FI66676C - Centrifugalpump - Google Patents

Description

IJ__j-'l r_, KUULUTUSJULKAISU

Jttj» M (11) utlAggningsskkift 6667 6 C («9 ‘ ;/ Γ-C 11 1934 l v w C .. u »»* V.' i Γλ 'tf (51) KvJlk(ht.a.3 F Oi. D 29/44 SUOMI—FINLAND (M) 791090 (22) HlfciwMM-Ai»ata*ifrft« 02.04.79 'Fl'· (2¾ ANa^aivt—GlMghätadat 02.04.79 (41) T«M«HUnU—03.10.80 Pstanttl* ja rekisterihallltu· (4¾ mweittHsewM i> hssIJsliaiwn prm

Pm«i6> oek reglsterstyrelsn ' ' AmMcan «tf*ded»«oakr*·* piMfcanrf 31.07-84 (32)(33)(31) Prr*"*r mmettum »Hirt piortMc (71)(72) Leonid Fedorovich Kalashnikov, ulitsa 50 let VLKSM, 2, kv. 165,

Kaliningrad, Moskovskaya oblast, Vladimir Nikolaevich Kudeyarov, Leningradskoe shosse 2, kv. 40, Khimki Moskovskaya oblast,

Georgy Monasievich Kushnir, Kronshtadtsky bulvar 34, korpus 2, kv. 78, Moskva, Anatoly Semenovich Shapiro, Raketny bulvar 12, kv. 7, Moskva, Rjury Ivanovich Konstantinov, ulitsa 50, let VLKSM, 5/16, kv. 110, Kaliningrad, Moskovskaya oblast,

Vadim Vitalievich Nikolaev, ulitsa Mendeleevskaya 5, Klyazma Moskovskaya oblast, Vladimir Kupriyanovich Kunets, prospekt Mira 180, kv. 12, Moskva, USSR(SU) (74) Oy Kolster Ab (54) Keskipakopumppu - Centrifugalpump

Keksintö koskee keskipakopumppua, jossa on pesässä olevalle käyttöakselille asennettu aksiaalinen juoksupyörä ja keskipa-kojuoksupyörä ja joka käsittää ruuvimaisilla juoksupyörän siivillä varustetun navan ja imupään aksiaalisen lisäjuoksupyörän, joka on varustettu ruuvimaisilla siivillä ja asennettu käyttöakselille nesteen virtaussuunnassa katsottuna ennen aksiaalista juoksupyö-rää, jolloin imupään aksiaalisen lisäjuoksupyörän siipien kier-teennousu on pienempi kuin aksiaalisen juoksupyörän siipien kier-teennousu sisäänmenokohdassa.

Keksintöä voidaan käyttää hyväksi keimian teollisuudessa, vuoriöljyn jalostamisessa, maanparannustöissä ym. aloilla, mutta siitä on kuitenkin ehkä eniten hyötyä voimalaitoskoneiden rakentamisessa, laivanrakennusteollisuudessa ja ilmailuun liittyvissä sovellutuksissa, nimenomaan alhaisella imupaineella toimiviksi suunnitelluissa suurtehopumpuissa, tai pikapumpuissa.

Pumpun tärkeisiin suoritusarvoihin kuuluu sen imukyky eli -teho, joka ilmoitetaan kriittisenä kavitaatiovirtauslukuna C, jota lähemmin selvitetään jäljempänä.

66676

Kriittistä kavitaatiovirtauslukua C voidaan esittää seuraa-van kaavan muodossa: C = 5,62 , (1)

Ah3/4 jossa n on pumpun käyttöakselin pyörimisnopeus, kierr./min, Q on pumpun syöttämä tilavuusvirta, m3/s ja Z\h(NPSH) on pumpun positiivinen nettoimupaine, m.

Mitä suurempi C:n arvo on, sitä parempi on pumpun imuteho.

Pumpun käyttöakselin pyörimisnopeus vaikuttaa pumpun ulkomittoihin ja massaan, pumpun syöttöteho vaikuttaa tarvittavien pumppujen lukumäärään ja imupaine vaikuttaa tarvittavien pumppujen määrään sekä pääomakustannuksiin. Siten esim. pumpun imutehon kaksinkertaistaminen imupaineen pysyessä vakiona mahdollistaa pumpun käyttöakselin nopeuden nostamisen kaksinkertaiseksi, jolloin pumpun kokoa ja massaa voidaan pienentää 3...6-kertaisesti, mikä taas merkitsee pumppujen valmistuskustannusten alentumista imutehon pysyessä samana. Nykyään pyritään lisäämään voimalaitosten yksikkötehoa hankkimalla pumppuja, joilla on yhä suurempi teho ja suurempi imukorkeus. Korkeamman imupaineen saavuttamista suurteho-pumpuissa rajoittavat kohtuuttomat kustannukset. Siten esim. pumpun imutehon korottaminen kaksinkertaiseksi mahdollistaa tulla toimeen yhdellä suurtehopumpulla neljän sellaisen pumpun asemesta, joilla on yhteensä vastaava kokonaisteho. Lisäksi pääomasijoitukset vastaavan imupaineen saavuttamiseksi jäävät tällöin ainakin kolme kertaa pienemmäksi.

Pumpputeollisuudella on siis voimakas tarve hankkia suuremman imutehon omaavia pumppuja.

Jos pumpun imuteho ei ole riittävä, pumppuun muodostuu kävi taatiota, joka alentaa sen nostokorkeutta ja hyötysuhdetta, aiheuttaa kavitaatiosyöpymistä juoksupyörän läpivirtausosissa sekä vaihteluja paineessa ja nesteviertauksessa pumpun tulo- ja pois-toputkissa.

Tämän probleeman erikoispiirteenä onkin se, että pumpun imutehon lisääminen alentaa yleensä pumpun hyötysuhdetta (<^), mikä lisää taas huomattavasti energian kulutusta. Tästä johtuen suuren imutehon omaavissa pumpuissa on tavallisesti alhainen hyötysuhde kun taas korkean hyötysuhteen omaavat pumput ovat tunnettuja alhaisesta imutehosta.

3 66676 Tällä hetkellä tunnetaan pumppuja, joilla on suuri imuteho (C cy 4000) (ks. esimerkiksi "Cavitation in vane pumps", Stripling, Tr. ASME Ser. D, n:o 3, 1962).

Tässä tunnetussa pumpussa on käyttöakselille sovitettu aksiaalinen juoksupyörä, jonka navassa on kierukkamaiset juoksupyö-rän siivet, joiden muoto pitkin juoksupyörän sädettä on esitettävissä kaavalla: r · tgβ = vakio.

Tällöin r on juoksupyörän säteen juokseva arvo ja β on siiven ryntökulma, jonka rajaavat pumpun käyttöakseliin suorassa kulmassa menevä taso ja juoksupyörän siipien tangenttiaalitaso.

Tämän pumpun imutehoa on lisätty läpivirtausputken poikkileikkauspintaa suurentamalla ja juoksupyörän siipien ryntökulmaa pienentämällä, josta seuraa alhaisempi virtauskerroin ( Ϋ ) sii-pipyörän suuosassa. Virtauskertoimella ymmärretään nestevirtauk-sen aksiaalisen nopeuden (C ) ja juoksupyörän kehänopeuden (U) a (mitattu juoksupyörän ulkohalkaisijalla) välistä suhdetta. Tässä tapauksessa pumpun läpivirtausputken poikkileikkauspinta on saatu suuremmaksi suurentamalla juoksupyörän ulkohalkaisijaa ja pienentämällä navan halkaisijaa niin paljon, kuin se navan rakenteellisen lujuuden kannalta on suinkin mahdollista. Nestevirtausnopeuden aksiaalinen komponentti saadaan näin pienemmäksi, ja staattisen paineen lasku nestevirtauksessa on tällöin minimi, mikä puolestaan nostaa pumpun imutehoa.

Tällä pumpulla on kuitenkin alhainen hyötysuhde 0,5), mikä selittyy virtauskertoimen alhaisemmasta arvosta 0,1).

Tämä johtuu taas pumpun läpivirtausputken suuremmasta poikkileikkauspinnasta, nestevirtauksen pienemmästä aksiaalisesta nopeudesta (C ) ja eroista virtauksen kulussa juoksupyörän läpivirtaus-putkessa.

Eräällä toisella jo ennestään tunnetulla keskipakopumpulla on taas suuri hyötysuhde (^ = 0,75...0,9) (ks. "Keskipako- ja aksiaalivirtauspumput", A.I. Stepanov, Mashgiz Publishers, M., 1960, ss. 141...164).

Tässä pumpussa on pesä, jossa on käyttöakseliin asennettu juoksupyörä. Sen napaan kiinnitetyt siivet juoksupyörän säteen suunnassa ovat muodoltaan ns. vapaapyörretyyppisiä. Siivet muodostavat sylinterileikkauksien tasokuvauksessa aerodynaamisten profiilien ristikon suhteellisen suurilla ryntökulmilla, jotka 4 66676 kulmana tulevat määritetyiksi profiilin jänteen ja ristikon etupinnan välille ja vastaavat suurempaa virtauskerrointa ( .Ψ > 0,2) .

Tämän pumpun imuteho on kuitenkin alhainen (C <^ 1000), mikä johtuu taas nestevirtauksen suhteellisen suurista aksiaalinopeuk-sista (CL) , koska jUoksupyörän läpivirtausputken poikkileikkaus-pintaa on pienennetty.

Pyrittäessä ratkaisemaan tietty vastakkainen probleema, ts. pyrittäessä samanaikaisesti suureen imutehoon ja suureen hyötysuhteeseen, kehitettiin keskipakopumppu (DS-patentti n:o 3,299,821), jonka pesässä on pumpun käyttöakseliin asennettu aksiaalijuoksu-pyörä keskipakojuoksupyörän eteen nestevirtauksen suuntaan katsottuna. Tässä aksiaalijuoksupyörässä on napa, jossa on juoksu-pyörän siivet, jotka muodostavat useita erisuuntaisia siipikana-via.

Aksiaalijuoksupyörän läpivirtausputki on kaksiosainen, ts. siinä on kaksi peräkkäistä nestevirtauksen suuntaista osastoa, nimittäin kavitaatio-osasto ja paineosasto; siipien ryntökulmat kasvavat tasaisesti juoksupyörän suupuolesta poistopäähän. Jotta juoksupyörän aksiaalinen pituus saadaan pysymään mahdollisimman pienenä, on esitetty joitakin teoreettisia riippuvaisuuksia, joilla todistetaan siiven ryntökulman muuttumista pitkin juoksu-pyörää, nestevirtauksen suunnassa, koskeva laki. Näillä riippuvuuksilla pyritään täyttämään se vaatimus, joka edellyttää vapaan nestevirtauksen järjestämistä siipikanavien leveydellä, läpivirtausputken kavitaatio-osaston taatessa tällöin suuremman imutehon ja paineosaston taatessa puolestaan etukäteen säädetyn imukorkeu-den. Tällaisella aksiaalijuoksupyörän läpivirtausputken rakenne-järjestelyllä pumpun imuteho ja hyötysuhde saadaan samanaikaisesti suureksi.

Vielä tunnetaan eräs keskipakopumppua koskeva rakennemuoto (ks. artikkelia "Studies into high-pressure screws having doublerow, blades", laatijat D.N. Contractor and R.I. Atter, julkaisussa "Hydronautics", Ind., NASA CR-113890, 1969). Sen mukaan aksiaalinen, ruuvisiivillä varustettu juoksupyörä pannaan pumpun käyttö-akselille aksiaalijuoksupyörän eteen nestevirtauksen suuntaan katsottuna, jolloin ruuvisiipien ansiosta pumppuun saadaan suuri imu-teho paineen pysyessä tällöin kuitenkin miniminä, mitä edellytetään, kun on kysymys etukäteen säädetyn paineen synnyttävän juok- 5 supyörän kavitaatiovapaasta toiminnasta. 6 6 6 V 6 Tällaisella järjestelyllä pystytään valitsemaan suunnitellut juoksupyörän käyttöolosuhteet virtauskertoimen korkeammilla arvoilla ( > 0,2), mikä takaa pumpulle korkean hyötysuhteen.

GB-patenttijulkaisusta 1,523,893 tunnetaan keskipakopumppu, jokssa on ennen keskipakopyörää asennettu kaksi siipiryhmää käsittävä aksiaalinen juoksupyörä. Tässä pumpussa ensimmäisen ryhmän siipien kierteennousu virtauksen suunnassa on pienempi kuin juoksupyörän toisen ryhmän siipien kierteennousu. Tällainen aksiaalisen juoksupyörän rakenne mahdollistaa ottamaan juoksupyörältä tulevan aksiaalisen paluuvirtauksen ensimmäisen ja toisen siipi-ryhmän väliseen vyöhykkeeseen ilman hydraulista iskua imujohdossa ja estämään ns. "hydrulisen shokin".

Kuitenkin em. rakenteelliset järjestelyt ovat ominaisia vain näihin asti vallinneelle kehitykselle, kun on kysymys siitä, että pumppuun saadaan suuri imuteho ja samalla myös suuri hyötysuhde. Tätä probleemaa ei voida kuitenkaan pitää lopullisesti ratkaistuna. On nimittäin niin, että pumpun imuteho kasvaessa pumpun läpivirtausputkeen liittyvä kavitaatiosyöpyminen vähenee, ja nes-tepainevaihteluiden ja virtausnopeuden taso pysyy alhaisempana pumpun tulo- ja poistoputkissa.

Nyt käsiteltävällä keksinnöllä pyritäänkin kehittämään sellainen pumppurakenne, jossa on suurempi imuteho, käyttämällä tällöin sellaista aksiaalijuoksupyörää imupäässä, jonka kavitaa-tio-ominaisuudet ovat lähellä raja-arvoja.

Tähän päästään keksinnön mukaan siten, että imupään aksiaalisen lisäjuoksupyörän ulkohalkaisija on pienempi kuin aksiaalisen juoksupyörän ulkohalkaisija, ja että imupään aksiaalisen lisäjuok-supyörän ja aksiaalisen juoksupyörän ulkohalkaisijoiden suhde sekä imupään aksiaalisen lisäjuoksupyörän ja aksiaalisen juoksupyörän kierteennousujen suhde vastaavasti juoksupyörien ulkohalkaisijoiden kohdalla on valittu niin, että aikaansaadaan pumpun suuri imu-kyky eli imuteho.

Tällä rakenteella pumpun imutehoa pystytään lisäämään tuntuvasti, mikä johtuu siitä, että lisäjuoksupyörän ulkohalkaisija ja pumpun pesän sisähalkaisijan väliin muodostuu suurempi rengasmainen tila. Tämän vuoksi nestevirtaus jakautuu kahdeksi virtaukseksi lisäjuoksupyörän tulopäässä. Toinen nestevirta menee em. ti- 6 66676 lan läpi ja toinen taas juoksupyörän läpi. Edellä esitetyn lausekkeen (1) analysoinnista seuraa, että vähentämällä tilavuusvir-taa, jotta aksiaalinen lisäjuoksupyörä toimisi ilman kavitaatio-syöpyraistä, tarvitaan alhaisempi positiivinen nettoimupaine käyt-töakselin kierrosluvun ja kriittisen kavitaatiovirtausluvun tunnetuilla, etukäteen annetuilla arvoilla. Koko pumpun ollessa kyseessä nettoimupaineen laskiessa - käsiteltävän nesteen tilavuus-virran etukäteen säädettyjä arvoja ja samoin etukäteen säädettyä pumpun akselin pyörimisnopeutta käytettäessä - pumpun imuteho kasvaa tuntuvasti. Yksinkertaisilla laskutoimituksilla pystytään todistamaan, että pumpun imutehon kasvu voidaan laskea lausekkeesta: C = C —gr , (2) jossa C tarkoittaa aksiaalisella lisäjuoksupyörällä varustetun pumpun kriittistä kavitaatiovirtauslukua, C tarkoittaa ilman lisä-juoksupyörää olevan pumpun kavitaatiovirtauslukua, D' on lisä-juoksupyörän ulkohalkaisija ja D on varsinaisen aksiaalijuoksu-pyörän ulkohalkaisija.

Yleisesti tunnettu asia on, että juoksupyörän optimaalinen kierteennousu on jokaisessa aksiaalijuoksupyörässä riippuvainen juoksupyörän ulkohalkaisijasta taatakseen maksimaalisen imutehon.

Sen vuoksi, kun lähdetään geometrisen yhtäläisyyden periaatteesta, on lisäjuoksupyörän siipien kierteennousu juoksupyörän ulkohalkaisijän mukaan määrättävä sellaiseksi, että se sopii yhteen po. lisäjuoksupyörän suuremman ulkohalkaisijän kanssa.

Lisäjuoksupyörä aikaansaa lisäksi sellaisen paineen, että juoksupyörään ei synny kavitaatiota, joten juoksupyörän läpivir-tausputken kavitaatiosyöpyminen on vähäisempää. Pumpussa ei tällöin myöskään pääse syntymään sanottavia nestepaine- ja virtaus-nopeusvaihteluita.

On edullista, että imupään aksiaalisen lisäjuoksupyörän ulkohalkaisijalla on vakiopituus koko juoksupyörän pituudella ja tämä ulkohalkaisija on 10...50 % pienempi kuin aksiaalisen juoksu-pyörän ulkohalkaisija, ja imupään aksiaalisen lisäjuoksupyörän siipien kierteennousu on 10...50 % pienempi kuin aksiaalisen juoksupyörän siipien kierteennousu sisääntulopäässä.

Em. suhteet on saatu kokeiden avulla ja niiden on todettu olevan optimiarvoja lisäjuoksupyörän ulkohalkaisijän pysyessä 66676 vakiona. Kun lisäjuoksupyörän ulkohalkaisijaa pinenennetään alle 10 % varsinaisen juoksupyörän ulkohalkaisijaan verrattuna, pumpun imutehoa lisäävä vaikutus on silloin jo paljon pienempi. Se, että lisäjuoksupyörän halkaisijan pienentäminen rajoitetaan 50 %:ksi johtuu taas siitä, että lisäjuoksupyörässä on oltava suurempi paine ennen aksiaalista juoksupyörää niin että aksiaalijuoksupyö-rä toimii ilman kavitaationmuodostusta. Tämä paine laskee tuntuvasti, jos lisäjuoksupyörän ulkohalkaisijaa pienennetään yli 50 %, mikä aiheuttaa taas pumpussa kavitaation muodostumista.

On tärkeää, että imupään aksiaalisen lisäjuoksupyörän koko pituudella sen ulkohalkaisi-ia ia sen siinien keierteennousu pienenevät nesteen virtausta vastaan mentäessä. Tällöin on otettava huomioon, että - kuten lausekkeesta (2) käy ilmi - pumpun imuteho on silloin maksimi, kun aksiaalisen lisäjuoksupyörän ulkohalkai-sija on pienin mahdollinen.

Lisäjuoksupyörä voidaan muodostaa järjestämällä useita, keksinnön mukaisia aksiaalisia perusjuoksupyöriä peräkkäin. Neste-virtauksen suunnassa jokainen perusjuoksupyörä on tavallaan lisäjuoksupyörä seuraavalle aksiaaliselle perusjuoksupyörälle. Näin ollen ensimmäiseltä perusjuoksupyörältä edellytetään pienintä mahdollista NPSH-arvoa, jotta se toimisi ilman kavitaationmuodostusta, kun taas seuraavan perusjuoksupyörän vastaava toiminta taataan sekä NPSH-arvolla että sillä paineella, jonka ensimmäinen perus-juoksupyörä on saanut aikaan, jne.

Kavitaationmuodostuksesta vapaa pumpun toiminta on yleensä mahdollista tuntuvasti pienemmällä NPSH-arvolla, joka määrytyy ensimmäisen perusjuoksupyörän käyttöolosuhteista nestevirtauksen suunnassa.

On toivottavaa, että imupään aksiaalisen lisäjuoksupyörän siipien kierteennousu valitaan seuraavan lausekkeen perusteella: D! + d.

SJ = (0,75... 1,25) - p—· S, (3) jossa S|, D| ja d| ovat imupään aksiaalisen lisäjuoksupyörän siipien kierteennousun, ulkohalkaisijän ja navan halkaisijan juoksevia arvoja ja S, D ja d ovat vastaavasti aksiaalisen juoksu-pyörän siipien kierteennousun, ulkohalkaisijän ja navan halkaisijan arvoja sisääntulopäässä.

8 66676

Edellä esitetty yhtälö (3) on lähinnä matemaattinen lauseke, joka koskee kaikkien aksiaalisten perusjuoksupyörien geometristä yhtäläieyyttä po. juoksupyörien muodostaessa tällöin yhdessä lisäjuoksupyörän. Jokaisen perusjuoksupyörän keskimääräinen halkaisija vastaa sen lineaarista mittaa. Muuttumattoman tekijän eli vakion (0,75...1,25) arvot on saatu suoritettujen kokeilujen perusteella. Mainittu alue mahdollistaa pienen poikkeaman pumpun maksimi-imutehosta vastaten yksikön vakiotunnuslukua.

Keksintöä selostetaan lähemmin seuraavassa rakenne-esimerkin muodossa viittaamalla tällöin oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 on kaaviona esitetty pitkittäisleikkaus keksinnön mukaisesta keskipakopumpusta, jossa on keskipakojuoksupyörä, kuvio 2 havainnollistaa samoin pitkittäisleikkauksena keksinnön mukaisen, imupäähän järjestettävän aksiaalisen lisäjuoksupyörän erästä rakennetta ja kuvio 3 on pitkittäisleikkaus pumpusta, jossa on lisäimu-vaihe, esitetty yhdessä keskipakojuoksupyörän kanssa.

Kuviossa 1 näkyvässä pumpussa on pesä 1, jossa on nesteen tuloputki-istukka 2 sekä kierukkakammioksi 3 muodostettu nesteen poistoyksikkö. Pesässä 1 on käyttöakseli 5 sovitettu laakereille 4. Käyttöakselille on sovitettu aksiaalijuoksupyörä 6 ja keskipakojuoksupyörä 7 nestevirtauksen suunnassa. Aksiaalijuoksupyörässä 6 on napa 8, johon on kiinnitetty siivet 9, jotka muodostavat nesteen läpivirtausta varten siipikanavat 10. Aksiaalijuoksupyörän 6 ulkohalkaisija on D ja siipien kierreviivan nousu S imu-päässä ulkohalkaisijän D kohdalla. Aksiaalijuoksupyörässä 6 on imupäässä aksiaalinen lisäjuoksupyörä 11 akselissa 5. Lisäjuoksu-pyörä 11 käsittää navan 12 ja siihen kiinnitetyt ruuvisiivet 13, jotka muodostavat siipikanavat 14. Lisäjuoksupyörän 11 ulkohalkaisi ja D' on pienempi kuin aksiaalijuoksupyörän 6 ulkohalkaisija D, ja siipien 13 kierteennousu S' on pienempi kuin siipien 9 kier-teennousu aksiaalijuoksupyörän 6 tulopäässä ulkohalkaisijän D kohdalla. Ulkohalkaisijät D' ja D sekä siipien kierteennousut S' ja S (lisäjuoksupyörä 11 ja aksiaalijuoksupyörä 6) on valittu niin, että pumppuun saadaan suuri imuteho.

Oheisissa kuvioissa esitetyssä pumpussa on D':n ja D:n välinen suhde ja S':n ja S:n välinen suhde suunnilleen 0,64 aksiaalisen lisäjuoksupyörän 11 ulkohalkaisijän pysyessä vakiona. Tämän- 9 66676 tyyppisillä pumpuilla on saatu kokeissa seuraavat suoritusarvot:

Pumpun parametrit D’/D C’ C C/C

Pumppu n:o 1 0,72 6200...700 4700 0,76...0,675

Pumppu n:o 2 0,64 7000...9000 5200 0,74...0,58

Pumppu n:o 3 0,63 6000...8500 4500...5000 0,75...0,59

Pumppu n:o 4 0,73 5500...7400 4500...5000 0,82...0,68

Saadut tulokset vahvistavat lausekkeen (2).

Käyttöakselin 5 pyöriessä neste tulee pumppuun tuloputki-is-tukan 2 kautta ja siirtyy pyörivään imupään juoksupyörään 11. Osa nestettä siirtyy siipikanavia 14 pitkin, osan mennessä taas pyörivään aksiaalijuoksupyörään 6 pesän 1 ja juoksupyörän 11 siipien 13 välisestä aukosta. Siipien 13 ja nesteen dynaaminen vuorovaikutus nostaa aksiaalijuoksupyörään 6 menevän nesteen painetta. Juoksu-pyörässä 6 neste virtaa siipikanavia 10 pitkin. Siipien 9 ja nesteen dynaaminen vuorovaikutus saa aikaan vielä suuremman nesteen painenousun. Tämän jälkeen neste siirtyy keskipakojuoksupyörään 7. Aksiaalijuoksupyörän 6 siipikanavista 10 tuleva neste menee myös keskipakojuoksupyörään 7, jossa nestepaine nousee halutulle tasolle. Tällainen nestepaineen peräkkäinen kasvu takaa sen, ettei pumpun mihinkään juoksupyörään synny kavitaatiomuodostusta. Tämän jälkeen neste siirtyy juoksupyörästä 7 poistojohtoistukkaan 3 ja siitä edelleen paineputkistoon.

Kuviossa 2 nähdään vielä toinen keksinnön mukainen pumppu-rakenne. Siinä imupään aksiaalijuoksupyörän 11 ulkohalkaisija ja po. juoksupyörän siipien 13 kierteennousu S| pienenevät neste-virtauksen suuntaa vasten. Geometrisen yhtäläisyyden periaatteen mukaan siipien 13 kierteennousu S| valitaan lausekkeen (3) perusteella niin, että se sopii lisäjuoksupyörän 11 ulkohalkaisijän D| ja po. juoksupyörän navan 12 halkaisijan normaaliarvoihin.

Pumpun toiminta vastaa tässä tapauksessa kuviossa 1 esitetyn pumpun toimintaa. Poikkeuksena on vain se, että tarvittava imupaine on nyt alhaisempi johtuen lisäjuoksupyörän 11 pienemmästä halkaisijasta pumpun imupäässä ja paine on suurempi poistopääs-sä johtuen lisäjuoksupyörän suuremmasta halkaisijasta siellä.

66676 Näin ollen lisäjuoksupyörän 11 meridiaanileikkauksen muodosta johtuen pumpun imuteho paranee ja pumpun toiminta tulee luotettavammaksi, koska kavitaatiomuodostusta ei esiinny aksiaalijuoksu-pyörässä 6, keskipakojuoksupyörässä 7 eikä koko pumpussa.

Kuviossa 3 nähdään keskipako- eli siipipumppu, jossa imu-pään aksiaalista lisäjuoksupyörää 11 käytetään hyväksi lisävaiheessa. Juoksupyörä 11 on kiinnitetty laakeriin 15 tuettuun pyörivään käyttöakseliin 5. Laakeri 15 on poistonohjauslaitteessa 16 juoksu-pyörien 11 ja 6 välissä. Imupään juoksupyörän 11 mitoitus vastaa lauseketta (3): D! + d! S! = (0,75...1,25 —^· S.

D + d

Pumpun toiminta vastaa muuten kuvion 2 pumppua, mutta virtausnopeus on nyt alhaisempi, koska laitteen 16 siipikanaviin on tehty laajennuksia. Sen sijaan nesteen staattinen paine kasvaa, mikä parantaa aksiaalijuoksupyörän 6 käyttöolosuhteita ilman, että kavitaatiomuodostusta pääsee syntymään.

Lisävaiheen käyttö on edullinen nimenomaan silloin, kun jo käytössä olevia pumppuja muutetaan rakenteellisesti niiden imu-tehon parantamiseksi.

Claims (6)

66676 11

1. Keskipakopumppu, jossa on pesässä (1) olevalle käyttö-akselille (5) asennettu aksiaalinen juoksupyörä (6) ja keskipako-juoksupyörä (7) ja joka käsittää ruuvimaisilla juoksupyörän siivillä (9) varustetun navan (8) ja imupään aksiaalisen lisäjuoksu-pyörän (11), joka on varustettu ruuvimaisilla siivillä (13) ja asennettu käyttöakselille (5) nesteen virtaussuunnassa katsottuna ennen aksiaalista juoksupyörää (6), jolloin imupään aksiaalisen lisäjuoksupyörän (11) siipien (13) kierteennousu (S') on pienempi kuin aksiaalisen juoksupyörän (6) siipien (9) kierteennousu (S) si-säänmenokohdassa, tunnettu siitä, että imupään aksiaalisen lisäjuoksupyörän (11) ulkohalkaisija (D') on pienempi kuin aksiaalisen juoksupyörän (6) ulkohalkaisija (D), ja että imupään aksiaalisen lisäjuoksupyörän (11) ja aksiaalisen juoksupyörän (6) ulkohalkaisi joiden {D1) ja (D) suhde sekä imupään aksiaalisen lisä-juoksupyörän (11) ja aksiaalisen juoksupyörän (6) kierteennousujen (S') ja (S) suhde vastaavasti juoksupyörien ulkohalkaisijoiden kohdalla on valittu niin, että aikaansaadaan pumpun suuri imukyky eli imuteho.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pumppu, tunnettu siitä, että imupään aksiaalisen lisäjuoksupyörän (11) ulkohalkai-sijalla (D1) on vakiopituus koko juoksupyörän pituudella ja tämä ulkohalkaisija (D') on 10...50 % pienempi kuin aksiaalisen juoksu-pyörän (6) ulkohalkaisija (D), ja imupään aksiaalisen lisäjuoksu-pyörän (11) siipien (13) kierteennousu (S') on 10...50 % pienempi kuin aksiaalisen juoksupyörän (6) siipien (9) kierteennousu (S) sisääntulopäässä.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pumppu, tunnettu siitä, että imupään aksiaalisen lisäjuoksupyörän (11) koko pituudella sen ulkohalkaisija (D|) ja sen siipien (13) kierteennousu (S|) pienenevät nesteen virtausta vastaan mentäessä.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen pumppu, tunnettu siitä, että imupään aksiaalisen lisäjuoksupyörän (11) siipien (13) kierteennousu (S|) valitaan seuraavaa suhdetta vastaavaksi: D! + d! S! = (0,75...1,25) —--— · S,