DE480863C - Einrichtung zur Vermeidung von Kavitation bei Turbopumpen hoechster Drehzahl fuer tropfbare Fluessigkeiten - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Vermeidung von Kavitation bei Turbopumpen höchster Drehzahl für tropfbare Flüssigkeiten Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Einrichtung an Turbopumpen höchster Drehzahl für tropfbare Flüssigkeiten, um die bei diesen Pumpen stets drohende oder vorhandene Hohlraumbildung (Kavitation) zu vermeiden. Hierzu wird das an sich bekannte Mittel verwendet, dem Fördermedium vor dem Eintritt in die Schaufeln eine Eintrittsdrehung zu erteilen, und zwar nicht durch feste oder umlaufende Schaufeln, sondern durch künstlich erhöhte Reibung an umlaufenden zylindrischen, kegeligen oder sonstwie gestalteten Rotationsflächen. Ähnliche Flächen sind einerseits bei älteren, langsamer laufenden Turboarbeitsmaschinen mit sehr großer Austrittsbreite der Räder zu dem Zwecke bekannt, das Fördermedium über die große Breite zu verteilen, und zwar ohne Beschleunigung, vielmehr unter Verzögerung desselben durch die Reibung. Anderseits hat man bei Kreiselverdichtern, also für Gase, vorgeschlagen, das dort charakteristische Pumpen durch Flächen genannter Art zu beseitigen, während Kavitation bei Gasen überhaupt nicht in Frage kommt.
• Bei tropfbaren Flüssigkeiten entsteht bei der Förderung durch sehr rasch laufende Turbopumpen, namentlich dann, wenn sie auf größere Höhe saugen müssen, auf der Eintrittsseite ein Unterdruck, der die Trennung der Wasserteilchen unter äußeren Einflüssen begünstigt. Namentlich wird durch das schnelle Einhauen der Eintrittschaufelkanten, selbst wenn diese mehr oder weniger zugeschärft sind, ein Auseinanderspreizen der Flüssigkeit unter Bildung von Hohlräumen (Kavitation) entstehen, in die hinein ein Teil der Flüssigkeit verdampft.
• Der Erfinder hat diese Ursachen durch entsprechende Untersuchungen festgestellt und ermittelt, daß die wegen ihrer Wirtschaftlichkeit sehr vorteilhaften schnell laufenden Turbopumpen selbst bei den Drehzahlen der Dampfturbinen und Turbomotoren zu einem zufriedenstellenden Arbeiten ohne Kavitation gebracht werden können,- wenn die Vorrotation ohne Druckminderung, wie sie sonst in Leiträdern entsteht, erzielt werden kann. Als geeignetes Mittel hat sich die tangentiale Beschleunigung der angesaugten Flüssigkeit durch eng gestellte, mitrotierende Reibflächen erwiesen. Der Verlust durch Reibung ist in diesem Falle gegenüber dem erzielten Vorteil des zuverlässigen und wirtschaftlichen Arbeitens der Pumpe zu vernachlässigen, so daß das -Anwendungsgebiet dieser Turbopumpen dadurch wesentlich vergrößert wird.
• In der Zeichnung ist der.Erfindungsgegenstand in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt. Abb. i zeigt die Einrichtung in einfacher Ausführung mit umlaufenden rohrartigen Reibflächen. Abb. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform, bei der die Reibflächen eine andere Gestalt haben. In Abb. 3 ist die Einrichtung mit scheibenförmigen Reibflächen dargestellt. Abb.4 zeigt die Einrichtung mit mehreren stumpfkonischen Reibflächen.
• Bei dem Zentrifugalpumpenrad z nach Abb. i ist die Schaufeleintrittskante 2 diejenige Stelle, an der bei großen Saughöhen oder Förderung aus dem Vakuum die Kavitations- und Zerstörungsgefahr am größten ist. Gemäß vorliegender Erfindung tritt das Wasser aus dem Saugstutzen 7 nicht unmittelbar (oder durch Vermittelung der bekannten Eintrittsleitapparate $, gestrichelt angedeutet) in den Bereich der Laufradeintrittskanten 2, sondern wird zwischen 7 und durch schnell umlaufende zylindrische (Abb. 2) oder kegelige (Abb. i) Reibflächen 3, 4, 5 in der Umlaufrichtung beschleunigt und sowohl unter erhöhten Druck wie in eine erhöhte Geschwindigkeit versetzt. Es kommt daher bei 2 schon mit erhöhter Energie an, so daß das Einhauen der schnell bewegten Kanten 2 in das Wasser keine Kavitation mehr zu erzeugen vermag. Die Reibflächen sind in Abb. i an die Laufschaufeln des Hauptlaufrades i angegossen oder sonstwie befestigt gedacht.
• Abb. 2 zeigt eine ähnliche Einrichtung, deren zylindrische Reibflächen 4 und 5 mit den genau passenden Schaufelverlängerungen ic und ii verbunden und getrennt in das Laufrad i eingesetzt sind. 3 ist eine zylindrische Reibfläche ohne Schaufelverlängerungen, jedoch gleichfalls für sich ins Laufrad i eingesetzt.
• Abb.3 stellt eine sehr schnell laufende Turbopumpe senkrechter Anordnung zur Förderung von Flüssigkeiten aus dem Vakuum, etwa aus Kondensatoren, mit einer scheibenartigen Reibfläche 15 dar. Die Flüssigkeit tritt in die Saugöffnung 7, wird von 15 durch Reibung unter Druck und Umlaufgeschwindigkeit versetzt und in der Leitvorrichtung 16, 17 wieder radial oder schräg nach innen getrieben, um erst dann von den Eintrittskanten 2 des Laufrades i erfaßt und unter die endgültige Pressung gebracht zu werden.
• Abb. 4 stellt eine Abänderung der vorigen Einrichtung dar, wobei die Flüssigkeit zuerst nicht zwischen einer bewegten und einer festen Fläche, sondern zwischen vier bewegten, kegeligen Reibflächen 15, 151, 151', 15... beschleunigt wird. Die Reibungswirkung ist dann erheblich stärker. Die Reibscheibe 15 ist neben dem Hauptlaufrad i mit der Welle verbunden. 15 nimmt mit Hilfe der schmalen Stege i 8 die drei anderen Reibscheiben mit. Diese Stege liegen in einem Gebiete, wo der Flüssigkeit bereits genügende Energie zugeführt ist; andernfalls würden die Stege selbst durch ihre hohe Geschwindigkeit eine Hohlraumbildung verursachen. Sie sind etwa fischförmig zugespitzt oder schaufelartig gekrümmt. Leitkanal 16, 17 entspricht Abb. 3.
• Bei der neuen Anordnung braucht die Pumpe nicht einstufig zu sein; jedoch ist es ein weiterer Vorzug der Erfindung, daß die erheblich verwickelteren und teureren mehrstufigen Pumpen von beschränkter Drehzahl vermieden werden können, was insbesondere bei Dampfturbinenantrieb erwünscht ist.
• Die Reibflächen i 5 usw. zur unmittelbaren ersten Energiezufuhr können mit feinen Rauhigkeiten, z. B. Drehriefen, oder feinen Riffelungen quer oder schräg zur Relativströmung versehen sein, um ihre Wirkung zu erhöhen.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Vermeidung von Kavitation bei Turbopumpen höchster Drehzahl für tropfbare Flüssigkeiten, gekennzeichnet durch eilg gestellte, umlaufende, vor dem Saugmund des Laufrades liegende, gleichachsige Reibflächen.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Zwischenschaltung eines oder mehrerer Leitapparate zwischen den eng gestellten, umlaufenden Reibflächen und den Laufschaufeleintrittskanten (Abb.4).