DE2004166A1 - Vorpumpe,insbesondere fuer leichtfluechtige Fluessigkeiten - Google Patents

Description

Dipl.-Ing. Egon Prinz pe i_{a iu}

Dr. Gertrud Hauser eooo Maneh.» 6o, ■ ·» *»Λ IS/U

Dipl.-Ing. Gottfried Leiser Ern.b.rg™tra_M.i9 20 OA 1 6 6

.Patentanwälte

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Unaer Zeichen: P 2054

Vorpumpe insbeaondere für leichtflüchtige Flüssigkeiten

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In Pumpsystemen für verdanipfbare Flüssigkeiten und insbe-r sondere in Brennstoffspeisesyatemen für Flugzeuge, in denen Flüasigkeit unter hohem Druck durch eine volumetriaehe Pumpe abgegeben, wird, ist es üblich, an der Einlaßaeite die ser Pumpe eine sogenannte Vorpumpe anzuordnen, um einen entsprechenden Einlaßdruck für die volume-triache Pumpe aufrecht zu erhalten. Ba iat üblich, eine derartige Vorpumpe auch in den Fällen vorzuaehen, in denen eine zuaätzliche Förderpumpe im Brennatoffgang oder an einer anderen Stelle der Flüssigkeitaspeiäeleitung angeordnet ist., Derartige Vorpumpen wurden bisher als. Zentrifugalpumpen ausgebildet, die eine große Flexibilität bezüglich der Förderleistung bieten. Es können jedoch bei verdampfbaren Flüssigkeiten Zustände auftreten, beispielsweise im Fall eines Ausfalls einer Förderpumpe, oder wenn in die Speiseleitung eine Förderpumpe geleert ist, in denen die Flüssigkeit, die die Vorpumpe erreicht, einen hohen, volumetrisohen Prozentsatz an freiem Dampf oder Gas .(Luft) enthalten kann und dies kann im Fall einer Zentrifugalpumpe dazu führen, daß die Pumpe nicht mehr ansaugt oder nicht mehr gefüllt wird und dies führt zu einem Unterbrechen des Pumpvorgangea»

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte

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Pumpe zu schaffen, die als Vorpumpe für Flüssigkeiten verwendet werden kann, die leicht flüchtig aind oder die Gaae und/oder Dämpfe enthalten können. Gemäß der Erfindung weiat eine Axialatrömung-Flügelradpumpe ein Flügelradgehäuse auf, welches eine Umfangswandung hat, einen Einlaß an einem Ende und einen Auslaß am anderen Ende und ein Flügelrad in dem Gehäuae, welches schrauben- oder sehneokenförmige Flügel aufweist und dieses Flügelrad ist um seine Achse herum drehbar, um eine Flüssigkeitsströmung vom Einlaß zum Auslaß hin zu erzeugen, wobei der Auslaß im Abstand von der Drehachse des Flügelrades angeordnet ist, um zu bewirken, daß die Flüssigkeitsströmung sich im wesentlichen innerhalb eines Ringes in der Nähe der Umfangswandung des Gehäuses befindet, woduroh ein neutraler, zentraler Kamm freigelassen wird, dessen Durohmes3er sich vom Einlaß zum Auslaß hin verbreitert und zwar wenn durch die Einwirkung der FlügeIradschaufeln die Geschwindigkeit der Flüssigkeit vom Einlaßende zum Auslaßende hin zunimmt. Dies stellt sicher, daß die geförderte Men&e verhältnismäßig frei von derartigen Zusätzen ist mit Ausnahme von denjenigen, die in der Flüssigkeit in der Nähe des Auslaßendes durch die Druckzunahme gelöst werden. Vorzugsweise ist das Flügelrad als Mehrfachschraube ausgebil-

Der Durchmesser des Einlaßabschnittes des Pumpengehäuses ist vorzugsweise konisch ausgebildet und es wird ein kleiner Durohmesser am Einlaß vorgesehen und dieser Durchmesser verbreitert sich zu einem zylindrischen Abschnitt mit parallelenSeiten hin und die Schraubendes Schraubenrades be- ^; ginnen vorzugsweise am Abschnitt des Gehäuses mit kleinstem Durohmesser, um auf die Flüssigkeit einzuwirken, sobald diese in die Pumpe eintritt,, woduroh eine Diffusorwirkung ausgeschaltet wird, und daduroh werden hydrodynamische Verluste vermieden, die normalerweise bei einer Diffusoratufe auftreten»

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Ein Brennstoffsystem,."welches die erfindungsgemäße Vorpumpe aufweist, bildet einen anderen Aspekt der Erfindung.

Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung soll nunmehr unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert werden· In der Zeichnung ist sohematisoh ein Brennstoffsystem dargestellt, welches eine Vorpumpe aufweist, die im Axialschnitt veranschaulicht ist. ·

Das dargestellte Brennstoffsystem weist einen Brennstoffbehälter 1 auf, der mit einer Förderpumpe 2 ausgerüstet ist. % Biese Förderpumpe fördert den Brennstoff vom Behälter 1, beispielsweise einem Tragflächenbeliälter eines Flugzeuges., zu einer Brennstofförderleitung 3· Diese führt über eine Vorpumpe 4 zu einer Brennstoffzumeßpumpe 5. Diese Brennst of fzumeßpumpe 1st mit einem Brennstoffsteuersystem 6 verbunden, welches die Zuspeiaung von Brennstoff zu einem Verbrauoher steuert, wobei der Verbraucher als Brennerdüse 7 dargestellt ist. Unter bestimmten Bedingungen, die sehr häufig bei Flügen in großen Höhen auftreten, kann der Brennstoff in der Leitung 3, der die Pumpe 4 erreicht,_sich nahe bei seinem Siedepunkt befinden und daraus folgt, daß der Brennstoff , der in die Vorpumpe 4 eintritt, einen hohen volmetri- λ sohen Prozentsatz von freien Dämpfen oder Gasen enthalten kann, die im Brennstoff gelöst sind. Die Anwesenheit derartiger gasförmiger Zumisohungen macht eine Zentrifugalpumpe als Vorpumpe unwirksam. Die Vorpumpe, die erfindungsgemäß verwendet wird, weist ein im allgemeinen zylindrisches Gehäuse 8 auf, welches am Eihlaßende einen konischen Abschnitt 9 hat, μ einen kleinen Einlaßdurchmesser zu bilden, der im wesentlichen gleich den des benachbarten Endes 10 der Brennstoffleitung 3 ist. Am. Auslaßende weist äaa 3-ehäuse 8 eine Spirale 11 auf, die zu einer Auslaßleitung 12 führt, die. mit dem Einlaß der Sumeßpumpe 5. über eine leitung 13 verbunden ist. Im Gehäuse ist ein Hotor angeordnet, der

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an einer Welle 14 montiert ist. Dieser Rotor weist einen im wesentlichen zylindrischen Nabenabschnitt 15 auf, der sich durch das Gehäuse 8 und den konischen Abschnitt 9 hinduroh erstreckt« Dieser Rotor iat mit vier schrauben- oder schnekkenförmigen Flügeln oder Blättern 16 ausgerüstet, um ein Vierblattschraubenrad zu schaffen, wobei die Windungen dieses Schraubenrades sich von der Nabe 15 aus bis dioht zur Wandung des Gehäuses 8 und des konischen Abschnittes 9 hin erstrecken« Der Rotor ist derart ausgebildet, daß dieser in Richtung des Pfeiles A gedreht werden kann, so daß dessen

•schraubenförmige Blätter eine Masse antreiben, die sich nicht um ihre Achse dreht oder die sich um ihre Achse mit einer Drehzahl dreht, die geringer als die der Schaufelblätter ist, wobei der Antrieb zum Spiralabsohnitt 11 hin erfolgt. Irgend eine Flüssigkeit, die durch den Einlaß 10 eintritt, wird fortschreitend beschleunigt, wenn sie sich durch die Gehäuseabschnitte 9 und 8 hindurch bewegt. Da das Volumen der Flüssigkeit während dea Durchgehens durch die Pumpe nicht zunimmt, so folgt, daß der Querschnitt, der sich bewegenden Flüssigkeit, auf ihrem Weg vom Einlaß 10 zur Spirale 11 hin, abnimmt, was dazu führt, daß die Masse der geförderten Flüssigkeit einen fortschreitend abnehmenden Teil des Querschnittes zwischen der Gehäusewandung 9> 8 und * der Rotornabe 15 einnimmt. Da die Flüssigkeit ebenfalls eine Wirbelbewegung um die Rotorachse durchführt, wird die Flüssigkeit durch die Zentrifugalwirkung in den äußren Teilen des Querschnittes sich befinden, während der restliche Teil des Pumpengehäuses, in der Nähe der Rotoraohse, der von üieser sich bewegenden Flüssigkeit durch eine Grenzzone 17 getrennt ist, die in der Zeichnung etwa als Konus dargestellt ist, eine stationäre Nabe bildet, wobei diese stationäre Nabe, wenn die Flüssigkeit, die in die Pumpe eintritt, eine Flüssigkeit ist, die im Zustand unterhalb des Siedepunktes liegt, ebenfalls eine Flüssigkeit ist. Wenn die eintretende Flüssigkeit freie Dämpfe und/oder Gase bil-

det,

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det, so v/ird die Nabe diese Gase und Dämpfe enthalten und zwar wegen der Zentrifugalkraft und wegen des geringen spezifischen Gewichtes dieser Gase» Die Gase haben die Neigung, zur Nabe 15 des Rotors hin zu wandern. Es ist zu erkennen, daß die Schräubenblätter 16 des Rotors, die sich dicht zu den zylindrischen Wandungsabsohnitten 8 des Gehäuses hin erstrecken, sich noch in den konischen Abschnitt 9 hinein erstrecken und in diesem Abschnitt nehmen die Durchmesser der Schraubenblätter entsprechend dem konischen Winkel ab und zwar bis zu einer Stelle dicht beim Eintrittsabschnitt 10 des Gehäuses, der einen minimalen Durchmesser aufweist. Dadurch wird sichergestellt, daß die Pumpantriebswirkung auch im konischen Abschnitt 9 des Gehäuses erfolgt. Hierdurch wird die flüssigkeit, die gepumpt wird, über ihre gesamte Wegstrecke durch das Pumpengehäuse hinduroh beschleunigt und auf diese Weise werden Druckverluste ausgeschaltet, die normalerweise in Abschnitten mit zunehmenden Durchmessern von leitungen auftreten, und zwar durch die Unvollstan-, digkeiten der sogenannten Diffusorwirkung.

Die Wirkung des schraubenförmigen flügelrades führt zu einer beträchtlichen Druckerhöhung der flüssigkeit vom Einlaß der Pumpe zum Auslaß und der größte Teil der Dämpfe und Gase, der am Eintritt der Pumpe aus der flüssigkeit austritt, wenn sich die flüssigkeit im Zustand des geringsten Druckes befindet, wird wieder kondensiert oder wieder gelöst, wenn der Druk der gepumpten flüssigkeit zum Auslaßende der Pumpe hin zunimmt und es ist zu beobachten, daß im Hinblick auf die

in einwirkenden Zentrifugalkräfte diese Rekondensation der Nähe der Grenzzone 17 erfolgt, so daß irgendwelche Implosionswirkungen, die mit dieser Rekondensation verbunden sind, in einem Abstand von der Gehäusewandung und der fluge!radnabe auftreten und dadurch werden sogenannteKavitationsschaden ausgeschaltet. Nicht absorbierte Reatgaskomponenten können sehr leioht mit einem Abzugsystem 18abgezogen werden, das

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an irgend einer Stelle mit der Plüasigkeitsnabe innerhalb der Grenzzone 17 verbunden iat.

Verschiedene Einzelheiten der beschriebenen Konstruktion können abgeändert werden und diea liegt im Ealunen der Erfindung. Die Anzahl der Sohneoken- oder Schraubenflügel muß nicht unbedingt vier sein und diese Anzahl kann abgeändert werdene

Patentansprüche

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Claims (1)

1. :: - 7 - 200A166

   Patentansprüche

   Axialströmungs-Flügelradpumpe mit einem Flügelradgehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse eine. Umfangs-wandung aufweist, einen Einlaß am einen Ende und einen Auslaß am anderen Ende, daß ein Flügelrad in dem Gehäuse sohrauben- oder schneckenförmige Flügel aufweist und daß das Flügelrad um die Achse herum drehbar ist, um eine Flüssigkeitsströmung vom Einlaß zum Auslaß zu erzeugen und daß der Auslaß im Abstand von der Drehachse des Flügelrades angeordnet ist, so daß die Flüssigkeitsströmung im wesentlichen innerhalb eines Ringraumes in der Nähe der Umfangswandung des Gehäuses angeordnet ist,.wobei ein neutraler mittlerer Kern verbleibt, dessen Durohmesser vom Einlaß zum Auslaß zunimmt, wenn duroh die Einwirkung der Flügelradblätter die Geschwindigkeit der Flüssigkeit vom Einlaß- zum Auslaßende hin zunimmt. ..

   2, Pumpe nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß die Blätter des Flügelrades die Form einer Mehrfachechraube oder Mehrfachschnecke haben.

   3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse von einem kleinen Durohmesser am Einlaß zu einem eylindrisohen Abschnitt konisch hin verläuft, wobei der zylindrische Abschnitt mit dem Auslaß verbunden ist und daß die Schraubenflügel des Flügelrades am Abschnitt des Gehäuses mit dem kleinsten Durchmesser beginnen.

   4* Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Flügelradgehäuse am Auslaßende ein Kanal vorgesehen ist, der mit dem neutralen Mittelkern verbunden ist, um gasförmige Materialien, die sich aus der Flüssigkeit abgeschieden haben und zwar unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft aus der Pumpe ablassen zu können.

   5. Brennstoffsystem mit einem Brennstoffbehälter und mit einer Förderpumpe und mit einer Vorpumpe und mit einer Spei-

   8epumpe,-Ö09833/U04

   sepumpe, die mit dem Behälter in Serie verbunden aind, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorpumpe eine Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ist.

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