DE195747C

DE195747C - Laufräder von zentrifugalpumpen, bei denen die schaufeln gekrümmt sind und die eintrittshöhe grösser als die austrittshöhe ist

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Publication number: DE195747C
Application number: DE1905195747D
Authority: DE
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Current assignee: Individual
Priority date: 1905-12-10
Filing date: 1905-12-10
Publication date: 1908-02-24

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 59 b. GRUPPE 1/2.

FRITZ NEUMANN in NÜRNBERG.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 10. Dezember 1905 ab.

Bei der Ausbildung der Schaufelkanäle der Laufräder von Zentrifugalpumpen mit gekrümmten Schaufeln ist zu beachten, daß das durch diesen Kanal strömende Wasser keine plötzliche Verzögerung oder Beschleunigung erleidet; der Kanal wird am zweckmäßigsten so auszubilden sein, daß der Übergang der relativen Eintrittsgeschwindigkeit zur relativen Austrittsgeschwindigkeit im Schaufelkanal nach einer Geraden erfolgt. Bei einer solchen Anordnung wird die Reibungshöhe zur Überwindung der im Schaufelkanal auftretenden Verluste am kleinsten sein.

Ist nun, wie wohl ausschließlich der Fall, die Eintrittshöhe b_e größer als die Austrittshöhe b_a, erhält also das Laufradprofil die in Fig. ι angegebene Ausbildung, so wurden seither zur Begrenzung des Laufradprofils im Aufriß zwei Rotationskörper angenommen.

20. Nach Festlegung des inneren und äußeren Laufraddurchmessers wurde in demselben die aus der Rechnung gefundene innere bzw. äußere Laufradhöhe b_e bzw. b_a angetragen und diese Höhen durch geeignete Kurven ver-

bunden (s. Fig. 1). .

Fig. 3 zeigt im Grundriß die Schaufelkanäle mit der am häufigsten verwendeten und nach vorwärts gekrümmten Schaufel.
Bei der Ausbildung des Laufradprofils mit zwei Rotationskörpern (s. Fig. 1) werden gleiche Höhen des Schaufelkanals auf konzentrischen Kreisen liegen, so daß in einem Querschnitt α-ß, b-b, c-c usw. des Schaufelkanals (s. Fig. 3), der senkrecht zu dem durch den Kanal tretenden Wasserstrahl genommen ist, sich ungleiche Höhen finden. Hierdurch erhält der Schaufelkanal eine sehr schlechte Gestaltung, indem die angegebenen Querschnitte trapezartige Form annehmen. In Fig. 4 ist ein. solcher Schaufelkanal im Projektionsbilde schematisch dargestellt. Sofort fällt die schlechte Ausbildung des Kanals durch die trapezartig.e Form der Querschnitte auf.

Wie eingangs erwähnt, sollte man für eine geregelte Druckumsetzung und bei der Ausbildung eines Schaufelkanals darauf achten, daß die Querschnitte desselben vom Eintritt bis zum Austritt möglichst geradlinig abnehmen. · .

Diese Bedingung kann nun ein Schaufelkanal, wenn das Laufradprofil im Aufriß durch zwei Rotationsflächen begrenzt ist, nicht erfüllen, was folgende Betrachtung zeigt:

In Fig. 6 stellt die Strecke a-b-c-d-e die die mittlere Länge des Schaufelkanals dar, und über den einzelnen Stationen a, b, c, d, e sind die zugehörigen Querschnittsflächen des Schaufelkanals aufgetragen. Der punktierte Linienzug zeigt die Querschnittszunahme für den in Fig. 4 dargestellten Schaufelkanal. Aus dem Verlauf der Kurven ist zu ersehen, daß die Zunahme der Querschnitte von α bis b allmählich, von b bis d schneller erfolgt. In d findet sich der größte Querschnitt, der dann wieder nach e abnimmt. Bei aii verschiedenen Laufradprofilen gemachten Untersuchun-

gen zeigte sich allgemein für die Abnahme der Querschnitte in den Schaufelkanälen · die in Fig. 6 punktiert eingezeichnete charakteristische Kurve. Vergrößern sich einerseits durch die schlechte Form des Schaufelkanals (trapezartige Querschnitte) die Reibungsverluste, so wird andererseits auch durch die eben erwähnten Punkte eine geregelte Druckumsetzung des namentlich bei Hochdruck zentrifugalpumpen mit sehr hoher Geschwindigkeit durch den Kanal fließenden Wassers nicht erfolgen können. Die Geschwindigkeiten werden im Schaufelkanal ungleichmäßig verzögert, ferner wird sogar zum Austritt hin wieder eine Beschleunigung stattfinden. Die für den Durchtritt des Wassers durch die Schaufelkanäle nötige W^riderstandshöhe wird durch die nicht ausbleibenden Stoß Verluste wesentlich vergrößert, wodurch der Gesamtnutzeffekt der Zentrifugalpumpe nicht unwesentlich beeinflußt werden kann.

Ferner sei noch erwähnt, daß man durch die schlechte Gestaltung der Eintritts- und Austrittsquerschnitte sich sehr schlecht von der richtigen Abmessung derselben überzeugen kann.

Besagte Übelstände sollen nun durch vorliegende Erfindung völlig aufgehoben werden. Bei dem neuen Laufrad wird der Schaufelkanal so ausgebildet, daß die Querschnitte desselben senkrecht zum durchfließenden Wasserstrahl genau rechteckige Form erhalten , daß ferner der Inhalt der einzelnen Querschnitte genau nach einer Geraden ab- bzw. zunimmt.

Im Grundriß zeigen sich die Schaufelkanäle wie früher. Die Höhen der jetzt rechteckigen Querschnitte a-a, b-b, c-c usw. (s. Fig. 3) werden aber jetzt so bestimmt, daß der Inhalt derselben vom Eintritt bis Austritt, also von α bis e, nach einer Geraden zunimmt. Auf diese Weise ergibt sich ein Schaufelkanal, wie derselbe in Fig. 5 schematisch dargestellt ist. Fig. 2 zeigt das Schaufelprofil für den Schnitt A-B durch den Grundriß. Während die obere Begrenzung des Laufradprofils noch als Rotationskörper ausgebildet werden kann, ist dies bei der unteren Wand nicht mehr möglich. Bei der sonst üblichen Ausführung lagen gleiche Schaufelhöhen auf konzentrischen Kreisen, während bei der für vorliegende Erfindung gewählten Bauart gleiche Schaufelhöhen in gleichen Querschnitten der Laufradkanäle zu finden sind. ·

Die in Fig. 6 stark ausgezogene Linie zeigt die Zunahme der Querschnitte im Schaufelkanal. Mit der neuen Ausführung ist die geradlinige ideale Zunahme der Querschnitte für die Schaufelkanäle, erreicht.

Folgende Vorteile gegenüber der sonst üblichen Ausführung treten bei dem Laufrade mit den soeben beschriebenen Schaufelkanälen auf:

1. Durch Ausbildung der Kanäle mit rechteckigen Querschnitten werden die Reibungsverluste auf ein kleinstes Maß vermindert.

2. Durch die geradlinige Abnahme der Querschnitte wird die Druckumsetzung der Geschwindigkeit in den Laufradkanälen eine vollkommene sein. Ferner wird durch diese geregelte Druckumsetzung jeder Stoßverlust im Laufrad beseitigt, wodurch sich die Zentrifugalpumpen mit diesen Laufrädern besonders durch einen vollständig geräuschlosen und stoßfreien Gang auszeichnen.

Die unter 1 und 2 genannten Vorzüge werden nicht unwesentlich zur Erhöhung des Gesamtnutzeffektes einer Zentrifugalpumpe beitragen. Ferner gestattet die rechteckige Form des Ein- und Austrittsquerschnittes eine genaue Prüfung, ob die Größe der betreffenden Querschnitte in der Ausführung genau mit den aus der Rechnung ermittelten übereinstimmen.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Laufrad an Zentrifugalpumpen mit gekrümmten Schaufeln, bei welchem die Eihtrittshöhe größer als die Austrittshöhe ist, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrecht zum durchfließenden Wasserstrahl genommenen Querschnitte der Schaufelkanäle rechteckige Form erhalten.

2. Ausführungsform der Schaufelkanäle mit rechteckigen Querschnitten nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang vom Ein- zum Austrittsquerschnitt geradlinig erfolgt, zum Zweck einer vollständig geregelten Wasserführung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.