DE2952427A1

DE2952427A1 - Multi=stage centrifugal hydraulic pump - has centripetal stator passages increasing in axial dimension radially inwards to reduce swirl losses

Info

Publication number: DE2952427A1
Application number: DE19792952427
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl.-Ing. Ganco; Prof. Dr.Sc. Alexander Pratislava Paciga; Oldrich Dipl.-Ing. Stry&ccaron;ek; Michal Dipl.-Ing. Varchola
Original assignee: Sigma Koncern
Current assignee: Sigma Koncern
Priority date: 1979-12-27
Filing date: 1979-12-27
Publication date: 1981-07-02

Abstract

The pump has a shaft carrying two or more impeller wheels on it. Each wheel has centrifugal blades. The stator carries guide blades between the impeller stages which channel the liq. radially inwards from the outlet of one stage to the inlet of the next. The stator guide vanes increase in axial depth from the inlet at their radially outward end to the outlet at their radially inward end. This increases the cross section of flow in the direction of flow to convert kinetic into potential energy and avoids the secondary circulation set up if the conversion is done in the tangential direction.

Description

SIGMA koncern Olomouc CSSRSIGMA concerts Olomouc CSSR

Leitschaufel für eine hydrodynamische PumpeGuide vane for a hydrodynamic pump

Die Erfindung betrifft eine Leitschaufel für mehrstufige hydrodynamische Pumpen der im Anspruch 1 angegebenen Gattung.The invention relates to a guide vane for multistage hydrodynamic pumps of the type specified in claim 1 Genus.

Die Leitschaufeln einer hydrodynamischen Pumpe wirken zusammen mit dem Leitrad als Diffusor und führen die Flüssigkeit zum Einlaufteil des Laufrads der folgenden Pumpenstufe. Die Strömungsrichtung ist vorwiegend zentripetal.The guide vanes of a hydrodynamic pump work together with the guide wheel as a diffuser and guide the liquid to the inlet part of the impeller of the following pump stage. The direction of flow is predominantly centripetal.

Die derzeitig verwendeten Leitschaufeln sind so ausgebildet, daß sich die Durchströmquerschnitte in zentripetaler Richtung verkleinern. Dieser Durchströmquerschnitt ist das Produkt aus der Kanalweite im axialen Schnitt mit einem Radius eines Kreises um den in der Mitte dieser Kanalweite liegenden Punkt und mit dem Zweifachen der Zahl X. Die Umwandlung der kinetischen Energie in potentielle Energie im Leitrad wird bei den bekannten Schaufelausführungen dadurch er-The guide vanes currently used are designed so that the flow cross-sections are centripetal Decrease direction. This flow cross-section is the product of the channel width in the axial section with a Radius of a circle around the point in the middle of this channel width and with twice the number X. The conversion the kinetic energy in potential energy in the diffuser is thus achieved with the known blade designs

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reicht, daß die Umfangskomponenten der Strömungsgeschwindigkeiten durch die Leitschaufel Kontinuierlich vsrkleindert werden.enough that the circumferential components of the flow velocities can be continuously reduced by the guide vane.

Bei diesem Übergang der kinetischen in potentielle Energie bilden sich nachteilige Strömungserscheinungen in den von den Leitschaufeln begrenzten Strömungskanälen des Leitrades, die vor allem auf Ablösungen der Flüssigkeitsströmung von Schaufelwänden und auf die Bildung von Sekundärwirbeln innerhalb der Strömungskanäle zurückzuführen sind. Diese zusätzlichen hydrodynamischen Verluste bewirken eine Verschlechterung des Gesamtwirkungsgrads der Pumpe um etwa 10 %.During this transition from kinetic to potential energy, disadvantageous flow phenomena are formed in the flow channels of the stator, which are limited by the guide vanes and which are primarily aimed at separating the fluid flow of blade walls and the formation of secondary eddies within the flow channels. These additional hydrodynamic losses cause a deterioration in the overall efficiency of the pump by about 10%.

Aufgabe der Erfindung ist es, durch eine geeignete Formgebung der Leitschaufeln die hydrodynamischen Verluste in den Strömungskanälen der Leitschaufel zu verringern und den Gesamtwirkungsgrad einer hydrodynamischen mehrstufigen Pumpe zu verbessern.The object of the invention is to reduce the hydrodynamic losses in the guide vanes by appropriately shaping the guide vanes reduce the flow channels of the guide vane and the overall efficiency of a hydrodynamic multi-stage pump to improve.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.According to the invention, this object is achieved by the characteristics of claim 1 specified features solved.

Der höhere Gesamtwirkungsgrad der hydrodynamischen Pumpe gemäß der Erfindung ist darauf zurückzuführen, daß der sich achsial verbreiternde Durchflußquerschnitt eines Strömungskanals, in dem die absolute Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit abnimmt, eine kleinere Intensität der sekundären Wirbelströmungen verursacht, was eine ökonomische Umwandlung der kinetischen in potentielle Energie und eine Verbesserung des Gesamtwirkungsgrads der Pumpe zur Folge hat.The higher overall efficiency of the hydrodynamic pump according to the invention is due to the fact that the Axially widening flow cross section of a flow channel, in which the absolute flow velocity of the liquid decreases, causing a smaller intensity of the secondary eddy currents, resulting in an economic conversion of the kinetic in potential energy and an improvement in the overall efficiency of the pump.

Im folgenden werden Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:In the following, exemplary embodiments of the invention are described in detail with reference to the drawing. Show it:

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Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Pumpenstufe1 shows an axial section through a pump stage

mit einem Laufrad und einem Leitrad mit Leitschaufeln ,with an impeller and a stator with guide vanes ,

Fig. 2 eine andere Ausführung der Leitschaufeln im Axialschnitt,Fig. 2 shows another embodiment of the guide vanes in Axial section,

Fig. 3 ein Diagramm einer Stufe des Wirkungsgrades3 is a diagram of a level of efficiency

und der spezifischen Energie in einer Pumpenstufe in Abhängigkeit von der Fördermenge.and the specific energy in a pump stage depending on the delivery rate.

Wie in Fig. 1 dargestellt, besteht eine Stufe einer hydrodynamischen Pumpe aus einem auf einer Welle 2 angeordneten Laufrad 1 und aus einem gehäusefesten Leitrad mit Axialverteilern 3 und radialen Leitschaufeln 6. Der Axialverteiler 3 ist durch eine gebrochene Einströmkante 4 und eine gerade Abströmkante 5 begrenzt. Die Leitschaufel 6 ist durch eine gerade oder gebrochene Einströmkante 7 und eine gebrochene Abströmkante 8 begrenzt.As shown in FIG. 1, one stage of a hydrodynamic pump consists of a stage arranged on a shaft 2 Impeller 1 and a stator fixed to the housing with axial distributors 3 and radial guide vanes 6. The axial distributor 3 is delimited by a broken inflow edge 4 and a straight outflow edge 5. The guide vane 6 is through a straight or broken inflow edge 7 and a broken outflow edge 8 are delimited.

Bei der Ausführung nach Fig. 2 besteht eine Pumpenstufe ebenfalls aus einem Laufrad 1, wobei der Axialverteiler und die radiale Leitschaufel als einstückiges Bauteil 12 mit axial-radialen Leitkanälen ausgebildet sind.In the embodiment according to FIG. 2, a pump stage also consists of an impeller 1, with the axial distributor and the radial guide vane are designed as a one-piece component 12 with axial-radial guide channels.

Jeder Leit- oder Durchflußkanal zwischen den radialen Leitschaufeln 6 oder nach Fig. 2 der zentripetale Kanalteil zwischen den axial-radialen Schaufeln 12 erstreckt sich zwischen einem Einströmquerschnitt 13 und einem Abströmquerschnitt 14. Der Durchflußquerschnitt vergrößert sich vom Einströmquerschnitt 13 in zentripetaler Richtung zum Abströmquerschnitt 14 in einer Länge von 30 bis 100 % der gesamten LängeEach guide or flow channel between the radial Guide vanes 6 or, according to FIG. 2, the centripetal channel part between the axial-radial vanes 12 extends between an inflow cross section 13 and an outflow cross section 14. The flow cross section increases from the inflow cross section 13 in the centripetal direction to the outflow cross-section 14 over a length of 30 to 100% of the total length

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ι.ι.

des zentripetalen Teils des Kanals der Rückführschaufel 6. Die Querschnittszunahme des Abströmquerschnitts 14 im Vergleich zum Einströmquerschnitt 13 liegt im Bereich von 1 bis 40 %. Die Endquerschnitte 13 und 14 sind durch die Kanalweite 9 in der in Fiq. 1 und 2 angegebenen Ebene multipliziert mit dem Radius eines die Kanalwände berührenden Kreises um den in der liitte dieser Kanalweite liegenden Punkt 10 und mit dem Zweifachen der Zahl J bestimmt.of the centripetal part of the channel of the return vane 6. The increase in cross section of the outflow cross section 14 compared to the inflow cross section 13 is in the range from 1 to 40%. The end cross-sections 13 and 14 are through the channel width 9 in the in Fiq. 1 and 2 multiplied by the radius of a circle touching the canal walls around point 10 lying in the middle of this canal width and determined by twice the number J.

Die Charakteristiken einer Pumpenstufe sind in Fig. 3 dargestellt und wurden durch praktische Messungen ermittelt. Die ausgezogene Kurve 15 stellt die Abhängigkeit der spezifischen Energie Y von der Durchflußmenge Q der Pumpe dar, während die ausgezogene Kurve 17 die Abhängigkeit des Gesamtwirkungsgrades ti der Pumpe von der Durchflußmenge Q bei Verwendung bekannter Leitsysteme angibt.The characteristics of a pump stage are shown in Fig. 3 and were determined by practical measurements. The solid curve 15 shows the dependence of the specific energy Y on the flow rate Q of the pump, while the solid curve 17 shows the dependence of the overall efficiency ti of the pump on the flow rate Q at Use of known control systems indicates.

Die gestrichelten Kurven 16, 18 kennzeichnen die gleichen Abhängigkeiten für eine Pumpenstufe mit Leitschaufeln nach der Erfindung. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß sich nicht nur die spezifische Energie Y, sondern auch der Gesamtwirkungsgrad \ der Pumpe erhöht. Diese Erhöhung beträgt für den gegebenen Fall etwa 4 %.The dashed curves 16, 18 identify the same dependencies for a pump stage with guide vanes according to the invention. From Fig. 3 it can be seen that not only the specific energy Y, but also the overall efficiency increased \ of the pump. In the given case, this increase is around 4%.

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L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

Expectations

My guide vane for a multistage hydrodynamic pump, characterized,

that the inflow cross-section (13) of the flow channels between two guide vanes (6) in the centripetal direction over a length of 30 to 100% of the total length of the centripetal part of these channels is enlarged, the enlargement of the inflow cross-section (13) to the outflow cross-section (14) moved in the range from 1 to 40%.

2. guide vane according to claim 1,
characterized,

that the flow channels in the stator from an axial distributor (3) and are limited by the radial blades (6), the axial distributors (3) as well as the radial blades (6) have straight or broken inflow and outflow edges (4, 5; 7, 8) (Fig. 2).

3. guide vane according to claim 1,
characterized,

that the flow channels in the stator are continuous and only have one inflow and one outflow edge (4; 8) have (Fig. 3).

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4. Guide vane according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cross-sections of the guide channels increase axially in the centripetal direction.

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