DE3912279A1 - Leitrad fuer kreiselpumpen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Derartige Kreiselpumpen, die sowohl in einstufiger als auch in mehrstufiger Bauart bekannt sind, finden häufig in Kraftwerken Anwendung und sind dort sehr belastenden Betriebsbedingungen ausgesetzt. Eine hohe Verfügbarkeit der Pumpe ist hierbei Voraussetzung, um die Betriebsbereitschaft des Kraftwerkes sicherzustellen. Deshalb muß neben anderen bei der Pumpe die Sicherheit gegen Kavitationsangriffe sehr hoch sein, um eine hohe Lebensdauer der Pumpe und einen reibungslosen Kraftwerksbetrieb zu gewährleisten. Bei Pumpen der betreffenden Art zeigten sich Kavitationserscheinungen im Leitradeintrittsbereich, und zwar bei den einen nachgeordneten Ringraum aufweisenden Leiträdern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei Kreisel­ pumpen mit einer Beanspruchungsart, die auch einen Betrieb im weiteren Überlastbereich vorsieht, das Entstehen von Kavitation und die evtl. daraus resultierenden Schäden an den Leitradschaufeln zu verhindern.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 oder 2. Durch Vergrößerung des Durchflußquerschnittes bzw. der Leitradschaufeleintritts­ winkel in demjenigen Teil des Leitrades, welcher im Bereich der Austrittsöffnung angeordnet ist, wird eine Anpassung an den jeweiligen Durchfluß vorgenommen.

In überraschender Weise hat sich bei der Problemlösung herausgestellt, daß bei Leiträdern mit nachgeschaltetem Ringraum und einer darin befindlichen Austrittsöffnung bei einem Betrieb der Pumpe im großen Überlastbereich durch die Austrittsöffnung eine äußerst negative Beeinflussung der Leitraddurchströmung erfolgt.

Durch die Vergrößerung des Durchflußquerschnittes bzw. die Vergrößerung des Leitradschaufeleintrittswinkels werden die gefährdeten Leitradkanäle dem dort herrschenden Durchfluß besser angepaßt und das Kavitationsverhalten der einzelnen Leitradschaufeln positiv beeinflußt. Eine Entstehung von Kavitationsschäden an einzelnen überbelasteten Schaufelteilen wird so verhindert. Das Betriebsverhalten der gesamten Pumpe bezüglich Durchsatz, Förderhöhe und Wirkungsgrad erfährt keine meßbare Änderung gegenüber einem symmetrisch ausgebildeten Leitrad. Die in den Ansprüchen beschriebenen Lösungen zeigen unterschiedliche Anpassungsmöglichkeiten des Leitrades bzw. der das Leitrad bildenden Leitradschaufeln auf. Dies kann durch Änderung des Anstellwinkels der Leitradschaufeln zur Strömung erfolgen und/oder durch Änderung des Durchflußquerschnittes am Leitradeintritt.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Ausbildung sind folgende: Die größeren Leitradquerschnittsflächen im Bereich der Austrittsöffnung des Ringraumes vermindern die Strömungsgeschwindigkeit in diesen Leitradkanälen und passen sie dem örtlichen Durchsatz an. Ohne diese Maßnahme werden die Leitkanäle unterhalb der Austrittsöffnung mit einer über der mittleren liegenden Geschwindigkeit durchströmt, was zu starken Druckabsenkungen und somit zu Kavitations­ erscheinungen führt. Dieses hätte aber eine höhere Belastung der Leitradschaufeln bei einem Betriebszustand im Überlastbereich zur Folge. Der vorzeitige Ausfall der Leitradschaufeln wäre mit einer Wirkungsgradverringerung des gesamten Aggregates und eventuellen Schaufelbrüchen verbunden, was wiederum eine vorzeitige Reparatur bedingen würde.

Mit Hilfe der Vergrößerung des Leitradeintrittswinkels für die Leitradschaufeln im Bereich der Austrittsöffnung lassen sich die jeweiligen Stoßverluste reduzieren. Somit ermöglichen beide Maßnahmen eine Erhöhung der Betriebs­ sicherheit, welche bedingt ist durch die Vermeidung von Kavitationserscheinungen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Die

Fig. 1 zeigt ein Leitrad mit unterschiedlichen Leitrad­ eintrittsquerschnittsflächen und die

Fig. 2 ein Leitrad mit unterschiedlichen Leitradeintritts­ winkeln.

Die Fig. 1 zeigt ein Kreiselpumpengehäuse (1), welches ein Leitrad (2) enthält, dem ein Ringraum (3) nachgeordnet ist. Das Leitrad besteht aus mehreren Leitschaufeln (4), wobei zwischen zwei einander benachbarten Leitschaufeln (4) ein Leitradkanal (5) ausgebildet ist. Der Ringraum (3) weist hier eine Austrittsöffnung (6) auf, die mit einem Druckstutzen (7) verbunden ist. Die Leitschaufeln (8), die der Austritts­ öffnung (6) gegenüberliegen und in Richtung Austrittsöffnung (6) weisende Leitradkanäle (9) begrenzen, weisen bei konstanten Leitradwinkeln gegenüber den verbleibenden Leitradschaufeln (4) eine größere Teilung (t 2) auf. Somit verfügt das Leitrad (2) über eine unsymmetrische Leitrad­ schaufelteilung, wobei die größere Teilung (t 2) im Bereich der Austrittsöffnung (6) vorhanden ist. Dadurch ergibt sich für die im Bereich der Austrittsöffnung (6) angeordneten Leitkanäle (9) eine am Leitradeintritt meßbare Schluckweite (a 2), die größer als die Schluckweite (a 1) der verbleibenden Leitradkanäle (5) ausgebildet ist. Die Leitradquerschnitts­ fläche errechnet sich aus der Schaufelzahl, multipliziert mit dem Eintrittsquerschnitt oder der Schluckweite, multipliziert mit der Höhe des Leitrades.

Die Fig. 2 zeigt an einem der Fig. 1 entsprechenden Pumpen­ gehäuse ein anderes Leitrad (2), dessen Schaufeln (4, 10) gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind. Jedoch weisen hierbei die der Austrittsöffnung (6) gegenüberliegenden Schaufeln (10) einen Leitradschaufel­ eintrittswinkel (α ₂*) auf, welcher größer als der Leitradschaufeleintrittswinkel (α ₂) der verbleibenden Leitradschaufeln (4) ist. Der größere Leitradschaufel­ eintrittswinkel (α ₂*) kann durch eine andere Krümmung der Schaufel, eine Zuschärfung oder andere Schaufelform erlangt werden. Je nach der verwendeten Lösung kann dabei die Teilung (t) gleich oder ungleich ausgeführt sein.

In den beiden Figuren steht der Richtungspfeil mit dem Bezugszeichen ω für die Drehrichtung des hier nicht eingezeichneten Laufrades. Das Pumpengehäuse (1) kann hierbei sowohl bei einstufigen als auch bei mehrstufigen Pumpen Anwendung finden, wobei es bei letzteren gewöhnlich im Bereich der letzten Pumpenstufe Anwendung finden wird. Es ist jedoch auch möglich, beispielsweise bei Kreiselpumpen mit Zwischenentnahme, die erfindungsgemäße Gestaltung auch im Bereich der Zwischenentnahme vorzusehen.

Claims (6)

1. Kreiselpumpe ein oder mehrstufiger Bauart mit mindestens einem Laufrad, einem dem Laufrad in Strömungsrichtung nachgeordneten und mehrere Leitschaufeln aufweisenden Leitrad und einem dem Leitrad nachgeordneten, eine Austrittsöffnung aufweisenden Ringraum, dadurch gekennzeichnet, daß die in Richtung Austrittsöffnung (6) weisenden Leitradkanäle (9) einen größeren Durchfluß gewährleistenden Querschnitt als die restlichen Leitradkanäle (5) aufweisen.

2. Kreiselpumpe ein oder mehrstufiger Bauart mit mindestens einem Laufrad, einem dem Laufrad in Strömungsrichtung nachgeordneten und mehrere Leitschaufeln aufweisenden Leitrad und einem dem Leitrad nachgeordneten, eine Austrittsöffnung aufweisenden Ringraum, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Leitradschaufeln (10) der in Richtung Austrittsöffnung (6) weisenden Leitradkanäle (9) einen größeren Leitradschaufeleintrittswinkel (α ₂) aufweisen als die restlichen Leitradschaufeln (4).

3. Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in Richtung Austrittsöffnung (6) weisenden Leitkanäle (9) eine größere Schluckweite (a 2) aufweisen.

4. Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die der Austrittsöffnung (6) gegenüberliegenden Leitradschaufeln (8, 10) oder die Leitradschaufeln (8, 10) der auf die Austrittsöffnung (6) weisenden Leitradkanäle (9) eine größere Schaufelteilung (t ₂) aufweisen.

5. Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im Bereich der Austrittsöffnung (6) befindlichen Leitradschaufeln (8, 10) oder die Leitradschaufeln (8, 10) der auf die Austrittsöffnung (6) weisenden Leitradkanäle (9) eine andere Schaufelform aufweisen.

6. Kreiselpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein verstellbares Leitrad für die der Austrittsöffnung gegenüberliegenden Leitradschaufeln oder für die Leitradschaufeln der auf die Austrittsöffnung weisenden Leitradkanäle eine größere Durchflußmenge sicherstellende Leitradschaufeleinstellung aufweist.