SZIVATTYÚK, KOMPRESSZOROK, VÁKUUMSZIVATTYÚK 2015
33
Axiális átömlésû
szivattyújárókerék lapátozásának
számítógéppel segített hidraulikai
tervezése
Összefoglalás
A cikk egy hidraulikai numerikus tervezési eljá-
rást ismertet, amely közvetlenül alkalmas – előírt
üzemi paraméterek teljesítését biztosító – axiális
átömlésű szivattyú lapátozás geometriai és áram-
lástechnikai jellemzőinek meghatározására. A szi-
vattyú lapátozott terében kialakuló térbeli áram-
lás numerikus vizsgálatát közelítőleg a forgórész
forgástengelyével koaxiális tengelyű hengerfelü-
letek segítségével ún. részcsatornákban végbeme-
nő, azok középfelületére lokalizált kétdimenziós
áramlások vizsgálatára vezetjük vissza.
A lapátozás hidraulikai tervezési eljárása három fő
lépésben hajtható végre. Az első részben a lapátozás
fő hidraulikai és geometriai jellemzői tapasztalati di-
agramok és jól ismert összefüggések felhasználásával
kerülnek meghatározásra. A második fő lépésben az
ún. hidrodinamikai szingularitások módszer alkal-
mazásával a lapátfelület különböző diszkrét sugarú
hengerfelületek mentén adódó profilmetszet kontúr-
jainak koordinátáit és azok menti áramlási jellemzők
eloszlásait határozzuk meg. A fent említett mindkét
számítási fázis kényelmes és gyors végrehajtása ér-
dekében FORTRAN forrásnyelven – két egymásra
épülő programkódból álló – programcsomag került
kifejlesztésre, amely felhasználásával a hidraulikai
tervezést előkészítő és a hidraulikai tervezés nume-
rikus számításait végrehajtó műveletek kényelmesen
és nagyon gyorsan egyaránt elvégezhetők.
A hidraulikai tervezés harmadik fő lépésében a kifej-
lesztett programcsomag által meghatározott – a lapát-
metszetek kontúrjainak 3D-s koordinátáit tartalmazó
– adatfájlok felhasználásával a szivattyú lapát test-
modelljének meghatározására kerül sor a SIEMENS
PLMkereskedelmi programcsomag NXCADmodul
felhasználásával. A testmodell ismeretében a szivaty-
tyú járókerék lapát 3D-s képe különböző nézetekből
előállítható.
Több tervezési változatra a fenti módon előállított
geometriai jellemzők felhasználásával elvégezhető a
szivattyú lapátozott terében kialakuló áramlás meg-
határozására egy CFD áramlástechnikai numerikus
vizsgálat és a kapott áramlástechnikai jellemzők el-
oszlásainak ismeretében a legjobbnak ítélt járókerék
geometria változat kiválasztható.
A szivattyú lapát 3D-s testmodelljének ismeretében
egyrészt kidolgozható a járókerék lapátozás gyártá-
sához szükséges hidraulikai tervdokumentáció, más-
részt CAM kereskedelmi szoftver alkalmazásával a
lapát gyártásának programja is előállítható.
Bevezetés
A cikkben először áttekintjük a hidraulikai terve-
zés előkészítő szakaszát, amelynek végrehajtása
során ismertetjük a tervezés végrehajtásához ren-
delkezésre álló főbb kiinduló tervezési adatokat,
majd a járókerék fő méreteinek és fontosabb hid-
raulikai jellemzőinek meghatározására vonatkozó
lépéseket mutatjuk be. Az így kapott jellemzők
képezik a lapáttervezés következő szakaszának,
vagyis a járókerék lapát hidraulikai tervezési eljá-
rása bemenő adatrendszerét. Itt a hidrodinamikai
tervezés numerikus végrehajtására alkalmazott ún.
hidrodinamikai szingularitás módszer alapegyen-
leteit ([1], [2], [4], [5] és [11]), majd a számítás
fontosabb összefüggéseit és végrehajtásának fo-
lyamatát foglaljuk össze tömören. Ezt követően
a fent említett két numerikus módszer számítógé-
pes kódjait felhasználva a járókerék lapátgeometria
jellemzőinek és a profilmetszetek menti áramlási
