DE2428212A1

DE2428212A1 - Laufradschaufel

Info

Publication number: DE2428212A1
Application number: DE19742428212
Authority: DE
Inventors: Oldrich Dipl Ing Strycek
Original assignee: Sigma Lutin
Current assignee: Sigma Lutin
Priority date: 1974-06-11
Filing date: 1974-06-11
Publication date: 1976-01-02

Description

Patentanwalt®

Dr.-:;-". ί- ^:-- · - ' ^{Z Jr}° «München'* 2, Swinsdoifetr. W

233-22.758P(22.759H) 11. 6. 1974

SIGMA LUTIN, narodni podnik, Lutin (CSSR)

Laufradschaufel

Die Erfindung betrifft Lauf räder von Pumpen und Ventilatoren, bei denen im Bereich von der Eintrittskante bis zur Austrittskante eine Winkeländerung stattfindet.

Gegenwärtig werden bei den Laufrädern hydrodynamischer Pumpen und Ventilatoren Schaufeln solcher Formen verwendet, bei denen sich die Winkel allmählich in einer Richtung ändern, und zwar sich entweder vergrößern oder gleich bleiben. Dabei vergrößert sich der durch die Beziehung M = ^ · Q (r · c ) ausgedrückte Drehimpuls, mit M = Drehimpuls , ο = Dichte des geförderten Mediums, Q = pro Zeiteinheit ge-

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förderte Menge, r = Gesamt-Halbmesser und c = Komponente der absoluten Geschwindigkeit, vom Eintritt zum Austritt allmählich so, daß er am Austritt den höchsten Wert erreicht. Die so konstruierten Schaufeln erscheinen nach der Abwicklung in die Ebene als einfach gekrümmt oder als gerade (in Form einer logarithmischen Spirale). Dies wird allgemein als optimale Lösung angesehen. Die hydraulischen Eigenschaften derartiger Schaufeln werden als nicht verbesserungsfähig angesehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine solche Laufradschaufel hydrodynamischer Pumpen zu schaffen, die eine Verbesserung der wichtigsten hydraulischen Eigenschaften der Pumpe, d. h. des Wirkungsgrades und der Kavitationseigenschaften, bei gleichzeitiger Einschränkung der Pulsationen und des Geräuschpegels ermöglicht.

Eine Laufradschaufel hydrodynamischer Pumpen und Ventilatoren, bei der im Bereich zwischen der Eintritts- und der Austrittskante die (Neigungs-)Winkel variieren, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß sich der Winkel der Schaufel auf der Druckseite von der Eintrittskante bis hin zu einem ersten Punkt allmählich vergrößert, der durch den Schnittpunkt der Druckseite der Schaufel mit einer von der Austrittskante der benachbarten Schaufel quer durch den Schaufelkanal verlaufenden ersten logarithmisehen Spirale gegeben ist, daß der Schaufelwinkel im ersten Punkt den maximalen Wert erreicht, der 10 bis größer als der Eintrittswinkel ist, daß der Neigungswinkel der ersten logarithmischen Spirale gegenüber Kreislinien mit dem Mittelpunkt auf der Rotationsachse um 10 bis 40 variiert, daß der Schaufelwinkel vom ersten Punkt bis zur Austrittskante der Schaufel auf der Druckseite all-

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mählich abnimmt, so daß er am Austritt 5 bis 50 kleiner als der Winkel im ersten Punkt ist, daß der Schaufelwinkel auf der Saugseite der Schaufel von der Eintrittskante bis hin zu einem durch den Schnittpunkt der Saugseite der Schaufel mit einer von der Eintrittskante der zugehörigen benachbarten Schaufel quer durch den Schaufelkanal verlaufenden zweiten logarithmischen Spirale gegebenen zweiten Punkt allmählich verringert, daß die Winkelverkleinerung um 1· bis 20 variiert, daß der Neigungswinkel der zweiten logarithmischen Spirale gegenüber. Kreislinien mit dem Mittelpunkt auf der Rotationsachse um 10 bis 40 variiert, und daß sich der Schaufelwinkel auf der Saugseite vom zwei^ ten Punkt in Austrittsrichtung allmählich vergrößert und am Austritt gegenüber dem zweiten Punkt um 10 bis 60 größer ist.

Die Größe der Winkel in den Abschnitten zwischen der Eintrittskante, dem zweiten Punkt, dem ersten Punkt und der Austrittskante hängt von der geforderten Reaktionsstufe der Schaufel im geförderten Medium ab.

Ein Ausführungsbeispiel der Schaufel gemäß der Erfindung ist auf der beigefügten Zeichnung schemätisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch das Laufrad,

Fig. 2 einen Schnitt durch das Laufrad von Fig. 1 senkrecht zu deren Zeichenebene, und

Fig. 3 schematisch den Verlauf der Schaufelform von Fig. 2 vom Eintritt bis zum Austritt.

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Eine Schaufel 11 des auf einer Welle 12 gelagerten Laufrades weist eine neue Form auf, deren Verlauf durch den Neigungswinkel im Verhältnis zur Drehrichtung gemäß dem in Fig. 3 veranschaulichten abgewickelten Verlauf gegeben ist. Gemäß Fig. 3 vergrößert sich der Winkel der Schaufel 11 auf der Druckseite der Schaufel 11 allmählich von einer Eintrittskante 13 bis zu einem Punkt B, von dem an er sich wiederum bis zu dem minimalen Wert an der Austrittskante 14 verkleinert. Der Punkt B stellt den Schnittpunkt einer logarithmischen Spirale 16 (Fig. l) mit der Druckseite der Schaufel 11 dar, wobei die logarithmische Spirale 16 von einer Austrittskante 14 einer benachbarten Schaufel 11' ausgeht und quer durch den Schaufelkanal verläuft. Auf der Saugseite der Schaufel 11 verkleinert sich der Neigungswinkel der Schaufel allmählich von der Eintrittskante 13 bis zu einem Punkt A, der den Schnittpunkt einer logarithmischen Spirale 17 mit der Saugseite der Schaufel darstellt, wobei die logarithmische Spirale 17 von einer Eintrittskante 13" einer zugehörigen benachbarten Schaufel 11" ausgeht und quer durch den Schaufelkanal verläuft. Vom Punkt A bis zur Austrittskante 14 vergrößert sich der Winkel der Schaufel 11 auf der Druckseite allmählich.

Die Form der logarithmischen Spiralen 16, 17 und somit auch die Lage der Punkte A und B wird durch eine nach einer analytischen Methode angestellte Berechnung bestimmt. Ähnlich bestimmt die analytische Berechnung den Verlauf der Winkel in den genannten Abschnitten in Abhängigkeit von der Reaktionsstufe des Laufrades und der vorgegebenen Parameter. Grundsätzlich sind die Werte der Winkel folgende: Auf der Druckseite ist der Wert des Winkels im Punkt B um 10 bis 30 größer als der Eintrittswinkel, der Neigungswinkel der logarithmischen Spirale 16 ist um 10 bis 40 größer als der von Kreislinien mit

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dem Mittelpunkt auf der Rotationsachse und der Schaufelwinkel am Austritt ist um 5 bis 50 kleiner als der Winkel im Punkt B; auf der Saugseite verkleinert sich der Schaufelwinkel im Punkt A entgegen dem Eintrittswinkel um 1 bis 20 , der Neigungswinkel der logarithmischen Spirale ist um 10 bis 40 kleiner als der von Kreislinien mit dem Mittelpunkt auf der Rotationsachse, und am Austritt ist der Schaufelwinkel um 10 bis 60 größer als der Winkel im Punkt A.

Die erfindungsgemäßen Lauf räder haben im Vergleich zu den bisherigen Ausführungen bessere hydraulische Eigenschaften. Außerdem finden hier bedeutend kleinere Druckpulsationen bei einer Erhöhung der Geschwindigkeit der geförderten Flüssigkeit statt, die Kavitationseigenschaften und die Stabilität der Charakteristik verbessern sich, und bei
einigen Pumpentypen ist eine bedeutende Erhöhung des Wirkungsgrades
zu verzeichnen.

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Claims

Patentanspruch

Laufradschaufel hydrodynamischer Pumpen und Ventilatoren, bei der im Bereich zwischen der Eintritts- und der Austrittskante die (Neigungs-)Winkel variieren, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Winkel der Schaufel (Ii) auf der Druckseite von der Eintrittskante (13) bis hin zu einem ersten Punkt (B) allmählich vergrößert, der durch den Schnittpunkt der Druckseite der Schaufel (ll) mit einer von der Austrittskante (14¹) der benachbarten Schaufel (ll¹) quer durch den Schaufelkanal verlaufenden ersten logarithmischen Spirale (16) gegeben ist, daß der S chaufel winkel im ersten Punkt (B) den maximalen Wert erreicht, der 10 bis 60 größer als der Eintrittswinkel ist, daß der Neigungswinkel der ersten logarithmischen Spirale (16) gegenüber Kreislinien mit dem Mittelpunkt auf der Rotationsachse um 10 bis 40 variiert, daß der Schaufelwinkel vom ersten Punkt (B) bis zur Austrittskante der Schaufel auf der Druckseite allmählich abnimmt, so daß er am Austritt 5 bis 50 kleiner als der Winkel im ersten Punkt (B) ist, daß der Schaufelwinkel auf der Saugseite der Schaufel (ll) von der Eintrittskante (13) bis hin zu einem durch den Schnittpunkt der Saug Seite der Schaufel (ll).mit einer von der Eintrittskante (13") der zugehörigen benachbarten Schaufel (ll^l!) quer durch den Schaufelkanal verlaufenden zweiten logarithmischen Spirale (17) gegebenen zweiten Punkt (A) allmählich verringert, daß die Winkelverkleinerung um 1 bis 20 variiert, daß der Neigungswinkel der zweiten logarithmischen Spirale (17) gegenüber Kreislinien mit dem Mittelpunkt auf der Rotationsachse um 10 bis 40 variiert, und daß sich der Schaufelwinkel auf der Saugseite vom zweiten Punkt (A) in Austritts richtung allmählich vergrößert und am Austritt gegenüber dem zweiten Punkt (A) um 10 bis 60 größer ist.

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