DE801248C

DE801248C - Device for reducing the fluid friction in rotating flow machines, especially centrifugal pumps

Info

Publication number: DE801248C
Application number: DEP54758A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr-Ing Barske
Original assignee: Henschel and Sohn GmbH
Current assignee: Henschel and Sohn GmbH
Priority date: 1949-09-14
Filing date: 1949-09-14
Publication date: 1950-12-28

Description

Einrichtung zur Verringerung der Flüssigkeitsreibung bei umlaufenden Strömungsmaschinen, insbesondere Kreiselpumpen Ein groller Tcil der I:nergie@-erluste tunlatifen- cler `triimuttgstnaschiltett, insbesondere Kreisel- pumpen, wird durch die heibung der meist schei- benförlnigen L;itlfer in der l'hissigkeit verursacht. Abgesehen Von den plivsikalischen Eigenschaften der Flüssigkeit, wie Wichte und 7ähigkeit, ist das Drelnnometlt dieser Reibung bei gegebener Grille des Läufers etwa \-()in Quadrat der Drehzahl al>- hanglg. l-s ist bereit: vorgeschlagetl worden, dieses kei- lntngsmontent dadurch ganz beträchtlich herah- zusetzen, daß lnan in dem (Zaum beiderseits des Läufers zwischen diesem und der Gehäusem-and je eine oder mehrere gleichachsig mit (lern Läufer im Gehäuse frei drehbar gelagel-te Scheiben anordnet. Der Nachteil dieser Bauart besteht aber darin. daß die Mitläuferscheiben eitlem außerordentlich starken. nach dem llattptliittfer zu gerichteten \@ialschult tttiterliegen, der in den Lagerungen ;ntfgen-@mmen \\-erden niu(i. Die hierdurch her- vorgerufenen Reibungskräfte behindern den leich- tert Lauf der Scheiben sehr, und dadurch wird ihre Wirksamkeit nahezu aufgehoben. Zwecks Vermeidung dieses Übelstandes werden erfinduligsgetnäl.l die Mitnehtnerscheiben mit Durchtrittsöfinungen für die Förderflüssigkeit ver- sehen. so (iaß der :\?Clalschttl) auf ein Mindestmaß beschränkt bleibt. Die Abbildungen zeigen zwei Alivvendungsbei- spiele der Erfindung, und zwar Fig. i den Längsschnitt durch eine einstufige 1,-,reiselpttnilie mit normalem Hauptläufer und einem Zwischenläuferpaar, Fig. z die Seitenansicht einer Z-,vischenläufer- scheibe, Fig. 3 clen L:ingsschnitt einer einstufigen Kreisel- pumpe mit einem beiderseits offenen Hauptläufer und ebenfalls einem Zwischenläuferpaar, Fig. 4 einen Schnitt IV-IV der Fig. 3 und Fig.5 den Längsschnitt durch eine Kreiselpumpe mit zwei Zwischenläuferpaaren.Device for reducing the fluid friction in rotating turbomachines, in particular centrifugal pumps A large part of the I: nergie @ -erluste tunlatifen- cler `triimuttgstnaschiltett, especially gyroscopic pumps, the name of the mostly discreet needled oil in the air caused. Apart from the plivsical properties of fluidity, like weight and strength, is that Drelnnometlt of this friction for a given grille of the rotor approximately \ - () in the square of the speed al> - hillside It is ready: it has been proposed that this as a result, a considerable amount of add that lnan in the (bridle on both sides of the Runner between this and the housing and each one or more coaxial with (learn runners in Housing arranged freely rotatable gel-te discs. The disadvantage of this design is that. that the idler disks are extraordinarily vain strengthen. towards the llattptliittfer \ @ialschult tttiter lying in the storages ; ntfgen- @ mmen \\ - earth niu (i. pre-called frictional forces hinder the easy tert run of the discs very much, and this becomes theirs Effectiveness almost canceled. In order to avoid this inconvenience erfinduligsgetnäl.l the drive plates with Passage openings for the conveyed liquid see. so (iaß der: \? Clalschttl) to a minimum remains limited. The images show two examples of use play the invention, namely Fig. I the longitudinal section through a single-stage 1, -, reiselpttnilie with normal main runner and an intermediate pair, Fig. Z is the side view of a Z, vischen runner disc, Fig. 3 clen L: ings section of a single-stage gyro pump with a main rotor open on both sides and also a pair of intermediate rotor, FIG. 4 shows a section IV-IV of FIG. 3 and FIG. 5 the longitudinal section through a centrifugal pump with two intermediate rotor pairs.

Gemäß Fig. i besteht der Pumpenläufer (Arbeitsläufer, Hauptläufer) in bekannter Weise aus den leiden Stirnwänden io, ii, zwischen denen die Schaufeln 12 angeordnet sind.According to Fig. I, the pump runner (working runner, main runner) in a known manner from the end walls io, ii, between which the blades suffer 12 are arranged.

Gegen das Gehäuse 13 bzv. den Gehäusedeckel 1.4 ist der Hauptläufer durch die Labyrinthe 1,9 bzw. 16 abgedichtet. Die Lagerung der Läuferwelle 17, deren Abdichtung durch die Stopfbüchse r8 erfolgt. ist außerhalb des Gehäuses 13 zu denken. Um Axialschub zu vermeiden, ist die Läufernabe iy, wie üblich, mit Längsbohrungen 20 versehen. Die Zwischenläufer 2i und 22 sind beiderseits des Hauptläufers to, i i auf zylindrischen Flächen 23, 24 des Gehäuses 13 bzw. des Deckels 14 gelagert. Der Zwischenläufer besteht, wie auch l" ig. 2 zeigt, aus den mit Rippen 25 versehenen Scheiben 21 und 22 mit Naben 26. Die Scheiben 21 und 22 sind mit weiten Ausschnitten 27 versehen, damit kein Axialschul) entstehen kann.Against the housing 13 or the housing cover 1.4 is the main runner sealed by the labyrinths 1, 9 and 16, respectively. The storage of the rotor shaft 17, whose Sealing takes place through the stuffing box r8. is to be thought of outside of the housing 13. In order to avoid axial thrust, the rotor hub iy is, as usual, with longitudinal bores 20 provided. The intermediate runners 2i and 22 are on both sides of the main runners to, i i mounted on cylindrical surfaces 23, 24 of the housing 13 and of the cover 14, respectively. The intermediate runner consists, as also shown in Fig. 2, of those provided with ribs 25 Disks 21 and 22 with hubs 26. The disks 21 and 22 have wide cutouts 27 provided so that no axial shoulder) can arise.

Zum Unterschiede von dem Beispiel nach Fig. i enthält die einstufige Pumpe nach Fig.3 und 4 einen beiderseits offenen Hauptläufer, wie er bekanntlich mit besonderem Vorteil für hohe Drehzahlen und Drücke verwendet wird. Der Läufer besteht demnach aus der Nabe 28 und den unmittelbar daran befestigten Schaufeln 29. Die außerhalb des Gehäuses 30 liegende Lagerung der Antriebswelle 31 ist auch hier nicht dargestellt. Die Zwischenläufer 32, 33 sind mit ihren Naben 34 bz-. 35 in Ausdrehungen 36, 37 des Gehäuses 30 bzw. des Gehäusedeckels 38 gelagert. Sie sind bei offener Bauart des Hauptläufers erfindungsgemäß als geschlossene Scheiben ausgeführt, die an ihrem Umfange mit einem kurzen zylindrischen Teil39 aneinanderliegen. Dieser Teil 39 bildet hier beispielsweise mit der Scheibe 32 ein Stück. Eine besondere Verbindung oder gegenseitige Zentrierung der Zwischenläuferteile 32 und 33 ist entbehrlich, da der in den Zwischenräumen 4o und 4i vorhandene Überdruck sie aufeinanderpreßt. Der zylindrische Teil 39 ist mit mehreren öffnungen 42 versehen, durch welche die aus den Hauptläufer 28, 29 austretende Förderflüssigkeit ausfließen kann, um in den Ringraum 43 des Gehäuses 30 und von hier über den Diffusor 4.4 in die Druckleitung 45 zu gelangen.In contrast to the example according to FIG. 1, the single-stage pump according to FIGS. 3 and 4 contains a main rotor open on both sides, as is known to be used with particular advantage for high speeds and pressures. The rotor accordingly consists of the hub 28 and the blades 29 directly attached to it. The bearing of the drive shaft 31 located outside the housing 30 is also not shown here. The intermediate runners 32, 33 are with their hubs 34 or. 35 mounted in recesses 36, 37 of the housing 30 and the housing cover 38, respectively. With the main rotor open, they are designed according to the invention as closed disks, which abut one another on their circumference with a short cylindrical part 39. This part 39 here forms one piece with the disk 32, for example. A special connection or mutual centering of the intermediate parts 32 and 33 is unnecessary, since the excess pressure present in the intermediate spaces 4o and 4i presses them against one another. The cylindrical part 39 is provided with several openings 42 through which the conveying liquid exiting from the main rotor 28, 29 can flow out in order to get into the annular space 43 of the housing 30 and from here via the diffuser 4.4 into the pressure line 45.

Die im Axialschnitt dargestellte Kreiselpumpe nach Fig. 5 -zeigt ein Beispiel für die Verwendung zweier Zwischenläuferpaare. Der Hauptläufer ist von geschlossener Bauart und besteht demgemäß aus den Wandungen 46, 47, zwischen denen die Schaufeln 48 angeordnet sind. Gegen das Pumpengehäuse 49 bzw. den Gehäusedeckel 5o ist er durch die Spaltdichtungen 5 i, 52 abgedichtet. Die Läufernabe 53 enthält Entlastungsbohrungen 54, 55, und wie bei den früheren Beispielen befindet sich die Lagerung der I_äufer%velle 56 außerhalb des Gehäuses 49. Ordnet man nun in dem Raum zwischen den Wänden 46 und 47 des Hauptläufers und der Gehäusewand 49 bzw. dem Deckel 5o mehrere Zwischenläufer an, so könnten diese entsprechend Fig. 3 und Fig. 4 alle in geschlossener Bauart ausgeführt «erden. Man erhält jedoch einen einfacheren Aufbau und einen geringeren Gehäusedurchmesser, wenn man auch Zwischenläufer der offenen Bauart nach Fig. i und Fig. 2 ver#,wetidet. Hierbei müssen erfindungsgemäß die geschlossenen und offenen Läufer, einschließlich des Hauptläufers, in der Reihenfolge einander abwechseln.The centrifugal pump shown in axial section according to FIG. 5 shows a Example for the use of two intermediate pairs. The main runner is from closed design and accordingly consists of the walls 46, 47, between which the blades 48 are arranged. Against the pump housing 49 or the housing cover 5o it is sealed by the gap seals 5 i, 52. The rotor hub 53 contains Relief bores 54, 55, and as in the earlier examples is the Storage of the runner shaft 56 outside the housing 49. It is now arranged in the room between the walls 46 and 47 of the main rotor and the housing wall 49 or the cover If several intermediate runners are present, these could all according to FIGS. 3 and 4 executed in a closed design «earth. However, a simpler structure is obtained and a smaller case diameter, if you also have intermediate runners of the open Design according to Fig. I and Fig. 2 ver #, wetidet. According to the invention, the closed and open runners, including the main runner, in order of one another alternate.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 besteht demnach der dem geschlossenen Hauptläufer 46, 47 benachbarte Z-,vischenläufer aus den mit Ausschnitten 57 bzw. 58 versehenen getrennten Scheiben 59 und 6o, deren Naben 61 bzw. 62 auf den -zylindrischen Ansätzen 63 und 64 des Gehäuses 49 bzw. des Deckels 5o gelagert sind.In the embodiment according to FIG. 5, there is therefore the closed one Main runners 46, 47 adjacent Z, intermediate runners from the cutouts 57 or 58 provided separate disks 59 and 6o, the hubs 61 and 62 on the cylindrical Approaches 63 and 64 of the housing 49 and the cover 5o are mounted.

Den -zweiten "Zwischenläufer bilden hingegen die geschlossenen Scheiben 65 und 66, die an ihrem Umfange mit dem zylindrischen Teil67 aneiiianderliegen, der die Durchtrittsöffnungen 68 für die Förderflüssigkeit enthält. Die Scheiben 65 und 66 sind zur Versteifung noch mit Rippen 69 bzw. 70 versehen. Ihre Naben 71 und 72 sind beispielsweise auf den Naben 61 und 62 der Scheiben 59 bz-,v. 6o gelagert.The second intermediate runner, on the other hand, is formed by the closed disks 65 and 66, which abut on their circumference with the cylindrical part 67 which contains the passage openings 68 for the conveyed liquid. The disks 65 and 66 are also provided with ribs 69 and 70 for reinforcement. Their hubs 71 and 72 are mounted, for example, on the hubs 61 and 62 of the disks 59 or 6o.

Wäre nun noch die Anbringung eines weiteren Zwischenläuferpaares zwischen den Scheiben 65, 66 und dem Gehäuse 49 bzw. dem Deckel 5o erforderlich, so könnte dieses wieder entsprechend dem offenen Zwischenläuferpaar 59, 6o ausgebildet werden.Now would be the attachment of a further pair of intermediate runners between the disks 65, 66 and the housing 49 or the cover 5o required, so could this can again be designed in accordance with the open intermediate runner pair 59, 6o.

Die ausschließliche Anwendung der offenen Bauart nach Fig. i und Fig. 2 für alle Zwischenläufer ist unzweckmäßig. Die Ausschnitte 27 würden nämlich eine starke kraftverzehrende Nebenströmung ermöglichen, so daß die beabsichtigte Energieersparnis wesentlich beeinträchtigt würde.The exclusive use of the open design according to Fig. I and Fig. 2 for all intermediate runners is inexpedient. The cutouts 27 would be a enable strong power-consuming secondary flow, so that the intended energy savings would be significantly affected.

Die Verwendung mehrerer Zwischenläufer ist besonders wichtig für die Förderung von zähen Flüssigkeiten, z. B. Brennölen und Schmierölen. Kreiselpumpen normaler Bauart erfordern in diesem Falle die Anordnung einer größeren Zahl von Druckstufen, um die durch Flüssigkeitsreibung verursachten Verluste in mäßigen Grenzen zu halten. Die erfindungsgemäß mit Zwischenläufern versehene Pumpe zeigt demgegenüber einen wesentlich einfacheren Aufbau und ergibt eine bedeutende Ersparnis an Gewicht und Raumbedarf.The use of multiple intermediate runners is particularly important for the Conveying viscous liquids, e.g. B. fuel oils and lubricating oils. Centrifugal pumps normal construction require in this case the arrangement of a larger number of Pressure levels to keep the losses caused by fluid friction within moderate limits to keep. In contrast, the pump provided with intermediate rotors according to the invention shows a much simpler structure and results in a significant saving in weight and space requirements.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Revolving fluid flow machine, in particular centrifugal pump, in which one or more coaxial disks (intermediate runners), freely rotatably mounted in the housing, are arranged in the space on both sides of the main rotor between this and the housing wall or the cover marked that the intermediate runners with l) Required access for the fluid to be conveyed are provided. 2. L-nilatifende fluid flow machine after saying i, characterized. that the Zwisclienlätifer aiis a pair of single with Attsschriitten (2;) provided discs (2i. 22) consists.

3. Rotating turbo machine according to claim i, characterized in that closed disc pairs (32, 33) supporting one another at their edges are used as intermediate runners. in which the pass-through holes (42) for the liquid to be conveyed are arranged in the cylindrical disc rings (39).