Trommelförmiges Laufrad für flüssige oder gasförmige Mtedien fördernde Kreiselmaschinen. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein trommelförmiges Laufrad für flüssige oder gasförmige Medien fördernde Kreisel maschinen mit von einem zentralen Hohlraum ausgehenden Durchflusskanälen, deren Aus trittsöffnungen die Mantelfläche der Trommel unterbrechen.
Dieses Laufrad ist dadurch ge kennzeichnet, dass die Rückwand jedes Durch flusskanals mit der Mantelfläche an einer Stelle zusammenstösst, welche vom Zentrum des Rades einen kleineren radialen Abstand aufweist, als die Vorderkante der Austritts öffnung des Kanals, um zwecks Vermeidung von Wirbeln zu erreichen, dass ein an der Vorderkante der Austrittsöffnung erschei nendes Teilchen des zu fördernden Mediums die Mantelfläche trifft und nicht an der Rückwand des Kanals anstösst.
Die beiliegende Zeichnung stellt beispiels weise mehrere Ausführungsformen des Er findungsgegenstandes dar.
Fig. 1 zeigt schematisch im Querschnitt einen abgewickelten Teil eines Laufrades; Fig. 2 ist ein Vergleichusdiagramm des Wirkungsgrades zweier Ausführungen; Fig. 3 zeigt im Schnitt nach III-III der Fig. 4 eine erste Ausführungsform; Fig. 4 zeigt diese Ausführungsform in Seitenansicht; Fig; 5 zeigt im Schnitt nach V-V der Fig. 6 eine zweite Ausführungsform; Fig. 6 ist eine Seitenansicht dieser Aus führungsform, teilweise geschnitten; Fig. 7 zeigt ähnlich wie in Fig. 3 eine dritte Ausführungsform, und Fig. 8 zeigt einen axialen Schnitt nach der Linie A-o-B in Fig. 3, durch eine wei tere Ausführungsform.
In F'ig. 1 ist im Querschnitt eine Aus trittsöffnung sowie -ihre nächste Umgebung für einen der Durchflusskanäle eines Lauf rades gezeigt, dessen Durchmesser der Ein fachheit halber unendlich gross angenommen ist. Demgemäss ist die Kontur der zylindri schen Mantelfläche cdurch die gerade Linie 1 dargestellt und die. Wände der Zwischen- räume 2, welche die Kanäle 3 trennen, sind parallel, wobei die Achse des Laufrades un endlich weit entfernt liebt. Das durch die Kanäle zu fördernde flüssige oder passförmige Medium bewegt sieh deshalb von unten nach ogen wie durch die Pfeile in der Figur ange deutet.
Das Laufrad dreht sieh entgegen demn LUhrzeigersinn wie durch den waagrechten Pfeil unten in der Figur angegeben.
4 bezeichnet eine krumme Fläche, die in dem einen Ende mit der Rückwand des Durch flusskanals in der Kante 6 zusammmenstösst und am andern Ende in die Mantelfläche überbeht. Der Druck der Flüssigkeit bezw. Luftsäule, die sich im Druekrolhr der Pumpe befindet, pflanzt sieh durch den nicht dar bestellten Diffusor, und zwar den Raum oberhalb der Linie 1 in der Figur, fort und sucht das zu fördernde Medium im entgegen gesetzten Weg durch die Durchflusskanäle des Laufrades zu drücken, d. h. nach unten in der Figur entgegen den Pfeilen.
Die Teilchen des zu fördernden Mediums bewegen sieh inm Diffusor herum, und zwar mit einer Ge schwindigkeit, die geringer ist als die Ge schwindigkeit des Laufrades und die allnmälh- lich in dem Masse abnimmt, wie man sieh im ringförmigen Raum von der Mantelfläche des Laufrades entfernt. Denkt man eich dlaher, dass das Laufrad stillsteht, dann ergibt sieh dieser Geschwindigkeitsunterschied als eine Bewegung der Teilchen um das Laufrad herum in entgegengesetzter Richtung der normalen Umdrehungsrichtung desselben, in der Figur also von links nach rechts.
Be trachtet man nun ein Teilchen a, das längs der Mantelfläche des Laufrades in dieser rela tiven Bewegung gleitet, sieht man, dass das Teilchen, welches an der Vorderkante 7 der Austrittsöffnung des Durchflusskanals er scheint, unter dem Einfluss des erwähnten Druckes sieh nach unten durch den Durch flusskanal zu bewegen sucht. Je breiter der Kanal in peripherischer Richtung ist, um so weiter wird das Teilchen in demselben ge langen können, ehe es die andere Seitenwand des Kanals erreicht. Einige der Stellungen des Teilchens während der Bewegung sind in der Fig. 1 durch die Buchstaben b, c, d lund e 1bezeichnei. Wie ans der Figur ersieht- tick, berülhren die Teilchen eine brumme Kurve 5.
Falls die Fläche 4 nicht die dar gestellte kurvenfürmige Gestalt hätte, wäre das Teilchen an der llüiclkwand des Kanals angestossen, und es hätten sich Wirbel in dem zu fördernden Mledium gebildet, was einen herabgesetzte@ Wirkungsgrad der Pumpe zur Folge haben würde. Wie die Figur aber zeiht, trifft das Teilchen in der Stellung e die lFläclhe -4, dlie von der Rückkante 6 ausgeht. Die Vorderkante 7 nmuss also vom Zentrum des Laufrades weiter entfernt sein als die Kinterkante 6, derart, dass das Teilchen wie der zur Peripherie rdes Laufrades emporge hoben wird.
Es versteht sich, dass es eine Arbeit erfordert, das Teilehen zur ursprüng- liclhen Balhn längs der Fläche 4 zurückzufüih- ren. Daher muss der Abstand 6-8 einerseits so gross sein, dass die Fläche 4 die Teilchen auffangen kann, und anderseits so klein, dass die erwväilhnte Arbeit möglichst beschränkt vwird.
Ein zu grosser Albstand 6-8 zeigt sieh auch dadurch, d,a,ss3 der von der Pumpe ge- leistet@ Druck herab; rsetzt wird. da ja gerade die R@ichwände der Kanäle die wirk,amnsten - sind zur der Reaktion, die dem zu fördernden Medium den erforderlichen Druck beibringen.
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Ferner sieht man, dass der Wirkungsgrad gemäss der Kurve #2 über einen weit grösseren Bereich gut ist als es mit der Kurve #1 der Fall ist. Im Bereich von 2 bis 9 m3/geförderte Luft menge pro Minute schwankt der Wirkungs grad des verbesserten Laufrades zwischen etwa 78 und 92 %, während der Wirkungs grad des bisher bekannten Laufrades in dem selben Bereich zwischen etwa 60 und 86 schwankt.
In Fig. 3 und 4 ist eine erste Ausfüh- rungsform eines trommelförmigen Laufrades für eine Kreiselpumpe für flüssige oder gas förmige Medien dargestellt. Die Trommel 9 weist im Querschnitt rechteckige Durchfluss kanäle 10 auf, welche vom zentralen Hohl raum 11 ausgehen, und deren rechteckige Austrittsöffnungen 12 die zylindrische Man telfläche des Laufrades unterbrechen.
Die zy lindrische Mantelfläche geht mit einer Ab rundung 13 in die Rückwand 10' jedes Durch flusskanals über, wobei die Ansatzstelle 6 der Abrundung an der Rückwand vom Zentrum des Rades einen kleineren radialen Abstand aufweist als die Vorderkante 7 ,der Austritts öffnung des Kanals, so dass ein an der Vor derkante 7 der Austrittsöffnung des Kanals erscheinendes Teilchen des zu fördernden Me diums diese Abrundung während der Rota tion des Rades trifft und, wie in Fig. 1 dar gestellt, zur Peripherie des Rades emporgeho ben wird. Der Unterschied in radialem Ab stand zwischen der Vorderkante 7 und der Stelle 6 beträgt höchstens ein Zehntel des radialen Abstandes der Vorderkante 7.
Wie in Fig. 3 ersichtlich, sind die Eintrittsenden der Durchflusskanäle 10 in der Rotationsrich- tung des Laufrades vorwärts .gekrümmt. Fer- nur ist das Verhältnis zwischen der Abmes sung g der Durchflusskanäle in axialer Rich tung und f senkrecht dazu mindestens gleich 3.
In der Ausführungsform nach Fig. 5 und 6 weist das Laufrad zwei Seitenwände 15 und 16 auf, welche je mit einer radial gerich teten Rückwand 17 und der einen Teil der Mantelfläche bildenden Wand 18 verbunden sind. Der Rückwand 17 der Durchflusskanäle 10 stösst mit der Wand 18 in einer Hinter kante 6 zusammen, welche einen kleineren radialen Abstand aufweist als die Vorder kante 14, so dass, ähnlich wie für die Ausfüh rungsform nach Fig. 3 und 4, ein an der Vor derkante 14 erscheinendes Teilchens des zu fördernden Mediums die Wand 18 während der Rotation, des Rades trifft und der Wand 18 entlang gleitet.
Die Rückwand 17 des Kanals und die Wand 18 können in einem Stück gegossen sein, oder sie können aus einem einzigen Blech angefertigt, oder durch Zusammenschweissen von zwei Blechstücken hergestellt werden.
Die Wand 18 reicht nicht ganz bis an die nächste Rückwand 17, sondern lässt eine Aus trittsöffnung 12 frei für das vom Innern des Laufrades zum Diffusor zu fördernde Me dium.
Eine punktiert dargestellte imaginäre Wand 19 ist als eine Abgrenzung aufzufassen für diejenigen Fliess igkeits- oder Luftteil chen:, die durch ,das Laufrad hindurchfliessen, und für diejenigen Teilchen, :die nicht in Be wegung sind oder in geschlossenen Kreisen in dem sektorförmigen Raum 19' herumfliessen.
In der in Fig. 7 dargestellten Ausfüh rungsform sind :dieAustrittfienden der Durch- flusskanäle in der Rotationsrichtung rück- wärts gekrümmt, um eine Einschnürung au der Mündung dieser Kanäle zu bewerkstelli gen., wobei ein z"Äeekmä.ssiges Saugen an die ser Stelle erzielt wird.
F'ig. 8 zeigt eine Ausführungsform eines Laufrades, bei dem die Endflächen der Trom mel als Mantelflächen von Kegeln mit stump fem Öffnungswinkel ausgebildet sind., deren Spitzen gegeneinander gerichtet sind, wo durch erreicht wird, dass die Austrittsöffnun gen besonders schmal werden.
Die beschriebenen Laufräder zeichnen sich durch einfache Konstruktion aus, und weisen den Vorteil auf, dass für eine Pumpe, welche in flüssigkeitsgefülltem bezw. gas gefülltem Zustand, aber mit abgesperrter Druckleitung arbeitet, nur ein mässiger Kraftaufwand notwendig ist, so dass bei nor malem Betrieb ein guter Wirkungsgrad er reicht wird. Dieser Wirkungsgrad wird durch die Ausbildung des Laufrades verbessert, da die Durchgangsgeschwindigkeit von Flüssig e keifen bezw. Gasen gering ist und möglichst bleichbleibend gehalten wird, wodurch die Verluste infolge Reibung und Wirbelbildung sowie Verluste an lebendiger Kraft herab- in werden.
Die Bauart der beschriebenen Laufräder ermöglicht ferner, einstufige Pumpen zu bauen, während man, beiden bisherigen Kon- struktionen, um denselben Druck zu erzielen, meistens zwei oder mehr Stufen benutzen musste.