Gliedergehäusepumpe ohne Nachleitrad - eine Grundsatzuntersuchung

Die Funktion der Leiträder von mehrstufigen Gliedergehäusepumpen ist es, die Strömung zu verzögern, um kinetische Energie in Druck umzusetzen. Die verzögerte Strömung wird hinter den Leiträdern wieder radial-inwärts beschleunigt und dem Laufrad der nächsten Stufe zugeführt. Es wird die Arbeitshypothese untersucht, dass man in mehrstufigen Gliedergehäusepumpen auf das Leitrad verzichten kann, ohne dass die Performance der Maschine (Förderhöhe, Wirkungsgrad) im Vergleich mit der Gliedergehäusepumpe mit Leitrad abnimmt (siehe Bild 1).
Die Arbeitshypothese basiert auf der Überlegung, dass das Leitrad ein Verlusterzeuger ist und dass man ohne Leitrad und einer geeigneten Strömungsführung durch die Rückführschaufeln mindestens eine gleich gute Performance realisieren kann wie mit einer Gliedergehäusepumpe mit Leiträdern. Sollte sich die Arbeitshypothese bewahrheiten, könnte man nicht nur die Fertigungs- und Materialkosten der Leiträder einsparen, sondern auch die gesamte Maschine im Durchmesser kleiner bauen können, wodurch wiederum die Fertigungs- und Materialkosten reduziert werden könnten. Man beachte in diesem Zusammenhang, dass die Reduzierung des Durchmessers der Maschine eine quadratische Verringerung des Materials des Gehäuses bewirkt. Das Projekt soll zweistufig durchgeführt werden. Im ersten Schritt soll eine konventionelle Gliedergehäuse-Stufe dahingehend modifiziert werden, dass das Leitrad weggelassen und die Rückführschaufeln so angepasst werden, dass die Strömung möglichst verlustfrei (geringe Gesamtdruckverluste) der Folgestufe zugeführt wird. Dabei bleibt der Außendurchmesser unverändert, d.h. dass der Bereich des Leitrades durch einen schaufellosen Diffusor ersetzt wird, in den die Rückführschaufeln hineinlaufen. Im zweiten Schritt soll zusätzlich auf den schaufellosen Diffusor verzichtet werden, sodass die Gliedergehäusepumpe im Durchmesser kleiner wird.

Danksagung
Die Förderung dieses Projekts durch die KSB-Stiftung wissen wir sehr zu schätzen und sprechen unseren herzlichen Dank aus.