CH317623A - Schaufelung für mit Fliehkraft wirkende Fördermaschinen - Google Patents

Schaufelung für mit Fliehkraft wirkende Fördermaschinen

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CH317623A
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Description


  Schaufelung für mit Fliehkraft wirkende Fördermaschinen    Die Erfindung bezieht sieh auf eine     Schau-          Felung    für mit Fliehkraft wirkende     Förder-          mascbinen,    bei welcher benachbarte Kanäle  durch Schaufeln gegeneinander abgegrenzt  sind. Die Schaufelung kann feststehen oder  umlaufen. Die Erfindung ist dadurch gekenn  zeichnet, dass die Schaufeln mindestens in  zwei in der Strömung aufeinanderfolgende,  durch Abstand voneinander getrennte Teil  schaufeln geteilt sind.  



  Die einzelnen Teile der Schaufeln können  eben sein, sie können in einer Ebene liegen  oder einen Winkel miteinander bilden. In man  chen Fällen empfiehlt es sieh, aufeinander  folgende Teile einer Schaufel quer zur Strö  mungsrichtung gegeneinander zu versetzen,  vorzugsweise derart, dass der nachfolgende  Teil einer Schaufel in Richtung der Über  druckseite versetzt ist. Mindestens einer der  Teile einer Schaufel kann auch gebogen sein,  insbesoncdere so, dass die Strömungsrichtung  gegen die Radialrichtung aufgerichtet wird.  Ausserdem     kann        mindestens    einer der Teile  einer Schaufel ein Strömungsprofil aufweisen.  Weiterhin ist es günstig, dem innern Schaufel  teil eine grössere Länge zu geben als dem  äussern Schaufelteil.

   Ferner kann jeweils zwi  schen den äussern Teilen der Schaufeln zweier  benachbarter Schaufeln mindestens eine wei  tere Schaufel eingesetzt sein.  



  Mit demn erfindungsgemässen Vorschlag ist  es möglich, die Verluste in einer Pumpe, einem  Verdichter, einem Kompressor oder derglei-    chen, welche die Zentrifugalkraft mur Erzeu  gung einer Druckerhöhung ausnutzen, herab  zusetzen und dadurch den Wirkungsgrad der  Anlage zu erhöhen. Insbesondere erhält man  die guten Wirkungsgrade über einen weiten  Arbeitsbereich. Die Massnahmen sind von be  sonderer Bedeutung, wenn die Maschinen  einen grossen Regelbereich der Fördermenge  haben sollen.  



  In der Zeichnung sind vier Ausführungs  beispiele. des Erfindungsgegenstandes     Schema-          tiseh    dargestellt, an Hand deren die Wir  kungsweise der erfindungsgemässen Anord  nung näher erläutert wird.  



  In den Fig. 1 bis 4 ist jeweils die Rotor  welle mit. 1 bezeichnet. Zwischen dem durch  die Schaufeln 2 gebildeten     Schaufelkranz    des  Laufrades 3 und der Welle 1 befindet sich ein       Ringraum    4, durch den das Arbeitsmittel in  die     Sehaufelruig    des Laufrades 3 eintreten  kann. Der Pfeil 5 gibt. die Drehrichtung     dies          Laufrades    an. Nur die     als        Diffusar    wirken  den, aus     Schaiüelrä.dern    bestehenden Leiträder  6 sind in den einzelnen     Beispielen    unterschied  lieh ausgeführt.  



  In     Fig,    1     besitzt    das Leitrad 6 ebene  Schaufeln 7, die jeweils aus einer     innern    Teil  schauTel 8 und     einer    äussern     Teilschaufel    9       bestehen    und durch einen Spalt 10 vonein  ander getrennt sind. Das Gehäuse 11 umgibt  die gesamte     Anordnung.     



  Die Richtung der     Teilschaufel    8 und da  mit auch die der     Teidsehaufel    9 bildet mit der      Tangente an demn innern Umfang des     Leit-          rades    6 den Winkel a, der in bestimmten  Betriebspunkten mit der Eintrittsrichtung des  strömenden Mediums in das Leitrad überein  stimmt. Das Arbeitsmittel würde sich, wenn  keine Schaufeln vorhanden wären, in der  Bahn einer logarithmischen Spirale weiter  bewegen. Durch das Schaufelgitter kann die  Strömung in eine andere Richtung gezwungen  werden. Die ursprüngliche Tendenz macht  sich aber auch noch in dem Kanal zwischen  zwei Schaufeln bemerkbar. Aus diesem Grunde  versucht die Strömung, sich von der Seite 12  der Schaufel 7 abzulösen.

   Es bildet sich eine  Grenzschicht, die bei einer einteiligen Schaufel  7 nach aussen hin so stark anwachsen kann,  dass die von ihr hervorgerufenen Verluste den  Wirkungsrad der Fördermaschine beträcht  lich herabsetzen können. Die Ablenkung der  Strömung aus ihrer Eintrittsriehtung hat  ausser dem Unterdruck auf der Seite 12 einen  Überdruck auf der Seite 13 der Schaufel 7  zur Folge.

   Teilt man nun die Schaufeln in die  beiden Teilschaufeln 8 und 9 auf, wie es in  der Zeichnung dargestellt ist, dann bewirkt  der Unterdruck auf der Seite 12 und der Über  druck auf der Seite 13, dass ein Teil des Ar  beitsmittels von der Überdruckseite 13 der  Teilschaufel 8 auf die     Unterdruckseite    12 der  Teilschaufel 9 hinüberwechselt und dabei die  Grenzschicht, die sich auf der     Unterdruckseite     12 der Teilschaufel 8 gebildet hat, von dieser  Seite abstösst. Eine neue, verlustbringende  Grenzschicht kann sich erst wieder langsam  im Verlauf der Strömung längs der Seite  12 der Teilschaufel 9 bilden.  



  Wenn nun aus einem beliebigen Grund,  beispielsweise infolge einer erhöhten Durch  flussmenge durch die Fördermaschine, der  Eintrittswinkel des     Mediums    in das Leitrad  lieht mehr mit dem Winkel a zwischen der  Schaufel 7 und der Tangente an den     innern     Umfang des Leitrades übereinstimmt, wirkt  die     Anordnung        trotzdem    in der gewünschten  Weise. Wenn zum Beispiel der Eintrittswinkel  grösser ist als der Winkel a, so würde sich auf  der Seite 13 ein Unterdruck und eine     Grenz-          sehicht    bilden, während auf der Seite 12 ein    Überdruck herrschen würde.

   In diesem Falle  würde Arbeitsmittel von der Seite 12 der Teil  schaufel 8 auf die Seite 13 der Teilsehaufel 9  hinüberwechseln und dort die Grenzschicht  von dieser Seite abstossen. Selbstverständlich  gibt es einen Zwischenwert des Eintrittswin  kels des     Arbeitsmittels,    bei     dem    der Druck  auf der Seite 12 und der Druck auf der Seite  13 in Höhe des Spaltes 10 einander gleich sind,  so dass kein Arbeitsmittel von der einen auf  die andere Seite übertritt.  



  Die Trennstelle 10 zwischen den Teilschau  feln 8 und 9 soll so angeordnet sein, dass die  geringsten Verluste infolge     Grenzsehichtbil-          dung    auftreten. Der Spalt 10 muss also mög  lichst weit innen liegen, damit an der Teil  schaufel 8 keine zu starke Grenzschicht ent  steht, er muss aber anderseits möglichst weit  aussen liegen, damit sieh nicht nach dem Ab  stossen der ersten Grenzschicht an der     Teil-          sehaufel    9 eine starke zweite Grenzschicht aus  bilden kann.

   Da im Normalbetrieb dlas Arbeits  mittel unter dem Winkel a in das Leitrad ein  tritt und eine Ablenkeng aus dieser Riehtung  und damit die Tendenz zur     Grenzsehiehtbil-          dung    erst während der Strömung zwisehen  den Schaufeln 7 nach aussen hin grösser wird,  ist es erklärlich, dass man vorteilhaft die Teil  schaufel 8 länger ausführt als die Teilschaufel  9. Es ist klar, dass für andere     Einströmrieh-          tungen    eine andere Aufteilung der Schaufeln  notwendig sein kann.  



  Die bisherigen Überlegun gen gelten nur,  wenn die Teilschaufeln in der Strömung auf  einanderfolgen und durch einen Abstand von  einander getrennt sind. Unter dieser Voraus  setzung kann noch eine weitere Verhesserung  dadurch erzielt werden, dass aufeinanderfol  gende Teile einer Sehanfel quer zur     Strö-          mungsriehtung    - also etwa. quer zur Resultie  renden der Strömungsriehtungen in den bei  den     Naehba.rkanälen    -     gegeneinander    ver  setzt sind, insbesondere, wenn der     naehfol-          gende    Teil in     Richtung    der     Überdruckseite     versetzt ist.

   Auf diese Weise steht. auch bei       geringerem        Diniekunterschied        zwischen    beiden  Seiten der     Sehaldel    eine ausreichende     Arbeits-          mitteImenge        zum        Abstossen    der     Crreniseltiel)t         zur Verfügung. Ausserdem wird die     Punmp-          grenze    erst bei geringerer Last erreicht.

   Das  Versetzen der Teilschaufeln gegeneinander  darf aber einen zulässigen Wert nicht über  schreiten, da sonst die erzielten Vorteile wie  der aufgehoben werden; vor allem wäre es  nicht mehr möglich, für unterschiedliehe Ein  st römrichtungen, also beispielsweise bei wech  selnder Belastung, einen durchwegs giünstigen  Wirkungsgrad zu     erhalten.     



  Im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1. sind  etwa doppelt soviel Leitschaufeln 7 wie Lauf  schaufeln 2 vorhanden. Das Arbeitsmittel  erhält hierdurch eine gute Führung und die  Pumpgrenze wird erst bei kleinen Förder  tmengen erreicht. Trotz der Erhöhung des  Strömungswviderstandes ergibt sieb bei der  dargestellten     Aufteilung    der Leitschaufeln 7  ein wesentlich besserer Wirkungsmrad als bei  bekannten Diffusoren dieser Art.  



  Mit Hilfe der Anordnung naeh Fig. 2  kann der Wirkungsgrad für einen weiten  Arbeitsbereich noch verbessert werden. Die  Zahl der Leitschaufeln 7 entspricht ungefähr  der der Laufschaufeln 2. Zwischen zwei  äussern Teilschaufeln 9 - also an der Stelle,  wo das strömende Medium am stärksten aus  seiner Richtung abgelenkt würde - sind  Schaufeln 14 eingesetzt. Gegenüber der in  Fig. 1. dargestellten Anordnung ist die Zahl  der innern Teilschaufeln auf die Hälfte her  abgesetzt worden, so dass auch die Strömungs  verluste, die clean Quadrat der Geschwindigkeit  proportional sind und deshalb am innern     Unm-          fang    des Leitrades ihren höchsten Wert be  sitzen, wesentlich vermindert sind.  



  Die Verluste im Leitrad     können    weiterhin  verkleinert werden, werin mindestens eine der  Teilschaufeln ein Strömungsprofil aufweist.  Vorzugsweise wird dies jeweils die innere  Teilschaufel 8' sein, da sieh bei ihr die Strö  mungsverluste wegen der dort vorhandenen  grösseren Geschwindigkeit am stärkten     be-          nmerkbar    machen (Fig. 3).  



  Die Teilschaufeln können eben sein und  in einer Ebene liegen. In vielen Fällen soll  alter das austretende Arbeitsmittel eine andere  Richtung erhalten, als es in den vorstehend    beschriebenen Anordnungen der Fall ist. Dies  ist möglich, indem man eine ebene, äussere  Teilschaufel 9 winklig zu einer ebenen,     innern     Teilschaufel 8 stellt. Besser ist es jedoch, wenn  wenigstens eine der Teilschaufeln gebogen  ist.

   Vorzugsweise sind die Schaufelteile dann  derart gekrümmt, dass sie die Strömungsrich  tung gegen die Radialriehtung aufrichten, da  man     oftmals    bestrebt     ist,    das Arbeitsmittel  mögliehst radial aus dem Leitrad austreten  zu lassen, unm beispielsweise für die Umlen  kung in eine nachgeschaltete Verdichtungs  stufe oder in die axiale Richtung einen mög  lichst kurzen Weg zu erhalten. Derartige Teil  schaufeln 9' sind in Fig. 4 dargestellt.     Zwi-          sehen    zwei benachbarten Teilschaufeln 9' sind  Schaufeln 14' eingesetzt.

   Weiterhin ergibt  sich aus dieser Figur, dass man ohne     Sehwie-          rigk        eiten    zur Verminderung der Strömungs  verluste einen Teil der Schaufeln 7 am Ein  trittsende kürzen kann.  



  Die Erfindung ist nicht auf zwveiteilige  Leitradschaufeln besehränkt, es können auch  drei- und mehrteilige Schaufeln mit Erfolg  verwendet werden. Auch Laufradschaufeln  können in dieser Art ausgeführt werden. Die  Anordnung der Laufradschaufeln und der  verschiedenen Leitradsehaufeln ist nur bei  spielsweise gewählt.. Sie muss selbstverständ  lich mit     Püeksieht    auf die besonderen     Be-          triebsbedingungen    abgewandelt     werden.  

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCI1 Schaufelung für mit Fliehkraft wirkende Fördermaschinen, bei welcher benachbarte Kanäle durch Schaufeln gegeneinander abge grenzt sind, dadurch gekennzeichnet, d'ass die Schaufeln mindestens in znvei in der Strömung aufeinanderfolgende, durch Abstand vonein ander getrennte Teilschaufeln geteilt sind. UNTERANSPRÜCHE 1. Scliaufelung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die einzelnen Teile der Schaufeln eben sind.
    2. Sehaufelxmg nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die Schaufelteile in einer Ebene liegen. a 3. Sehaufelung nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die Schaufelteile einen Winkel miteinander bilden. 4. Schaufelung , nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass aufeinanderfol gende Teile einer Schaufel quer zur Strö mungsrichtung gegeneinander versetzt sind. 5. Schaufelung nach Unteranspruch 4, da durch gekennzeichnet, dass der nachfolgend Teil einer Schaufel in Richtung der über druckseite versetzt ist. 6. Schaufelung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Teile einer Schaufel gebogen ist. 7.
    Schaufelung nach Unteranspruch 6, da durch gekennzeichnet, dass die Schaufelteile die Strömungsrichtung gegen die Radialrich tung aufrichten. B. Schaufelung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der innere Schau felteil eine grössere Länge besitzt als der äussere Schaufelteil. 9. Sehaufelung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass jeweils zwischen den äussern Teilsehaufel.n zweier benachbarter Schaufeln mindestens eine weitere Schaufel eingesetzt ist.
CH317623D 1953-11-28 1953-11-28 Schaufelung für mit Fliehkraft wirkende Fördermaschinen CH317623A (de)

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