DE890698C - Axial oder konisch durchströmtes Geblase oder axial oder konisch durchströmte Pumpe zur Forderung von Gasen oder Flüssigkeiten mit negativem Rea'ktionsgrad - Google Patents
Axial oder konisch durchströmtes Geblase oder axial oder konisch durchströmte Pumpe zur Forderung von Gasen oder Flüssigkeiten mit negativem Rea'ktionsgradInfo
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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- F04D19/02—Multi-stage pumps
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Description
Es sind Axialgebläse bekannt, bei welchen im Laufrad keinerlei Drucksteigerung auftritt, vielmehr ausschließlich
Geschwindigkeit erzeugt wird, die dann hinterher im Diffusor in Druck umgesetzt wird und
wobei die Relativgeschwindigkeiten entlang der Schaufel in Strömungsrichtung konstant bleiben.
Während diese bekannten Gebläse ein als Gleichdruckrad ausgebildetes Laufrad besitzen, also theoretisch
den Reaktionsgrad Null aufweisen, weisen die Pumpen oder Gebläse. gemäß der Erfindung einen
Reaktionsgrad auf, der unterhalb von ο,οο liegt. Unter Reaktionsgrad wird das Verhältnis des in einem Laufrad
erzeugten statischen Enddruckes zu dem gesamten, im Laufrad erzeugten Enddruck verstanden.
Gleichdruckgebläse oder Gleichdruckpumpen kann man mit bestem Wirkungsgrad für alle Bedarfsfälle
bauen, wenn man in der Wahl der Konstruktionsdaten, wie z. B. Durchmesser, Drehzahlen od. dgl., nicht beschränkt ist. Eine wirtschaftliche Fertigung erfordert
aber eine möglichst weitgehende Normung von Abmessungen, Drehzahlen od. dgl. Um trotz dieser Beschränkungen
ohne nennenswerte Minderung des Wirkungsgrades oder der Vorteile von Gleichdruckgebläsen
oder Gleichdruckpumpen alle Bedarfsfälle decken zu können, kann man erfindungsgemäß von dem Reaktionsgrad ο,οο nach unten hin abweichen. Eingehende
Versuche des Erfinders haben gezeigt, daß man unter diesen Voraussetzungen das gesamte praktisch in Betracht
kommende Gebiet der'Gleichdruckgebläse bzw. Gleichdruckpumpen lückenlos beherrscht.
Durch passende Wahl des Reaktionsgrades kann man bei solchen Maschinen ohne oder ohne nennens-
werte Minderung des .Wirkungsgrades die Schaufelanzahl,
Laufrädtiefe, gesamte Baulänge, Spaltgrößen od. dgl. so bemessen, daß sie etwaigen besonderen
Betriebsbedingungen entsprechen. Soll z. B. die Baulänge der Maschine verkürzt werden, so geht man auf
einen höheren Reaktionsgrad, der sich also dem Gleichdruck nähert, wobei dann eine verhältnismäßig
. große Schaufelanzahl in Kauf genommen werden muß, während man deren Anzahl verringern kann, wenn man
ίο den Reaktionsgrad niedrig wählt, wodurch sich
etwaiger Schaufelverschleiß entsprechend weniger auswirkt. Durch Erniedrigung des Reaktionsgrades läßt
sich eine größere axiale Laufradlänge erreichen. Solche Laufräder haben gegenüber den axial weniger langen
u. a. den Vorteil, daß bei ihnen die Abnutzung der
Schaufeleintritts- und Schaufelaustrittskanten im Verhältnis zur gesamten Schaufelfläche eine geringere
Rolle spielt, so daß sie langer benutzt werden können. In entsprechender Weise können auch noch andere
besondere Betriebsbedingungen die Wahl des Reaktionsgrades beeinflussen.
Die Bedingung, daß der Reaktionsgrad negativ wird, läßt sich dadurch erreichen, daß nach Festlegung
der Schaufelwinkel der Laufradkanalquerschnitt radial verjüngt wird. Das Maß der Verjüngung errechnet
sich nach der nachstehend entwickelten Formel, wobei die Formelzeichen die untenstehende Bedeutung haben
und die den Formelzeichen beigefügten Indizes 0,1, 2,3
angeben, ob die betreffenden Formelzeichen Quer- _ 30 schnitten am Anfang oder am Ende der Laufschaufeloder
Leitschaufelkanäle angehören, während Formelzeichen ohne Index angeben, daß es sich um Querschnitte
an beliebigen Stellen von Lauf- oder Leitschaufelkanal handelt.
f = Druck in kg/m2, γ = Gewicht der Fördermenge
in kg/m3, u = Umfangsgeschwindigkeit in m/sec, w = Relativgeschwindigkeit in m/sec, c = Absolutgeschwindigkeit
in m/sec, R = Reaktionsgrad, H ='Förderhöhe in Meter, Q = Fördermenge in m3/sec,
F = Kanalquerschnitt senkrecht zur Kanalmittellinie in Quadratmeter, α = Winkel, unter welchem eine
Tangente an eine Schaufel in Strömungsrichtung (Richtung der Relativgeschwindigkeit w) die Ebene
trifft, welche durch die Achse des Laufrades und den betreffenden Querschnitt geht, F' = Kanalquerschnitt
senkrecht zur Laufradachse in Quadratmeter. Nach der Eulerschen Turbinengleichung ergibt.sich
-w
= R-s, (i)
ferner
w =
und-
bzw. F =
bzw. F0 =
Q_
Wn
aus Formel (ι) und (2)
λ/u*-
Fl
Da bei theoretisch exaktem Gleichdruck (Reaktionsgrad 0,00) der Druckanstieg
P-Po = O
(5)
ist, wird für diesen Fall
Qleichdruck —
(6)
Zur Erfüllung der erfindungsgemäßen Bedingung
R<o
(7)
ergibt sich, daß der Querschnitt F unterhalb des sich aus der Formel (6) ergebenden Wertes liegen muß.
Benutzt man an Stelle der Kanalquerschnitte F, welche rechtwinklig zur Kanalmittellinie liegen,
Schnitte F', welche die Laufradschaufelkanäle rechtwinklig zur Laufradachse schneiden, so ergibt sich
eine vereinfachte Näherungslösung des Erfindungsproblems nach der Formel
COSa
cos a
(8)
Die Leitschaufelkanäle werden erfindungsgemäß durch Verringerung ihrer radialen Höhe so bemessen,
daß ihr Querschnitt in Strömungsrichtung abnimmt, insbesondere ihr Austrittsquerschnitt kleiner ist als
die in Strömungsrichtung davor liegenden Querschnitte, so daß also die Bedingung
F3 < F < F2
(9)
erfüllt ist.
In der Zeichnung sind in den Abb. 1 und 2 Gebläse gemäß der Erfindung im Längsschnitt dargestellt,
während die Abb. 3 und 4 zur Erläuterung der Formern dienen.
Das Gebläse nach der Abb. 1 besteht aus einem Laufrad 4, auf dem die Schaufeln 5 auswechselbar
oder fest angebracht sind, wobei das Laufrad in einem Gehäuse 6 läuft. In diesem Gehäuse ist eine Leitvorrichtung
angeordnet, die aus einer mit Schaufehl 7 besetzten Nabe 8 besteht. Diese dient dazu, das durchströmende
Medium ganz oder nahezu drallfrei in den Diffusorraum 9 eintreten zu lassen.
Der Querschnitt F[ am Laufradaustritt ist kleiner
als der Querschnitt Fo am Laufradeintritt.
Während die Abb. 1 ein axial durchströmtes Ge- uo
blase zeigt, zeigt die Abb. 2 ein konisch durchströmtes Gebläse, bei welchem grundsätzlich die gleichen Verhältnisse
auftreten.
Die Abb. 3 zeigt einen abgewickelten Zylinderschnitt durch zwei Schaufeln bv b2 des Laufrades, die Abb. 4
einen ähnlichen Schnitt durch zwei Schaufeln dv d2
der Leitvorrichtung.
Bei Gebläsen oder Pumpen gemäß der Erfindung empfiehlt sich die Anordnung einer Leitvorrichtung
hinter dem Laufrad, in welcher die Umfangskomponente der Geschwindigkeit bei gleichzeitigem Druckabfall
aufgehoben wird, in Verbindung mit einem hinter dieser Leitvorrichtung angeordneten Diffusor.
Die Bemessungsvorschrift für die Leitvorrichtung ist in Formel (9) entwickelt. Trotz der aus Abb. 4 ersichtlichen
Verbreiterung des Kanals findet wegen der
in Abb. 2 dargestellten Verminderung seiner radialen Höhe die notwendige Querschnittsverminderung statt.
Die dadurch erzielte Beschleunigung des Fördermediums in der Leitvorrichtung bewirkt eine Verbesserung
des Wirkungsgrades des Diffusors.
Bei nach außen konisch durchströmten Gebläsen oder Pumpen erreicht man mit schwacher konischer
Durchströmung bereits Druckzahlen oder Fördermengen, die man bei Überdruckgebläsen oder Pumpen
nur mit fast radialer Durchströmungsrichtung erzielt, wodurch die Durchmesser der Maschine und damit der
Materialaufwand klein gehalten werden. Die konisch divergierende Durchströmungsrichtung läßt sich hinter
dem Laufrad leicht in nahezu axiale Richtung konvergieren.
Nach innen zu konisch durchströmte Gebläse haben den besonderen Vorteil, daß sie hinter dem Laufrad
einen sehr geringen Durchmesser erhalten, so daß man bei Sonderzwecken, z. B. Schiffbau, diese Stelle dorthin
verlegen kann, wo eine Wand oder ein Deck durchbrochen werden muß, so daß diese Durchbrechung nur
sehr klein gehalten zu werden braucht.
Claims (4)
1. Axial oder konisch durchströmtes Gebläse oder axial oder konisch durchströmte Pumpe zur
Förderung von Gasen oder Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß nach Festlegung der Schaufelwinkel
durch radiale Verjüngung des Laufradkanalquerschnittes der Reaktionsgrad auf einen
Wert kleiner als ο,οο gebracht wird.
2. Gebläse oder Pumpe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der
Laufschaufelkanäle rechtwinklig zur Kanalmittellinie an einem beliebigen Querschnitt durch das
Laufrad, insbesondere am Laufradaustritt, der Formel
F<
Fl
genügt.
3. Gebläse oder Pumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel α
an einem beliebigen Querschnitt durch das Laufrad und der Winkel a0 am Laufradeintritt mit den
Schnittflächen F' und Fo, welche die Schaufelkanäle
mit den jeweils zugehörigen Schnittebenen rechtwinklig zur Laufradachse aufweisen, in folgender
Beziehung stehen:
F' cos a0
Jt<„ cos α
4. Gebläse oder Pumpe nach den Ansprüchen 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt F der Leitschaufelkanäle (Abb. 4) rechtwinklig
zur Kanalmittellinie an einem beliebigen Querschnitt durch die Leitvorrichtung, insbesondere
der Querschnitt F3 am Austritt aus der Leitvorrichtung durch entsprechende Verringerung
der radialen Kanalhöhe kleiner ist als der entsprechende Querschnitt F2 am Eintritt in die Leitvorrichtung,
daß also
F3 < F < F2 6s
ist und somit der Kanalquerschnitt in der Leitvorrichtung stetig abnimmt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
5427 9.53
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE890698C true DE890698C (de) | 1953-08-13 |
Family
ID=580844
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DENDAT890698D Expired DE890698C (de) | Axial oder konisch durchströmtes Geblase oder axial oder konisch durchströmte Pumpe zur Forderung von Gasen oder Flüssigkeiten mit negativem Rea'ktionsgrad |
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---|---|
DE (1) | DE890698C (de) |
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