DE2220050A1 - Anordnung zur wirkungsgraderhoehung von kreiselpumpen mit niedriger eingangsdrehzahl - Google Patents

Anordnung zur wirkungsgraderhoehung von kreiselpumpen mit niedriger eingangsdrehzahl

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DE2220050A1
DE2220050A1 DE19722220050 DE2220050A DE2220050A1 DE 2220050 A1 DE2220050 A1 DE 2220050A1 DE 19722220050 DE19722220050 DE 19722220050 DE 2220050 A DE2220050 A DE 2220050A DE 2220050 A1 DE2220050 A1 DE 2220050A1
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Germany
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efficiency
impeller
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pump
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DE19722220050
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English (en)
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Csaba Dipl Ing Dr Fay
Elemer Dipl Ing Feher
Antal Dipl Ing Regoes
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Diosgyori Gepgyar
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Diosgyori Gepgyar
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  • Anordnung zur Wirkungsgraderhöhung von Kreiselpumpen mit niedriger Eingangsdrehzahl Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Wirkungsgraderhöhung von Kreiselpumpen mit niedriger Eingangsdrehzahl mit Verringerung der Radscheibenreibung durch eine@Abwandlung von Laufrad und Leitapparat bzw. Spiralgehäuse.
  • Es ist bekannt, dass der Wirkungsgrad von Pumpen mit niedriger Eingangsdrehzahl vorwiegend durch die Radecheibenreibungsverluste nach oben hin begrenzt ist. Es wurde bereits durch theoretische Berechnungen, aber auch durch praktische Versuchsergebnisse nachgewiesen, dass jedes Verfahren, durch welches die Radsche ibenreibungsverluste herabgesetzt werden können, zu einer Wirkungsgraderhöhung führt. Eine Verringerung der Radscheibenreibungsverluste ist dabei in der Regel gleichbedeutend mit der Verkleinerung des Außendurchmessers des laufrades.
  • Bei der Auslegung bzw. Dimensionierung von Pumpen soll allgemein ein vorgegebener Förderstrom Q auf eine Förderhöhe H verwirklicht werden, wobei dies bei einer Drehzahl n erreicht werden kann. Eine Erhöhung der Drehzahl ist allgemein durch die bei höheren Drehzahlen einsetzende Saugfähigkeitsabnahme nicht möglich, wobei dies darüber hinaus noch zwischen durch den Antriebsmotor bedingten Grenzen liegt.
  • Falls die beabsichtigte Anzahl der zu verwendenden Pumpen stufen durch eine feder Dimensionierung vorausgegangene Erwägung bereits festgelegt wurde, so gilt für die Eingangsdrehzahl nq von einer einzelnen Stufe die Beziehung: nq = n.Q1/2 H-3/4, d.h. eine Dimensionierung kann mit der Ermittlung des obigen Wertes begonnen werden. Dies ist deshalb möglich, da man bereits frühzeitig erkannt hat, dass Pumpen verschiedener Größen einander geometrisch ähnlich sind. Durch die Eingangsdrehzahl nq werden einerseits das Durchmesserverhältnis #2/D1 , andererseits jedoch das Breitenverhältnis b2/D2 des Laufrades bestimmt, wobei D1 die Eintrittsabmessung des Laufrades, D2@ die Austrittsabmessung des Laufrades, und b2 die Innenbreite des Laufrades am Austritt sind.
  • Bei durch das gewöhnliche, bekannte Dimensionierungsverfahren ausgelegten Pumpen von gewöhnlichen Abmessungen itiasen das Laufrad ued-der Leitapparat oder Spiralgehäuse jeweils gesondert, d.h. einzeln entworfen werden. Im Zuge der Konstruktionßarbeit kann eine Pumpe konstruiert werden, welche das Maximum ihres Wirkungsgrades in der-Nähe des Entwurfspunktes bei vorgegebenem Q und H erreicht. Dieses Wirkungsgradmaximum kann bei Verwendung der sogenannten Standard-Wirkungsgradfelder als Funktion des jeweiligen Hydrauliktypes, d.h. der Eingangsdrehzahl nq. bzw. der Größe der Pumpe, so z.B. des Förderstromes Q oder der Abmessung d von einem der Stutzen, als eine Kurvenschar dargestellt werden.
  • Zielsetzung der vorliegenden Erfindung ist,durch Bestimmung des Durchmessers und der Breite des Laufrades bei vorgegebenen Q, H und n, sowie bei unverändert gehaltenem Eintrittsdurchmesser D1,ein Laufrad, einen Leitapparat oder ein Spiralgehäuse zu entwickeln, durch welche eine Wirkungsgraderhöhung von Ereiselpumpen mit niedriger Eingangsdrehzahl ermöglicht wird.
  • Das obige Ziel wird erfindungsgemäß durch eine Ereiselpumpe mit niedriger Eingangsdrehzahl gelöst, deren Laufrad auf die Eingangsdrehzahl nq eines durch das bekannte Dimensionierungsverfahren für einen bestimmten gegebenen..
  • Arbeitspunkt ermittelten Laufrades bezogen einen um 3...7 % verkleinerten Durchmesser, und eine um 10...50 % erweiterte Austrittsbreite aufweist, wobei sie bei unverandert gehaltenen Durchflussquerschnitten der einzelnen Kanäle einen Leitapparat oder ein Spiralgehäuse mit einem der Laufraddurchmesserverkleinerung entsprechend um den-gleichen Betrag verkleinerten Grundkraisdurchmesser besitzt.
  • In dem niedrigen Eingangsdrehzahlbereich, wo nq < 35, ist infolge der Wirkung der Radscheibenreibung ein steiler Abfall des Standard-Wirkungsgrades zu verzichnen. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Pumpe, die in ihrem Arbeitspunkt von maximalem Wirkungsgrad eine höhere Eingangsdrehzahl besitzt, entlang ihrer Drosselkurve auch einen Arbeftspunkt von niedrigerem nq erreicht, bei welchem ihr Wirkungsgrad immer noch höher als derjenige einer für diesen Arbeitspunkt ausgelegten Pumpe liegt.
  • (Eim Pumpe durchläuft nämlich entlang ihrer Drosselkurve vom Sperrpunkt bis zum Leerlaufpunkt sämtliche n -Werte.) @@@@@ d@r vorliegenden Erfindung wird die obige Eigenschaft zur Bestimmung einer Pumpenlaufradhauptabmessung dadurch verwendet, dass bei gegebenen Q@ H- und n-Werten eines Dimensionierungspunktes der Pumpe ein Laufrad, Leitapparat oder Spiralgehäuse ermittelt werden, welche im gegebenen Dimensionierungspunkt den maximal erreichbaren Wirkungsgrad ergeben, während dieser Punkt der Drosselkurve nicht mit dem Betriebspunkt von höchstem Wirkungsgrad der Pumpe zusammenfalt. Dies ergibt sich dadurch, dass zwar der Leitapparat für den Durchfluss eines Nennförderstromes Q ausgelegt wird, das Laufrad hingegen auf einen gegenüber dem Nennförderstrom höheren Förderstrom, zugleich jedoch eine kleinere Förderhöhe dimensionert wird.
  • Die Erfindung wird nachstehend an einem Äusführungsbeispiel anhand von Zeichnungen ausführlich beschrieben. In den Zeichnungen sind: Fig. 1 eine Gegenüberstellung der Drosselkurven und der Wirkungsgradverläufe von Einstufenpumpen nach dem alten Verfahren und erfindungsgemäß - dimensioniert, Fig. 2 eine Gegenüberstellung von skizzenhaften Hauptschnitten durch eine nach dem bekannten Verfahren dimensionierte, sowie eine erfindunga-@ gemäße Pumpe nach Fig. 1, Fig. 3 Korrektionskurven für die erfindungsgemäße Bestimmung der Laufradhauptabmessung, und Fig. 4 eine bereichartige Darstellung der gewöhnlichen Hauptmessungen und der nach Fig. 3~korrigierten Abmessungen in der Funktion von ng.
  • Am Vergleichdiagramm der Drosselkurven und der Wirkungsgradverläufe für eine erfindungsgemäß ausgebildete und eine nach dem bekannten Verfahren dimensionierte Pumpe (Fig. 1) stellen die mit Vollinie gezeichreten Kurven die Drosselkurve 1 und den Wirkungsgradver@auf 2 für eine nach dem bekannten Verfahren ausgelegte Pumpe, wGhrend die Strich--Punktlinien die Drosselkurve 3 sowie den Wirkungsgradverlauf 4 für eine erfindungsgemäß ausgelegte Pumpe dar. Es kann hierbei festgestellt werden, dass die erfindungsgemäße Pumpe im Dimensionierungspunkt P gegenüber dem ursprünglichen Wirkungsgradwert A einen höheren Wirkungsgrad B aufweist, während jedoch die betreffende Pump in einem Bereich zwischen den Punkten B und a auch noch höhere Wirkungsgradwerte erreicht.
  • Aus der Darstellung eines Ausführungsbeispieles (Fig.
  • 2) geht-hervor, dass anstelle des ursprunglichen Laufrades 5, - welches einen grösseren Durchmesser D2 besitzt, jedoch schmäler ist - erfindungsgemäß ein breiteres Laufrad 6 mit einem kleineren Durchmesser D2> verwendet werden kann. Hierbei sind die Durchflussquerschnitte des Spiralgehäuses unverändert gehlieben, es ist Jedoch der Grundkreis des Spiralgehäuses 7 entsprechend dem verkleinerten Durchmesser des Laufrades 6 kleiner geworden, wodurch sich ein breiter ausgebildetes Spiralgehäuse 8 ergibt.
  • Bei den nach dem bekannten Verfahren ermittelten Pumpenhauptabmessungen D2 und b2 werden erfindungsgemäß Korrektionen verwendet. (Fig. 3) Diese Korrektionen liefern Berechnungswerte a D bzw. # b in der Funktion der 7>2 Eingangsdrehzahl nq, wobei der neue korrigierte Laufraddurchmesser aus der Beziehung D2' = D2(1 - ##), während die neue, korrigierte Schaufelbreite aus der Beziehung b2' = b2(l + b @ ermittelt werden können.
  • In Fällen, wo die 3estimmungsfunktionen für die Laufradhauptabmessungen für den Konstrukteur nicht bakannt bzw.
  • zugänglich sind, lassen die in der Funktion von nq dargestellten gewöhnlichen Hauptabmessungen, sowie die Korrektionen in Form von Bereichen (Fig. 4) erkennen, dass sich die Erfindung auf Laufräder bezieht, deren Abmessung im Bereich 9 liegt.
  • Im Vergleichsdiagramm für erfindungsgemäß und für nach dem bekannten Dimensionierungsverfahren hergestellten Pumpen (Fig. 4) stellen der Bereich 9 die erfindungsgemäßen Werte, die Kurve 10 diejenige nach dem Verfahren von Gradewald (Pumpen und Verdichter Informstion 1966/1), während der Bereich 11 die inerte nach einer Theorie von Ausländer (Konstruktion, 1958 p. 4070) dar. Hieraus kann festgestellt werden, dass der die erfindungsgemäßen Werte beinhaltende Bereich 9 infolge der erfindungsgemäßen Korrektion oberhalb der Kurve 10 und des Bereiches 11 liegt.
  • Die wichtigsten Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung können wie folgt zusammengefaßt werden: - Durch die erfindungsgemäße Abwandlung von Laufrad und Leitapparat bzw. Spiralgehäuse wird im Dimensionierungspunkt ein dem ursprünglichen Wirkungsgradwert gegenüber höherer Wirkungsgrad erzielt.
  • - Durch Verkleinerung des Laufraddurchmessers können Pumpen mit kleineren Baumaßen ausgebildet werden.
  • - Das Betriebsverhalten der Pumpe wird ausgeglichener.
  • Durch das in seinem Arbeitspunkt von maximalem Wirkungsgrad für eine höhere Eingangsdrehzahl ausgelegte Laufrad kann eine steiler verlaufende Kennlinie erzielt werden. Dies bedH deutet, dass die Tangente (- ) der Kennlinie der urdQ sprünglichen gegenüber einen höheren Wert aufweist, wobei dieser Wert im Dimensionierungspunkt keineswegs Null oder negativ werden kann.

Claims (1)

  1. Patent;anr;pruch
    Anordnung zur Erhöhung des Wirkungsgrades von Kreiselpumpen mit niedriger Eingangsdrehzahl dadurch gekennzeichnet, dass ihr Laufrad (6) auf die Eingangsdrehzahl nq eines durch das bekannte Dimensionierungsverfahren für einen bestimmten gegebenen Arbeitspunkt ermittelten Laufrades (5) bezogen einen um 3...7 % verkleinerten Durchmesser (D2') und eine um 10...50 % erweiterte Austrittsbreite (b2) aufweist, wobei sie bei unverändert gehaltenen Durchflussquerschnitten der einzelnen Kanäle einen Leitapparat oder ein Spiralgehäuse (8) mit einem der Laufraddurchmesserverkleinerung entsprechend um den gleichen Betrag verkleinerten Grundkreisdurchmesser besitzt.
    L e e r s e i t e
DE19722220050 1972-04-24 1972-04-24 Anordnung zur wirkungsgraderhoehung von kreiselpumpen mit niedriger eingangsdrehzahl Pending DE2220050A1 (de)

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Publications (1)

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DE2220050A1 true DE2220050A1 (de) 1973-11-08

Family

ID=5843101

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DE (1) DE2220050A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4917571A (en) * 1984-03-20 1990-04-17 John Hyll Flow-stabilizing volute pump and liner
US5127800A (en) * 1984-03-20 1992-07-07 Baker Hughes Incorporated Flow-stabilizing volute pump and liner
US6953321B2 (en) 2002-12-31 2005-10-11 Weir Slurry Group, Inc. Centrifugal pump with configured volute

Cited By (3)

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US5127800A (en) * 1984-03-20 1992-07-07 Baker Hughes Incorporated Flow-stabilizing volute pump and liner
US6953321B2 (en) 2002-12-31 2005-10-11 Weir Slurry Group, Inc. Centrifugal pump with configured volute

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