DE1678604B2 - Fluessigkeitsring-gaspumpe - Google Patents

Description

und wieder eintretenden Flüssigkeitsring sowie je eine

45 Saug- und Drucköffnung voraus, welche an den Ein- und Austrittsstellen des Wasserringes angeordnet

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsring-Gas- sind. Auf diesem Grundprinzip beruhen alle Flüssigpumpe, insbesondere Vakuumpumpe, mit jeweils einer keitsring-Gaspumpen, auch alle Abwandlungen diemit einem Saug- bzw. Druckstutzen verbundenen ^ser Pumpengattung.

Saug- bzw. Drucköffnung und einer zwischen Saug- so Zur Vermeidung von störenden Geräuschen bei und Drucköffnung angeordneten zusätzlichen Saug- Flüssigkeitsringpumpen ist es bereits bekannt, den Öffnung. Förderraum an einer von der Saugöffnung stets ab-

Eine derartige Pumpe kann z. B. aus einem an- gesperrten Stelle unmittelbar vor der Drucköffnung nähernd zylindrischen, teilweise mit Flüssigkeit ge- niit der Atmosphäre, z. B. mittels eines Rohres, zu füllten Gehäuse bestehen, in dem ein Laufrad exzen- 55 verbinden, so daß bei hohem Vakuum Luft in den trisch angeordnet ist, und aus beiderseits das Ge- Förderraum eintreten kann. Diese sorgt dann zuhäuse verschließenden Steuerscheibe!!, von denen sammen mit dem geförderten Gas dafür, daß beim jede mit um einen bestimmten Winkel gegeneinander Erreichen der Drucköffnung in etwa in den Radversetzten Saug- und Drucköffnungen für das zu for- zellen atmosphärischer Druck herrscht, so daß Wirdernde Medium versehen ist. Durch die Drehung des 6° belungen der Sperrflüssigkeit an der Drucköffnung Laufrades wird die Flüssigkeit — im folgenden wird und damit Geräusche vermieden werden,
der Einfachheit halber Wasser angenommen — nach Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegen-

außen geschleudert und bildet so einen mitum- den Erfindung darin, eine Flüssigkeitsring-Gaspumpe laufenden Wasserring, den das Gehäuse und die bei- durch verhältnismäßig geringe konstruktive Ändederseitigen Steuerscheiben führen. D^r Wasserring 65 rangen und Zusätze derart auszubilden, daß nur eine grenzt zwischen den Laufradschaufeln Zellen ab, die Pumpe bei verbessertem Gesamtwirkungsgrad die sich bei der Drehung des Laufrades vergrößern und Funktion von zwei Pumpen für verschiedene Anwieder verkleinern. saugdrücke übernehmen kann. Diese Aufgabe wird

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erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zusätzliche scheibe 16 in das Innere des Arbeitsraumes gesaugt, Säugöffnung — in Drehrichtung des Laufrades ge- hier, wie eingangs beschrieben, wägend der Drehung sehen — um mindestens eine SchaufelteUung gegen- des Laufrades verdichtet und durch die DrucKortüber dem Ende der Saugöffnung versetzt und mit nung 4 der Steuerscheibe 16 wieder ausgeschoben, einem gesonderten Saugstutzen verbunden ist Schließt 5 und zwar — wie bei Vakuumpumpen üblich -—_verman an den zweiten Saugstutzen eine weitere Appa- dichtet auf den am Druckstutzen der Pumpe 9 herrratur an, die unter einem etwas höheren Saugdruck sehenden atmosphärischen Druck,
entlüftet *yerden soll, z. B. Saugwalzen für die Papier- Zusätzlich zur Saugöffnung 5 und Drackoffnung 4 Industrie, Drehfilter usw., werden die an und für sich ist nunmehr erfindungsgemäß eine weitere *>^auS°^tt~ benötigten zwei verschiedenen Pumpen durch eine io nung 6 in der Steuerscheibe 16 vorgesehen. Der Beeinzige Pumpe ersetzt, die bei wesentlich besserem ginn dieser im Bereich der Schaufehl des Laufrades Z Gesamtwirkungsgrad arbeitet, da die hydraulischen liegenden Säugöffnung 6, welche mit einem Saug-Verluste (Flüssigkeitsringreibung, Spaltverluste) kaum stutzen 7 verbunden wird, ist gegenüber dem Ende zusätzlich erhöht werden. Insgesamt gesehen ergibt der Saugöffnung 5 — in Drehrichtung gesehen — sich dadurch ein geringerer Bauaufwand, ein besserer 15 mindestens um eine Schaufelteilung t versetzt, damit Wirkungsgrad und die Vermeidung von Kavitation. beide Saugöffnungen 5 und 6 immer durch minde-Eine weitere Vergrößerung des Anwendungsbereiches stens eine Laufradschaufel voneinander getrennt einer solchen Pumpe ergibt sich dann, wenn der zwei- bleiben. Sie erstreckt sich dabei — in Drehrichtung ten Saugöffnung ein Gas- oder Dampfstrahler vorge- gesehen — etwa bis in den Bereich des Wiedereinschaltct wird. Mit Vorteil kann der Saugraum dieses ₂₀ trittes des Wasserringes 19 in das Laufrad, also bis Strahlers und die erste Saugöffnung mit dem gleichen in den Bereich der beginnenden Kompression. In zu evakuierenden Raum verbunden werden. Auch den die Saugöffnung 6 überstreichenden Laufradzelhierdurch ergibt sich insgesamt gesehen eine Erhö- len herrscht somit, wenn kein Gas durch die Saughung der Ansaugmenge und damit des Wirkungs- öffnung 6 angesaugt würde, in etwa der Gasdruck grades der Pumpe. 25 am Saugstutzen 8.

Die geschilderte Pumpe läßt sich auch mit Vorteil Die durch die zweite Saugöffnung 6 ansaugbare

zur Mischung und Förderung von Gasen und/oder Gasmenge Q₂ kann dabei gemäß folgender Formel

Dämpfen zur Durchführung chemischer Reaktionen bestimmt werden:

unter Abschluß des Flüssigkeitsringes verwenden. / _ . _ \

Die beiden gas- oder dampfförmigen Reaktorpartner 30 Q₂ = Q₁ M — -——-M

werden dabei durch die beiden Saugöffnungen in \ Λ · V* /

die Pumpe eingeführt. wobei Q₁ die Ansaugmenge, P₁ den Ansaugdruck,

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der zusätzlichen _ _
Säugöffnung besteht darin, daß durch diese so viel *Ί ~ ^pi ^^d 1
strömungsfähiges kompressibles Medium, z. B. Gas, 35 die Druckdifferenz zwischen ' Ansaugdruck und in die Pumpe einführbar ist, daß auch bei stark ver- Dampfteildruck im Bereich der Saugöffnung 5 und änderlichen Druckverhältnissen zwischen erster Saug- Q₂, p₂, ψ₂ die entsprechenden Größen im Bereich öffnung und Drucköffnung die ausgeschobene Gas- der Saugöffnung 6 bedeuten. Durch Saugstutzen 7 menge konstant bleibt, somit die Drucköffnung einen kann somit die zusätzliche Gasmenge Q₂ beim Aneinheitlichen konstanten Austrittsquerschnitt erhält. 40 saugdruck p₂ angesaugt werden.
In diesem Falle sind dann Ventile irgendwelcher Art Bei hohen Dnickverhältnissen kann es zwecknicht mehr erforderlich. Man kann hierbei durch ein mäßig sein, das Ende der zweiten Saugöffnung 6 in handbetätigtes oder druckabhängiges Drosselventil den Bereich der Kompression zu legen,
die benötigte Luftmenge aus einem ebenfalls zu eva- Wenn erforderlich, kennen dem Saugstutzen 7 ein kuierenden Raum beziehen. Natürlich ist es auch 45 oder mehrere mit Gas und/oder Dampf betriebene möglich, über dieses Drosselventil die zweite Saug- Vorverdichter, z.B. Strahler 11, vorgeschaltet weröffnung direkt mit der Außenluft oder dem Druck- den Bei einem derartigen Strahler wird das durch raum der Pumpe zu verbinden. ein Steuerventil einströmende Treibmittel in der

Zum Schluß soll noch erwähnt weiden, daß sich Treibdüse 12 beschleunigt und reißt beim Eintritt in

die vorgehend geschilderte Konstruktion auch dazu 50 den Saugraum das Fördermedium mit. Der anschlie-

verwenden läßt, in an sich bekannter Weise zusatz- ßende Diffusor 13 verdichtet das Gemisch aus För-

liche Luft in die Pumpe einzuführen, so daß ein dermedium und Treibstrahl auf den gewünschten An-

Kondensieren des in den Laufradzellen enthaltenen saugdruck.

Dampfes und damit Kavitation vermieden wird. Wird der Saugraum des Strainers mit dem ersten

An Hand einer Zeichnung sei die Erfindung näher 55 Saugstutzen 8 bzw. dem Raum 10 verbunden, dann

erläutert: kann sogar eine Erhöhung der Ansaugmenge Q₁ beim

In einem teilweise, z. B. mit Wasser gefüllten Ansaugdruck p, erzielt werden. Ein Zahlenbeispiel

Arbeitsraum der schematisch im Querschnitt gezeig- möge dies erläutern:

ten Flüssigkeitsring-Gaspumpe 1, bestehend aus Am Saugstutzen 8 herrsche ein Druck von 30 Torr, einem annähernd zylindrischen Gehäuse 3, dessen 60 dann kann das Gemisch von Treibstrahl und Förderbeide Enden durch Steuerscheiben 16 — von denen medium im Strahler 11 auf z.B. 120Torr verdichtet nur eine gezeigt ist — verschlossen sind, ist ein Lauf- werden. Da dieser Druck wesentlich höher ist als der rad 2, welches in Richtung des Pfeiles 17 rotiert, am Saugstutzen 8 der Pumpe, wird dieses Gemisch exzentrisch angeordnet. ohne weiteres durch die Saugöffnung 6 in das Innere

Das zu fördernde Gas, das sich in dem mit dem G5 der im Bereich dieser Säugöffnung befindlichen Lauf-Saugstutzen 8 der Flüssigkeitsringpumpe 1 verbünde- radzellen vom Druck 30 Torr strömen und auf nen Raum 10 befindet, wird durch die sich halbmond- 120 Torr verdichtet. Daraufhin werden die durch förmig erweiternde Saugöffnung 5 in der Steuer- Saugstutzen 8 und Saugstutzen 7 in das Laufrad ein-

geströmten beiden Gasmengen Q₁ und Q₂ gemeinsam durch die Drucköffnung 4 ausgeschoben.

Durch das Drosselventil 18 kann die der Saugöffnung 6 zusätzlich zugeführte Gasmenge noch gesteuert werden, so daß z. B. unabhängig vom Druck am Saugstutzen 8 immer die gleiche Gasmenge an der Drucköffnung 4 ausgeschoben wird.

Bei sämtlichen vorstehend beschriebenen Anordnungen ergibt sich insgesamt gesehen eine Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades der Pumpe. Der Leistungsbedarf der Pumpe ist nämlich in weitern Umfang durch die Wasserringreibung, Spalt- und sonstige Verluste bedingt. Da diese bei der vorstehenden Anordnung weitgehend konstant bleiben, ist nur die reine Verdichterarbeit für das am Saugstutzen? eintretende zusätzliche Gas bzw. das Gemisch aus Treib- und Fördergas aufzubringen.

Wie eingangs erwähnt, ist die Erfindung nicht auf die beschriebene und dargestellte Ausführungsform beschränkt, sie kann in jeder anderen Ausführung einer Wasserring-Gaspumpe sinngemäß angewendet werden. Dazu gehören Ausführungen, bei denen am Gehäuseumfang zwei oder mehr Arbeitsbereiche vorgesehen sind, von denen jeder je einen Saug- und Druckschlitz enthält.

Ferner zählen darunter auch alle diejenigen Bauformen, bei denen die Saug- und Druckschlitze nicht, wie beschrieben, in den seitlichen Steuerscheiben enthalten sind, sondern in Steuerzylindern oder Steuerkonen, welche seitlich in das Laufrad hineinragen. Die für die Beschreibung gewählte spezielle Ausführung enthält zwei Laufradhälften mit je einer zugeordneten Steuerscheibe. Beide Laufradhälften können aber auch in bekannter Weise durch Trennrippen

ίο in der Mitte des Laufrades und des zylindrischen Gehäuses voneinander getrennt sein, so daß — bei Anwendung des Erfindungsprinzips — vier Saugöffnungen mit vier verschiedenen Ansaugdrücken entstehen.

Weiterhin ist es auch möglich, mehrere zusätzliche Saugöffnungen jeweils zwischen den üblichen Saug- und Drucköffnungen vorzusehen. Hierbei ist jede dieser Öffnungen — in Laufrichtung des Laufrades gesehen — mit einem Raum höheren Druckes als die vorhergehende zu verbinden.

Wie gestrichelt angedeutet, kann an Stelle des Strahlers 11 oder zusätzlich auch noch ein weiterer zu evakuierender Raum 15 mit etwas höherem Druck als Raum 10 an den Saugstutzen 7 angeschlossen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2 An den Stellen, an denen die Zellen vergrößert Patentansprüche: werden, d, h. das Wasser zurückweicht, sind in den Steuerscheiben Saugschlitze vorgesehen, durch die

1. Flüssigkeitsring-Gaspumpe, insbesondere das zu fördernde Gas in die Zellen angesaugt wird. Vakuumpumpe, mit jeweils einer mit einem Saug- 5 Bei der weiteren Drehung des exzentrisch im Gehäuse bzw. Druckstutzen verbundenen Saug- bzw. angeordneten Laufrades dringt das Wasser wieder tie-Drucköffnung und einer zwischen Saug- und fer in die angeschlossenen Zellen ein und verdichtet Drucköffnung angeordneten zusätzlichen Saug- das darin befindliche Gas. Durch um einen Winkel öffnung, dadurch gekennzeichnet, daß von etwa 180° gegen die Einsaugschlitze versetzte die zusätzliche Saugöffnung (6) — in Drehrich- io Druckschlitze in den Steuerscheiben wird dann das tang des Laufrades gesehen — um mindestens komprimierte Gas wieder ausgeschoben.

eine Schaufelteilung (r) gegenüber dem Ende der Vakuumpumpen der bechriebenen Bauart werden

Saugleitung (5) versetzt und mit einem gesonder- in einer Stufe für Druckverhältnisse von etwa 1,5

ten Saugstutzen (7) verbunden ist. (z.B. 500 Torr auf 760 Torr) bis etwa 25 (z.B.

2. Flüssigkeitsring-Gaspumpe nach Anspruch 1, 15 30 Torr auf 760 Torr) verwendet Bei kleinem Druckdadurch gekennzeichnet, daß sich die zusätzliche verhältnis wird der Ausschiebedruck (z. B. 760 Torr) Saugöffnung (6) bis in den Bereich des wieder- schon relativ früh erreicht; dementsprechend müßte eintretenden Wasserringes (19) erstreckt. der Druckschlitz ebenfalls früher beginnen, somit

3. Flüssigkeitsring-Gaspumpe nach Anspruch 1 — in Umfangsrichtung gesehen — langer ausgeführt und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zusatz- ao werden. Analog müßte der Druckschlitz bei großem liehen Saugöffnung (6) so viel strömungsfähiges Druckverhältnis wesentlich kürzer ausgelegt werden, kompressibles Medium zuführbar ist, daß die Aus wirtschaftlichen Gründen legt mau die sichel-Gasmenge an der Drucköffnung (4) auch bei ver- förmige Drucköffnung für größeres Druckverhältnis, schiedenen Ansaugdrücken an der Saugöff- also relativ klein aus. Um Überverdichtung und nung (5) annähernd konstant bleibt. as Wirbelverluste bei kleinerem Druckverhältnis

4. Flüssigkeitsring-Gaspumpe nach Anspruch 1 (höherem Ansaugdruck) zu vermeiden, werden etwas bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an den vor dem Beginn der sichelförmigen Drucköffnung Saugstutzen (7) der Saugöffnung (6) angeschlos- — ebenfalls in Drehrichtung gesehen — einige Bohsene Rohrleitung mit einem Drosselventil ver- rangen angebracht. Diejenigen Bohrungen, die im sehen ist. mit dem von Hand oder druckabhängig 30 Bereich des Ausschiebedruckes liegen, lassen das Gas die durch den Saugstutzen (7) strömende Gas- leicht durchströmen, während das auf der Rückmenge veränderbar ist. seite der Steuerscheibe befindliche Wasser alle übri-

5. Flüssigkeitsring-Gaspumpe nach Anspruch 1 gen Bohrungen abschließt (die sich in einem Bereich und/oder 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß niedrigeren Druckes befinden). Man erhält durch der zusätzlichen Saugöffnung (6) ein Vorverdich- 35 diese Anordnung eine Art Wasserventilwirkung, da ter, z. B. ein mit Dampf und/oder Gas betrie- der Strömungswiderstand in den Bohrungen für Wasbener Strahler (11), vorgeschaltet ist. ser wesentlich größer als für Gas ist.

6. Flüssigkeitsring-Gaspumpe nach Anspruch 5, Noch wirksamer ist die Ventilwirkung, wenn die dadurch gekennzeichnet, daß der Saugraum des obengenannten Bohrungen mit Kugelventilen verStrahlers (11) mit dem Saugstutzen (8) der Saug- 40 sehen werden, deren Kugeln sich je nach Druckveröffnung (S) verbunden ist. hältnis öffnen oder geschlossen bleiben.

Dieses so geschilderte »Pumpenspie!« setzt also einen aus dem rotierenden Laufrad austretenden