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Die
Erfindung betrifft eine Strahlpumpe, hergestellt mit Hilfe von Standardkomponenten.
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Strahlpumpen
weisen grundsätzlich
ein Gehäuse,
eine darin angeordnete Treibdüse
und meistens auch ein Stellglied auf, das die Treibdüse mehr oder
weniger frei gibt. Die Treibdüse
beschleunigt das ankommende Medium und wandelt dabei Druckenergie
in kinetische Energie um. Das Strahlpumpengehäuse hat Anschlüsse für die Zufuhr
des Treib- und des Saugstroms sowie für die Abfuhr des Gesamtstroms.
Ein Diffusor nimmt den Gesamtstrom auf und verlangsamt ihn, wobei
die kinetische Energie vermindert und der Druck wieder aufgebaut
wird.
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Zur
Herstellung des Strahlpumpengehäuses sind
verschiedene Möglichkeiten
bekannt. Beispielsweise kann es gegossen oder durch spanende Bearbeitungsschritte
aus dem Vollen gearbeitet werden. Das Gehäuse wird dabei häufig nach
strömungstechnischen
Gesichtspunkten gestaltet. Dennoch treten immer wieder, insbesondere
bei Hochdruckanwendungen, bei denen an der Strahlpumpe ein großer Differenzdruck
oder auch sehr hohe Strömungsgeschwindigkeiten
entstehen, Kavitation und somit Verschleiß auf. Dies betrifft besonders
Einsatzfälle,
bei denen die Strahlpumpe für
Heißwasser
eingesetzt wird.
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Die
DE 19505538 C2 offenbart
eine Strahlpumpe mit einem speziellen Strahlpumpengehäuse. Dieses
weist zwei miteinander fluchtende Anschlüsse auf, von denen einer der
Treibmittelanschluss und der andere der Sauganschluss ist. Rechtwinklig
dazu zweigt ein dritter Anschluss ab, der den Diffusor aufnimmt
und den Ausgang bildet. In dem Gehäuse ist eine Zwischenwand mit
einem Treibdüsensitz
ausgebildet. Oberhalb des Treibdüsensitzes
ist ein vierter Anschluss zur Aufnahme eines Stellkopfs vorgesehen.
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Derartige
Strahlpumpen benötigen
spezielle Gehäuse.
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Die
US 4,810,170 offenbart ein
Strahlpumpengehäuse
aus Kunststoff. Es besteht im Wesentlichen aus einem T-förmigen Kunststoffhohlkörper, der zwei
einander fluchten gegenüberliegende
Anschlüsse
und einen rechtwinklig abzweigenden Anschluss aufweist. Von den
miteinander fluchtenden Anschlüssen
dient einer der Aufnahme der Treibdüse während der andere der Aufnahme
eines Diffusors dient. Der seitlich abzweigende Anschluss bildet
den Sauganschluss.
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Die
DE 33 41 104 A1 offenbart
hingegen eine Strahlpumpe, deren Gehäuse nach Art eines T-Fittings
ausgebildet ist, Der seitlich abzweigende Kanal nimmt eine Leitung
auf, die als Saugleitung dient. In dem Durchgangskanal sind Treibdüse und Diffusor angeordnet.
Die Treibdüse
wird durch einen in dem Ende der angeschlossenen Leitung sitzenden
Einsatz gebildet. Der gegenüber
liegende Diffusor wird durch das entsprechend geformte Leitungsende
der abführenden
Leitung gebildet.
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Diese
Anordnung erfordert eine bestimmte Herrichtung der anzuschließenden Leitungsenden, damit
diese beispielsweise die Diffusorwirkung entfalten oder eine Treibdüse aufnehmen
können.
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Davon
ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine robuste, einfach aufgebaute
Strahlpumpe zu schaffen, die sich mit geringem Aufwand herstellen
lässt.
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Diese
Aufgabe wird mit der Strahlpumpe nach Anspruch 1 gelöst:
Die
erfindungsgemäße Strahlpumpe
weist ein Gehäuse
auf, das aus zwei herkömmlich
verfügbaren T-Fittings
besteht. Beide T-Fittings bzw. Gehäuse weisen jeweils zwei zueinander
fluchtend angeordnete Anschlüsse
und einen dazwischen abzweigenden dritten Anschluss auf, der im
Wesentlichen rechtwinklig zu den beiden anderen Anschlüssen angeordnet
ist. Solche T-Fittings werden auch als T-Abzweigstücke bezeichnet.
Sie sind ein handelsübliches,
qualitativ hochwertiges und dabei preisgünstiges Massenprodukt mit hoher
Verfügbarkeit.
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In
einen dieser T-Fittings werden an einen T-Zweig ein Ventilspindeleinsatz
und an den gegenüber
liegenden T-Zweig ein Treibdüseneinsatz
eingesetzt und dort befestigt. Der abzweigende Zweig des T-Fittings
bildet den Treibmittelzustrom. An den die Treibdüse aufnehmenden T-Zweig schließt sich
das zweite T-Fitting mit einem T-Zweig an. Dieses zweite T-Fitting
enthält
einen Diffusor. Einer seiner Anschlüsse bildet den Sauganschluss
und der andere Anschluss den Ausgang.
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Die
T-Fittings werden somit durch Einbau weniger Teile, nämlich lediglich
einem Spindeleinsatz, einer Treibdüse und einem Diffusor zu einer Strahlpumpe.
Zum Sichern der Einbauten in den T-Fittinggehäusen können die an den betreffenden Zweigen
der Abzweigstücke
ohnehin vorhandenen Befestigungseinrichtungen genutzt werden. Z.
B. kann die Treibdüse
durch die Stirnfläche
eines zwei T-Zweige der Fittings miteinander verbindenden Rohres
an ihrem Platz gesichert werden.
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Die
sich ergebende Strahlpumpe ist wegen des geringen Materialeinsatzes
sehr leicht und preiswert. In Massenproduktion hergestellte T-Fittings sind
häufig
hinsichtlich des Materialeinsatzes optimiert, was hier dem Ventil
zu Gute kommt. Die Einbauten (Treibdüse, Diffusor, Spindeleinsatz)
können einfache
Drehteile sein, die jeweils eine an jedem Anschluss des T-Fittings
vorgesehene Stufe als Sitz nutzen. Damit können die T-Fittinggehäuse unverändert genutzt
werden.
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Die
Strahlpumpe kann direkt mit zu- und wegführenden Rohrleitungen verschraubt
werden. Es ist auch möglich,
gesonderte Flansche vorzusehen. Durch Flansche, die ebenfalls Massenprodukte sind,
kann die Strahlpumpe an jede gewünschte Nenndruckstufe
angepasst werden. Auch können sonstige
Anschluss- und Verbindungseinrichtung vorgesehen werden, wie z.
B. Überwurfmuttern
mit konischem Pressring oder auch mit Schneidringen vorgesehen werden.
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Das
erfindungsgemäße Konzept
gestattet auf einfache Weise die Erreichung hoher bis sehr hoher
Nenndrücke
von beispielsweise PNenn = 160 bar.
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Die
erfindungsgemäße Strahlpumpe
eignet sich insbesondere für
den Einsatz von Heißwasser, beispielsweise
verdampfendem Kondensat. Das an der Treibdüse austretende Dampf/Wasser-Gemisch bildet einen
Strahl, der in den DiffusorEinsatz ein tritt. Der Diffusoreinsatz
ist vorzugsweise ein Rohr, das an dem Ausgangsanschluss der Strahlpumpe
gehalten ist und sich gerade durch das Fittinggehäuse erstreckt.
Es legt mit dem Fitting einen Ringspalt fest, der sich entlang der
Außenfläche des
Diffusoreinsatzes bis zu der Treibdüse erstreckt. Dies ergibt eine gute
Strömungsführung. Tropfenerosion
der vorhandenen Metallteile wird weitgehend vermieden.
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Die
erfindungsgemäße Strahlpumpe
gestattet bei geringem Preis die Erzielung einer hohen Qualität, einer
hoher Verfügbarkeit,
eines hohen Nenndrucks, einer großen Flexibilität sowie
geringen Verschleißes.
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Weitere
Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen
der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, der Zeichnung oder
Ansprüchen.
Die Beschreibung beschränkt
sich auf wesentliche Merkmale der Erfindung und sonstiger Gegebenheiten.
Die Zeichnung ergänzt
die Beschreibung. Ihr sind weitere Einzelheiten zu entnehmen.
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In
der Zeichnung sind Ausführungsformen der
erfindungsgemäßen Strahlpumpe
beispielhaft und schematisiert veranschaulicht. Es zeigen:
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1 eine
Ausführungsform
der Strahlpumpe in längs
geschnittener Darstellung und
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2 eine
Ausführungsform
der Strahlpumpe mit Flanschen in längs geschnittener Darstellung.
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1 veranschaulicht
eine erfindungsgemäße Strahlpumpe 1,
die unter Nutzung von Standard-T-Fitting-Gehäusen aufgebaut ist, wie sie
sonst in der Wasserinstallation, Dampfinstallation, Gasinstallation
oder zur Installation von Leitungen sonstiger gasförmiger oder
flüssiger
Medien Anwendung finden. Die T-Fittings können beispielsweise Gussteile z.
B. Messinggussteile sein, die stellenweise mechanisch nachbearbeitet
sind. Die T-Fittings werden im Allgemeinen geschmiedet und bereichsweise
mechanisch bearbeitet. Die beiden T-Fittings bilden zusammen einen Gehäusekörper, durch
den sich ein gerader Kanal 3 erstreckt. Dieser führt bei
den beiden T-Fittings
jeweils von einem Anschluss 4a zum gegenüber liegenden
Anschluss 5a bzw. von einem Anschluss 4b zu dem
gegenüber
liegenden Anschluss 5b. Die beiden Anschlüsse 5a, 4b der
benachbarten T-Fittings liegen einander gegenüber und sind über ein
Rohrstück 6 miteinander
verbunden. Dieses ist, wie die Anschlüsse 4a bis 5b,
konzentrisch zu einer gedachten geraden Mittelachse M angeordnet.
Der gerade durch das Gehäuse
führende
Kanal 3 ist mit Kanälen 7a, 7b verbunden,
deren Achsen 8a, 8b vorzugsweise rechtwinklig
zu der Mittelachse M orientiert sind. Die Kanäle 7a, 7b gehören zu Anschlüssen 9a, 9b.
Der Anschluss 9a dient der Zuführung von Treibmittel, beispielsweise
Heißwasser
(01 = Vorlauf) während
der Anschluss 9b den Sauganschluss bildet (03).
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Beide
T-Fittings sind untereinander gleich ausgebildet. Die Beschreibung
des T-Fittings mit den Anschlüssen 4a, 5a, 9a gilt
somit entsprechend für den
T-Fitting mit den Anschlüssen 4b, 5b, 9b.
Insbesondere gelten Bezugnahmen auf Einzelteile ohne Buchstabenindex
für beide
T-Fittings gleichermaßen.
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Die
Anschlüsse 4, 5, 9 bilden
jeweils kurze Rohrstutzen. Die Anschlüsse 4 und 5 zweigen
von den Stirnflächen
des ansonsten etwa zylinderförmigen
Körpers
des jeweiligen T-Fittings
ab. Der Anschluss 9 zweigt radial von seiner Mantelfläche ab. Jeder
Anschluss 4, 5, 9 enthält eine
Stufenbohrung mit einer Ringschulter. Diese weist eine nach außen orientierte
ringförmige,
vorzugsweise ebene Sitzfläche 10, 11, 12 auf.
An den Anschlüssen 9a, 9b dienen
die Sitzflächen 12a, 12b zum
Anschluss einzusteckender Rohre. Zur Befestigung derselben sind die
Anschlüsse 9a, 9b innen
mit einem sich nach außen öffnenden
konischen Sitz versehen, der zur Aufnahme eines sich außen konisch
verjüngenden Klemmrings 13a, 13b dient.
Dieser Ring verringert seinen Innendurchmesser, wenn er axial in
den Anschluss 9a, 9b eingepresst wird. Dazu dient
eine Befestigungsmutter 14a, 14b, die auf ein
Außengewinde
des jeweiligen Anschlusses 9a, 9b aufgeschraubt ist.
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An
den Anschlüssen 4a, 5a, 4b, 5b sind ebenfalls
konische Sitzflächen
vorgesehen, wobei Klemmringe 15a, 16a, 15b, 16b in
den Anschlüssen 4a, 5a, 4b, 5b sitzen.
Wiederum sind Überwurfmuttern 17a, 18a, 17b, 18b vorgesehen,
die zum Festklemmen von Rohrenden oder rohrförmigen Objekten dienen, die
in die Anschlüsse 4, 5 eingesetzt
sind.
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In
dem Anschluss 5a ist ein Treibdüseneinsatz 19 positioniert.
Dieser weist einen im Wesentlichen zylindrischen Körper mit
einem Radialflansch auf, der sich an der Ringfläche 11a abstützt. Der Treibdüseneinsatz 19 weist
eine zentrische, vorzugsweise kegelförmige, sich von dem gegenüber liegenden
Anschluss 4a weg verjüngende
Bohrung auf. Die Zentrierung zu der Mittelachse M wird durch den Flansch
oder den zylindrischen Körper
des Treibdüseneinsatz 19 bewirkt.
Der Treibdüseneinsatz
weist an der von dem Anschluss 4a abgewandten Sei te vorzugsweise
eine ebene Stirnfläche
auf. An der gegenüber
liegenden zu dem Anschluss 4a hin weisenden Seite trifft
die kegelförmige
mittlere Bohrung vorzugsweise die zylindrische Außenfläche des
Treibdüseneinsatzes 19 in
einer schmalen leicht gerundeten oder auch scharfen Kante 20.
Somit schließt
die Kegelbohrung der Treibdüse 19 vorzugsweise
stufenlos an die Innenwand des T-Fittings an.
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Der
Treibdüseneinsatz 19 ist
durch das Rohrstück 6 am
Platz gesichert, das in den Anschluss 5a eingesetzt ist
und mit seiner Stirnseite gegen den äußeren Rand der Stirnfläche des
Treibdüseneinsatzes 19 drückt. In
dieser Position ist die Überwurfmutter 18a festgezogen,
wodurch das Rohrstück 6 und
der Treibdüseneinsatz 19 ortsfest
gesichert sind.
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Dem
Treibdüseneinsatz 19 gegenüber liegend
ist ein Stellspindeleinsatz 21 angeordnet. Dieser weist
einen Rohrstutzen 22 auf, der in dem Anschluss 4a sitzt
und durch die Überwurfmutter 17a ortsfest
gesichert ist. Er weist eine Durchgangsbohrung 22 auf,
in der eine Stellspindel 23 abgedichtet geführt ist.
Diese Stellspindel erstreckt sich bis zu dem Treibdüseneinsatz 19.
Sie ist dort an ihrem Ende mit einem Regulierprofil 24 versehen,
das sich durch den Treibdüseneinsatz 19 hindurch
erstrecken kann. Eine an der Stellspindel vorgesehene Dichtkante 25 findet
in Schließstellung
ihre Anlage an der Kegelfläche
des Treibdüseneinsatzes 19.
Das Regulierprofil 24 dient hingegen dazu, den Treibdüseneinsatz
mehr oder weniger freizugeben und dadurch den Treibmittelstrom zu
regulieren.
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Der
Stellspindeleinsatz 21 ist an seinem hinteren Ende mit
einem Außengewinde
versehen, auf das ein Halter 26 aufgeschraubt ist. Durch
diesen erstreckt sich die Stellspindel 23 hindurch. Ein
nicht weiter veranschaulichter Antrieb, wie beispielsweise ein Stellmotor
oder ein sonstiges Mittel kann auf dem Halter 26 befestigt
werden und die Stellspindel 23 axial verstellen.
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Während das
Rohrstück 6 mit
einem Ende in dem Anschluss 5a steckt, trägt es auf
seinem anderen Ende den Anschluss 4b des anderen T-Fittings. Es
ist wiederum so weit in den Anschluss 4b eingeschoben bis
seine Stirnseite an der Fläche 10b anliegt.
Die Überwurfmutter 17b dient
der Arretierung. Der Zusammenbau kann dabei so erfolgen, dass die beiden
Achsen 8a, 8b in einer gemeinsamen Ebene liegen.
Es ist jedoch ohne jegliche Beeinträchtigung oder auch nur Beeinflussung
der Funktion der Strahlpumpe 1 auch möglich, die beiden T-Fittings gegeneinander
zu verdrehen, so dass die Achsen 8a, 8b in einem
Winkel zueinander stehen, in unterschiedliche Richtungen zeigen
oder auch in gegenüber
liegende Richtungen. Dies geschieht lediglich durch leichtes Lösen einer
der beiden Überwurfmuttern 18a, 17b entsprechendes
Verdrehen der Fitting-Gehäuse
gegeneinander und Anziehen der zuvor gelösten Überwurfmutter. Die Strahlpumpe 1 hat
somit ein unterteiltes Gehäuse
mit einem ersten Teil, der den Treibmittelanschluss enthält (Buchstabenindex
a) und einem zweiten Teil, der den Sauganschluss und den Ausgang
enthält
(Buchstabenindex b). Beide Teile lassen sich bezüglich einer Drehung um die
Mittelachse M gegeneinander verstellen. Das Rohrstück 6 bildet
somit in Zusammenwirkung mit zumindest einem der Flansche 5a, 4b eine
verstellbare Verbindungseinrichtung zwischen beiden Gehäuseteilen.
Die Verstellmöglichkeit
ist eine große
Erleichterung bei der Anpassung der Strahlpumpe 1 an verschiedene
bei der Installation auftretende Gegebenheiten.
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Zu
der Strahlpumpe gehört
ein Diffusoreinsatz 27, der durch ein Rohr gebildet wird.
Dieses erstreckt sich von dem durch die Fläche 11b gebildeten Sitz
ausgehend durch das mit „b” indizierte
T-Fitting-Gehäuse
hindurch in das Rohrstück 6 hinein
bis zu dem Treibdüseneinsatz 19.
Seine Stirnfläche
begrenzt mit der Stirnfläche
des Treibdüseneinsatzes 19 einen
Saugspalt 28. Die Größe des Saugspalts
ist an verschiedene Gegebenheiten leicht anpassbar. Zur Anpassung
kann die Länge
des Diffusoreinsatzes 19 geändert werden. Alternativ kann
die Länge des
Rohrstücks 6 geändert werden.
Es ist auch möglich,
unterschiedliche Treibdüseneinsätze 19 mit
unterschiedlich dicken Kragen bereitzuhalten und zur Anpassung einzusetzen.
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Der
Diffusoreinsatz 27 weist einen Außendurchmesser auf, der geringer
ist als der Innendurchmesser des Rohrstücks 6. Auf diese Weise
wird ein ringspaltförmiger
Saugkanal 29 festgelegt, der den Kanal 7b in Fluidverbindung
mit dem Saugspalt 28 bringt. Die Spaltweite des Saugkanals 29 kann
bedarfsentsprechend festgelegt werden und beträgt beispielsweise 0,5 mm bis
mehrere Millimeter. Die Spaltweite des Saugkanals 29 wird
vorzugsweise so festgelegt, dass sein Querschnitt etwa so groß ist wie der
Querschnitt des Saugspaltes 28.
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Um
den Diffusoreinsatz 27 konzentrisch zu dem Mittelachse
M in dem Durchgangskanal zu halten, weist der Diffusoreinsatz 27 einen
Lagerabschnitt 30 auf. Dieser hat eine beispielsweise zylindrische
Außenfläche mit
einem Durchmesser, der dem Innendurchmesser des Gehäuses 2 in
einem bezüglich
der Fläche 11b innen
liegenden Abschnitt entspricht. Außerdem ist der Diffusoreinsatz 27 mit
einem Kragen 31 versehen, der an der Fläche 11b anliegt und
der Zentrierung sowie Ausrichtung des Diffusoreinsatzes dient. Der
Diffusoreinsatz hat außerdem
einen sich über
diesen Kragen 31 hinweg nach außen erstreckenden Rohrfortsatz 32,
dessen Außendurchmesser
geringer ist als der Innendurchmesser des Anschlusses 5b.
Der verbleibende Ringspalt dient der Aufnahme eines Endes eines
anzuschließenden
Rohrs, das mit seiner Stirnseite den Kragen 31 gegen die
Fläche 11b drückt.
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Der
Diffusoreinsatz 27 weist einen Durchgangskanal 33 auf,
der in unmittelbarem Anschluss an das saugspaltseitige freie Ende
des Diffusoreinsatzes 27 vorzugsweise zylindrisch ausgebildet
ist. Ab einer geeigneten Stelle beginnt er sich zu erweitern. Die
Erweiterung kann in Form eines Kegels oder auch in anderer, nach
Strömungsgesichtspunkten festgelegten
Form erfolgen. An seinem an dem Anschluss 5b gelegenen
Ende läuft
der Diffusoreinsatz 27 vorzugsweise in einer etwas gerundeten
Stirnkante 34 aus, um einen strömungsgünstigen Übergang zu dem anzuschließenden Rohr
zu bilden.
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Es
können
Diffusoreinsätze 27 mit
verschiedenen Längen,
Innendurchmessern, Außendurchmessern
und Kanalprofilen bereit gehalten werden, um die Strahlpumpe 1 je
nach Einsatzfall in verschiedener Konfiguration montieren zu können.
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Es
ist, wie 2 zeigt, auch möglich, an
der Strahlpumpe 1 zur weiteren Verbindung mit einem Rohrleitungsnetz
Flansche 35, 36, 37 vorzumontieren. Diese
können
mit kurzen Rohrstücken
verschweißt
sein. Diese Lösung
hat den Vorzug, dass die Strahlpumpe 1 komplett vormontiert
werden kann und insbesondere die Überwurfmutter 18b zum
Anschluss der Strahlpumpe 1 an ein Rohrleitungsnetz nicht
gelöst
werden muss. Fehlmontagen, die zu einem unzureichenden Sitz des
Diffusoreinsatzes 27 führen
könnten,
sind damit ausgeschlossen. Ansonsten gilt die zu der 1 gehörige Beschreibung
unter Zugrundelegung gleicher Bezugszeichen entsprechend.
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Zur
Schaffung einer kostengünstigen
und sehr robusten Strahlpumpe 1 wird von zwei T-Anschlussstücken ausgegangen,
die mit entsprechenden Einsätzen 21, 19, 27 und
gegebenenfalls einem Verbindungsrohrstück 6 zu einer Strahlpumpe
zusammengestellt werden. Funktionsbestimmend sind der Treibdüseneinsatz 19 und
der Diffusoreinsatz 27, die in den beiden T-Stücken einander
gegenüber
liegend angeordnet sind. Zur Positionierung der beiden Einsätze relativ
zueinander können
in den T-Fittings vorhandene Ringflächen 11a, 11b genutzt
werden, die an den Anschlüssen 5a, 5b vorhanden
sind oder angebracht werden können.
Der Diffusoreinsatz ist an dem Anschluss 5b des zweiten
Fittinggehäuses angeordnet,
der dem Anschluss 5a des ersten Fittinggehäuses, der
den Treibdüseneinsatz 9 aufnimmt,
abgewandt ist. Die Strahlpumpe ist mit geringem Aufwand herstellbar,
leicht an verschiedene äußere Bedingungen
anpassbar und sie weist gute strömungsdynamische
Eigenschaften auf.
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- 1
- Strahlpumpe
- 2
- Gehäuse
- 3
- Kanal
- 4a,
5a; 4b, 5b
- Anschluss
- 6
- Rohrstück
- M
- Mittelachse
- 7a;
7b
- Kanal
- 8a;
8b
- Achse
- 9a;
9b
- Anschluss
- 10–12
- Fläche
- 13a;
13b
- Klemmring
- 14a,
14b
- Überwurfmutter
- 15a,
16a; 15b, 16b
- Klemmring
- 17a,
18a; 17b, 18b, 19
- Treibdüseneinsatz
- 20
- Kante
- 21
- Stellspindeleinsatz
- 22
- Durchgangsbohrung
- 23
- Stellspindel
- 24
- Regulierprofil
- 25
- Dichtkante
- 26
- Halter
- 27
- Diffusoreinsatz
- 28
- Saugspalt
- 29
- Saugkanal
- 30
- Lagerabschnitt
- 31
- Kragen
- 32
- Rohrfortsatz
- 33
- Durchgangskanal
- 34
- Stirnkante
- 35,
36, 37
- Flansche