DE2538162A1

DE2538162A1 - Pumpenvorlaufrad

Info

Publication number: DE2538162A1
Application number: DE19752538162
Authority: DE
Inventors: Akihiko Agata; Tomomitsu Hamaguchi; Akira Oyamada; Toshiaki Tsutsui
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 1975-03-13
Filing date: 1975-08-27
Publication date: 1976-09-23
Also published as: IT1043574B; DE2538162B2; CA1041834A; FR2303975A1; SE7509953L; NL175093B; BR7507097A; GB1523893A; NL7509973A; CH606804A5; NL175093C; SE418890B; DE2538162C3; FR2303975B1

Description

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R. SPLANEMANN DiPL-CHew; dr. B. REITZNER - dipl-inq. J. RICHTER

MÜNCHEN ■■··.- HAMBURa

Nikkiso Co., Ltd. Tokyo / Japan

Patentanmeldung

SOOO MÜNCHEN i ^7 . AUg. 1975 Tel 13

Telefon (089) 22 6207/22620? Telegramme: Inventius München

u_n„r. AM.: 3510-1-9386

Ihr Zeichen:

Pumpenvdrlaufrad

Die Erfindung betrifft·Pumpenvorlaufräder und insbesondere ein Axialströmungsvorlaüfrad koaxial vor dem Flügelrad einer Pumpe, das zur Verwendung in einer hydraulischen Vorrichtung wie einer Zentrifugalpumpe und dergleichen geeignet ist. "

Bei einer hydraulischen Vorrichtung wie einer Pumpe und dergleichen ist es allgemein üblich, ein Axialströmungsvorlaüfrad zu verwenden/ um die Strömungsmittelansaugcharakteristik der hydraulischen Vorrichtung wesentlich zu verbessern.

Das Axialströmungsvorlaüfrad dieser Art hat jedoch den Nachteil, daß ein intensives Pulsationsgeräusch in dem Pumpenansaugrohr über einen kleinen Strömungsmengenbereich infolge der beschränkten Förderung auftritt.

Diese Pulsation wird erhöht, wenn der Ansaugdruck der Pumpe verringert wird, bis eine Art Wasserstoß in dem Pumpenansaugrohr auftritt. Es besteht daher die Gefahr,

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daß das Ansaugrohr bricht.

Es wurde durch Untersuchungen experimentell festgestellt, daß die Pulsationen über einen kleinen Strömungsmengenbereich der Pumpe in dem Ansaugrohr infolge der Tatsache auftreten, daß die Bemessungsströmungsmenge des Vorlaufrades auf einen Wert festgelegt ist, der etwa dreimal größer als derjenige des Hauptflügelrades ist, und daß daher ein Gegenstrom an dem Teil des Vorlaufrads der Pumpe erheblich erhöht wird, der dem geringen Strömungsmengenbereich entspricht.

Um diese Schwierigkeit zu überwinden, wurde durch Untersuchungen experimentell festgestellt, daß, wenn die Bemessungsströmungsmenge des Vorlaufrades auf einen Wert festgelegt ist, der in dem Bereich von 1,O bis 2 mal die Bemessungsströmungsmenge des Hauptflügelrades liegt, der Ansaughub des Flügelrads innerhalb einer geringstmöglichen Grenze verbessert werden kann. Selbst wenn hierbei die Strömungsmenge etwas die Bemessungsströmungsmenge überschreitet und der Flügelradhub etwas verringert wird, kann das Auftreten des Gegenstroms, d.h. das Auftreten eines Hohlraums extrem niedrig gehalten werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Axialströmungsvorlaufrad zu schaffen, das das Auftreten von Geräusch über den gesamten Strömungsmengenbereich des Hauptflügelrads verhindern kann.

Durch die Erfindung soll ein Axialströmungsvorlaufrad koaxial vor dem Hauptflügelrad geschaffen werden, das eine Bemessungsströmungsmenge hat, die etwa 1,O bis 2 mal so groß wie die Bemessungsströmungsmenge des Hauptflügelrads ist.

Es wurde durch Untersuchungen experimentell festgestellt, daß, wenn ein Axialströmungsflügel aus wenigstens zwei

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Flügelteilen besteht und eine Hülse vorgesehen ist, deren eines Ende an dem Außenumfangsrand des Flügelteils befestigt ist, der nahe dem Einlaßende des Vorlaufrades angeordnet ist, und deren anderes Ende sich zu der Einlaßseite erstreckt und nach innen gebogen ist, um eine Sperre zu bilden, der Gegenstrom, der an dem Hauptflügelrad der hydraulischen Vorrichtung, z.B. einer Pumpe und dergleichen erzeugt wird, auf einen örtlichen Gegenstrom zwischen dem Hauptflügelrad und den benachbarten Flügelteil beschränkt werden kann und auch der Gegenstrom, der vor dem vorderen Flügelteil erzeugt wird, auf einen Raum beschränkt werden kann, der durch die Hülse gebildet wird, die zusammen mit dem Vorlaufrad gedreht wird. Daher ist es möglich, die Erzeugung der Strömungsmittelpulsation und damit das Geräusch in dem Ansaugrohr über den gesamten Strömungsmengenbereich des Hauptflügelrads unabhängig von der Bemessungsströmungsmenge des Vorlaufrades zu verhindern.

Durch die Erfindung wird daher ein Axialströmungsvorlaufrad geschaffen, das den Gegenstrom, der an der Ansaugseite des Hauptflügelrades erzeugt wird, auf einen Gegenstrom beschränken kann, um das Auftreten von Geräusch über den gesamten Strömungsmengenbereich des Hauptflügelrades zu beschränken.

Weiterhin wird durch die Erfindung ein Axialströmungsvorlaufrad geschaffen, das vor dem HauptflugeIrad angeordnet ist und eine Hülse aufweist, deren eines Ende mit dem Außenumfangsrand des Vorlaufrades verbunden ist und deren anderes Ende nach· innen gebogen ist, um eine Sperre zu bilden.

Außerdem wurde durch Untersuchungen experimentell festgestellt, daß die folgenden Maßnahmen die Schwierigkeit der erheblichen Zunahme des Gegenstroms vermeiden können, der an dem Vorlaufrad über dem Bereich geringer Strömungsmenge erzeugt wird. Wenn wenigstens zwei Stufen von Axial-

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Strömungsflügeln mit einem vorderen Flügel und einem hinteren Flügel, die in Kaskade verbunden sind und unterschiedliche Neigungen von einer Stufe zur anderen Stufe haben, wobei der Neigungswinkel des vorderen Flügels, der an der Ansaugeinlaßseite liegt, wesentlich klein gemacht wird, damit der hintere Flügel einen größeren Winkel als der vordere Flügel hat, vorgesehen werden, wenn der hintere Flügel von dem vorderen Flügel um eine geeignete Strecke entfernt ist, und wenn der Außendurchmesser des hinteren Flügels um ein geeignetes Maß kleiner als derjenige des vorderen Flügels gemacht wird, der hintere Flügel, wenn ein Teil des von dem vorderen Flügel in den Pumpenkammereinlaß eingeleitete Strömungsmittel einen Gegenstrom hervorruft, den Gegenstrom leicht ansaugen und ihn wieder umlenken kann, und der vordere Flügel als Sperre dient, um den Gegenstrom daran zu hindern, in das Pumpenansaugrohr zu gelangen, so daß eine Strömungsmittelpulsation in dem Pumpenansaugrohr verhindert und damit das Auftreten von Geräusch während des Betriebs der Pumpe zuverlässig verhindert wird.

Durch die Erfindung wird daher ein verbessertes Axialströmungsvorlaufrad geschaffen, das einen Gegenstrom, der an der Ansaugseite des Hauptflügelrades erzeugt wird, auf einen örtlichen Gegenstrom beschränken und damit das Auftreten von Geräusch über den gesamten Strömungsbereich verhindern kann.

Durch die Erfindung kann somit ein Axialströmungsvorlaufrad geschaffen werden, bestehend aus einem Pumpengehäuse, einer Welle, die an dem Pumpengehäuse drehbar gelagert ist, einem Hauptflügelrad, das an der Welle befestigt ist, und einem Vorlaufrad koaxial vor der Ansaugeinlaßseite des Hauptflügelrades, das gekennzeichnet ist durch wenigstens zwei Axialströmungsflügel, die so ausgebildet und angeordnet sind, daß sie das Auftreten von Geräsuch im gesamten Strömungsmengenbereich verhindern.

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Die Anwendung der Maßnahme/ den Neigungswinkel des vorderen Flügels erheblich klein zu machen, bewirkt, daß ein Gegenstrom vor dem vorderen Flügel und damit ein Geräusch erzeugt wird.

Es wurde festgestellt, daß, wenn eine Sperre vor dem vorderen Flügel durch eine geeignete Vorrichtung vorgesehen wird, es ebenfalls möglich ist, die Umlenkung des Gegenstroms zu beschleunigen und das Hauptvorlaufrad ohne die Erzeugung irgendeines Geräuschs über den gesamten Strömungsbereich zu betreiben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis beispielsweise erläutert. Es zeigt:

Figur 1 einen Längsschnitt einer Ausführungsform eines Axialströmungsvorlaufrades gemäß der Erfindung in Anwendung auf eine Pumpe,

Figur 2 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform des Axialströmungsvorlaufrades gemäß der
Erfindung, und

Figur 3 bis 7 Längsschnitte weiterer Ausführungsformen des Axialströmungsvorlaufrades der Erfindung.

In Fig. 1 bezeichnet 10 ein Pumpengehäuse, in dem ein
Hauptflügelrad 14 angeordnet ist, das an einer Welle 12
befestigt ist, die an dem Pumpengehäuse 10 drehbar gelagert ist. Vor der Strömungsmittel-Ansaugeinlaßseite
des Hauptflügelrads 14 ist koaxial ein Vorlaufrad 16 angeordnet.

Bei der Erfindung ist das Vorlaufrad 16 so aufgebaut, daß
seine Bemessungsströmungsmenge etwas das 1,0 bis 2-fache der Bemessungsströmungsmenge des Hauptflügelrads 14 ist.

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Die so festgelegte Bemessungsströmungsmenge des Vorlaufrades 16 ermöglicht es, das Auftreten eines Gegenstroms in dem Pumpenansaugeinlaßteil zu verhindern, in dem das Vorlaufrad liegt, wenn die Pumpe derart betrieben wird, daß die Pumpenströmungsmenge etwas größer als die Bemessungsströmungsmenge desVorlaufrades ist, so daß das Auftreten eines Hohlraums verhindert wird.

Bei der vorliegenden Ausführungsform ist eine Trennplatte 22 zwischen dem Pumpenansaug-Einlaßteil 18 des Pumpengehäuses 10 und dem Ansaugrohr 20 angeordnet. Die Trennplatte 22 dient dazu, den Gegenstrom, der längs der Innenwandoberfläche des Pumpeneinlaßteils 18 erzeugt wird, wirksam daran zu hindern, das Ansaugrohr 20 zu erreichen, so daß ein Geräusch, durch den Gegenstrom hervorgerufen wird, verhindert wird.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser ist der Pumpenansaug-Einlaßteil 18 des Pumpengehäuses 10 an seinem vorderen Ende mit einer flanschähnlichen Sperre versehen. Diese Ausführungsform ist in der Lage, das von dem Gegenstrom hervorgerufene Geräusch in der gleichen Weise wie die vorherige Ausführungsform zu verhindern.

Wie zuvor festgestellt wurde, schafft die Anwendung der Maßnahme, die Bemessungsströmungsmenge desVorlaufrades auf einen Wert festzulegen, der 1,0 bis 2 mal so groß wie die Bemessungsströmungsmenge des Hauptflügelrads ist, den wichtigen Vorteil, daß das Auftreten eines Geräuschs über den Gesamtstromungsmengenbereich des Hauptflügelrads verhindert werden kann.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser ist eine Hülse 26 vorgesehen, deren eines Ende an dem Außenumfangsrand eines vorderen Axialströmungsflügeis 16a befestigt ist und deren anderes Ende nach innen gebogen ist, um eine Sperre 28 zu bilden.

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Die Anordnung der zylindrischen Sperre 28 vor der Ansaugseite des Vorlaufrades 16 und deren Befestigung an der Ansaugseite des Vorlauf rades 16 macht es möglich, den Gegenstrom, der an der Seite des Hauptflügelrads 14 erzeugt wird, wieder längs des hinteren Axialströmungsflügeis 16b umzulenken und damit den Gegenstrom auf einen örtlichen Gegenstrom zu beschränken, und ermöglicht es auch, den nahe dem vorderen Axialströmungsflügel 16a erzeugten Gegenstrom aufgrund der Wirkung der Sperre 18 der Hülse 26 wieder in der Hülse 26 umzulenken.

Die Anwendung der oben beschriebenen Maßnahme führt zu dem erheblichen Vorteil, daß der Gegenstrom, der an dem Vorlaufrad 16 erzeugt wird, zuverlässig daran gehindert wird, in das Ansaugrohr zu gelangen, so daß das Geräusch, das von dem Gegenstrom erzeugt wird, über den gesamten Strömung smengenbere ich während des Betriebs der Pumpe verhindert wird.

Die Hülse 26, die vor dem Vorlaufrad 16 angeordnet ist und die Sperre 28 aufweist, wird zusammen mit dem Vorlaufrad 16gedreht, so daß der Gegenstrom, der vor dem Vorlaufrad 16 erzeugt wird, daran gehindert wird, eine zweite Strömung zu erzeugen. Außerdem unterliegt das Strömungsmittel,das in das Vorlaufrad 16 eingeleitet wird, der Wirkung der Hülse 26 am Außenumfangsrand des Vorlauf rades 16, so daß eine erzwungene Umlenkung des Gegenstroms in einem Bereich bewirkt wird, in dem das Vorlaufradi6liegt, so daß die Pulsation des Strömungsmittels in dem Ansaugrohr der Pumpe zuverlässig verhindert wird.

Diese Ausführungsform ist einfach im Aufbau und leicht herzustellen und kann auf hydraulische Vorrichtungen wie Pumpen mit verschiedenen Kapazitätsarten unabhängig von der Bemessungsströmungsmenge des Vorlauf rades 16 angewendet werden.

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Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform besteht dasVorlaufrad 16 aus wenigstens zwei Stufen-Axialströmungsflügein, die z.B. in der vorderen Stufe einen Axialströmungsflügel 16a und in der hinteren Stufe einen Axialströmungsflügel 16b aufweisen, die verschiedene Neigungswinkel haben.

Der Neigungswinkel des vorderen Flügels 16a, der an der Ansaugeinlaßseite liegt, ist extrem klein, während der Neigungswinkel des hinteren Flügels 16b groß ist. Vorzugsweise ist der Spalt C zwischen dem Außenumfangsrand des vorderen Flügels 16a und der Innenwandoberfläche des Einlasses der Pumpenkammer so klein wie möglich.

Der axiale Abstand 1 zwischen dem vorderen Flügel 16a und dem hinteren Flügel 16b wird 0,05 bis 0,015 mal kleiner als der Durchmesser D des Axialströmungsflügels des Vorlaufrades 16 gemacht.

Um den axialen Abstand 1 leicht festzulegen, wird der vordere Flügel 16a getrennt von dem hinteren Flügel 16b hergestellt und lösbar an letzterem befestigt.

Wenn das von dem vorderen Flügelrad 16a in den Pumpenkammereinlaß eingeleitete Strömungsmittel einen Gegenstrom zwischen dem hinteren Flügel 16b und dem Hauptflügelrad 14 erzeugt, ermöglicht es diese Ausführungsform leicht, den Gegenstrom in einen Raum zu saugen, der zwischen dem vorderen Flügelrad 16a und dem hinteren Flügelrad 16b gebildet ist, und eine Umlenkung des Strömungsmittels zu bewirken. Dadurch kann ein durch den Gegenstrom verursachtes Geräusch über einen großen Bereich wirksam verhindert werden.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist der Außendurchmesser D₂

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des hinteren Flügels 16b kleiner als der Außendurchmesser D₁ des vorderen Flügels 16a, um den Gegenstrom, der bei dem Pumpenkainmereinlaß erzeugt wird, leicht in einen Raum zu saugen, der zwischen dem vorderen Flügel 16a und dem hinteren Flügel 16b gebildet wird. Bei dieser Ausführungsform wird das Geräusch in der gleichen Weise wie bei der vorherigen Ausführungsform verhindert.

Bei dieser Ausführungsform kann der vordere Flügel 16a zusammen mit dem hinteren Flügel 16b aus einem Stück hergestellt sein. Vorzugsweise wird die Differenz zwischen dem Außendurchmesser D₁ des vorderen Flügels 16a und dem Außendurchmesser D2 des hinteren Flügels 16b durch die Formel D- - D₂ = (0,03 bis 0,1)D^ bestimmt.

Bei der vorliegenden Ausführungsform bewirkt das Strömungsmittel, das in das Vorlaufrad 16 geleitet wird, die Umlenkung des Gegenstroms in den Raum, den zwischen dem vorderen Flügel 16a und dem hinteren Flügel 16b gebildet wird, so daß der Gegenstrom auf einen örtlichen Gegenstrom beschränkt wird.

Die oben erwähnten Maßnahmen könnten jedoch einen Gegenstrom, der vor dem vorderen Flügel erzeugt wird, nicht verhindern.

Bei der Erfindung wird zur Unterdrückung solch eines Gegenstroms eine Sperre vor dem vorderen Flügel 16a vorgesehen.

In Fig. 6 ist eine Ausführungsform mit solch einer Sperre gezeigt. Bei dieser Ausführungsform ist eine Trennplatte 22 zwischen dem Pumpenansaug-Einlaßteil 18 des Pumpengehäuses 10 und dem Ansaugrohr 20 angeordnet. Diese Ausführungsform schafft die Möglichkeit, die Trennplatte auf einfache Weise anzuordnen.

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Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Anordnung der Sperre. Bei dieser Ausfuhrungsform ist der vordere Flügel 16a an seinem Außenuinfangsrand mit einer Hülse versehen, deren eines Ende an diesem befestigt ist. Die Hülse 26 erstreckt sich längs der ZuIaufrichtung, wobei das andere Ende der Hülse 26 nach innen gebogen ist, um eine Sperre 28 zu bilden.

Bei dieser Ausführungsform wird die Wand der Hülse 26, die die Sperre 28 bildet, zusammen mit dem Vorlauf rad 16 gedreht, so daß es möglich ist, den Gegenstrom durch den Innenraum der Hülse 24 wirksam zu unterdrücken.

Wie zuvor erläutert wurde, ist das Axialströmungsvoriaufxad gemäß der Erfindung in der Lage, alle Arten von Gegenströmen, die an dem Vorlaufrad erzeugt werden, auf örtliche Gegenströme zu beschränken und zu verhindern, daß sich der Gegenstrom über den gesamten Strömungsbereich ausbreitet, so daß die Pumpe ohne Geräusch ruhig arbeitet.

Das erfindungsgemäüe Axialstromungsvorlaufrad hat die Vorteile, daß es einfach im Aufbau ist und daß es leicht und billig in Massenproduktion hergestellt werden kann.

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Claims

Ansprüche

( 1.JAxialströmungsvorlaufrad für hydraulische Vorrichtungen, bestehend aus einem Pumpengehäuse, einer Welle, die an dem Pumpengehäuse drehbar gelagert ist, einem Hauptflügelrad, das an der Welle befestigt ist, und einem Vorlaufrad koaxial vor der Ansaugeinlaßseite des Hauptflügelrads, gekennzeichnet durch wenigstens zwei AxialStrömungsflügel (16a, 16b), die so ausgebildet und angeordnet sind, daß sie das Auftreten von Geräusch im gesamten Strömungsmengenbereich verhindern.
2. Vorlaufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bemessungsströmungsmenge des Vorlaufrades (16) etwa 1,0 bis 2mal so groß wie die Bemessungsströmungsmenge des Hauptflügelsrads (14) ist.
3. Vorlaufrad nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Sperre (22, 24, 26) vor den Axialströmungsflügein (16a, 16b).
4. Vorlaufrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperre (22) zwischen dem Pumpenansaugeinlaßteil (18) des Pumpengehäuses (20) und dem Ansaugrohr (20) angeordnet ist.
5. Vorlaufrad nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Hülse (26) , die mit einem Ende an dem Außenumfangsrand des Vorlaufrades (16) befestigt ist und deren gegenüberliegendes Ende zur Bildung einer Sperre (28) nach innen gebogen ist.
6. Vorlaufrad nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens zwei Stufen von Axialströmungsflügein (16a, 16b) mit einem vorderen Flügel (16a) an der Einlaßseite und

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einem hinteren Flügel (16b), wobei der Neigungswinkel des vorderen Flügels kleiner als der des hinteren Flügels ist, um einen Gegenstrom, der durch die Drehung des Hauptflügelrads (14) erzeugt wird, durch das hintere Flügelrad anzusaugen.
7. Vorlaufrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt zwischen dem Außenumfangsrand des vorderen Flügels (16a) und der Innenwandoberfläche des Einlasses der Pumpenkammer so klein wie möglich ist.
8. Vorlaufrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Abstand (1) zwischen dem vorderen Flügel (16a) und dem hinteren Flügel (16b) gleich 0,05 bis 0,015mal kleiner als der Durchmesser des Flügels ist.
9. Vorlaufrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Flügel (16a) getrennt von dem hinteren Flügel (16b) hergestellt und lösbar mit letzterem verbunden ist.
10. Vorlaufrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser (D₂) des hinteren Flügels (16b) kleiner als der Außendurchmesser (D₁) des vorderen Flügels (16a) ist.
11. Vorlaufrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen dem Außendurchmesser (D-) des vorderen Flügels (16a) und der Außendurchmesser (D₂) des hinteren Flügels (16b) durch die Formel

D₁ - D₂ = (0,03 bis 0,1) D₁ festgelegt ist.

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