Verfahren und Vorrichtung zum Fördern, Verdichten oder Verdünnen von Gasen und Dämpfen und zur Flüssigkeitsförderung. Die bekannten Schleuderräder mit zwei Schaufelreihen arbeiten mit Druckunterschie den derart, dass der Treibstrahl als Injektor wirken soll, und an der Mischungsstelle einen Unterdruck unter den Vorstufendruck er zeugt und so den Förderstrahl ansaugt und mitreisst. Die so hervorgerufene Wirkungs weise kommt günstigstenfalls derjenigen des bekannten Saugstrahlverfahrens gleich, das erfahrungsgemäss nur einen so geringen Wir kungsgrad aufweist, dass seine Verwendungs möglichkeit wirtschaftlich fast ausgeschlos sen ist.
Mit dem Verfahren nach vorliegender Erfindung kann dagegen eine grosse Druck steigerung erreicht werden. Wird es zum Beispiel zur Kompression von Luft benützt, so erreicht man mit demselben in einer Stufe eine Drucksteigerung maximal bis auf den 3,606fachen Betrag des Vorstufendruckes. In Anwendung zur Flüssigkeitsförderung kann jeweils eine Drucksteigerung in einer Stufe erreicht werden, welche die doppelte Förder- höhe der unter gleichen Betriebsverhältnissen laufenden gewöhnlichen Zentrifugalpumpe ausmacht.
Dies wird zunächst dadurch ermöglicht, dass bei dem neuen Verfahren der Förder- strahl nicht angesaugt und mitgerissen wird, wie beim bekannten Saugstrahlverfahren, sondern es wird seine dynamische Druckhöhe zur Arbeitsleistung ausgenützt. Der Treib- strahl legt dem Förderstrahl in allen Fällen, umgekehrt wie vorher, einen Mündungsdruck vor, der statisch höher ist als der Vorstufen druck. Dabei senkt der Treibstrahl den Ko.mpression.sdruck der jeweiligen Stufe in allen Fällen wesentlich ab, allgemein so@veit, dass ihn der Förderstrahl noch überwinden kann.
Während bei dem bisherigen Saugstrahl verfahren der Treibstrahl die ganze Arbei', leistet, arbeitet bei dem vorliegenden Verfah ren auch der Förderstrahl mit, und da hei!': Saugen, sondern nur ein Drücken stattfindet, so kann das neue Verfahren als Druckstrahl verfahren, und die Vorrichtung als Druck strahlapparat, bezw. Druckstrahlkompressor, bezw. Druckstrahlzentrifugalpumpe bezeich net werden.
Der Energiegewinn gegenüber dem Saug strahlverfahren ergibt sich dadurch, dass der Treibstrahlmündungsdruck nicht so tief wie vorher, nämlich unter den Vorstufendruck, abgesenkt werden muss, so dass das Schleuder rad spezifisch langsamer umlaufen kann als vorher. Der in der Zeit darstellbare Arbeits vorgang des Druckstrahlverfahrens ist daher sehr wesentlich von dem bisherigen Saug strahlverfahren verschieden.
Zur beispielsweisen Erläuterung der Wir kungsweise des Verfahrens für elastische Flüssigkeiten diene folgende physikalische Erwägung: Wird das Verhältnis zwischen Förder- und Treibstrahlmündungsdruck gleich ge wählt wie das Verhältnis zwischen Treib- strahlmündungsdruck und Kompressions druck, so wird die Ausflussgeschwindig keit im Bereiche der Druckdifferenz des För- der- und Treibstrahls gleich gross.
Bezeichnet p0 : Vorstufen- oder Förderstrahlmündungs- druck, p : Treibstrahlmündungsdruck, p1 : Stufen- oder Kompressionsdruck in atm., so verhält sich nach obiger Annahme p0 : p = p : p1, oder der Treibstrahlmün- dungsdruck :
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das heisst: Der Treibstrahlmündungsdruck ist gleich der Quadratwurzel des Produktes aus Vorstufen druck und Kompressionsdruck. Am vorteil haftesten wird der Vorstufendruck bis zur Ausmündung des Förderstrahls erhalten, weil dann die grösste Drucksteigerung ein tritt.
Zu jedem Zahlenwert des Verhältnisses p0 / p = p / p1 gehört eine bestimmte Aus flussgeschwindigkeit zwischen Treibstrahl- mündungsdruck und Vorstufe, die sich je weils in bekannter Weise berechnen lässt. Im Hochdruckgebiet gilt für den Mün dungsdruck p beim Ausfluss aus gut abge rundeten Mündungen für Gase nach Zeuner die folgende Gleichung:
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wobei k für jede Gasart einen besonderen Wert hat und in weiten Druckgrenzen mit genügender Genauigkeit als konstant anzu sehen ist.
Für Luft ist p = 0,5266. p1 (2) Im Hochdruckgebiet ist dieses Verhältnis p/p1 = 0,5266 konstant.
Im Niederdruckgebiet verändert sich das selbe in den Grenzen 1 bis 0,5266. Umgekehrt erhält man
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1,899 = ca. 1,9 atm. (3) Aus dem jeweiligen Zahlenwert des obigen Verhältnisses lässt sich analog Gleichung 3 für jede Stufe der gemeinsame Ausmün- dungsdruck und durch wiederholte Anwen dung der jeweilige Kompressionsdruck ermit teln.
Unter der Voraussetzung also, dass der Förderstrahl mit der entsprechenden Schall geschwindigkeit ausströmt, und in der Mün dungsebene noch einen Druck von 1 atm. hat, was durch geeignete Wahl der Förder- schaufeln möglich ist, wird derselben einen Treibstrahlmündungsdruck von rund 1,9 atm. überwinden können. Zu einem Treibstrabl- mündungsdrucke von 1,9 atm. gehört ans dem gleichen Grunde ein Stufendruck von
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atm. als er ster Stufendruck. Dasselbe gilt für alle fol genden Stufen.
Daraus ergibt sich weiter für Luft die folgende Tabelle für den Förder- und Treib- strahlmündungsdruck, sowie Kompressions- druck eines aus vier Laufrädern gleichen Durchmessers bestehenden Druckstrahlappa rates der bei konstanter Temperatur von 30 C durch Wasserkühlung mit einer abso luten Austrittsgeschwindigkeit von rund 819 m/Sek. rotiert.
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Vorstufen Lauf- <SEP> Förderstrahl- <SEP> Treibstrahl- <SEP> Stufendruck
<tb> rad <SEP> Mündungsdruck <SEP> Mündungsdruck
<tb> 1. <SEP> 1,000 <SEP> atm. <SEP> 1,899 <SEP> atm. <SEP> 1,8992 <SEP> = <SEP> 8,606 <SEP> atm.
<tb> 2. <SEP> 8,606 <SEP> atm. <SEP> 1,899 <SEP> = <SEP> 6,848 <SEP> atm. <SEP> 1,8994 <SEP> = <SEP> 18,004 <SEP> atm.
<tb> 3. <SEP> 13,004 <SEP> atm. <SEP> 1,8995 <SEP> = <SEP> 24,694 <SEP> atm. <SEP> 1,8996 <SEP> = <SEP> 46,898 <SEP> atm.
<tb> 4. <SEP> 46,893 <SEP> atm. <SEP> 1,8997 <SEP> = <SEP> 89,048 <SEP> atm. <SEP> 1,8993 <SEP> = <SEP> 169,100 <SEP> atm. Der Druckstrahlapparat kann demnach einzeln, sowie auch für die Gesamtheit meh rerer hintereinander geschalteter Laufräder stets das Quadrat des Stufendruckes des ge wöhnlichen Schleuderrades bei gleichen Be triebsverhältnissen erreichen.
Die Anzahl der Druckstufen kann belie big gewählt werden. Für alle Gase und Dämpfe gelten die gleichen Beziehungen, nur muss für die Konstante k für jede Gas- oder Dampfart der richtige Wert eingesetzt werden.
Handelt es sich um die Verdünnung von Gasen, so ist der Enddruck die äussere Atmo sphäre und der Anfangsdruck das zu errei chende Vakuum.
Handelt es sich um Flüssigkeitsförde rung, so macht man zweckmässig die absolute Austrittsgeschwindigkeit des Förder- und Treibstrahls in der Ausmündung unter Be rücksichtigung der Reibungswiderstände mindestens gleich der Ausflussgeschwindig keit, die der halben Förderhöhe als statische Druckhöhe zum Ausflusse entspricht. Der Treibstrahlmündungsdruck wird dann gleich dem Drucke der in halber Förderhöhe herrscht; während der Förderstrahlmün- dungsdruck möglichst gleich dem Vorstufen druck gemacht wird.
Die Druckstrahlzentri fugalpumpe wird dann gegenüber der ge wöhnlichen Zentrifugalpumpe, wie schon er wähnt, jeweils eine Drucksteigerung in einer oder mehreren Stufen erreichen, die die dop pelte Förderhöhe der unter gleichen Be triebsverhältnissen laufenden gewöhnlichen ausmacht. Ferner ist betreffs der Dimensionierung des Druckstrahlkompressors zur Gasverdich tung unter den oben angenommenen Verhält nissen zu bemerken, dass die Förder- bezw.
Treibschaufeln so gewählt werden müssen, dass die vorbezeichneten Mündungsdrücke und Geschwindigkeiten jeweils erreicht werden, wobei allgemein die Kontinuitätsgleichung wie folgt erfüllt sein muss: G . v = F . w, wobei bezeichnen: G = Durchflussgewicht in kg pro Sekunde; v - spez. Volumen in m3/kg; F - Durchflussquerschnitt in m2; 2v = Durchflussgeschwindigkeit in mjSek. Das Durchflussgewicht ist, falls keine Zwischenentnahme stattfindet, für alle Stu fen konstant.
Dabei muss das Durchfluss- gewicht des Treibstrahls mindestens so gross sein, dass die kinetische Energie des aus För- der- und Treibstrahl gemischten Schleuder strahls an ,der Mischungsstelle gleich oder grösser wird als die isothermische Kompres sionsarbeit, die erforderlich ist, um das ge gebene Durchflussgewicht des Förderstrahls vom Vorstufendruck auf den jeweiligen Stu fendruck zu komprimieren. Unter Berück sichtigung der eben genannten Bedingungen lässt sich der jeweilige Querschnitt des Schau felkanals bestimmen.
'ras die Dimensionierung der Schaufel kanäle der Druckstrahlzentrifugalpumpe be trifft, so sind diese Kanäle, ähnlich wie vor her, so zu wählen, dass die hierzu vorbezeich- neten Mündungsdrücke und Geschwindigkei ten jeweils erreicht werden, bei konstant blei- bendem Durchflussgewicht bezw. hei kon stant bleibender Durchflussmenge: F . w = Durchflussmenge = konstant, wenn bezeichnen F : Querschnittsfläche des Schaufelkanals im mê.
w : absolute Strömungsgeschwindigkeit in m/Sek.
Daraus lässt sich dann zu jedem Werte von w der zugehörige Querschnitt des Schaufel kanals aus der gegebenen Grösse der Durch flussmenge bestimmen. Dabei ist noch zu berücksichtigen, dass das Durchflussgewicht des Treibstrahls mindestens so gross sein muss, dass die kinetische Energie des aus Förder- und Treibstrahl gemischten Schleuderstrahl in der Ausmündung gleich oder grösser wird als die kinetische Energie, die erforderlich ist, um das gegebene Durchflussgewicht des Förderstrahls vom Vorstufendruck auf den jeweiligen Stufendruck zu fördern.
Die Vorrichtung zur Ausübung des neuen Verfahrens besteht in einem Schleuderrad mit zwei Schaufelreihen, zwischen denen die Scheidewand nicht bis an die Peripherie reicht, so dass eine gemeinsame Ausmündung entsteht. Die Schaufelreihen können zueinan der verschieden angeordnet sein. Die eine die den Förderstrahl bildet, ist mit der Vor stufe, die andere, die den Treibstrahl erzeugt. mit dem Kompressionsraum verbunden; dabei umschliesst die Diffusorwandung das Lauf rad beiderseits und bildet einen geschlosse nen Kanal. Dabei kann die Spirale ein- oder mehrmal übereinander, oder nebeneinander gewunden angeordnet sein, und sie kann auch eine geradlinige Fortsetzung haben.
Die Zeichnung stellt mehrere Ausfüh rungsbeispiele der Vorrichtung dar.
Jede der dargestellten Vorrichtungen kann sowohl für ein elastisches, als auch für ein tropfbar flüssiges Medium dienen; nur müssen die Bemessungen der Schaufelkanäle für jeden Fall, wie oben angegeben, berech net sein, damit die Wirkung gemäss dem Verfahren eintritt. Bei Vorrichtungen zur Verdichtung elastischer Flüssigkeiten wird zweckmässig jedes Gehäuse mit einem Was- serkühlmantel versehen, um den isothermi- schen Zustand zu erhalten. Wenn im folgen den "Flüssigkeit" gesagt und nicht besonders bemerkt ist, dass nur ein tropfbar flüssiges Medium gemeint ist, so gilt das Gesagte auch für elastische Medien.
Abb. ja und 1b zeigen in zwei Schnitten einen Druckstrahlapparat, bei welchem die Flüssigkeit (in Abb. la) linksseitig in die Kanäle zwischen den Förderschaufeln 1 ein tritt. Diese Schaufeln 1 sitzen an der Schau- felra.dscheibe 2, die auf der Welle 3 auf gekeilt und voll ist, und auf der gegenüber liegenden Seite die Treibschaufeln 4 trägt. In der Achsrichtung sind beide Schaufel reihen mit einer Wand 5 geschlossen, die möglichst dicht an der bearbeiteten Innen fläche des Gehäuses 6 entlang läuft. Die Welle 3 ist rechtsseitig durch das Gehäuse 6 geführt und vermittelst Stopfbüchse abge dichtet und ausserhalb der Stopfbüchsen ent sprechend gelagert.
Der Diffusor 7 bildet einen geschlossenen Kanal, dessen Wandun gen das Laufrad 2 an den Stellen 9a beider seits umschliessen, so dass in radialer Rich tung keine direkte Verbindung mit dem zen tralen Druckraume 8 besteht. Vielmehr hat der letztere erst am Ende der Diffusorspirale Verbindung mit dem Stufendruckraum, bezw. mit dem Diffusor 7.
Der Diffusorkanal ist aus Abb. 1b er sichtlich, welche die Seitenansicht einer Ge häusehälfte des Apparates darstellt. Der Endflansch 9 des Diffusors umschliesst die beiden Öffnungen des Diffusors 7 und des Druckraumes 8 und dient zum Anschliessen des Druckrohres. Auch könnte sich an die sen Flansch eine geradlinige Verlängerung des Diffusorkanals anschliessen.
Abb. <B>je</B> zeigt im Axialschnitt einen Druckstrahlapparat, der sich vom ersterläu terten nur dadurch unterscheidet, dass die zentrale Kammer 10 und die Treibschaufeln 4 durch das besondere Abzweigrohr 11 mit dem Druckraum verbunden sind. Das Rohr 11 zweigt vom Ende des Diffusors, oder, wie in Abb. 1b durch gestrichelte Linien angedeu- tet ist, von dem an den Flansch 9 angeschlos senen Ruhr ab.
Abb. 2 veranschaulicht einen teilweisen Achsialschnitt eines zweistufigenDruckstrahl- apparates mit einseitiger Einströmung und zwei Laufrädern von gleichem Durchmesser. Der Diffusorkanal 15 mündet in den Druck raum 16 zwischen den beiden Laufrädern 13 und 14 aus und der Diffusorkanal 17 endigt im Druckraum 18.
Dient ein solcher Apparat zum Fördern von tropfbarer Flüssigkeit, so fördert jedes Laufrad auf die gleiche Förderhöhe h, so dass die Gesamtförderhöhe dieses Apparate 2h beträgt, wobei die absolute Austritts geschwindigkeit des aus Förder- und Treib- strahl gemischten Schleuderstrahls gleich der Ausflussgeschwindigkeit ist, die der Flüssig keitssäule
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entspricht. Dieser zweistufige Apparat leistet demnach das doppelte an Förderhöhe wie die unter gleichen Betriebs verhältnissen laufende gewöhnliche zwei stufige Zentrifugalpumpe.
Dient ein solcher Apparat zur Kompres sion von Luft und drehen sich die Schleuder räder zum Beispiel mit einer solchen Um laufgeschwindigkeit, dass die Resultierende aus derselben und der Relativgeschwindig keit in Richtung der Schaufel, das heisst die absolute Austrittsgeschwindigkeit des För- der- und Treibstrahls (siehe Schema in Abb. 5) der beiden Räder in der Ausmündung zirka 319 m/Sek. beträgt, so erzeugt das erste Rad 13, das aus der Atmosphäre schöpft, bei isothermiseher Kompression mit Wasserküh lung auf 30 C im Raume 15 einen Druck von 3,606 atm., wobei der Treibstrahlmün- dungsdruck auf 1,899 atm. abfällt. Im zwei ten Rad wird dieser Druck von 3,606 atm.
auf 13,00 atm. erhöht, während der Treib- strahlmündungsdruck 6,848 atm. beträgt.
Abb. 3 zeigt einen teilweisen Achsial schnitt eines zweistufigen, aus zwei sym metrischen Hälften bestehenden Druckstrahl apparates mit beiderseitiger Einströmung und mit in Richtung der Strömung zuneh- mendem Laufraddurchmesser. Jeder Diffu sorkanal 19 mündet in den Druckraum 22 zwischen den beiden Laufrädern 20 und 21 aus. Ebenso endigen die Diffusorkanäle 23 im Druckraum 24 zwischen den Laufrädern 21. Die Wirkungsweise von Stufe zu Stufe ist analog der vorbeschriebenen.
Abb. 4 zeigt im Achsialschnitt einen Druckstrahlapparat, mit beiderseitiger Ein strömung. Sein Laufrad 25 auf ausserhalb des Gehäuses gelagerter Welle 26 trägt sym metrisch zu beiden Seiten je einen Förder- schaufelkranz 27, und darüberliegend je einen Treibschaufelkranz 28 und läuft in der Mitte des ebenso aus zwei symmetrischen Hälften zusammengesetzten Gehäuses 29. Die För derstrahlkanäle sind seitlich durch die nicht bis an den Umfang reichenden Um mantelungen 30 geschlossen, die sich gegen die Welle hin zu den Zuströmungsrohren 31 verengen, welche beiderseits die Druckräume 32 gegen das Gehäuse 29 abdichten. Hier können noch Labyrinthdichtungen angeord net werden, die aber nicht gezeichnet sind.
Die ,darüber angelagerten Treibschaufel- kanäle sind aussen mit einer Wand 33 ge schlossen, die möglichst dicht an der bearbei teten Innenfläche des Gehäuses entlang läuft. Die Druckräume 32 sind symmetrisch an geordnet und mit dem Ende des gemeinsamen Diffusors 34 verbunden.
Abb. 5 stellt in teilweisem Achsialschnitt und einem senkrecht zur Drehachse stehen den Schnitt mit äusserem Geschwindigkeits parallelogramm einen Druckstrahlapparat mit beiderseitiger Einströmung dar, bei dem Förder- und Treibschaufelkranz nebeneinan der auf der gleichen Seite liegen. Der Appa rat ist symmetrisch ausgebildet. Er besitzt ein Laufrad 35, .das in der Mitte des Ge häuses 36 läuft und zu beiden Seiten die Förderstrahlkanäle 37 und daneben auf der selben Seite die Treibstrahlkanäle 38 trägt, die beide seitlich jeweils mit einer Wand 39 geschlossen sind.
Letztere verengt sieh zu den Einströmungsrohren 40 für die Förder- schaufeln, die aussen jeweils gegen das Ge- häuse abdichten. Hier können nötigenfalls noch Labyrinthdichtungen angebracht wer den. Die Einströmung zu den Treibschaufel- kanälen erfolgt durch die Schlitzlöcher 41, die beiderseits in der Wand 39 vorhanden sind. Die Schaufeln sind vorwärts ge krümmt und, wie aus dem senkrecht zur Drehachse stehenden Schnitt ersichtlich ist, so gelagert, dass jeweils der Förderstrahl ver möge seines Geschwindigkeitsdruckes noch innerhalb des Schleuderrades in die gemein same Ausmündung eindringen kann.
Das Gehäuse kann zum Beispiel wie das in Abb. 4 dargestellte ausgebildet sein, wobei wiederum das Ende des geschlossenen Diffusorkanals durch gesonderte Verbindungskanäle mit den Druckräumen 42 verbunden ist. Das Schleu derrad dieses Apparates ist am Umfange nur partiell mit Schaufeln besetzt. Solche Schleu derräder kommen da in Betracht, wo es sich darum handelt, sehr hohe Drüeke und kleine Fördermengen zu erzeugen.
Method and device for conveying, compressing or diluting gases and vapors and for conveying liquids. The known centrifugal wheels with two rows of blades work with pressure differences in such a way that the propellant jet should act as an injector, and at the mixing point it generates a negative pressure below the prepress pressure and thus sucks in and entrains the delivery jet. At best, the effect that is brought about is equal to that of the known suction jet method, which experience has shown is only so low that it can be used economically.
With the method according to the present invention, however, a large increase in pressure can be achieved. If it is used, for example, to compress air, it can be used to increase the pressure in one stage, up to a maximum of 3.606 times the pre-stage pressure. When used for pumping liquids, a pressure increase can be achieved in one stage which is twice the delivery head of the conventional centrifugal pump running under the same operating conditions.
This is first made possible by the fact that in the new method the conveying jet is not sucked in and entrained, as in the known suction jet method, but its dynamic pressure level is used for work performance. In all cases, contrary to the previous case, the propulsion jet provides the delivery jet with a discharge pressure that is statically higher than the preliminary pressure. In all cases, the propulsion jet significantly lowers the compression pressure of the respective stage, generally to such an extent that the conveying jet can still overcome it.
While with the previous suction jet method the propulsion jet does all the work, with the present method the conveying jet also works, and there is: suction, but only pressing takes place, the new method can operate as a pressure jet, and the device as a pressure jet apparatus, respectively. Pressure jet compressor, respectively. Pressure jet centrifugal pump are designated net.
The energy gain compared to the suction jet process results from the fact that the propulsion jet orifice pressure does not have to be lowered as low as before, namely below the prepress pressure, so that the centrifugal wheel can rotate specifically more slowly than before. The work process of the pressure blasting process that can be represented in the time is therefore very different from the previous suction jet process.
The following physical consideration serves as an example of how the method works for elastic liquids: If the ratio between the delivery pressure and the propulsion jet outlet pressure is chosen to be the same as the ratio between the propulsion jet outlet pressure and the compression pressure, the outflow velocity is in the range of the pressure difference of the delivery jet. the jet and propulsion jet are the same size.
If p0: preliminary stage or delivery jet outlet pressure, p: propulsion jet outlet pressure, p1: stage or compression pressure in atm., Then according to the above assumption p0: p = p: p1, or the propulsion jet outlet pressure:
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That means: The propulsion jet orifice pressure is equal to the square root of the product of the preliminary stage pressure and the compression pressure. Most advantageously, the prepress pressure is maintained up to the discharge of the delivery jet, because then the greatest increase in pressure occurs.
Each numerical value of the ratio p0 / p = p / p1 has a certain outflow velocity between the propulsion jet orifice pressure and the preliminary stage, which can be calculated in a known way. In the high pressure area, the following equation applies to the outlet pressure p for gases from well-rounded mouths according to Zeuner:
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where k has a special value for each type of gas and is to be regarded as constant with sufficient accuracy within wide pressure limits.
For air, p = 0.5266. p1 (2) In the high pressure area this ratio p / p1 = 0.5266 is constant.
In the low pressure area the same changes in the limits 1 to 0.5266. Conversely, one obtains
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1.899 = approx. 1.9 atm. (3) From the respective numerical value of the above ratio, analogous to equation 3, the common orifice pressure for each stage and, through repeated application, the respective compression pressure can be determined.
Provided that the conveying jet flows out with the corresponding speed of sound and a pressure of 1 atm in the mouth level. has what is possible by a suitable choice of the conveyor blades, the same will have a propulsion jet orifice pressure of around 1.9 atm. can overcome. At a propellant muzzle pressure of 1.9 atm. For the same reason, a step pressure of
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atm. than he ster stage pressure. The same applies to all the following levels.
This also results in the following table for air for the delivery and propellant jet orifice pressure, as well as the compression pressure of a pressure jet device consisting of four impellers of the same diameter, which at a constant temperature of 30 C by water cooling with an absolute exit speed of around 819 m / Sec. rotates.
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Pre-stages run- <SEP> conveying jet- <SEP> propulsion jet- <SEP> stage pressure
<tb> rad <SEP> muzzle pressure <SEP> muzzle pressure
<tb> 1. <SEP> 1,000 <SEP> atm. <SEP> 1.899 <SEP> atm. <SEP> 1.8992 <SEP> = <SEP> 8.606 <SEP> atm.
<tb> 2. <SEP> 8.606 <SEP> atm. <SEP> 1.899 <SEP> = <SEP> 6.848 <SEP> atm. <SEP> 1.8994 <SEP> = <SEP> 18.004 <SEP> atm.
<tb> 3. <SEP> 13.004 <SEP> atm. <SEP> 1.8995 <SEP> = <SEP> 24.694 <SEP> atm. <SEP> 1.8996 <SEP> = <SEP> 46.898 <SEP> atm.
<tb> 4. <SEP> 46.893 <SEP> atm. <SEP> 1.8997 <SEP> = <SEP> 89.048 <SEP> atm. <SEP> 1.8993 <SEP> = <SEP> 169.100 <SEP> atm. The pressure blasting device can therefore individually, as well as for the entirety of several consecutively connected impellers, always reach the square of the step pressure of the ordinary centrifugal wheel with the same operating conditions.
The number of pressure levels can be selected as desired. The same relationships apply to all gases and vapors, except that the correct value must be used for the constant k for each type of gas or vapor.
In the case of the dilution of gases, the final pressure is the outer atmosphere and the initial pressure is the vacuum to be achieved.
If it is a question of liquid conveyance, it is advisable to make the absolute exit speed of the conveying and propulsion jet in the outlet, taking into account the frictional resistance, at least equal to the outflow speed, which corresponds to half the delivery head as the static pressure head to the outflow. The propulsion jet orifice pressure is then equal to the pressure that prevails at half the delivery head; while the delivery jet outlet pressure is made as similar as possible to the preliminary stage pressure.
Compared to the usual centrifugal pump, the Druckstrahlzentri fugal pump will, as already mentioned, achieve a pressure increase in one or more stages that makes up twice the delivery head of the ordinary ones running under the same operating conditions. Furthermore, with regard to the dimensioning of the pressure jet compressor for gas compression under the conditions assumed above, it should be noted that the delivery respectively.
Propeller blades must be selected so that the aforementioned muzzle pressures and speeds are achieved, whereby the continuity equation must generally be fulfilled as follows: G. v = F. w, where: G = flow weight in kg per second; v - spec. Volume in m3 / kg; F - flow area in m2; 2v = flow rate in mjsec. If there is no intermediate withdrawal, the flow weight is constant for all stages.
The flow weight of the propulsion jet must be at least so large that the kinetic energy of the centrifugal jet mixed from the delivery jet and propulsion jet at the mixing point is equal to or greater than the isothermal compression work that is required to achieve the given To compress the flow weight of the delivery jet from the prepress to the respective stage pressure. Taking into account the conditions just mentioned, the respective cross-section of the blade channel can be determined.
As the dimensions of the vane channels of the pressure jet centrifugal pump are concerned, these channels are to be selected, similarly as before, in such a way that the orifice pressures and speeds described for this purpose are achieved with a constant flow weight or flow rate. hot constant flow rate: F. w = flow rate = constant, if denotes F: cross-sectional area of the blade channel in mê.
w: absolute flow velocity in m / sec.
From this, the associated cross-section of the blade channel can then be determined for each value of w from the given size of the flow rate. It should also be taken into account that the flow weight of the propulsion jet must be at least so large that the kinetic energy of the centrifugal jet mixed from the delivery and propulsion jet in the outlet is equal to or greater than the kinetic energy that is required to achieve the given flow weight of the To promote the conveying jet from prepress to the respective stage pressure.
The device for carrying out the new method consists of a centrifugal wheel with two rows of blades, between which the partition does not extend to the periphery, so that a common opening is created. The rows of blades can be arranged differently to one another. The one that forms the conveyor jet is with the pre-stage, the other that generates the propulsion jet. connected to the compression space; the diffuser wall encloses the impeller on both sides and forms a closed channel. The spiral can be arranged one or more times on top of one another, or wound next to one another, and it can also have a straight continuation.
The drawing represents several Ausfüh approximately examples of the device.
Each of the devices shown can be used for both an elastic and a drip liquid medium; only the dimensions of the blade channels must be calculated for each case, as stated above, so that the effect occurs according to the method. In devices for compressing elastic liquids, each housing is expediently provided with a water cooling jacket in order to maintain the isothermal state. If in the following "liquid" it is said and not particularly noted that only a dripable liquid medium is meant, then what has been said also applies to elastic media.
Fig. Yes and 1b show in two sections a pressure jet apparatus in which the liquid (in Fig. La) enters the channels between the conveying blades 1 on the left. These blades 1 sit on the blade wheel disk 2, which is wedged and full on the shaft 3, and carries the propellant blades 4 on the opposite side. In the axial direction, both rows of blades are closed with a wall 5 which runs as close as possible to the machined inner surface of the housing 6 along. The shaft 3 is passed through the housing 6 on the right side and by means of stuffing box abge seals and stored accordingly outside the stuffing boxes.
The diffuser 7 forms a closed channel, the walls of which enclose the impeller 2 at points 9a on both sides so that there is no direct connection with the central pressure space 8 in the radial direction. Rather, the latter has only at the end of the diffuser spiral connection with the stage pressure chamber, respectively. with the diffuser 7.
The diffuser channel can be seen from Fig. 1b, which is the side view of a Ge housing half of the apparatus. The end flange 9 of the diffuser encloses the two openings of the diffuser 7 and the pressure space 8 and is used to connect the pressure pipe. A straight extension of the diffuser channel could also adjoin this flange.
Fig. <B> je </B> shows an axial section of a pressure jet apparatus which differs from the first one only in that the central chamber 10 and the propellant blades 4 are connected to the pressure chamber by the special branch pipe 11. The tube 11 branches off from the end of the diffuser, or, as indicated in FIG. 1b by dashed lines, from the tube connected to the flange 9.
Fig. 2 shows a partial axial section of a two-stage pressure blasting device with one-sided inflow and two impellers of the same diameter. The diffuser channel 15 opens into the pressure chamber 16 between the two impellers 13 and 14 and the diffuser channel 17 ends in the pressure chamber 18.
If such an apparatus is used to convey drippable liquid, then each impeller conveys to the same delivery height h, so that the total delivery height of this apparatus is 2h, the absolute exit speed of the centrifugal jet mixed from the conveying and propulsion jet being equal to the outflow speed the liquid column
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corresponds. This two-stage device therefore provides twice the delivery head as the ordinary two-stage centrifugal pump running under the same operating conditions.
If such an apparatus is used to compress air and the centrifugal wheels rotate, for example, at such a speed that the resultant of the same and the relative speed in the direction of the blade, i.e. the absolute exit speed of the conveying and propulsion jet ( see scheme in Fig. 5) of the two wheels in the confluence about 319 m / sec. is, the first wheel 13, which draws from the atmosphere, generates a pressure of 3.606 atm. in the case of isothermal compression with water cooling to 30 C in space 15, with the propellant jet orifice pressure being 1.899 atm. falls off. In the second wheel, this pressure is 3.606 atm.
to 13.00 atm. increased while the jet orifice pressure was 6.848 atm. amounts.
Fig. 3 shows a partial axial section of a two-stage pressure jet device consisting of two symmetrical halves with inflow on both sides and with the impeller diameter increasing in the direction of the flow. Each Diffu sorkanal 19 opens into the pressure chamber 22 between the two impellers 20 and 21. The diffuser channels 23 also end in the pressure chamber 24 between the impellers 21. The mode of operation from stage to stage is analogous to that described above.
Fig. 4 shows an axial section of a pressure blasting device, with a bilateral flow. Its impeller 25 on shaft 26 mounted outside the housing carries a symmetrical conveyor blade ring 27 on both sides, and above it a respective driving blade ring 28 and runs in the middle of the housing 29, which is also composed of two symmetrical halves. The conveyor jet channels are laterally through the not reaching up to the circumference around casings 30 closed, which narrow towards the shaft towards the inflow pipes 31, which on both sides seal the pressure chambers 32 against the housing 29. Labyrinth seals can still be arranged here, but these are not shown.
The propellant vane channels deposited above it are closed on the outside with a wall 33 which runs as close as possible to the machined inner surface of the housing. The pressure chambers 32 are arranged symmetrically and connected to the end of the common diffuser 34.
Fig. 5 shows a partial axial section and one perpendicular to the axis of rotation, the section with an external velocity parallelogram, a pressure jet apparatus with a bilateral inflow, in which the conveyor and propellant blade ring are next to each other on the same side. The appa rat is symmetrical. It has an impeller 35, which runs in the middle of the housing 36 and carries the conveying jet channels 37 on both sides and the propulsion jet channels 38 on the same side, both of which are closed laterally by a wall 39.
The latter narrows towards the inflow pipes 40 for the conveyor blades, which each seal on the outside against the housing. If necessary, labyrinth seals can also be attached here. The inflow to the propellant vane channels takes place through the slot holes 41, which are present on both sides in the wall 39. The blades are curved forward and, as can be seen from the section perpendicular to the axis of rotation, mounted in such a way that the conveying jet can penetrate into the common orifice within the centrifugal wheel, depending on its velocity pressure.
The housing can, for example, be designed like that shown in FIG. 4, the end of the closed diffuser channel being again connected to the pressure chambers 42 by separate connecting channels. The Schleu derrad of this device is only partially occupied by blades. Such Schleu derräder come into consideration where it is a question of generating very high pressures and small delivery rates.