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Leitvorrichtung für Zentrifugalgebläse oder -pumpen Die Erfindung
besteht in der besonderen Ausbildung einer Leitvorrichtung an Zentrifugalgebläsen
oder -pumpen,. Sie besteht darin, daß. das aus dem Laufrad austretende Medium durch
Auffangkanäle in Leitkanälen aufgenommen wird, die. je aus einem vorderen, in Richtung
der Strömung allseitig und geradlinig sich erweiternden Teil und einem daran .anschließenden
hinteren Teil bestehen, welche hinteren Teil mit quer zur Gebläse- bzw. Pumpenachse
verlaufenden, geradlinig auseinanderstrebenden und in gleicher Querrichtung wie
die seitlichen wände der vorderen Leitkanalteile sich erstreckenden seitlichen Begrenzungen:
und mit in die Richtung der Drehbewegung gebogenen äußeren und inneren wänden versehen
sind und welche hinteren Teile das Medium in ein für alle Kanäle gemeinsames äußeres
Sammelgehäuse überleiten. Die in die Richtung der Drehbewegung gebogenen Kanalwände
werden vorteil'hafterweise mit Krümmungsradien ausgeführt, die mindestens die dreifache
Länge der Leitungskanalhöhe am Eintritt der gebogenen Kanalteile haben. Die Höhe
der gebogenen Leitkanalteile kann durchweg konstant gehaltemoder ebenfalls allmählich
imderStrömungsrichtung zunehmend gemacht werden. Die gebogenen Leitkanalteile können
ebenfalls als sich allseitig .erweiternde Kanäle ausgebildet sein. Die Ausbildung
kann ferner so getroffen, sein, daß das aus dem Laufrad austretende Medium vorerst
in einem schaufellosen, das Laufrad umfassenden zylindrischen Raum von mindestens
einer radialen Breite von 1/s0 des Laufraddurchmessers eintritt und dann erst durch
die Auffangkanäle in die Leilkanäle übergeleitet wird. Die geradlinig sich er-
@veiternden
Leitkanalteile werden vorteilhaft möglichst lang ausgebildet, damit darin. der Überwiegende
Teil der Umsetzung der Geschwindigkeitsenergie in Druck des in die Leitkanäle eintretenden
Druckmittels stattfindet.
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DieGeschwindigkeitsumsetzurng inDruck bis zum Eintritt ins umgebende
Sammelgehäuse kann bis auf eine über der Austrittsgeschwindigkeit liegende Geschwindigkeit
erfolgen und in einem sich an das Sammelgehäuse anschließenden @veiteren, geradlinig
und allseitig sich erweiternden Diffusor auf die Austrittsgeschwindigkeit herabgesetzt
werden. Die Geschwindigkeitsumsetzung in Druck bis zum Austritt der gebogenen L@eitkanalteile
kann: aber auch bis auf die Fortleitungageschwindigkeit beim Gehäuseaustritt erfolgen,
oder die gebogenen. Leitkanalteile können solch verschiedene Austrittsquerschnitte
besitzen, daß die sich dort einstellenden Geschwindigkeiten im Sinne der Strömungsrichtung
im Gehäuse sukzessive mindestens so abnehmen, daß die jeweils bis zum folgenden
L.eitkanalaustritt sich im Sammelgehäuse einstellenden Druckverluste durch die Geschwindigkeitsgefälle
zwischen Austrittsquerschnitten mindestens ausgeglichen werden. Die Auffang- und
Leitkanäle sowie das Sammelgehäuse können in einer senkrecht zur Drehachse der Maschine
liegenden Ebene getrennt sein. Die getrennten. Kanal- und Sammelgehäuseteile können
je aus einem Stück hergestellt sein. Das Sammelgehäuse kann als. einseitig gegenüber
dem Laufrad ausladender, mindestens entsprechend der Menge des sukzessive zugeführten
Mediums erweiterter Ringraum ausgebildet sein. Die getrennten Kanalteile können
durch Befestigungsteile, die durch verdickte Teile der Leitkanalwände gehen, verbunden
sein. Der Durchflußquerschnitt der Leitkanäle sowie der das Medium ihnen. zuleitenden
Auffangkanäle kann, trapezförmig, rechteckig, kreisrund oder oval sein. ' Mindestens
der dem Austrittsquerschnitt des Sammelgehäuses zun.ächstliegende Leitkanal- kann
wenigstens ungefähr parallel zur Achse der Austrittsöffnung gelegt werden und nur
mit allseitig geradlinig erweitertem Querschnitt ausgeführt sein, derart, daß bei
seiner Einmündung in das Ausströmrohr die,dort herrschende Geschwindigkeit erreicht
wird. Zwecks symmetrischer, d. Ii. möglichst gleichartiger Eintrittsrichtung .des
Mediums in den Eintrittsquerschnitt der geradlinigerweiterten Leitkanalteile können
die Auffangkanäle so geformt sein, daß sie einen solchen Eintritt vermitteln. Die
Krümmungsradien der gebogenen Leitkanalteile können außen und innen gleich groß
gewählt @verden, um eine gleiche Drallwirkung zu -erzielen. Oder es können diese
Krümmungsradien nahe beim Austritt der vorderen, sich allmählich geradlinig erweiternden
Leitkanalteile relativ groß sein und dann sukzessive in der Strömungsrichtung abnehmen.
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Jeder Auffang- und Leitkanal kann den nachfolgenden Kanal auf dessen
Außenseite übergreifen mid in den Sammelgeh.äuseraum so hineinragen, .daß letzterer
die in ihm liegenden Kanalteile außen und wenigstens auf einer Seite umgibt. Die
Leitkanalwände werden zweckmäßig am Austrittsende möglichst zugeschärft, um den
Übertritt des Druckmittels ins Sammelgehäuse stoßfrei zu gestalten.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einigen beispielsweisen
Ausführungsformen dargestellt.
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Die Fig. i und 2 stellen eine einstufige Zentrifugalpumpe oder -gebläse
dar mit quer zur Antriebsachse symmetrisch ausgebildetem Sammelgehäuse, Fig. 3 und
q. eine ähnliche Maschine, wolei aber das Sammelgehäuse quer zur Antriebsachse unsymmetrisch
ausgebildet ist; aus Fig. 5 ist eine weitere Ausbildung der Erfindung ersichtlich;
Fig. 6 zeigt die den Gegenstand der Erfindung darstellende besondere Ausbildung
der Leitvorrichtungen in axonometrischer Darstellung und die Fig.7 eine weitere
Ausbildung solcher Leitv orrichtung,en ; Fig. 8 ist ein Querschnitt durch ein mehrstufiges
Gebläse bzw. eine Pumpe.
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Gleichen oder ähnlichen Zw.eclten dienende Teile sind in allen. Figuren
mit gleichen Zahlen bezeichnet.
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Fig. i stellt einen Schnitt durch,die Antriebsachs.; einer Pumpe oder
eines Gebläses nach der Linie I-1 der Fig. 2 dar, und Fig. 2 ist ein Querschnitt
senkrecht zur Antriebsachse der gleichen Maschine entsprechend der Linie II-II der
Fig. i.
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In Fig. i und 2 ist i das Laufrad. Dasselbe kann von beliebiger Bauart
sein; dessen Ausbildung hat mit dem Erfindungsgegenstand an sich nichts zu tun.
2 ist die Antriebswelle, auf welche das Laufrad i aufgekeilt ist. Diese Welle 2
wird durch den Elektromotor 3 angetrieben. q. ist das das Laufrad umschließende
feststehende Gehäuse. In .dieses Gehäuse q. ist die den Gegenstand der Erfindung
bildende besondere Leitvorrichtung 5 ,eingebaut. Diese besteht, wie aus Fig. 2 ersichtlich
ist, h@eispielsw-eis@e aus acht das Laufrad umfassenden Leitkanälen 6.' Entsprechend
dem Erfindungsgegenstand bestehen diese Leitkanäle 6 aus Auffangkanälen 7. An diese
schließen sich in Richtung der Strömung vorerst Leitkanäle 8 an, welche in ebenfalls
sich allseitig erweiternde äußere Leitkanalteile 9 mit quer zur Gebläseachse ebenfalls
geraden, in gleicher Richtung wie die seitlichen Wände. 26, 27 der Kanäle 8 sich
erstreckenden Seitenwänden 30, 3 i sich fortsetzen. Die in der Drehrichtung der
Maschine abgebogenen Kanalwände io und i i können mit Krümmungsradien 12 bzw. 13
ausgeführt sein, die am Eintritt der Kanalteile 9 mindestens das Dreifach` des Leitkanaldurchmessers
an dieser Stelle betragen. Es ist für die Strömung des Mediums vorteilhaft, wenn
diese Krümmungsradien 12 und 13 die Kanalwände des Teiles 8 tangential berühren.
Durch die besondere Ausbildung der Leitkanäle 8 und 9 ergeben sich für die Leitvorrichtung-
Begrenzungen 5 von ungewöhnlichen, gegenüber hei bekannten Ausführungen sehr unregelmäßigen,
in der Mitte stark verdickten Querschnitten 18.
Das aus dein Laufrad
i austretende '-\hediuin wird vorerst in einem außerhalb desselben befindlichen
zylindrischen Raum 1.1 und erst dann durch die Auffangkanäle 7 aufgenommen und von
dort in die allseitig geradlinig sich erweiternden Leitkanalteile 8 geleitet. Die
beim Eintritt 15 in die Kanalt2ile 8 vorhandene Geschwindigkeit wird wegen der geradlinigen
Erweiterung mit einem guten Wirkungsgrad in diesen in Druck umgesetzt. Auch beim
Passieren :der Kanalteile 9 erfolgt wegen der ebenfalls vorgesehenen Erweiterung
ebenfalls eine Herabsetzung -der Geschwindigkeit und damit eine weiter; Erhöhung
desDruckes.Weil aber dieKanalwände io und ii das ledium in tangentialer Richtung
ablenken, wird der Wirkungsgrad dieser Geschwindigkeitsumsetzung im Kanalteil 9
nicht so günstig sein wie in den geraden Kanalteilen B.
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Erfindungsgemäß wird die Ausbildung so getroffen, daß in den Kanalteilen
8 ein möglichst großer Teil der Geschwindigkeitsenergie in Druck umgesetzt wird
und nur noch eine relativ kleiner Energieumsetzung in den Kanalteilen 9 erfolgt.
Da in den Kanalteilen 8 eine höhere Geschwindigkeit herrscht als in den Kanalteilen
9 und die Druckunisetzung entsprechend der Differenz der Geschwindigkeitsquadrate
erfolgt, so wird beispielsweise bei einer Geschwindigkeitsumsetzung von je auf die
Hälfte in beiden Kanalteilen 8 und 9, d. l i. wenn der Querschnitt 15 halb so groß
ist ivie der Querschnitt 16 und der Querschnitt 16 halb so groß wie 17, im geradlinig
sich erweiternden Kanalteil 8 theoretisch viermal mehr Druck erzeugt als im gebogenen
Leitkanal 9. Die Verschlechterung des Umsetzungswirkungsgrades in den Kanalteilen
9 spielt deshalb in bezug auf den Gesamtwirkungsgrad I;eine so große Rolle ni,elir.
Diese wird dann n -oc'l, kleiner gehalten, wenn die tangential führenden Kanalwände
io und i i erfindungsgemäß wenigstens in der Nähe der Kanalteile 8 mit einem großen
Krümmtingsradius in, bezug auf den Kanaldurchinesser, z. B. nicht unter dem Drei-
oder 2t1-ehrfachen liegenden, ausgeführt werden. Um die Entstehung verschiedener
Drücke an den Kanalwänd:ii io und i i möglichst zu vermeiden, werden d_° Krümmungsradien
12 und 13 erfindungsgemäß innen und außen annähernd gleich groß gewählt. Es wird
dann innen und außen die gleiche Drallwirkun-@ntstelieii. Die Kanalbreite kann zwischen
den ge-
bogenen Wänden durchweg konstant oder in der Strömungsrichtung allmählich
zunehmend gemacht sein.
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Das aus den Leitkanälen austretende -\1.ediuin tritt in den Sammelraum
i9 ein. Die Austrittsflächen 17 der Leitvorrichtungskanäle werden so hemessen, daß
in den Kanälen 9 eine Geschwindigkeitsuinsetzungbis auf die Fortleitungsgescliwindigkeit
im Querschnitt 21 erfolgt oder daß dort eine grö11ere Gescliwindiglc"eit eingehalten
wird. Für den letzteren Fall wird auf der Strecke 20, 21 am Gehäus,eaustritt nach
Fig.2 eine weitere geradlinige Ouerschtiittserweiterung vorgesehen. Auch können
die einzelnen .@ustrittscluerschiritte 17 in der Dr,ehriclitung sillzz.essiv.e bis
gegen den Gehäuseaustritt hin etwas größer gewählt werden, z. B. derart, daß mindestens
der Druckverlust, der in der Kammer i9 zwischen den einzelnen Austritten 17 entsteht,
durch die höhere Geschwindigkeit am vorangehenden Leitkanal 9 überwunden wird. Es
können aber auch alle Querschnitte i7 gleich groß gewählt werden, damit in jedem
Leitkanal 6 ungefähr die gleiche Geschwindigl:eitsumsetzu:ng erfolgt und deshalb
auch die Rückwirkung des durch die verschiedenen Leitkanäle 6 strömenden Mediums
über den ganzen Umfang des Laufrades i ungefähr gleich ist.
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Entsprechend den Fig. i und 2 ist das Sammelgehäuse..l aus einem Stück
mit den Leitvorrichtungswänden 5 hergestellt, und zwar ist dieses Sammelgehäuse
.4 und die Leitvorrichtung 6 zweiteilig, d. 1i. quer zur Antriebsachse des Gehäuses
durch die Mitte geschnitten. Es entstehen deshalb zwei syminetrische Teile 4 und
5 bzw. 4' und 5'. Diese Teile werden durch die Schrauben 22 zusammengehalten.
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Ins Fig. 3 und 4 ist eine andere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
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Fig. 3 ist ein Schnitt durch die Achse entsprechend der Linie III-III
von Fig. 4 und Fig. .1 ein Schnitt entsprechend der Linie IV-IV von Fig.3.
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Der Unterschied gegenüber der Ausführung nach Fig. i und 2 besteht
in der Hauptsache darin, daß das Sammelgehäuse 4 gegenüber der Laufra-dmitte unsymmetrisch
ausgebildet ist. Der Sammelgehäuseteil q. ragt gegenüber der Mitte des Laufrades
viel mehr nach rechts als der Sammelgehäuseteil q.',wie die Fig. 3 zeigt. Die Leitvorrichtungskanäle
7, 8 und 9 sind aber gleichwohl vollkommen symmetrisch zur Laufradmitte ausgeführt,
damit beider eigentlichen Geschwindigkeitsumsetzung keine verlustbringenden Nebenströmungen
entstehen. Die seitliche Ausbildung :des Sammelgehäuseteiles 4 wird auf ,diejenige
Seite verlegt, wo besser Platz vorhanden ist.
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In den Fig.3 und 4 ist der Austrittsqu.erschnitt2i gegenüber dem OOuerschnitt
bei 2o nicht erweitert; die Geschwindigkeit wird in den Leitkanälen 9 bis auf die
Austrittsgeschwindigkeit in Druck umgesetzt. Die Auffangkanäle 7, die das Laufrad
1 umgeben, sind an ihren radial inneren und äußeren Wänden 23 und 2,4 .beim Übergang
auf die Kanalteile 8 so geformt, @daß das Medium möglichst symmetrisch, z. B. in
axialer Richtung, in diese Leitkanalteile 8 hineingeführt wird. Außer den Schrauben
22 am äußeren Umfang der beiden Sammelgehäuseteile 4 und q.' können beim Erfindungsgegenstand
die Leitvorrichtungsteile 5 und 5' noch durch Schrauben 25, welche durch die beider
Erfindung entstehenden Verdickungen 18 der Leitschaufeln 5 gehen, zusammengeschraubt
werden. Die Durchflußquerschnitte- der Auffangschaufeln 7 und der Leitkanalteile
8 und 9 sind nach Fig. 3, gleich wie nach Fig. i, trapezförmig. Diese Querschnitte
können aber auch anders, z. B. mehr rechteckig, oval oder kreisrund ausgeführt werden.
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Die Durch.flußquerschnitte bei den Auffangkanälen 7 können gegen den
Eintritt der Leitkanäle 8 auch so zunehmen, daß schon bis dorthin eine Gescliwiiidigl:eitsumsetzung
in Druck stattfindet.
Dies ist naturgemäß auch im zylindrischen
Raum 14 zwischen dem Laufradaustritt bereits der Fall, -Reit dort ohnehin in Richtung
nach außen eine Querschnittserweiterung in der Strömungsrichtung besteht.
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In Fig. 5 -wird eine Ausführungsform -des Erfindungsgegenstandes gezeigt,
bei welcher der Leitkanal 6', der zunächst dem Austrittsquerschnitt -i der Maschine
liegt, mit der Achse, des konisch erweiterten Leitkanalstückes 8' ungefähr parallel
zurAustrittsöffnung gelegt ist. Statt gekrümmt, wie derLeitkanalteil9 .und wie,die
übrigenlxi.tleanäle6, ist dieser Kanal g' keilförmig und allseitig geradlinig erweitert
ausgeführt, und zwar mit,dem gleichen Öffnungswinkel wie beim Kanalstück 8'. Die
Erweiterung bis auf den Austrittsquerschnitt 17' ist so groß festgesetzt, daß die
dort im Ausströmrohr 20, 21 herrschende Geschwindigkeit erreicht -wird. Die Querschnitte
15' und 16' des Kanalstückes 8' sind gleich groß gewählt -wie bei den übrigen Leitkanälen
6. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß die aus diesem Kanalstück 9' austretende
Menge nicht mehr um den ganzem Umfang des Gehäuses ig herum in,das Abflußrohr 2o,
21 geleitet werden muß.
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Fig. 6 zeigt eine Ansicht auf das Äußere :der Leitvorrichtung bei
abgehobener äußerer Gehäusewand. Man sieht daraus die besondere Ausbildung der Leitkanäle
6 sehr deutlich. An dem axonometrischen Bild eines solchem Kanals sieht man, wie
sich der durch die Auffangkanäle 7 begrenzte Raum in -der Durchflußrichtung des
Mediums trapezförmig bis auf die Durchfluß.fläche i 5 erweitert. Dort findet der
Eintritt des Mediums in den sich geradlinig allseitig erweiternden Kanalteil 8 statt.
Sein Querschnitt 15, 16 ist ebenfalls trapezförmig, und der Austrittsquerschnitt
1.6 ist größer als der Eintrittsquerschnitt 15. Alle vier Wände des Trapezes 26,
27, 28 und 29 sind in, Richtung der Kanalachse geradlinig erweitert. Sie laufen.
mit relativ großen Abrundungen ineinander über. Bei der Querschnittsfläche-16 tritt
das Medium in die in die Drehrichtung der Maschine gebogenen Leitkanalteile 9 über.
Die seitlichen Wände 30, 31 dies-er Kanalteile sind ebenfalls geradlinig und laufen
in der gleichen Richtung und mit dem gleichen Erweiterungswinkel wie die Seitenwände
26 und 27 des Kanalstückes 8 auseinander. Die beiden Wände io und ii -des Kanalstückes
9 sind hingegen. gegenüber der geraden Achse des Leitkanalstückes 8, wi..-bereits
erwähnt, abgebogen.
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Wir sehen; besonders aus Fig. 6, daß ein hervorstehendes Kennzeichen,
des Erfindungsgegenstandes der Umstand ist, daß die Leitvorrichtun.gskanäle sich
becherförmig nach außen erweitern und sich einander in der Drehrichtung und seitlich
übergreifen. Sie ragen ferner außen und seitlich in das äußere Sammelgehäuse frei
hinein. Die Austrittsquerschnitte jedes Leitkanals enden ungefähr senkrecht zur
Durchströmrichtung. Nachher tritt das Medium ins Sammelgehäuse ein und kommt in
B,erühzung mit dem dort bereits befindlichen, mit gleicher Geschwindigkeit strömenden
Medium. In Fig. 7 ist noch dargestellt, d'aß die Krümmungsradien der gebogenen Kanalwände
io und ii der Leitkanalteile 9 von veränderlicher Größe, z. B. 12, 12', i2" bzw.
13, 13', 13" sind. Man wählt dieselben so, daß sie in der Nähe der Querschnitte
16 möglichst groß sind und dann auf dem Wege zum Querschnitt 17 sukzessive abnehmen.
Man erzielt dadurch den Vorteil, .daß die Austrittsrichtung aus dem Querschnitt
17 möglichst wenig verschieden von der allgemeinen Durchströmrichtung im Sammelgehäuse
q. ist und auch der Außendurchmesser des letzteren kleiner gehalten werden kann.
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Die Fig.8 zeigt ein dreistufiges Gebläse bzw. eine Pumpe im Axialschnitt.
Die Bezugszeichen i, i', i" bedeuten die drei Laufräder oder Rotoren. Die die Laufräder
umgebenden Leitkanäle sind mit 6, 6', 6" bezeichnet. Die Bezugszeichen i9, i9',
19" stellen die entsprechenden Sammelräume für das aus den Leitkanälen 6, 6', 6"
austretende Medium dar. Von. den Sammelräumen ig, i g' -wird das Medium durch. radial
verlaufende S-förmige Kanäle32, 32 den,-nachfolgenden Laufrädern i', i" zugeführt.
Diese, Kanäle können mit Leitschaufeln ausgerüstet sein, um zu gewährleisten, daß
die Überführung des Mediums zu den nachfolgenden Laufrädern i', i" zuverlässig erfolgt.
Die Spiralform .des Sammelraumes ig" wird von einem Spiralgehäuse mit allmählich
bis zum Austritt 21" zunehmendem Durchflußquerschnitt gebildet.
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Der Erfindungsgegenstand ergibt denVorteil, daß trotz einer günstigen
Ausbildung der die Geschwindigkeit in Druck umsetzenden, Leitkanäle ein gemeinsames
Sammelgehäuse von nicht allzu großem Durchmesser möglich ist. Als Zahl für die einzelnen
Leitvorrichtungen kann natürlich eine andere als acht angenommen werden. Es hat
sich aber herausgestellt, daß eine beschränkte Anzahl einzelner Leitvorrichtungen,
.die ungefähr zwischen fünf bis zehn liegt, trotz der günstigen erfindungsgemäßen
Strömungsverhältnisse .das kleinste Sammelgehäuse ergibt. Durch die Trennung der
Teile 4., 5 und q.', 5' wird es ferner möglich, die Trennungsflächen mehr oder -weniger
abzudrehen, um eine passende Leitvorrichtungsbreite für eine gewisse Breite des
Laufrades zu erhalten.