DE1471603A1

DE1471603A1 - Rotierende Pumpenanordnung

Info

Publication number: DE1471603A1
Application number: DE19631471603
Authority: DE
Inventors: Jamison Robert M
Original assignee: Ajem Laboratories Inc
Current assignee: Ajem Laboratories Inc
Priority date: 1962-06-04
Filing date: 1963-05-31
Publication date: 1969-06-19
Also published as: GB1047705A; US3253821A; SE300610B; CH418138A

Description

Priorität: USA; 4. Juni 1962; US. Ser. No. 199 294

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung, um Gase mit Flüssigkeiten zu untermischen, insbesondere betrifft die Erfindung Anlagen zum Auswaschen von Luft und Staubsammler-Anordnungen für derartige Anlagen und Anordnungen, um feste Partikel anzureichern und dergleichen; insbesondere betrifft in diesem Zusammenhang die Erfindung Vorrichtungen zum Fördern von Flüssigkeiten und insbesondere Vorrichtungen.um eine Flüssigkeit auf ein höheres Niveau für solche Zwecke zu heben. Ein spezielles Anwendungsgebiet der Erfindung liegt bei Pumpen zur Versorgung von Waaserzerstäubungsapparaten und Wassergebläsen, wie sie bei Anlagen der vorstehend erörterten Art benötigt werden.

Frühere Vorschläge der Schutzrechtsinhaberin betreffen eine rotierende Flüssigkeitsverteileranordnung mit einem einen Flüssigkeitsnebel erzeugenden käfigartigen Rotor, der eine Flüssigkeitsströmung in einen dichten Nebel umwandelt, wobei

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für die Zwecke der Reinigung der Nebel radial durch eine Gasströmung getrieben wird, für die Zwecke der Entfernung und des Sammelns von in der Gasströmung enthaltenden Verunreinigungen, insbesondere um feste Partikel und Flüssigkeitstropfen und chemische Substanzen, die sich im gasförmigen Zustand befinden können, zu entfernen.

Bei einer derartigen bekannten Anordnung ist ein den Nebel erzeugender käfigförmiger Rotor auf einer vertikalen Antriebswelle angeordnet, wobei am(oberen Ende der Welle- der. mechanische Antrieb erfolgt und die Welle sich von einem .·:-,;$ oberen einseitigen Lager nach unten frei erstreckt. Am unteren Ende der Welle ist der der Erzeugung des V/asserstaubes dienende Käfig-förmige Rotor vorgesehen, der aus einem Nabenteil besteht und zwischen Scheiben angeordnete auf einem Kreiszylinder liegende Stäbe aufweist; dabei ist die untere Scheibe ringförmig ausgebildet, so daß sich ein zylindrischer Käfig ergibt, dessen unteres Ende offen ist. Die Stäbe und die übrigen Bauelemente des käfigförmigen Rotors wirken als Stoßmittel zum Zersprühen von Flüssigkeitstropfen in feinere Tropfen, wenn sich der Rotor mit hoher Geschwindigkeit dreht und auf die Tropfen stößt und dadurch die entstehenden kleineren Tropfen durch das um den Rotor herumfließende Gas zum Zersprühen bringt. Ein derartiger im wesentlichen zylindrischer als Stcßmittel wirkender Rotor kann ja nacaden herrschenden AnwendungBzwecken kurzer oder länger sein, wobei der Durchmesser des Zylinders maßgeblich ist, auf welchem die als Stoßmittel wirkenden Stäbe

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angeordnet sind, und ferner die Länge des Rotors von der Drehgeschwindigkeit abhängt.

Andere eine Flüssigkeit zerstäubende Anordnungen zur Behandlung von Luft sahen vor, daß die Welle sich axial durch den käfigförmigen Rotor erstreckt und in einem Lager unterhalb des Rotors gelagert ist; ein solches Lager kann ein Außenlager sein oder, wenn die Flüssigkeit unterhalb des rotierenden Käfigs derart ist, daß das Lager gegenüber der Flüssigkeit geschützt werden soll, so kann die Welle teleskopartig ausgebildet sein, wobei eine feste Achse sich von oben nach unten oder vom unteren Ende her nach oben erstreckt und das Lager trägt und mit einer an sich bekannten Wellendichtung abgeschlossen ist.

Man hat verschiedene Arten Schleuderpumpen in diesem Zusammenhang verwendet, um die Flüssigkeit aus ihrem Vorratstank in den rotierenden Käfig zu drängen und zu bewirken, daß zunächst die Flüssigkeit in größere Tropfen oder Flüssigkeit sklumpen aufgebrochen wird, die gegen die Stoßelemente des den Zwecken der Zerstäubung dienenden rotierenden Käfigs geschleudert werden. Diese Pumpen befinden sich gelegentlich am unteren Ende der Welle und weisen eine Pumpenschraube, ein Antriebsrad und den käfigförmigen rotierenden Rotor auf. Di meisten von der Schutzrechtsinhaberin in dieser Beziehung entwickelten Vorrichtungen bestehen aus schraubenförmigen oder mit Flügeln versehenen Rotoren, wie beispielsweise das amerikanische Patent 2 599 202,

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vergl. Bezugszeichen 45, und das amerikanische Patent 2 889 005, vergl. Bezugszeichen 56, zeigen. Man hat auch zu den genannten Zwecken zusätzliche äußere Pumpen verwendet; in einem solchen Pail aber ergibt sich die Notwendigkeit einer zusätzlichen elektrischen Steuerung und zusätzlicher Antriebsmotoren, und ferner müssen Verbindungsrohrleitungen vorgesehen sein, die die von der Pumpe gelieferte Flüssigkeit zur Eintrittsöffnung des käfigförmigen Rotors befördern.

Die Erfindung betrifft eine einfache und räumlich gedrängte innen einbaufähige Pumpe für die vorgenannten Zwecke, bei der ein koaxialer Aufbau Anwendung finden kann und gegebenenfalls eine direkte Kupplung mit den umlaufenden Teilen verwendet werden kann.

Die erfindungsgemäße innen einbaufähige Pumpe ist insbesondere geeignet, einer Anlage zur Zerstäubung »mm. Flüssigkeit dem käfigförmigen Rotor, der zu dem Zwecke, die Flüssigkeit zu zerstäuben, vorgesehen ist und käfigartig angeordnete Stangen oder Flügel aufweisen kann, zuzuführen. Ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Pumpenanordnung liegt darin, daß die Zufuhr der Flüssigkeit zu dem rotierenden Flüssigkeitszerstäuber ohne Anwendung"eines unteren feststehenden Teiles oder Pumpengehäuses erfolgt, wobei im allgemeinen auch kein Lager unten an der Pumpe benötigt wird. Bei einer erfindungsgemäßen Anordnung wird die Flüssigkeit dem käfigförmigen Rotor dadurch zugeführt,

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daß die gesamte Pumpenanordnung, während sie in der zu pumpenden Flüssigkeit eintaucht, rotiert.

Die erfindungsgemäße Pumpenanordnung kann unmittelbar am unteren Ende des zur Zerstäubung der Flüssigkeit vorgesehenen Rotors oder einer sonstigen rotierenden Vorrichtung, welche zur Veränderung des Zustandes der Flüssigkeit vorgesehen ist, beispielsweise einer Filteranordnung oder einer Mischvorrichtung oder einer Zerstäubungsvorrichtung vorgesehen sein, wobei im letztgenannten Fall die Zerstäubungsvorrichtung die Bauweise aufweisen kann, welche im Rahmen der amerikanischen Anmeldung 80 822 vom 5. Januar 1961 zur Anwendung vorgesehen ist. Bei einer einfachen Ausführungsform der Erfindung ist daher die Pumpenanordnung am unteren Teil des zum Zerstäuben der Flüssigkeit vorgesehenen Rotors angeordnet, so daß keine besondere Antriebsvorrichtung bzw. keine besonderen Antriebsmittel erforderlich sind. Es kann indessen die Pumpe unabhängig angetrieben werden, wenn unterschiedliche Geschwindigkeiten für die Pumpe und den käfigförmigen Rotor vorgesehen sind. Es kann auch eine Zahnradübersetzung zwischen dem Rotor und der Pumpe, beispielsweise ein Planetengetriebe, welches mit einer festen Achse innerhalb der hohlen Antriebsachse vorgesehen ist, Anwendung finden. Es kann auch eine hydraulische Kupplung vorgesehen sein, die einen hydraulischen Drehmoment-Umformer oder einen Turbinenantrieb umfaßt.

Die im Inneren der Zerstäubungsanlage vorzusehenden Pumpen

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gemäß der Erfindung bestehen im allgemeinen aus einem rotierenden Hohlkörper, der zylindrisch, konisch oder topfförmig sein kann und sich um seine eigene Achse dreht; an der Innenwandung des Hohlkörpers sind Leitschaufeln vorgesehen, die die Flüssigkeit aufgreifen, in welche die Pumpe eintaucht und bewirken, daß die Flüssigkeit nach oben in die zum Zerstäuben der Flüssigkeit vorgesehene Vorrichtung gedruckt wird. Es können die verschiedensten bekannten Flügel- bzw. Leit-Flächen je nach dem zu fördernden Flüssigkeitsvolumen und den Antriebsverhältnissen und der Rotationsgeschwindigkeit Anwendung finden.

In der nachfolgenden Beschreibung sind eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung und einige Abwandlungen unter Bezugnahme auf die Figuren erörtert. Es ist jedoch darauf zu verweisen, daß die Figuren nur beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes zeigen und daß auch weitere Ausführungsformen für den Fachmann im Rahmen der * Erfindung naheliegend sind. .

Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 schematisch einen axialen Längsschnitt durch eine Anordnung zum Auswaschen von Luft unter Anwendung der Erfindung, wobei die Anlage in ihrer Gesamtheit im wesentlichen der in der amerikanischen Patentschrift 2 889 005 beschriebenen Anordnung entspricht;

Pig. 2 einen axialen Schnitt einer Pumpenanordnung, welcher der in der Anordnung gemäß Fig. 1 vorgesehenen Pumpenanordnung ähnlich ist, wobei jedoch ein größerer Mafistab für die Wiedergabe benutzt ist;

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Pig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Pumpe anderer Konstruktionsweise;

Pig. 4 eine ähnliche Pumpenanordnung gemäß der Erfindung;

Pig. 5 eine weitere Ausführungsform einer Pumpenanordnung, bei der ein zylindrischer Pumpenrotor Anwendung findet.

Bei der in Pig. 1 wiedergegebenen Anordnung ist das"Flüssig-·

sich keitsreservoir mit 10 bezeichnet, welches im unteren Teil des Gehäuses 12 befindet, an dessem oberen Ende mehrere Tropfenfanger (spray eliminators) H vorgesehen sind; am oberen Ende des Gehäuses befindet sich ferner das zweite Lager 18. Mehrere Riemenscheiben 20 sind am oberen Ende der Welle angeordnet, zum Antrieb durch Keilriemen.

In der Hähe des oberen Endes der Welle ist ein Ventilator vorgesehen, der die Luft durch das Gehäuse saugt und es durch die Ausgangsleitungen 24 hinausdrückt. Eine Leitung 26 bildet den Zutritt für die Luft oder ein anderes zu waschendes Gas und endigt hinter einer ringförmigen Wand

In der Mitte des von der Wand 28 gebildeten Raumes befindet sich der käfigartig ausgebildete Rotor 30 zum Zersprühen des Wassers, der auf der Welle 15 befestigt ist. Am oberen Ende des Rotors ist eine Scheibe 32 vorgesehen und am unteren Ende ein Ring 33, und unterhalb des Ringes ist der Pumpentopf 34 mit seinem" oberen Ende in der Nähe der Öffnung des Ringes 33/, auf det Welje befestigt, so daß der Topf 34 zum mindesten mit seinem Unterteil in die im Reservoir 10 befindliehe Flüssigkeit eintaucht. Im unteren Teil

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des Pumptentopfes sind die leitflügel 56 vorgesehen; zweckmäßigerweise sind die Flügel schraubenähnlich schräg nach' unten in der Rotationsrichtung gerichtet, so sind sie in dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel um etwa 15° geneigt.

Der Pumpentopf selbst ist ein Rotationskörper und kann wahre Topfform haben oder mehr oder minder halbkugelförmig, zylindrisch oder kegelstumpfförmig sein. Die Länge und der Durchmesser des Pumpentopfes hängen von den allgemeinen Installationsverhältnissen der zur Anwendung gelangenden Konstruktion ab und sind im wesentlichen bestimmt durch das Flüssigkeitsvolumen, welches abgegeben werden soll, und die als wünschenswert angesehene Umdrehungszahl. Zweckmäßigerweise erweitert sich der Topf nach oben, so daß die Zentrifugalkraft zusätzlich oder anstelle der Förderwirkung der Schraubenflügel ausgenutzt wird. Diese Erweiterung des Topfes sollte zweckmäßigerweise oberhalb des normalen Flüssigkeitsniveaus beginnen.

Im allgemeinen wird die Größe des Topfes 5 bis 30 cm betragen; in ähnlicher Weise kann die Topfhöhe zwischen 10cm und einem Meter oder mehr liegen. Die Pumpe kann konisch sein oder eine andere sich erweiternde Rotationsfläche bilden und der Topf kann entweder vollständig oder nur zu einem kurzen Teil, in welchem der Pumpentopf in

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die Flüssigkeit eintaucht, diese sich erweiternde Form haben. Die Schraubenflügel sind zweckmäßigerweise so angeordnet, daß sie in die Flüssigkeit hinein sich

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erstrecken oder auch vollkommen in der Flüssigkeit untertauchen. Der Winkel, mit welchem der Pumpentopf von seiner Ansaugöffnung.sich erweitert, kann zwischen Null und 60 in Bezug auf die Rotationsachse betragen, wobei im erstgenannten Pail es sich um einen zylindrischen Pumpentopf handelt; im allgemeinen wird die Höhe des Pumpentopfes zwischen 15cm und 1m liegen.

Die Anwendung von Pumpenflügeln ist nicht unbedingt erforderlich, es wird durch sie jedoch wesentlich der Wirkungsgrad verbessert. Wenn solche Schraubenflächen Anwendung finden, erstrecken sie sich zweckmäßigerweise bis unter das normale Plüssigkeitsniveau, so daß die Pumpe von selbst zu arbeiten beginnt. Die Schraubenflächen können sich radial und parallel zur Achse erstrecken, sie können auch nach vorn schräg abfallen oder parallel zur Achse verlaufen oder in Bezug auf die Rotationsrichtung gekrümmt sein. Verschiedene Ausführungsformen sind in dieser Beziehung für derartige Pumpen und die in Präge kommenden Geschwindigkeiten, mit denen die Wellen, an denen die schraubenförmigen Flächen befestigt sind, umlaufen, bekannt und es ist ein Vorteil im Rahmen der Erfindung, daß die Schraubenflügel den unterschiedlichen Verhältnissen so angepaßt werden können, daß sich das gewünschte Fördervolumen ergibt.

Wie in Fig. 1 und Fig. 4 zu erkennen iet, hat der Topf bzw. 34b an seinem oberen Ende einen ringförmigen Flansch 38,.

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welcher mit dem unteren Ring 33 des käfigförmigen Rotors vernietet ist oder aber dem Zwecke dient, den Pumpentopf in Rotation zu versetzen.

In Pig. 2 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei dar die Welle 15a verlängert ist und die Schraubenflügel 36 sich unten nach innen erstrecken und einen Rotorstern 37 bilden, und in ähnlicher Weise ist ein Rotorstern 35 am oberen Ende vorgesehen, durch den der konüsförmige Topf am unteren Ende an der Welle 15a befestigt ist. Im dargestellten Beispiel beträgt die Neigung der Konuswand etwa 20 in Bezug auf die Achse, dies bildet jedoch keinen kritischen Wert und es können auch andere Winkelwerte gewählt werden. Der obere Rand des Kegelstumpfes paßt im wesentlichen in die mittlere Öffnung des Ringes 33 am unteren Ende des käfigförmigen Rotors 30.

In Fig. 3 ist ein Pumpentopf 34b dargestellt, der etwa Halbkugelförm hat und innen Flügelflächen 36b aufweist, die sich parallel zur Achse erstrecken und am unteren Ende des Topfes zusammentreffen.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt, bei der der Topf 34c mit den Schraubenflügeln 36c am unteren Ende des käfigförmigen Rotors mittels eines Ringflansches 38 befestigt ist. Am Boden des Tanks 10 ist eine feste Tragsäule 40 vorgesehen, die in die Mitte der Pumpe 34c

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hineinragt und Schraubenflügel 42 aufweist, welche einen geringen Abstand von den sich bewegenden Schraubenflächen 36c haben. Diese festen Flächen, die im allgemeinen vertikalangeordnet sind, wirken mit den schräg angeordneten oder spiralförmigen Flächen des rotierenden kegelförmigen Hohlkörpers zusammen und geben eine erhöhte Pumpwirkung. Es ist zu beachten, daß in Fig. 4 die Kantender Flügelflächen 36c abgerundet sind und dies kann auch bei den übrigen Konstruktionen erfolgen, wobei der Zweck dieser Maßnahme darin liegt, ein Auffangen von Materialien, die sich in dem Tank befinden können, wie beispielsweise Lumpen oder Fäden oder dergleichen zu vermeiden; solche Materialien könnten die Tätigkeit der Pumpe beeinträchtigen, wenn sie sich um die Welle wickeln würden oder über die Ansaugöffnung sich legen würden.

Als wesentliche Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung sind zu nennen:

1. Ein Lager am unteren Ende des Apparates, welches in die Flüssigkeit eintaucht, ist nicht erforderlich.

2. Die Konstruktion ist einfach und wirtschaftlich herzustellen.

3. Der zuar Zerstäubung vorgesehene Rotor ist praktisch vollständig umschlossen, so daß die Luft bzw. die sonstigen Gase nickt durch den Rotor strömen, sie folgen vielmehr der um den käfigförmigen Rotor herum angeordneten Abschirmwand, d.h. ein Kuraschluß der Luft durch die Mitte des käfigförmigen

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Rotors anstelle eines Durchströmens der zersprühenden Flüssigkeit um den Rotor herum wird vermieden.

4. Me Anordnung ist anpassungsfähig in Bezug auf die Verwendung der verschiedensten Arten der Zerstäubungsvorrichtungen und Sammelvorrichtungen.

5. Es ergibt sich keine Verstopfung der Anordnung.

6. Die Pumpenanordnung kann auch Anwendung finden, wenn mit verhältnismäßig niedrigem Druck die Flüssigkeit gepumpt werden soll.

7. Eine besondere Vielseitigiekeit ergibt sich in den nachfolgenden Richtungen:

a) Form des Pumpenkopfes und der Neigung seiner Außenwand;

b) Form und Neigung der Pumpenflügel an dem rotierenden Topf;

c) es können beispielsweise die Schraubenflügel direkt an der Topfwand vorgesehen sein und es kann auch ein fester mittlerer Pumpenkernkörper Anwendung finden.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

1. Flüssigkeitspumpenanordnung mit einem Flüssigkeitsreservoir, dadurch gekennzeichnet, daß ein an seinem Ende offener Hohlkörper in das Reservoir mit seiner öffnung eintaucht und mit seinem oberen Ende in den Raumteil hineinragt, in welchem sich die geförderte Flüssigkeit auswirken soll, und daß Mittel zum rotierenden Antrieb des Hohlkörpers vorgesehen sind, so daß die Flüssigkeit in dem Inneren des Hohlkörpers nach oben gedrückt wird und am oberen Rand unter der Wirkung der Zentrifugalkraft austritt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenwandung des Hohlkörpers Schraubenflächen vorgesehen sind, die sich nach innen und in Längsrichtung erstrecken.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenflächen in Bezug auf die Achse geneigt sind.

4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenflächen sich bis unter das normale Flüssigkeitsniveau in dem Reservoir erstrecken.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren offenen Ende der Hohlkörper schmäler ist und sich zu seinem oberen Rand hin erweitert.

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6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Rand des Hohlkörpers einen Ringflansch hat und mit demselben an der Öffnung des Apparateteiles befestigt ist, welchem die geförderte Flüssigkeit zugeführt werden soll.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ^ der Hohlkörper mit den rotierenden Apparateteilen flüssigkeitsdicht verbunden ist, so daß ein Eineaugen von Luft vermieden ist.

8. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Ausnützung von Zentrifugalkräften der in das Reservoir eintauchende hohle Rotationskörper in Drehung versetzt wird und oberhalb des Rotationskörpers und um dessen Auegangsöffnung herum Sammelflächen für die Flüseigkeit vorgesehen sind, welche durch die Zentrifugalkraft ,herausgeschleudert wird.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationskörper eine schräg verlaufende Mantelfläche hat und sich von seinem unteren Eintrittsende bis zum oberen Austrittsende erweitert.

10. Anordnung lach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenflügelflächen in die Ansaugöffnung hineinragen und sich nach innen und oben in einer Richtung erstrecken, welche der Rotationsrichtung entgegen-

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gesetzt ist, so daß Flüssigkeit aus dem Reservoir in den Hohlkörper geschöpft wird.

11. Anordnung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper topfförmig zwischen seiner Eintrittsöffnung und seiner Austrittsöffnung geformt ist.

12. Anordnung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper zwischen seiner Eintrittsöffnung und seiner Austrittsöffnung konisch geformt ist.

13. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Kanten in der Nähe der Eintrittsöffnung glatt abgerundet sind, zu dem Zwecke, das Einsaugen von Fasermaterialien zu vermeiden.

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