DE480863C

DE480863C - Device to avoid cavitation in turbo pumps with the highest speed for dripping fluids

Info

Publication number: DE480863C
Application number: DEF57054D
Authority: DE
Original assignee: HERMANN FOETTINGER DR ING
Current assignee: HERMANN FOETTINGER DR ING
Priority date: 1924-10-08
Filing date: 1924-10-08
Publication date: 1930-11-15

Description

Einrichtung zur Vermeidung von Kavitation bei Turbopumpen höchster Drehzahl für tropfbare Flüssigkeiten Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Einrichtung an Turbopumpen höchster Drehzahl für tropfbare Flüssigkeiten, um die bei diesen Pumpen stets drohende oder vorhandene Hohlraumbildung (Kavitation) zu vermeiden. Hierzu wird das an sich bekannte Mittel verwendet, dem Fördermedium vor dem Eintritt in die Schaufeln eine Eintrittsdrehung zu erteilen, und zwar nicht durch feste oder umlaufende Schaufeln, sondern durch künstlich erhöhte Reibung an umlaufenden zylindrischen, kegeligen oder sonstwie gestalteten Rotationsflächen. Ähnliche Flächen sind einerseits bei älteren, langsamer laufenden Turboarbeitsmaschinen mit sehr großer Austrittsbreite der Räder zu dem Zwecke bekannt, das Fördermedium über die große Breite zu verteilen, und zwar ohne Beschleunigung, vielmehr unter Verzögerung desselben durch die Reibung. Anderseits hat man bei Kreiselverdichtern, also für Gase, vorgeschlagen, das dort charakteristische Pumpen durch Flächen genannter Art zu beseitigen, während Kavitation bei Gasen überhaupt nicht in Frage kommt.Device to avoid cavitation in the case of turbo pumps Speed for dripping liquids The subject of the invention is a device on turbo pumps with the highest speed for dripping liquids in order to reduce the Pumps always avoid threatening or existing cavity formation (cavitation). For this purpose, the means known per se is used, the delivery medium before the inlet to provide entry rotation into the blades, not by fixed or rotating blades, but through artificially increased friction on rotating cylindrical, conical or otherwise shaped surfaces of revolution. Similar areas are on the one hand in older, slower running turbo machines with a very large exit width of the wheels known for the purpose of distributing the conveying medium over the large width, and that without acceleration, but rather with retardation due to friction. On the other hand, it has been suggested for centrifugal compressors, i.e. for gases, that there to eliminate characteristic pumping by surfaces of the type mentioned, during cavitation is out of the question for gases.

Bei tropfbaren Flüssigkeiten entsteht bei der Förderung durch sehr rasch laufende Turbopumpen, namentlich dann, wenn sie auf größere Höhe saugen müssen, auf der Eintrittsseite ein Unterdruck, der die Trennung der Wasserteilchen unter äußeren Einflüssen begünstigt. Namentlich wird durch das schnelle Einhauen der Eintrittschaufelkanten, selbst wenn diese mehr oder weniger zugeschärft sind, ein Auseinanderspreizen der Flüssigkeit unter Bildung von Hohlräumen (Kavitation) entstehen, in die hinein ein Teil der Flüssigkeit verdampft.In the case of dripping liquids, when conveying through very occurs fast-running turbo pumps, especially when they have to prime at greater heights, a negative pressure on the inlet side, which prevents the separation of the water particles external influences favored. In particular, the rapid cutting in of the inlet blade edges, even if these are more or less sharpened, the spreading apart Liquid with the formation of cavities (cavitation) arise into which a Part of the liquid evaporates.

Der Erfinder hat diese Ursachen durch entsprechende Untersuchungen festgestellt und ermittelt, daß die wegen ihrer Wirtschaftlichkeit sehr vorteilhaften schnell laufenden Turbopumpen selbst bei den Drehzahlen der Dampfturbinen und Turbomotoren zu einem zufriedenstellenden Arbeiten ohne Kavitation gebracht werden können,- wenn die Vorrotation ohne Druckminderung, wie sie sonst in Leiträdern entsteht, erzielt werden kann. Als geeignetes Mittel hat sich die tangentiale Beschleunigung der angesaugten Flüssigkeit durch eng gestellte, mitrotierende Reibflächen erwiesen. Der Verlust durch Reibung ist in diesem Falle gegenüber dem erzielten Vorteil des zuverlässigen und wirtschaftlichen Arbeitens der Pumpe zu vernachlässigen, so daß das -Anwendungsgebiet dieser Turbopumpen dadurch wesentlich vergrößert wird.The inventor found these causes through appropriate studies found and determined that the very advantageous because of their economy high-speed turbo pumps even at the speeds of steam turbines and turbo engines can be brought to satisfactory work without cavitation, - if the pre-rotation achieved without pressure reduction, as it otherwise occurs in idlers can be. The tangential acceleration of the aspirated has proven to be a suitable means Liquid proven by closely positioned, co-rotating friction surfaces. The loss by friction is in this case compared to the advantage of the reliable and economical operation of the pump neglect, so that the field of application this turbopump is thereby significantly enlarged.

In der Zeichnung ist der.Erfindungsgegenstand in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt. Abb. i zeigt die Einrichtung in einfacher Ausführung mit umlaufenden rohrartigen Reibflächen. Abb. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform, bei der die Reibflächen eine andere Gestalt haben. In Abb. 3 ist die Einrichtung mit scheibenförmigen Reibflächen dargestellt. Abb.4 zeigt die Einrichtung mit mehreren stumpfkonischen Reibflächen.In the drawing, the subject of the invention is in several exemplary embodiments shown. Fig. I shows the device in a simple design with circumferential tubular friction surfaces. Fig. 2 shows a second Embodiment, in which the friction surfaces have a different shape. In Fig. 3 is the facility Shown with disc-shaped friction surfaces. Fig.4 shows the setup with several frustoconical friction surfaces.

Bei dem Zentrifugalpumpenrad z nach Abb. i ist die Schaufeleintrittskante 2 diejenige Stelle, an der bei großen Saughöhen oder Förderung aus dem Vakuum die Kavitations- und Zerstörungsgefahr am größten ist. Gemäß vorliegender Erfindung tritt das Wasser aus dem Saugstutzen 7 nicht unmittelbar (oder durch Vermittelung der bekannten Eintrittsleitapparate $, gestrichelt angedeutet) in den Bereich der Laufradeintrittskanten 2, sondern wird zwischen 7 und durch schnell umlaufende zylindrische (Abb. 2) oder kegelige (Abb. i) Reibflächen 3, 4, 5 in der Umlaufrichtung beschleunigt und sowohl unter erhöhten Druck wie in eine erhöhte Geschwindigkeit versetzt. Es kommt daher bei 2 schon mit erhöhter Energie an, so daß das Einhauen der schnell bewegten Kanten 2 in das Wasser keine Kavitation mehr zu erzeugen vermag. Die Reibflächen sind in Abb. i an die Laufschaufeln des Hauptlaufrades i angegossen oder sonstwie befestigt gedacht.In the case of the centrifugal pump wheel z according to Fig. I, the blade leading edge is 2 the point at which the The risk of cavitation and destruction is greatest. According to the present invention the water does not come out of the suction nozzle 7 directly (or through intermediation the known inlet guide apparatus $, indicated by dashed lines) in the area of Impeller leading edge 2, but is between 7 and through fast rotating cylindrical (Fig. 2) or conical (Fig. I) friction surfaces 3, 4, 5 accelerated in the direction of rotation and placed both under increased pressure and at increased speed. It therefore arrives at 2 with increased energy, so that the chopping in is quick moving edges 2 in the water is no longer able to generate cavitation. The friction surfaces are cast onto the rotor blades of the main impeller i in Fig. i or otherwise attached thought.

Abb. 2 zeigt eine ähnliche Einrichtung, deren zylindrische Reibflächen 4 und 5 mit den genau passenden Schaufelverlängerungen ic und ii verbunden und getrennt in das Laufrad i eingesetzt sind. 3 ist eine zylindrische Reibfläche ohne Schaufelverlängerungen, jedoch gleichfalls für sich ins Laufrad i eingesetzt.Fig. 2 shows a similar device, the cylindrical friction surfaces 4 and 5 connected and disconnected with the exactly matching blade extensions ic and ii are inserted into the impeller i. 3 is a cylindrical friction surface without blade extensions, but also used for itself in the impeller i.

Abb.3 stellt eine sehr schnell laufende Turbopumpe senkrechter Anordnung zur Förderung von Flüssigkeiten aus dem Vakuum, etwa aus Kondensatoren, mit einer scheibenartigen Reibfläche 15 dar. Die Flüssigkeit tritt in die Saugöffnung 7, wird von 15 durch Reibung unter Druck und Umlaufgeschwindigkeit versetzt und in der Leitvorrichtung 16, 17 wieder radial oder schräg nach innen getrieben, um erst dann von den Eintrittskanten 2 des Laufrades i erfaßt und unter die endgültige Pressung gebracht zu werden.Fig.3 shows a very fast running turbo pump in a vertical position for pumping liquids from the vacuum, for example from condensers, with a disk-like friction surface 15. The liquid enters the suction opening 7, is offset from 15 by friction under pressure and rotational speed and in the guide device 16, 17 again driven radially or obliquely inward, only then to move away from the leading edges 2 of the impeller i detected and brought under the final pressure.

Abb. 4 stellt eine Abänderung der vorigen Einrichtung dar, wobei die Flüssigkeit zuerst nicht zwischen einer bewegten und einer festen Fläche, sondern zwischen vier bewegten, kegeligen Reibflächen 15, 151, 151', 15... beschleunigt wird. Die Reibungswirkung ist dann erheblich stärker. Die Reibscheibe 15 ist neben dem Hauptlaufrad i mit der Welle verbunden. 15 nimmt mit Hilfe der schmalen Stege i 8 die drei anderen Reibscheiben mit. Diese Stege liegen in einem Gebiete, wo der Flüssigkeit bereits genügende Energie zugeführt ist; andernfalls würden die Stege selbst durch ihre hohe Geschwindigkeit eine Hohlraumbildung verursachen. Sie sind etwa fischförmig zugespitzt oder schaufelartig gekrümmt. Leitkanal 16, 17 entspricht Abb. 3.Fig. 4 shows a modification of the previous device, whereby the liquid is initially not accelerated between a moving and a fixed surface, but between four moving, conical friction surfaces 1 5, 1 51, 1 51 ', 1 5 ... The frictional effect is then considerably stronger. The friction disk 1 5 is connected to the main rotor i with the shaft. 15 takes the three other friction disks with it with the help of the narrow webs i 8. These webs are located in an area where sufficient energy has already been supplied to the liquid; otherwise the webs themselves would cause cavitation due to their high speed. They are roughly pointed like a fish or curved like a shovel. Guide channel 16, 17 corresponds to Fig. 3.

Bei der neuen Anordnung braucht die Pumpe nicht einstufig zu sein; jedoch ist es ein weiterer Vorzug der Erfindung, daß die erheblich verwickelteren und teureren mehrstufigen Pumpen von beschränkter Drehzahl vermieden werden können, was insbesondere bei Dampfturbinenantrieb erwünscht ist.With the new arrangement, the pump does not need to be single-stage; however, it is a further advantage of the invention that it is considerably more intricate and avoiding more expensive multi-stage, limited speed pumps, which is particularly desirable in the case of steam turbine drives.

Die Reibflächen i 5 usw. zur unmittelbaren ersten Energiezufuhr können mit feinen Rauhigkeiten, z. B. Drehriefen, oder feinen Riffelungen quer oder schräg zur Relativströmung versehen sein, um ihre Wirkung zu erhöhen.The friction surfaces i 5 etc. for the immediate first energy supply can with fine roughness, e.g. B. turning marks, or fine corrugations transversely or obliquely be provided for relative flow in order to increase their effectiveness.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Facility to avoid cavitation High speed turbo pumps for dripping liquids, characterized by Quickly placed, circumferential, equiaxed lying in front of the suction mouth of the impeller Friction surfaces.

2. Device according to claim i, characterized by the interposition one or more diffusers between the closely placed, circumferential friction surfaces and the blade leading edges (Fig.4).