AT237781B - Vorrichtung zur Erzeugung statischen Druckes mittels einer Querstrompumpe für Gase oder Flüssigkeiten - Google Patents

Vorrichtung zur Erzeugung statischen Druckes mittels einer Querstrompumpe für Gase oder Flüssigkeiten

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AT237781B
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Nikolaus Laing
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  Vorrichtung zur Erzeugung statischen Druckes mittels einer Querstrompumpe für Gase oder Flüssigkeiten 
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung statischen Druckes mittels einer Querstrompumpe für Flüssigkeiten oder Gase, bei welcher dem Durchsatz eine Wirbelströmung mit zur Drehachse des Läufers exzentrischem Wirbelkern aufgezwungen wird. Derartige Querstrompumpen sind unter dem Namen Tangentialpumpen bekannt geworden. 



   Eine Tangentialpumpe liefert in ihrem Austrittskanal einen Förderstrahl, der einen ausserordentlich hohen Geschwindigkeitsdruck aufweisen kann, wogegen der statische Druck nur sehr niedrige Werte annimmt. Der Geschwindigkeitsdruck ist dabei über den Austrittsquerschnitt der Pumpe unsymmetrisch verteilt und weist ein stark ausgeprägtes Maximum auf. Er nimmt an der Stelle seines Maximums einen Wert an, der der mehrfachen Umfangsgeschwindigkeit des Läufers der Pumpe entspricht. Zur Erzeugung von statischem Druck muss dieser hohe Geschwindigkeitsdruck durch geeignete Mittel in statischen Druck umgewandelt werden. 



   Die bekannten Vorrichtungen zur Umwandlung von Geschwindigkeitsdruck in statischen Druck, wie Diffusoren u. dgl., sind bei einer Querstrompumpe nicht ohne weiteres anwendbar, weil die genannten Stromröhren mit hoher Strömungsgeschwindigkeit von Stromröhren wesentlich niedrigerer Geschwindigkeit umgeben sind, die in einen Randströmungsbereich mit extrem niedriger Geschwindigkeit übergehen. 



  Würde man diese Durchsatzströmung mit einem stark ungleichförmigen und unsymmetrischen Geschwindigkeitsprofil beispielsweise in einen Diffusor leiten, der so ausgelegt ist, dass er den Geschwindigkeitsdruck der schnellsten Stromröhren in statischen Druck umwandeln kann, so wird die langsame Randströmung an der Wandung des Diffusors starke   Ablösungs- und   Vermischungserscheinungen ergeben, die zu untragbaren Leistungsverlusten führen würden. 



   Die Umwandlung von Geschwindigkeitsdruck in statischen Druck ist bei einer Querstrompumpe ausserdem stark von der Durchsatzmenge und damit von der Drosselung der Pumpe abhängig. Je stärker die Pumpe gedrosselt wird, desto kleiner wird die Durchsatzmenge. Unterhalb einer bestimmten Durchsatzmenge wird die Pumpe instabil und ist zur Druckerzeugung nicht mehr verwendungsfähig. Dies ist für die praktische Anwendung, insbesondere für den Betrieb einer mehrstufigen Querstrompumpe und beim Betrieb mit veränderlichem Widerstand, von Nachteil. 



   Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer Vorrichtung, mit deren Hilfe es möglich wird, den hohen Geschwindigkeitsdruck der genannten schnellen Stromröhren möglichst verlustarm in statischen Druck umzuwandeln. 



   Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass zur Abtrennung des langsameren Teiles vom schnelleren Teil der Durchsatzströmung der Austrittskanal der Pumpe durch eine etwa in Strömungsrichtung verlaufende Wandung in zwei Bereiche aufgeteilt wird. 



   Durch die Massnahme der Erfindung wird es möglich, die für die Druckerzeugung sehr nachteilige ungleichförmige und unsymmetrische Geschwindigkeitsverteilung über dem Austrittsquerschnitt, welche eine steile, aussermittig angeordnete Spitze aufweist, dadurch zu vermeiden, dass nur die steile Spitze und die direkt an sie angrenzenden Stromröhren zur Durckerzeugung herangezogen werden und mittig in einen Diffusor, Fangdiffusor od. dgl. geleitet werden können, wobei der Diffusor eine der hohen Geschwindigkeit dieser Stromröhren entsprechende starke Divergenz aufweisen kann und damit eine extrem hohe Druckumsetzung erzielt wird. Die Erfindung wählt also einerseits die schnellsten Stromröhren zur Druckumsetzung aus und leitet sie anderseits symmetrisch in einen Diffusor zur Erzeugung statischen Druckes oder lässt sie beispielsweise hydraulische Arbeit leisten.

   Der den langsameren Teil der Strömung aufnehmende Bereich kann sowohl in den Aussenraum münden, als auch in besonders vorteilhafter Weise mit dem Ansaugbereich der Querstrompumpe in unmittelbarer Verbindung stehen. Der mittels der erfindungsgemässen Wandung abgetrennte langsamere Teil der Durchsatzströmung wird dadurch entweder dem Aussenraum oder aber dem Saugbereich der Pumpe zugeführt, wobei er in letzterem Falle wieder verwendet und somit seine wenn auch verhältnismässig geringe kinetische Energie der Pumpe wieder zugeführt wird. 

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   Durch die erfindungsgemässe Massnahme wird nicht nur ermöglicht, dass der hohe Geschwindigkeitsdruck der Querstrompumpe verlustarm in statischen Druck umgewandelt wird, sondern es wird gleichzeitig gewährleistet, dass die Pumpe auch bei starker Drosselung nicht instabil wird. Damit überwindet die Erfindung auch den obengenannten Nachteil der Tangentialpumpen, dass sie unterhalb einer bestimmten Durchsatzmenge zur Druckerzeugung nicht verwendbar sind. 



   Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die   erfindungsgemässe   Wandung als Rohr ausgebildet, das vorzugsweise den schnelleren Teil der Durchsatzströmung aufnimmt und weiterleitet. Insbesondere kann dieses Rohr erfindungsgemäss als Fangdiffusor ausgebildet sein, welcher den Geschwindigkeitsdruck der schnellen, in ihn eintretenden Stromröhren verlustarm in statischen Druck umwandelt. Der Fangdiffusor kann dabei im Verhältnis zum Querschnitt des Austrittskanals sehr eng sein und nur die Spitze des Geschwindigkeitsprofiles der Durchsatzströmung aufnehmen, wobei er in der Nähe einer Wandung des Austrittskanals angeordnet sein muss.

   Er kann jedoch auch den grösseren Teil des Querschnittes des Austrittskanals einnehmen und so nur die langsamsten, randnahen Stromröhren durch einen zwischen dem Austrittskanal und dem Fangdiffusor gebildeten Ringspalt ausströmen lassen und von der Druckumsetzung ausschliessen. Die Abmessungen und die Anordnung des Diffusors in bezug auf den Austrittskanal sind den jeweiligen Erfordernissen der einzelnen Pumpe anzupassen, was der Fachmann nach der Lehre der Erfindung leicht durchführen kann. 



   Durch die Lehre der Erfindung ist es nunmehr auch möglich geworden, Tangentialpumpen zur Druckerzeugung mehrstufig auszuführen. Die Erfindung schlägt dabei vor, dass jede Förderstufe den oben geschilderten Fangdiffusor aufweist, der jeweils mit dem Ansaugbereich der nächsten Förderstufe in Verbindung steht. Dadurch wird gewährleistet, dass nur der schnelle, zur Druckumsetzung geeignete Durchsatzanteil in die nächste Stufe gelangt und dort eine weitere Druckerhöhung erfährt. Die langsamen Anteile der Durchsatzströmung werden dabei vorteilhaft jeweils in den Ansaugbereich der gleichen Förderstufe zurückgefördert und gehen somit dem Kreislauf nicht verloren.

   Diese Rückförderung ist auch insbesondere zur Vermeidung des Instabilwerdens der Pumpe bei kleinen Durchsätzen vorteilhaft, weil bei starker Drosselung der Pumpe der langsame Durchsatzanteil praktisch verlustfrei in jeder Förderstufe umgewälzt wird. 



   Vorteilhafterweise werden die Eintrittsquerschnitte der Fangdiffusoren von Förderstufe zu Förderstufe kleiner, weil bei den in den höheren Förderstufen auftretenden Drücken nur mehr die allerschnellsten Stromröhren zur weiteren Druckerhöhung herangezogen werden können. Die Eintrittsquerschnitte und Öffnungswinkel der Fangdiffusoren müssen dem jeweils gewünschten Druck angepasst werden, um Strömungsverluste zu vermeiden. 



   Die Läufer der einzelnen Förderstufen werden dabei vorteilhaft zu einem einstückigen Läufer zusammengefasst, der auf einer gemeinsamen Welle gelagert ist und von einem gemeinsamen Motor angetrieben wird. Die einzelnen Förderstufen sind dabei durch radiale Zwischenscheiben voneinander getrennt, welche radiale Einschnitte aufweisen, in die ringförmige, die Wandungen zwischen den einzelnen Förderstufen bildende Gehäusevorsprünge ragen. Um eine vollständige Abdichtung zwischen den Förderstufen zu erzielen, was insbesondere bei höheren Drücken ausserordentlich wichtig ist, können die inneren Ränder der Gehäusevorsprünge je einen Ring aus einem leicht zerspanbaren Material, beispielsweise Blei oder Graphit, tragen. 



   Es ist nicht notwendig, dass die erfindungsgemässe Wandung in den Austrittskanal hineinragt, sondern sie muss lediglich den aus dem Austrittskanal austretenden Strahl in zwei Anteile zerlegen. Daher ist es beispielsweise im Rahmen der Erfindung möglich, einen Fangdiffusor in einem gewissen Abstand vom Austrittsquerschnitt des Austrittskanals anzuordnen, welcher die schnellsten Stromröhren aus dem austretenden Strahl herausfiltert und aufnimmt. Der langsame Rest der Durchsatzströmung würde in diesem Fall in den Aussenraum abströmen. 



   Die Rückführung des langsameren Teiles der Durchsatzströmung kann beispielsweise durch geeignete, entlang der Stirnfläche des Pumpenläufers führende Räume oder durch einen den langsamen Teil der Durchsatzströmung um mehr als 180  umlenkenden Kanal erfolgen. 



   Vorteilhaft kann die erfindungsgemässe Wandung verstellbar oder verschwenkbar sein, um das Mengenverhältnis des langsamen zum schnellen Teil der Durchsatzströmung verändern zu können. Diese Ver- änderung kann natürlich auch durch beliebige Verstellung der einzelnen Teile und Wandungen in Bezug aufeinander erzielt werden. 



   Vorzugsweise stellt die verschwenkbare Wandung selbst einen Teil des anschliessenden Diffusors dar. Bei dieser Ausführungsform wird durch Verschwenkung der Wandung um eine zum Pumpenläufer parallele Achse gleichzeitig eine Veränderung des Mengenverhältnisses von langsamen zu schnellem Teil der Durchsatzströmung und eine Veränderung der Divergenz des anschliessenden Diffusors erzielt. Vorzugsweise wird dabei die Wandung so angeordnet, dass bei Verkleinerung des in den Diffusor eintretenden schnelleren Teiles die Divergenz des Diffusors steigt, weil in diesem Fall nur die schnellsten Stromröhren ausgewählt werden, die praktisch nicht zu Ablösungserscheinungen und Vermischungsverlusten führen. 



   Über die Abtrennung der langsameren Stromröhren hinausgehend schlägt die Erfindung zur weiteren Vermeidung von Strömungsverlusten zusätzlich vor, auch die übrigen Diffusorwandungen mit an sich   bekannten Öffnungen zu versehen, durch welche die kranke Randströmung abgesaugt wird. Vorteilhaft werden dabei mit der verschwenkbaren Wandung fest verbundene Deckscheiben vorgesehen, die ebenfalls   

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   mit Öffnungen versehen sind und bei starker Diffusordivergenz die Öffnungen in den Diffusorwandungen freigeben und bei kleiner Divergenz dieselben verschliessen. Bei Verschwenkung der erfindungsgemässen   Wandung werden also selbsttätig gleichzeitig Öffnungen in der Diffusorwandung freigegeben oder verschlossen. 



   Eine weitere Erhöhung des von der Pumpe erzeugten Druckes ist insbesondere bei der Betätigung von Servosystemen und Hydrauliksystemen dadurch erzielbar, dass der Hydraulikkreis druckseitig mit dem den schnelleren Teil der Durchsatzströmung aufnehmenden Bereich, beispielsweise dem Fangdiffusor, und saugseitig mit dem Wirbelkern kommuniziert. In dem im Läuferbereich gelegenen Wirbelkerngebiet herrscht der stärkste Unterdruck der Pumpe, so dass sich durch die vorgeschlagene Anordnung tatsächlich eine erhebliche Drucksteigerung erzielen lässt. 



   Ein gewisser Nachteil der oben geschilderten Anordnung, bei welcher der langsamere Durchsatzanteil durch einen Schlitz oder einen Ringspalt od. dgl. nach aussen abströmt, liegt darin, dass das abströmende Strömungsmedium, insbesondere im Falle von Luft, ein starkes Geräusch erzeugt. Dies ist insbesondere bei der Verwendung der erfindungsgemässen Pumpe als Gebläse für Musikinstrumente od. dgl. von Nachteil. Die Erfindung schlägt zur Behebung dieses Nachteiles vor, den den langsameren Teil der Durchsatzströmung aufnehmenden Bereich des Austrittskanals in enge Kanäle zu unterteilen, die so eng sein müssen, dass die Strömung in ihnen laminar bleibt und damit nur sehr geringe Geräusche erzeugt. 



   An Hand der Zeichnung werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen schematischen Schnitt senkrecht zur Läuferachse eines ersten Ausführungsbeispieles. 



  Fig. 2 eine graphische Darstellung der Geschwindigkeitsverteilung über dem Querschnitt des Austrittskanals, wobei auf der Abszisse die Geschwindigkeit v des Strömungsmediums in willkürlichen Einheiten und auf der Ordinate der Abstand r von der Wandung des Austrittskanals aufgetragen ist. Fig. 3 einen schematischen Schnitt senkrecht zur Läuferachse eines zweiten Ausführungsbeispieles.

   Fig. 4 einen Schnitt gemäss der Linie IV-IV in   Fig. 3 ;   Fig. 5 einen schematischen Schnitt senkrecht zur Läuferachse eines dritten mehrstufigen   Ausführungsbeispieles ;   Fig. 6 einen Schnitt gemäss der Linie VI-VI in Fig. 5 ; Fig. 6 a den axialen Schnitt durch einen erfindungsgemässen Läufer für mehrstufigen Betrieb ; Fig. 7 eine graphische Darstellung der Kennlinie einer Tangentialpumpe, wobei auf der Abszisse der Durch- 
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 recht zur Läuferachse durch ein viertes Ausführungsbeispiel ; Fig. 9 eine graphische Darstellung der Kennlinie sowie des Geräuschverhaltens der in Fig. 8 dargestellten Tangentialpumpe, wobei auf der 
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 in willkürlichen Einheiten aufgetragen sind ; Fig. 10 einen schematischen Schnitt senkrecht zur Läuferachse eines fünften Ausführungsbeispieles ;

   Fig. 11 einen Schnitt gemäss der Linie XI-XI in Fig.   10 ;   Fig. 12 eine graphische Darstellung der Linien gleichen Geschwindigkeitsdruckes über dem durch die Linie XII-XII in Fig. 10 gekennzeichneten Querschnitt des Austrittskanales ; Fig. 13 einen schematischen axialen Schnitt durch ein zweistufiges Ausführungsbeispiel ; Fig. 14 einen schematischen Schnitt durch das gleiche Ausführungsbeispiel, der gegenüber Fig. 13 um   900 verdreht ist ;   Fig. 15 einen Schnitt senkrecht zur Läuferdrehachse durch ein mehrstufiges Ausführungsbeispiel, bei welchem die einzelnen Förderstufen in der Drehebene der Läufer aufeinanderfolgen ;

   Fig. 16 einen Schnitt gemäss der Linie XVI-XVI in Fig. 15 und Fig. 17 einen Schnitt senkrecht zur Läuferdrehachse durch ein weiteres   Ausführungsbeispi & L  
Für entsprechende Teile sind in den einzelnen Figuren durchgehend die gleichen Bezugsziffern verwendet. 



   Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Querstromläufer 1 von zwei feststehenden äusseren Leitflächen 2 und 3 umgeben und dreht sich in Richtung des Pfeiles 4. Das Fördermedium wird gemäss den Pfeilen 5 und 6 zweimal durch die Beschaufelung des Läufers 1 geleitet. In der Nähe der Leitfläche 3 bildet sich dabei ein Wirbelkerngebiet aus, das schematisch durch einen Kreis 7 angedeutet ist. 



  Durch diese Wirbelströmung wird die gesamte Durchsatzströmung, wie durch die Pfeile 5 und 6 angedeutet, stark umgelenkt und erhält ein unsymmetrisches Strömungsprofil, das in Fig. 2 dargestellt ist. 



  Die grösste Geschwindigkeit weisen die in Fig. 1 durch den Pfeil 6 gekennzeichneten wirbelkernnahen Stromröhren auf, wie am Maximum 21 der Geschwindigkeitsverteilungskurve 22 zu ersehen ist. Die Geschwindigkeit des Strömungsmediums erreicht an diesem Maximum einen Wert, welcher der mehrfachen Umfangsgeschwindigkeit des Läufers 1 entspricht. Im Verhältnis dazu sind die entlang der Wandungen des Austrittskanals strömenden Stromröhren ausserordentlich langsam. 



   Würde man die gesamte Strömung mit dem Geschwindigkeitsprofil 22 in einen Austrittskanal strömen lassen, der unmittelbar infolge Erweiterung seines Querschnittes in einen Diffusor übergeht, um dadurch die Umsetzung von Geschwindigkeitsdruck in statischen Druck zu bewirken, wie dies bei bekannten Vorrichtungen zur Erzeugung statischen Druckes üblich ist, so würden die bei einer Tangentialpumpe ausserordentlich langsamen Randströmungen nur einen sehr geringen Öffnungswinkel des Diffusors und damit nur eine sehr geringe Druckumsetzung erlauben, wenn praktisch untragbare Verluste infolge Ablösung, Vermischung und Rückströmung vermieden werden sollen. 



   Um dagegen den schnellen Anteil der die Tangentialpumpe verlassenden Strömung verlustarm voll zur statischen Druckerzeugung heranziehen zu können, sieht die Erfindung eine als Fangdiffusor wirkende rohrförmige Wandung 14 nach dem Austrittskanal 8 vor, wobei die langsamen, wandnahen Stromröhren gemäss den Pfeilen 10 und 11 durch den Ringspalt 9 in den Aussenraum trteten können. Der Querschnitt 12 

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 uckumsetzungscheibe 65 des Läufers angeordneten Gummiring   66,   welcher Aussparungen aufweist, in die auf der Endscheibe 65 sitzende Zapfen 67 von der einen Seite und auf der Scheibe 64 sitzende Zapfen 68 von der andern Seite eingreifen. Es ist jeweils eine Mehrzahl von Zapfen 67 bzw. 68 vorgesehen, die gegeneinander in Umfangrichtung versetzt sind.

   Dadurch wird eine weiche Ankopplung des Läufers gewährleistet. Die Lagerung des Läufers am gegenüberliegenden Ende desselben ist nicht dargestellt. 



   Die Endscheibe 65 trägt eine Radialbeschaufelung   69,   welche den Läufer der ersten Förderstufe darstellt. Die Beschaufelung 69 trägt ihrerseits die Zwischenscheibe 69 a, die einen radialen Einschnitt 69 b aufweist, in welchen ein Vorsprung 69 c, der in die erste von der   zweiten Förderstufe trennenden Trenn-   wand 69 d ragt. Am inneren Rand des Vorsprunges 69 c ist ein Ring 69 e aus leicht abspanbarem Material, beispielsweise Blei oder Graphit, zur Abdichtung vorgesehen. Die Zwischenscheibe 69 a trägt ihrerseits wiederum eine Radialbeschaufelung 69', an welcher eine zweite Zwischenscheibe 69 a'befestigt ist, welche die zweite von der dritten Förderstufe trennt. An der Zwischenscheibe 69 a'ist die Beschaufelung 69" der dritten Förderstufe befestigt. 



   In Fig. 7 ist die Kennlinie einer Tangentialpumpe, d. h. der von der Pumpe gelieferte Druck p als 
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 richtung gilt die Kennlinie   70,   die bei kleineren als dem Punkt 71 entsprechenden Durchsätzen eine instable
Förderung anzeigt. Durch die Massnahmen der Erfindung wird dieser steigende Ast der Kennlinie für den schnelleren Teil der Durchsatzströmung so weit angehoben, dass sich die gestrichelte dargestellte
Kennlinie 72 ergibt, bei welcher die Förderung für alle vorkommenden Durchsätze stabil ist. Eine Pumpe mit derartiger Kennlinie kann beispielsweise auch mehrstufig verwendet werden. Die einer zweiten und dritten Förderstufe entsprechenden stabilen Kennlinienabschnitte 73 und 74 sind in Fig. 7 eingezeichnet.
Links von der gestrichelt dargestellten Kurve 75 wird die Förderung bei bekannten Tangentialpumpen instabil.

   Erst die entsprechende Umwandlung der dargestellten Kennlinien in der Kurve 72 entsprechende stabile Kennlinien durch die Massnahmen der Erfindung ermöglicht die Verwendung einer mehrstufigen
Tangentialpumpe zur Druckerzeugung. 



   In Fig. 8 ist ein dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 ähnliches Ausführungsbeispiel dargestellt. 



  Der als Diffusor ausgebildete äussere Teil 14 des Austrittskanals ragt ein Stück weit ins Innere des weiteren Teiles 8 und trägt in Strömungsrichtung verlaufende Rippen   81,   die so enge Kanäle 81 a bilden, dass die zwischen ihnen hindurchtretende Strömung laminar bleibt. Durch diese Anordnung wird verhindert, dass die langsame Randströmung turbulente Ablösungserscheinungen zeigt und dadurch starke Geräusche verursacht. Insbesondere sind, an die Wirbelkernströmung 7 angrenzend, auf der Innenwandung des Austrittskanals 8 längere, in Strömungsrichtung verlaufende Rippen 82 vorgesehen, welche den gleichen Zweck erfüllen wie die Rippen 81.

   Die Durchsatzregelung geschieht bei diesem Ausführungsbeispiel durch den um die Achse 83 verschwenkbaren Teil 84 der äusseren Leitfläche   3,   der zwischen den gestrichelt dargestellten Stellungen 85 und 86 verschwenkt werden kann und dadurch die Ausbildung der Wirbelströmung beeinflusst. 



   In Fig. 9 sind die Kennlinien der in Fig. 8 dargestellten Tangentialpumpe dargestellt u. zw. gibt die Kurve 91 die Kennlinie der Pumpe bei der Stellung 85 des verschwenkbaren Teiles 84 und die Kurve 92 die Kennlinie bei der Stellung 86 an. In das gleiche Diagramm sind zwei Kurven eingezeichnet, welche das Geräuschverhalten der Pumpe bei beiden Endstellungen des Teiles 84 kennzeichnen und für welche auf der Ordinate die Lautstärke L in willkürlichen Einheiten aufgetragen ist. Die Kurve 93 entspricht dabei der Kennlinie 91 und die Kurve 94 entspricht der Kennlinie 92. Aus den Geräuschkurven 93 und 94 ist zu entnehmen, dass bei den erfindungsgemässen Pumpen das Geräusch mit sinkendem Durchsatz stark abnimmt, so dass sie beispielsweise zur Verwendung als Gebläse für pneumatische Musikinstrumente besonders geeignet sind. 



   Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 10 bis 12 dargestellt. Diese Pumpe nützt nur die schnellsten, aus der Nachbarschaft des Wirbelkerngebietes 7 stammenden Stromröhren zur Druckerzeugung aus und fängt sie in einem schmalen Fangdiffusor 121 auf, welcher auf einen geschlossenen Kreislauf arbeitet, der durch einen Hydraulikzylinder 122 mit einem Kolben 123 und einer Kolbenstange 124 symbolisiert ist. Die Saugseite 125 des Kolbens 123 ist über eine Leitung 126 mit dem Gebiet stärksten Unterdruckes in der Pumpe, d. h. dem Wirbelkerngebiet 7 verbunden.

   Durch die Addition des Überdruckes auf der Druckseite des Kolbens 123 und des Unterdruckes auf der Saugseite desselben ergeben sich ausserordentlich hohe Drücke, während der langsame Anteil des Förderstromes aus dem Austrittskanal 8 über dessen Öffnung   127,   die den Fangdiffusor umgibt, entweder in den Aussenraum oder über eine nicht dargestellte Leitung gemäss dem Pfeil 128 in den Saugbereich der Pumpe zurückgeführt wird. Die Drehgeschwindigkeit des Wirbelkerngebietes 7 kann durch einen   Umführungskanal129,   welcher die Leitfläche 3 umfasst und einen schnellen Anteil des Durchsatzes wieder in das Kerngebiet zurückleitet, erhöht werden.

   Der Läufer 1 muss bei dieser Ausführungsform einseitig offen ausgebildet werden, d. h. er darf nur auf einer Seite eine geschlossene Stirnscheibe 130 aufweisen, welche von der Drehachse 47 gehalten wird. Die axiale Abdichtung auf der gegenüberliegenden Seite übernimmt das Gehäuse 131 der Pumpe, in welches die Leitung 126 ragt. 



   In Fig. 12 ist die Geschwindigkeitsverteilung über dem Querschnitt XII-XII in Fig. 10 und damit die Verteilung des Geschwindigkeitsdruckes dargestellt, u. zw. sind die Linien gleicher Geschwindigkeit v aufgezeichnet, wobei v in willkürlichen Geschwindigkeitseinheiten angegeben ist. Aus dieser Verteilung 

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 ist ersichtlich, dass nur die Stromröhren mit den höchsten Geschwindigkeiten, im Beispiel etwa v = 0, 5 und v = 0, 7, vom Fangdiffusor 121 aufgenommen werden und eine Druckumsetzung erfahren. Alle langsameren Stromröhren treten durch die Öffnung 127 aus. 



   In den Fig. 13 und 14 ist ein zweistufiges Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei welchem die Läufer 1 bzw. l'der beiden Förderstufen zu beiden Seiten eines Antriebsmotors 132 auf dessen beiden Wellenstümpfen gelagert sind. Das Gehäuse 52 umschliesst den Motor samt den beiden Förderstufen und weist einen Ansaugstutzen 53 sowie eine Austrittsöffnung   133 auf.   Die Wirkungsweise der beiden Förderstufen ist die gleiche wie bei dem in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel und ist daher in 
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 lassenden schnellen Stromröhren werden von einem Fangdiffusor aufgefangen und gemäss den Pfeilen 134 durch eine gewundene Leitung 135 zum Saugbereich des Querstromläufers l'der zweiten Förderstufe geleitet.

   Aus der Druckseite des Querstromläufers l'gelangen wiederum nur die schnellsten Stromröhren in den Fangdiffusor 14'und werden gemäss dem Pfeil 136 über den Motor 132 zur Austrittsöffnung 133 geleitet. Auf diese Weise kann mit der Erzeugung hohen statischen Druckes gleichzeitig eine wirksame Kühlung des Antriebsmotors erzielt werden. 



   Das in den Fig. 15 und 16 dargestellte Ausführungsbeispiel ist aus mehreren gleichartigen Bauelementen zusammensetzbar, wobei jede Förderstufe von einem geschlossenen Bauelement gebildet wird. Die ein- 
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 werden. Es wird nur der Aufbau einer einzigen Förderstufe erläutert, da die übrigen Förderstufen der ersten genau entsprechen. Die den Teilen der ersten Förderstufe entsprechenden Teile der zweiten und dritten Förderstufe sind mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, jedoch bei der zweiten Förderstufe mit einem Strich und bei der dritten Förderstufe mit zwei Strichen versehen. An die dargestellten Förderstufen können sich weitere, nicht dargestellte Förderstufen anschliessen.

   Der Querstromläufer 1 der ersten Förderstufe saugt durch den Ansaugkanal 163 an und die dem Wirbelkerngebiet 7 naheliegenden schnellen 
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 aus welchem sie nach der Druckumsetzung in den Ansaugkanal 163'der zweiten Förderstufe 161'gelangen. Der gleiche Vorgang wiederholt sich in der zweiten, dritten Förderstufe usw. Der langsamere Durchsatzanteil gelangt in einen von der Zwischenwand 164 und der Wandung des Bauelementes 161 
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 mit dem Ansaugkanal 163 in Verbindung steht. Der langsamere Durchsatzanteil kann daher gemäss den Pfeilen 168 und 169 zum Saugbereich des Querstromläufers zurückströmen. Gleichartige Rückführungskanäle sind auch bei den übrigen Förderstufen vorgesehen, jedoch nicht dargestellt. 



   Ein ähnliches Ausführungsbeispiel ist in Fig. 17 dargestellt. Gleiche Teile in den einzelnen Förderstufen tragen wieder gleiche Bezugsziffern und sind bei der zweiten Förderstufe mit einem Strich, bei der dritten Förderstufe mit zwei Strichen und bei der vierten Förderstufe mit drei Strichen versehen. 



  Die Abtrennung des langsameren Durchsatzanteiles erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls durch eine Trennwand   164,   die sich über etwa die gesamte axiale Länge des Läufers 1 erstreckt. Ein in der Wandung des die erste Förderstufe darstellenden Bauelementes 161 sich erstreckender Kanal 181 führt die langsame Strömung gemäss den Pfeilen 182 parallel zur Drehebene des Läufers 1 zum Saugbereich desselben zurück, wobei er die Strömung um mehr als   1800 umlenkt.   In gleicher Weise wirken die weiteren Förderstufen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Vorrichtung zur Erzeugung statischen Druckes mittels einer Querstrompumpe für Gase oder Flüssigkeiten, bei welcher dem Durchsatz eine Wirbelströmung mit zur Drehachse des Läufers exzentrischem Wirbelkern aufgezwungen wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abtrennung des langsameren Teiles vom schnelleren Teil der Durchsatzströmung der Austrittskanal der Pumpe durch eine etwa in Strömungsrichtung verlaufende Wandung in zwei Bereiche aufgeteilt wird 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung als Rohr ausgebildet ist (Fig. 1).
    3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung als Fangdiffusor (14, 14', 121) ausgebildet ist, der im Bereich des schnelleren Teiles der Durchsatzströmung angeordnet ist (Fig. l, 5,8, 10, 13).
    4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung des Austrittskanals (8) mit dem Fangdiffusor (14) einen Ringspalt (9) bildet (Fig. 1, 8).
    5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fangdiffusor (14) mit dem Ansaugbereich einer als weitere Förderstufe wirkenden gleichartigen Querstrompumpe in Verbindung steht (Fig. 5,6).
    6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Läufer , mehrerer Förderstufen zu einem einstückigen Läufer zusammengefasst sind, der nur an seinen beiden Enden gelagert ist, wobei die einzelnen Förderstufen durch radiale Zwischenscheiben ( < :, 69a') voneinander getrennt sind (Fig. 6 a). <Desc/Clms Page number 7>
    7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenscheiben (69 a, 69 a') zur Abdichtung zwischen den Förderstufen radiale Einschnitte (69 b) aufweisen, in die ringförmige Ge- häusevorsprünge (69 a) ragen (Fig. 6 a).
    8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Gehäusevorsprün- ge (69 c) zur weiteren Abdichtung an ihrem Rand je einen Ring (69 e) aus leicht zerspanbarem Material tragen (Fig. 6 a).
    9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Austrittsquer- schnitt (12) des Austrittskanals (8) in Strömungsrichtung vor dem Eintrittsquerschnitt (13) des Fang- diffusors (14) angeordnet ist (Fig. 1).
    10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der den langsameren Teil der Durchsatzströmung aufnehmende Bereich mit dem Ansaugbereich der Pumpe in unmittelbarer Verbindung steht (Fig. 5,10, 13,16, 17).
    11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der den langsameren Teil der Durch- satzströmung aufnehmende Bereich über an den Stirnflächen des Pumpenläufers vorbeiführende Räume (166, 167) mit dem Ansaugberreich in Verbindung steht (Fig. 16).
    12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der den langsameren Teil der Durch- satzströmung aufnehmende Bereich über einen mehr als 1800 umlenkenden Kanal (181) mit dem An- saugbereich in Verbindung steht (Fig. 17).
    13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Querschnitte der beiden Bereiche des Austrittskanals veränderlich ist (Fig. 3).
    14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die den Austritts- kanal aufteilende Wandung (31) um eine zur Läuferdrehachse parallele Achse (33) verschwenkbar ist (Fig. 3).
    15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die verschwenkbare Wandung (31) einen Teil eines Diffusors (38) bildet (Fig. 3).
    16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die übrigen Wandungen des Dif- fusors (38) mit an sich bekannten Öffnungen (46) versehen sind, welche von mit der verschwenkbaren Wandung (31) fest verbundenen Deckscheiben (41, 42) überdeckt werden, wobei die Deckscheiben eben- falls mit Öffnungen (45) versehen sind, die bei starker Diffusordivergenz die Öffnungen (46) in den Diffusorwandungen freigeben und bei kleiner Divergenz dieselben verschliessen (Fig. 3,4).
    17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2,3 oder 10, insbesondere zur Betätigung von Servosystemen und Hydrauliksystemen, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikkreis (122, 123) druckseitig mit dem Fangdiffusor (121) und saugseitig mit dem Wirbelkern (7) kommuniziert (Fig. 10).
    18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der die langsame Randströmung aufnehmende Bereich des Austrittskanals (8) in enge Kanäle (81 a) unterteilt ist (Fig. 8).
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