Rotationspumpe mit Flüssigkeitsring. Wasserring- bezw. Flüssigkeitsring-Va- kuumpumpen und -Kompressoren haben ge genüber andern Systemen von Zellenradpum- pen den Nachteil, dass der längs der Zylinder wand mit grosser Geschwindigkeit kreisende Wasser- bezw. Flüssigkeitsring einen ver hältnismässig grossen Arbeitsverlust infolge der Reibung zwischen Flüssigkeitsring und Zylinderwand hervorruft. Um diese hydrau lische Wandreibung aufzuheben, hat man schon versucht, einen rotierenden Zylinder anzuordnen und denselben inner- oder ausser halb des Pumpengehäuses besonders zu la gern.
Dies führte aber zu umständlichen und daher auch kostspieligen Konstruktionen, wo durch der Hauptvorteil der Wasserringpum- pen gegenüber allen andern Systemen von Zellenradpumpen, welcher in der grossen Ein fachheit und Betriebssicherheit der ersteren liegt, ganz oder teilweise aufgehoben wurde.
Durch die vorliegende Erfindung soll nun eine Rotationspumpe mit Flüssigkeitsring (Vakuumpumpe oder Kompressor) geschaffen werden, die die Vorteile einer Maschine die- ser Art mit rotierendem Zylinder aufweist, die erwähnten Nachteile dagegen nicht. Dies wird erfindungsgemäss dadurch verwirklicht, dass im Zylinder der Pumpe mindestens eine lose eingesetzte Büchse angeordnet ist, welche infolge Reibungswirkung durch den vom Schaufelrad in Rotation versetzten Flüssig keitsring mitgerissen und dadurch ebenfalls in Rotation gesetzt wird.
Diese Büchse dreht sich im Zylinder nach dem Gesetze des ge ringsten Widerstandes derart, dass deren Drehgeschwindigkeit an die Bedingung ge bunden ist, dass die Kräfte zwischen dem äussern Umfang der Büchse und der Zylinder wand einerseits und die entgegengesetzt ge richteten Kräfte der Reibung des Flüssig keits,ringes, welche am innern Umfange der Büchse angreifen, anders, Bits einander auf heben. Auf diese Weise entsteht eine Re lativbewegung zwischen Wasserring und Büchse, welche massgebend ist für den hy draulischen Reibungsverlust.
Im einen Grenzfall, wo bei bekannten Maschinen dieser Art keine Büchse vorhan- den bezw. diese fest mit dem Zylinder ver bunden ist, würde diese Relativgeschwindig keit zur Absolutgeschwindigkeit des Wasser ringes und der hydraulische Reibungsverlust nähme in diesem Falle seinen Maximalwert an.
Im andern Grenzfall, wo bei einer Ma schine mit lose eingesetzter Büchse die Rei bung zwischen Büchse und Zylinder theore tisch gleich Null ist, würde die Büchse mit der Geschwindigkeit des Wasserringes krei sen, das heisst die Rela.tivge@chwindigkeit zwischen loser Büchse und Wasserring und damit auch der hydraulische Reibungsverlust würden verschwinden.
Der hydraulische Reibungsverlust, der proportional mit dem Quadrat der Relativge- schwindigkeit zwischen Büchse und Wasser ring wächst, wird somit je nach der Ge schwindigkeit, mit welcher die Büchse sieh dreht, innerhalb dieser beiden Grenzwerte liegen.
Um diesen Verlust möglichst klein zu halten, ist es vorteilhaft, Nittel vorzusehen, die bewirken, dass die unter dem Einfluss vorstehend erwähnter Kräfte sich drehende lose Büchse gegenüber dem Wasserring mög lichst wenig zurückbleibt. Ein solches Mittel besteht zweckmä.ssigerweise in der Anord nung von Rippen am äussern Zylindermantel der Büchse, welche in achsialer Richtung ver laufen, wobei die Räume zwischen je zwei der genannten benachbarten Rippen durch Bohrungen mit dem innern Zylindermantel verbunden sind, zum Zwecke, die Drücke am innern und äussern Zylindermantel des durch je zwei benachbarte Rippen gebildeten Ring sektors auszugleichen.
Durch diese Mass nahme wird verhindert, da.ss der Ring durch zu grosse einseitig wirkende, am innern Zy lindermantel angreifende radiale Kräfte an die Zylinderwand _gepresst und dadurch. in seiner Bewegung gehemmt wird.
Ein möglichst reibungsloser Gang der losen Büchse kann auch dadurch erzielt wer den, dass letztere mit Spiel in den Zylinder eingesetzt wird. Versuche haben gezeigt, dass es vorteilhaft ist, zwischen der, losen Büchse 1111(l dem 7,vlinde r. sowie zwischen der Büchse und den Seitendeckeln ein Spiel von mindestens 0.1-0,2 mm einzuhalten. Mit diesem Spiel wird eine wirksame Drehge schwindigkeit der Büchse erreicht.
Auf der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des -Erfindungsgegen standes veranschaulicht.
In den Fig. 1 und 2 dieser Zeichnung ist eine Wasser- bezw. Flüssigkeitsringpumpe dargestellt, in deren Zylinder eine lose einge setzte Zylinderbüchse angeordnet ist. Fig. '1 ist ein Quer- und Fig. 2 ein Aehsialschnitt durch diese Pumpe. In diesen beiden Figuren ist a das Laufrad,<I>b</I> der Pumpenzylinder und d sind die beiden Seitendeckel der Pumpe.
Mit e ist die in den beiden Seitendeckeln le- findliche Einlassöffnung und mit f die eben falls in den beiden Seitendeckeln befindliche Auslassöffnung des Fördermittels bezeichnet.
Der Wasser- bezw. Flüssigkeitsring g ist in den beiden Figuren durch gestrichelte Linien angedeutet. 1i, ist die oben erwähnte lose Zy linderbüchse, i sind auf dem äussern Zylinder mantel der Büchse sitzende, aehsial verlau fende Rippen und k Bohrungen, welche die Räume. zwischen je zwei Rippen am äussern Zylindermantel mit dem innern Zylinder mantel verbinden, zum Zwecke, die Drücke am innern und äussern Zylindermantel des durch je zwei benachbarte Rippen gebildeten Ringsektors auszugleichen.
Anstatt nur einer Büchse könnten auch mehrere ineinanderge- schobene, lose eingesetzte Büchsen vorge sehen sein, welche infolge Reibungswirkung zwischen den einzelnen Büchsen und zwi schen der innersten Büchse und dem durch das Schaufelrad in Rotation versetzten Flüs sigkeitsring mitgerissen und dadurch eben falls in Rotation versetzt werden.
Die Fig. 3 soll den Vorteil einer lose in den Zylinder eingesetzten Büchse gegenüber einer fest mit dem Zylinder verbundenen Büchse graphisch zur Darstellung bringen. Die Abszissenw erte der Figur sind die abso luten Drehgeschwindigkeiten der Büchse in Prozenten der Drehgeschwindigkeit des Was serringes.
Die Ordiimtenwerte stellen den Kraftbedarf der Pumpe dar, wobei N der to tale Arbeitsaufwand, Ni der theoretische Kraftbedarf entsprechend der Kompressions arbeit des Fördermittels, Nvl die innern hydraulischen und mechanischen Reibungs verluste, Nv, die hydraulischen Wandrei bungsverluste bedeuten. - ii ist der Wirkungs grad der Pumpe bezw. des Kompressors.
Die Ordinatengrössen sind in Prozenten des Kraft bedarfes dargestellt, welcher für die Pumpe bezw. den Kompressor aufgewendet werden müsste, wenn die Zylinderbüchse fest mit dem Zylinder verbunden wäre.
Die Fig. 3 zeigt, dass je nach der Ge schwindigkeit, welche die lose Büchse unter dem Einfluss der am innern und äussern Um fang wirkenden Kräfte derselben annimmt, eine Kraftersparnis bis zu 40 % erreicht wer den kann.
Rotary pump with liquid ring. Water ring resp. Liquid ring vacuum pumps and compressors have the disadvantage compared to other systems of rotary pumps that the water or water circulating at high speed along the cylinder wall. Liquid ring causes a relatively large loss of work due to the friction between the liquid ring and the cylinder wall. To cancel this hy metallic wall friction, attempts have been made to arrange a rotating cylinder and the same inside or outside of the pump housing especially to la like.
However, this led to cumbersome and therefore also expensive constructions, where the main advantage of the water ring pumps over all other systems of rotary pumps, which lies in the great simplicity and operational reliability of the former, was wholly or partially canceled.
The present invention is intended to create a rotary pump with a liquid ring (vacuum pump or compressor) which has the advantages of a machine of this type with a rotating cylinder, but does not have the disadvantages mentioned. This is achieved according to the invention in that at least one loosely inserted bush is arranged in the cylinder of the pump, which is carried along by the friction effect of the liquid ring set in rotation by the paddle wheel and is thereby also set in rotation.
This sleeve rotates in the cylinder according to the law of the lowest resistance in such a way that its rotational speed is tied to the condition that the forces between the outer circumference of the sleeve and the cylinder wall on the one hand and the opposing forces of the friction of the liquid , rings, which attack the inner circumference of the box, differently, bits pick up each other. In this way there is a relative movement between the water ring and the bushing, which is decisive for the hydraulic friction loss.
In a borderline case, where there are no bushes in known machines of this type. if this is firmly connected to the cylinder, this relative speed would be the absolute speed of the water ring and the hydraulic friction loss would in this case assume its maximum value.
In the other borderline case, where the friction between the liner and cylinder is theoretically zero on a machine with a loosely inserted liner, the liner would rotate at the speed of the water ring, i.e. the relative speed between the loose liner and water ring and thus the hydraulic friction loss would also disappear.
The hydraulic friction loss, which increases proportionally with the square of the relative speed between the liner and the water ring, will therefore lie within these two limit values depending on the speed at which the liner rotates.
In order to keep this loss as small as possible, it is advantageous to provide means which have the effect that the loose sleeve rotating under the influence of the aforementioned forces remains as little as possible behind the water ring. Such a means consists expediently in the arrangement of ribs on the outer cylinder jacket of the liner, which run in the axial direction, the spaces between each two of the mentioned adjacent ribs being connected to the inner cylinder jacket by bores for the purpose of the pressures on the inner and outer cylinder jacket of the ring sector formed by two adjacent ribs.
This measure prevents the ring from being pressed against the cylinder wall by excessive radial forces acting on one side and acting on the inner cylinder jacket. is inhibited in its movement.
The smoothest possible operation of the loose sleeve can also be achieved by inserting the latter into the cylinder with play. Tests have shown that it is advantageous to maintain a clearance of at least 0.1-0.2 mm between the loose bush 1111 (l the 7, vlinde r. And between the bush and the side covers. With this play, an effective rotational speed reached the rifle.
On the accompanying drawing, an embodiment of the object of the invention is illustrated.
In Figs. 1 and 2 of this drawing is a water or. Liquid ring pump shown, in the cylinder of which a loosely set cylinder liner is arranged. Fig. 1 is a transverse and Fig. 2 is an axial section through this pump. In these two figures, a is the impeller, <I> b </I> the pump cylinder and d are the two side covers of the pump.
The inlet opening in the two side covers is denoted by e and the outlet opening of the conveying means which is also located in the two side covers is denoted by f.
The water resp. Liquid ring g is indicated in the two figures by dashed lines. 1i is the loose cylinder liner mentioned above, i are axially extending ribs on the outer cylinder jacket of the liner, and k bores that define the spaces. Connect between two ribs on the outer cylinder jacket with the inner cylinder jacket, for the purpose of equalizing the pressures on the inner and outer cylinder jacket of the ring sector formed by two adjacent ribs.
Instead of just one bushing, several loosely inserted bushings could be provided which, due to the frictional effect between the individual bushings and between the innermost bushing and the liquid ring set in rotation by the paddle wheel, are entrained and thus also set in rotation .
FIG. 3 is intended to graphically illustrate the advantage of a liner inserted loosely in the cylinder over a liner firmly connected to the cylinder. The abscissa values of the figure are the absolute rotational speeds of the liner as a percentage of the rotational speed of the water ring.
The ordinal values represent the power requirement of the pump, where N is the total amount of work, Ni is the theoretical power requirement according to the compression work of the conveying means, Nvl is the internal hydraulic and mechanical friction losses, Nv is the hydraulic wall friction losses. - II is the efficiency of the pump respectively. of the compressor.
The ordinates are shown as a percentage of the force required, which respectively for the pump. the compressor would have to be used if the cylinder liner were firmly connected to the cylinder.
3 shows that, depending on the speed that the loose sleeve assumes under the influence of the forces acting on the inside and outside circumference of the same, a power saving of up to 40% can be achieved.