DE19509255A1 - Einrichtung zur Geräuschreduzierung bei Kreiselpumpen - Google Patents
Einrichtung zur Geräuschreduzierung bei KreiselpumpenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Leiteinrichtung gemäß dem
Oberbegriff des Hauptanspruches.
In dem Aufsatz "Development of noise and vibration performance
of building services pumps" aus der Zeitung WORLD PUMPS, Juni
1993, Seiten 23-28, werden die unterschiedlichsten Geräusch-
und Lärmquellen beim Betrieb einer Kreiselpumpe beschrieben.
Eine der möglichen Ursachen sind strömungsdynamische
Schallentwicklungen aufgrund von Strömungsturbulenzen,
Strömungsablösungen sowie Kavitationserscheinungen. Hierzu
zählt auch die durch die Wechselwirkung zwischen Laufrad und
nachgeordneter Leiteinrichtung entstehende Geräuschentwicklung.
Beim Vorbeilaufen der Schaufelenden eines Laufrades an der oder
an den Anströmkanten einer nachgeordneten Leiteinrichtung
treten im Fördermedium Druckpulsationen auf. Diese überlagern
sich dem statischen Druck innerhalb des Pumpengehäuses. Die
Höhe dieser Druckpulsationen sowie deren Verhalten werden im
wesentlichen von dem Abstand zwischen dem Laufradaustritt und
dem Eintritt in die Leiteinrichtung bestimmt. Kleine Abstände
bedingen große Druckpulsationen, die durch eine Vergrößerung
des Abstandes verringert werden können, jedoch unter
Inkaufnahme von Wirkungsgradeinbußen und negativen
Rückwirkungen auf den Verlauf der Kennlinie. Weiterhin wird
empfohlen, die Anzahl solcher Hindernisse nach einem Laufrad zu
verändern. Auch eine Profiländerung der Rückenflanke der
Laufradschaufeln wird vorgeschlagen.
Andere Maßnahmen sind aus der WO 91/13 259 und der DE-OS
24 22 364 bekannt, mit denen Pulsationen des Förderstromes von
Kreiselpumpen mit Spiralgehäuse vermieden werden sollen. Die
WO 91/13259 sieht dazu eine Schrägstellung der Austrittskanten
der Laufradschaufeln und die Verwendung zusätzlicher
Zwischenschaufeln vor. Dieser bei räumlich gekrümmten
Laufradschaufeln sich zwangsläufig einstellende schräge Verlauf
der Laufradschaufelenden weist ein bekannt günstigeres
Pulsationsverhalten auf. Dazu wurde eine Schrägstellung
gewählt, bei der die Übergänge zwischen Schaufelaustrittskante
und der einen Laufraddeckscheibe um den Abstand zu einer
benachbarten Schaufel an der gegenüberliegenden
Laufraddeckscheibe versetzt angeordnet sind. Gewissermaßen
liegen die Übergangspunkte zwischen Schaufelaustrittskante und
Deckscheibe achsparallel zur Drehachse, während der Verlauf der
Schaufelaustrittskante um den Versatz eines Schaufelabstandes
diagonal zwischen den Übergangspunkten verläuft. Nachteilig
dabei sind die entgegenstehenden hydraulischen und
fertigungstechnischen Grenzen. Denn die Krümmung, der
Austrittswinkel der Laufradschaufeln sowie deren Schrägstellung
können aus hydraulischen Gründen nur in einem relativ kleinen
Winkelbereich gegenüber der Rotationsachse verändert werden, da
andernfalls ein gewünschter Betriebspunkt der Pumpe nicht
erreichbar ist. Derartige Veränderungen können zu
Wirkungsgradeinbußen führen.
Demgegenüber findet bei der DE-OS 24 22 364 ein Laufrad
Verwendung, bei dem durch Einsatz einer Zwischenwand die Anzahl
der Schaufelkanäle und die Schaufelanzahl vergrößert wird.
Durch versetzte Anordnung der Schaufeln um eine halbe
Schaufelteilung ergibt sich eine doppelt so hohe
Pulsationsfrequenz gegenüber einem Leitapparat, der mit einem
normalen Laufrad zusammenwirkt. Das hier zugrundeliegende
Prinzip sieht eine Verminderung des Massenstromes pro
Schaufelkanal vor, wodurch die Pulsationsenergie vermindert
wird.
Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine Lösung zu
entwickeln, mit deren Hilfe das hydraulische Geräuschverhalten
ohne negative Beeinflussung des Pumpenwirkungsgrades deutlich
reduziert wird.
Die Lösung dieses Problems ist im Hauptanspruch beschrieben.
Bei der einem Laufrad nachgeordneten Leiteinrichtung, welche
die vom Laufrad erzeugte Geschwindigkeitsenergie des
Fördermediums in eine Druckenergie umwandelt, kann es sich um
eine Spirale mit mindestens einer Anströmkante oder auch um ein
nachgeordnetes Leitrad mit den Anströmkanten der jeweiligen
Leitradschaufeln handeln. Entgegen den üblichen
Ausführungsformen, bei denen die Anströmkanten parallel zur
Drehachse verlaufen, weisen die erfindungsgemäßen Anströmkanten
der Leiteinrichtung einen gegenüber der Drehachse des Laufrades
schrägen Verlauf auf. Deren Schrägstellung, unabhängig davon,
ob es sich um einen eine Anströmkante bildenden Sporn einer
Spirale oder um Anströmkanten von Leitradschaufeln handelt, hat
keine nachteiligen Auswirkungen auf die Funktion der Leitein
richtung. Denn deren Aufgabe, mittels einer in
Durchströmrichtung zunehmenden Querschnittsvergrößerung die
Geschwindigkeitsenergie des Mediums in Druckenergie
umzuwandeln, wird durch den Anströmkantenverlauf nicht
beeinflußt. Die Schrägstellung der Anströmkante ist dabei so
gewählt, daß der Spalt zwischen Laufrad und Anströmkante
weitgehend gleich groß bleibt. Dies erfordert je nach Art der
Leiteinrichtung eine oder mehrere räumlich gekrümmte,
dreidimensionale Schaufeln. Durch deren Verwendung ergeben sich
gleichzeitig bessere hydraulische Verhältnisse.
Zum Beispiel bei einem Leitrad weisen die Wandflächen der
Leitradschaufeln innerhalb des Leitrades eine der
Schrägstellung der Anströmkanten folgende Schrägstellung auf.
Der dazwischen ausgebildete Schaufelkanal hat also
- vereinfacht ausgedrückt - eine Querschnittsfläche, die einem
Parallelogramm ähnelt. Entscheidend ist dabei der Verlauf der
Eintrittskante. Der daran anschließende Verlauf der
Schaufelflächen der Leiteinrichtung kann den üblichen
Gepflogenheiten oder Auslegungsregeln entsprechen. Wesentlich
ist ein Verlauf, der dem bestimmungsgemäßen Gebrauch der
Leiteinrichtung entspricht. In gleicher Weise gilt dies für den
als einzelne Schaufel ausgebildeten Sporn eines Spiralgehäuses.
Bei einer Leiteinrichtung kann der Eintritt in die
Leiteinrichtung für optimale Geräuschreduzierung ausgelegt
sein, die Leiteinrichtung selbst für die gewünschte
Druckumsetzung gestaltet sein und der Austritt der
Leiteinrichtung für die günstigsten Zuströmverhältnisse eines
nachgeordneten Laufrades konstruiert sein. Die Leiteinrichtung
selbst soll zwischen ihren begrenzenden Wandflächen die
gewünschten Druckverhältnisse ermöglichen.
Die erfindungsgemäße Gestaltung der Anströmkanten einer einem
Laufrad nachgeordneten Leiteinrichtung läßt sich auch mit Hilfe
eines anderen Beispiels erklären. Es gilt die Annahme, daß die
zwischen zwei ringförmigen Wandflächen angeordneten
Leitschaufeln eines Leitrades oder die Anströmkante bzw. der
Sporn einer Spirale in der Breite teleskopartig veränderbar und
an den Wandflächen über ihre Länge gelenkig befestigt sind.
Die erfindungsgemäßen Anströmkanten lassen sich dann durch
Verdrehung der einen Wandfläche gegenüber der anderen
Wandfläche und um deren Mittelpunktachse herum erzeugen. Dabei
ändert sich der Verlauf der den Anströmkanten nachgeordneten
Schaufel- oder Spornflächen in entsprechender Weise. Es kann
jedoch auch jeder andere mögliche Schaufelflächenverlauf
konstruktiv verwirklicht werden, der eine bestimmungsgemäße
Energieumwandlung durch diffusorartige Vergrößerung des
Leitkanalquerschnittes bewirkt.
Als ein zusätzlicher Vorteil dieser Gestaltungsart von
Anströmkanten einer Leiteinrichtung hat sich bei praktischen
Versuchen in überraschender Weise deren gravierend verbessertes
Kavitationsverhalten gezeigt. Im Vergleich mit einem üblichen
Anströmkantenverlauf wurde offenbar, daß unter gleichen
Betriebsbedingungen der Kreiselpumpe, die erfindungsgemäße
Anströmkante über keinerlei Kavitationsschäden verfügte.
Demgegenüber wies die konventionelle Anströmkante einen durch
Kavitationserscheinungen bedingten Materialabtrag auf. Und als
weiterer Vorteil hat sich noch herausgestellt, daß diejenigen
Schaufeln einer Leiteinrichtung, die erfindungsgemäß gestaltet
waren, während des Betriebes eine wesentlich geringere
dynamische Schaufelbelastung aufwiesen. Damit ist die
Möglichkeit gegeben, erfindungsgemäße Leiteinrichtungen höheren
Belastungen auszusetzen oder hochbelastende Kreiselpumpen mit
einem Sicherheitsvorteil auszustatten, indem die Belastungen an
deren Anströmkanten reduziert werden.
In den Ansprüchen 2 bis 8 sind weitere Ausgestaltungen der
Erfindung beschrieben. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung
ist die Möglichkeit, den radialen Abstand zwischen einer oder
mehreren Anströmkanten der Leiteinrichtung und dem Laufrad
kleiner als bisher üblich auszuführen. Dadurch ergeben sich
hydraulische Vorteile. Aus der Schrägstellung der Anströmkanten
eventuell resultierende größere Kräfte lassen sich zum
Axialschubausgleich verwenden.
Bei einem Vorbeilaufen der Austrittskanten der Laufradschaufeln
erfolgt keine linienförmige achsparallele Begegnung mehr mit
der oder den nachgeordneten Anströmkanten der Leiteinrichtung.
Statt dessen streifen die begegnenden Kanten jeweils
punktförmig aneinander vorbei. Der dabei entstehende Druckpuls
erfolgt somit über einen zeitlich wesentlich längeren Zeitraum
und ist auf einen erheblich kleineren räumlichen Bereich
beschränkt. Der Aufbau von plötzlichen Druckpulsationen wird
damit in einem ganz entscheidenden Maße reduziert. Anstelle
einer stoßartig hohen dynamischen Belastung ergibt sich nun
eine zyklische Belastung mit erheblich niedrigerem
Spannungsniveau. Ursächlich dafür ist eine längere Verweildauer
der Schaufelaustrittskanten im Bereich der jeweiligen
Anströmkante der Leiteinrichtung. Durch die erfindungsgemäße
Gestaltung fördert ein Schaufelkanal eines Laufrades
gleichzeitig in zwei Eintrittskanäle einer nachgeordneten
Leiteinrichtung. Dies trifft auch für eine Spirale als
Leiteinrichtung zu, da deren spornförmige Anströmkante dann zur
Laufradaustrittsbreite diagonal verläuft und mit einer
überleitenden Kanalführung in die Hauptspirale ausgestattet
ist.
Bei einer erfindungsgemäßen Leiteinrichtung, unabhängig davon,
ob es sich um ein Leitrad oder um eine Spirale handelt, sind in
Abhängigkeit von der Anwendung findenden Größe der Laufrad-
Leiteinrichtungskombinationen sowie der Anzahl der verwendeten
Schaufeln eine Vielzahl von möglichen Schrägstellungen der
Anströmkante möglich. Die Anströmkante oder -kanten können
beispielsweise auch so angeordnet werden, daß sie von gleicher
bis zu einer entgegengerichteten Schrägstellung zu den
Laufradschaufelaustrittskanten verlaufen. Somit ist ein
erheblich größerer Freiraum zur Einflußnahme auf die
Geräuschentwicklung durch die Wechselwirkung zwischen den
aneinander vorbeistreichenden Schaufelkanten gegeben. Bei einer
Anordnung der Schaufelkanten von Laufradaustritt und
Leiteinrichtungeintritt mit einer Schrägstellung in gleicher
Richtung ist auf einen Winkelversatz zu achten, um eine
linienförmige Passage zwischen Anströmkante und Laufradschaufel
auszuschließen. Bei den Spiralgehäusen weist die auf die
Anströmkante eines Spornes folgende Wandfläche einen
strömungsgünstigen Übergang in den nachfolgenden, unveränderten
Spiralraum auf.
Bei Verwendung einer dem Laufrad nachgeordneten
erfindungsgemäßen Leiteinrichtung mit engen Spalten zwischen
Laufrad und Leiteinrichtung ließen sich Geräuschreduzierungen
der Druckpulsationen in der Größenordnung von bis zu 20 dB
feststellen. Die schräg verlaufenden Anströmkanten verfügen
über eine Länge, die dem 0,1 bis 1,2-fachen einer
Laufradschaufelteilung am Laufradaustritt entsprechen. In
Umfangsrichtung sind demzufolge die Enden der in die
begrenzenden Wandflächen übergehenden Anströmkanten zueinander
versetzt angeordnet.
In Abhängigkeit von der Geometrie der Leiteinrichtung,
beispielsweise beim Einsatz in mehrstufigen Pumpen, ist es auch
möglich, für die Anströmkanten einen nicht linearen Verlauf
vorzusehen. Dies kann auch sinnvoll sein bei Verwendung von
Laufrädern, deren Schaufelaustrittskanten einen Verlauf
aufweisen, welcher eine nicht linear verlaufende Anströmkante
einer Leiteinrichtung sinnvoll erscheinen läßt. Eine
pfeilförmige Ausbildung, die vergleichbar zu einem Pfeilflügel
eine positive oder negative Pfeilung aufweisen kann, ist sowohl
an der Anströmkante als auch an der Schaufelaustrittskante des
Laufrades anbringbar. Entsprechende Kombinationen ermöglichen
für die unterschiedlichsten Anwendungsfälle eine gravierende
Reduzierung des Geräuschverhaltens. Eine Pfeilung der
Anströmkanten kann beispielsweise bei doppelflutigen
Laufradbauformen sinnvoll sein, um keine Axialschubkräfte
entstehen zu lassen. Bei üblichen einflutigen Laufrädern kann
durch den gewählten Verlauf einer Schrägstellung ein Einfluß
auf den Axialschub eines Laufrades ausgeübt werden. Dies kann
abhängig sein von der Druckverteilung an einem Laufradaustritt
bei dem jeweiligen Auslegepunkt. Denn in Abhängigkeit von den
bei einem Laufrad Verwendung findenden Auslegeprinzipien kann
die resultierende Druckkomponente zur saug- oder druckseitigen
Deckscheibe des Laufrades hin verschoben sein. Mit Hilfe einer
entsprechend gewählten Schrägstellung der Anströmkante
bzw. -kanten einer Leiteinrichtung ist dann auch eine
Beeinflussung der Pumpenkennlinie möglich. Der Punkt optimalen
Wirkungsgrades kann dann zu kleiner oder größerer Menge
verschoben werden. Mit Hilfe dieser Schrägstellung kann als
positiver Nebeneffekt die Gestaltungsfreiheit bei der Auslegung
einer Kreiselpumpe vergrößert werden.
Bezüglich der Geräuschreduzierung ist die erfindungsgemäße
Leiteinrichtung unabhängig von einem Laufrad. Sie bietet damit
die Möglichkeit zur nachträglichen Umrüstung von bereits
installierten Anlagen, wenn diese mit einer auswechselbaren
Leiteinrichtung versehen sind bzw. entsprechend anpaßbar sind.
Aufgrund praktischer Versuche mit einer Leiteinrichtung mit
schräg verlaufenden Anströmkanten wurde festgestellt, daß
Veränderungen der Spaltweite zwischen Laufrad und
Leiteinrichtung die Steilheit einer Pumpenkennlinie
beeinflussen. Eine Vergrößerung des Spaltes hat eine
Pumpenkennlinie mit flacherer Steigerung zur Folge. Dieser
zusätzliche positive Nebeneffekt hat jedoch keine negativen
Auswirkungen auf die Geräuschentwicklung. Bei sehr engen
Spalten, die sonst bei üblichen Leiteinrichtungen zu starken
Druckpulsationen führen, ergeben sich optimale
Ansaugverhältnisse mit einer extremen Geräuschreduzierung.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß der Abstand zwischen
den Zylinderebenen, auf denen jeweils die Anströmkanten der
Leiteinrichtung und die Austrittskanten der Laufschaufeln
liegen, unterschiedlich ist. Dieses Merkmal bietet mehrere
Vorteile. So können bei einem Leitrad unterschiedliche Abstände
zwischen Laufradaustrittsdurchmesser und
Leitschaufelanströmkanten vorgesehen werden. Genauso gut könnte
ein unterschiedlicher Abstand zwischen aufeinanderfolgenden
Leitschaufeln vorgesehen werden, d. h. jede zweite Anströmkante
hätte dann den gleichen Abstand.
Damit sind einerseits direkte Einflußnahmen auf die von Laufrad
und Leiteinrichtung produzierten Geräuschemissionen möglich und
zum anderen können die auf die Leiteinrichtung einwirkenden
Kräfte besser aufgenommen werden. Die allgemeine
Auslegungsregel, wonach die Schaufelanzahl eines Laufrades aus
Geräuschgründen nicht mit der Schaufelanzahl einer
Leiteinrichtung identisch sein soll, braucht bei einer
Kreiselpumpe mit einer erfindungsgemäß gestalteten
Leitradeinrichtung nicht mehr beachtet werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen
die
Fig. 1 eine Leiteinrichtung als perspektivische Darstellung
eines Leitrades, die
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Kreiselpumpe mit einer
Spirale als Leiteinrichtung, die
Fig. 3-5 verschiedene Schnitte durch die Spirale und die
Fig. 6-9 am Beispiel einer Anströmkante deren mögliche
verschiedene Verlaufsformen.
In der Fig. 1 ist als Leiteinrichtung 1 eine perspektivische
Darstellung eines Leitrades gezeigt. Aus Gründen einer besseren
Erkennbarkeit wurde das Leitrad offen dargestellt. Ein Leitrad
besteht üblicherweise aus zwei Wandflächen, zwischen denen
verbindende Leitschaufeln angeordnet sind. Das hier gezeigte
Leitrad verfügt über eine Wandfläche 2, mit der mehrere
Leitradschaufeln 3 fest verbunden sind. Die Anströmkanten 4 der
Leitschaufeln 3 liegen in dem hier gezeigten Beispiel auf einer
Zylinderfläche, die konzentrisch zur Laufraddrehachse
angeordnet ist. Auf dieser Zylinderfläche folgen die
Anströmkanten der Krümmung der Zylinderfläche und erstrecken
sich kreuzend zur Drehachse. Im Meridianschnitt betrachtet,
verlaufen bei diesem Beispiel sowohl die Anströmkanten 4 als
auch die Austrittskanten 5 achsparallel. Der Meridianschnitt
kennzeichnet dabei diejenige Fläche, die eine Schaufel bei
ihrer Drehung um die Laufraddrehachse überstreicht.
In der hier gewählten Darstellung verfügen die Anströmkanten
über eine Schrägstellung oder Überdeckung, welche gleich der
Schaufelteilung t der Leiteinrichtung 1 ist. Die Anströmkante 4
erstreckt sich von ihrem einen Endpunkt 6, der sich auf der
Wandfläche 2 befindet, bis zu ihrem anderen, hier frei im Raum
stehenden Endpunkt 7. Die Schrägstellung der Anströmkante 4
wurde dabei so gewählt, daß sich der Endpunkt 7, in Richtung
der auf der Zeichenebene stehenden Drehachse gesehen, oberhalb
des Endpunktes 6 einer angrenzenden Leitschaufel 3 befindet.
Der gegenseitige Versatz der Endpunkte 6, 7 einer Anströmkante
4 entspricht hier dem einfachen einer Schaufelteilung. Je nach
Größe der Leiteinrichtung sowie der Schaufelanzahl und der
Bauform des Verwendung findenden Laufrades bzw. je nach
spezifischer Drehzahl nq der Kreiselpumpe, kann die
Schrägstellung dem 0,1 bis 1,2-fachen einer Schaufelteilung t
eines Laufrades entsprechen. Bei Kreiselpumpenlaufrädern mit
kleinem nq, wie sie von radialen Laufrädern bekannt sind, wird
eine Schrägstellung gewählt, die maximal einer Schaufelteilung
am Laufradaustritt entspricht. Gewöhnlich wird die Schrägung
bei solchen Laufrädern einem kleineren Wert entsprechen, um den
Eintrittsquerschnitt einer entsprechend schmalen
Leiteinrichtung fertigungstechnisch günstig zu erhalten. Bei
Laufrädern mit größerem nq kann infolge der größeren
Laufradaustrittsbreite, welcher gewöhnlich auch eine
entsprechend breitere Leiteinrichtung nachgeordnet ist, eine
Schrägstellung Verwendung finden, die bis zum 1,2-fachen einer
Schaufelteilung reicht.
An einem Beispiel sei die Zuordnung von Laufradschaufelzahl und
Teilung erklärt. Findet ein Laufrad mit 8 Schaufeln Verwendung,
dann würden die Laufradaustrittskanten auf einem Umfangswinkel
von 45° befindlich sein. Eine Schrägstellung der
Eintrittskanten einer Leiteinrichtung mit halber
Laufradschaufelteilung, würde dann, bezogen auf den
Umfangswinkel von 45°, einer Schrägstellung von 22,5°
entsprechen. Bei einem Laufrad mit 9 Schaufeln wäre deren
Schaufelteilung am Außenumfang = 360° : 9 = 40°. Bei einer
Schrägstellung entsprechend einer halben Laufradschaufelteilung
würden die Anfangs- und Endpunkte einer Anströmkante einer
Leiteinrichtung bezogen auf den Umfangswinkel des Laufrades, um
20° zueinander versetzt angeordnet sein. Es hat sich bei
mehrschaufeligen Leiteinrichtungen aus hydraulischen Gründen
als zweckmäßig herausgestellt, wenn deren Schaufelanzahl größer
ist als die Schaufelanzahl des Laufrades.
Die hier gezeigte Leiteinrichtung 1 ist aus Gründen einer
besseren Erkennbarkeit als sogenanntes offenes Leitrad
dargestellt. Es könnte direkt eingebaut werden und z. B. bei
einer mehrstufigen Pumpe mit der offenen Seite an einer
Stufengehäusewand anliegen. Es ist aber auch ohne weiteres
möglich, dieses Leitrad als ein sogenanntes geschlossenes
Leitrad auszubilden. Hierbei wären dann die Schaufeln zwischen
zwei Wandflächen angeordnet.
Die Fig. 2 zeigt als Schnittdarstellung ein Gehäuse 8 einer
Kreiselpumpe. Die Leiteinrichtung 1 ist hier als Spirale 9
ausgebildet. Innerhalb des Gehäuses 8 ist ein Laufrad 10
angeordnet. Dessen Schaufelaustrittskanten 11 passieren während
des Betriebes die Anströmkante 12. Diese erstreckt sich
zwischen den Schnittlinien H1-H3 und verläuft schräg zur
senkrecht auf der Zeichenebene stehende Drehachse 13. Aus dem
Laufrad 10 austretendes Medium wird durch eine Formgebung 14
teilweise in den Druckstutzen 15 und teilweise in die Spirale 9
geleitet. Hierzu verfügt die Anströmkante sowie die Spirale
über eine mehr oder weniger stark ausgeprägte Ausformung oder
Kehlung 16. Im Ausführungsbeispiel wurde sie aus Gründen einer
besseren Übersichtlichkeit vergrößert dargestellt. Diese
Querschnittsveränderung der Spirale wird gemäß den gewünschten
Betriebsverhältnissen gestaltet. Mit Beginn der Anströmkante 12
entwickelt sich die Ausformung oder Kehlung 16 wie ein
Führungskanal in die Spirale hinein. Damit kann eine weitgehend
ungestörte Ausschüttung aus dem Laufrad in den Druckstutzen und
bei weiterer Drehung des Laufrades der Übergang in den
Führungskanal erfolgen. Diese Aufteilung des Förderstromes im
Bereich der Anströmkante ermöglicht gewissermaßen einen
gleitenden geräuscharmen Übergang im Spornbereich.
Die Schrägstellung der am Sporn befindlichen Anströmkante 12
kann bis zu einer Schaufelteilung des Laufrades reichen oder
bei breiten Laufradaustrittsflächen auch darüberhinaus reichen.
Wesentlich ist auch hier die Beibehaltung eines annähernd
gleichmäßigen Spaltes zwischen Laufradaustritt und
Spiralanfang.
Die Fig. 3, eine Ansicht gemäß der Schnittlinie H1, zeigt
einen Blick auf die schräg zur Zeichenebene verlaufende
Anströmkante 12, welche aus der Spirale 9 austretendes Medium
in den Druckstutzen 15 leitet.
Ein in Strömungsrichtung dahinter liegender Schnitt nach Linie
H2 ist in Fig. 4 dargestellt. Aus dem Laufrad 10 austretendes
Medium strömt zum einen in die Kehlung 16 und dort weiter in
die Spirale 9. Ein anderer Teil gelangt entlang der Formgebung
14 in den Druckstutzen 15. Je nach Länge bzw. Schrägstellung
der Anströmkante 12 kann der für die Zeitdauer des Passierens
eines jeweiligen Schaufelkanales eines Laufrades 10 entlang der
Anströmkante 12, ein geringer Teil des Fördermediums vom
Laufrad 10 direkt in den Druckstutzen 15 gelangen. Eine
Wirkungsgradeinbuße ist davon nicht zu erwarten und kann
gegebenenfalls durch einfache Anpassungen des Laufrades
eleminiert werden.
In Fig. 5 ist der Querschnitt am Ende der Anströmkante durch
die Spirale 9 gemäß Schnitt H3 gezeigt. Ab dieser Stelle wird
das aus dem Laufrad 10 austretende Fördermedium von der Kehlung
16 oder Anformung in die nachfolgende Spirale geleitet.
Der Verlauf einer Anströmkante 4, 12 kann, wie in den
Abwicklungen der Fig. 6-9 am Beispiel von jeweils einzelnen
Anströmkanten 4, 12 gezeigt ist, auch eine von einer geraden
Linie abweichende Form aufweisen. Dies können stetige oder
unstetige Verläufe, sprunghafte Veränderungen oder dergleichen
sein. Je nachdem an einem Laufradaustritt vorherrschenden
Druckverteilungsprofil kann bei Bedarf ein Verlauf einer
Anströmkante 4, 12 gewählt werden, der günstigste Verhältnisse
im Hinblick auf Stabilität, Geräuschreduzierung und
Axialschubverhalten bietet. Die in den Fig. 6-9 gezeigten
Verläufe sind nur beispielhaft und der Erfindungsgegenstand ist
nicht darauf beschränkt. Auch hier ergeben sich durch den
gewählten Verlauf keine nachteiligen Auswirkungen auf das
Verhalten eines Leitradkanals oder Spiralraumes. Denn dessen
Möglichkeit zur Energieumwandlung wird überwiegend durch das
dessen Querschnittsverhältnisse bestimmt.
Claims (8)
1. Kreiselpumpe, in deren Gehäuse mindestens ein Laufrad
angeordnet ist, dem Laufrad eine Leiteinrichtung
nachgeordnet ist und strömungsführende Flächen der
Leiteinrichtung mit ein oder mehreren, einem
Laufradaustritt gegenüberliegenden Anströmkanten versehen
sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anströmkante (12)
oder die Anströmkanten (4) der Leiteinrichtung (1) im
Winkel zur Laufraddrehachse (13) angeordnet sind und daß
bei einem Passieren der Laufradschaufeln ein punktförmiges
Überschneiden zwischen Laufradschaufeln und jeweiliger
Anströmkante (4, 12) erfolgt.
2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Länge einer schräg verlaufenden Anströmkanten (4, 12)
größer als die Breite einer Leiteinrichtung (1) ist.
3. Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Endpunkte (6, 7,) der Anströmkanten
(4, 12) um das 0,1-fache bis 1,2-fache einer
Laufradschaufelteilung gegeneinander versetzt angeordnet
sind.
4. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen Laufradaustritt und
Anströmkante ein annähernd gleichbleibender Spalt
angeordnet ist.
5. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die jeweilige Anströmkante (4, 12)
einen nicht linearen Verlauf aufweisen.
6. Kreiselpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Anströmkante (4, 12) pfeilförmig verläuft.
7. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Austrittskanten einer
Laufradschaufel pfeilförmig verlaufen.
8. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den
Ebenen, auf denen jeweils die Anströmkanten (4, 12) der
Leiteinrichtung (1) und die Austrittskanten der
Laufschaufeln liegen, unterschiedlich ist.
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