4.11.9 Festlegung von Schaufelzahl und Schaufeldicke

1. Festlegung der Schaufelzahl

a) Festlegung der Schaufelzahl nach Stepanoff, A.J.: Radial- und Axialpumpen, Springer-Verlag, 1959

    \[\boldsymbol {z\approx\frac{\beta_2}{3}}\]

Diese Beziehung sollte nicht bei kleinen und sehr großen Austrittswinkeln angewendet werden.

 

b) Festlegung der Schaufelzahl nach Schulz, H.: Die Pumpen, 13. Auflage, Springer-Verlag, 1977

    \[\boldsymbol {z\approx 2\cdot \pi \cdot \frac{D_{2m}+D_{1m}}{D_{1m}-D_{1m}}\cdot sin\frac{\beta_1+\beta_2}{2}}\]

 

c) Festlegung der Schaufelzahl nach Weber, F.J.: Arbeitsmaschinen: Kreiselpumpen und Verdichter, 2., verbesserte Ausgabe. VEB Verlag Technik Berlin 1962

Die Schaufelzahl muss so gewählt werden, dass in den Schaufelradkanälen die Strömung ohne Ablösungserscheinungen geführt wird und dabei die Querschnittsverminderung und die Wandreibung jedoch in tragbaren Grenzen bleiben.
Für alle Schaufelradformen gilt:

    \[\boldsymbol {z=2\cdot k_{s}\cdot \frac{r_m}{e}\cdot sin\frac{\beta_1+\beta_2}{2}}\]

Bei Radialpumpen ist der Schwerpunkt der mittleren Flusslinie

    \[\boldsymbol {r_m=\frac{r_1+r_2}{2}}\]

und die Länge der mittleren Flusslinie

    \[\boldsymbol {e=r_1-r_2}}\]

Damit gilt für Radialpumpen:

    \[\boldsymbol {z=k_{s}\cdot \frac{D_2+D_1}{D_2-D_1}\cdot sin\frac{\beta_1+\beta_2}{2}}\]

Für gegossene Radial- oder Diagonalschaufelräder wird ein Faktor k_s von 5…6,5 angegeben. Ob die Angabe für dünne Blechschaufeln für Kreiselverdichter von k_s von 8…12 auch für Kraftfahrzeug-Radialpumpen verwendet werden kann, wäre zu überprüfen, aber wahrscheinlich würde damit eine zu große Schaufelzahl errechnet werden.

 

d) Festlegung der Schaufelzahl nach Diagramm nach Bohl/Elmendorf: Strömungsmaschinen I und II, Vogel Buchverlag Würzburg

Bei angenommenen oder bekanntem Minderleistungsfaktor \mu und bekanntem Durchmesserverhältnis D_1/D_2 kann die Schaufelzahl aus dem Diagramm siehe unten ermittelt werden. Man geht dabei im Prinzip umgekehrt wie in dem eingezeichneten Beispiel beschrieben vor. Dazu wird zunächst der Beiwert p berechnet mit

    \[\boldsymbol {p=\frac{1}{\mu}-1}\]

Mit diesem Beiwert p geht man in das Diagramm und in der Schnittlinie mit dem jeweiligen Durchmesserverhältnis erhält man senkrecht nach oben die Schaufelzahl (das eingezeichnete Beispiel 3 hier  ignorieren).
Wenn gewünscht kann mit dieser Methode auch eine Vorauswahl des Austrittswinkels \beta_2 erfolgen, indem rückwärts wie im Diagramm für Beispiel 3 gezeigt von der Schaufelzahl aus der Winkel abgelesen wird.

formelzeichen 4.11.9

2. Festlegung der Schaufeldicke

Die Schaufeldicke ist so klein wie möglich zu wählen, damit die Versperrung der Strömung im Schaufelrad klein wird. Je nach Herstellungsverfahren sollten folgende Schaufeldicken festgelegt werden:

s≈4…11mm  bei Grauguss

s≈3…11mm  bei Bronze- oder Sonderstahlguss

s≈4…6mm  bei Leichtmetallguss

s≈1…3mm  bei Blechschaufeln oder Kunststoffen

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