DE3315350C2 - Leitrad für Kreiselpumpen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Leitrad für mehrstufige Kreiselpumpen, dessen Außendurchmesser minimiert wurde, indem die diffusorförmige Erweiterung der Leitkanäle ausschließlich in axialer oder in axialer und radial nach innen gerichteter Richtung erfolgt. Der Wirkungsgrad wird bei dieser Gestaltung nicht beeinflußt. vorgesehen. Das Zeichen kann in Volldruck oder Hohldruck ausgeführt sein. Für

Description

Die Erfindung betrifft ein Leitrad für Kreiselpumpen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Die Strömungstechnik hat zur Berechnung von Kreiselpumpen Gesetzmäßigkeiten entwickelt, nach denen die Hydrauliken der einzelnen Laufräder sowie der denen nachgeschalteten Leiträder auszulegen sind. Die Leiträder weisen von Leitschaufeln gebildete, diffusorförmig erweiterte Leitkanäle auf und sie dienen der Verzögerung, Umlenkung und Rückführung des Fördermediums zur nächsten Pumpenstufe. Der durch die Leitschaufeln begrenzte Leitkanal oder auch Diffusor eines üblichen Leitrades ist durch seine Länge und dem Verhältnis von der Eintritts- zur Austrittsfläche gekennzeichnet. Die Länge soll dem 2,0- bis 4fachen der Eintrittsschluckweite entsprechen, und die Austrittsfläche soll dem 1,3- bis l,7fac!ien der Eintrittsfläche entsprechen. Letztere setzt sich aus der in radialer Richtung erstreckenden Eintrittsschluckweite und der in axialer Richtung zu messenden Breite des Diffusors zusammen. Die Eintrittsschluckweite ist hierbei eine Orthogonale, die sich vom Schaufelanfang bis zur vorhergehenden Schaufel erstreckt.

Weiterhin bewegt sich das von der Schaufelzahl und der spezifischen Schnelläufigkeit der Stufenhydraulik

abhängige Durchmesserverhältnis -^- zwischen 1,2 und 1,5. Ds entspricht dem Leitradaußendurchmesscr und D₁ entspricht dem Laufradaußendurchmesser.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Außendurchmesser einer mit Leiirädern versehenen Kreiseipumpe ohne Wirkungsgradeinbußen zu verkleinern. Die Lösung dieser Aufgabe sieht vor, daß nach einer Übergangsstrecke eine in radialer Richtung nach innen erfolgende zusätzliche Leitkanalerweiterung beginnt und die Übergangsstrecke eine Länge zwischen Null und dem Maß der Schluckweite aufweist. Die mittels dieser Lösung erreichbare Strömungsführung stellt eine optimale Lösung zwischen den baulichen Abmessungen und den Wirkungsgrad dar. Unter Einbehaltung der einleitend genannten Randbedingungen kann das Durchmesserverhältnis -~- auf 1,1 bis 1,4 abgesenkt werden.

Erreicht wird dies durch die in axialer Richtung und nach innen erfolgende diffusorförmige Erweiterung der Leitkanäle.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Form des Leitkanals in zwei Bereiche unterleilbar ist wobei die senkrecht zur Pumpenwelle angeordnete, im Bereich des Leitschaufelkanalanfangs liegende, druckseitige Leitkanalbegrenzungswand als gedachte Trcnnebene zwischen einem Einströmbereich und einem Abströmbereich dient deren die Laufradaustrittsflächc überdeckender Einströmbereich vom Leitschaufelbcginn ,in auf größer werdendem Durchmesser zur Trennebene hin spitz ausläuft und der daran anschließende Abströmbereich sich mit seiner inneren Kontur von der Trennebene an auf kleiner werdendem Durchmesser in die Rückführkanäle hineinentwickelt.

Mittels dieser Lösungen kann der Außendurchmcsscr der mit dem erfindungsgemäß gestalteten Leitrad versehenen Kreiselpumpen um 10% bis 15% verkleinert werden, wobei eine Abhängigkeit von der spezifischen Drehzahl sowie der Anzahl der Leitkanäle besteht. In der Praxis bedeutet dies dann eine erheblich weniger aufwendige Herstellung.

Weiterhin bedingt diese Lösung, die gewissermaßen eine Aufteilung des Diffusors in zwei Teile vorsieht, wobei der erste Teil, der sich wie bisher schräg nach außen auf der Oberseite der einen Diffusor begrenzenden Leitradschaufeln erstreckt, die Durchmesserreduzierung, und ein zweiter Teil beinhaltet die eigentliche, in axialer Richtung verlaufende und auf kürzestem Weg in den Rückführkanal übergehende Diffusorerweiterung. Hierbei stellt die druckseitige Leitkanalbegrenzungswand, die senkrecht auf der Pumpenwelle steht, die gedachte Schnittebene zur Aufteilung des Leitkanals dar.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß zwischen den Leitkanälen und den Rückführkanälen ein schaufelloser Ringraum angeordnet ist Diese Maßnahme ermöglicht einen Ausgleich eventuell unterschiedlicher Strömungen im Leitkanal, so daß die nachfolgende Pumpenstufe gleichmäßig angeströmt wird und ermöglicht auch eine Fertigungsvereinfachung.
Aus dem Buch von C. Pfleiderer, »Die Kreiselpumpen«, 2. Auflage, Verlag J. Springer, Berlin 1932, ist auf der Seite 394, Abb. 274,275 und 275a ein Leitrad der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Bauweise bekannt, das zwar einen kleinen Außendurchmesser aufweist, aber durch einen nachteiligen, Toträume und Abreißkanten aufweisenden Strömungsraum einen ausgesprochen ungünstigen Wirkungsgradverlauf aufweisen muß.
Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel dar-

gestellt und wird im folgenden näher erläutert

F i g. 1 zeigt einen Querschnitt des Leitrades, welcher einem Schnitt A—Bder F i g. 2 entspricht die

Fig.2 entspricht einem Schnitt der Linie C-D in F i g. 1 und die

F i g. 3 zeigt in der Draufsicht eine Abwicklung des Leitradaußendurchmessers.

Die F i g. 1 zeigt einen Ausschnitt eines Leitradkranzes, bei dem die im Schnitt dargestellten Leitradschaufeln 1 einen Leitkanal 2 begrenzen. Die geförderte Flüs- sigkeit verläßt im Bereich des Durchmessers D₂ das — hier nicht dargestellte — Laufrad und tritt im Bereich des Durchmessers Dt, in die Schrägabschnitte des Leitrades ein, denen sich die einzelnen Leitkanäle 2 anschließen. Die radial äußere Begrenzung für die Leitkanäle 2 bildet hier ein die Leiträder aufnehmendes Stufengeh5use 3. Die Fig.2, welche einem Schnitt C-D von F i g. 1 entspricht, zeigt die Aufteilung des Leitkanals in zwei Bereiche X und Y. Der Bereich X überdeckt hierbei den Austrittsbereich des schematisch dargestellten Laufrades 4 und wird in Abströmrichtung durch eine gedachte Ebene begrenzt die mit der druckseitigen Leitkanalbegrenzungswand 5, die senkrecht auf der Pumpenweile steht zusammenfällt Wie auch aus der F i g. 3 erkennbar ist läuft dieser Bereich X zur Leitkanalbegrenzungswand 5 pyramidenförmig spitz aus. Nach dieser Wand erfolgt in Strömungsrichtung in axialer und radial nach innen erfolgender Richtung eine Erweiterung des diffusorförmigen Leitkanals 2, der anschließend in die von den Rückführschaufeln 6 begrenz- ten Rückführkanäle 7 übergeht

Die F i g. 3 zeigt in einer abgewickelten Draufsicht die Erstreckung des nach oben offenen Leitkanals 2 und zeigt auch die Aufteilung des Diffusors in die beiden Bereiche X und Y.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

40

45

50

55

60

65

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Leitrad für Kreiselpumpen mit diffusorförmig erweiterten Leitkanälen, wobei bei den in radialer Richtung nach außen offenen Leitkanälen die äußere radiale Leitkanalbegrenzung durch ein das Leitrad aufnehmendes Gehäuse gebildet wird, die diffusorförmige Leitkanalerweiterung vom Beginn der Leitschaufel an seitwärts in axialer Richtung erfolgt und die radiale Erstreckung des Leitrades, bezogen auf den Leitradeintrittsdurchmesser, maximal der Schluckweite und den Leitschaufelstärken am Anfang und am Ende entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer Übergangsstrekke (I) eine in radialer Richtung nach innen erfolgende zusätzliche Leitkanalerweiter jng beginnt, wobei die Übergangsstrecke (I) eine Länge zwischen Null und dem Maß der Schluckweite fo) aufweist

2. Leitrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des Leitkanals (2) in zwei Bereiche unterteilbar ist, wobei die senkrecht zur Pumpenwelle angeordnete, im Bereich des Leitschaufelkanalanfangs liegende, druckseitige Leitkanalbegrenzungswand (5) als gedachte Trennebene zwischen einem Einströmbereich (x) und einem Abströmbereich (y) dient, deren die Laufradaustrittsfläche überdeckender Einströmbereich (x) vom Leitschaufelbeginn an auf größer werdendem Durchmesser zur Trennebene hin spitz ausläuft und der daran anschließende Abströmbereich ^ sich mit seiner inneren Kontur von der Trennebene an auf kleiner werdendem Durchmesser in die Rückführkanäle (7) hineinentwickelt.

3. Leitrad nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Leitkanälen (2) und den Rückführkanälen (7) ein schaufelloser Ringraum angeordnet ist.