DE1018312B

DE1018312B - Impeller for conveyor machines working by means of centrifugal force

Info

Publication number: DE1018312B
Application number: DES36710A
Authority: DE
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1953-12-10
Filing date: 1953-12-10
Publication date: 1957-10-24

Description

Laufrad für mittels Zentrifugalkraft arbeitende Fördermaschinen Die Erfindung bezieht sich auf ein Laufrad für mittels Zentrifugalkraft arbeitende Fördermaschinen, z. B. Zentrifugalpumpen, Turbogebläse und Turbokompressoren, bei dem jede Schaufel aus zwei etwa gleich langen, aneinander anschließenden, stumpfwinklig zueinander gestellten, unter leichter Krümmung stetig ineinander übergehenden, im wesentlichen geradlinigen Abschnitten - einem inneren und einem äußeren - gebildet ist und jeder Laufradkanal zwischen Eintritts- und Austrittskante der Schaufel einen engsten Querschnitt aufweist, an den sich in Strömungsrichtung ein bezogen auf die Drehrichtung nach rückwärts gerichteter Diffusor anschließt.Impeller for hoisting machines operating by means of centrifugal force The The invention relates to an impeller for conveying machines operating by means of centrifugal force, z. B. Centrifugal pumps, turbo blowers and turbo compressors, in which each blade of two approximately equal lengths, adjoining one another, at an obtuse angle to one another posed, with a slight curvature continuously merging into one another, essentially rectilinear sections - an inner and an outer - is formed and each Impeller channel between the leading and trailing edge of the blade has a narrowest cross-section has, to which a relative to the direction of rotation is in the direction of flow backward-facing diffuser connects.

Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß jeder Diffusor von dem äußeren Abschnitt der einen Schaufel und dem inneren Abschnitt der entgegen der Drehrichtung folgenden nächsten Schaufel sowie den Laufradwänden begrenzt ist und gerade Achse hat und daß die Lauf radwände in an sich bekannter Weise im radialen Bereich zwischen den Schaufelein- und -austrittskanten gleichbleibenden axialen Abstand aufweisen.In contrast, the invention is that each diffuser of the outer section of a blade and the inner section of the opposite to the Direction of rotation following the next blade and the impeller walls is limited and has a straight axis and that the running wheel walls in a known manner in the radial Area between the blade inlet and outlet edges constant axial Have distance.

Versuche haben gezeigt, daß sich die Strömung beim Austritt aus dem Diffusor aufteilt. Für einen ersten Strömungsast, der etwa der - in Drehrichtung des Laufrades - vorderen Hälfte der den Diffusor durchsetzenden Strömung entspricht und entlang der Rückfläche des äußeren Abschnitts einer ersten Schaufel strömt, fällt der Austritt aus dem Diffusor mit dem Austritt aus dem Schaufel- oder Laufradkanal zusammen; für einen zweiten Strömungsast, der aus der hinteren Hälfte der den Diffusor durchsetzenden Strömung entsteht, ist der Schaufelkanal hinter dem Diffusor noch fortgesetzt. Dieser zweite Strömungsast dreht nach dem Austritt aus dem Diffusor in dem Drehsinn des Laufrades entgegengesetzte Richtung ab und strömt entlang der Vorderfläche des äußeren Abschnitts der folgenden Schaufel. Erst am äußeren Ende dieser Schaufel liegt für den zweiten Ast der Austritt aus dem Schaufelkanal. Zwischen beiden Ästen entsteht ein Wirbelraum. Der erste (vordere) Strömungsast behält - von einem mitdrehenden Beobachter aus gesehen - beim Austritt aus dem Schaufelkanal weitgehend die Richtung der ihn leitenden Diffusorwand bei, weil für ihn erstens das Diffusorende im wesentlichen mit dem Schaufelkanalende zusammenfällt, so daß er nicht entsprechend dem zweiten, hinteren Strömungsast abzudrehen vermag; zweitens aber bildet der zwischen beiden Ästen entstehende Wirbelraum, der wie eine dort angeordnete Schaufel entsprechender Gestalt wirkt, für den vorderen Strömungsast eine Stütze, durch die selbst die hinteren Teile des vorderen Strömungsastes in ihrer bisherigen Richtung gehalten werden. In dem Wirbelraum wird verhältnismäßig wenig Energie der geradlinigen Strömung in für das Stützen des vorderen Strömungsastes nutzbar gemachte Rotationsenergie umgesetzt, weil der Wirbelraum - in Strömungsrichtung - hinter dem Diffusor liegt, also in einem Gebiet, in dem die Strömungsgeschwindigkeit bereits wesentlich abgesunken ist.Experiments have shown that the flow when exiting the Dividing diffuser. For a first flow branch, which is roughly the - in the direction of rotation of the impeller - front half corresponds to the flow passing through the diffuser and flowing along the rear surface of the outer portion of a first vane, the exit from the diffuser coincides with the exit from the blade or impeller channel together; for a second flow branch that comes out of the rear half of the diffuser penetrating flow arises, the blade channel behind the diffuser is still continued. This second flow branch rotates after exiting the diffuser in the direction of rotation of the impeller and flows along the opposite direction Front surface of the outer portion of the following blade. Only at the outer end this blade is where the second branch emerges from the blade channel. Between both branches create a vortex space. The first (front) flow branch retains - seen from a rotating observer - at the exit from the blade channel largely the direction of the diffuser wall guiding him, because firstly for him the diffuser end substantially coincides with the vane channel end so that it is unable to turn away from the second, rear flow branch; Secondly but the vertebral space that arises between the two branches forms the one there arranged blade of corresponding shape acts for the front flow branch a support through which even the rear parts of the front flow branch in in their previous direction. In the vortex space becomes proportionate little energy of the rectilinear flow in for supporting the forward flow branch harnessed rotational energy implemented because the vortex space - in the direction of flow - is located behind the diffuser, i.e. in an area in which the flow velocity has already dropped significantly.

In beiden Strömungsästen herrscht nunmehr jeweils eine der Durchflußströmung mathematisch zu überlagernde Zirkulationsströmung mit Stromlinien von geringerem Radius, als der Radius einer Zirkulationsströmung im äußeren Teil von Schaufelrädern mit stetiger Rückwärtskrümmung, z. B. entsprechend der logarithmischen Spirale oder der Kreis-Evolvente, und mit gekrümmter Diffusorachse beträgt. Damit wird auch die zu der relativen Austrittsgeschwindigkeit vektoriell zu addierende, am äußeren Ende des Schaufelkanals rückwärts gerichtete Zirkulationsströmungsgeschwindigkeit kleiner als bei den erwähnten bisherigen Schaufelrädern, so daß die absolute Austrittsgeschwindigkeit und insbesondere ihre zum Laufrad tangential gerichtete Komponente größer wird. Damit werden aber der Wirkungsgrad und der Förderdruck einer mit dem neuen Laufrad ausgestatteten Maschine bei sonst gleichen Verhältnissen größer. Bei Zentrifugalpumpen erhöht sich dann auch die manometrische Förderhöhe entsprechend.In each of the two flow branches there is now one of the flow-through flow Circulation flow to be mathematically superimposed with streamlines of less Radius, as the radius of a circulating flow in the outer part of paddle wheels with steady backward curvature, e.g. B. corresponding to the logarithmic spiral or is the circular involute, and with a curved diffuser axis. This also becomes the to be added vectorially to the relative exit velocity, at the outer end of the vane channel backward circulation flow velocity is smaller than with the mentioned previous paddle wheels, so that the absolute exit speed and in particular its component that is tangential to the impeller becomes larger. However, this means that the efficiency and the delivery pressure become one with the new impeller equipped machine with otherwise the same conditions larger. With centrifugal pumps the manometric delivery head then increases accordingly.

Es sind zwar auch Laufräder bekannt, bei denen ein innerer und ein äußerer Abschnitt geradlinig ausgebildet sind; die geradlinigen Schaufelabschnitte sind dort aber nicht so gestellt, daß der äußere Abschnitt der einen Schaufel mit dem inneren Abschnitt der entgegen der Drehrichtung folgenden nächsten Schaufel einen geradachsigen Diffusor bildet. Vielmehr bilden je zwei aufeinanderfolgende Schaufeln dieser Bauart einen Diffusor mit abgewinkelter Achse, nämlich die inneren Abschnitte zusammen einen ersten Diffusorteil und die äußeren zusammen einen daran anschließenden, in andere Richtung gestellten Diffusorteil. Überdies sind dort nicht Laufradwände mit im radialen Bereich zwischen Schaufelein- und -austrittskanten gleichbleibendem axialem Abstand verwendet, sondern die äußeren Schaufelabschnitte werden von innen nach außen in Achsrichtung breiter, so daß auch aus diesem Grunde nicht ein äußerer und innerer Schaufelabschnitt von zwei aufeinanderfolgenden Schaufeln einander gegenübergestellt sind, um einen geradachsigen Diffusor miteinander zu bilden. Die bei dem erfindungsgemäßen Laufrad geschilderten Wirkungen treten bei der in Rede stehenden bekannten Ausführungsform nicht auf.There are also impellers known in which an inner and a outer portion are straight; the straight blade sections but are not placed there in such a way that the outer section of the one blade with the inner section of the next blade following opposite to the direction of rotation forms a straight-axis diffuser. Rather, each form two consecutive Shovels of this type a diffuser with an angled axis, namely the inner sections together a first diffuser part and the outer together an adjoining diffuser part placed in the other direction. In addition, there are no impeller walls with in the radial area between the blades and trailing edges with constant axial spacing, but the outer ones Blade sections become wider from the inside outwards in the axial direction, so that too for this reason not one outer and one inner blade section of two consecutive ones Vanes are opposed to each other to form a straight-axis diffuser to build. The effects described in the case of the impeller according to the invention occur does not occur in the known embodiment in question.

Ferner ist eine Bauform eines Laufrades bekanntgeworden, bei der die Schaufeln in einem mittleren Abschnitt geradlinig gestaltet sind. Der mittlere Abschnitt steht aber gegenüber einem gewölbten äußeren Schaufelabschnitt der vorhergehenden Schaufel und hat überdies andere axiale Breite als jener; es sind also keine Laufradwände mit gleichbleibendem axialem Abstand benutzt, so daß wiederum aus diesen beiden Abschnitten kein geradachsiger Diffusor gebildet ist und die erwähnten Erscheinungen sich nicht einstellen.Furthermore, a design of an impeller has become known in which the Blades are designed in a straight line in a central section. The middle section but stands opposite a curved outer blade section of the preceding one Blade and also has a different axial width than that; so there are no impeller walls used with constant axial distance, so that in turn from these two Sections no straight-axis diffuser is formed and the phenomena mentioned do not adjust.

Schließlich ist eine Bauart bekannt, bei der zwischen je zwei aufeinanderfolgenden, von innen nach außen durchgehenden Schaufeln eine verkürzte Zwischenschaufel eingesetzt ist. Auch bei dieser Ausführungsform ist kein geradachsiger Diffusor in der erfindungsgemäßen Weise mit den daraus folgenden Wirkungen gebildet, und die Zwischenschaufeln vermögen infolge ihrer Lage und Gestalt auch nicht die Stützwirkung des Wirbelraumes auf den vorderen Strömungsast bei der erfindungsgemäßen Ausbildung zu ersetzen.Finally, a design is known in which between each two successive, From the inside to the outside continuous blades, a shortened intermediate blade is used is. In this embodiment, too, there is no straight-axis diffuser in the one according to the invention Formed way with the consequent effects, and the intermediate blades are capable due to their position and shape, they also do not have the supportive effect of the vertebral space to replace the front flow branch in the training according to the invention.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung schließen die je einen Diffusor bildenden Schaufelabschnitte einen spitzen Winkel von etwa 10° miteinander ein. Dieser Winkel konnte experimentell als Bestwert bestimmt werden.In one embodiment of the invention, they each close a diffuser forming blade sections an acute angle of about 10 ° with each other. This angle could be determined experimentally as the best value.

Bei einer Bauart der Erfindung weist der Zulaufteil zum engsten Querschnitt jedes Laufradkanals abnehmenden Querschnitt auf und ist vom inneren Schaufelabschnitt der einen Schaufel und dem inneren Endstück des inneren Abschnitts der entgegen der Drehrichtung folgenden nächsten Schaufel sowie den Lauf radwänden gebildet. Die Durchflußströmung wird dann vor dem Eintritt in den Diffusor beschleunigt, so daß sie an der durch das Endstück des inneren Schaufelabschnitts gebildeten Wand besonders gut anliegt und sich daher auch von der daran anschließenden Diffusorwand nicht ablöst. Weiter folgt die mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit in den Diffusor eintretende Durchflußströmung auch der gegenüberliegenden Diffusorwand besonders gut, weil die bei der Drehung des Laufrades wirkende Trägheitskraft im Vergleich zu der Zentrifugalkraft weniger ins Gewicht fällt. Durch die somit erzielte ablösungsfreie Strömung im Diffusor werden der Wirkungsgrad und der Förderdruck oder - bei Zentrifugalpumpen - die manometrische Förderhöhe weiter erhöht.In one design of the invention, the inlet part has the narrowest cross section each impeller channel has a decreasing cross-section and is from the inner blade section the one blade and the inner end piece of the inner section of the opposite the direction of rotation following the next blade and the running wheel walls formed. The flow through is then accelerated before entering the diffuser, see above that they are on the wall formed by the end piece of the inner blade section fits particularly well and is therefore also different from the adjoining diffuser wall does not peel off. Next follows that at a relatively high speed in the Diffuser entering through flow also the opposite diffuser wall especially good, because the inertia force acting when the impeller rotates in the Compared to the centrifugal force is less significant. Through the thus achieved Separation-free flow in the diffuser is the efficiency and the delivery pressure or - in the case of centrifugal pumps - the manometric delivery head is further increased.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die - in Drehrichtung gesehen - vordere Fläche jedes äußeren Schaufelabschnitts nach rückwärts gekrümmt und die rückwärtige Fläche des Schaufelabschnitts plan, wobei die Krümmung der vorderen Fläche in an sich bekannter Weise unter spitzem Winkel zur Umfangsrichtung bis an die mit der zugehörigen Rückfläche des gleichen Schaufelabschnitts zusammenfallende Austrittskante heranreicht. Die Anstellwinkel, unter denen die Vorder-und die Rückfläche des äußeren Schaufelabschnitts zu der Tangente an das Laufrad stehen, werden damit verschieden groß; insbesondere wird der Anstellwinkel der Rückfläche wesentlich größer als der der Vorderfläche, so daß der entlang jeder Rückfläche geleitete Strömungsast den vor ihm unter geringerem Winkel austretenden Strömungsast aus seiner bisherigen Richtung - vom Laufrad weg - zu lenken (>;aufzurichten«) vermag. Die auf diese Weise aus den beiden Ästen entstehende Strömung verläßt also das Laufrad unter größerem Winkel zur Tangente, als wenn die Rückfläche eines äußeren Schaufelabschnitts parallel zu der zugehörigen Vorderfläche stehen würde, so daß der Wirkungsgrad und der Förderdruck - oder bei Zentrifugalpumpen die manometrische Förderhöhe - weiter vergrößert werden. Wegen der planen Rückfläche des äußeren Schaufelabschnitts wird die Aufrichtwirkung auf den entlang der zugehörigen Vorderfläche geführten Ast besonders groß.In a further embodiment of the invention, the - in Seen direction of rotation - front surface of each outer vane section backwards curved and the rear surface of the blade section flat, the curvature the front surface in a known manner at an acute angle to the circumferential direction up to the coincident with the associated rear surface of the same blade section Trailing edge reaches. The angle of attack at which the front and back surfaces of the outer blade section are related to the tangent to the impeller different sizes; in particular, the angle of incidence of the rear surface becomes essential larger than that of the front surface, so that the flow branch directed along each rear surface the flow branch emerging in front of it at a smaller angle from its previous one Direction - away from the impeller - is able to steer (>; straighten up «). That way The flow arising from the two branches leaves the impeller under a larger one Angle to the tangent as if the back surface of an outer vane section was parallel would stand to the associated front surface, so that the efficiency and the delivery pressure - or with centrifugal pumps the manometric delivery head - can be further increased. Because of the flat rear surface of the outer blade section, the righting effect is particularly large on the branch running along the associated front surface.

Vorteilhaft sind Vorder- und Rückfläche jedes inneren Schaufelabschnitts in an sich bekannter Weise plan und stehen im wesentlichen parallel zueinander. Der so gestaltete innere Schaufelabschnitt erfüllt seine zweifache Aufgabe, einerseits bei der Bildung des geradachsigen Diffusors, andererseits bei der Bildung des beschleunigend wirkenden Einlaufteils wesentlich mitzuwirken, am besten.The front and rear surfaces of each inner vane section are advantageous planar in a manner known per se and are essentially parallel to one another. The inner blade section designed in this way fulfills its dual task, on the one hand in the formation of the straight-axis diffuser, on the other hand in the formation of the accelerating effective inlet part to play a significant role, ideally.

Zweckmäßig ist jeder äußere Schaufelabschnitt - mindestens in seinem mittleren Bereich - dicker als der zugehörige innere Schaufelabschnitt. Die Schaufeln haben dann auch gegen ihre Spitze hin noch ausreichende Festigkeit, so daß sie dem außen zunehmenden Flüssigkeitsdruck standzuhalten vermögen.Each outer vane section is useful - at least in its own middle area - thicker than the associated inner blade section. The shovels then also have sufficient strength towards their tip so that they can accommodate the able to withstand increasing liquid pressure outside.

NIan hatte zwar auch bei bisherigen Laufrädern für Zentrifugalpumpen bereits erkannt, daß durch Vergrößern der - bei diesen Laufrädern für Vorder-und Rückfläche jeder Schaufel gleich großen - Anstellwinkel die manometrische Förderhöhe vergrößert wird; man mußte dabei aber in Kauf nehmen, daß der labile Bereich der Q-H-Kennlinie (Q = Fördermenge in der Zeiteinheit, H = manometrische Förderhöhe) größer wurde. Weiter hatte man auch erkannt, daß der Einfluß der Zirkulation verringert werden kann, indem die Anzahl der Schaufeln erhöht wird. Hierbei wurde aber der gesamte Einlaufquerschnitt des Laufrades verkleinert; weiter wurde auch der hydraulische Radius (Verhältnis von flüssigkeitsbenetztem Querschnitt eines Schaufelkanals zum Umfang dieses Ouerschnitts) verkleinert, so daß die Reibungsverluste größer wurden. Demgegenüber wird bei dem neuen Laufrad durch das Aufrichten der Strömung mittels des entlang der Rückfläche des äußeren Schaufelabschnitts strömenden Strömungsastes der labile Bereich der Q-H-Kennlinie nicht vergrößert, sondern in vorteilhafter Weise verkleinert. Ferner wird der Einfluß der Zirkulation vermindert, ohne daß dabei Einlaufquerschnitt und hydraulischer Radius in nachteiliger Weise verkleinert werden.NIan also had impellers for centrifugal pumps to date already recognized that by enlarging the - with these wheels for front and The rear surface of each blade is the same size - the angle of attack is the manometric delivery head is enlarged; but one had to accept that the unstable area of the Q-H characteristic curve (Q = delivery rate in the unit of time, H = manometric delivery head) got bigger. It was also recognized that the influence of the circulation diminished can be increased by increasing the number of blades. But here was the overall inlet cross-section of the impeller reduced; the hydraulic also became further Radius (ratio of the liquid-wetted cross-section of a blade channel to the Scope of this cross-section) so that the friction losses were greater. In contrast, with the new impeller, the straightening of the flow by means of of the flow branch flowing along the rear surface of the outer vane section the unstable area of the Q-H curve is not enlarged, but more advantageous Way downsized. Furthermore, the influence of the circulation is reduced without in the process, the inlet cross-section and the hydraulic radius are disadvantageously reduced will.

Weitere Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der Zeichnung und den Ansprüchen.Further features emerge from the following description of a Embodiment in conjunction with the drawing and the claims.

Fig. 1 zeigt zum Vergleich ein bisher verwendetes Laufrad in schematischer Darstellung, teilweise mit abgebrochener Deckscheibe; Fig. 2 veranschaulicht ein erfindungsgemäß ausgebildetes Schaufelrad, von dem nur zwei Schaufeln dargestellt sind, und ein zugehöriges Geschwindigkeitsdiagramm in größerem Maßstab; Fig. 3 ist ein senkrechter Teilschnitt nach LinieA-A in Fig. 2 und Fig.4 ein Kennliniendiagramm einer Zentrifugalpumpe.For comparison, Fig. 1 shows a hitherto used impeller in schematic form Representation, partly with broken cover disk; Fig. 2 illustrates a paddle wheel designed according to the invention, of which only two blades are shown are, and a corresponding speed diagram on a larger scale; Fig. 3 is a vertical partial section along line A-A in Fig. 2 and Fig. 4 is a characteristic diagram a centrifugal pump.

Bei dem Laufrad nach Fig.1 sind die Vorderfläche a und die Rückfläche i jeder Schaufel 1 von innen bis außen stetig gekrümmt, so daß je zwei aufeinanderfolgende Schaufeln auf ihrer ganzen Länge miteinander einen Diffusor mit gestrichelt eingezeichneter gekrümmter Achse 2 bilden. Der Anstellwinkel ß", den jede Vorderfläche a mit der Tangente 25 bildet, und der Anstellwinkel ßi, den jede Rückfläche i mit ihr bildet, sind gleich groß.In the case of the impeller according to FIG. 1, the front surface is a and the rear surface i of each blade 1 is continuously curved from inside to outside, so that two consecutive Shovels along their entire length together a diffuser with a dashed line curved axis 2 form. The angle of attack ß "that each front surface a with the Tangent 25 forms, and the angle of attack ßi that each rear surface i forms with it, are the same size.

Bei dem um die Achse 21 drehbaren Laufrad 22 nach Fig. 2 sind die gezeichneten Schaufeln als Ganzes mit S und T bezeichnet. Jede Schaufel besteht aus zwei etwa gleich langen Abschnitten, nämlich einem inneren Abschnitt 3 und einem äußeren Abschnitt 4, die bei 5 einen stumpfen Winkel miteinander bilden und die dort unter leichter Krümmung 26, 27 ineinander übergehen. Der äußere, mit planer rückwärtiger Fläche 8 versehene Abschnitt 4 der Schaufel S und der innere, mit planer vorderer Fläche 9 ausgestattete Abschnitt 3 der entgegen der Drehrichtung folgenden Schaufel T bilden zusammen einen Diffusor 6 mit gerader Achse 7. Durch den eine plane Rückfläche 11 aufweisenden inneren Abschnitt 3 der Schaufel S und das innere Endstück 10 des inneren Abschnitts 3 der folgenden Schaufel T wird ein Zu- oder Einlaufteil 12 für den Diffusor 6 gebildet. Einlaufteil 12 hat in Strömungsrichtung abnehmenden Querschnitt; an der Stelle kleinsten Querschnitts des ganzen Laufrad-oder Schaufelkanals, nämlich bei 13, schließt der Diffusor 6 an den Einlaufteil 12 an.In the rotatable about the axis 21 impeller 22 according to FIG The drawn blades are designated as a whole with S and T. Every shovel is made from two sections of approximately the same length, namely an inner section 3 and one outer section 4, which form an obtuse angle with each other at 5 and the there merge into one another with a slight curvature 26, 27. The outer one, with a planner rear surface 8 provided section 4 of the blade S and the inner one, with planer front surface 9 equipped section 3 of the opposite to the direction of rotation following Blade T together form a diffuser 6 with a straight axis 7 flat rear surface 11 having inner section 3 of the blade S and the inner End piece 10 of the inner section 3 of the following blade T is a feed or Inlet part 12 for the diffuser 6 is formed. Inlet part 12 has in the direction of flow decreasing cross-section; at the point of smallest cross-section of the whole impeller or Blade channel, namely at 13, the diffuser 6 connects to the inlet part 12.

Während jeder innere Schaufelabschnitt 3 im wesentlichen zueinander parallele Flächen 9, 11 hat, also auch seine Vorderfläche 9 plan ist, ist die Vorderfläche 14 jedes äußeren Schaufelabschnitts 4 - in Drehrichtung gesehen - nach rückwärts gekrümmt, und die Krümmung reicht unter spitzem Winkel zur Umfangsrichtung bis an die mit der zugehörigen Rückfläche 8 des gleichen Schaufelabschnitts 4 zusammenfallende Austrittskante oder -spitze 15 heran; ferner ist Abschnitt 4 wesentlich dicker ausgebildet als Abschnitt 3, so daß seine Dicke erst verhältnismäßig weit außen die des Abschnitts 3 unterschreitet. Der Anstellwinkel ßi' , den die Rückfläche 8 außen mit der Tangente 16 bildet, ist wesentlich größer als der Anstellwinkel ß", den die Vorderfläche 14 außen mit ihr bildet.During each inner vane section 3 substantially to each other has parallel surfaces 9, 11, so its front surface 9 is also flat, is the front surface 14 of each outer blade section 4 - seen in the direction of rotation - to the rear curved, and the curvature extends at an acute angle to the circumferential direction to that coincides with the associated rear surface 8 of the same blade section 4 Trailing edge or tip 15 approaching; furthermore, section 4 is made much thicker as section 3, so that its thickness is only relatively far outside that of the section 3 falls below. The angle of attack ßi 'that the rear surface 8 on the outside with the tangent 16 forms is much larger than the angle of attack ß ", the front surface 14 forms the outside with her.

Die Strömung teilt sich beim Austritt aus dem Diffusor 6 etwa im Bereich von dessen vorderem, gestrichelt angedeutetem Ende 19 in zwei Äste, nämlich einen vorderen Ast 17 und einen hinteren Ast 18. Strömungsast 17, für den das Diffusorende 19 im wesentlichen auch das Ende des Schaufelkanals bildet, tritt - von einem mitdrehenden Beobachter aus gesehen - etwa in Richtung der Rückfläche 8 der Schaufel S aus dem Schaufelkanal aus, während Strömungsast 18 entlang der an die Fläche 9 der Schaufel T anschließenden Fläche 14 weiterströmt. Zwischen den beiden Ästen 17,18 bildet sich, wie die Versuche zeigten, ein Wirbelraum 20, der für As:- 17 eine Stütze ist und mit dazu beiträgt, daß Ast 17 beim Austritt aus dem Laufrad die Richtung der Fläche 8 behält. An jeder Schaufelspitze 15 richtet der Strömungsast 17 entsprechend dem großen Anstellwinkel ßi den Strömungsast 18 auf, so daß die relative Austrittsgeschwindigkeit i7, (ein Vektor) mit der Tangente 16 einen Winkel ß bildet, dessen Größe zwischen der der Winkel ßi' und ß"' liegt. Zum Vergleich ist die relative Austrittsgeschwindigkeit C1 gestrichelt eingezeichnet, die den gleichen Betrag wie @ hat und dem Laufrad nach Fig.1 entspricht, bei dem die Anstellwinkel ßa, ßi an Vorder- und Rückfläche jeder Schaufel gleich sind und den Betrag des Winkels ßü in Fig. 2 besitzen. Zu der relativen Austrittsgeschwindigkeit zv addiert sich vektoriell die am Austritt des Schaufelkanals tangential nach hinten gerichtete Zirkulations-Strömungsgeschwindigkeit v, die kleiner ist als die entsprechende Geschwindigkeit v1 bei dem Laufrad nach Fig. 1. (Es ist angenommen, daß das in kleinerem Maßstab gezeichnete Laufrad nach Fig. 1 gleiche Umgangsgeschwindigkeit wie das Laufrad nach Fig. 2 hat; die Geschwindigkeitsvektoren des Laufrades nach Fig. 1 sind in das Diagramm in dem der Fig.2 entsprechenden Maßstab eingetragen.) Nach vektorieller Addition der Umfangssgeschwindigkeit is des Laufrades zu w und v erhält man die absolute Austrittsgeschwindigkeit c , die den gleichen Winkel a, zur Tangente 16 bildet wie die entsprechende Austrittsgeschwindigkeit cl des Laufrades nach Fig. 1, jedoch größeren Betrag hat als diese. Damit ist auch die für den Wirkungsgrad und den Förderdruck - oder bei Zentrifugalpumpen für die manometrische Förderhöhe - maßgebende Tangentialkomponente c.u der absoluten Austrittsgeschwindigkeit bei dem neuen Rad nach Fig. 2 größer als die entsprechende Komponente cul des Rades nach Fig. 1.When exiting the diffuser 6, the flow divides approximately in the area of its front end 19, indicated by dashed lines, into two branches, namely a front branch 17 and a rear branch 18 Forms blade channel, emerges - seen from a co-rotating observer - approximately in the direction of the rear surface 8 of the blade S from the blade channel, while the flow branch 18 continues to flow along the surface 14 adjoining the surface 9 of the blade T. 17 is a support and contributes to the fact that Branch 17 on exit from the impeller maintains the direction of the surface 8 -: between the two branches 17,18, a vortex space 20 of As is formed, as the experiments showed. At each blade tip 15, the flow branch 17 erects the flow branch 18 in accordance with the large angle of incidence ßi, so that the relative exit velocity i7, (a vector) forms an angle ß with the tangent 16, the size of which is between that of the angles ßi 'and ß "' For comparison, the relative exit speed C1 is shown in dashed lines, which has the same amount as @ and corresponds to the impeller according to FIG in Fig. 2. The circulation flow velocity v, directed tangentially backwards at the outlet of the blade channel, is added vectorially to the relative exit velocity zv, which is less than the corresponding velocity v1 in the case of the impeller according to FIG the running wheel shown on a smaller scale according to FIG. 1 has the same operating speed as the running wheel according to FIG. 2; The vectorial addition of the circumferential speed is of the impeller to w and v gives the absolute exit speed c, which is the same angle a to the tangent 16 forms like the corresponding exit speed cl of the impeller according to FIG. 1, but has a greater amount than this. This means that the tangential component cu of the absolute exit velocity, which is decisive for the efficiency and the delivery pressure - or in the case of centrifugal pumps for the manometric delivery head - is greater than the corresponding component cul of the wheel according to FIG. 1 in the new wheel according to FIG. 2.

Die Aufteilung der den Diffusor durchsetzenden Strömung in zwei fiste 17, 18 läßt sich gegebenenfalls auch noch bei sehr geringer Krümmung der Achse 7 des Diffusors 6 erzielen, jedoch werden dann die Differenzen vi-v, c-ci und c,-cui der Vektorenbeträge kleiner und damit der erstrebte Erfolg geringer. Maßgebend für die mit der Erfindung erzielte Wirkung ist das Auftreten des Wirbelraumes 20.The division of the flow through the diffuser into two fist 17, 18 can optionally also be used with a very slight curvature of the axis 7 of the diffuser 6, but then the differences vi-v, c-ci and c, -cui the vector amounts are smaller and thus the desired success is smaller. Relevant for the effect achieved with the invention is the appearance of the vertebral space 20.

Bei dem Diagramm nach Fig.4 ist auf der Abszisse die Fördermenge 0 (Einheit z. B. m/sec) und auf der Ordinate die manometrische Förderhöhe H (Einheit z. B. m) aufgetragen. Kurve I gehört zu einer mit dem Laufrad nach Fig. 1 ausgerüsteten Pumpe, Kurve II zu der gleichen, mit dem neuen Laufrad nach Fig.2 ausgerüsteten Pumpe. Da Kurve II höher als Kurve I liegt, sind manometrische Förderhöhe und damit auch Wirkungsgrad bei Verwendung des neuen Laufrades größer als bisher; weiter ist der labile Bereich l bei dem Laufrad nach Fig. 2 kleiner als der labile Bereich 1, bei Kurve I, und die Kurve II sinkt in Richtung auf die Ordinate weniger weit ab als Kurve I.In the diagram according to FIG. 4, the delivery rate 0 (unit e.g. m / sec) is plotted on the abscissa and the manometric delivery head H (unit e.g. m) is plotted on the ordinate. Curve I belongs to a pump equipped with the impeller according to FIG. 1, curve II to the same pump equipped with the new impeller according to FIG. Since curve II is higher than curve I, the manometric head and thus also the efficiency when using the new impeller are greater than before; Furthermore, the unstable area 1 in the case of the impeller according to FIG. 2 is smaller than the unstable area 1 in the case of curve I, and curve II drops less than curve I in the direction of the ordinate.

Das neue Laufrad läßt sich ohne weiteres in eine Maschine einsetzen, die bisher mit einem Laufrad nach Fig. 1 ausgerüstet war, ohne daß andere Teile. insbesondere das Leitrad, auch ausgewechselt zu werden brauchen, weil sich das neue Laufrad so gestalten läßt, daß der Winkel a, den die absolute Austrittsgeschwindigkeit c mit der Tangente 16 bildet, gleich groß wird wie der Winkel zwischen der absoluten Austrittsgeschwindigkeit cl des Rades nach Fig. 1 und der Tangente 16.The new impeller can easily be used in a machine, which was previously equipped with an impeller according to FIG. 1, without other parts. especially the idler wheel, also need to be replaced because the new one The impeller can be designed in such a way that the angle α is the absolute exit speed c forms with the tangent 16, becomes the same size as the angle between the absolute Exit speed cl of the wheel according to FIG. 1 and the tangent 16.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Impeller for centrifugal force working Conveyors, e.g. B. centrifugal pumps, Turbo blowers and turbo compressors, in which each blade consists of two approximately equally long, adjacent, obtuse angles placed in relation to one another, continuously merging with a slight curvature, im essential rectilinear sections - an inner and an outer - formed and each impeller channel between the leading and trailing edge of the blades has a narrowest cross section to which a related in the flow direction connected to the direction of rotation backwards diffuser, characterized in that that each diffuser from the outer portion of one vane and the inner Section of the next blade following opposite to the direction of rotation and the impeller walls is limited and has a straight axis and that the impeller walls are known per se Way in the radial area between the blade inlet and outlet edges constant have axial distance.

2. impeller according to claim 1, characterized in that each of the blade sections forming a diffuser form an acute angle of approximately Include 10 ° with each other.

3. impeller according to claim 1 or 2, characterized in that that the inlet part to the narrowest cross-section of each impeller channel decreasing cross-section and from the inner blade portion of the one blade and the inner end piece of the inner section of the next blade following opposite to the direction of rotation as well as the impeller walls is formed.

4. Impeller according to one of claims 1 to : 3, characterized in that the - seen in the direction of rotation - front surface each outer blade section curved backwards and the rear surface of the Blade section is flat, the curvature of the front surface in known per se Way at an acute angle to the circumferential direction up to the with the associated rear surface of the same blade section which coincides with the trailing edge.

5. Impeller according to one of the preceding claims, characterized in that the front and the rear surface of each inner vane section is planar in a manner known per se and are essentially parallel to each other.

6. Impeller according to one of the preceding Claims, characterized in that each outer blade section at least is thicker in its central area than the associated inner blade section. Considered publications: German patent specifications No. 195 747, 889 262, 897 801; Austrian Patent No. 82 191; Swiss patents No. 86 904, 275 923.