DE2704863A1

DE2704863A1 - Rueckschlagventil fuer eine fluessigkeitsring-gaspumpe

Info

Publication number: DE2704863A1
Application number: DE19772704863
Authority: DE
Inventors: Erhardt Klein
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1977-02-05
Filing date: 1977-02-05
Publication date: 1978-08-10
Also published as: NL7800789A; FR2379716A1; BR7800694A

Description

Anlage zum Patentgesuch der H 77/10

Klöckner-Humboldt-Deutz Chr/Wr

Aktiengesellschaft -

vom 2. Febr. 1977

Rückschlagventil für eine Flüssigkeitsrin^-Gaspumpe

Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil für eine Flüssigkeitsring-Gaspumpe zum druckabhängigen Abdecken beziehungsweise Freigeben von Druckauslaßöffnungen einer Steuerscheibe, die den Pumpenarbeitsraum vom Gehäusesaugraum und Gehäusedruckraum abtrennt.

Bei der Flüssigkeitsring-Gaspumpe ist in einem teilweise mit Wasser gefüllten Arbeitsraum, der aus dem Gehäuse und den Steuerscheiben gebildet wird, ein mit Schaufeln oder Flügeln versehenes Laufrad exzentrisch angeordnet. Durch die Drehung des Rades wird das Wasser nach außen geschleudert und bildet so einen mitumlaufenden Ring, den das Gehäuse und die beiderseitigen Steuerscheiben führen, welche letztere den Pumpenarbeitsraum an den Stirnseiten des Schaufelrades abdichten. Das Gas wird durch einen sichelförmigen Saugschlitz der Steuerscheiben angesaugt und durch einen kleineren sichelförmigen Druckschlitz der Steuerscheiben aus dem Pumpenarbe itsraum wieder hinausgedrückt. Der sichelförmige Druckschlitz ist für den kleinsten wirtschaftlich erreichbaren Ansaugdruck ausgelegt, bei einer Vakuumpumpe zum Beispiel 30 Torr. Weil beim Betrieb der Pumpe das Druckverhältnis

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zwischen Saugseite und Druckseite nicht maximal bleibt, sondern schwankt, zum Beispiel beim Anfahren der Pumpe, ist in Drehrichtung des Flügelrades gesehen vor dem sichelförmigen Druckschlitz in der Steuerscheibe beziehungsweise in den Steuerscheiben eine Anzahl von kleineren, einzelnen Druckauslaßöffnungen angeordnet, die druckabhängig je nach dem örtlichen augenblicklichen Druckverhältnis zwischen Flügelradzelle und Gehäusedruckraum geöffnet oder mittels eines Rückschlagventiles geschlossen werden.

Bekannt ist, daß das Rückschlagventil aus Ventilkugeln besteht, die innerhalb von Ventilkäfigen frei schwebend den einzelnen Druckauslaßöffnungen der Steuerscheibe zugeordnet sind. Bei den Kugelventilen ist aber eine sichere Funktion des Ventiles infolge des unkontrollierbaren Verschleißes der Kugeln nicht gewährleistet. Außerdem ist die Anzahl der anbringbaren Druckauslaßöffnungen infolge der erforderlichen Stege von Kugel zu Kugel bei der Steuerscheibe sowie bei den Kugelkäfigen begrenzt, wodurch ein kontinuierlicher Druckausgleich in den Flügelradzellen und eine genaue Anpassung an das augenblickliche Druckverhältnis zwischen jeder Flügelradzelle und dem Gehäusedruckraum nicht gewährleistet ist. Bekannt ist auch, daß das Rückschlagventil aus einer einzigen, flexiblen Ventilplatte besteht, die mit Ausnahme des sichelförmigen Druck-

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Schlitzes sämtliche Druckauslaßöffnungen gemeinsam überdeckt und von der Oberfläche der Steuerscheibe mit einem begrenzten Hub frei abhebbar ist (DT-AS 1 503 605). Durch diese längliche flexible Ventilplatte ist jedoch eine genaue Anpassung der Anzahl der notwendigen Druckauslaßöffnungen an das augenblickliche Druckverhältnis zwischen Flügelradzelle und Gehäusedruckraum nicht möglich, weil zum Beispiel beim Öffnungsvorgang beziehungsweise Abheben der Ventilplatte durch die Hubbewegung eine Beeinflussung von einer Druckauslaßöffnung zur anderen Öffnung besteht, auch wenn die anstehende augenblickliche Druckdifferenz ein öffnen der jeweiligen Druckauslaßöffnung noch gar nicht zulassen würde.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das obengenannte Rückschlagventil für eine Flüssigkeitsring-Gaspumpe dahingehend zu verbessern, daß es eine ständige optimale Anpassung der Anzahl wirksamer Druckauslaßöffnungen beziehungsweise des Beginns des Gasausschubes an das augenblickliche oder geforderte Druckverhältnis zwischen Saugseite und Druckseite der Pumpe gewährleistet.

Diese Aufgabe wird bei einem Rückschlagventil der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dieses aus mehreren in ihrer Bewegung voneinander unabhängigen flexiblen Ventilzungen besteht, die jeweils eine bestimmte Anzahl der

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Druckauslaßöffnungen überdecken und die jeweils an ihrem einen Ende mit der Steuerscheibe fest verbunden sind, während das andere Ende der Ventilzungen von der Steuerscheibe begrenzt abhebbar ist.

Durch die erfindungsgemäßen einzelnen Ventilzungen wird der Beginn des Gasausschubes in Abhängigkeit von der augenblicklichen Druckdifferenz zwischen Flügelradzelle und Gehäusedruckraum exakt und optimal eingestellt und, in Drehrichtung des Flügelrades gesehen, je nach Änderung dieses Druckverhältnisses vorverlegt oder rückverlegt. Dadurch werden verlustbringende Überdrücke in den Flügelradzellen sowie eine Gasrückströmung bei Unterdruck vermieden, wodurch insgesamt ein verlustloser Betrieb erreicht wird.

Die Erfindung und deren weiteren Vorteile werden anhand des in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 die Ansicht auf eine Steuerscheibe einer Flüssigkeitsring-Gaspumpe ,

Fig. 2 ausschnittsweise und vergrößert die Steuerscheibe der Fig. 1 mit daran befestigten erfindungsgemäßen Ventilzungen ,

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Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III - III der Fig. 2.

Die Steuerscheibe 10 einer Flüssigkeitsring-Gaspumpe trennt den hinter der Scheibe gelegenen Pumpenarbeitsraum vom vor der Scheibe gelegenen Gehäusesaugraum 11 und Gehäusedruckraum 12 ab. Innerhalb des Pumpengehäuses ist das gestrichelt Gezeichnete, hinter der Steuerscheibe 10 gelegene Flügelrad 13 exzentrisch gelagert. Beim Drehen des Flügelrades 13 in Drehrichtung 14 entstehen, begrenzt durch die Nabe des Rades, den konzentrisch in der Pumpe umlaufenden nicht dargestellten Flüssigkeitsring und die Radflügel, Arbeitsräume, deren Volumen sich bei der Drehung vom oberen zum unteren Scheitelpunkt vergrößert, nach Überschreitung des unteren Scheitelpunktes wieder abnimmt. Das ergibt bei der gleichmäßigen Verteilung der Arbeitsräume am Umfang des Rades ein kontinuierliches Ansaugen und Ausstoßen des Gases. Durch einen sichelförmigen Saugschlitz 15 in der Steuerscheibe 10 wird das Gas vom Gehäusesaugraum 11 in den Pumpenarbeitsraum eingesaugt und durch einen kleineren Druckschlitz 16 der Steuerscheibe 10 aus den Flügelradzellen 13a in den Gehäusedruckraum 12 wieder ausgeschoben. In Drehrichtung des Flügelrades 13 gesehen ist vor dem Druckschlitz 16 eine Anzahl von kleineren einzelnen Druckauslaßöffnungen 17, zum Beispiel runden Löchern angeordnet. Die diesen öffnungen zugeordneten erfindungsgemäßen Ventilzungen sind in Fig. 1 nicht eingezeichnet.

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Die Größe des Druckschlitzes 16 der Steuerscheibe 10 ist für den kleinsten wirtschaftlich erreichbaren Ansaugdruck ausgelegt, zum Beispiel für ein Vakuum mit einem Saugdruck von 30 Torr bei einem Enddruck von 760 Torr. Dieses große Druckverhältnis ist normalerweise nur mit einer zweistufigen Pumpe zu erzielen. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist dem Druckschlitz 16 in Drehrichtung des Flügelrades 13 gesehen eine vergleichsweise große Anzahl von Gruppen 17a bis 17e von Druckauslaßöffnungen vorgelagert, welche individuell und voneinander unabhängig durch einzelne flexible Ventilzungen 18a bis 18e zu öffnen und zu schließen sind. So überdeckt die flexible Ventilzunge 18a die Lochgruppe 17a der Steuerscheibe 10, die Ventilzunge 18b die Lochgruppe 17b usw. Die Ventilzungen 18a bis 18e sind jeweils an ihrem einen Ende mit der Steuerscheibe 10 fest verbunden, während das andere Ende der Ventilzungen von der Steuerscheibe begrenzt abhebbar ist. Zur Begrenzung der Hubbewegung der flexiblen Ventilzungen 18a bis 18e sind diese zwischen der Steuerscheibe 10 und starren Anschlagplatten 19, 20, 21 angeordnet. Zweckmäßig sind die Ventilzungen und die zugehörigen Anschlagplatten an einer gemeinsamen Befestigungsstelle an der Steuerscheibe eingespannt. So zeigt die Fig. 3 am Beispiel der Anschlagplatte 19» daß diese gemeinsam mit der Ventilzunge 18a, beziehungsweise 18b, mittels Schraubenbolzen 22 an der Steuerscheibe 10 eingespannt ist. Deutlich

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ist zu sehen, daß die Anschlagplatte 19 sowie auch die übrigen Anschlagplatten von der Steuerscheibe um einen bestimmten Winkel abgeknickt ist, damit sich die flexiblen Ventilzungen 18 genügend weit von den Lochgruppen 17 abheben können. Aus Fig. 3 geht auch hervor, daß die Steuerscheibe 10 den Pumpenarbeitsraum 23 vom Gehäusedruckraum 12 abtrennt. Mit 22a sind die Befestigungsbolzen der übrigen Anschlagplatten und Ventilzungen bezeichnet. Zweckmäßig ist mehreren Ventilzungen eine gemeinsame Anschlagplatte zugeordnet.

Je kleiner das Druckverhältnis zwischen Saugseite und Druckseite ist, insbesondere beim Anfahren der Pumpe, desto früher muß der Beginn des Gasausschubes liegen, weil die Gasdurchsat zmenge, bezogen auf Normaldruck, vergleichsweise groß ist. Umgekehrt muß bei größerem Druckverhältnis der Beginn des Gasausschubes in Drehrichtung des Flügelrades gesehen später liegen, bis beim größten Druckverhältnis, zum Beispiel Saugdruck 30 Torr und Enddruck 760 Torr, nur noch der Druckschlitz 16 als Durchlaßöffnung zwischen Pumpenarbeitsraum 23 und Gehäusedruckraum 12 übrig bleibt. Diese Anforderungen erfüllt die Erfindung optimal, denn durch die erfindungsgemäßen, voneinander unabhängigen flexiblen Ventilzungen, die sich bei ihrer Bewegung gegenseitig nicht beeinflussen, wird eine selbsttätige sektorenweise Veränderung des Beginnes des Gasausschubes zur Anpassung an das augenblickliche Druckver-

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hältnis zwischen Flügelradzellen 13a und Gehäusedruckraum 12 ermöglicht. Durch die Ventilzungen 18a bis 18e wird also selbsttätig die Anzahl der wirksamen Gruppen 17a bis 17e von Druckauslaßöffnungen in der Steuerscheibe 10 verändert. Ein verlustbringender Überdruck in den Flügelradzellen 13a sowie eine Rückströmung von Gas bei Unterdruck in den Flügelradzellen werden vermieden, wodurch sich ein verlustloser Pumpenbetrieb ergibt. Das große Druckverhältnis zwischen Saugdruck 30 Torr und Enddruck 760 Torr ist einstufig zu erreichen.

Die Ventilzungen 18a bis 18e sind etwa so angeordnet, daß sie jeweils Gruppen 17a bis 17e von Druckauslaßöffnungen mit örtlich etwa gleichem Druck überdecken. Die Öffnungen können eine beliebige Querschnittsform haben. Die flexiblen Ventilzungen 18a bis 18e können aus dünnwandigem korrosionsfestem Metallblech, zum Beispiel aus nichtrostendem Stahl, oder aus schmutzabweisendem Kunststoff bestehen, zum Beispiel Polytetrafluorethylen, dünnem Vulkollan oder Vulkoferran.

Patentansprüche

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Claims

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Patentansprüche

Λ J Rückschlagventil für eine Flüssigkeitsring-Gaspumpe zum druckabhängigen Abdecken beziehungsweise Freigeben von Druckauslaßöffnungen einer Steuerscheibe, die den Pumpenarbeitsraum vom Gehäusesaugraum und Gehäusedruckraum abtrennt, d adurch gekennzeichnet, daß das Ventil aus mehreren in ihrer Bewegung voneinander unabhängigen flexiblen Ventilzungen (18a bis 18e) besteht, die jeweils eine bestimmte Anzahl der Druckauslaßöffnungen (17a bis 17e) überdecken und die jeweils an ihrem einen Ende mit der Steuerscheibe (10) fest verbunden sind, während das andere Ende der Ventilzungen von der Steuerscheibe begrenzt abhebbar ist.

2. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flexiblen Ventilzungen (18a bis 18e) zwischen der Steuerscheibe (10) und starren Anschlagplatten (19» 20, 21) angeordnet sind, welche die Kubbewegung der Ventilzungen begrenzen.

3. Rückschlagventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilzungen (18) und die zugehörigen Anschlagplatten (19» 20, 21) an einer gemeinsamen Befestigungsstelle (22, 22a) an der Steuerscheibe (10) eingespannt sind.

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k. Rückschlagventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehreren Ventilzungen (18) eine gemeinsame Anschlagplatte (19, 20, 21) zugeordnet ist.

5. Rückschlagventil nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilzungen (18a bis 18e) so angeordnet sind, daß sie jeweils Gruppen (17a bis 17e) von Druckauslaßöffnungen mit etwa gleichem Druck überdecken.

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