EP0224755B1

EP0224755B1 - Stufengehäuse

Info

Publication number: EP0224755B1
Application number: EP86115508A
Authority: EP
Inventors: Karl-Heinz Becker; Jürgen Schill
Original assignee: KSB AG
Current assignee: KSB AG
Priority date: 1985-11-30
Filing date: 1986-11-08
Publication date: 1991-07-17
Anticipated expiration: 2006-11-08
Also published as: DE3542378A1; DE3680298D1; ATE65301T1; EP0224755A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Stufengehäuse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs, 1.
Die bei radialen und halbaxialen Strömungsmaschinen Verwendung findenden Stufengehäuse enthalten Leiträder mit mehreren Leitschaufeln, zwischen denen diffusorförmige Räume ausgebildet sind und in denen eine Umwandlung der Strömungsenergie in Druckenergie stattfindet. Eine entsprechende Umwandlung erfolgt in den einen größeren Raum in Anspruch nehmenden Spiral- bzw. Doppelspiralgehäusen. Die vorteilhafteren, ein kleineres Bauvolumen erfordernden Leiträder bedingen jedoch einen hohen Fertigungsaufwand, da andernfalls kein zuverlässiger Betrieb bei gutem Wirkungsgrad erreichbar ist.
Aus der US-A-28 31 432 ist eine spezielle Austrittsstufe einer mehrstufigen Kreiselpumpe bekannt. Das geförderte Medium durchströmt nach Passieren des letzten Laufrades zwei Leitkanäle und tritt an deren Ende durch zwei Öffnungen in einen einem Druckstutzen vorgeschalteten Raum ein. Dieser Raum, der bei einer üblichen Pumpenstufe die Funktion eines Rückführraumes hat, verfügt auf der Seite der Austrittsstufe über zwei schmale, eine minimale Bauhöhe aufweisende Rippen. Im Bereich der Wandfläche vermögen diese eine Rotation des Mediums zu unterdrücken. Der Raum selbst weist keine Leiteinrichtungen auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein- oder mehrstufige Strömungsmaschinen der genannten Bauart ein Stufengehäuse zu entwickeln, welches bei einfachster Herstellung einen hohen hydraulischen Wirkungsgrad gewährleistet. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches. Das so geschaffene Stufengehäuse läßt sich erstmalig in einfachster Weise mit Hilfe von spanabhebenden Bearbeitungsmaschinen herstellen.
Dadurch entfällt gegenüber der üblichen gießtechnischen Herstellungsart der Einsatz von Formwerkzeugen, Modellen, Kernen und dergleichen. Überdies ermöglicht ein so gestaltetes Stufengehäuse eine verlustarme Weiterleitung der Strömung vom Laufradaustritt zu einem nachgeschalteten Laufrad bzw. einem dort angebrachten Steigrohr. Im Gegensatz zu den bekannten Doppelspiralen, welche komplizierte Strömungswege mit Überdeckungen und Hinterschneidungen aufweisen, ermöglicht das erfindungsgemäße Stufengehäuse mit seinen beiden Leitschaufeln, der oberhalb der Leitschaufeln gelegene, sich in axialer Richtung erstreckenden Durchströmöffnung und den dahinterliegenden, durch zwei Rippen aufgeteilten freien Rückführraum eine störungsfreie Strömungsführung.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung, wonach die im Rückführraum angeordneten Rippen sich zwischen dem Außendurchmesser des Stufengehäuses und der Nabenbohrung erstrecken und im Bereich der Leitschaufelanfänge beginnen, stellen die Rippen eine sorgfältige Trennung des Rückführraumes in zwei separate Räume sicher. Diese Räume nehmen das durch die Durchströmöffnung einfließende Medium auf und leiten es ohne störende Beeinflussung einer nächsten Stufe oder Förderleitung zu.
Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung, nach den die Rippen bogenförmig verlaufen, wobei zwischen den Rippen und dem Stufengehäuse ein strömungsgünstiger Übergang ausgebildet ist, ermöglichen die bogenförmig verlaufenden Rippen eine weiche, störungsfreie Überleitung in den nachfolgenden Pumpenteil.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Trennwand auf der dem Rückführraum zugekehrten Seite eine sich zum Leitschaufelende hin erstreckende, im Winkel zur Trennwand verlaufende Radialfläche auf. Diese einfach anzubringende Schrägfläche ermöglicht einen strömungsgünstigen Übergang von der Durchströmöffnung in den Rückführraum. Damit werden abrupte Strömungsumlenkungen ausgeschlossen und dadurch bedingte Verwirbelungen sowie Wirkungsgradeinbußen vermieden.
Der Energieumwandlung für das aus dem Laufrad austretende Medium dient eine andere Ausgestaltung der Erfindung, wonach in dem das Laufrad aufnehmenden Teil des Stufengehäuses die dem Laufrad zugekehrte, zwischen den Leitschaufelanfängen befindliche Wandung spiralförmig verläuft.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, wonach die Breite jeder Durchströmöffnung mindestens einem Achtel des Außendurchmessers ist, ermöglicht die Verwirklichung von kleinen Außendurchmessern.
Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen die

Fig. 1: eine Draufsicht auf die das Laufrad aufnehmende Seite des Stufengehäuses, die
Fig. 2: einen Längsschnitt im Bereich der Durchströmöffnung und die
Fig. 3: eine Einzelheit der Durchströmöffnung.

Die Fig. 1 zeigt das Stufengehäuse (1) in der Draufsicht und von der Laufradseite her. Das - hier nicht dargestellte - Laufrad ist zwischen den beiden Leitschaufelanfängen (2, 3) angeordnet. Die Leitschaufeln (4, 5) und der das Laufrad aufnehmende Raum (6) sind hier aus einem metallischen Block herausgearbeitet. In radialer Richtung gesehen befindet sich oberhalb jeder Leitschaufel eine Durchströmöffnung (7, 8).
Wie die Fig. 2 zeigt, die einem Schnitt II-II aus Fig. 1 entspricht, sind die Durchströmöffnungen in einer Trennwand (9) angebracht, die das Stufengehäuse (1) in einen das Laufrad aufnehmenden Raum (6) und in einen Rückführraum (10) aufteilt.
Der zwischen den Leitschaufelanfängen (2, 3) und den Durchströmöffnungen (7, 8) sich erstreckende, dem Laufrad zugekehrte Wandungsteil (11, 12) des Stufengehäuses (1) weist hier einen spiralförmigen Verlauf auf. Andere Wandformen sind durchaus denkbar. Das aus einem Laufrad austretende Medium folgt somit dieser Wandform und erreicht die Leitschaufelanfänge (2, 3). Den Leitschaufeln (4, 5) folgend, strömt das Medium durch die Durchströmöffnungen (7, 8) in den Rückführraum (10). Zwei Rippen (13, 14) halbieren den Rückführraum (10) derart, daß jeder Durchströmöffnung eine Rückführraumhälfte nachgeordnet ist. Die Rippen (13, 14) sind in der Ebene des - in Strömungsrichtung gesehenen - Anfanges jeder Durchströmöffnung angebracht. Die Rippen verlaufen bogenförmig zwischen dem Außendurchmesser des Stufengehäuses und einer der Durchführung einer Pumpenwelle dienenden Nabenbohrung (15). Somit wird eine strömungsgünstige Überleitung zwischen dem Rückführraum und einem eventuell nachgeschalteten Laufrad bzw. einer nachgeschalteten Pumpendruckleitung erreicht. Der Verdrehsicherung des Stufengehäuses (1) dienen hier die Bohrungen (16).
Die fig. 3, die einer Schnittlinie III-III aus Fig. 1 entspricht, zeigt eine im Winkel zur Trennwand (9) verlaufende Radialfläche (17). Sie ist - in Strömungsrichtung gesehen - am Ende jeder Durchströmöffnung (7, 8) angebracht und ermöglicht eine strömungsgünstige Überleitung in den Rückführraum (10).
Ein derartig ausgebildetes Stufengehäuse wird in spanabhebender Weise hergestellt. Dies wird ermöglicht durch eine Ausbildung des Stufengehäuses, welches für die Strömungsführung eine Ausbildung besitzt, die keinerlei Überdeckungen oder Hinterschneidungen aufweist.

Claims

Stufengehäuse für ein- oder mehrstufige Strömungsmaschinen, wobei Leitschaufeln das aus dem Laufrad austretende Medium über eine Trennwand in einen in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Laufrad liegenden, als ein mit zwei in radialer Richtung verlaufenden Rippen versehenen Rückführraum ausgebildeten Teil des Stufengehäuses führen, insbesondere für Kreiselpumpen, wobei der ein Laufrad aufnehmende Teil des Stufengehäuses zwei einander gegenüberliegende Leitschaufeln aufweist und im Bereich zwischen den Leitschaufeln und dem Außendurchmesser des Stufengehäuses zwei axial verlaufende Durchströmöffnungen angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (B) der Durchströmöffnungen (7, 8) im wesentlichen der Länge (L) der Leitschaufeln (4, 5) entspricht, daß der Rückführraum (10) durch die Rippen (13, 14) in zwei separate Räume aufgeteilt ist und daß das Stufengehäuse in spanabhebender Weise hergestellt ist.
Stufengehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Rückführraum (10) angeordneten Rippen (13, 14) sich zwischen dem Außendurchmesser des Stufengehäuses (1) und einer Nabenbohrung (15) erstrecken und im Bereich der Anströmkanten der Leitschaufeln (2, 3) beginnen.
Stufengehäuse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (13, 14) bogenförmig verlaufen, wobei zwischen den Rippen (13, 14) und dem Stufengehäuse (1) ein Übergang ausgebildet ist.
Stufengehäuse nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (9) auf der dem Rückführraum (10) zugekehrten Seite eine sich zum Abströmende der Leitschaufel hin erstreckende, im Winkel zur Trennwand verlaufende Radialfläche (17) als hintere Begrenzung der Durchströmöffnung aufweist.
Stufengehäuse nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem das Laufrad aufnehmenden Teil (6) des Stufengehäuses (1) die dem Laufrad zugekehrte, zwischen den Anströmkanten der Leitschaufeln (2, 3) befindliche Wandung (11, 12) sich in Strömungsrichtung spiralförmig erweitert.
Stufengehäuse nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite jeder Durchströmöffnung (7, 8) gleich oder größer einem Achtel des Stufengehäuseumfanges ist.