DE3315350A1 - Leitrad fuer kreiselpumpen - Google Patents

Description

Leitrad für Kreiselpumpen

Die Erfindung betrifft ein Leitrad für Kreiselpumpen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Die Strömungstechnik hat zur Berechnung von Kreiselpumpen Gesetz-. mäßigkeiten entwickelt, nach denen die Hydrauliken der einzelnen Lauf räder sowie der denen nachgeschalteten Leiträder auszulegen sind«, Die Leiträder weisen von Leitschaufeln gebildete diffusorförmig erweiterte Leitkanäle auf und sie dienen der Verzögerung, Umlenkung und Rückführung des Fördermediums zur nächsten Pumpenstufe. Der durch die Leitschaufeln begrenzte Leitkanal oder auch Diffusor eines üblichen Leitrades ist durch seine Länge und dem Verhältnis von der Eintritts- zur Austrittsfläche gekennzeichnet. Die Länge soll dem 2,0 bis 4fachen der Eintrittsschluckweite entsprechen, und die Austrittsfläche soll dem 1,3 bis 1,7fachen der Eintrittsfläche entsprechen.

Letztere setzt sich aus der in radialer Richtung erstreckenden Eintrittsschluckweite und der in axialer Richtung zu messenden Breite des Diffusors zusammen. Die Eintrittsschluckweite ist hierbei eine Orthogonale, die sich vom Schaufelanfang bis zur vorhergehenden Schaufel erstreckt.

Weiterhin bewegt sich das von der Schaufelzahl und der spezifischen Schnelläufigkeit der Stufenhydraulik abhängige Durchmesserverhältnis D5 zwischen 1,2 bis 1,5. D₅ entspricht dem Leitradaußendurchmesser und Dg entspricht dem Laufradaußendurchmesser.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Außendurchmesser einer mit Leiträdern versehenen Kreiselpumpe ohne Wirkungsgradeinbußen zu verkleinern. Die Lösung dieser Aufgabe sieht vor, daß

bei den in radialer Richtung nach außen offenen Leitkanälen die äußere radiale Leitkanalbegrenzung durch ein das Leitrad aufnehmendes Gehäuse gebildet wird, daß die diffusorförmige Leitkanalerweiterung vom Beginn der Leitschaufel an seitwärts in axialer Richtung erfolgt und nach einer Übergangsstrecke eine in radialer Richtung nach innen

erfolgende zusätzliche Leitkanalerweiterung beginnt und daß die radiale Erstreckung des Leitrades, bezogen auf den Leitradeintrittsdurchmesser, maximal der Schluckweite und den Leitschaufelstärken am Anfang und am Ende entspricht.
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Mittels dieser Lösung kann unter Einhaltung der einleitend genannten Randbedingungen das Durchmesserverhältnis ^ _auf -\_} -\ _Dj_s ^4

D2 abgesenkt werden. Erreicht wird dies durch die in axialer Richtung

erfolgende diffusorförmige Erweiterung der Leitkanäle.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Übergangsstrecke eine Länge zwischen Null und dem Maß der Schluckweite aufweist und eine weitere, daß die Form des Leitkanales in zwei Bereiche unterteilbar ist, wobei die senkrecht zur Pumpenwelle angeordnete, im Bereich des Leitschaufelkanalanfanges liegende, druckseitige Leitkanalbegrenzungswand als gedachte Trennebene zwischen einem Einströmbereich und einem Abströmbereich dient, deren die Laufradaustrittsfläche überdeckender Einströmbereich vom Leitschaufelbeginn an auf größer werdendem Durchmesser zur Trennebene hin spitz ausläuft und der daran anschließende Abströmbereich sich mit seiner inneren Kontur von der Trennebene an auf kleiner werdendem Durchmesser in dia Rückführkanäle hineinentwickelt.

Mittels dieser Lösungen kann der Außen durchmesser der mit dem erfindungsgemäß gestalteten Leitrad versehenen Kreiselpumpen um 10 % bis 15 % verkleinert werden, wobei eine Abhängigkeit von der

spezifischen Drehzahl sowie der Anzahl der Leitkanäle besteht.

In der Praxis bedeutet dies dann eine erheblich weniger aufwendige Herstellung.

Weiterhin bedingt diese Lösung, die gewissermaßen eine Aufteilung des Diffusors in zwei Teile vorsieht, wobei der erste Teil, der sich wie bisher schräg nach außen auf der Oberseite der einen Diffusor begrenzenden Leitradschaufeln erstreckt, die Durchmesserreduzierung bedingt, und ein zweiter Teil, die eigentliche in axialer Richtung verlaufende und auf kürzestem Weg in den Rückführkanal übergehende Diffusorerweiterung beinhaltet. Hierbei stellt die druckseitige Leitkanalbegrenzungswand, die senkrecht auf der Pumpenwelle steht, die gedachte Schnittebene zur Aufteilung des Leitkanales dar.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß zwischen den Leitkanälen und den Rückführkanälen ein schaufelloser Ringraum angeordnet ist. Diese Maßnahme ermöglicht einen Ausgleich eventuell unterschiedlicher Strömungen im Leitkanal, so daß die nachfolgende Pumpenstufe gleichmäßig angeströmt wird und ermöglicht auch eine Fertigungsvereinfachung.

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt des Leitrades, welcher einem Schnitt A-B der Fig. 2 entspricht, die

Fig. 2 entspricht einem Schnitt der Linie C - D in Fig. 1 und die

Fig. 3 zeigt in der Draufsicht eine Abwicklung des Leitradaußendurchmessers .

Die Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines Leitradkranzes, bei dem die im Schnitt dargestellten Leitradschaufeln 1 einen Leitkanal 2 begrenzen. Die geförderte Flüssigkeit verläßt im Bereich des Durchmessers D_ das - hier nicht dargestellte - Laufrad und tritt im Bereich des Durchmessers D₄ in die Schrägabschnitte des Leitrades ein, denen sich die einzelnen Leitkanäle 2 anschließen. Die radial äußere Begrenzung für die Leitkanäle 2 bildet hier ein die Leiträder aufnehmendes Stufengehäuse 3. Die Fig. 2, welche einem Schnitt C-D von Fig. 1 entspricht, zeigt die Aufteilung des Leitkanales in zwei Bereiche X und Y. Der Bereich X überdeckt hierbei den Austrittsbereich des schematisch dargestellten Laufrades 4 und wird in Abström richtung durch eine gedachte Ebene begrenzt, die mit der druckseitigen Leitkanalbegrenzungswand 5, die senkrecht

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auf der Pumpen eile steht, zusammenfällt. Wie auch aus der Fig.

erkennbar ist, läuft dieser Bereich X zur Leitkanalbegrenzungswand pyramidenförmig spitz aus. Nach dieser Wand erfolgt in Strömungsrichtung in axialer und radial nach innen erfolgender Richtung eine Erweiterung des diffusorförmigen Leitkanales 2, der anschließend in die von den Rückführschaufeln 6 begrenzten Rückführkanäle 7 übergeht.

Die Fig. 3 zeigt in einer abgewickelten Draufsicht die Erstreckung des nach oben offenen Leitkanales 2 und zeigt auch die Aufteilung des Diffusors in die beiden Bereiche X und Y.

Claims (4)

1. Klein, Schanz Ii η & Becker Aktiengesellschaft

   Patentansprüche

   Leitrad für Kreiselpumpen, mit diffusorförmig erweiterten Leitkanälen, dadurch gekennzeichnet, daß bei den in radialer Richtung nach außen offenen Leitkanälen (2) die äußere radiale Leitkanalbegrenzung durch ein das Leitrad aufnehmendes Gehäuse (3) gebildet wird, daß die diffusorförmige Leitkanalerweiterung vom Beginn der Leitschaufel (1) an seitwärts in axialer Richtung erfolgt und nach einer Übergangsstrecke (V) eine in radialer Richtung nach innen erfolgende zusätzliche Leitkanalerweiterung beginnt und daß die radiale Erstreckung des Leitrades, bezogen auf den Leitradeintrittsdurchmesser (D4), maximal der Schluckweite (a) und den Leitschaufelstärken am Anfang (s-j) und am Ende (s₂) entspricht.
2. 2. Leitrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsstrecke (I) eine Länge zwischen Null und dem Maß der Schluckweite (a) aufweist.
3. 3. Leitrad nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des Leitkanales (2) in zwei Bereiche unterteilbar ist, wobei die senkrecht zur Pumpenwelle angeordnete, im Bereich des Leitschaufelkänalanfanges liegende, druckseitige Leitkanalbegrenzungswand (5) als gedachte Trennebene zwischen einem

   Einströmbereich (χ) und einem Abströmbereich (y) dient, deren die Laufradaustrittsfläche überdeckender Einströmbereich (x) vom Leitschaufelbeginn an auf größer werdendem Durchmesser zur Trennebene hin spitz ausläuft und der daran anschließende Abströmbereich (y) sich mit seiner inneren Kontur von der Trennebene an auf kleiner werdendem Durchmesser in die Rückführkanäle (7) hineinentwickelt.
4. 4. Leitrad nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Leitkanälen (2) und den Rückführkanälen (7) ein schaufelloser Ringraum angeordnet ist.