DE1428139A1 - Fluessigkeitsringpumpe - Google Patents

Description

IRVING GALLEKDER JEHUIIrGS, Woodland Road, Wilson Point, South Norwalk, Connecticut (U.S.A.)

Flüssigkeitsringpumpe

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Flüssigkeitsringpumpen, insbesondere auf ein neues Mittel und Verfahren zum Vermindern des Pumpens und der Leistungsaufnahme einer Flüssigkeitsringpumpe, die für mäßige bis hohe Vakuumleistung bestimmt ist, wenn diese Pumpe bei tiefer Vakuumleistung angelassen oder betrieben wird.

Bei derartigen Pumpen wird Wasser oder eine andere Dichtungsflüssigkeit in einer kreisförmigen oder elliptischen Bahn innerhalb eines Gehäuses von einem Läufer in Umlauf gesetzt, der eine Vielzahl von abgewinkelten Schaufeln aufweist, die radial sich erstreckende, offene Verdrängungskammern bilden.Die Flüssigkeit, die aufgrund der Zentrifugalkraft dem Gehäuse folgt, zieht sich abwechselnd aus den Verdrängungskammern innerhalb des Läufers und wird wieder

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in diese hineingedrängt. Feste Ein- und Auslaßöffnungen arbeiten mit den Läuferkammern zusammen, derart, daß die Luft oder das Gas in die Kammern gesaugt und nach "Verdichtung von ihnen ausgestoßen wird. Dieser allgemeine Pumpentyp ist in der !Technik gut bekannt.

Bei Pumpen dieser üblichen Art, die gewöhnlich verwendet werden, um unteratmosphärische Vakuen zu schaffen, ist es üblich, die G-röße und die in Umfangsrichtung verlaufenden Längen der Ein- und Auslaßöffnungen des festen, zentralen Zu- und Ableitungskörpers derart anzupassen, daß man die gewünschte Hoch- und Tiefvakuumerzeugungsxähigkeit erhält, wie sie durch die vorgesehene Leistung der Pumpe gegeben ist. Im allgemeinen hätte "eine Pumpe, die für mäßige bis hohe Vakuumleistung (d. i. ein tiefer absoluter Druck) bestimmt ist, eine Einlaßöffnung, die sich über einen relativ großen Umfangsbogen erstreckt, und eine Auslaßöffnung, die sich über einen relativ kleinen Umfangebogen erstreckt, im Vergleich zu einer Pumpe, die für verhältnismäßig tiefe Vakuumleistung bestimmt ist, bei der die Bogenlänge der Auslaßöffnung wesentlich größer wäre.

Wenn für mäßiges bis hohes Vakuum - hierunter ist willkürlich ein Vakuum von höchstens etwa 500 mm QS zu verstehen bestimmte Flüssigkeitsringpumpen angelassen werden oder auf ein Vakuum arbeiten, das niedriger ist als das hohe, der Pumpe zugeordnete Vakuum, wird das Dichtungswasser vorzei-

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tig in die Läuierkammern gedrängt, bevor die Auslaßöffnungen sich öffnen und das Wasser wird an den Läuferflügelenden vorbei in die Zwischenräume zwischen den Flügelenden und dem Pumpengehause gedrängt. Dieses Drängen der Dichtungsflüssigkeit verursacht ein Pumpen und hohe Leistungsaufnahme, wenn eine für Hochvakuum bestimmte Pumpe auf Tiei'vakuum arbeitet. Derartiges Pumpen ist aaher sehr unerwünscht und macht gewohnlich die Wahl eines Antriebsmotora höherer Leistung erforderlich, weil die Pumpe oft bei tieferem Vakuum arbeiten soll als dasjenige, für weiches sie vorgesehen wurde. Dieses unerwünschte Pumpen mit erhöhter Leistungsaufnahme wird noch durch die Tatsache veratärkt, dais der wirksame Betrieb einer Hochvakuumpumpe eine große Menge von Dichtungsflüssigkeit erfordert, während bei Tiefvakuum die Pumpe diese große Wassermenge nicht ohne das erwähnte Pumpen verarbeiten kann.

Die vorliegende Erfindung vermeidet die angedeuteten Nachteile bei Hochvakuumpumpen während des Anlaufes und der Tiefvakuumbetätigung und erlaubt gleichzeitig, Dichtungswasser zu sparen.

Um die vorhergenannten Schwierigkeiten beim Anlassen einer Flüssigkeitsringpumpe für Hochvakuum oder bei ihrem Betrieb bei tieferem Vakuumstand zu überwinden, sind nach der vorliegenden Erfindung Mittel zum Vermindern des Pumpens und der Leistungsaufnahme in Form von Entlastungsmitteln zum

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Abführen von Dichtungsflüssigkeit von den Enden der Läuferflügel der Pumpe vorgesehen.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung stehen Leitungsmittel direkt mit dem Umfangsraum des Läufers in Verbindung und sind mit einem druckempfindlichen Ventil versehen, welches, so bemessen ist, dais es sich bei einem Vakuumstand unter etwa 500 mm QS öffnet.

In einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist der Flüssigkeitsringraum der Pumpe mit einem tiefern Teil einer Trennkammer für Gasflüssigkeit verbunden, welche mit der Auslaßöffnung der Pumpe in Verbindung steht, so daß eine ähnliche Verringerung der Leistung und des Pumpens erreicht wird.

Demgemäß ist ein Gegenstand der Erfindung ein Verfahren und eine Einrichtung zum Vermindern des Leistungsbedarfs und der entsprechenden Größe des Motors, der zum Antrieb einer Flüssigkeitsringpumpe für Hochvakuum erforderlich ist.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist, eine Einrichtung zum Verringern des Pumpens der Dichtungsflüssigkeit innerhalb der Pumpe während des Anlaufes zu schaffen.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist, eine Einrichtung an i'lüssigkeitsringpumpen für Hochvakuum zu schaffen, welche

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einen Betrieb bei tiefem Vakuumstand ohne Pumpen und ohne unnötigen Verschleiß von Dichtungsflüssigkeit ermöglicht.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist noch, eine auf Druck ansprechende Auslaßöffnung vorzusehen, um die Dichtungsflüssigkeit von dem Ringflüssigkeitsraum der Pumpe abzuführen in Abhängigkeit des darin herrschenden Druckes.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist, eine Flüssigkeitsringpumpe vorzusehen, bei der Dichtungsflüssigkeit vom Flüssigkeit sringraum während der Dauer des Betriebes bei Siefvakuum abgeführt und diesem Raum wieder zugeführt werden kann, um eine große Menge Dichtungsflüssigkeit, wie sie für den wirksamen Betrieb bei Hochvakuum erforderlich ist, zu liefern.

Noch ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist, ein einfaches und sich dem jeweiligen Vakuumstand selbst anpassendes System der Dichtungsflüssigkeitszufuhr für eine Flüssigkeitsringpumpe Torzusehen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Hierbei zeigt:

Pig. 1 einen axialen Schnitt entlang der idnie 1-1 in Fig. 3 durch eine erfindungsgemäß ausgerüstete Duplexflüssigkeitsringpumpe;

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Fig. 2 eine Seitenansicht einer Pumpe ähnlich derjenigen nach Fig. 1, die eine Dichtungsflüssigkeitszufuhr und ein Ablaßsystem gemäß einem weiteren, erfindungsgemätöen Ausfiihrungsbeispiel aufweist; Pig. 3 eine Seitenansicht der Pumpe nach Fig. 1; und Fig. 4 einen vertikalen Querschnitt durch eine Pumpe, wie sie in Fig. 1 oder 3 gezeigt ist.

Im einzelnen ist in den Figuren eine einzelne, erxindungsgemäße Flügelpumpe, allgemein bei 10 bezeichnet, dargestellt, die aus einem zylindrischen oder anders geformten Gehäuse 12 besteht, welches ein Paar identischer, an entgegengesetzten Enden des Gehäuses befestigter Gehäuseseitenteile 14 mit Lagerböcken aufweist. Eine in einem Paar Lager 20 drehbar angeordnete Welle 18· trägt einen Läufer 16, welcher entsprechend auf der Welle festgekeilt ist. lin Paar Stopfbuchsen 22 sind um die welle 18 in zentrische Tragstützen 38 eingelegt, um ein Durchdringen der Flüssigkeit an der rotierenden Welle entlang zu verhindern. Der Läufer 16 ist zweiflutig und enthält eine Vielzahl von radial sich erstreckenden Pumpkammern-24, die darin von Flügeln 26, Seiten- oder Endwänaen 28 und einer mittleren Trennwand 30 begrenzt sind, welche m einer Ebene liegt mit der entsprechenden Trennwand 32 im Gehäuse 12, um angrenzende mondförmige Pump&ammern 34 zu bilden. An jedem Ende der Pumpe ist ein Paar Einlaäkanale 36, aie an den Gehäuseseitenteilen 14 gebildet sind, angeordnet, axe eingelassene Luft oder Gas zu einem Paar einander rechts und links

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gegenüberliegenden Tragstuxzen 38 leiten. Die Tragstutzen besitzen Einlaßkanäle 40 und Auslaßkanäle 42 (siehe Fig. 4), ■die in Verbindung mit den Pumpkammern 24 innerhalb des Läufers stehen. Die Auslaßkanäle 42 stehen in Verbindung mit je einer äußeren Kammer 44, die in jedem Gehäuseseitenteil gebildet ist, um Zugang zu den verschiedenen Auslaßstutzen z\x verschaffen, die an den unteren Seiten und am Boden des Gehäuseseitenteiles angebracht sind. Wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, sind Deckplatten 66 am Boden und an den rechten Auslaßstutzen 52 angebracht, um die ganze Pumpausströmung von der Öffnung 42 in die Auslaßkammer 44 und außen durch die Kanäle (nicht dargestellt) zu dem linken Auslaßstutzen zu leiten. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, steht ein tieferer Teil der Puuipkammer 34 durch einen Spalt 50 in Verbindung mit einer Entladekammer 46, die in rechten und linken Flanschen endet, welche durch Deckplatten 48 abgedeckt sind. In Betrieb ist die Entladekammer 46 abgedichtet und würde nur durch Leitungen oder Ventile, die nicht dargestellt sind, entlüftet, wenn Entladung oder Abfluß der Pumpe erforderlich ist.

Vorzugsweise sind, wie in Fig. 1 gezeigt ist, Mittel in Form eines Paares von Auslaßleitungen 56 vorgesehen, die sich horizontal nach innen durch die Auslaßkammern 44 erstrecken und in Verbindung mit den GehäuseSeitenkammern 54 der Dichtungsflüssigkeit stehen. Jede der Leitungen 56 weist ein Ab sperr- oder Ablaufventil 58 und eine Abflußleitung 60 auf. Bei Betätigung einer Hochvakuumpumpe wird während des Anlaufes oder Betriebes bei Tiefvakuumstand die Dichtungsflüs-

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sigkeit um die Flügel in die Gehäuseseitenkammern 54 zwischen den Läuferseiten und dem Gehäuse hinausgedrängt. Dies verursacht eine hohe Pumpleistung, die die Bereitstellung eines Antriebsmotors mit größerer als normaler Leistung notwendig macht. Erfindungsgemäß vermeidet jedoch die Anordnung der Absperrventile 58 und ihre Anpassung diese widrigen Bedingungen durch Ablassen von Dichtungsflüssigkeit von diesem Teil der Pumpe, bis das von der Pumpe entwickelte "Vakuum etwas über 500 mm QS ist» Die druckempfindlichen Absperrventile 58 werden so bemessen, daß sie schließen, wenn das von der Pumpe entwickelte Vakuum auf einem mäßigen bis hohen Stand, vorzugsweise über 500 mm QS, dem eigentlichen Betriebsbereich, ist.

Fach Fig. 3 wird das Ablassen der Dichtungsflüssigkeit von den Gehäuseseitenkammern 54 durch die Leitung 60 und in die Auslaßstutzen 52 bewirkt, in Verbindung mit dem gepumpten Dampfablaß .

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist eine andere Röhrenanordnung zum Ablassen von Dichtungsflüssigkeit aus den Gehäuseseitenkammern 54 in Form einer Leitung 64 in direkter Verbindung damit gezeigt. Die Leitung 64 erstreckt sich horizontal zu einem tieferen Teil eines Scheidebehälters 62 für Dampf und Flüssigkeit, in welchen die Pumpe eine Mischung von komprimiertem Dampf und Überlaufdichtungsflüssigkeit über die Hauptaus~ laßleitung 70 fördert.

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In der Anordnung nach Pig. 2 wird die Dichtungsflüssigkeit während des Pump- und AnlaufVorganges durch die Leitung 64 hinaus gegen den Druck irgendwelcher Flüssigkeit gedrängt, welche sich im unteren Teil des Scheidebehälters 62 angesammelt hat. Sobald das von der Pumpe entwickelte Vakuum über 500 mm QS steigt, beginnt ein Vakuum sich zwischen den Läuferflügeln und dem Gehäuse im Bereich der Gehäuseseitenkammern 54 zu bilden. Dabei wird Dichtungsflüssigkeit durch die Leitung 64 von dem unteren Teil des Scheidebehälters 62 zurückgezogen, um die notwendig große Menge von Dichtungsflüssigkeit, die zum wirksamen Betrieb der Pumpe bei Hochvakuum erforderlich ist, direkt zu den Gehäuseseitenkammern 54 zu liefern. Zusätzliche Dichtungsflüssigkeit, wie sie gewöhnlich von allen derartigen Pumpen benötigt wird, wird durch die normale Dichtungsflüssigkeitszufuhrröhre 68 zu den konischen Tragstutzen 38 oder zu dem Pumpeneinlaß in bekannter Weise geliefert, um die Pumpe kühl-zu halten. Die durch die Leitung 68 gelieferte Wassermenge ist relativ klein und konstant, ohne Rücksicht auf das von der Pumpe gebildete Vakuum. In dem Beispiel gemäß Fig. 2 ist praktisch eine neue Pumpkammer vorgesehen in Form des unteren Teiles des Scheidebehälters 62 in Verbindung mit den Gehäuseseitenkammern 54 über die Leitung

Eine weitere Erklärung der Vorgänge in Flüssigkeitsringpumpen für Hochvakuum erfolgt anhand der Fig. 4. Der Umfangsbogen der Auslassöffnung 42 ist dem Flügelrad entsprechend gewählt und so bemessen, daß der Auslaß sich öffnet, wenn das Vakuum

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den Auspuff druck erreicht hat (d. i. Atmosphärendruck im gewöhnlichen lall). Wenn eine Pumpe einer solchen Anordnung bei tieferem Vakuum betrieben wird, wird die Jjichtungsflüssigkext in die Läuferkammern 24 gedrängt und komprimiert dabei die Luft zu einem Enddruck, der höher ist als der Auspuffdruck. Während dieser Zeit und im Hinblick auf den überdruck beim Betrxeb der für Hochvakuum bestimmten Pumpe wird das Wasser heraus und um die Seitenscheiben 28 des Läufers in die GehäuseSeitenkammern gedrängt und bildet darin einen Druck, der das Ausfließen von Überschußwasser in das llüge!gehäuse verhindert und nohe Pump— leistung verursacht. Diese Dichtungsflüssigkeit, axe in die Pumpkammern 24 gedrängt wird, wird durch die Entlüftungsleitungen 56 oder 64 gemäß der Erfindung freigelassen.

Die ooigen Ausführungsbeispiele sind anhand der gezeichneten Pumpe mit zweiflutigem Laufer beschrieben. Die erfindungsgemäßen Merkmale können jedoch auch bei jeder anderen i'lüssxg— keitsringpumpe mit ahnlichen Pumpbedingungen vorgesehen sein, weiterhin stellt die in der Beschreibung verwendete Abgrenzung bei 500 mm QS zwischen tiefem und mäßigem dxs nohem Vakuum einen willkürlichen. Wert dar, der ohne Einfluß aui den eigentlichen Erx'indungsgegenstand xst.

Wahrend verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung in Einzelheiten gezeigt unu beschrieben wurden, sind jedoch auch andere Ausführungsformen im Rahmen der Erfindung möglich.

BAD ORIGINAL

- Patentansprüche -

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Claims (10)

Patentansprüche

1.) Flüssigkeitsringpumpe für Hochvakuum mit einem ringförmigen Läufer, der eine Vielzahl von radialen Flügeln
und Endscheiben aufweist, die miteinander eine Vielzahl von sich radial erstreckenden, offenen Pumpkammern bilden, einem Gehäuseteil, welches den Läufer umgibt, einem festen, konzentrischen Zu- und Ableitungskörper, welcher Ein- und Auslaßkanäle enthält, die mit dem inneren Rand des ringförmigen Läufers in Verbindung stehen und mit
Gehäuseseitenteilen, die mit den Läuferendscheiben Ringräume bilden, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Ringräumen verbundene Leitungsmittel und mit diesen zusammenwirkende Mittel zur Entfernung von Dichtungsflüssigkeit aus dem Pumpengehäuse vorgesehen sind.

2. Flüssigkeitsringpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die letztgenannten Mittel aus druckempfindlichen Rückströmventilen in obengenannten Leitungsmitteln bestehen.

3. Flüssigkeitsringpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die letztgenannten Mittel einen mit obengenannten Leitungsmitteln verbundenen Scheidebehälter für Gasflüssigkeit einschließen.

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4· Verfahren zum Verringern des Pumpens und des Leistungsbedarfs von für mittleres bis hohes Vakuum bestimmte Flüssigkeitsringpumpen mit einem Läufer und einem diesen umschliessenden Gehäuse beim Anlauf dieser Pumpe oder bei Betrieb an niedrigem Vakuum, gekennzeichnet durch das Ablassen von Dichtungsflüssigkeit aus dem_ Raum zwischen den Außenflächen des Läufers und dem Pumpengehäuse während des Anlaufvorganges und während des Betriebes der Pumpe bei relativ niedrigem Vakuum im Vergleich zu dem ihr zugeordneten mittleren bis hohen Vakuum.

5. Verfahren nach Anspruch 4? dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpen der Dichtungsflüssigkeit ein Ablaufen von Dichtungsflüssigkeit aus den Zwischenräumen zwischen den Läuferenden und dem Gehäuse bei einem Vakuumstand unter ungefähr 500 mm QS bewirkt.

6. Flüssigkeitsringpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die mit dem Flüssigke*itsringraum zwischen .den Außenflächen des Läufers und dem Gehäuse in Verbindung stehen und für den darin bestehenden Druck empfindlich sind und hieraus Dichtungsflüssigkeit ablassen, wenn die Pumpe bei verhältnismäßig tiefem Vakuumstand, der unter dem ihr zugeordneten hohen Vakuum liegt, angelassen oder betrieben wird.

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7. Pumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dab. die Mittel aus einem Absperrventil bestehen, welches so eingerichtet ist, daß es bei einem Vakuumstand der Pumpe, der über rund 500 mm QS liegt, schließt.

8. Pumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel ein Absperrventil enthalten, das schließt, wenn der Druck im Plüssigkeitsringraum geringer ist als der Atmosphärendruck.

9. Verfahren zum Vermindern des Leistungsbedarfs einer Flüssigkeitsringpumpe während des AnIaufVorganges, gekennzeichnet durch das Abführen von Dichtungsflüssigkeit vom Inneren der Pumpe aus dem Raum, in dem das Pumpen auftritt und anschlies-

. sendee !Rückführen der Dichtungsflüssigkeit in diesen Raum, nachdem die Pumpe ihre Betriebsdrehzahl erreicht hat.

10. Verfahren zum Vermindern des Pumpens und des Leistungsbedarfs einer Hochvakuumpumpe, der Dichtungsflüssigkeit in Abhängigkeit von den Hochvakuuraeriordernissen zugeführt wird beim Betrieb dieser Pumpe bei niedrigem Vakuum, gekennzeichnet durch das Messen des Druckes der Dichtungsflüssigkeit innerhalb der Pumpe und das Abführen von Dichtungsflüssigkeit aus dem Inneren der Pumpe, um ein Ansteigen des Druckes der Dichtungsflüssigkeit über ein vorbestimmtes Maß zu verhindern und damit das Pumpen und den Leistungsbedarf zu vermindern.

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