Flüssigkeitsringpumpe. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Flüssigkeitsringpumpe zur Förderung von Gasen, wobei die Abdichtung an den Stirnenden des Schaufelrades durch Flüssig keitsverschlüsse erfolgt und Mittel vorgesehen sind, die ein Entweichen von Sperrflüssigkeit in die freie Atmosphäre verhindern.
Die Flüssigkeit für den Flüssigkeitsring wird selbstredend dem physikalischen und che mischen Charakter des zu fördernden Gases angepasst. Es ist beispielsweise bekannt, zur Förderung von Chlor stark konzentrierte Schwefelsäure als Flüssigkeit für den Flüssig keitsring zu verwenden. Dementsprechend müssen auch die Pumpenzellen an den beiden Stirnenden des Laufrades durch Flüssigkeits verschlüsse aus Schwefelsäure abgedichtet werden, um zu verhindern, dass Chlor in die Umgebung der Pumpe entweicht.
Da die Flüssigkeitsverschlüsse in der Regel unter einem Überdruck stehen, so besteht für derartige Pumpen der Nachteil, da.ss durch die zum Beispiel mittels einer Stopfbüehse abge dichtete Wellendurchführung durch das Ge häuse ständig Sperrflüssigkeit entweicht, was übrigens zum Beispiel für die Kühlung und Schmierung der Stopfbüchsen notwendig ist.
Bei den bekannten Ausführungen derarti ger Pumpen geht nun dieser Verlust an Sperr flüssigkeit dem Arbeitsprozess verloren und muss daher ständig ersetzt werden.
plan hat diesen Nachteil dadurch zu ver hüten versucht, dass zwischen der Wellen durchführung und einem benachbarten Lager der Welle ein Raum eingeschaltet wird, der unter Atmosphärendruck steht und in wel- ehem die Leckverluste der Wellendurchfüh rung aufgefangen werden. Erfindiuigsgemäss sind nun Massnahmen getroffen worden, wel che bewirken, dass die in diesem Raum auf gefangene Leckflüssigkeit unter dem Einfluss des Atmosphärendruckes und dem Eigen gewicht der Flüssigkeit von selbst nach dem Saugraum der Pumpe zurückfliesst.
Das Einschalten eines derartigen Auf fangraumes hat den weiteren Vorteil, dass eine Stopfbüchse an der Wellendurchführung ganz weggelassen und dort einfach ein Spalt zwischen Welle und Gehäusebohrung belassen werden kann, ohne dass befürchtet werden muss, dass dadurch Leckflüssigkeit verlorengeht, da ja diese Flüssigkeit automa- tiseh dem Prozess wieder zufliesst. Dadurch fällt die Reibung und entsprechende Erwär mung der Stopfbüchse weg, was den Kraft bedarf der Pumpe herabsetzt und die Be triebssicherheit .derselben erhöht..
Um ferner die -Menge Sperrflüssigkeit, welche durch den Ringspalt oder die Stopf büchse entweicht, auf ein -Minimum zu redu zieren, erscheint es zweckmässig, die Druck differenz zwischen den Räumen vor und hin ter der Stopfbüchse oder dem Ringspalt mög lichst klein zu halten.
Das wird zum Beispiel dadurch erreicht, dass der Raum vor der Stopfbüchse oder dem Ringspalt einen Sperr- raum bildet, der einerseits über einen Spalt an der benachbarten Stirnseite des Laufrades mit dem Flüssigkeitsring und anderseits an nähernd an seiner höchsten Stelle mit dem Saugraum der Pumpe durch einen überlauf- kanal verbunden wird, so dass auf die Ober fläche der Sperrflüssigkeit der in der Regel etwas über der Atmosphäre stehende Ansaug druck der Pumpe wirkt.
Diese Massnahme hat zur Folge, dass der Druck in diesem Sperr- raum tiefer liegt als der Druck im Flüssig keitsring der Pumpe, so dass durch den Spalt an ddr Stirnseite des Laufrades immer etwas Arbeitsflüssigkeit nach dem Sperraum ab fliesst.
Durch entsprechende Bemessung der Querschnitte der Spalte zwischen dem Flüs sigkeitsring und dem Sperraum einerseits und in der Wellendiurchführung anderseits kann nun erreicht werden, dass die Menge Arbeits- bzw. Sperrflüssigkeit, welche aus dem Flüssig keitsring nach dem Sperraum fliesst, grösser ist als die Menge, welche durch die Wellen durchführung entweicht. Die Differenz fliesst durch den Überlaufkanal nach dem Saugraum der Pumpe ab, von wo sie mit dem Gase wie der nach dem Druckraum gefördert. wird.
Es braucht wohl nicht besonders hervor gehoben zu werden, dass durch entsprechende konstruktive Ausbildung des Laufrades der Pumpe dafür gesorgt wird, dass kein Druck gas in den Sperraum gelangen kann.
Die Arbeitsflüssigkeit, die auf die vor erwähnte Art nach dem genannten Sperraum entweicht, muss natürlich wieder ersetzt wer den. Das geschieht zweckmässig auf die Weise, dass der Sperraum auf der der Wellendurch führung entgegengesetzten Seite des Lauf rades mit dem Druckraum der Pumpe in offener Verbindung steht, derart, dass auf den Spiegel der Flüssigkeitssäule, welche auf der Flüssigkeit in einem Spalt an dieser Stirn seite des Laufrades lastet, der Gasdruck in der Druckleitung wirkt. Zwischen diesem Sperraum oder, auf Fig. 1 bezogen, dem Sperr raum am untern Stirnende des Laufrades und dem Flüssigkeitsring besteht daher eine Druck differenz, welche ein überströmen von Sperr flüssigkeit nach dem Flüssigkeitsring bewirkt.
Durch entsprechende Bemessung des Ver hältnisses der Querschnitte der Spalte an den beiden Stirnenden des Laufrades kann er reicht werden, dass die Menge Arbeitsflüssig keit, welche aus dem einen Sperraum nach dem Flüssigkeitsring einströmt, grösser ist als diejenige, welche nach dem andern Sperraum entweicht. Die Differenz gelangt vorteilhaft in den Druckraum der Pumpe, kann dort aus geschieden und durch einen Kühler dem erst genannten Sperraum des Laufrades wieder zugeführt werden.
Auf der beiliegenden Zeichnung ist. ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegen standes veranschaulicht.
Fig.1 zeigt einen Längsschnitt und Fig. 2 einen Querschnitt durch Zylinder und Lauf rad der Flüssigkeitsringpumpe.
a ist das mit der Antriebswelle b ver schraubte Laufrad und c der Zylinder der Pumpe. d ist der mit dem Gehäuse e fest ver bundene Schieber, der Zll- und Ablaufkanäle des zu fördernden Gases enthält.. f ist der Saug- und<I>g</I> der Druckkanal.<I>h</I> ist. ein Raum, welcher mit dem obern Ringspalt r zwischen der obern Stirnseite des L4ufrades a und dem Gehäuse e kommuniziert und durch die Lei tung<I>i</I> mit dem Saugkanal<I>f</I> in offener Ver bindung steht. 1,, ist der Auffangraum zwi schen dem Ringspalt l und dem diesem Spalt zunächst gelegenen Lager in der Welle;
die ser Auffangraum k ist durch die Leitung 71 mit dem Saugraum der Pumpe verbunden. Der Spalt l ist an der Durchführung der Welle b durch das Gehäuse gebildet. Es könnte dort auch eine Stopfbüchse vorgesehen sein. In der Leitung 7z bildet sieh eine Flüssigkeits säule, welche in Verbindung mit dem Atmo sphärendruck im Auffangraum h. mit dem Druck im Saugraum f im Gleiehgewicht steht. o ist ein in die Druckleitung der Pumpe ein gebauter Flüssigkeitsabseheider und p ein Kühler, in welchem die durch Leitung q dem untern, zwischen dem Gehäuse e und der untern Stirnseite des Laufrades gebildeten Ringspalt s zufliessende Sperrflüssigkeit ge kühlt wird.
Die Wirkungsweise der Pumpe ist die fol gende: Vor der Inbetriebsetzung wird die Ar- beitsflüssigkeit durch die Öffnung t eingefüllt. Da alle Räume miteinander kommunizie ren, wird sieh der Flüssigkeitsspiegel im gan zen System auf gleiche Höhe einstellen. Wäh rend des Anlaufes der Pumpe verteilt sich automatisch die Menge auf Pumpe und Ab- scheider,wie es der Betriebszustand erfordert.
Aus Fig. 2 erkennt man die -Wirkungsweise der Flüssigkeitsringpumpe. Durch Änderung des Zelleninhaltes, welche durch den Flüssig keitsring bewirkt. wird, erfolgt in bekannter Weise die Pumpwirkung. Die in Fig.2 im Schnitt dargestellte Pumpe ist. doppeltwir- kend. Es könnte aber ebensogut eine einfach wirkende Pumpe für den vorliegenden Zweck benützt werden. Da, der Sperraum h durch den Kanal<I>i</I> mit dem Saugkanal<I>f</I> der Pumpe in offener Verbindung steht, herrscht über der Sperrflüssigkeit im Raume h der Ansaug druck der Pumpe.
Derselbe steht in der Regel etwas über der Atmosphäre, so dass im Raume <I>h</I> gegenüber dem Raume<I>k</I> ein Überdruck herrscht, der bewirkt, dass ständig Sperrflüs sigkeit durch den engen Spalt l nach dem Auffangraum h. strömt, wo sie ausgeschieden wird und unter dem Einfluss des im Raum k. herrschenden Atmosphärendruckes und dem Eigengewicht .der Flüssigkeitssäule in der Lei tung n nach dem Saugraum der Pumpe zu rückfliesst. Da der Druck vor dem obern Ring spalt. r grösser ist als der CTegendrnek im Sperraum h., strömt ständig Arbeitsflüssig keit in den Raum h ein.
Durch entsprechende Bemessung der Querschnitte der Spalte<I>r</I> und<I>l</I> ist dafür gesorgt, dass mehr Arbeitsflüssigkeit in den Raum h einströmt, als aus demselben nach dem Raum k ausfliesst, so dass sich im Sperraum k ein konstanter Flüssigkeitsspie gel einstellt. Der Lberschuss an Sperrflüssig keit fliesst durch den Überlauf i nach dem Saugraum der Pumpe zurück.
Der Ringspalt s auf der untern Seite des Schaufelrades steht durch die Leitung q in offener Verbindung mit .der Druckseite der Pumpe. Vor diesem Spalt herrscht somit ein Überdruck gegenüber dem Mitteldruck in dem Flüssigkeitsring, so dass durch diesen Über druck ständig Arbeitsflüssigkeit zu dem Flüs- sigkeitsring strömt. Das Verhältnis der Quer schnitte der Spalte s und r am untern und obern Ende des Schaufelrades ist so bemessen, dass stets mehr Arbeitsflüssigkeit durch den Spalt s, welcher mit der Druckseite der Pumpe in offener Verbindung steht, zu dem Flüssig keitsring, als durch den andern Ringspalt r nach dem Raum h, welcher unter dem Saug druck der Pumpe steht, ausfliesst.
Die Dif ferenz dieser beiden Mengen wird nach dem Abscheider o ausgestossen.