-
Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Leitrad für
Kreiselpumpen der Art, die einen Diffusor mit Rückführkanälen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1 enthält,
wobei eine Ausführungsform
mit verringertem Außendurchmesser
besonders für selbstansaugende
Pumpen und/oder Saughub-Pumpen bei Fluiden, die Luft oder andere
gasförmige Substanzen
enthalten, geeignet ist.
-
Ein Leitrad für Kreiselpumpen der Art, die
einen Diffusor mit Rückführkanälen enthält, wird
außerdem
als Leitkranz, Leitscheibe, Leitring, Diffusor mit Rückführkanälen oder
einfach als Diffusor bezeichnet, wodurch das Merkmal, das in jedem
Fall unter seinen Funktionen vorhanden ist, hervorgehoben wird.
-
In der vorliegenden Beschreibung
wird jedoch der Term Leitrad verwendet.
-
Es ist bekannt, dass bei einem Leitrad
mit Rückführkanälen die
Diffusorfunktion mit dem entscheidenden Merkmal der Führung der
Strömung
in einem Weg mit einem in der Strömungsrichtung größer werdenden
Querschnitt auf mehrere Arten bei unterschiedlichen Ausführungsformen
ausgeführt werden
kann, die einer Konstruktion hydraulisch gleichwertig sind, die
für Materialien
und Formungsverfahren geeignet ist, die verwendet werden können, um
weitere Funktionen zu erreichen und/oder angepasst werden können, damit
sie vorgegebene Abmessungseinschränkungen erfüllen.
-
In den mehrstufigen Pumpen besteht
die Hauptfunktion der Rückführkanäle in einem
Leitrad darin, die Strömung
von dem Auslass eines Laufrads zu dem Einlass eines folgenden Laufrads
zu führen. Neben
dieser Hauptfunktion kann die komplementäre Diffusorfunktion außerdem mit
den Rückführkanälen erreicht
werden.
-
Es sind einige Ausführungsformen
mehrstufiger Pumpen bekannt, bei denen zur Verringerung des Außendurchmessers
der Pumpe oder zur Vergrößerung des
Außendurchmessers
der Laufräder wie
bei Tauchpumpen für
Bohrlöcher
der Schaufelabschnitt um den Umfang jedes Laufrads entfernt ist, um
den maximalen Nutzen eines vorgegebenen Pumpendurchmessers zu erreichen.
In diesem Fall wird die Diffusorfunktion durch eine ringförmige Kammer
ohne Schaufeln und mit den Rückführkanälen ausgeführt.
-
Diese Ausführungsformen sind jedoch nicht für selbstansaugende
Pumpen und/oder für
Pumpen geeignet, die über
der zu hebenden Flüssigkeit
angeordnet sind und bei Fluiden, die Luft oder eine andere gasförmige Substanz
enthalten, durch einen Saughub betrieben werden, da geeignete Mittel
fehlen, um den gasförmigen
Anteil des Fluids, der aus dem ersten Laufrad und/oder von den folgenden Laufrädern kommt,
zu sammeln und rasch in die Rückführkanäle abzuleiten.
-
Aus dem Patent
EP 0 361 328 des gleichen Erfinders
ist bekannt, dass ein Leitrad mit Rückführkanälen außerdem in einer Pumpe mit lediglich
einem Laufrad des selbstansaugenden Typs verwendet werden kann,
wobei die Hauptfunktion der Ableitung der verwirbelten Strömung am
Laufradauslass mit einer im Wesentlichen radialen zentrifugalen und/oder
tangentialen peripheren Richtung zu einer im Wesentlichen axialen
Strömung
in dem mittleren Teil der Druckkammer erfolgt. Diese Strömungsableitung
in einer Pumpe mit lediglich einem Laufrad verringert die Rotationskomponente,
die verwirbelte Bewegung und die Strömungsgeschwindigkeit, damit die
Trennung von Luft oder anderen gasförmigen Substanzen aus der Flüssigkeit
vereinfacht wird, um die Fähigkeit
zum Selbstansaugen zu verbessern und das Pumpengeräusch zu
verringern.
-
Um den Pumpendurchmesser zu verringern, werden
in einer in diesem Patent offenbarten Ausführungsform die Rückführkanäle, die
an einer Pumpe mit einzelnem Laufrad mit der Hauptfunktion angebracht
sind, außerdem
verwendet, um die komplementäre
Diffusorfunktion auszuführen,
um den herkömmlichen
Diffusor mit radialen Schaufeln mit geschlossenen Kanälen, die
um den Laufradumfang angeordnet sind, zu eliminieren. Um den Laufradumfang
sind statt dessen nach innen offene Prallplatten angeordnet, die
eine geringere radiale Abmessung besitzen und axial geneigt sind,
um den gasförmigen Anteil
des Fluids zu den Rückführkanälen abzuleiten.
-
Bei dieser bekannten Ausführungsform
wird lediglich ein Teil der Luft oder des Gases in dem Fluid, das
aus dem Laufrad kommt, rasch zu den Rückführkanälen abgeleitet, während ein
Teil gezwungen wird, durch die Zentrifugalkraft der Flüssigkeit
mit einer zentripetalen Bewegung vor der Eintrittsöffnung in
die Rückführkanäle zu zirkulieren,
die am Umfang der Trennwand zwi schen dem Laufrad und den Rückführkanälen angeordnet
ist, und das verlangsamt die Luftabführung aus der Pumpe.
-
Die Ausführungsform, die in den Patenten
DE 3 315 350 , IT 1 176 089
und
US 4 564 334 offenbart
ist, dient zur Minimierung des Pumpendurchmessers mit Richtkanälen und
Leitkanälen,
die teilweise um den Laufradumfang angeordnet sind und sich für eine Diffusorfunktion
zunächst
in einer radialen Richtung nach außen und seitlich in der axialen Richtung
und schließlich
in einer radialen Richtung nach innen erweitern. Es wurde festgestellt,
dass es bei dieser bekannten Ausführungsform möglich ist, ein
Verhältnis
zwischen dem Leitradaußendurchmesser,
der im Allgemeinen mit D5 bezeichnet ist, und dem Laufradaußendurchmesser,
der im Allgemeinen mit D2 bezeichnet ist, im Bereich von 1,1 bis
1,4 und eine Verringerung des Pumpendurchmessers im Bereich von
10 bis 15 Prozent zu erreichen.
-
Bei dieser bekannten Ausführungsform
ist die Möglichkeit
der weiteren Verringerung des Pumpendurchmessers durch das radiale Überlappen
der Dicke des Endabschnitts einer Leitschaufel mit der Dicke des
Anfangsabschnitts der folgenden Schaufel an der Eintrittsöffnung des
Leitkanals und durch die Anordnung dieser Eintrittsöffnung lediglich
in dem ringförmigen
Raum um das Laufrad, der durch die Trennwand zwischen dem Anfang
der Leitkanäle
und den stromabwärts
befindlichen Rückführkanälen definiert
ist, begrenzt.
-
Diese bekannte Ausführungsform
besitzt sich frontal überlappende
und kreuzende Schaufelabschnitte mit auswärts radial gebogenen Schaufeln, die
einwärts
radial gebogene Schaufeln frontal schneiden, und jede Schaufel überlappt
frontal Abschnitte von zwei folgenden Kanälen, die auf unterschiedlichen
Ebenen angeordnet sind. Es ist schwierig, diese bekannte Konfiguration
ohne Hinterschneidung für
eine Formpressoperation zu unterteilen.
-
Diese bekannte Ausführungsform
mit einer Umkehrung des Schaufelwegs von der auswärts radialen
Richtung zu der einwärts
radialen Richtung mit einer möglichen
Zwischenschaltung der ringförmigen Kammer
ohne Schaufeln, um unterschiedliche Strömungen in den Leitkanälen auszugleichen,
bewirkt Unterbrechungen der kontinuierlichen Richtungsführung und
der Strömungsgeschwindigkeit
bei den Richtungsänderungen
mit nachteiligen Auswirkungen auf Wirkungsgrad und Geräusch.
-
Es ist die Aufgabe der Erfindung,
ein Leitrad für
eine mehrstufige Kreiselpumpe oder eine Kreiselpumpe mit einzelnem
Laufrad zu schaffen, das einen Diffusor mit Rührführkanälen umfasst und in einer verbesserten
Ausführungsform
die oben erwähnten Nachteile
bekannter Ausführungsformen
nicht enthält.
-
Es ist die Hauptaufgabe, ein Leitrad
mit einem verringerten Außendwchmesser
zu erhalten, das insbesondere für
selbstansaugende Pumpen und/oder Saughub-Pumpen bei Fluiden, die
Luft oder andere gasförmige
Substanzen enthalten, geeignet ist, wobei das Leitrad den gasförmigen Anteil
des Fluids, das aus dem Laufrad kommt, sammeln und rasch zu den
Rückführkanälen ableiten
kann.
-
Es ist eine weitere Aufgabe, ein
Leitrad zu schaffen, das mit einer Formpressoperation ohne Hinterschnitte
hergestellt werden kann.
-
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, den
maximalen Wirkungsgrad und das minimale Geräusch der Pumpe bei den durch
die Aufgaben bestimmten Einschränkungen
zu erreichen.
-
Die obigen Aufgaben der Erfindung
werden erreicht mit der neuartigen Ausführungsform des Leitrads für Kreiselpumpen,
die im Anspruch 1 angegeben ist.
-
Die Erfindung wird nachfolgend durch
ein Anschauungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung
beschrieben, in der:
-
1 eine
teilweise axiale Schnittansicht einer Pumpe, die mit einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Leitrads
versehen ist, in einer in 2 mit B angegebenen Ebene ist;
-
2 eine
teilweise Schnittansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leitrads in
einer Ebene A von 1 ist;
-
3 eine
teilweise axiale Schnittansicht des Leitrads in der Ebene ist, die
in 2 mit C angegeben
ist;
-
4 eine
teilweise Entwicklung des Leitrads ist, das von seinem Außendurchmesser
betrachtet wird;
-
5 eine
teilweise Schnittansicht des erfindungsgemäßen Leitrads in einer Ebene
D von 1 ist;
-
6 eine
konstruktive Modifikation in Bezug auf 5 zeigt;
-
7 eine
weitere konstruktive Modifikation in Bezug auf 5 zeigt;
-
8 eine
vergrößerte Einzelheit
längs der Ebene
E der Querschnitte des erfindungsgemäßen Leitrads gemäß einer
der Darstellungen der 5, 6, 7 ist;
-
9 eine
konstruktive Modifikation in Bezug auf 8 zeigt;
-
10 eine
weitere konstruktive Modifikation in Bezug auf 8 zeigt;
-
11 eine
vergrößerte Einzelheit
des Leitrads von 1 zeigt;
-
12 die
Einzelheit von 11 mit
einer konstruktiven Modifikation zeigt;
-
13 eine
weitere konstruktive Modifikation in Bezug auf 11 zeigt; und
-
14 eine
in Einzelteile aufgelöste
Teilansicht des erfindungsgemäßen Leitrads
zeigt.
-
Wie z. B. in den 1, 2 und 14 gezeigt ist, ist das Leitrad,
das im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 1 angegeben ist,
stromabwärts
eines Laufrads angeordnet und in ein Pumpengehäuse eingesetzt. Das Leitrad
umfasst eine Vielzahl von Leitkanälen 4 (die außerdem als
Ableitkanäle,
Beförderungskanäle, Diffusionsleitungen
bezeichnet werden), wobei jeder Leitkanal einen Kanalanfang 40 aufweist,
der radial nach außen
geschlossen ist durch eine zylindrische Wand 5 des Pumpengehäuses 3,
welches das Leitrad 1 enthält.
-
Der Kanalanfang 40 jedes
Leitkanals 4 umfasst eine Leitschaufel 6 (die
außerdem
als Richtschaufel bezeichnet wird), die radial nach außen gebogen
ist zur zylindrischen Wand 5 des Pumpengehäuses 3,
beginnend von einer Eintrittskante 7, die um den Außendurchmesser
des Laufrads 2 angeordnet ist.
-
Jeder Leitkanal 4 enthält einen
Rückführabschnitt 41 (der
außerdem
als Rückführkanal,
Rezirkulationskanal, Umlaufbeförderungskanal
bezeichnet wird), der eine im Allgemeinen radial zentripetale Richtung
aufweist und axial angeordnet ist zwischen einer an das Laufrad 2 angrenzenden
Wand 8 mit der Funktion zum Teilen des Laufrads 2 und
der Leitkanäle 4 und
einer Deckwand 9 und durch einwärts radial gebogene Schaufeln 10 definiert
ist.
-
1 zeigt
ein Beispiel der Anwendung des Leitrads 1 mit dem Rückführabschnitt 41 der
Leitkanäle 4,
das in einer Einzellaufrad-Pumpe angrenzend an die Vorderplatte
und Saugseite des Laufrads 2 angeordnet ist. Das schränkt jedoch
nicht den Umfang der Erfindung ein. Das Leitrad der vorliegenden
Erfindung kann tatsächlich
außerdem
so angeordnet sein, dass die Rückführkanäle angrenzend
an die hintere Verkleidung auf der Rückseite eines Laufrads oder der
Laufräder
einer Mehrstufenpumpe angeordnet ist, wobei das Leitrad in das Stufengehäuse eingesetzt
ist und die Leitkanäle
stromabwärts
eines Laufrads und stromaufwärts
eines folgenden Laufrads angeordnet ist.
-
Die Wände 8, 9 des
Leitrads 1, die die Leitkanäle in der zentripetalen radialen
Richtung axial definieren, sind senkrecht zu der Drehachse des Laufrads
angeordnet, wie in den 1 und 3 gezeigt ist. Die Wände 8 und 9 können in
einer anderen Ausführungsform
eine konische Form aufweisen und/oder Abschnitte besitzen, die in
der axialen Richtung gebogen sind.
-
Das Leitrad 1 ist vorzugsweise
durch einen ersten Teil ausgebildet, der die an das Laufrad 2 angrenzende
Wand 8 und einen zweiten Teil, der die Deckwand 9 enthält, die
durch bekannte Mittel miteinander verbunden sind, enthält. Jede
dieser Wände 8 und 9 ist
mit Hinterschnitten ausgebildet. Es ist außerdem die Ausführungsform
möglich,
bei der die zylindrische Wand 5 des Gehäuses, die das Leitrad enthält, und
die vordere Deckwand 9 als einteilig hergestellt sind.
-
Wie in 2 gezeigt
ist, besitzt jede Schaufel 10, die radial einwärts gebogen
ist, eine konkave Wand 11, die im Allgemeinen zu der zylindrischen Wand 5 des
Gehäuses 3 tangential
ist, und eine konvexe Wand 12, die zu einem unteren Durchmesser relativ
zu dem Durchmesser, auf dem die Eintrittskante 7 angeordnet
ist, tangential ist.
-
Wie in den 1 und 2 gezeigt
ist, besitzt die Vorderseite der Eintrittskante 7 der Leitschaufel 6,
die um den Außendurchmesser
des Laufrads 2 angeordnet ist, einen Seitenabschnitt 70,
der dem unteren Durchmesser an der an das Laufrad 2 angrenzenden Wand 8 bis
zu einer Fläche 120 zugewandt
ist, die zu der radial einwärts
gebogenen konvexen Wand 12 einer Schaufel 10 tangential
ist.
-
Die Eintrittsöffnung 14 (die außerdem als Einlassöffnung,
Eintrittsbereich, Breite des Einlasses, Durchlassbereich bezeichnet
wird) jedes Leitkanals 4 ist teilweise an der Außenseite 7 der
Leitschaufel 6 angeordnet und erstreckt sich axial bis
zu einer Position zwischen der an das Laufrad 2 angrenzenden
Wand 8 und der Deckwand 9.
-
Die Position der Eintrittsöffnung 14,
die sich über
die an das Laufrad 2 angrenzende Wand 8 hinaus
axial erstreckt, ist auf der Fläche 120,
die tangential zu der konvexen Wand 12 verläuft, außerhalb
des Rückführabschnitts 41 des
Leitkanals 4, der in der Strömungsrichtung vorhergeht, angeordnet.
-
Die Eintrittsöffnung 14 ist durch
die zylindrische Wand 5 des Gehäuses 3 radial auswärts definiert.
-
Am Anfangspunkt 13 der konkaven
Wand 11 ist der Anfangsabschnitt 15 des Rückführabschnitts 41 der
Leitkanäle 4 angeordnet,
wie in 3 gezeigt ist.
-
Wie z. B. in 4 gezeigt ist, ist der Abschnitt der
Eintrittsöffnung 14 mit
der Eintrittskante 7, die um den Außendurchmesser des Laufrads 2 angeordnet
ist, mit dem Anfangsabschnitt 15 des Rückführabschnitts 41 der
Leitkanäle 4 auf
der Seite der Wand 8 durch eine Ablenkwand 16 mit
der Funktion einer Ablenkplatte für die Strömungsableitung in der radialen
Richtung verbunden und ist an der Außenfläche der Leitschaufel 6 angeordnet.
-
Der Abschnitt der Eintrittsöffnung 14,
der sich axial über
die Wand 8 hinaus erstreckt, ist durch eine Fläche 17,
die zu der Deckwand 9 axial geneigt oder gebogen ist, mit
dem Anfangsabschnitt 15 des Rückführabschnitts 41 verbunden
und ist längs
der Fläche 120,
die zu der konvexen Wand 12 der Schaufel 10 tangential
ist, angeordnet.
-
Die Eintrittsöffnung 14 ist axial
zwischen der Position der Fläche 17,
die an der Anfangsposition der Vorderseite der Eintrittskante 7, 70 zu
der Deckwand 9 axial gebogen oder geneigt ist, und der
Anfangsposition der Ablenkwand 16 zu der an das Laufrad 2 angrenzenden
Wand 8 angeordnet.
-
Die axiale ausgerichtete Fläche 17,
die auf der Deckwand 9 zwischen der Eintrittsöffnung 14 und dem
Anfangsabschnitt 15 des Rückführabschnitts 41 der
Leitkanäle 4 angeordnet
ist, setzt sich stromaufwärts
von der Eintrittsöffnung 14 mit
einem Anfangsabschnitt 170 fort, der auf der an das Laufrad 2 angrenzenden
Wand 8 angeordnet ist. Die Vorderseite der Eintrittskante
7 um den Außendurchmesser
des Laufrads ist senkrecht zu der Auftrittsöffnung des Laufrads 2 in
Querrichtung angeordnet, wie z. B. in 4 gezeigt
ist.
-
Um das Fluid zur axialen Ableitung
von der Eintrittsöffnung 14 zu
dem Anfangsabschnitt 15 des Rückführabschnitts 41 der
Leitkanäle 4 zu
richten, kann die Vorderseite der Eintrittskante 7 in Querrichtung
relativ zu der Austrittsöffnung
des Laufrads 2 von der Position des Seitenabschnitts 70 der
Eintrittskante 7 zur Anfangsposition der Ablenkwand 16 geneigt
angeordnet sein, wobei die Neigung in der kreisförmigen Strömungsrichtung erfolgt.
-
In 5 ist
ersichtlich, dass die Basis mit einer radialen Richtung zur Innenseite
des Anfangsabschnitts 170 der axial auf die Deckwand 9 ausgerichteten
Fläche
auf einem Profil 121 angeordnet ist, das im Wesentlichen
mit einer stromaufwärts
verlaufenden Verlängerung
der zu der konvexen Wand 12 der Schaufel 10 tangentialen
Fläche 120 übereinstimmt.
-
Gemäß einer Version der Erfindung,
die in 6 gezeigt ist,
besitzt der Anfangsabschnitt 170 ein kreisförmiges Profil 122 auf
einem Durchmesser, der der Position des Abschnitts der Eintrittsöffnung 14,
die sich axial über
die Wand 8 hinaus und über die
Eintrittskante 7, 70 hinaus erstreckt, entspricht.
-
Gemäß einer weiteren Version der
Erfindung, die in 7 gezeigt
ist, besitzt der Anfangsabschnitt 170 ein Profil 123,
das beginnend von einem Durchmesser, der kleiner als der Durchmesser
ist, auf dem sich der Abschnitt der Eintrittsöffnung 14 axial über die
Wand 8 hinaus und über
die Eintrittskante 7, 70 hinaus erstreckt, angeordnet
ist.
-
Der Anfangsabschnitt 170 der
axial geneigten oder gebogenen Fläche ist vorzugsweise mit der Wand 8 mit
einer abgerundeten Kante 18 mit einer variablen anwachsenden
und abnehmenden Breite zwischen dem Anfang der axial geneigten oder
gebogenen Fläche 170 und
der seitlichen Eintrittskante 70 verbunden.
-
Wie durch die veranschaulichenden
Ausführungsformen
der 5, 6 und 7 gezeigt
ist, deren Querschnitte auf den Ebenen E in den 8, 9 bzw. 11 gezeigt sind, kann die
abgerundete Kante 18 ein konvexes Profil 180 aufweisen,
das in 8 gezeigt ist,
oder alternativ ist das Profil das einer Ebene 181, die
relativ zu den Flächen 8, 170 geneigt
ist, die untereinander verbunden sind, wie in 9 gezeigt ist. Darüber hinaus kann das Profil 182 konkav
sein, wie in 10 gezeigt
ist.
-
Alternativ kann die abgerundete Kante 18 Profile
mit veränderlicher
Form aufweisen, beginnend z. B. mit einem konkaven Profil 182 oder
einem ebenen Profil 181 und endend an der seitlichen Eintrittskante 70 mit
einem konvexen abgerundeten Abschnitt 180.
-
Die abgerundete Kante 18 bildet
die Eintrittskante der Eintrittsöffnung 14,
die sich axial über
die an das Laufrad 2 angrenzende Wand 8 hinaus
erstreckt.
-
Beginnend von der Eintrittsöffnung 14 an
der Position der Eintrittskante 7, die um den Außendurchmesser
des Laufrads 2 angeordnet ist, ist jeder Leitkanal 4 radial
durch Wände
definiert, die überwiegend
eine durchgehende einwärts
gerichtete Orientierung aufweisen.
-
Jeder Leitkanal 4 besitzt
ein äußeres Profil mit
einer kreisförmigen
Kurve längs
der konkaven Wand 11 einer Schaufel 10 und ein
inneres Profil mit einer vorzugsweise nach innen gerichteten durchgängigen Orientierung
längs der
tangentialen Fläche 120 und
längs der
konvexen Wand 12 der Schaufel 10.
-
Vorzugsweise beginnend von der Eintrittsöffnung 14 an
der Position der Eintrittskante 7, die um den Außendurchmesser
des Laufrads 2 angeordnet ist, weist jeder Leitkanal die
Abmessungen des Strömungs-Durchgangsquerschnitts
auf, der sich lediglich in einer radial einwärts gerichteten Richtung vergrößert.
-
Der Anteil des Fluids, der in die
Eintrittsöffnung 14 außerhalb
der Eintrittskante 7 an der äußeren Fläche der Leitschaufel 6 eintritt,
schlägt
eine leicht divergierende Richtung ein relativ zu der Richtung des
Anteils des Fluids, der in der Position eintritt, die axial verschoben
ist und an einem kleinerem Durchmesser an der tangentialen Fläche 120 angeordnet
ist.
-
Um eine möglichst wirbelfreie Strömung am Schnittpunkt
dieser unterschiedlichen Richtungen zu erhalten, kann die Leitschaufel 6 seitlich
mit der an das Laufrad 2 angrenzenden Wand 8 an
der Außenseite
der Fläche 120,
die zu der konvexen Wand 12 tangential verläuft, verbunden
sein, wobei eine Abschrägung 19 von
der Eintrittskante 7, 70 zu dem Endabschnitt der äußeren Fläche der
Leitschaufel 6 verläuft,
die durch die Ablenkungswand 16 zu dem Anfangsabschnitt 15 des
Rückführabschnitts 41 des Leitkanals 4 definiert
ist.
-
Wie z. B. in 11 gezeigt ist, kann die Verbindung zwischen
der Leitschaufel 6 und der Wand 8 in der Form
einer abgerundeten Abschrägung 190 mit
allmählich
veränderlicher
zunehmender und abnehmender Breite in der Strömungsrichtung ausgeführt sein.
-
Wie z. B. in 12 gezeigt ist, kann der seitliche Abschnitt 70 der
Eintrittskante geneigt sein, wobei die Neigung die Leitschaufel 6 mit
der an das Laufrad 2 angrenzenden Wand 8 in der
Strömungsrichtung
mit einer allmählich
veränderlichen
Neigung 191 von der seitlichen Eintrittskante 70 zu
dem Anfangsabschnitt 15 des Rückführabschnitts 41 des Leitkanals 4 verbindet.
-
Wie z. B. in 13 gezeigt ist, kann der seitliche Abschnitt 70 der
Eintritts kante zu seinem Querabschnitt 7 mit einer Kurve 192 gebogen
sein, die sich zu dem Anfangsabschnitt 15 des Rückführabschnitts 41 des
Leitkanals 4 von der Basis der Ablenkungswand 16 auf
der Leitschaufel 6 zu der Basis der Wand auf der Fläche 120,
die zu der konvexen Wand 12 tangential verläuft, erstreckt.
-
Wie z. B. in 11 durch eine Punkt-Strich-Linie gezeigt
ist, kann zum Eneichen einer möglichst
wirbelfreien Strömung
am Schnittpunkt der unterschiedlichen Richtungen eine Teilungsrippe oder
eine Antiwirbelrippe 20 zwischen dem Anteil des Fluids,
der von der Leitschaufel 6 kommt, und dem Anteil des Fluids,
der von der axial verschobenen unterstrichenen Position kommt, eingesetzt
sein.
-
Beginnend von der Eintrittsöffnung 14,
kann die Verbreiterung der Querschnitte der Leitkanäle mit Diffusorfunktion
beginnen.
-
Vorzugsweise in dem Anfangsabschnitt 40 des
Leitkanals 4 wird die Fläche der Strömungs-Durchgangsquerschnitte
von der Eintrittsöffnung 14 bis
zu dem Anfangsabschnitt 15 des Rückführabschnitts 41 der
Leitkanäle
4 im Wesentlichen konstant gehalten.
-
Um das mögliche Vorhandensein von restlichen
Verwirbelungen an dem Schnittpunkt der unterschiedlichen Richtungen
auszugleichen, insbesondere dann, wenn keine Teilungsrippe oder
Anti-Wirbelrippe 20 oder keine Ablenkplatte zwischen den Abschnittendes
Fluids, das von unterschiedlichen Positionen an der Eintrittsöffnung 14 ankommt,
vorhanden ist, kann die Fläche
des Strömungs-Durchlassquerschnitts
an der Zone des Schnittpunkts in dem anfänglichen Abschnitt 40 des
Leitkanals 4 vergrößert sein.
-
Wenn der Anfangsabschnitt 40 des
Leitkanals 4 eine kontinuierliche Änderung der Form seiner Querschnitte
und der Schnittpunkte von unterschiedlichen Strömungsrichtungen, die für die Diffusorfunktion
negativ sind, aufweist, wird die Verbreiterung der Querschnitte
mit Diffusorfunktionen überwiegend und
vorzugsweise in dem Rückführabschnitt 41 der Leitkanäle 4 ausgeführt, beginnend
von dem Anfangsabschnitt 15 des Rückführabschnitts 41, wo
die Strömung
eine gleichförmige
Richtung und Geschwindigkeit auf nimmt.
-
Die Fläche 17, 170,
die axial auf die Deckwand 9 ausgerichtet ist und an der
an das Laufrad 2 angrenzenden Wand 8 stromaufwärts von
der Eintrittsöffnung 14 beginnt,
ist radial auswärts
durch die zylindrische Wand 5 des Gehäuses 3, welches das Leitrad 1 enthält, definiert.
-
Die Leitschaufel 6, deren äußere Seite
durch die Ablenkungswand 16 definiert ist, besitzt eine
dem Laufrad zugewandte Innenseite, die bis zu der zylindrischen
Wand 5 des Gehäuses 3 radial
gebogen ist.
-
Wie z. B. in den 2 und 5 gezeigt
ist, weist die Leitschaufel 6 eine winklige Entwicklung 21 auf, die
geringer ist als der kreisförmige
Abschnitt 22 zwischen zwei aufeinander folgenden Eintrittskanten 7 der
Leitschaufeln 6, die um den Außendurchmesser des Laufrads 2 angeordnet
sind. Bei dieser Konfiguration gibt es keine radialen Überlappungen
der Dicke des Endabschnitts 23 einer Leitschaufel 6 mit
der Dicke des Anfangsabschnitts 7 der folgenden Leitschaufel.
-
Der Anfangsabschnitt 40 der
Leitkanäle 4, die
in der Strömungsrichtung
zwischen der Eintrittskante 7 und der Anfangsposition 13 des
Rückführabschnitts 41 der
Leitkanäle 4 und
einem stromaufwärts befindlichen
Abschnitt 24 der Eintrittskante 7 bis zu der Position
des Endabschnitts 23 der vorherigen Leitschaufel angeordnet
sind, sind radial nach außen durch
die zylindrische Wand 5 des Gehäuses 3 geschlossen.
-
Ein Leitrad, das einen Diffusor mit
Rückführkanälen mit
der erfindungsgemäßen Konfiguration umfasst,
besitzt mehrere Vorteile.
-
In einer Pumpe, die mit dem erfindungsgemäßen Leitrad
hergestellt ist, ist das Verhältnis
zwischen dem Leitradaußendurchmesser
D5 und dem Laufradaußendurchmesser
D2 auf 1,09 verringert, während
es in einer anderen Pumpe 1,3 betrug, die mit
dem gleichen Laufrad, jedoch mit einem herkömmlichen Diffusor mit radialen
Umfangsschaufeln versehen war, wobei eine Verringerung des Pumpendurchmessers
von mehr als 16 Prozent erreicht wird.
-
Die verringerte radiale Ausdehnung
des Leitrads der Erfindung wird mit Eintrittsöffnungen der Leitkanäle erreicht,
die sich axial über
die an das Laufrad angrenzende Wand hinaus erstrecken.
-
Die Verringerung des Verhältnisses
zwischen dem Leitradaußendurchmesser
D5 und dem Laufradaußendurchmesser
D2 wird außerdem
erreicht, indem eine radiale Überlappung
des Endabschnitts einer Leitschaufel mit der Dicke des Anfangsabschnitts
der folgenden Leitschaufel in einem ringförmigen Raum um den Außendurchmesser
des Laufrads vermieden wird, um den radialen Raum zu verringern,
der für
die Eintrittsöffnung
an der Außenseite
der Eintrittskante erforderlich ist.
-
Die Eintrittsöffnungen, die an der Außenseite der
Eintrittskante der Leitschaufeln um den Außendurchmesser des Laufrads
quer zum Auslass des Laufrads angeordnet sind, sind axial bis zu
einer Zwischenposition zwischen der an das Laufrad angrenzenden
Wand und der vorderen Deckwand der Leitkanäle beginnend von einem unteren
Durchmesser relativ zu dem Durchmesser, an dem die Eintrittskante
angeordnet ist, verlängert.
-
Die axiale Ausdehnung der Eintrittsöffnungen
weist eine Fläche
auf, die zu der Deckwand bis zu dem Anfangsabschnitt des Rückführabschnitts des
Leitkanals axial ausgerichtet ist. Die Fläche, die zu der Deckwand axial
ausgerichtet ist, beginnt stromaufwärts von der Eintrittsöffnung.
Diese Konfiguration ermöglicht
eine minimale Neigung der Fläche,
die auf die Deckwand ausgerichtet ist, um einen Anteil des Fluids,
das von dem Laufrad ausgeht, so anzuordnen, dass es mit einer minimalen
axialen Abweichung zu dem Abschnitt der Eintrittsöffnung natürlich abgelenkt
wird, der relativ zu der Position des Laufradaustritts axial verschoben
ist.
-
Eine abgerundete Kante zwischen der
axial gebogenen oder geneigten Fläche und der an das Laufrad
angrenzenden Wand erleichtert das Entladen des gasförmigen Anteils,
der in dem seitlichen Raum zwischen dem Laufrad und der angrenzenden Wand
zirkuliert.
-
Der Anteil des Fluids, der in die
Eintrittsöffnung
außerhalb
der Eintrittskante eintritt, wird durch eine Ablenkungswand auf
der Leitschaufel in den Rück führkanal
abgelenkt. Außer
dieser Eintrittskante leitet die Leitschaufel das Fluid zu dem Rückführkanal,
wobei vermieden wird, dass die Zentrifugalkraft der Flüssigkeit
bewirkt, das ein vorhandener gasförmiger Anteil mit einer zentripetalen
Bewegung vor dem Eintreten in den Rückführkanal zirkuliert.
-
Bei der beschriebenen Ausführungsform wird
ein Leitrad mit einem verringerten Außendurchmesser erhalten, das
für selbstansaugende
Pumpen und/oder Saughub-Pumpen bei Fluiden, die Luft oder andere
gasförmige
Substanzen enthalten, besonders geeignet ist und das ferner geeignet
ist, den gasförmigen
Anteil des von dem Laufrad ausgehenden Fluids zu sammeln und rasch
zu dem Rückführkanal
abzuführen.
-
Die Konfiguration der Kanäle und Leitschaufeln
ermöglicht
die Herstellung des erfindungsgemäßen Leitrads mit verbundenen
Elementen, die ohne Hinterschneidungen pressgeformt werden.
-
Die Wände und/oder Flächen des
Leitrads der Erfindung neigen dazu, die Strömung mit einer kontinuierlichen
Ablenkung von der umfänglichen Tangentialrichtung
zu einer tendenziell radialen zentripetalen Richtung gleichförmig zu
befördern.
Mit dem Leitrad der Erfindung ist es möglich, eine Beförderung
des Fluids in einem Weg mit einer allmählichen Änderung der Form seines Querschnitts
zu erreichen, bei kontinuierlicher Führung von Strömungsrichtung
und Geschwindigkeit, wobei glatte Flächen für die Fluidströmung durch
Formpressen mit Bearbeitungsoperationen erreicht werden, wodurch
Verluste infolge der Anordnung der Eintrittsöffnung der Leitkanäle, die
in einem schmalen radialen Raum um den Außendurchmesser des Laufrads
enthalten sind, ausgeglichen werden.
-
Bei der beschriebenen Ausführungsform
ist es möglich,
alle Bedingungen zu realisieren, um mit den Einschränkungen,
die durch die Aufgaben der Erfindung festgelegt sind, den maximalen
Betriebswirkungsgrad und das minimale Geräusch unter allen Betriebsbedingungen
zu erreichen, selbst beim Vorhandensein von Luft oder anderen gasförmigen Substanzen
in der Flüssigkeit.
-
Weitere konstruktive Versionen, Anpassungen
für spezielle
Anwendungen durch Modifizieren der Form, der Position, der Abmessungen
oder der Anzahl der dargestellten oder beschriebenen Elemente, durch
Kombinieren von Elementen des Leitrads mit anderen Elementen der
Pumpe auf andere Art, durch Entfernen einiger dargestellter Elemente oder
durch Hinzufügen
weiterer Elemente unter Verwendung gleicher oder gleichwertiger
wesentlicher Merkmale der erwähnten
Lehren, um im Wesentlichen gleiche Ergebnisse zu erzielen, sollten
in die Bedeutung und den Schutzumfang fallen, die in den beigefügten Ansprüchen dargestellt
sind.