DK142554B - Beskovlet diffusor med indstillelige skovle. - Google Patents

Description

14255Λ i

Opfindelsen angår en beskovlet diffusor af den i krav 1's indledende del angivne art.

I en strømningspumpe tjener diffusoren til at omdanne den transportmediet af løbehjulet tildelte hastighed 5 til tryk. Den største hastighedsreduktion ved passagen gennem diffusoren og dermed det største tryk og den bedste virkningsgrad opnås , når diffusoren er beskovlet .

I mange tilfælde er det ønskeligt, at en strømningspumpe skal kunne afgive f.eks. forskellige transportmedie-10 mængder med samme tryk, og i sådanne tilfælde bør diffu-sorens skovle være indstillelige, således at de ved mindre transportmediemængder bringes til at forløbe mere tangen-tialt end ved større transportmediemængder.

Under transportmediets bevægelse gennem en beskovlet 15 diffusor vil der på skovlenes bort fra pumpeaksen vendende sider opstå et større medietryk end på skovlenes mod pumpeaksen vendende sider, idet skovlene har til formål at afbøje mediumstrømmen således, at den forlader den beskov-lede diffusor så radialt som muligt i forhold til pumpe-20 aksen. I det følgende benævnes en diffusorskovls bort fra pumpeaksen vendende side, hvor der hersker relativt høje tryk, som "tryksiden", medens skovlens mod pumpeaksen vendende side, hvor der hersker relativt lavere tryk, analogt med den almindelige terminologi i forbindelse med 25 profiler til strømningstekniske apparater, fx bæreplaner til fly, benævnes som "sugesiden". Det er almindelig kendt, at der på fx aerodynamiske profiler dannes et fortykket grænselag på sugesiden, og at dette grænselag ved større trykforskelle mellem profilets tryk- og sugeside vil have 30 tendens til afløsning ved profilets bagkant. I overensstemmelse hermed vil der også i en beskovlet diffusor være tendens til hvirvelafløsning fra sugesiden af skovlenes bageste ender.

I en beskovlet diffusor med indstillelige skovle 35 må der nødvendigvis af hensyn til fremstillingstolerancer og elastiske deformationer under drift forekomme spalter 2

1A255A

mellem skovlenes sidekanter og diffusorvæggene, og som følge af trykforskellen mellem hver skovls trykside og sugeside vil der gennem disse spalter overføres medium fra tryksiden til sugesiden, hvilket medfører en forøgelse af 5 såvel tykkelsen som udbredelsen af det fortykkede grænselag på hver skovls sugeside og som følge af hvirvelafløsning medfører dette en væsentlig reduktion af pumpens virkningsgrad sammenlignet med en tilsvarende pumpe, hvis diffusor har faste skovle.

10 Formålet med opfindelsen er at angive en diffusor af den omhandlede art, ved hvilken trods anvendelsen af indstillelige skovle tværstrømningen om disses sidekanter i det mindste er begrænset, så at diffusoren får en forbedret virkningsgrad.

15 Ifølge opfindelsen er dette opnået ved den i krav 1's kendetegnende del angivne udformning. Denne medfører, at størstedelen af den mediemængde, der fra en skovls trykside om skovlens sidekanter søger mod skovlens sugeside, vil optages i udtagningen og fra denne ledes ud gennem af-20 gangsåbningen, der yder en væsentlig mindre modstand mod medieafgangen end den smalle spalte mellem skovlkanten og den tilstødende diffusorvæg, og da afgangsåbningen er beliggende på skovlens bageste halvdel, vil medieudstrømningen gennem denne kun i mindre grad påvirke grænselaget .25 på sugesiden. En yderligere fordel ved denne udformning ligger heri, at det uden skadelig indvirkning er muligt at anvende grovere tolerancer i forbindelse med skovlfremstillingen, hvilket ikke alene billiggør denne, men også letter skovlindstillingen.

30 Mest hensigtsmæssigt kan ifølge opfindelsen udform ningen endvidere være som angivet i krav 2, så at den udtagningen mod ydersiden begrænsende væg får ensartet tykkelse, hvorved tværstrømningen om skovlsidekanterne over hele skovllængden bliver ensartet, hvilket igen bevirker 35 den mindst mulige skadelige indflydelse på grænselagets tykkelse.

142554 3

En indstillelig skovl er sædvanligvis blot ved sin ene side forbundet med et til skovlens drejning tjenende, gennem diffusorvæggen sig strækkende drejeorgan, der medfører en uensartet og noget mindre tværstrømning ved den 5 skovls idekant, der er forbundet med drejeorganet. Derfor kan fordelagtigt udformningen yderligere være som angivet i krav 3, hvorved der sikres trykudligning mellem skovlens to udtagninger, hvilket dels delvis udligner forskellen mellem tværstrømningerne ved skovlens to sidekanter, dels 10 medfører en over skovlens bredde jævnt fordelt medieafgang gennem afgangsåbningen eller -åbningerne, så at medieafgangen fra udtagningerne foregår jævnt fordelt over skovlens bredde, hvilket sikrer den mindst muligt indflydelse på grænselaget og dets tykkelse.

15 Hensigtsmæssigt kan ifølge opfindelsen udformningen desuden være som angivet i krav H, hvorved hver af de to udtagninger kan gives et forholdsvis stort rumfang, således at der i udtagningerne som følge af forbindelsen til skovlens sugeside opretholdes et tryk, der ikke afviger 20 væsentligt fra trykket på denne, hvorfor kun en ganske ringe mængde medie vil søge at strømme om hver udtagnings mod sugesiden vendende begrænsningsvægs sidekant, hvilket igen bevirker, at tværstrømningens indflydelse på skovlsugesidens grænselag reduceres til et minimum.

25 I dette tilfælde kan udformningen yderligere hen sigtsmæssigt være som angivet i krav 5, så at skovlen i alt væsentligt kommer til at bestå af et skovlydersiderne dannende svøb, der er afstøttet af en eller flere længdegående midterplader, således at der dels sikres det størst 30 mulige rumfang af udtagningerne, dels en fuldstændig trykudligning i det af disse dannede hulrum.

Afgangsåbningerne kan udformes på forskellige steder og forskellige måder, og den mest hensigtsmæssige udformning vil i nogen grad afhænge af strømningspumpens af-35 gangstryk og gennemsnitlige transportmængde.

En særlig simpel udformning kan opnås, såfremt ifølge opfindelsen udformningen er som angivet i krav 6, en k 162554 udformning der er særlig hensigtsmæssig i forbindelse med mindre medietransportmængder. Fordelagtigt er det i dette tilfælde, såfremt udformningen yderligere er som angi- . vet i krav 7» hvorved udstrømningen fra udtagningerne får 5 mindst mulig indflydelse på skovlens sugesidegrænselag.

Særlig i forbindelse med større medietransportmængder og større afgangstryk kan udformningen også være som angivet i krav 8, hvorved skovlsugesidens egentlige grænselag forbliver upåvirket og efter afgangsåbningen accelereres af 10 den fra udtagningerne afstrømmende mediemængde og sammen med denne møder grænselaget fra skovlens trykside uden væsentlig turbulens.

Udformningen kan imidlertid ifølge opfindelsen også være som angivet i krav 9» hvorved det udstrømmende medium 15 successivt opblandes med grænselaget og virker beroligende på dette.

Det skal bemærkes, at det f.eks. fra US-PS 2,803.^28 er kendt i en vandturbine med faste eller indstillelige statorskovle at udforme disse hule og til hver skovls hul-20 rum under tryk at lede luft, der afgår fortrinsvis fra skovlens nederste, mod løbehjulet vendende kantdel, men eventuelt gennem huller langs hele statorskovlens mod løbehjulet vendende kant. Denne luft.har til formål at reducere støj og slid som følge af de ved vandets strømning om 25 statorskovlene dannede cavitationer i vandstrømmen, idet cavitåtionerne udfyldes med luften.

Endvidere er det f.eks. fra US-PS 3.237.850 kendt i aksialblæsere med statorskovle også at udforme i det mindste nogle af disse hule og ved hjælp af en særlig blæ-30 ser, der er anbragt inde i det inden for statordelen værende, statorskovlene bærende motorhus, at blæse luft gennem de hule statorskovle og ud gennem ved disses sugesider udformede spalter med det formål at forøge grænselagets tykkelse og at d^ive det bagud, hvilket skulle be-35 virke en reduktion af det til frembringelse af en bestemt strømningsmængde gennem blæseren fornødne omdrejningstal af dennes rotor.

; 'Λ".' . ::. .»;· “, -a U2554 5

Yderligere er det f.eks. fra US-PS 3 .,365.1 21+ kendt i en flertrinsaksialkompressor med fra et udvendigt stator-hus indad mellem rotorskovlkransene sig strækkende stator-skovle i en eller flere af statorskovlkransene at lade 5 statorskovlene være hule og ved deres mod løbehjulsnavet vendende ende udvise en mod luftgennemstrømningsretningén gennem kompressoren vendende spalte, medens skovlhulhedernes modstående ender er forbundet med en statorhuset omgivende manifold. Herved skulle det være muligt fra kompres-10 soren at aftage luft under tryk til andet formål end kompressorens hovedformål, f.eks. i fly til frembringelse af kabineovertryk fra de som fremdrivningsmotorer tjenende gasturbiners kompressorer.

Ingen af disse kendte statorudformninger har imid-15 lertid, hverken med hensyn til udformning eller formål no-7 get tilfælles med diffusoren ifølge den foreliggende opfindelse.

Opfindelsen vil i det følgende blive nærmere forklaret under henvisning til tegningen, på hvilken 20 fig. 1 skematisk viser et aksialsnit gennem en ud førelsesform for en beskovlet diffusor ifølge opfindelsen, fig. 2 i mindre målestok og skematisk et segment af en diffusor ifølge opfindelsen, set fra siden med den ene sidevæg fjernet, 25 fig- 3 et til siden for midten beliggende længdesnit gennem en udførelsesform for en skovl til en beskovlet diffusor ifølge opfindelsen, fig. 1+ et snit efter linien IV-IV i fig. 3, fig. 5 et snit efter linien V-V i fig. 3, 30 fig. 6 et til fig. 3 svarende snit gennem en anden udførelsesform for en skovl til en diffusor ifølge opfindelsen, fig. 7 et snit efter linien VII-VII i fig. 6, fig. 8 og 9 til fig. 3 og 6 svarende længdesnit gen -35 nem to yderligere udførelsesformer for en skovl til en diffusor ifølge opfindelsen, og fig. 10 et snit efter linien X-X i fig. 9.

6 14)2554

Den i fig. T viste diffusor er i en centrifugalkom-presser indskudt mellem dennes antydede løbehjul 11 og ikke nærmere viste spiralhus. Diffusoren 10 har to parallelle sidevægge 12 og 1^-, mellem hvilke der, som det frem-5 går af fig. 2, er anbragt et antal skovle 16. I væggen ilter der for hver skovl 16 drejeligt lejret en aksel 18 med en indvendig randflange 20, hvis frie side ligger i flugt med væggen 1 lt' s inderside. Akselen 18 bærer på sin yderside en arm 22,' som fastholdes til akselen 18 ved hjælp af 10 to bolte 2b, der strækker sig helt gennem akselen 18 og er fastskruede i gevindhuller 25 i en senere nærmere omtalt kropdel 26 i skovlen 16, som yderligere på sin mod væggen 1^· vendende side har et fremspring 28 med samme længde som hovedet 20's diameter, således at skovlen 16, når 15 boltene 2b er antrukne, er spændt fast ind mod akselen 18, men idet der dog ved begge skovlen 16's sidekanter foreligger en spalte 30 mellem skovlen og den tilstødende væg 12 eller 1H, således at skovlen 16 er frit drejelig inde i diffusoren 10, Samtlige arme 22 er indbyrdes forbundne, 20 således at samtlige skovle 16 kan indstilles samtidigt og ensartet.

Den i fig. 3 viste udførelsesform for en skovl til en diffusor ifølge opfindelsen er tænkt fremstillet ved støbning eller presning og har, som det fremgår af fig. 4, 25 et H-formet tværsnit med en ret svær kropdel 26, hvori gevindhullerne 25 er udformede. H-profilets yderflanger 32 strækker sig, som det fremgår af fig. 3, rundt om hele skovlen 16, når bortses fra en afbrydelse eller åbning 3¼ ved den bageste ende af skovlen 16's i den viste udførel-30 sesform forholdsvis flade sugeside. Skovlen 16's nævnte udformning medfører, at der ved hver skovlsidekant er dannet en i skovlens længderetning forløbende og bortset fra åbningen 3¾ i forhold til skovlens udvendige sideflader aflukket udtagning 36. De to udtagninger 36 på hver 35 sin side af kropdelen 26 er yderligere indbyrdes forbundne ved hjælp af en åbning 38 i kropdelen 26.

142554 7

Som følge af udtagningerne 36 vil det transportmedie, der af trykforskellen mellem skovlens på tegningen opadven-dende trykside og nedadvendende sugeside søger som tværstrømme at bevæge sig gennem spalterne 30, se fig. 1, i alt 5 væsentligt blive optaget af udtagningerne 36 og udsuget gennem åbningen 3^, således at kun ubetydeligt mængder transportmedie bevæger sig om sidekanten ved sugesiden, hvorfor dennes grænselag kun påvirkes i uvæsentlig grad. Som følge af åbningen 38 vil der opretholdes samme undertryk i de to 10 udtagninger 36, således at strømningsforholdene på begge sider af kropdelen 26 vil være på det nærmeste ens.

Den i fig. 6 viste udførelsesform for en skovl til en diffusor ifølge opfindelsen afviger blot fra den i fig.

3 viste ved udformningen af afgangsåbningen fra udtagninger-15 ne 36 til skovlens sugeside i nærheden af skovlens bageste ende. I stedet for åbningen 3^ forefindes ved udførelsesformen ifølge fig. 6 en bagudvendende åbning bQ, der er frembragt ved, at yderflangen 32 ved skovlsugesidens bageste ende har en indad i forhold til den øvrige del af flan-20 gen 32 på sugesiden forsat del h2, mellem hvilken og den normalt forløbende flange 32 åbningen hO er således dannet, at den peger bagud. Det fra udtagningerne 36 udstrømmende transportmedie vil således bevæge sig parallelt med den bageste del af skovlens sugeside.

25 Ved den i fig. 8 viste skovlform, der i øvrigt sva rer til de i fig. 3 og 6 viste, strækker yderflangen 32 sig rundt om hele skovlen, i dennes længderetning, mens afgangen fra udtagningerne 36 er frembragt ved hjælp af i flangen 32 på sugesiden udformede indefra skråt udad og 30 bagud forløbende slidser UU.

Den i fig. 9 og 10 viste skovl har et. ydersvøb 1*6, der er fremstillet af plademateriale, og som afstives ved hjælp af midtanbragte længdeforløbende kropdele 26, der kan være fast forbundne med svøbet k6 på passende måde, 35 f.eks. ved svejsning, lodning eller sammenklæbning. Denne skovl har ligesom den i fig. 3 viste skovl afløb fra udtagningerne 36 gennem en åbning 3** på sugesiden af svø- 142554 8 bets bageste ende. Ved denne udførelsesform har kropdelen 26 således afbrydelser U8, der frembringer den sædvanligvis ønskede forbindelse mellem de to udtagninger 36.

Claims (5)

1. Beskovlet diffusor til strømningspumper og med om aksialt forløbende akser indstillelige skovle (16) , kendetegnet ved, at hver skovl (16) på hver mod en 5 sidevæg (12 eller 1k) i diffusoren (10) vendende Kant er udformet med en i skovlens længderetning forløbende udtagning (36), som er forbundet med minst en i skovlen udformet afgangsåbning ( 3¼ , UO eller bK), som udmunder på den bageste halvdel af skovlens (16) sugeside.

2. Beskovlet diffusor ifølge krav 1, kendeteg net ved, at hver udtagning (36) i et længdesnit gfennam skovlen er konform med dennes ydersider.

3. Beskovlet diffusor ifølge krav 1 eller 2, k e n d e~ t egn e t ved, at udtagningerne (360 i skovlens (16> 15 sidekanter er indbyrdes forbundne ved hjælp af i skovlens tværretning forløbende forbindelsesåbninger (38 eller k8). Beskovlet diffusor ifølge krav 1, 2 eller 3, k e n-detegnet ved, at skovlen (16) har H-formet tværsnit.

5. Beskovlet diffusor ifølge krav 3 og li, kende-20 tegnet ved, at de to udtagninger (36) er indbyrdes forbundne gennem åbninger (38) og/eller afbrydelser (U8) i H'ets kropdel (26).

6. Beskovlet diffusor ifølge et hvilket som helst af kravene 1 - 5, kendetegnet ved, at mindst en 25 afgangsåbning (3*0 udgøres af en afbrydelse af skovlens på sugesiden værende begrænsningsvæg (32) for udtagningerne (36). T. Beskovlet diffusor ifølge krav 6, kendeteg net ved, at afbrydelsen (3¼) befinder sig ved skovlens 30 bageste ende.