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Kreiselpumpe für Gase und Flüssigkeiten.
Die Erfindung betrifft eine mit Hilfsflüssigkeit arbeitende Kreiselpumpe, die sowohl gasförmige als auch flüssige Fördermittel, die sich dann mit der gleichartigen Hilfsflüssigkeit mischen, fördern und beispielsweise als Entlüftungspumpe oder als selbstansaugende Wasserpumpe verwendet werden kann.
Rotierende Pumpen, die solchen Zwecken dienen, sind bekannt ; es soll daher zunächst ihre Wirkungsweise kurz beschrieben werden, damit die hievon ganz verschiedene Wirkungsweise der neuen Pumpe leichter dargestellt werden kann.
Die bekannten Pumpen werden vielfach als Wasserringpumpen oder als Pumpen mit rotierendem Flüssigkeitsring bezeichnet, weil bei ihnen ein Schaufelrad mehr oder weniger tief in einen mitrotierenden Flüssigkeitsring eintaucht ; die Fig. l und 2 zeigen die schematische Anordnung einer solchen Wasserringpumpe.
Es bezeichnet a ein etwa kreisförmiges Gehäuse mit glatten Stirnwänden, zwischen denen sich das exzentrisch angeordnete Schaufelrad d in der Pfeilrichtung dreht ; die eine oder beide Stirnwände sind mit der Saugöffnung c und der Drucköffnung d versehen und das Gehäuse ist mit einer Flüssigkeit, z. B. Wasser, gefüllt, das durch die Drehbewegung von b eine ringförmige Gestalt annimmt und die jeweils den Scheitelpunkt e passierenden Radzellen vollkommen ausfüllt.
Die linke beaufschlagte Hälfte (Saugseite) der Pumpe (Fig. l) zeigt etwa die Merkmale einer normalen Kreiselpumpe ; wie bei dieser tritt das unter Zentrifugaldruck stehende Wasser aus den Radzellen in einen etwa spiralförmigen Raum h hinein und das Fördermittel, z. B. Luft, strömt durch die Saug- öffnung c in die gleichen Zellen hinein. An der rechten, unbeaufschlagten Hälfte (Druckseite) der Pumpe tritt das Wasser wieder von aussen in die Radzellen hinein, verdichtet die in diesen eingeschlossene Luft und verdrängt sie durch die Drucköffnung d.
Bei diesem Wiedereintritt muss der Zentrifugaldruck des in den Zellen befindlichen Wassers überwunden werden, so dass die entsprechend zugeführte Energiemenge vernichtet wird und für die Verdichtung der angesaugten Luft nur die Geschwindigkeitsenergie des Wassers ausserhalb der Schaufeln übrig bleibt. Da nun ferner die Reibungsverluste zwischen Wasserring und Gehäuse sehr beträchtlich sind, so kann mit diesen Pumpen nur ein sehr mässiger Wirkungsgrad erreicht werden, zumal ein stossfreier Widereintritt des Wasserringes selbst bei vorgekrümmten Schaufeln praktisch kaum zu erreichen ist ; ausserdem steigen bei dieser Schaufelform die Reibungs-bzw. Wirbelverluste.
Der bekannte Ausweg, das Gehäuse zwecks Verminderung der Reibungsverluste mitrotieren zu lassen, bedingt sehr verwickelte und teure Konstruktionen, die ausserdem aus hydraulischen Gründen für Flüssigkeitsförderung nicht in Frage kommen können. Wählt man ganz kurze Schaufeln, dann verringert sich zwar der Zentrifugaldruckverlust, aber gleichzeitig auch die Fördermenge der Pumpe, wogegen die Reibungsverluste etwa bleiben, so dass der Wirkungsgrad nur wenig gesteigert wird und die Herstellungskosten sich bei vorgeschriebener Fördermenge erhöhen.
Bei der neuen Pumpe sind nun die oben beschriebenen Nachteile fast vollständig vermieden ; diese Pumpe besitzt wohl eine stets mitlaufende, kreisende Hilfsflüssigkeit, aber keinen rotierenden Flüssigkeitsring, sondern die Hilfsflüssigkeit wird beim Wiedereintritt an der Druckseite dem Rade durch eine besondere Öffnung zugeführt, an der möglichst kein Zentrifugaldruck zu überwinden ist und ausserdem die jeweilige Geschwindigkeit der Schaufel mit der jeweiligen Geschwindigkeit der Hilfsflüssigkeit möglichst übereinstimmt. Die Fig. 3 und 4 zeigen schematisch eine derartige Pumpe, und es ist
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deutlich zu erkennen, dass die Hilfsflüssigkeit keine Ringgestalt aufweint, wio die- ! bei den Wassemng- pumpen der Fall ist.
(Die Fig. 3 und 4 stimmen insofern nicht ganz übercin, als in Fig. 4 das Rad mit einem die Schaufel verbindenden Ring versehen ist, der die Wasser'eibung an dem inneren Gehäusemantel herabsetzt, und die Spirale h seitlich des Rades angeordnet ist, wogegen in Fig. 3 die Spirale radial angeordnet und das Schaufelrad offen ist.)
Das Gehäuse a umschliesst an der Druckseite den nicht beaufschlagten, rechtsliegenden Teil des Schaufelrades b konzentrisch, so dass auch am Radumfange die einzelnen Zellen voneinander abgeschlossen sind.
An der Saugseite tritt die aus dem linksliegenden, beaufschlagten Teil des Rades heraustretende
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lediglich bei Flüssigkeitsförderung statt, wogegen bei Luftförderung die Hilfsflüssigkeit stets die Radzellen füllt und nicht durch cl entweicht, weil die Fliehkraft die Flüssigkeit zwingt, im Rade zu. verweilen.
Soll bei einem gasförmigen Fördermittel eine hohe Verdichtung erreicht werden, dann kann (Fig. 6) ein Teil der Hilfsflüssigkeit durch eine besondere, zwischen den Öffnungen i und Tc einzuschaltende Flüssigkeitspumpe auf erhöhten Druck gebracht werden, die entweder getrennt oder als besondere Kreiselpumpenstufe mit der neuen Pumpe zusammengebaut angeordnet ist.
Hiebei tritt nur ein Teil der Hilfsflüssigkeit aus dem ersten Diffusor 11 durch die Eintrittsöffnung gl in die Radzellen hinein und komprimiert das Fördermittel vor ; der Rest der Hilfsflüssigkeit tritt durch die Öffnung i in die Druckerhöhungspumpe und von dieser durch die Öffnung k in den zweiten Diffusor 1 bzw.
durch die zweite Eintrittsöffnung g in die teils mit dem vorverdichteten Fördermittel, teils mit Hufsflüssigkeit angefüllten Zellen, verdichtet das Fördermittel auf den Enddruck und verdrängt es durch die Drucköffnung cl. Da bei dieser Anordnung nur ein Teil der Hilfsflüssigkeit auf erhöhten Druck gebracht wird, so bedarf die Pumpe weniger Antriebsleistung, als wenn die ganze Hilfsflüssigkeit auf den Enddruck gebracht werden müsste, was einen entsprechend höheren Wirkungsgrad ergibt, weil die Antriebsleistung der Druckerhöhungspumpe kleiner ist als die durch die erwähnte Anordnung ersparte Antriebsleistung.
Steht eine billige Druckwasserquelle zur Verfügung, so kann man diese an die Öffnung k anschliessen,
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wasser ergänzt. Auch kann man die Pumpe nach Fig. 7 ausführen, bei welcher Bauart das durch die Öffnung 7c, den Diffusor 1 und die Öffnung g mit grosser Geschwindigkeit eintretende Fremdwasser nicht nur das gasförmige Fördermittel verdichtet und durch die Öffnung d verdrängt, sondern auch das Rad antreibt und durch i frei heraustritt, so dass der Antriebsmotor fortfallen kann. Auch bei flüssigen Fördermitteln kann eine fremde Hilfsflüssigkeit verwendet werden. Die Öffnung 7c und der Diffusor t stehen durch einen seitlich angeordneten Umführungskanal miteinander in Verbindung.
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