-
Flüssigkeitsring-Gaspumpe Die Erfindung richtet sich auf Gaspumpen
des Flüssigkeitsringtyps, bestehend aus einem mit sichelförmigen Räumen versehenen
Gehäusemantel und einem darin arbeitenden Laufrad, wobei der Gehäusemantel und das
Laufrad eine oder zwei durch Trennwände des Gehäusemantels und des Laufrades voneinander
getrennte Pumpenkammern einschließen, ferner bestehend aus inneren Gehäuseteilen,
welche die inneren Grenzflächen der entsprechenden Pumpenkammern bilden und Durchgänge
aufweisen, um Gas nach und von den entsprechenden Pumpenkammern zu leiten, ferner
bestehend aus zwei Gehäuse-Seitenteilen, von denen wenigstens einer den Pumpeneinlaß
und den Pumpenauslaß aufweist und welche die äußeren Enden der einen zugehörigen
Pumpenkammer oder beider zugehörigen Pumpenkammern abschließen und von denen wenigstens
einer Durchgänge aufweist, welche derart gebaut und angeordnet sind, daß sie Gas
nach und von den inneren Gehäuseteilen leiten.
-
Bei Flüssigkeitsringpumpen wird bekanntlich ein Flüssigkeitsring infolge
der Drehung des Laufrades gebildet und dient als Pumpmittel. Die Flüssigkeit geht
abwechselnd vom Mittelpunkt der Drehung weg und wieder dahin zurück, und zwar um
zuerst das Gas durch eine Einlaßöffnung anzusaugen und es dann wieder durch eine
Auslaßöffnung herauszudrücken.
-
Bei derartigen Pumpen hat die Verringerung der auftretenden Spaltverluste
von jeher eine Rolle gespielt, um einen durch Spaltverluste bedingten Leistungsabfall
möglichst zu vermeiden. Hierzu ist es bekannt, den verschiedenen Dichtungsstellen
zwischen dem Laufrad und dem Gehäuse Sperrflüssigkeit unter Druck zuzuführen, und
bei diesen Pumpen ist den beiden sichelförmigen Arbeitsräumen einer Pumpenkammer
eine gemeinsame Einlaßleitung und eine gemeinsame Auslaßleitung zugeordnet, die
mit den beiden Arbeitsräumen an entsprechenden Stellen Verbindung haben.
-
Um zu einer doppelten Ausnutzung der Pumpenka@mmer zu kommen, ist
es nun bei Gaspumpen des Flüssigkeitsringtyps bekannt, den gesamten zur Verfügung
stehenden Arbeitsraum in zwei Pumpenkammern aufzuteilen, wozu der Gehäusemantel
und das Laufrad Trennwände erhalten.
-
Pumpen dieser Art konnten jedoch bisher nur mit einem Einlaß und einem
Auslaß für jede Pumpenkammer arbeiten und deshalb nur für zwei getrennte Pumpvorgänge
verwendet werden.
-
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Gaspumpe des Flüssigkeitsringtyps
so auszubilden und bezüglich der Dichtungen zu verbessern, daß sie je Pumpenkammer
mit mehreren getrennten Einlässen für getrennte Pumpvorgänge, und zwar entsprechend
der Anzahl der sichelförmigen Arbeitsräume innerhalb der Pumpe versehen werden kann.
-
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß wenigstens ein Gehäuse-Seitenteil
oder beide Gehäuse-Seitenteile wenigstens zwei getrennte Einlässe aufweisen, wodurch
jeder sichelförmige Raum für einen getrennten Pumpvorgang und jede Pumpenkammer
für wenigstens zwei getrennte Pumpvorgänge verwendet werden kann.
-
Infolge der Trennung der Durchgänge ist es möglich, jeden der sichelförmigen
Arbeitsräume auf jeder Seite des doppelten Laufrades völlig voneinander zu trennen,
so daß die ihnen zugeordneten Einlaßöffnungen für voneinander unabhängige und verschiedene
Saugbereiche erfordernde Arbeiten benutzt werden können, wie sie beispielsweise
bei Maschinen zur Papierherstellung, die an verschiedenen Arbeitsstellen verschiedenes
Vakuum erfordern, vorkommen. Durch die Erfindung ist es möglich, mit einer eine
einzige Pumpenkammer aufweisenden Pumpe bereits wenigstens zwei getrennte Sauganschlüsse
oder bei einer Doppelpumpe dementsprechend wenigstens vier getrennte Sauganschlüsse
zur Verfügung zu haben oder die Pumpe auch so ausbilden zu können, daß sie erforderlichenfalls
wenigstens drei Pumpeneinlässe für drei getrennte Sauganschlüsse aufweist.
-
Bei den bekannten Flüssigkeitsring-Gaspumpen weisen die Gehäuse-Seitenteile
Leitungen zum Zuführen von Sperrflüssigkeit auf, und das Laufrad ist
mit
Endwänden versehen, die von den Gehäuse-Seitenteilen im Abstand angeordnet sind
und dazwischen eine Kammer begrenzen. In dieser Kammer befindet sich Sperrflüssigkeit,
die unter einem gewissen Druck steht und Verbindung mit einer in axialer Richtung
angeordneten Kammer hat, der die Sperrflüssigkeit zugeführt wird. Diese Anordnung
ermöglicht noch keine ausreichende Abdichtung, so wie sie erwünscht ist, um Leistungsabfälle
in den sichelförmigen Räumen, die für je einen getrennten Pumpvorgang verwendet
werden sollen, zu vermeiden. Es hat sich nämlich gezeigt, daß an den das Laufrad
begrenzenden Endwänden, und zwar an deren Peripherie trotz der Zuführung von Sperrflüssigkeit
noch beträchtliche Spaltverluste auftreten, die davon herrühren, daß Luft in die
Kammer gelangen kann, so daß an dem Ringspalt zwischen den Endwänden des Laufrades
und dem Gehäusemantel nicht immer Sperrflüssigkeit vorhanden ist.
-
Dieser Nachteil wird nach einem weiteren Erfindungsmerkmal dadurch
vermieden, daß Durchgänge vorhanden sind, die mit der betreffenden Kammer und mit
den Einlässen in Verbindung stehen, um fortwährend Luft aus der Kammer abzuziehen
und sie dadurch ständig mit Sperrflüssigkeit gefüllt zu halten. Die hierdurch erreichte
Dichtung wird so vollkommen, daß stabile Betriebsverhältnisse für die voneinander
getrennten sichelförmigen Räume der Pumpe geschaffen werden.
-
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß
jeder Gehäuse-Seitenteil Trennwände aufweist, durch welche er sowohl in wenigstens
zwei Einlaßdurchgänge als auch in wenigstens einen Auslaßdurchgang getrennt wird,
und daß jeder dieser Durchgänge einen besonderen Pumpenanschluß hat, oder daß bei
einer anderen möglichen Ausführungsform wenigstens zwei Auslaßdurchgänge vorhanden
sind.
-
Der Gegenstand der Erfindung ist in mehreren Ausführungsbeispielen
in den Zeichnungen dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen
Pumpe, Fig. 2 die Vorderansicht der in der Fig. 1 dargestellten Pumpe, Fig. 3 einen
Querschnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 1 und 5, Fig. 4 einen Querschnitt nach der
Linie 4-4 der Fig. 1 und 5, Fig. 5 einen Längsschnitt entlang der Linie 5-5 der
Fig. 2, 3 und 4, Fig.6 einen Querschnitt ähnlich demjenigen der Fig.3, aber eine
abgeänderte Ausführungsform des Pumpenkopfes betreffend, Fig. 7 einen Teillängsschnitt
entlang der Linie 7-7 der Fig. 2 in vergrößertem Maßstab und Fig. 8 einen Teillängsschnitt
in vergrößertem Maßstab, ähnlich der Ausführung nach Fig. 5, jedoch mit dem verbesserten
Flüssigkeitsringverschluß gemäß der Erfindung.
-
Die nach der Erfindung ausgebildete Pumpe besteht aus einem zur Aufnahme
des Laufrades dienenden zentralen zylindrischen Gehäuse 10, das an jedem Ende durch
Gehäuse-Seitenteile 12, 14 abgeschlossen ist. Die Seitenteile 12 und 14 ruhen auf
einem Paar in Längsrichtung angeordneter seitlich getrennten Füßen 16 und 18, welche
die Pumpe auf dem Boden abstützen. Der mittlere Teil eines jeden Seitenteils
12 und 14
ist zur Aufnahme eines Lagersatzes 19, 19 für eine Laufradwelle
20 ausgebildet, die mit einem Doppellaufrad 22 verbunden ist. Das Doppellaufrad
22 rotiert innerhalb des zylindrischen Gehäuses 10, das innen einander gegenüberliegende
sichelförmige Hohlräume 24 und 26 mit dazwischenliegenden abdichtenden Flächen 28
und 30 aufweist.
-
Das Doppellaufrad 22 hat eine Nabe 23, die mit der Welle 20 fest verbunden
ist und sich mit dieser dreht. Von der Nabe 23 erstrecken sich radial auswärts eine
Anzahl gleicher und gleichen Abstand voneinander aufweisenden Schaufeln 25, die
miteinander durch Endwände 27 und 29 und durch eine mittlere Trennwand 32 verbunden
sind. Die Trennwand 32 ist zu einem im Gehäuse 10 angeordneten und an die Trennwand
32 angrenzenden ringförmigen Trennwandflansch 34 ausgerichtet. Der Trennwandflansch
34 wirkt mit der Laufradtrennwand 32 zusammen und teilt den Pumpenraum in eine rechte
und eine linke Pumpenkammer (Fig. 5).
-
Die innere Begrenzung des Laufrades hat eine doppeltkonische Form
und nur ein enges Spiel zu den feststehenden konischen Teilen 36 und 38. Jeder der
feststehenden konischen Teile 36 und 38 hat zwei diametral einander gegenüberliegende
Einlaßöffnungen (Saugöffnungen) 40 und 42 (Fig.4) und zwei diametral
einander gegenüberliegende Auslaßöffnungen (Drucköffnungen) 44 und 46.
-
Gemäß der Erfindung sind die Gehäuse-Seitenteile 12 und 14 mit je
zwei Einlässen 48A, 50A und 48B, 50B versehen (Fig.2 und 3). Jeder dieser
Einlaßanschlüsse führt zu entsprechenden im wesentlichen gleichen zugehörigen linken
und rechten Einlaßkanälen 52L und 52R. Die Einlaßkanäle 52 L
und 52R stehen mit Einlaßkanälen 41 und 43 und über diese mit den sichelförmigen
Räumen 24, 26 des Pumpengehäuses in Verbindung.
-
Jede der diametral einander gegenüberliegenden Auslaßöffnungen (Drucköffnungen)
44 und 46 ist über konische Durchgänge 54 je mit einem einzelnen Auslaßkanal
56 verbunden, der einen sich nach unten erstreckenden Auslaßstutzen 58 und
einen sich waagerecht erstreckenden Auslaßstutzen 60 aufweist (Fig. 3, 4 und 5).
-
Gemäß der Fig. 7 ist die Pumpe mit einem Einlaßanschluß 45 für eine
Sperrflüssigkeit versehen, der mit einer nicht dargestellten Flüssigkeitsquelle,
z. B. Wasser, in Verbindung steht, welche die Sperrflüssigkeit für die verschiedenen
Arbeitsteile der Pumpe liefert. Der Anschluß 45 steht mit einer Kammer 47 in Verbindung,
in der sich die Sperrflüssigkeitszufuhr teilt, wobei ein Teil der Sperrflüssigkeit
durch einen konischen Durchgang 49 geht, wo sie mittels kleiner Öffnungen 51, 53
zur Abdichtung der aneinandergrenzenden Innenwände, die sich durch den konischen
Teil 36 erstrecken, dient. Dieselbe Sperrflüssigkeitszufuhr versorgt auch
das Spiel zwischen dem Ende des Konus 36 und der Laufradnabe 23 bei 55, sowie die
Abdichtung für die Stopfbuchse 69 der Welle 20.
-
Die Innenwände der Gehäuse-Seitenteile 12 und 14 sind bei 59 mit einer
großen Öffnung versehen, durch welche Sperrflüssigkeit einer Kammer 57 zugeführt
wird, die sich zwischen den Stirnwänden 27 und 29 des Laufrades und den Endwänden
71 und 73 des Gehäuse-Seitenteils befindet. Die Verbindungsöffnung 59 für die Einführung
der Sperrflüssigkeit in die Kammer 57 zwischen dem Laufrad und den Endwänden
der
Gehäuse-Seitenteile ist in der kleinstmöglichen radialen Entfernung zur Mittellinie
der Laufradachse angeordnet, um den zur Einführung der Sperrflüssigkeit in diesen
Raum erforderlichen Druck zu verringern, und zwar, weil die Zentrifugalkraft an
dieser Stelle geringer ist als bei größerer radialer Entfernung.
-
Es hat sich gezeigt, daß die Fläche größter Undichtheit jeder sichelförmigen
Kammer an der mit 61 bezeichneten peripheralen Stelle ist, die sich zwischen den
Laufradstirnwänden 27 und 29 und einem Gehäusedichtungsring 63, 63 befindet. Im
Auslaßbereich der sichelförmigen Kammer baut nämlich die Flüssigkeit des Flüssigkeitsringes
einen Überdruck auf, wenn sie sich dem Ende des Druckraumes nähert, und dieser überdruck
verursacht in der betreffenden Kammer einen Flüssigkeitsverlust durch den Dichtungsspalt
61 hindurch. Ähnlich wird auf der Einlaßseite jeder sichelförmigen Kammer, unmittelbar
nachdem die Sperrflüssigkeit den engeren Teil des Gehäuses durchfließt, ein Vakuum
oder eine Unterdruckzone erzeugt und dadurch Sperrflüssigkeit oder Gas in diese
Kammer durch den Dichtungsspalt 61 hineingesogen. Daher besteht ein beträchtliches
Hin-und Herströmen von Sperrflüssigkeit durch den Spalt 61 hindurch, denn die Sperrflüssigkeit
fließt zweimal bei jeder Umdrehung von einer Unterdruckzone zu der nächsten Überdruckzone.
Es hat sich nun gezeigt, daß die Strömung von der stirnseitigen Kammer 57 durch
den Spalt 61 hindurch im Bereich des Unterdruckes viel größer ist als die umgekehrte
Strömung durch den Spalt 61 in die Kammer 57 während der Überdruckzone. Infolgedessen
muß der Zwischenkammer 57 fortwährend zusätzlich Sperrflüssigkeit zugeführt werden.
Die dieser Stelle zugeführte Menge an Sperrflüssigkeit wird gewöhnlich durch den
Zuführungsdruck am Haupteinlaßrohr 45 für die Sperrflüssigkeit gesteuert. Im Falle
von Vakuumpumpen geschieht die Zuführung der Sperrflüssigkeit gewöhnlich unter einem
relativ wenig über dem atmosphärischen Druck liegenden Druck.
-
Bei der Anordnung der soweit beschriebenen Abdichtung besteht die
Neigung, daß nahe der Auslaßseite der Pumpe Luft eindringt, die Innenabdichtung
65 passiert und so in die stirnseitige Kammer 57 gelangt. Diese Luft baut in der
Kammer einen überdruck auf und reduziert zur gleichen Zeit die darin rotierende
Sperrflüssigkeitsmenge, und zwar möglicherweise so weit, daß schließlich Luft durch
die äußere Abdichtung 61 entweicht und unstabile Betriebsverhältnisse verursacht;
besonders ist dies dann der Fall, wenn die eine Belastung bei einem höheren Vakuum
als die andere Belastung auf der gleichen Seite der Pumpe arbeitet.
-
Ein weiterer störender Effekt dieses Lufteinschlusses in der Kammer
57 besteht darin, daß eine mehr oder weniger große freie Oberfläche der Sperrflüssigkeit
in den stirnseitigen Kammern 57 entsteht, wodurch eine wellenförmige Bewegung der
Sperrflüssigkeit in der Kammer 57 entstehen kann, die ungefähr derjenigen des Flüssigkeitsringes
im Pumpengehäuse folgt. Diese Bewegung wird, wie vorher beschrieben, infolge der
Undichtigkeit in jeder Richtung durch die Stirnwände hindurch übertragen, und diese
wellenförmige Bewegung verschlimmert weiterhin das Eindringen von Luft in die sichelförmige
Kammer. Infolge der Eigenschaft der Wellenbewegung wird Luft in diejenige sichelförmige
Kammer gepreßt, die unter dem höchsten Vakuum arbeitet, und infolge dieser unstabilen
kreisförmigen Bewegung wird wegen der unterschiedlichen Arbeit die Leistung der
Kammer begrenzt.
-
Gemäß der Erfindung ist aber zu jeder Zeit eine hinreichende Abdichtung
um die stirnseitige Dichtungskammer 57 herum mittels einer zusätzlichen Verbesserung
in der Abdichtungsvorrichtung in Verbindung mit den anderen Abdichtungsanordnungen
möglich. Diese zusätzliche Anordnung besteht in einer Öffnung 67, die den inneren
radialen Kammerraum 57 mit den Einlaßkanälen 41 oder 43 verbindet, wie dies in der
Fig. 8 dargestellt ist. Infolge dieser Verbindungsöffnung 67 wird jede Luft, die
durch die Innenwandflächen einsickert und sich in der stirnseitigen Kammer anzusammeln
bestrebt ist, durch diese Öffnung 67 in die Einlaßkanäle 41 oder 43 abgesogen, wo
sie von der Pumpe durch deren Einlaß-Saugöffnungen 40 oder 42 beseitigt wird.
-
Durch diese kontinuierliche Entfernung der Luft aus der Kammer 57
wird in ihr immer Sperrflüssigkeit unter einem gleichmäßigeren und konstanteren
Druck gehalten. Dadurch werden die Schwankungen im Druck ausgeglichen und ihre Entstehung
gehemmt, weil sich eine mehr oder weniger freie Oberfläche in der Kammer mehr ausbilden
kann. Sie gewährleistet auch zu jeder Zeit eine Abdichtung der äußeren stirnseitigen
Kammern durch Sperrflüssigkeit. Diese zusätzliche Beseitigung der Luft ermöglicht
in Verbindung mit den anderen vorhandenen Dichtungen einen einwandfreien Abschluß
der getrennten sichelförmigen Hohlräume der Pumpe, so daß jeder dieser Hohlräume
einzeln mit Saugrohranschlüssen verbunden werden und jede Ansaugung in unterschiedlichen
Unterdruckbereichen bewirkt werden kann, wie es bei einem besonderen Arbeitsvorgang,
dem die Pumpe dient, wünschenswert sein kann.
-
So steht gemäß der Erfindung, wie aus der Ausführungsform nach den
Fig. 1 bis 5 hervorgeht, jede Einlaßöffnung eines jeden sichelförmigen Raumes mit
einer getrennten Öffnung eines getrennten zugehörigen Einlaßkanals 52L und
52R in Verbindung. Dadurch hat die Pumpe vier Sauganschlüsse 48A, 48B, 50A
und
50B, die unabhängig voneinander für vier verschiedene Arbeitsleistungen verwendet
werden können. Die vier verschiedenen Sauganschlüsse ermöglichen es, die Pumpe an
Stellen zu verwenden, die verschiedene Saug- oder Vakuumbedingungen erfordern, z.
B. bei Anwendungen in Papierfabriken. Beispielsweise kann jede der Saugleitungen
entweder für sich oder kombiniert in verschiedenen Anordnungen zur Arbeitsleistung
an verschiedenen Teilen einer Maschine zur Papierherstellung gebraucht werden. In
solchen Fällen kann die Pumpe einzeln mit dem Flachkastenabteil, der Gautschwalze,
der Aufnahmewalze, der Preßwalze usw. verbunden werden. Die verschiedenen Arbeiten
können in einem für jeden besonderen Vorgang erforderlichen Vakuumbereich vor sich
gehen.
-
Der Luftabfluß kann mittels eines Paares miteinander verbundener Auslaßleitungen
58 und 60 von den Auslaßöffnungen 44 und 46 her erfolgen. Eine
der Auslaßleitungen 58 ist nach unten gerichtet und kann durch den Boden einer Fabrik
hindurchgehen, auf dem die Pumpe aufgestellt ist, die Pumpe kann aber auch seitlich,
z. B. durch die Öffnung 60, entlüftet werden.
-
Eine weitere Ausführungsform der Pumpe ist in der Fig. 6 dargestellt,
die je vier getrennte Ein- und Auslaßöffnungen aufweist. Jeder Gehäuse-Seitenteil
62
ist in vier Segmente aufgeteilt, die zwei Einlaßkanäle 64 und 66 zwischen sich einschließen
und die den Einlaßöffnungen 68 und 70 der Konen zugeordnet sind. In dieser Ausführungsform
sind ein seitlicher Einlaßanschluß 72 und ein oberer Einlaßanschluß 74 vorhanden.
Die Gehäuse-Seitenteile sind außerdem zur Begrenzung diametral gegenüberliegender
Auslaßkanäle 76 und 78 geteilt, die mit zwei gegenüberliegenden Auslaßöffnungen
80 und 82 der zugehörigen Konen in Verbindung stehen und einen oberen seitlichen
Auslaßanschluß 84 haben, der mit dem Auslaßkanal 76 verbunden ist, und einen unteren
gegenüberliegenden seitlichen Auslaßanschluß 86 aufweisen, der mit dem Auslaßkana178
in Verbindung steht.
-
Mit der Ausführungsform nach der Fig. 6 sind die verschiedensten arbeitsmäßigen
Verbindungen möglich. Bei dieser Ausführung können die Auslaß- wie auch die Einlaßkanäle
in allen den Fällen getrennt werden, bei denen es wünschenswert erscheint.
-
Nach der Erfindung sind daher in einer einzigen Pumpe bis zu vier
verschiedene Saugvorrichtungen vorhanden, von denen jede für einen anderen Unterdruckbereich
gebraucht werden kann.
-
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt, so daß das Erfindungsprinzip auch in anderen Ausführungen Anwendung
finden kann.