ist, daß der Rücldcopp lungsweg vom Auslaßende des Strömungsdurchlasses durch die Pumpe zu einem auf der Zuströmseite des Strömungsdurchlasses gelegenen Ort führt, und daß dadurch ein Teil der aus der Pumpe austretenden Flüssigkeit an den zuströmseitig gelegenen Ort zurückgeführt und dort zur Verringerung des positiven Hützansaugdruckes verwendet wird. . . - -.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c Ii ~ η e t, daß der Rückkopplungsweg (5, 6) mit zumindest einer Düse (15) in. "Verbindung steht, die in der zu dem . iSinlaßende des Strömungsdurchlasses führenden Zuführleitung (1) angeordnet ist und daß die Düse gegen die Strömung durch die Zuführleitung gexrLchtet ist, wodurch ein Impulsaustausch zwischen einem von der Düse oder von jeder Düse austretenden Flüssigkeitsstrahl und der durch die: Zuführlelttmg zu dem Laufrad (4) strömenden Flüssigkeit erfolgt und damit eine Verringerung äs positiven !Tutζansaugdruckes am Einlaßende des Strömungsdurchlasses erreicht wird.

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INSPECTED

1§53678

3. Pumpe nach Anspruch. 1 oder 2, dadurch, g e k_ e η η s e i c h.n et, daß der Euckkopplungsweg·(5, 6) mit . zumindest einer Öffnung (21) in der Äußenwandung einer zu dem Einlaßende des Strömungsdurchlasses führenden Zuführleitung in Verbindung steht und daß diese Öff-' nung (21) oder Öffnungen derart angeordnet ist bzw. sind, daß Flüssigkeit durch diese Öffnungen mit zumindest einer gegen die Strömungsrichtung durch die Einlaßleitung gerichteten Bewegungskomponente eingeführt

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