DE3343752A1

DE3343752A1 - Offenes laufrad fuer stroemungsmaschinen

Info

Publication number: DE3343752A1
Application number: DE19833343752
Authority: DE
Inventors: Philipp 6501 Bodenheim Berdelle-Hilge; Walter Dipl.-Ing. 6500 Mainz Nagel
Original assignee: HILGE PHILIPP GmbH
Current assignee: HILGE PHILIPP GmbH
Priority date: 1983-12-02
Filing date: 1983-12-02
Publication date: 1985-06-20
Also published as: DE3343752C2

Description

Offenes Laufrad für Strömungsmaschinen
Strömungsmaschinen weisen als wichtiges Bauteil mindestens ein Laufrad auf, das eine Anzahl Schaufeln trägt, die in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt auf einer Laufradwand angeordnet sind.
Bei radial wie auch bei axial durchströmten Laufrädern werden offene Laufräder ohne Abdeckung und geschlossene Laufräder unterschieden; bei Radialmaschinen, wie sie zB bei Kreiselpumpen vorliegen, wird die Abdeckung als Deckscheibe bezeichnet.
In Fig. 1 ist ein übliches geschlossenes Laufrad 1 im Meridianquerschnitt dargestellt, das im wesentlichen aus einer hinteren Laufradwand 2 mit daran vorgesehenen Schaufeln 3 und einer vorderen Deckscheibe 4 besteht. Der Eintrittsbereich für das Medium ist mit E, der Austrittsbereich mit A bezeichnet.
Zwischen dem Eintrittsbereich E und dem Austrittsbereich A findet eine Verzögerung der Strömung statt, die nicht zu groß werden darf, wenn zB Strömungsablösungen vermieden werden sollen. Nach Pfleiderer,Die Kreiselpumpe, Springer Verlag 1961, soll die Meridiangeschwindigkeit am Austritt gleich groß wie am Schaufeleintritt oder nur wenig kleiner sein. Aufgrund dieser Forderung ist üblicherweise die Breite bA des Schaufelrads im Austrittbereich A kleiner als die Breite Q im Eintrittsbereich (bA ( bE).
In Fällen, in denen die durch die Innenfläche der Deckscheibe 4 hervorgerufenen Reibungsverluste vermieden werden sollen, Verluste durch Umströmen der Schaufelkanten tolerierbar sind und eine einfachere Herstellung angestrebt ist, wird die Deckscheibe weggelassen. Derartige offene Laufräder werden besonders für Anwendungen eingesetzt, bei denen neben Flüssigkeiten auch Gase mit gefördert werden sollen, oder wenn aus bestimmten Gründen eine mechanische Bearbeitung der Innenfläche des Laufrads bzw der Schaufeln erforderlich ist.
Eine typische Ausführungsform eines herkömmlichen offenen Laufrads ist in Fig. 2 dargestellt. Das Laufrad 1 besteht im wesentlichen aus der Laufradwand 2 und Schaufeln 3; es ist in einem Gehäuse 5 angeordnet. Derartige offene Laufräder ergeben nur dann einen annehmbaren Wirkungsgrad, wenn zwischen den Vorderkanten der Schaufeln 3 und dem Gehäuse 5 ein enger Spalt 6 eingehalten wird.
Das Gehäuse von Strömungamaschinen mit offenem Laufrad muß daher derart präzise ausgebildet sein, daß es genau der Schaufelkontur folgt, um den erforderlichen engen Spalt einzuhalten, was wiederum die Herstellung von Laufrad und Gehäuse kompliziert und teuer macht.
Es ist bereits bekannt, geschlossene Laufräder in Blechkonstruktion mit vorgepreßten Vor- und Rückwänden und einzeln eingeschweißten Schaufeln herzustellen. Offene Laufräder wurden ferner bereits durch Aufschweißen von den Schaufelwänden entsprechenden Bändern auf eine Scheibe als Laufradwand hergestellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein offenes Laufrad für Strömungsmaschinen mit vereinfachter Form anzugeben, das bei mit herkömmlichen Laufrädern vergleichbarem Wirkungsgrad einfacher und billiger herzustellen ist.
Die Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße offene Laufrad für Strömungsrnaschinen besteht im wesentlichen aus einer Laufradwand, daran vorgesehenen Schaufeln und einer Nabe und ist dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad aus bündig aneinanderpassenden Laufradsegmenten zusammengesetzt ist, die jeweils aus einem Laufradwandsegment, dessen Kontur bei Projektion in Axialrichtung an zwei Seiten der Kontur der Schaufeln folgt, und einer auf einer dieser Seiten angeformten Schaufel bestehen und mindestens an der gemeinsamen Nabe befestigt sind.
Das Erfindungskonzept beruht entsprechend darauf, das Laufrad in einzelne Segmente aufzulösen, wobei die einzelnen Laufradsegmente jeweils aus einem Laufradwandsegment und einer damit einstückig ausgebildeten Schaufel bestehen.
Nach einer besonders günstigen Weiterbildung ist ferner die Laufradwand so in Axialrichtung ZUM Eintrittsbereich hin geneigt bzw gekrümmt ausgebildet, daß bei Erfüllung der oben genannten Bedingung bA < > die zum Eintrittsbereich hin liegenden Vorderkanten der Schaufeln 3 im Meridianquerschnitt geradlinig sind und in einer zur Drehachse senkrechten Ebene liegen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Fig. 3 bis 5 näher erläutert.
In Fig. 3 ist ein Laufradsegment 7 dargestellt, das aus einem Laufradwandsegment 8 und einer damit einstückig ausgebildeten, angeformten Schaufel 3 besteht, wobei die Kontur des Laufradwandsegments 8 in der Draufsicht an zwei Seiten der Kontu der Schaufeln 3 folgt. Diese Laufradsegmente 8 werden bevorzugt aus Stahl und inabesordere Walzstahl hergestellt und mIndestens an der Nabe befestigt, insbesondere durch Schweißen.
In Fig. 4 ist ein aus Laufradsegmenten 7 aufgebautes offenes Laufrad gemäld der Erfindung in der Draufsicht dargestellt. Aus Fig. 4 geht hervor, daß die einzelnen Laufradsegmente 7 mit den Laufradwandsegmenten 8 und den Schaufeln 3 bündig aneinander liegen und so gemeinsam das offene Schaufel rad bilden. Die Laufradsegmente 7 sind dabei mindestens an der Nabe 9 befestigt.
In Fig. 5 ist eine besonders bevorzugte Weiterbildung des Erfindungskonzepts dargestellt, bei der die aus den Laufradwandsegmenten 8 (vgl Fig. 3 und 4) aufgebaute Laufradwand 2 des Laufrads 1 in Axialrichtung so zum Eintrittsbereich E hin geneigt ist, daß bei Erfüllung der oben erwähnten hydrodynamischen Bedingung die zum Eintrittsbereich E hin iiegonden Vorderkanten 6 der Schaufeln 3 im Meridianquerschnitt geradlinig sind; sie liegen vorzugsweise in einer zur Drehachse senkrechten Ebene.
Das Laufrad ist dabei in einem Gehäuse 5 angeordnet, wobei zwischen dem Gehäuse 5 und der Vorderkante 6 der Schaufeln 3 ein kleiner Spalt 6 besteht.
Der besondere fertigungstechnische Vorteil des erfindungsgemäßen Laufrads liegt darin, daß für jeden Durchmesser und jede Schaufelhöhe nur ein einfaches Schnitt- und Abkantwerkzeug benötigt wird, während bei sämtlichen bekannten Laufradkonstruktionen Schnitt- und Stanzwerkzeuge für die Laufradwand und die Schaufeln nötig sind.
Auch schweißtechnisch ergeben sich aufgrund des Erfindungskonzepts erhebliche Vereinfachungen und damit Einsparungen bei der industriellen Fertigung, da bei herkömmlichen Laufrädern zusätzlich zu der Befestigung an der Nabe auch die Schaufeln grundsätzlich einzeln aufgeschweißt werden müssen.
Erfindungsgemäß genügt es prinzipiell, die einzelnen Lauf radsegmente nur an der Nabe zu befestigen. Bei großen Laufraddurchmessern wird eine zusätzliche Schweißverbindung der Laufradsegmente untereinander vorgenommen, insbesondere an der Winkelkante der Schaufeln.

Claims

Ansprüche Offenes Laufrad für Strömungsmaschinen mit einer Laufradwand (2), daran vorgesehenen Schaufeln (3) und einer Nabe (9), d a d u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t , daß - das Laufrad (1) aus bündig aneinanderpassenden Laufradsegmenten (7) zusammengesetzt ist, die - jeweils aus einem Laufradwandsegment (8), dessen Kontur bei Projektion in Axialrichtung an zwei Seiten der Kontur der Schaufeln(3) folgt, und einer auf einer dieser Seiten angeformten Schaufel (3) bestehen und - mindestens an der gemeinsamen Nabe (9) befestigt sind (Fig. 3, 4, 5).
2. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus den Laufradwandsegmenten (8) aufgebaute Laufradwand (2) in Axialrichtung so zum Eintrittsbereich (E) hin geneigt ist, daß bei erfüllter Bedingung bA < bE, worin bA die Breite des Austrittsbereichs A und bE die Breite des Eintrittsbereichs E bedeuten, die zum Eintrittsbereich E hin liegenden Vorderkanten (6) der Schaufeln (3) im Meridianquerschnitt geradlinig sind.
3. Laufrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderkanten (6) der Schaufeln (3) in einer zur Drehachse senkrechten Ebene liegen.
4. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Laufradsegmenten (7) aus Walzstahl aufgebaut ist.
5. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Laufradsegmenten (7) aus Gußstahl aufgebaut ist.
6. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufradsegmente (7) nur an der Nabe (9) befestigt sind.
7. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufradsegmente (7) an der Nabe (9) und aneinander längs der Kontur der Schaufeln (3) befestigt sind.
8. Laufrad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Laufradsegmente (7) an den Winkelkanten der Schaufeln (3) befestigt sind.
9. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufradsegmente (7) an der Nabe (9) bzw aneinander durch Schweißen befestigt sind.