DE2708368C2

DE2708368C2 - Laufrad für Kreiselpumpen

Info

Publication number: DE2708368C2
Application number: DE2708368A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz 6520 Worms Becker; Engin 6710 Frankenthal Diler; Peter 6700 Ludwigshafen Hergt; Hans-Dieter 6710 Frankenthal Knöpfel; Alexander 6712 Bobenheim-Roxheim Nicklas
Original assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Current assignee: KSB SE and Co KGaA
Priority date: 1977-02-26
Filing date: 1977-02-26
Publication date: 1983-03-24
Also published as: SE433107B; ZA772304B; US4208169A; CH607641A5; FR2381925A1; ES238389Y; CS203144B2; ATA152877A; PL105842B1; SE7705030L; GB1579222A; ES238389U; JPS6333000B2; PL196852A1; JPS53106903A; FR2381925B1; NL174669C; DE2708368A1; NL7702725A; IT1076688B

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaufelgestaltung für Laufräder von Kreiselpumpen halbaxialer und radialer Bauart, die am saugseitigen Schaufelanfang eine geradlinig verlaufende und in einem Winkel zur Umfangsrichtung angeordnete Fläche aufweisen.

Aus verschiedenen Gründen wurde in den letzten Jahren das Drehzahlniveau bei Kreiselpumpen der obengenannten Art erheblich angehoben. Durch die somit erhöhten Geschwindigkeiten am Laufradeintritt steigt u. a. die Kavitationsbeanspruchung der Schaufeln stark an. Daraus ergibt sich innerhalb kürzester Zeit eine beachtliche Materialabtragung infolge der implodierenden Kavitationsblasen. Im Extremfall kann dies zum Ausfall einer Anlage führen. Entsprechend dem Stand der Technik werden zur Vermeidung solcher Schäden die Zulaufverhältnisse verbessert, z. B. durch eine größere Vorpumpe, höhere geodätische Zulaufhöhe, Polsterdruck, Kaltwassereinspritzung oder ähnliches. Der wesentliche Nachteil dieser Maßnahmen besteht jedoch in dem zu betreibenden erheblichen Aufwand baulicher und maschinentechnischer Art.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Pumpen der obengenannten Art eine wenig aufwendige Maßnahme zur weitestgehenden Verhütung der laufradeintrittsseitigen Kavitationsschäden zu finden. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe sieht vor, daß der saugseitige Schaufelanfang als Gerade oder unwesentlich gekrümmte Linie unter einem Winkel von 0 Grad bis 5 Grad gegenüber der Umfangsrichtung ausgeführt ist und daß die Länge der Geraden oder der unwesentlich gekrümmten Linie zwischen einem Minimalwert von 3 mm und einem Maximalwert, der gleich der Länge der Schaufelteilung ist, liegt.

Nach der weiteren Ausgestaltung der Erfindung liegt das Verhältnis des Übergangsradius am Schaufelanfang zur Schaufelstärke am Schaufelanfang der für den Auslegepunkt berechneten Schaufel zwischen 0,04 und 0,50 und/oder das Verhältnis des Übergangsradius am Schaufelanfang zur Schaufelteilung zwischen 0,0035 und 0,04.

Im Normal- und Teillasibereich treten beim Auftreffen der Strömung auf die Schaufelanfänge auf den Schaufelsaugseiten Unterdrücke gegenüber dem Zulaufdruck auf. Diese führen, wenn sie die Größenordnung des Dampfdruckes der 7U fördernden Flüssigkeit erreichen, zur Bildung von Dampfblasen, deren implosion an den Schaufelflächen die beksnnten Kavitationszerstörungen hervorruft Mit dem Gegenstand der Erfindung wird, verglichen mit den bekannten Profilen, die gegenüber dem Zulaufdruck erfolgende ίο Absenkung des Druckes an der Schaufelsaugseite erheblich reduziert. Die Druckreduzierung ist so nachhaltig, daß die ersten Dampfblasen erst bei ungefähr einem Drittel des gewöhnlich erforderlichen Zulaufdruckes entstehen. Dies wirkt sich insofern besonders vorteilhaft aus, als hierdurch, je nach Einsatzbereich und Betriebsbedingungen, beispielsweise die Zulaufpumpe wesentlich kleiner ausgeführt werden oder sogar völlig entfallen kann, oder daß die zulaufseitigen Maßnahmen wesentlich weniger aufwendig gestaltet werden können.

Bekannte Maßnahmen der Schaufelprofilierung sind saug-, druck- und beidseitige Anschärfungen der Schaufel zur Verbesserung des NPSHp_umpe-Wertes für die üblichen Förderhöhenabfallkriterien. Jedoch werden die für die Erfindung wesentlichen NPSH,-Werte, d. h. Werte beginnender Kavitation, durch diese drei Maßnahmen nur negativ oder unweseiitüch beeinflußt. Bei der druckseitigen Anschärfung wird der Eintrittswinkel der Schaufel und die Eintrittsfläche des Schaufelkanals vergrößert, wodurch sich die »Dampfschluckfähigkeit« des Laufrades, insbesondere bei Überlast, verbessert. Eine dementsprechend gestaltete Pumpe ist in der US-PS 25 81 828 gezeigt. Sie dient zur Förderung von ausgasenden Kraftstoffen in Luftfahrzeugen. Um eine durch Blasenbildung bedingte Verstopfung des Laufradeintritts zu verhindern, ist dieser überdimensioniert und die druckseitigen Schaufelanfänge sind angeschärft.

Die saugseitige Anschärfung der Schaufel verbessert durch Verkleinerung des Eintrittswinkels das vorstehend geschilderte Verhalten der Pumpe, insbesondere im Teillastbereich, aber unter Inkaufnahme einer gewissen Verschlechterung im Überlastbereich. Die beidseitige und symmetrische Zuschärfung der Schaufeikante verbessert das NPSH-Verhalten über den gesamten Lastbereich. In der US-PS 22 66 180 ist ein sowohl saug- als auch druckseitig geradlinig ausgebildeter Schaufelanfang bei einer ercsive Flüssigkeiten fördernden Pumpe gezeigt. Dieser geradlinige Schaufelanfang ist der eigentlichen Schaufel vorgeschaltet und dient zur Minderung des durch die Feststoffanteile bedingten Erosionsverschleißes.

Im Unterschied zu der Schaufelprofilierung nach der Erfindung können die bekannten Schaufelzuschärfungen nachträglich angebracht werden und bedürfen keinerlei Berücksichtigung bei der Auslegung.

Die Erfindung ist als Ausführungsbeispiel in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Bei der Konstruktion der Pumpenhydraulik werden das Laufrad und die Schaufeln entsprechend den vorgegebenen Bedingungen ausgelegt. Wenn die für den Auslegepunkt erforderliche Form der Schaufel 1 vorliegt, erfolgt die Profilierung entsprechend der t>5 Erfindung. Die dargestellte Gerade 2 zeigt den Verlauf der Schaufelsaugseite nach der Profilierung. Gegenüber der hier beispielhaft gewählten Ausgangsform wäre bei der Schaufel 1 im Bereich A Material abzutragen und im

Bereich B Material aufzutragen. Der Obergang der Geraden 2 oder einer unwesentlich gekrümmten Linie in die ursprüngliche Schaufel 1 ist stetig ausgeführt. Es können sich entsprechend den zur Profilierung gewählten Schaufelformen auch Ausführungsformen ergeben, bei denen nur eine Materialauftragung oder nur eine Materialabtragung erfolgt. Es ist aber auch möglich, daß die erfindungsgemäße Gestaltung d>.-r Schaufel schon beim Guß des Laufrades berücksichtigt werden kann. Die in dem Ausführungsbeispiel noch enthaltenen Bezugszeichen stellen folgendes dar: / entspricht der Schaufelteilung, sder Scnaufelstärke am Schaufelanfang der für den Auslegepunkt entworfenen Schaufel 1 und r ist der Übergangsradius zwischen den Schaufelanfang und der unter dem Winkel ß₅ verlaufenden Geraden 2 oder unwesentlich gekrümmten Linie. Die Länge / erstreckt sich vom Ende der Abrundung am Schaufelanfang bis zum Beginn des stetigen Übergangs 3.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaufelgestaltung für Laufräder von Kreiselpumpen halbaxialer und radialer Bauart, die am saugseitigen Schaufelanfang eine geradlinig verlaufende und in einem Winkel zur Umfangsrichtung angeordnete Fläche aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der saugseitige Schaufelanfang als Gerade oder unwesentlich gekrümmte Linie (2) unter einem Winkel (ß_s) von 0° bis 5° gegenüber der Umfangsrichtung ausgeführt ist und daß die Länge (I) der Geraden oder der unwesentlich gekrümmten Linie (2) zwischen einem Minimalwert von j mm und einem Maximalwert, der gleich der Länge der Schaufelteilung (t) ist, liegt.

2. Schaufelprofilierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Übergangsradius (r) am Schaufelanfang zur Schaufelstärke (s) am Schaufelanfang der für den Auslegepunkt berechneten Schaufel zwischen 0,04 und 0,50 liegt und/oder das Verhältnis des Übergangsradius (r)am Schaufelanfang zur Schaufelteilung (t) zwischen 0,0035 und 0,04 liegt.