DE1001113B - Einrichtung zur Verminderung der bei Kreiselpumpen erforderlichen Zulaufhoehe - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Verminderung der bei Kreiselpumpen erforderlichen Zulaufhöhe Zur Vermeidung von Kavitation darf die Zulaufhöh,e am Laufradeintritt einer Kreiselpumpe einen be- stimmten, von Drehzahl und Ausbildung der Pumpe abhängigen Wert nicht unterschreiten. Es ist jedoch nicht immer möglich, -eine Kreiselpumpe so auszulegen und zu betreiben, daß diese Bedingung eingehalten werden kann. In solchen Fällen ist man daher gezwungen, durch bestimmte Maßnahmen die Flüssigkeit vor Eintritt in die Kreiselpumpe so unter Druck zu setzen, daß keine Kavitation auftritt. So wurde beispielsweise schon vorgeschlagen, unmittelbar vor dem Laufradeintritt der Pumpe ein frei umlaufendes, als Axialpumpe arbeitendes Schaufelrad anzuordnen, das durch ein vom eigentlichen Pumpenlaufrad durch Reibungswirkung mitgenommenes Turbinenlaufrad angetrieben wird. Es ist auch bekannt, den Druck am Laufradeintritt einer kavitationsgefährdeten Pumpe durch Einbau eines Strahlapparates zu erhöhen.
• Die vorgeschlagene Einrichtung stellt gegenüber den obengenannten Lösungen eine Verbesserung dar. Die Einrichtung ist baulich einfach, betriebssicher und arbeitet mit gutem Wirkungsgrad. Sie besteht aus einem vor dem Laufradeintritt auf der Pumpenwelle drehbeweglich gelagerten Rad, das in an sich bekannter Weise zwei axial wirkende konzentrische Schaufelkränze aufweist, wobei der äußere Kranz als Pumpe und der innere Kranz als Turbine beschaufelt ist. Der Turbinenteil entzieht der Kernströmung Energie, die dann durch den Pumpenteil der äußeren Strömung zugeführt wird. Hierdurch wird aber gerade die am Umfang des Laufradeintritts wegen der dort auftretenden höchsten Relativgeschwindigkeit herrschende Kavitationsgefahr gemindert, wodurch ein kavitationsfreier Betrieb bei kleinerer Zulaufhöhe ermöglicht wird, Selbstverständlich kann der Kernströmung nicht beliebig viel Energie entzogen werden. Die Grenze ist durch die in der Nabennähe des Laufradeintritts auftretende Kavitation gegebenj. Damit liegt aber auch die durch eine solche Vorstufe erreichbare Mindestzulaufhöhe fest.
• Die Einrichtung kann wirksamer gestaltet werden, wenn der Kernströmung, die die Turbine beaufschlagt, durch eine unmittelbar vor dieser angeordnete Axialpumpe Energie zugeführt wird. Diese Axialpumpe ist auf der Welle der Hauptpumpe aufgekeilt und in ihrem Durchmesser der Turbine angepaßt. Da dieser wesentlich kleiner ist als der Laufradeintrittsdurchniesser der Hauptpumpe, kann die Zulaufhöhe wegen der kleineren Umfangsgeschwindigkeit am Eintritt in die axial wirkende Vorpumpe trotz gleicher Drehzahl entsprechend niedriger sein.
• Einer gegebenen Zulaufhöhe entspricht aber ein bestimmter Durchmesser der Vorpumpe, bei dem kavitationsfreier Betrieb noch gewährleistet ist. Wird dieser Durchmesser jedoch so klein, daß die Vorpumpe nicht mehr die Leistung aufbringen kann, um die erforderliche Energie am Laufradeintritt der Hauptpumpe zu erzeugen, so muß die Einrichtung mehrstufig gestaltet werden. Hierbei werden mehrere Einheiten der oben beschriebenen Anordnung hintereinandergeschaltet und zwischen den Pumpenteilen der zweikränzigen Ränder jeweils ein Leitrad angeordnet.
• Fig. 1 zeigt in schematischer Weise die vorgeschlagene Einrichtung. Darin stellt 1 das auf der Pumpenwelle 5 drehbeweglich gelagerte, mit kleinerer Drehzahl als die Hauptpumpe 6 umlaufende, aus zwei konzentristhen Kränzen bestehende Rad dar, dessen innerer Kranz als Turbine 2 und äußerer Kranz als Pumpe 3 beschaufelt ist.
• Um am Laufradeintritt der Hauptpumpe infolge etwaiger Druckdifferenzen zwischen Umfang und Nabe des Laufrades möglicherweise entstehende Querströmungen zu vermeiden, ist in Fortsetzung der Trennwand zwischen Pumpenteil 3 und Turbinenteil 2 des vorgeschalteten Rades 1 im Lauf rad 6 eine Vorrichtung 8 zur Führung der Strömung angebracht, die in an sich bekannter Weise aus einer im Meridianschnitt der Kanalkrümmung des Laufrades folgenden, ringförmig ausgebildeten Leitwand besteht. Dem Radl ist die axial wirkende Vorpumpe4 vorgeschaltet, die auf der Pumpenwelle5 aufgekeilt ist, also mit der Drehzahl der Hauptpumpe umläuft.
• In Fig.2 ist eine zweistufige Anordnung dargestellt. Die erste Stufe besteht aus der Vorpumpe41 und dem Rad 11 und die zweite Stufe aus der Vorpumpe 411 und dem Rad In. Zwischen den Pumpenkränzen 3, und 311 der Räder 1, und 111 ist ein Leitrad 7 vorgesehen.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Einrichtung zur Verminderung der bei Kreiselpumpen zwecks Vermeidung von Kavitation am Laufradeintritt, insbesondere am Umfang des Laufradeintritts erforderlichen. Zulaufhöhe mitte-ls einer vor dem Laufradeintritt auf der Pumpenwelle drehbeweglich gelagerten und durch Turbinenwirkung angetriebenen Vorstufe, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorstufe aus einem an sich bekannten, zwei axial wirkende konzentrische Schaufelkränze aufweisenden Rad (1) besteht und daß der äußere Kranz als Pumpe (3) und der innere Kranz als Turbine (2) beschaufelt ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine der Turbine (2) der Vorstufe in an sich bekannter Weise vorgeschaltete, mit der Pumpenwelle (5) verbundene Axialpumpe (4). 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Laufradeintritt der Kreiselpumpe eine mit der Trennwand zwischen Turbinen- und Pumpenteil der Vorstufe fluchtende Vorrichtung (8) zur Führung der Strömung angebracht ist, die in an sich bekannter Weise aus einer im Meridianschnitt der Kanalkrümmung des Laufrades folgenden ringförmig ausgebildeten Leitwand besteht. 4. Einrichtung nach Anspruth 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Vorstufen, bestehend je aus einem zwei axial wirkende konzentrische Schaufelkränze aufweisenden Rad (1) und einer vorgeschalteten Axialpumpe (4), hintereinandergeschaltet sind und daß zwischen den Pumpenteilen (3) der Räder (1) jeweils ein Leitrad (7) vorgesehen ist. In Betracht gezogene Druckschriften.: USA.-Patentschrift Nr. 2 349 731; französische Patentschriften Nr. 685 491, 899 123, 372 145, 752 623; schweizerische Patentschriften Nr. 106 869, 226523.