Pumpe mit gerillten Deckscheiben
Kurzbeschreibung
Die vorgestellte Technologie umfasst eine neuartige Pumpe mit gerillten Deckscheiben zur Verbesserung des Zweiphasen-Pumpens von Gas und Flüssigkeit.
Beschreibung/Hintergrund
Die Leistung von Zentrifugalpumpen ist bei einphasischen Betriebsbedingungen, also reinen Flüssigkeiten, sehr zuverlässig und gleichmäßig. Bei zweiphasigen Gas-Flüssigkeits-Strömungsbedingungen ist jedoch, selbst schon bei sehr geringen Gasanteilen (1 %), ein steiler Abfall aller Pumpenparameter zu beobachten. Die Gasphase hat eine starke Tendenz, sich in der Pumpe anzusammeln, dort zu verbleiben und die Laufradkanäle zu blockieren. So kommt es bei einem Gasgehalt von etwa 5-10 % zu einem „Zusammenbruch“ der Pumpe und schweren Instabilitäten, dem sogenannten „Pumpenschwall“. Bisherige Techniken zur Verbesserung der Zweiphasenmischung und der Pumpleistung führen nur zu einem begrenzten Leistungsgewinn, bzw. sind auf einen bestimmten Durchflussbereich begrenzt.
Lösung
Der hier vorgestellte neuartige Ansatz für zweiphasige Betriebsbedingungen basiert auf der Anbringung von Rillen in der vorderen Deckscheibe von halboffenen Pumpenlaufrädern. Hierbei werden die Mischungseffekte der Sekundärströmung im Spitzenspalt über den Laufradschaufeln dadurch maximiert, dass verstärkte Wirbel entstehen, die die Gasansammlungen verzögern und reduzieren. Die Rillen können in verschiedenen Konfigurationen ausgeführt werden. Bisher wurde festgestellt, dass radiale Rillen im Vergleich zu Umfangrillen eine deutlich bessere Leistung erbringen.