DD149105A5 - Laufrad,insbesondere fuer selbstansaugende turbopumpen mit seitenkanal - Google Patents

Abstract

Durch die Erfindung werden die volumetrischen Verluste vermindert und bei einfacherer Herstellung die stroemungstechnischen Verhaeltnisse verbessert. Die Aufgabe, ein Laufrad mit einer stroemungstechnisch guenstigen Konstruktion zu entwickeln, wird dadurch geloest, dasz das Laufrad 1 ein im wesentlichen dicht mit Schaufeln bestueckter Ring ist. Das Laufrad 1 weist ferner eine mit dem Profilradius des Seitenkanals 2 identische innere Woelbung auf und besitzt eine minimale Anzahl von Speichen 4, die durch axial verlaufende Trennwaende 5 begrenzte Kammern 7 bilden, wobei der Mittelpunkt des die Waende der Kammern 7 begrenzenden Kreisbogens mit dem Mittelpunkt des im Querschnitt halbkreisfoermigen Seitenkanals 2 zusammenfaellt.

Description

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Laufrad

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung bezieht sich auf ein Laufrad, insbesondere für selbstansaugende Turbopumpen mit einem Seitenkanal·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen;

Die sogenannten Turbokreiselpumpen arbeiten nach dem Prinzip der positiven Verdrängung. Die Betriebseigenschaften dieser Maschinen bringen es mit sich, daß die in ihrem Inneren befindlichen herkömmlichen Sternräder eine optimale Flüssigkeitsströmung nicht ermöglichen, wodurch der volumetrische Wirkungsgrad einen sehr niedrigen Wert hat. Das klassische Beispiel dafür ist das Schaufelrad von Siemens, das seit seiner Erfindung nicht wesentlich verändert wurde und noch heute den Stand der Technik bestimmt.

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Diese Schaufelräder haben weiterhin den Nachteil, daß ihre geometrischen Maße, die nach bekannten und traditionellen Konstruktionsmethoden bestimmt wurden, gießtechnische Probleme aufwerfen, weil sie schwer zu formen sind und nur mit einer hohen Ausschußquote gegossen werden können·

Ziel der Erfindung:

Durch die Erfindung werden die volumetrischen Verluste vermindert und die strömungstechnischen Verhältnisse bei selbstansaugenden Turbopumpen verbessert. Durch die Erfindung wird ferner der Gießprozeß zur Herstellung der Laufräder beherrschbarer und erleichtert·

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Laufrad mit einer strömungstechnisch günstigeren Konstruktion zu entwickeln.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Laufrad in einem Stück gegossen wird und an seiner ausseren Mantelfläche dicht mit Schaufeln bestückt ist· Das Laufrad weist ferner eine mit dem Profilradius des Seitenkanals identische innere Wölbung auf und besitzt eine minimale Anzahl Speichen, wobei die Anzahl der Speichen geringer ist als die der im Inneren des Laufrades ausgebildeten sog· Trennwände.

Die eine Seitenfläche des Laufrades bildet Kammern, die von axial verlaufenden Trennwänden begrenzt sind. Ein in Achsrichtung vorgenommener Schnitt des Bodenteiles der Kammern weist einen Kreisbogen aus, der von der Abschlußwand der einzelnen Kammern bis zum Rand des Rades verläuft· Die im axialen Schnitt gesehene halbkreisbogen-

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förmige Wand des Seitenkanals geht an ihrem äußersten Punkt kontinuierlich.in den Krümmungsradius der Kammerböden über, während ihr innerster Punkt mit dem inneren Umfang der Stirnwand in eine Linie fällt«

Der Seitenkanal ist demnach in der Form eines halben Torus ausgebildet, dessen Profilradius mit dem Krümmungsradius des gewölbten Teiles der Kammern identisch ist. Der Seitenkanal bildet mit dem Bodenteil der Kammern gemeinsam einen beinahe vollständigen Torus·

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform schließt sich das Laufrad,an seiner offenen Seite mit einem minimalen Luftspalt an den Seitenkanal an. In diesem Falle bildet der Seitenkanal zusammen mit den ihm gegenüberliegenden Kammern einen zu etwa 3/4 Teilen geschlossenen Torus.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laufrades sind die Schaufeln und die zur Nabe verlaufenden Speichen als in radialer Richtung gerade verlaufende Schaufeln ausgebildet, wodurch die das Laufrad enthaltende Pumpe in der Lage ist, in beliebiger Drehrichtung Flüssigkeit zu fördern,

Ausführungsbeispiel:

Die Erfindung wird anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit Hilfe der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: das in eine Pumpe eingebaute Laufrad,

Fig. 2: die Draufsicht auf die offene Seite des - Laufrades,

Fig. 3s auf der linken Seite den Schnitt . von Fig. 2,

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auf der rechten Seite die Abwicklung eines Schnittes durch die Schaufelbestückung·

Das Laufrad 1 ist auf einer Achse 3 befestigt und weist Speichen 4 auf· Die Speichen bilden Kammern 7, die von radial verlaufenden !Trennwänden 5 begrenzt werden« Der in Achsrichtung vorgenommene Schnitt des Bodenteils der Kammern enthält einen Kreisbogen, der von der Abschlußwand 11 der einzelnen Kammern 7 bis zum Rand des Laufrades 1 verläuft·

Die Pumpe wird in Pig· 1 durch die Pumpenteile 13a, 13b angedeutet. Am äußersten Punkt 8 der in axialem Schnitt gesehen halbkreisbogenförmigen Wand des in der Pumpe ausgebildeten Seitenkanals 2 schließt sich tangential der Bodenteil der Kammern 7 an· Der innerste Punkt 9 der halbkreisbogenförmigen Wand des Kanals 2 fällt mit dem inneren Umfang der Stirnwand 10 des Laufrades 1 in eine Linie, Die Anzahl der Trennwände 5 ist größer als die Anzahl der Speichen 4· · .

Das Laufrad 1 wird in einem Stück gegossen· Möglich ist jedoch auch eine geschweißte oder sonstige Ausführung. In dem dem Umfang zugewandten Teil des Laufrades 1 sind Kammern 7 ausgebildet, die durch Trennwände 5 voneinander getrennt sind· Der dem Umfang des Laufrades 1 zugewandte Teil der Kammern 7 weist eine Krümmung auf· Diese Krümmungen gehen in die einen identischen Krümmungsradius aufweisende Wand.des Seitenkanals 2 über.

Die axiale Abschlußwand der Kammern 7 erstreckt sich in radialer Richtung bis zu dem Punkt, an dem der sich an das Laufrad 1 anschließende Seitenkanal 2 den ihm gegenüberliegenden Raum sozusagen abschließt.

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Bei einer zweckmäßigen Ausfühieungsform des erfindungsgemäßen Laufrades fällt der Mittelpunkt des die Wände der Kammern 7 begrenzenden Kreisbogens mit dem Mittelpunkt des sich über einen Luftspalt anschließenden, im axialen Querschnitt halbkreisbogenförmigen Seitenkanals 2 zusammen, wobei die Radien der erwähnten Kreisbögen identisch sind.

Das auf die beschriebene Weise ausgebildete Laufrad 1 ist demnach im wesentlichen ein dicht mit Schaufeln bestückter Ring, dessen äußere Mantelfläche und die dem Seitenkanal 2 zugewandte Seite bis zum inneren Durchmesser des Seitenkanals geschlossen sind. Dieser auf einer Seite geschlossene Laufradring ist mit der Nabe 6 des Laufrades durch Speichen verbunden. In dem dargestellten Beispiel besitzt das Laufrad zwölf Speichen, jedoch sind auch Ausführungsformen mit weniger Speichen, zum Beispiel den minmalen Festigkeitsanforderungen entsprechend - mit drei Speichen möglich.

Die Habe 6 ist zwischen dem Ring und den Speichen an der Stirnseite offen, damit die in Achsrichtung des Laufrades 1 geförderte Flüssigkeit frei hindurchströmen kann.

Die Speichen 4 des Laufrades 1 und die Trennwände 5 der Kammern 7 sind in axialer Richtung nach oben zu (Fig. rechts) schwächer werdend ausgebildet, was den Vorteil hat, daß das Laufrad von einer Seite und in einfacher Weise eingeformt werden kann. Diese Ausbildung der Trennwände 5 hat den Vorteil, daß eine mit dem Laufrad versehene Pumpe in beiden Drehrichtungen arbeiten kann, was mit den bisher üblichen Pumpen ähnlichen Typs nicht möglich ist»

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Im zusammenmontierten Zustand schließt sich das Laufrad 1 über einen sehr kleinen Luftspalt an den im Pumpengehäuse ausgebildeten Seitenkanal 2 an und bildet mit diesem zusammen im axialen Schnitt gesehen einen beinahe völlig geschlossenen Torus, in welchem die Flüssigkeitsströmung ideal ist.

Claims (2)

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   Erfind ungsans p. ruch

   1. Laufrad, insbesondere für selbstansaugende Turbopumpen mit Seitenkanal, gekennzeichnet dadurch, daß es über durch radial verlaufende Trennwände (5) begrenzte Kammern (7) verfügt und der in Achsrichtung vorgenommene Schnitt durch diese Kammern einen Kreisbogen enthält, der sich von der Abschlußwand (11) der Kammern (7) bis zum Rand des Laufrades (1) erstreckt und im äußersten Punkt (8) der Wand des in axialem Aschnitt gesehen halbkreisbogenförmigen, in dem Pumpenteil (13aj_ ausgebildeten Seitenkanals (2) kontinuierlich in diesen übergeht, während der innerste Punkt der halbkreisbogenförmigen Wand des Seitenkänals (2) mit dem inneren Umfang der Stirnwand (10) des Laufrades (1) in eine Linie fällt, und ferner die Anzahl der Trennwände (5) größer ist als die Anzahl der Speichen (4).
2. 2. Laufrad nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Mittelpunkt des die Wand der Kammern (7) begrenzenden Kreisbogens mit dem Mittelpunkt des sich .über einen Luftspalt anschließenden, im axialen Querschnitt halbkreisbogenförmigen Seitenkanals (2) zusammenfällt und die Radien der erwähnten Kreisbögen identisch sind,

   3· Öaufrad nach Punkt 1 oder w, gekennzeichnet dadurch, daß die Speichen (4) und die Trennwände (5) in Richtung der ofeenen Seite der Kammern (7) schmaler werdend ausgebildet sind.

   eldmungen.

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