DE2317337B2

DE2317337B2 - Vorrichtung zur schwimmerlosen, selbsttaetigen regelung eines fluessigkeitsspiegels in einem behaelter

Info

Publication number: DE2317337B2
Application number: DE19732317337
Authority: DE
Inventors: David Upper Montclair N.J. Aronson (VStA.)
Original assignee: Compump Systems, Inc, Newark, N.J. (V-StJV.)
Priority date: 1972-04-06
Filing date: 1973-04-03
Publication date: 1977-11-03
Also published as: JPS4919433A; GB1432974A; US3824040A; DE2317337A1; JPS5442093B2; DE2317337C3; CA992428A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur schwimmerlosen, selbsttätigen Regelung eines Flüssigkeitsspiegels in einem Behälter mit einer ein Gas-Flüssigkeitsgemisch fördernden Pumpe.

Bekannte Vorrichtungen dieser Art (DT-AS 10 34 378) benötigen zwei unabhängig voneinander wirksame Druckmeßvorrichtungen, die über zwei Bourdon-Rohre gemeinsam auf ein federbelastetes Steuerventil einwirken, welches eine Luftbeimischung zu der von der Pumpe geförderten und dem Behälter zugeführten Flüssigkeit steuert. Die gemeinsame Einwirkung der beiden Druckmeßeinrichtungen auf das Steuerventil führt zu Instabilitäten und begünstigt das Auftreten störender Schwingungserscheinungen. Ferner ist die bekannte Vorrichtung wegen des Vorhandenseins der beiden Meßeinrichtungen, Bourdonrohre, Federn, usw. kompliziert und aufwendig.

Zur Messung und Regelung des Flüssigkeitsstandes in einem Behälter sind eine ganze Anzahl von Meßmethoden bekannt (vgl. Chemie-lng.-Techn. Bd. 29,1957, Nr. 4,

S. 250—254), die jedoch nur in aufwendiger Weise etwa für die Speisung eines Ölbrenners aus dem Behälter oder ähnliche Zwecke verwendbar sind.

Bekannt sind Pumpen für die gleichzeitige Förderung eines Gases und einer Flüssigkeit (US-PS 35 65 550).

Ebenso ist die Verwendung solcher Pumpen für die Zwecke der Speisung von Ölbrennern bekannt (vgl. H. A. R ο m ρ : Oil burning 1937).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs erwähnte bekannte Vorrichtung dadurch zu verbessern, daß die beiden gemeinsam auf das Steuerventil einwirkenden Druckmeßeinrichtungen entbehrlich werden, die Empfindlichkeit der Vorrichtung gesteigert wird und eine Preßluftzufuhr von außen nicht erforderlich ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung ebenso wie ihre Vorteile werden durch die folgende Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung ersichtlich gemacht. In der letzteren zeigt

Fig. 1 eine halbschematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Regeln des Fluidausgangs einer Pumpe,

Fig. 2 eine halbschematische Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Teil Regeleinrichtung für den Zufluß frischen Öls zu der Pumpe und des Fiuidstroms zu der Einlaßleitung

ί>5 sich außerhalb der Pumpe befindet,

Fig.3 eine halbschematische Darstellung einer Vorrichtung ähnlich der in Fig. 1 dargestellten, jedoch unter Verwendung unabhängiger Elemente für das

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Primär-Pumpen und das Wiederumlauf-Pumpen sowie mit einem kombinierten Abflußstrom,

Fig.4 eine halbschematische Darstellung der Steuerung einer wie in Fig.3 dargestellten Vorrichtung, jedoch mit unabhängigen Abflußströmen, von denen jeder seine eigene Begrenzung und sein e^;genes Entlastungskugelventil hat,

Fig.5 b's 7 halbschemaiische Darstellungen von Teilen verschiedener Ausführungsformen von Vorrichtungen für die Regelung des Fluidstands für den Ausgang einer Pumpe gemäß der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung für die Steuerung des Flüssigkeitsstands von Öl in einem Luft-Öl-Separator einer Pumpen-Verdichter-Einheit nach der Erfindung, die besonders für die Lieferung von Zerstäubungsluft und öl an eine ölbrenneranlage geeignet ist. Diese Vorrichtung umfaßt eine Pumpen-Verdichter-Einheit 10, die eine öleinlaßleitung 12, eine Lufteinlaßleitung 14, eine Lufteinlaßöffnung 15, eine öl-plus-Luft-Auslaßleitung 16 und eine Luftauslaßöffnung 18 hat. Die Lufteinlaßleitung 14 ist mit der Luftzufuhrquelle 20 verbunden und kann einen (nicht dargestellten) Luftfilter aufweisen. Die öleinlaßleitung 12 ist mit dem ölzufuhr- und Vorratsbehälter 26 über die Ölleitung 28 verbunden, die eine ölfiltereinrichtung 30 und ein Einwegprüfventil 22 enthält. Die Auslaßleitung 16 für öl und Luft steht mit einem Flüssigkeit-Gas-Separator 34 in Verbindung. Die Leitung 36 für ölfreie Luft und die Leitung 38 für luftfreies öl führen von dem Flüssigkeits-Gas Separator 34 zu der Luftölzerstäubungseinrichtung 140.

Die Pumpen-Verdichter-Einheit 10 umfaßt einen Pumpen-Verdichter-Körper 50 mit einer darin ausgebildeten zylindrischen Verdichtungskammer 52, eine erste Endplatte (nicht dargestellt) mit einer die drehbare Welle 58 aufnehmenden, hindurchgehenden Bohrung darin und eine zweite Verschluß- oder Stirnplatte (nicht dargestellt), die wirkungsmäßig mit dem anderen Ende des Körpers 50 verbunden ist. Die Welle 58 erstreckt sich von einem Antrieb, z.B. einem Elektromotor, durch die Bohrung in der ersten Endplatte und in die zylindrische Kammer 52, die in dem Körper 50 ausgebildet ist, und ein mit Schlitzen versehener Rotor 64 mit einer Innenbohrung 56 ist um die Welle 58 herum zum Umlauf mit ihr in der Kammer 52 angeordnet. Die Welle 58 und der darauf angebrachte Rotor 64 sind exzentrisch zu der zylindrischen Kammer 52 angeordnet, die einen größeren Durchmesser als der Rotor 64 hat.

Verdichtung von Luft wird innerhalb des Raumes zwischen der zylindrischen Kammer 52 und dem Rotor 64 bewirkt, der an seinen Enden durch die erste und die zweite Endplatte (nicht dargestellt) vei schlossen ist. Das Pumpen des Öls wird in dem von den Schlitzen 72 des geschlitzten Rotors 64 gebildeten Raum bewirkt, wie anschließend beschrieben wird.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, hat der Rotor 64 eine Mehrzahl auseinanderliegend angeordneter Schlitze 72, die darin so ausgebildet und bemessen sind, daß sie Flüssigkeitsbewegungsmittel oder Schaufeln 74 darin vergleitbar aufzunehmen vermögen. Wie erwähnt, ist die horizontale Achse der Welle 58 in vertikaler Richtung gegenüber der horizontalen Achse des Körpers 50 und der Kammer 52 versetzt, so daß der Rotor 64 exzentrisch gegenüber der Verdichter-Kammer 52 umzulaufen vermag. Die Innenflächen oder Wände 76 der Kammer 52 wirken also als Nockenfläche auf die Drehung des Rotors 64 und drücken während einer Drehung um 180° die Schaufeln 74 in die Schlitze 72. Während der anderen 180° des Umlaufs werden die Schaufeln 74 infolge der Zentrifugalkraft aus den Schlitzen 72 herausgetrieben, die an ihren hinteren Teilen als Pumpenkammern für die zu pumpende Flüssigkeit wirken, wie anschließend im einzelnen beschrieben wird.

In einer der Endplatten sind zwei gekrümmte Nuten 84 und 92 und in derselben oder der anderen Endplatte

ίο sind drei gekrümmte Nuten 90, 98 und 99 ausgebildet. Die gekrümmten Nuten 84 und 92 dienen zur Luftverdichtung durch die Verdichter-Pumpen-Einheit und die Nuten 90,98 und 99 für das Ölpumpen.

Die Einheit nach Fi g. 1 umfaßt eine Primär-Pumpen-Einrichtung zum Pumpen von Fluid von der Ölzufuhr und enthält eine Öleinlaßleitung 40 der öleinlaßöffnung 42, die mit der gekrümmten Nut 90 und den Schaufeln 74 in Verbindung steht, die noch weiter zu erörtern sind, sowie eine Rückumlauf-Pump-Einrichtung, die einen Einlaß 44 für angesammeltes, kombiniertes Fluid und eine Rückumlauf-Einlaßleitung 46 enthält und eine Rückumlaufeinlaßöffnung 48, die mit der gekrümmten Nut 98 und den Schaufeln 74 in Verbindung steht. Eine gemeinsame Abfluß-Nut 99 steht mit der öffnung 100 in Verbindung. Die Mittel für das Kombinieren des Fluidausgangs der Primär-Pump-Einrichtung und der Rückumlauf-Pump-Einrichtung zu einem kombinierten Fluidauslaß-Strom umfassen die Nut 99, die Auslaßöffnung 100 ebenso wie die Leitung 102, die mit der Auslaßöffnung 100 in Verbindung steht.

Die Mittel für das Drosseln des kombinierten Stroms in der Weise, daß Veränderungen der mittleren Dichte, die entsprechende Druckänderungen in dem kombinierten Fluidausgangsstrom erzeugen, zur Strömungssteuerung benutzt werden können, enthalten eine Fluid-Drossel-Mündung 106. Die fluiddruckabhängigen Steuermittel umfassen das Kugelventil 108 mit dem Ventilsitz 110 und der federbeaufschlagten Kugel 112. Die ableitende Umführungsleitung ist mit 104 bezeichnet. Die Leitung 102 kann auch ein Sicherheits-Entlastungsventil 114 enthalten, das im Fall eines Hängenbleibens des Kugelventils 108 in der geschlossenen Stellung wirksam wird.

Der Gasverdichterkreis umfaßt die Gaseinlaßnut 84, die außer ihrer Verbindung mit der Gaseinlaßöffnung 15 auch mit der Gas-Verdichter-Kammer 52 in Verbindung steht, so daß bei Umlauf des Rotors 64 und beim Überlaufen der Schaufeln 74 über die Gaseinlaßöffnung 15 Gas in die Nut 84 gesaugt und bei etwa 180° Rotorumdrehung in die Verdichter-Kammer 52 gelenkt wird. Darauf, wenn es zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schaufeln, die ein sich verminderndes Volumen begrenzen, eingeschlossen ist, wird das Gas verdichtet und an die Gasauslaß-Nut 92 (die auch mit der Pumpen-Kammer 52 in Verbindung steht) abgegeben und so durch die Gasauslaßöffnung 18 abgeführt. Die für die Gasverdichtung beschriebenen und dargestellten Anordnungen beruhen auf der Verwendung von einer Mehrzahl von zwei Schaufeln. Für höhere Verdichtungsverhältnisse ist die bevorzugte Schaufelzahl größer. Bei zunehmender Schaufelzahl wird der Winkel, wahrend dessen Ansaugung erfolgt, verkleinert, so daß die Länge der Einlaß-Nut 84 vergrößert werden muß. Die Länge der Auslaß-Nut 92 kann so eingestellt

(15 werden, daß sie das optimale, eingebaute Verdichtungsverhältnis ergibt, wie aus den Lehren des Drehschieberverdichterbaus hervorgeht. Diese Konstruktion wird durch die Hinzufügung des Flüssigkeitspumpkreises

nicht wesentlich beeinflußt. Wenn jedoch der oben als Gasverdichtungskreislauf beschriebene äußere Kreislauf für das Pumpen von Flüssigkeit benutzt wird, müssen die Prinzipien des Drehschieber-Flüssigkeitspumpenbaus angewandt werden. Mischungen von Gas und Flüssigkeit können in dem äußeren Kreislauf behandelt werden. Die relativen Anteile der beiden Phasen beeinflussen das Ausmaß des eingebauten Verdichtungsverhältnisses.

Der Flüssigkeits-Gas-Separator 34 nach Fi g. 1 stellt eine Ausführungsform dar, bei der die Ausgänge des Gas-Verdichterkrcislaufs und des Flüssigkeits-Pumpkreislaufs kombiniert werden. Der Separator 34 umfaßt einen oberen Teil 116 und einen unteren Teil 118, der einen Ölbehälter 120 mit einem Abflußrohr 122 enthält, das mit dem Rückumlaufeinlaß 44 für das Rückumlaufpumpen über die Rückumlaufleitung 124 verbunden ist. Das Rohr 126, das die unter dem Spiegel liegende Drosselöffnung 127 enthält, verbinden den Behälter mit der Ölleitung 38.

Es folgt eine Beschreibung der Wirkungsweise der oben beschriebenen, in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung. Diese Beschreibung geht von der Verdichtung von Luft und dem Pumpen von öl aus, wie dies für die Anwendung bei ölbrennern erforderlich ist. Andere Gase und andere Flüssigkeiten könnten in ganz derselben Weise behandelt werden.

Luft von der Luftzufuhr 20 tritt in die Leitung 14 ein, die mit einem geeigneten Filter versehen sein kann. Sie wird durch die Lufteinlaßöffnung 15 in die Lufteinlaß-Nut 84 gesogen und der Kammer 52 zugeführt. Wenn der Rotor 64 fortfährt sich zu drehen, wird ein sich allmählich erweiternder Raum durch die Wirkung der gleitenden Schaufeln 74 gebildet, die sich infolge der Zentrifugalkraft herausbewegen und die Wand 76 der Kammer 52 berühren. Wenn sich dieses Ansaugvolumen vergrößert, fließt weiter Luft durch die Lufteinlaßöffnung 15 in die Lufteinlaß-Nut 84. Wenn die Schaufeln 74 die Stelle des maximalen, von ihnen eingeschlossenen Volumens durchlaufen, bewegt die weitere Drehung das eingeschlossene Volumen in Bereiche geringeren Volumens und steigert den Druck der Luft, wobei schließlich die verdichtete Luft der Abgabe-Nut 92 zugeführt wird. Die Lage und die Abmessungen der Nuten 84 und 92 können ebenso wie die Anzahl der Schaufeln variieren, wie bereits erwähnt, um das gewünschte, eingebaute Verdichtungsverhältnis zu ergeben.

Die Luft strömt von der Abgabe-Nut 92 in die Abgabe-Öffnung 18 und dann zusammen mit dem öl in den oberen Teil des Gas-Flüssigkeits-Separators 34.

öl aus dem Ölbehälter 26 wird über die Leitung 28, den ölfilter 30, das Rückschlagventil 22, die öleinlaßleitung 12, die öleinlaßleitung 40, die öleinlaßöffnung 42, die Öleinlaß-Nut 90 der Primär-Pumpeinrichtung und schließlich in die Hohlräume 130 geführt, die in dem Rotor 64 durch die Auswärtsbewegung der Schaufeln 74 in den Schlitzen 72 gebildet werden. Bei der weiteren Drehung wird der durch die Bewegung der Schaufel in dem Schlitz gebildete Hohlraum so bewegt, daß er mit der Sckundär-Rückumlauf-Nut 98 in Verbindung gelangt. Wenn die Schaufel fortfährt, sich radial nach außen zu bewegen, nimmt das Volumen des Hohlraums 130 zu, was den Druck vermindert und den Raum auch befähigt, die Luft und das Öl aufzunehmen, die als Riickumlauffluid von dem Ausflußrohr 122 durch die Leitungen 124, 44, 46 und die Öffnung 48 in die Wicdcrumlatif-Nut 98 eintritt. Wenn die Drehung fortgesetzt wird, wird die Verbindung zwischen der Nut 98 und dem Hohlraum 130 beendet. Die Schaufeln überqueren die obere Mittelstellung, und das Volumen des Hohlraums beginnt abzunehmen, so daß kombinier-

s tes öl und Luft von dem Primär-Einlaß und von dem Sckundär-(Wiederumlauf)-Einlaß in die gemeinsame Auslaß-Nut 99 und heraus durch die Öffnung 100 abgeführt werden. Das Zweiphasengemisch wird dann über die Leitung 102 und die Mündung 106 abgeführt,

ίο um den von der Verdichterkammer 52 über die Auslaßnut 92 abgeführten Hauptluftstrom zu treffen. Diese Gesamtabfuhr von Luft und öl erfolgt dann durch die Auslaßleitung 16 zu dem Gas-Flüssigkeits-Separator 34. öl tropft in den unteren Teil, der als der

ι s Flüssigkeilsbehältertcil 118 bezeichnet ist, während Luft in und durch die Kammer 116 strömt, indem sie das öl durch Schwerkraft absetzen läßt. Wenn im Interesse maximaler Beseitigung von mitgenommenem öl notwendig, kann der Absetzvorgang durch Einschluß von Netzwerk oder anderen Trennmitteln für mitgenommenes öl in dem Raum 116 unterstützt werden. In dem Behälter 120 strömt, wenn der Flüssigkeitsspiegel 129 über das Ausflußrohr 122 steigt, öl plus Luft (wobei die Luftmenge von dem ölspiegel über dem obersten Teil

2s des Rohrs abhängt) durch das Ausflußrohr über den Rückumlaufkreislauf, der oben beschrieben wurde, um mit dem Primärstrom kombiniert zu werden, der durch die vorhergehende Bewegung der Schaufeln in den Schlitzen angesogen wurde. Wenn die mittlere Dichte dieses kombinierten Stromes infolge eines zunehmenden ölanteils, der mit dem in dem Behälter 120 gestiegenen ölspiegel zusammenhängt, steigt, veranlaßt der Abflußstrom, der durch die Mündung 106 fließt, ein Steigen des Abflußdrucks, der das Kugelventil 108 öffnet, indem der Druck die Kugel 112 von dem Ventilsitz 110 abhebt. Infolge des öffnens des Ventils 108 wird ein Teil des kombinierten Auslaßstroms der Leitung 102 zurück über die Leitung 104 in die Einlaßöffnung 42 der Primär-Pumpeinrichlung zurückgeführt, indem so die von dem Behälter 26 abgesaugte Ölmenge um ein entsprechendes Volumen vermindert wird. Jedoch sind die entsprechenden Volumina nicht identisch, da die Luft jenseits des Kugelventils 108 unter einem höheren Druck steht als der Primär-Ansaugdruck

4S und deshalb ein größeres Volumen einnimmt, wenn sie in den Ansaugteil eintritt, als sie bei der Abgabe hatte. Die Vorrichtung regelt sich automatisch ein, so daß trotz der Volumenänderungen Gleichgewicht erreicht wird. Trotzdem muß bei der Konstruktion der Vorrichtung darauf geachtet werden, daß das Volumen der mit öl bei dem Sekundär-Rückumlauf angesaugten Luft beschränkt wird, so daß ein vorzeitiges Offnen des Ventils 108 vermieden wird, da dies den Zufluß von Öl aus der Primär-Quelle unterbrechen würde, selbst wenn

SS der ölspiegel in dem Behälter 120 unter dem Ausflußrohr liegt.

Während des normalen Betriebs tritt immer ein gewisser Anteil von Luft mit öl in die Primär-Saugseitc ein, was auf dem von der Abgabe abgetrennten Fluß

(«ο beruht. Dieser Anteil kommt zu der Luft hinzu, die mit dem Sekundärstrom eintritt. Die doppelten Luftqucllen führen zu einer glatten Arbeitsweise und gestatten die Verwendung des Kugelventile trotz seiner groben Charakteristiken als Durchflußsteuerorgan. Andere

<>5 Arten von Ventilen sind auch geeignet. Ferner kann der Einlaß gedrosselt werden anstelle seiner Begrenzung mittels des abgezweigten Stromes.

Der ölzufluß zu der Luftzerstäubungsdüse 40 wird

mittels der unter dem Spiegel liegenden Drosselöffnung 127 in dem Rohr 126 gesteuert, so daß die Durchflußmenge im wesentlichen unabhängig von den Druckbedingungen ist, die in der Düse 40 hinsichtlich der Zone herrschen, wo die Luft- und Öl-Ströme zusammentreffen. Das Rohr 126 ist oben in einer Fläche offen, wo die Luft ölfrei ist, so daß alles öl, das zu der Düse gelangt, auf das beschränkt ist, das durch die Mündung 127 strömt. Der Höhenunterschied zwischen der freien Oberfläche 129 der Flüssigkeit und der Mündung 127 liefert die Kraft, die die Flüssigkeit durch die Mündung treibt ohne Rücksicht auf den Gesamtdruck in dem Separator 34 oder den Druck in der Düse 140. Das Verbindungsrohr 38 fördert ein Gemisch von öl und Luft zu der Düse. Um den Anteil der Luft kleinzuhalten, wird der Durchmesser des Rohrs 38 kleingehalten. Der ölstrom kann durch Veränderung der relativen Lagen der Mündung 127 und der Einlaßöffnung des Ausflußrohrs 122 verändert werden.

Verminderte Strömungen können mittels eines (nicht dargestellten) Drosselventils in der Verbindungsleitung 38 erhalten werden. Die unter dem Spiegel liegende Drosselöffnung 127 begrenzt den maximalen Durchfluß auf den Konstruktionswert ohne Rücksicht auf die Einstellung des Drosselventils.

Während auf einen Flüssigkeitsspiegel Bezug genommen wurde, braucht für gewisse Betriebsweisen der Vorrichtung keine definierte Demarkationslinie zwischen den Flüssigkeits- und Gasräumen zu bestehen. Wenn die Querschnittsfläche des Behälters 120 klein ist, kann die Verweilzeit des eintretenden Zweiphasengemischs zu kurz werden, um eine mehr als teilweise Trennung von Flüssigkeit und Gas zu erlauben. Infolgedessen gibt es dann keine definierte Zwischenflächc, und der Abfluß in das Abflußrohr 122 ist zweiphasig. Eine befriedigende Arbeitsweise läßt sich auch so erzielen, da die Vorrichtung nicht unterscheidet, ob das Zweiphasengemisch in das Rohr 122 bereits als solches eintrat oder als getrennte Ströme von Flüssigkeit und Gas, die dann zur Bildung eines Zweiphasengemischs innerhalb des Rohrs 122 vereinigt wurden.

Die in F i g. 2 veranschaulichte Vorrichtung ist im wesentlichen dieselbe wie die in Fi g. 1 dargestellte mit der Ausnahme, daß die Umführungs-Leitung 104 jetzt außerhalb der Pumpe und in Verbindung mit dem Steuer-Ventil 106 und dem »Abzweigw-Öleinlaß 200 angeordnet ist, der mit der Leitung 202 in Verbindung steht, welche ihrerseits an die Einlaßöffnung 92 der Nut 90 der Primär-Pumpeinrichtung angeschlossen ist. Bei dieser Ausführungsform steht die Leitung 102 mit der Fluid-Begrenzungs-Mündung 106 und dem Steuerventil 108 in Verbindung.

Die Wirkungsweise der in Fig. 2 veranschaulichten Vorrichtung ist dieselbe wie für Fig. 1 beschrieben, ss abgesehen davon, daß die Menge des abgeleiteten Öls durch das Kugelventil 108 über die äußere Umführungs-Leitung 104 geregelt wird.

Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform ist im wesentlichen dieselbe wie die oben beschriebenen Ausführungsformen mit folgenden Ausnahmen. Bei der in Fig. 3 veranschaulichten Ausführungsform befinden sich die Nuten 90 und 98 für die Primär- bzw. die Rückumlauf-Pumpvorgänge auf verschiedenen Radien in der Endplatte der Pumpe. Ferner sind eine getrennte h_S Abfluß-Nut 300 und -Öffnung 302 für den Ausgang der Primär-Pumpeinrichtung vorgesehen und eine getrennte Abfluß-Nut 306 und -öffnung 308 für den Ausgang der Rückumlauf-Pumpeinrichtung. Ferner haben die Schaufeln A und ß und die zugehörigen Schlitze in dem Rotor unterschiedliche Längen, so daß die Schaufeln A und ihre zugehörigen Schlitze nur von Nut 98 bis Nut 306 pumpen und die Schaufeln ß und ihre zugehörigen Schlitze nur von Nut 90 bis Nut 300. Zusätzlich sind die Mittel für die Drosselung des kombinierten Stroms (Mündung 106), die auf den Fluiddruck ansprechende Steuereinrichtung (Kugelventil 108) und die Umführungsleitung 104 außerhalb der Pumpe angeordnet. Die Abfluß-Öffnung 302 für die Primär-Pumpeinrichtung ist über die Leitung 310 mit der gemeinsamen Leitung 312 und die Abfluß-Öffnung 308 für die Rückumlauf-Pumpeinrichtung über die Leitung 314 ebenfalls mit der gemeinsamen Leitung 312 verbunden. Die Fluid-Drossel-Mündung 106 ist in der Leitung 312 untergebracht, und die Umführungsleitung 104 verbindet die gemeinsame Leitung 312 mit der Öleinlaß-Leitung 40. Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform (F i g. 3) ist dieselbe wie die der oben beschriebenen Ausführungsformen.

Der Fluidausgang aus den Abfluß-Öffnungen 302 und 308 wird über die Leitungen 310 bzw. 314 in die gemeinsame Leitung 312 und durch die fluiddrosselnde Mündung 106 und in die Umführungsleitung 104 geleitet. Je nach dem Fluiddruck, der in der fluiddrosselnden Mündung 106 (je nach der Dichte, also je nach der im Rückumlauf befindlichen Luft, also je nach dem Flüssigkeitsstand) ausgeübt wird, wird das Durchfluß-Steuerventil 108 veranlaßt zu öffnen oder zu schließen, so daß ein Teil des kombinierten Fluidausgangs in die öleinlaßleitung 40 abgelenkt und hierdurch das in die Primär-Pumpeinrichtung fließende Frischöl reguliert wird.

Fig. 4 veranschaulicht abweichend ausgebildete Mittel für die Regelung des Fluidspiegels in dem Separator 34 nach F i g. 3. Die Leitungen, fluiddrosselnden Mündungen und Ventile, die in F i g. 4 dargestellt sind, werden anstelle der Leitungen 312 und 104, der fluiddrosselnden Mündung 106 und des Ventils 110 verwendet. In F i g. 4 steht die Leitung 310, die von der Abfluß-Öffnung 302 der Primär-Pumpeinrichtung, wie in F i g. 3 gezeigt, ausgeht, mit der Leitung 402 in Verbindung, und die Leitung 314 verbindet die Auslaß-Öffnung 308 der Rückumlauf-Pumpeinrichtung, wie in Fig.3 dargestellt, mit der Leitung 404. Die Umführungsleitungen 402 und 404 stehen mit der gemeinsamen Leitung 406 (die der Leitung 16 in F i g. 1 bis 3 entspricht) und der Öleinlaßleitung 40 in Verbindung, die an die Einlaßöffnung 42 der Primär-Pumpeinrichtung angeschlossen ist. Die Leitungen 402 und 404 enthalten fluiddrosselnde Mündungen 408 bzw 410 und Fluidsteuerventile 412 bzw. 414.

Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform ist in wesentlichen dieselbe wie die der in F i g. 3 dargestelltei Ausführungsform. Jc nach den Fluiddrückcn de Ausgangs der Primär-Pumpeinrichtung, der in de Leitung 310 fließt, und des Ausgangs der Rückumlaul Pumpeinrichtung, der in der Leitung 314 fließt, könne die Ventile 412 bzw. 414 geöffnet werden, wobei si einen Teil der Ausgänge dieser Pumpeinrichtunge zurück zu der Öleinlaß-Leitung 40 ableiten.

F i g. 5 zeigt eine schcmatischc Darstellung eines Tei der Vorrichtung nach der Erfindung, wobei öl von di Ölquelle und dem Vorratsbehälter von einem Teil ά> Pumpen-Verdichters nach Fig. !,der als der Verdicht bezeichnet wird, gepumpt wird. Bei der Ausführung form nach Fig. 5 wirkt der Verdichterteil als eii

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Saugpumpe, um Flüssigkeit plus Luft, die von der Flüssigkeit entweder beabsichtigt oder infolge unbeabsichtigten Einsickerns durch etwa fehlerhafte Saugleitungen mitgeführt wird, zu pumpen. Der Pumpenteil, der die Wirkung der Schaufeln in den ihnen zugehörigen Schlitzen ausnutzt, wird für den Rückumlauf des Öls verwendet. Dieses System umfaßt eine Primär-Pumpeinrichtung, die eine erste kurvenförmige Nut 500 einschließt, welche mit der öleinlaß-öffnung 502 arbeitsmäßig verbunden ist, welch letztere mit der ölzufuhr über die Leitung 40 in Verbindung steht, wobei die Nut 500 mit dem Pumpraum zwischen dem Rotor 64 (Fig. 1) und den Kammerwänden 76 (F i g. 1) verbunden ist. Die gekrümmte Auslaß-Nut 504 steht in Verbindung mit dem Pumpraum zwischen dem Rotor und den Wänden der Pumpenkammer sowie mit der Auslaß-Öffnung 506.

Bei dieser Ausluhrungsform findet der Pumpvorgang in dem Raum zwischen dem Rotor und den Kammerwänden statt und ist im wesentlichen derselbe wie nach Fig. 1 mit der Ausnahme, daß in F i g. 1, wo ein Gas zum Fließen gebracht wird, eine Gelegenheit geboten wird zur Verminderung des Volumens des eingeschlossenen Gases, wenn es durch die Wirkung des Rotors und der von ihm geführten Schaufeln umgeführt wird. Eine solche Volumenverringerung, die unter der Bezeichnung eingebaute Verdichtung bekannt ist, ist bei einer Flüssigkeit nicht zulässig, da Flüssigkeiten im wesentlichen nichtkompressibel sind. Während der Zweck der Vorrichtung nach Fig. 5 in der Behandlung einer Flüssigkeit mit einem erheblichen Gaszusatz besteht, braucht ein solcher Gaszusatz nicht immer aufzutreten. Um demgemäß gegen Schaden Vorsorge zu treffen für den Fall, daß gasfreie Flüssigkeit in die Pumpe eintritt, muß die Ausführungsform nach F i g. 5 Vorsorge treffen, daß, sobald die Verbindung zwischen der Einlaß-Nut 500 und der Pumpenkammer beendet ist, eine Verbindung mit der Auslaß-Nut 504 hergestellt wird.

Ferner wird bei dieser Ausführungsform die hin und hergehende Bewegung der Schaufeln für den Wiederumlauf des Öls benutzt. Es ist also eine Nut 508 vorgesehen sowiie eine Wiederumlauf-Einlaß-Öffnung 510, die mit der Wiederumlauf-Leitung 124 in Verbindung steht, welche an das Ausflußrohr 122 des Separators 34 angeschlossen ist. Dieser Teil der Rückumlauf-Pump-Einrichtung ist betriebsmäßig mit der Abfluß-Nut 512 und der entsprechenden Abflußöffnung 514 für den Rückumlauf-Pump-Ausgang verbunden. Die Rückumlauf-Abfluß-Öffnung 514 steht in Verbindung mit der gemeinsamen Leitung 312 über die Leitung 314, und die Primär-Pump-Einrichtung-Abfluß-öffnung 50() steht über die Leitung 310 mit der gemeinsamen Leitung 312 in Verbindung. Die gemeinsame Leitung 3IS, die zu der Leitung 16 und dem Separator 34 führt, enthält eine fluiddrosselnde Mündung 106 und die Umführungsleitung 104, die das Durchflußsteuerventil 108 enthält. Die Wirkungsweise der Ausführungsform nach Fig. 5 ist im wesentlichen dieselbe wie für die Ausführungsform nach Fig. 1 beschrieben, wobei das Ventil 108 den abgezweigten Strom entsprechend der Dichte des in Rückumlauf gebrachten Öls regelt, die ihrerseits von dem in dem Behälter 120 angesammelten Flüssigkeitsspiegel abhängt, so daß der ölzufluß zu der Vorrichtung entsprechend der Zuflußgeschwindigkeit zu der Brennerdüse gesteuert wird.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 6 ist im wesentlichen dieselbe wie nach F i g. 5, abgesehen davon, daß sie umgekehrt ist. Das heißt, das öl von der ölzufuhr (das Primäröl) wird durch die Schaufelwirkung (d.h. über die Nuten 508 und 512 zur Leitung 314 nach Fig.6) gepumpt, und das in Rückumlauf gebrachte öl wird durch den Teil gepumpt, der vorher (nach Fig. I) der Verdichter war (d.h. der Raum zwischen dem Rotor und den Wänden der Pumpenkammer), wobei die Wirkung eines kombinierten Verdichters und einer ölpumpe erzielt wird.

ίο Die Ausführungsform nach F i g. 7 ist im wesentlichen dieselbe wie die nach Fig. 1 mit der Ausnahme, daß kombiniertes Ausgangsöl von der Abflußöffnung 100 durch die Leitung 700 in den Verdichter-Ansaugbereich geführt wird. Die Nut 84 steht mit dem Verdichterraum zwischen dem Rotor 64 und den Wänden der Pumpenkammer in Verbindung. Der kombinierte Fluid-Ausgangsstrom von der Nut 84 wird verdichtet und der Nut 92 nach F i g. 1 und der Auslaß-Öffnung 18 zugeleitet sowie weiter über die Leitung 16 zu dem Separator 34. Tatsächlich hat die besondere Ausführungsform nach Fig. 7 die Wirkung, eine zweistufige Pumpe vorzusehen.

Die Ausführungsform nach F i g. 7 arbeitet wie folgt. Der Ausgang aus der Primär-Pump-Einrichtung und der Rückumlauf-Pump-Einrichtung, die unter Bezugnahme auf F i g. 1 beschrieben wurden, wird über die Wirkung der Schaufeln in die Abfluß-Nut 99 und die Abfluß-Auslaß-Öffnung 100 gepumpt. Kombiniertes Ausgangsfluid aus der Auslaß-Öffnung 100 fließt in die Leitung 700 und die Leitung 702, die mit der Umführungsleitung 104 in Verbindung steht; wenn der Fluiddruck des kombinierten Ausgangsfluids aus der Abfluß-Öffnung 100 unter einem vorbestimmten Wert liegt, ist er nicht befähigt, das Ventil 108 zu öffnen, und alles öl fließt zurück zu der Einlaß-Öffnung 15 der Nut 84, um weiter gepumpt zu werden. Kombiniertes Fluid aus der Nut wird verdichtet und über die Nut 92 und die Auslaß-Öffnung 18 zu dem Separator 34 abgeführt. Wenn jedoch das kombinierte Auslaßfluid aus der Auslaß-Öffnung 100 einen höheren als den vorbestimmten Druck aufweist, öffnet sich das Steuerventil 110, so daß ein Teil des kombinierten Ausgangsfluids auf die Einlaßseite der Pumpe umgeleitet wird.
Wie bereits erwähnt, ermöglicht die erfindungsgemä-

ße Vorrichtung einen großen Fortschritt und eine beträchtliche Verbesserung gegenüber Anlagen nach dem Stand der Technik, die für die Lieferung von in Lufi zu zerstäubendem Öl bestimmt sind. Die Zerstäubung von Flüssigkeiten mit Hilfe von Gasstrahlen wird au einem weiten Anwendungsgebiet benötigt, wie z.B. die Verteilung von landwirtschaftlichen Sprühmitteln, In sektiziden, Erzeugung von Nebel, Befeuchtung vor Stäuben zwecks Niederschlagung usw. Die Erfindung bietet die Vereinfachung, daß sie ein umlaufende:

Element aufweist, welches die drei Fluidpumpvorgäng( bewirkt, das Verdichten des Gases, das Pumpen dei Flüssigkeit aus einer Primär-Quelle und den Rückumlau von Flüssigkeit von einem Behälter zwecks Aufrechter haltung des Spiegels darin und zur Steuerung de:

Zustroms von Flüssigkeit von der Primär-Quelle, wöbe dies alles ohne Verwendung des konventionellen schwimmerbetätigten ZufluQ-Steuer-Mechanismus er folgt.

Bei Anwendung der Vorrichtung, z.B. für ölbrenner

fördert die Unveränderlichkeit des ölspiegels in den Separator-Behälter die Qualität der Verbrennun) dadurch, daß ein gleichmäßiger ölstrom erzeugt wire der seinerseits eine gleichmäßige und glatte Flammi

ergibt.

Die in der Zeichnung veranschaulichten Fluidbehandlungsvorrichtungen stellen bevorzugte Ausführungsformen dar. Andere in die Erfindung eingeschlossene Ausführungsformen umfassen die folgenden: diejenigen, die andere als die dargestellten Luft-Öl-Separatoren und Zerstäubungseinrichtungen verwenden; diejenigen, bei denen getrennte Pumpen für die Durchführung des Primär- und Rücklauf-Pumpvorgangs verwendet werden. Ferner kann der Antrieb oder der Motor, der für die Pumpenverdichtereinheit nach der Erfindung verwendet wird, gebraucht werden, um ein Verbrennungsluftgebläse entweder über eine verlängerte Antriebswelle oder einen Riemen- oder Ketten-Trieb anzutreiben. ,₅

Die Pumpen-Verdichter-Kombination läßt sich in einer Vorrichtung benutzen, in der abgesehen von dem Pumpen-Verdichter selbst ein umgepumptes Schmiermittel nicht benötigt wird. Es ist ferner darauf

hinzuweisen, daß das Flüssigkeitsspiegelsteuersystem in jedem Zusammenhang gebraucht werden kann, wo es wünschenswert ist, einen bestimmten Flüssigkeitsstand in einem Behälter aufrechtzuerhalten, der von einer anderen Quelle beliefert und von dem Flüssigkeit abgezogen wird.

Es ist ferner zu beachten, daß gewünschtenfalls die in der Mündung festgestellten Druckveränderungen (von den Dichteveränderungen infolge der Pegelstandänderungen der Flüssigkeit herrührend) benutzt werden können, um eine geeignete Strömungssteuervorrichtung zu betätigen, die den Primärzufluß verändert und dadurch einen gewünschten Flüssigkeitsstand aufrechterhält. Dies unterscheidet sich etwas von den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen, bei dener die Druckänderungen den Primär-Zufluß indirekt durch die Zwischenwirkung zwischen dem Primär und derr Rückumlauf-Fluß verändern.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur schwimmerlosen, selbsttätigen Regelung eines Flüssigkeitsspiegels in einem Behälter mit einer ein Gas-Flüssigkeitsgemisch fördernden Pumpe, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (10) das Gas-Flüssigkeitsgemisch dem Behälter (118) über ein Ansaugrohr (122) mit auf der Sollhöhe des Flüssigkeitspegels in dem Behälter (118) liegender Eintrittsöffnung entnimmt und daß ein die Flüssigkeitszufuhr zu dem Behälter (118) entsprechend den vor einer Auslaßöffnung (106) für das von der Pumpe (10) geförderte Gemisch gemessenen, durch die Änderung der Anteile von Flüssigkeit und Gas in dem Gemisch bedingten Druckänderungen drosselndes Steuerventil (108) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung für die Zufuhr von Flüssigkeit zu dem Behälter (118) eine Leitung (16) und ein mit dieser verbundenes Druckerftlastungsventil (114) umfaßt, und daß die Einrichtung für den Ausfluß von Flüssigkeit und Gas aus der Auslaßöffnung (112) eine Pumpeneinrichtung (58, 72, 74) umfaßt, die einen Auslaß (100) aufweist, und daß die letzterwähnte Einrichtung eine zweite Leitung (102) aufweist, die den Auslaß (100) mit der ersten Leitung (16) verbindet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (90, 74, 130) einen Einlaß (42) und einen Auslaß (100) aufweist, eine Einrichtung (12, 22, 30, 28), die den Einlaß (42) mit einer Flüssigkeitszufuhr (26) verbindet, eine Einrichtung (!02), die den Auslaß (100) mit dem Einlaß (16) des Behälters (118) verbindet, eine Einrichtung (106) zum Drosseln des Flüssigkeitsstroms von der Pumpe, die die Erzeugung eines Flüssigkeitsdrucks in dem Auslaß ermöglicht, wobei die Einrichtung für den Ausfluß aus der Auslaßöffnung (112) eine Leitung (124) umfaßt, die die Ausflußöffnung (112) mit dem Einlaß (42) verbindet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß der Pumpe einzelne Einlaßteile (90,98) aufweist, die mit der Flüssigkeitszufuhr (12, 26) und der Ausflußöffnung (122) verbunden sind, sowie Mittel (42,48), um nacheinander jedem Einlaßteil (90,98) Flüssigkeit zuzuführen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe Mittel (52, 74) für das Verdichten eines Gases und für die Zufuhr verdichteten Gases zu den Auslassen enthält.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (118) geschlossen ist und einen Gasauslaß (38) aufweist, der mit ihm oberhalb des Flüssigkeitsspiegels (129) in Verbindung steht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe eine Drehschieberpumpe ist mit einem Hohlraum (52), mit einem zylindrischer Rotor (64), der exzentrisch in dem Hohlrauir. gelagert ist und eine Mehrzahl radialer Schlitze (72) aufweist, in denen Schieber oder Schaufeln (74) vergleitbar sind, und mit Gas- und Flüssigkeitsein-IaB- und -auslaßmitteln, die mit dem Raum (152) zwischen dem Rotor (64) und der Hohlraumwand und dem Raum (130) zwischen den inneren Enden der Schaufeln (74) und den Böden der Schlitze (72) in Verbindung stehen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (64) Schlitze (72) von mindestens zwei verschiedenen Tiefen aufweist, in denen Schaufeln (74) von mindestens zwei verschiedenen Tiefen gleiten, wobei ein Einlaß und ein Auslaß mit den Räumen zwischen den Schaufeln der einen Tiefe und den Böden der zugehörigen Schlitze und ein Einlaß und ein Auslaß mit den Räumen zwischen Schaufeln der anderen Tiefe und den Böden der zugehörigen Schlitze in Verbindung stehen.