DE604529C

DE604529C - Helical wing for pumping liquids or gases in the axial direction

Info

Publication number: DE604529C
Application number: DED63940D
Authority: DE
Original assignee: ROBERT MAX DONATH
Current assignee: ROBERT MAX DONATH
Priority date: 1932-07-22
Filing date: 1932-07-22
Publication date: 1934-10-24

Description

Schraubenflügel zur Förderung von Flüssigkeiten oder Gasen in axialer Richtung Vorliegende Erfindung betrifft Schraubenflügel zur Förderung von Flüssigkeiten oder Gasen in axialer Richtung.Screw blades for conveying liquids or gases in an axial direction Direction The present invention relates to propeller blades for conveying liquids or gases in the axial direction.

Der Flügelform liegt die »Neue Theorie der Kreiselräder« von Dr. Hans Lorenz zugrunde, die schon vielfach in der Praxis Verwendung gefunden hat-; darüber hinaus sind aber einige ,Nichtige neue Erkenntnisse verwertet, deren Vorteile sich theoretisch nachweisen lassen. Es kommt darauf an, einen möglichst hohen `Virkungsgrad zu erzielen. Einleuchtend ist, und die Praxis hat dies auch erwiesen, daß der beste Wirkungsgrad dann erreicht wird, wenn der Flügel so bemessen ist, daß seine Leistung für einen gegebenen Außenradius y" und eine gegebene Umfangsgeschwindigkeit co # r" ein 'Maximum wird.The shape of the wing is based on the "New Theory of Gyroscope" by Dr. Hans Lorenz, who has already been used many times in practice-; about that In addition, however, some, insignificant, new findings are used, the advantages of which become apparent can be proven theoretically. It is important to achieve the highest possible degree of efficiency to achieve. Obviously, and practice has shown this to be the best Efficiency is achieved when the wing is dimensioned so that its performance for a given outer radius y "and a given circumferential speed co # r "becomes a maximum.

Abb. i stellt die Abwicklung der Schnittkurve einer zunächst unendlich dünn gedachten Schaufel mit einem Zylindermantel von Radius r dar. cl ist die relative Geschwindigkeit des Fördermediums am Eintritt, c2 die entsprechende am Austritt.Fig. I represents the development of the intersection curve of an initially infinite thinly imagined blade with a cylinder jacket of radius r represents. cl is the relative Speed of the medium at the inlet, c2 the corresponding at the outlet.

Da die Strömung vorwiegend achsenparallel verläuft, so ist die axiale Geschwindigkeit w; am Ein- und Austritt gleich groß, sie muß sogar zur Vermeidung von Ringwirbeln über den ganzen Flügel konstant sein. Die Umfangsgeschwindigkeit c) # r ist, da es sich hier um die Schnittlinie auf einem Zylindermantel Bandelt, ebenfalls am Ein- und Austritt gleich groß. Soll der Flügel ohne Leitschaufeln arbeiten, so geht die Rotationskomponente der Geschwindigkeit % verloren, und es wird der erzeugte Druck abgerundet wobei y = spei. Gewicht des Fördermediums in kg/cbm, g = Schwerebeschleunigung = 9,81 m/Sek. bedeutet. H ergibt sich in kg/qm, wenn alle Geschwindigkeiten in in/Sek. eingesetzt werden. Aus Bild 1 ergibt sich ohne weiteres w= = cl . sin a, = c2 # sin a_ und daher Da über den ganzen Flügel, wie schon erwähnt, w_ ein und denselben Wert haben muß und da auch H, damit allen geförderten Teilchen die gleiche Energie zugeführt wird, über den ganzen Flügel einen konstanten Wert haben muß, so folgt aus (2) ist ebenfalls eine Konstante. Das Leistungsdifferential auf dF = 2 - r - n - d y ist Aus Bild = findet man noch wz = co - y # tg a1, und damit wird Dieser Ausdruck hat offenbar ein Maximum für Da an der Nabe r = r", abgesehen von den Winkeln des Leistungsdifferentials, seinen kleinsten Wert hat, so ist dort das Winkelverhältnis nach (6) zu wählen.Since the flow is predominantly axially parallel, the axial velocity w is; The same size at the entry and exit, it even has to be constant over the entire wing to avoid ring vortices. The circumferential speed c) # r , since it is the line of intersection on a cylinder jacket, is also the same at the inlet and outlet. If the wing is to work without guide vanes, the rotational component of the speed% is lost and the pressure generated becomes rounded whereby y = save Weight of the conveyed medium in kg / cbm, g = acceleration due to gravity = 9.81 m / sec. means. H results in kg / qm if all speeds are in in / sec. can be used. From Figure 1 it follows without further ado that w = = cl. sin a, = c2 # sin a_ and therefore Since w_ must have the same value over the whole wing, as already mentioned, and since H must also have a constant value over the whole wing so that the same energy is supplied to all conveyed particles, it follows from (2) is also a constant. The power differential on dF = 2 - r - n - d y is From Bild = one finds wz = co - y # tg a1, and thus becomes This expression apparently has a maximum for Since r = r "has its smallest value at the hub, apart from the angles of the power differential, the angle ratio according to (6) must be selected there.

Bei der praktischen Ausführung ist ein gewisser Stoßverlust nicht ganz zu vermeiden, dieser wirkt sich so aus, daß eine Schaufel mit der Eintrittswinkeltangente tg a1 die Strömung unter einem Winkel aufnimmt, dessen Tangente tg aleff etwas kleiner ist als tg a1. Je nach Belastung, Glätte der Flügel, Profil der Eintrittskante kann gesetzt werden etwa o,8 tg ain ` tg all, eff --- o'98 tg all, (7) so daß für die Ausführung statt (6) zu setzen ist Die Leistung des ganzen Flügels mit den Radien y1 bzw. y" am Außenrand bzw. an der Nabe folgt aus (q.), wenn noch gesetzt wird w_- = (o - y" - tg a," zu und diese wird ein Maximum, wenn In vielen Fällen der Praxis werden die hohen Drucke, die sich mit erreichen lassen, nicht gebraucht, deshalb ist es wichtig, das optimale zu berücksichtigen bei der größtmöglichen Fördermenge. Diese ist deren :Maximum liegt ersichtlich bei Für Flügel mit Leitschaufeln, die die Rotationskomponente w" noch in Druck umsetzen sollen, ergeben sich nachstehende Gleichungen, die in der gleichen Weise numeriert sind und den Index a erhielten. Die Gleichungen (7), (io) und (i2) gelten unverändert auch für Ausführung mit Leitschaufeln. (io) und (i2) können zusammengesetzt werden Die wie vorstehend ermittelten günstigsten Winkel wie überhaupt die ganze damit definierte Fläche wird erfindungsgemäß zur konkaven Seite des Flügels gemacht. Die Wandstärke wird also auf die konvexe Seite dieser Fläche aufgelegt. Nach dem Austrittsende zu ist der Flügel zugeschärft, das Eintrittsende wird wie folgt abgerundet. Es ist bekannt, daß ein in einer parallelen Strömung senkrecht zu dieser ruhender Kreiszylinder, abgesehen von der Reibung, keine Wirbel verursacht. Eine parallel zur Strömung ruhende Wand wird deshalb am besten an der Stirnseite kreiszylindrisch abgerundet. Die Abrundung der Eintrittskante der Flügel wird nach der Erfindung aus dem Halbkreis durch Verschiebung entsprechend dem Eintrittswinkel a1 abgeleitet.In the practical implementation, a certain loss of impact cannot be completely avoided; this has the effect that a blade with the inlet angle tangent tg a1 picks up the flow at an angle whose tangent tg aleff is slightly smaller than tg a1. Depending on the load, the smoothness of the wing, the profile of the leading edge, about 0.8 tg ain `tg all, eff --- o'98 tg all, (7) must be set instead of (6) for the execution The performance of the entire wing with the radii y1 or y "at the outer edge or at the hub follows from (q.), If w_- = (o - y" - tg a, " zu is also set and this will be a maximum when In many cases the practice will be the high pressures that deal with let achieve, not needed, so it is important to get the optimal to be taken into account with the largest possible delivery rate. This is whose: maximum is evident For blades with guide vanes that are supposed to convert the rotational component w "into pressure, the following equations result, which are numbered in the same way and given the index a. Equations (7), (io) and (i2) also apply unchanged to the version with guide vanes. (io) and (i2) can be combined According to the invention, the most favorable angle determined as above, as well as the entire surface defined thereby, is made the concave side of the wing. The wall thickness is therefore placed on the convex side of this surface. After the exit end is closed, the wing is sharpened, the entry end is rounded off as follows. It is known that a circular cylinder resting in a parallel flow perpendicular to this does not cause any eddies, apart from the friction. A wall resting parallel to the flow is therefore best rounded off in a circular-cylindrical manner on the front side. The rounding of the leading edge of the wing is derived according to the invention from the semicircle by shifting according to the entry angle a1.

Diese Verschiebung und das daraus entstehende Profil der Eintrittskante zeigt Bild 2. Jeder Punkt P des Halbkreises im senkrechten Abstande a von der durch den 'Mittelpunkt des Halbkreises gehenden Schnittlinie d-13 ist um die Strecke a # cotg a1 parallel zu :1-13 nach links in der Drehrichtung verschoben.This shift and the resulting profile of the leading edge Figure 2 shows each point P of the semicircle at a perpendicular distance a from the through the 'midpoint of the semicircle going intersection line d-13 is by the distance a # cotg a1 parallel to: 1-13 shifted to the left in the direction of rotation.

Uni die sogenannten Spaltverluste, (las sind die Verloste infolge Rückströmung durch den Sl)alt zwischen rotierendem Flügel und der Gehäusewand, möglichst zu unterdrücken, wird in bekannter `leise der Rand des außen offenen Flügels am äußeren Umfang etwas nach vorwärts gebogen, wie das Bild 3 zeigt. Dies hat zur Folge, daß der Flügel im Spalt eine radiale Saugwirkung ausübt, die rückströmenden Teilchen sofort wieder erfaßt und nach dem Druckraum befördert. Außerdem versteift dieser umgebogene Rand den Flügel erheblich, und dies ist sehr -%3-ichtig, denn wenn sich geringe Deformationen der genauen Flügelform ergeben, so leidet die Wirkung schon erheblich.Uni the so-called gap losses, (las are the raffles as a result Backflow through the SI) old between the rotating wing and the housing wall, if possible to suppress, the edge of the wing open on the outside is known to be quiet outer circumference a little forward bent, as shown in picture 3. This has the consequence that the wing exerts a radial suction effect in the gap, which Backflowing particles are immediately recorded again and transported to the pressure chamber. aside from that this bent edge stiffens the wing considerably, and this is very -% 3 important, because if there are slight deformations of the exact shape of the wing, it suffers The effect is considerable.

leine bessere, ebenfalls bekannte, aber etwas teuerere Bekämpfung der Spaltverluste ermöglicht der außen durch einen mitlaufenden Zylindermantel, der am Saugende noch radial verbreitert sein kann, geschlossene Flügel. Durch ein entsprechendes Gehäuse wird ein Spalt (s. Bild .l) an der Saugseite gebildet, in dem durch die Zentrifugahvirkung des darin mitrotierenden Fördermediums ein Druck erzeugt wird, der dem im Druckraume bei passender Wahl der Spaltbreite und Spalthöhe nahezu oder ganz das Gleichgewicht hält, so daß eine Strömung im Spalt und damit ein Spaltverlust vermieden wird.Better control, also known, but somewhat more expensive the gap losses are made possible by the outside through a rotating cylinder jacket, which can be widened radially at the suction end, closed wings. Through a In the corresponding housing, a gap (see Fig. 1) is formed on the suction side, in which is a pressure due to the centrifugal effect of the conveying medium rotating in it is generated, which is the one in the printing room with a suitable choice of gap width and gap height almost or completely keeps the equilibrium, so that a flow in the gap and thus a gap loss is avoided.

Claims

PATENTAX LANGUAGE: e.g. Screw blades for pumping liquids or gases in the axial direction, characterized in that the ratio of the external to \ abenradius between 1.3 and r ,; and that at the same time the relation of the tangent of the exit angle to the tangent of the entry angle, measured on the concave Blade side on the «. \ Abenradius, for blades that work without guide vanes, between 1.4 and r.7 and for vanes for guide vane operation between 1.6 and 1.95 is executed. z. Screw wing according to claim z, characterized in that the leading edges are rounded according to a profile, the border of which consists of a Semicircular line emerges when every point (p) of the same is perpendicularly spaced (a) from the cutting line by the distance rc # cotg a1 parallel to this cutting line is shifted in the direction of rotation of the wing, where a1 is the entry angle means.