DE2857227A1

DE2857227A1 - Fluessigkeitsringpumpe

Info

Publication number: DE2857227A1
Application number: DE19782857227
Authority: DE
Inventors: Harold K Haavik
Original assignee: Nash Engineering Co
Current assignee: Nash Engineering Co
Priority date: 1977-11-07
Filing date: 1978-11-06
Publication date: 1980-10-02
Also published as: GB2041446A; BR7807287A; FI783343A; AU4132678A; NL7815041A; GB2041446B; AU524905B2; DE2857227C2; US4172694A; FI62894B; SE7909725L; FI62894C; BE35T1; EP0002117A1

Description

5. Juni 1980 W.2808V80 20/K P 28 57 227.2

The Nash Engineering Company Norwalk, Conn., (V.St.A.)

Flüssigkeitsringpumpe.

Die Erfindung bezieht sich auf Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen und Kompressoren (liquid ring pump), die nachfolgend zur Vereinfachung als Flüssigkeitsringpumpen bezeichnet werden« Bekannte PlUssigkeitsringpumpen weisen einen Rotor auf, welcher eine Mehrzahl von sich in Längsrichtung erstreckenden, im allgemeinen radial angeordneten Flügeln hat, welche die Arbeitskammern oder -ausnehmungen festlegen. Der Rotor ist innerhalb eines exzentrischen Gehäuses angeordnet und mit einer Flüssigkeitsabdichtung versehen, welche in das Gehäuse eingesetzt ist, wobei diese zur Zentrifugalkraft, die vom Rotor erzeugt wird, gebildet wird, um einen Ring zu bilden, welcher dem Gehäuse folgt. Oa das Gehäuse exzentrisch ist, wird der Flüssigkeitsring abwechselnd in Richtung auf die Rotorachse vorbewegt und von dieser wegbewegt, um eine Pumpwirkung innerhalb der Ausnehmungen bzw. Arbeitskammerη zu erzeugen.

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Das Gehäuse kann entweder einen einzigen Flügel festlegen, und in diesem Fall ist die innere Wand im allgemeinen kreisförmig ausgebildet und auf einer Achse zentriert, welche zu der Rotordrehachse versetzt ist, so daß für jede Umdrehung des Rotors ein Pumpzyklus stattfindet. Das Gehäuse kann jedoch auch mehrere Flügel aufweisen (im allgemeinen zwei Flügel), und in diesem Fall finden soviele Pumpzyklen pro Umdrehung des Rotors statt, wie Flügel vorhanden sind (US-PS 3 154 240 und US-PS 3 588 283).

Für gewöhnlich sind Pumpen dieser Art entweder mit einer mittleren öffnung oder m it einer seitlichen öffnung versehen. Bei der mittigen Einlaßöffnung ist der Einlaßteil innerhalb eines zylindrischen oder konisch ausgestalteten Hohlraums innerhalb des Rotors angeordnet und weist Durchgänge auf, die in Einlassen enden, mit welchen die offenen radial inneren Enden der Rotorkammern aufeinanderfolgend in Ausrichtung gebracht werden können, wenn sich der Rotor dreht.-. Bei einer Ausgestaltung mit seitlichem Einlaß ist der Einlaßteil einer radial angeordneten Platte,."wobei die 3chsialen Enden der Rotorkammern wenigstens teilweise offen ausgebildet sind und aufeinanderfolgend mit den Öffnungen an dem Einlaßteil in Ausrichtung treten, und zwar entsprechend den Einlaß- bzw. Auslaßbereichen im Pumpzyklus. Es sind auch Pumpen konstruiert worden, welche aus Kombinationen der vorgenannten beiden Anordnungen gebildet sind, wobei der Einlaß und der Auslaß in einem radial angeordneten Einlaßteil bzwi in einem zentral angeordneten Einlaßteil angeordnet ist.

Ein Merkmal, welches allen diesen Pumpen gemeinsam ist, ist die Anordnung eines Kopfteils, welcher zu den Einlassen an den Längsenden des Gehäuses führt.

Die Parameter, welche vorherrschend die Kapazität bzw. Leistung dieser Pumpe festlegen, sind der Durchmesser und

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die Länge des Rotors, welche wesentlich das Rotorkammervolumen und die Geschwindigkeit bestimmen, mit welcher sich der Rotor dreht. Die Arbeitsspitzengeschwindigkeit des Rotors wird durch das Betriebsverhalten und durch Verschleißerscheinungen festgelegt, und zwar auf ungefähr 27,5.m/s (90 fps), wobei die Spitzengeschwindigkeit als die tangentiale Geschwindigkeit des Rotors festgelegt ist, welche an seinem äußeren Durchmesser gemessen wird. Im allgemeinen ist eine Spitzengeschwindigkeit von ungefähr 12 m/s (40 fps) eine minimale Geschwindigkeit, unterhalb welcher die Pumpe kein brauchbares Kompressionsverhältnis hat. Oberhalb einer Geschwindigkeit von ungefähr 15 m/s (50 fps) verschlechtert sich das Betriebsverhalten der Pumpe, wobei hier auf die Leistung in PÖ " abgestellt wird, die erforderlich ist, um ein gegebenes Gas volumen zu pumpen, und dieses Verhältnis wird nachfolgend mit HP/CFM bezeichnet, mit anderen Worten erhöht sich das HP/CFM-Verhältnis proportional zum Quadrat der Spitzengeschwindigkeit.

Wegen der Begrenzungen der Spitzengeschwindigkeit ist der Drehzahlbereich, in welchem eine Pumpe wirksam arbeiten kann, umgekehrt proportional· zu ihrem Durchmesser. Dies bedeutet, daß eine Pumpe mit großem Durchmesser mit einer niedrigeren Drehzahl laufen muß, damit sich ihre Spitzengeschwindigkeit in einem wirtschaftlich vernünftigen Bereich hält. Da ein Motor mit niedriger Geschwindigkeit jedoch im allgemeinen teurer ist und verhältnismäßig teure Geschwihdigkeitsherabsetzungseinrichtungen benötigt, ist es oft attraktiv, die Leistung bzw. Kapazität der Pumpe durch Vergrößern der Länge der Pumpe zu erreichen, anstatt deren Durchmesser zu vergrößern.

Es ist offensichtlich, daß eine vergrößerte Pumpenleistung dadurch erzielt werden kann, daß die Länge vergrößert wird, und zwar im Gegensatz zur Vergrößerung des Durchmessers,

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und dies ist erwünscht in Fällen, wo der Hefstell- ' Vorgang diametrale Größenbegrenzungen hat.

Vor dem Anmeldetag bestand eine beschränkende Grenze für die Länge, welche eine Flüssigkeitsringpumpe mit vorgegebenem Rotordurchmesser hatte. Diese Begrenzung wurde festgelegt durch

1. aerodynamische Überlegungen hinsichtlich der Gasströmung durch den Kopfteil und die Rotorkammern hinein und aus diesen heraus, wobei ein außergewöhnliches Längen-Durchmesser-Verhältnis einen außergewöhnlichen Druck-

daß abfall an der Eingangsseite aufwies, so/der volumetrische

Wirkungsgrad verringert wurde.

2. Hydraulische Betrachtungen am Flüssigkeitsring.

Es ist bekannt, daß bekannte FlUssigkeitsringpumpen eine hydraulische Instabilität im Flüssigkeitsring aufweisen, wenn ihr Längen-Durchmesser-Verhältnis außergewöhnlich groß ist. Die Instabilität zeigte sich selbst durch das Auftreten von Geräuschen und außergewöhnlichem Verschleiß, was eine Folge der Kavitation ist, so daß im Endeffekt eine derartige Pumpe wirtschaftlich unzureic-hend war.

3. Die Festigkeit der Welle.

Es ist selbstverständlich, daß die Vergrößerung des Wellen-Durchmessers die Welle weniger biegefest machte,so daß notwendigerweise die Kapazität der Pumpe verringert wurde.

Das Endergebnis dieser Betrachtung ist, daß die praktische Begrenzung einer Flüssigkeitsringpumpe nach dem Stand der Technik ein Längen-Durchmesser-Verhältnis von ungefähr 0,75 für eine Pumpe mit einem Einlaß an der Seite des Rotors war, cih.. eine Pumpe mit einem Kopfteil lediglich an einem Ende des Rotors. Die entsprechende Begrenzung für einen Rotor mit

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• j.

zweiseitigem Einlaß, d.h. eine Pumpe mit einem Kopfteil an jedem achsialen Ende des Rotors,betrug 1,5.

Eine Folge hiervon ist, daß Flüssigkeitsringpumpen mit höherem Volumen eine begrenzte Länge aufweisen und Rotoren mit einem großen Durchmesser benötigen, was schließlich zu niedrigen Drehzahlen führt. Wie bereits ausgeführt, führen alle diese Faktoren zu hohen Herstellungskosten und hohen Motorantriebskosten.

Gemäß der Erfindung ist eine Flüssigkeitsringpumpe vorgesehen, deren Einlaßteile zwischen den achsialen Enden des Rotors so angeordnet sind, daß das zu pumpende Gas denjenigen Bereichen der Rotorkammern zu beiden Seiten des Einlaßteils zugeführt wird.

Es wird bemerkt, daß bei bekannten Pumpen das eintretende Gas in die Kammern durch einen Kopfteil am Ende des Rotors eintritt und von dem Kopfteil zum gegenüberliegende Ende der Kammer strömen muß, um diesen Hohlraum auszufüllen, und bei der vorliegenden Erfindung ist gerade dies nicht der Fall. Mit den zwischen den Enden des Rotors angeordneten Einlaßteilen ist es möglich, die Hohlräume eines längeren Rotors während der begrenzten Zeitspanne zu füllen, die während des Saughubes zu diesem Zweck zur Verfügung stehen.

Bei der Pumpe gemäß der Erfindung sind die Rotorflügel mit Ansnehmungen zwischen ihren Enden versehen, und zwar von ihren radial äußeren Rändern zur Rotornabe gesehen, so daß durch diese Ausnehmungen ein Ringzwischenraum gebildet wird. Einlaßteile, v/elche am Gehäuse befestigt sind, erstrecken sichvom Gehäuse radial nach innen in Richtung auf die Rot'ornabe und in jenen Zwischenraum hinein.

Weitere Ausfuhrungsformen der Flüssigkeitsringpumpe gemäß der Erfindung gehen aus den Patentansprüchen hervor.

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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise erläutert.

Pig.l ist eine Querschnittsansicht einer Pumpe gemäß der Erfindung entsprechend I-I der Fig.2.

Fig.2 ist eine Querschnittsansicht nach II-II nach Fig. 1,

Fig.3 ist eine schaubildliche Ansicht eines Teils einer abgewandelten Pumpe gemäß der Erfindung.

Fig.4 ist eine schaubildliche Ansicht eines weiteren Teils der in Fig.3 gezeigten Pumpe gemäß der Erfindung, wobei einige Teile der Pumpe weggeschnitten sind.

Fig.5 ist ein achsialer Querschnitt einer weiteren Ausführungsform einer Pumpe gemäß der Erfindung.

Fig.6 ist eine Endansicht der in Fig.5 gezeigten Pumpe gemäß der Erfindung.

Fig.7 ist eine schaubildliche Endansicht einer weiteren AusfUhrungsformieiner Pumpe gemäß der Erfindung.

Fig.8 zeigt eine Einzelheit der in Fig.7 gezeigten Pumpe.

Fig. 9 ist eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform einer Pumpe gemäß der Erfindung.

Fig.10 ist eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform einer Pumpe gemäß der Erfindung.

. Fig.11 ist eine Querschnittsansicht einer weiteren AusfUhrungsform einer Pumpe gemäß der Erfindung.

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Die in den Plg.l und 2 gezeigte Pumpe weist eine Rotorantriebsv/elle 10 auf, v/elche in Lagerungen 12 und 14 in Auflagern 16 und l8 gelagert ist, wobei Teile der Lager weggelassen sind, um die Darstellung klarer zu machen. Das Ende der Welle 10 in der Nähe des Lagers 12 ist mit einem bekannten Antriebsmotor verbunden.

Der Rotor 20 weist eine Nabe 22 und Flügel 24 auf, welche sich im wesentlichen in Längsrichtung erstrecken und ra_dial angeordnet und in bete nnter Art und Weise an der Welle 10 befestigt sind. Es ist ersichtlich, daß die Flügel in Längsrichtung erstreckend und radial angeordnet sind, und dies sind relative Ausdrücke. Die Flügel 24 müssen nicht aus einer flachen Platte hergestellt sein, sie können kurvenförmig ausgebildet sein, sie können auch relativ zur Rotorachse in einem gewissen Ausmaß geschrägt sein, um dadurch beispielsweise Geräuschentwicklung .zu unterdrücken oder auch aus hydrodynamischen Betrachtungen heraus. Die Flügel sind bei 23, 30 und J2 mit Ausnehmungen versehen. Diese Ausnehmungen sind so ausgerichtet, daß sie im Rotor einen ringförmigen Zwischenraum festlegen. Es wird bemerkt, daß die Ausnehmungen sich von den radial äußeren Kanten der Flügel zur Nabe des Rotors hin erstrecken.

in Fig.1 ist lediglich aus Zwecken der Vereinfachung der Darstellung ein Rotor-gezeigt, bei welchem die ringförmigen Ausnehmungen herausgeschnitten worden sind, obgleich die vorliegende Erfindung auf derartige Ausnehmungen nicht begrenzt ist. Eine andere zweckmäßige Methode der Herstellung könnte eine Reihe von Rotoren umfassen, wobei Abstandsringe auf der Welle befestigt sind, wobei die Abstandsringe die Rotoren trennen, um auf diese Art und Weise den gleichen geometrischen Aufbau zu erzeugen, wie er in Fig.l gezeigt ist und unter Bezugnahme auf Fig.9 später beschrieben wird.

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Durch die Auflager 16 und 18 sind Gehäuseendwände 40 und 42 gehaltert, wobei diese Endwände Wellenabdichtungen oder Stopfbuchsen 44 und 4β aufweisen, wobei diese Dichtungen das Gehäuse gegenüber dem Austritt von Abdichtungsflüssigkeit und Gas längs der Welle abschließen.

An den Endwänden 40 und 42 und selbstverständlich auch an den Auflagern l6 und 18 ist ein zylindrisches Gehäuse befestigt, jedoch ist die Erfindung nicht auf ein zylindrisches Gehäuse begrenzt. PUr eine Pumpe mit zwei Fltigeln würde das Gehäuse einen im wesentlichen elliptischen Querschnitt aufweisen. In einem Bereich des Gehäuses, welcher mit dem ringförmigen Zwischenraum des Rotors ausgerichtet ist, welcher durch die Ausnehmungen 28 festgelegt ist, befindet sich ein Paar von in Umfangsrichtung im Abstand angeordneten öffnungen 52 und 54, welche in Abwicklungen im wesentlichen rechtwinklige Form haben. In entsprechender Weise befinden sich öffnungen 56 und 58 in Ausrichtung mit den Ausnehmungen 30 und öffnungen 60 und 62 in Ausrichtung mit den Ausnehmungen 32.

Diese öffnungen 52, 56 und βθ dienen der Aufnahme von Einlaß- oder Saugteilen 64, 66 und 68, wobei die öffnungen 54, 58 und 62 der Aufnahme von Einlaßteilen 70, 72 und 74 dienen, es handelt sich bei dteen Teilen um Auslaß- und Einlaßteile.

Die Eingangsteile am Zwischenraum JO des Rotors sind in Fig.2 gezeigt, und diese Teile haben die gleiche Gestalt wie die Einlaßteile an den Zwischenräumen 28 und 22, so daß lediglich die Teile 66 und 72 beschrieben werden.

Der Einlaßteil 66 weist einen im wesentlichen bogenförmig ausgestalteten Körper auf, welcher durch gegenüberliegende radiale Wände 74 und 76 und durch quer angeordnete Wände 78 und 80 (Fig.l) gebildet ist. Die Wandteile 78 und 80

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sind so angeordnet, daß sie aufeinander zulaufen, und zwar in Richtung auf die Rotornabe. Die Neigung dieser Wände ist die gleiche wie die/Sander der Flügel in den Ausnehmungsbereichen. Der Boden des Durchlaßteils ist bei 82 offen ausgebildet. Ci e radial äußeren Ränder der Durchlaßteile sind mit einem Flansch 84 ausgebildet, welcher so ausgestaltet ist, daß er mit der äußeren Fläche des Gehäuses konform ist. Vermittels dieses Flansches und zweckmäßig/Schrauben oder Bolzen wird der Durchlaßteil an einer Stelle am Gehäuse, wie bei 86 angegeben, befestigt. Von der äußeren Seite des Durchlaßteils steht ein Einlaßstutzen 88 mit einem Flansch zur Verbindung mit Rohrleitungen vor.

Die innersten Kanten 92 des Einlaß- oder Saugdurchgangs sind in einem Abstand von der Nabe 22 angeordnet, und zu den Kanten 92 benachbart sind bogenförmige Durchlaßleitungen 94 vorgesehen, welche radial innen liegend zur inneren Fläche der Ringflussigkeit angeordnet sind.

Aus Fig.2 ist zu ersehen ,daß die Auslaßöffnung 72 im Aufbau im wesentlichen übereinstimmend zur Einlaß- oder Saugöffnung 74 ausgebildet ist, jedoch bestehen die nachfolgend beschriebenen Unterschiede. ,

Zwischen benachbarten radialen Wänden der Durchlaßteile sind Blöcke loo und Io2 angeordnet, welche sich von der Gehäusewand zur Nabe des Rotors erstrecken und den Zwischenraum zwischen den Einlaßteilen und benachbarten Rändern der Ausnehmungen der Flügel 24 des Rotors ausfüllen. Um die Einlaßteile und die Blöcke zu montieren, wird zunächst einer der Einlaßteile in seine vorgesehene Lage gebracht, sodann werden die Blöcke durch die öffnung für den anderen Einlaßteil plaziert und darauffolgend wird der andere Einlaßteil an Ort und Stelle festgesetzt. Die Blöcke loo und Io2 dienen dazu, den Flüssigkeitsring stromlinienförmig auszurichten, sie müssen jedoch

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nicht notwendig vorhanden sein, und eine Pumpe ohne diese Blöcke, wobei die Zwischenräume zwischen den Einlaß- und den Auslaßteilen mit FlUssigkeitsabdichtungen ausgefüllt sind, kann ebenfalls erfolgreich arbeiten. Eine derartige Pumpe ist in Fig.11 gezeigt, wobei die innere Begrenzungsfläche des Ringes bei 700 gezeigt ist.

Der bedeutsamste Unterschied zwischen Einlaß- und Auslaßteilen ist der, daß der Auslaßteil sich geradlinig zur Nabe des Rotors mit einem relativ kleinen Spiel zwischen der inneren Fläche und der Rotornabe erstreckt, wobei die Fläche 92 der Einlaßöffnung in einem beträchtlichen Abstand von der Nabe angeordnet ist. Darüber hinaus, obgleich dies nicht aus den Zeichnungen ersichtlich ist, sind die Wände 78 und der Einlaßöffnung so ausgebildet, daß sie ein verhältnismäßig großes Spiel zu den benachbarten Rändern der Rotorflügel, welche die Ausnehmungen festlegen, aufweisen. Auf der anderen Seite sind die entsprechenden Wände der Einlaßöffnungsteile go angeordnet, daß sie ein kleines Spiel mit den Rändern der Flügel haben.

Um die Bedeutung der Möglichkeit der Einstellung des Spiels in individueller Weise zu verstehen, ist es zweckmäßig, die Druckverteilung in Umfangsrichtung beispielsweise für eine EinflUgelpumpe (ein Pumpzyklus pro Umdrehung) zu untersuchen. Der Startpunkt des Zyklus ist bei einem Winkel von festgelegt, und es ist die Stelle, an welcher der Rotor sich in der engsten Nähe zum Gehäuse befindet. In Drehrichtung legt der Winkel I80 den Eingangshub fest, während welchem der Flüssigkeitsring von den Rotorhohlräumen vorläuft, und in diesem Zeitraum wird das Gas eingesaugt. Zwischen 20 und l8o° befindet sich das Gas im wesentlichen unter dem Arisaugdruck,und die Leckage von Kamna? zu Kammer innerhalb dieses Bereichs ist minimal und ohne Bedeutung. Daher kann dieser Bereich mit einem großen laufenden Spiel durchschritten

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werden, ohne daß bemerkenswerte Verluste hieraus resultieren. Von l8o° bis ungefähr 220 - 280° (was von dem vorgesehenen Kompressionsverhältnis der Pumpe abhängt), ist der KompresEionshub festgelegt. Innerhalb dieses Abschnitts wird die gesamte Kompressionsarbeit an dem Gas durchgeführt. In diesem Zeitraum ist ein enges Spiel erforderlich, da der Gasdruck vom Saugdruck bei l8o auf den Ausgabedruck zu Beginn der Einlaßöffnung ansteigt. Der Ausgabehub, d.h. der Bereich, vio die Hohlräume zum Auslaß bzw. zur Abgabeöffnung offen sind, beginnt von dem Zeitpunkt, an dem der Kompressionshub endet, bis zu einem Punkt unmittelbar vor dem Erreichen der Extremstelle, etwa bei J40 - 550°. Der Ausgabehub weist im wesentlichen einen konstanten Druckbereich auf und, wie dies bei dem Ansaughub der F_all ist, werden keine engen Spiele erforderlich. Schließlich benötigt der Übergang vom Ausgabehub zum Ansaugehub, d.h. von J40 - 550° bis ungefähr 10 - 20°, ein enges Spiel, das hier um die Abdichtung gegenüber dem vollen Arbeitsdruckverhältnis der Pumpe geht.

Dadurch, daß die Einlaßöffnung ein wesentliches Spiel zwischen der Wand 92 und der Nabe des Rotors hat, sind die Hohlräume des Rotors in der Lage, über das gesamte Ausmaß des Einsaughubes anzusaugen, was im Gegensatz zu bekannten Pumpen steht, wo lediglich in dem Bereich der Einlaßöffnung angesaugt wird. Indem.gleichfalls ein wesentliches Spiel zwischen den Wänden 78 und 80 der Einlaßöffnung und den benachbarten Rändern der Rotorflügel vorgesehen wird, wird auch die Gefahr verringert, dass Reibung auftritt. Dies ist selbstverständlich deshalb bedeutsam, weil die Durchbiegung des Rotors unter .den hydraulischen Kräften, welche !fahrend des Arbeitens der Pumpe erzeugt werden, im wesentlichen in die Richtung der Einsaugseite (des Niederdruckbereichs) der Pumpe gerichtet sind.

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Das enge Spiel zwischen dem Auslaßteil und den Rändern der Rotorflügel ist selbstverständlich notwendig, um Gasaustritt von einem Hohlraum zum nächsten zu verhindern. Man beachte, daß der Auslaßteil bei dieser AusfUhrungsform sich über die Kompressions- und Entladesektoren erstreckt, d.h. von ungefähr l8o - 350°. Wie oben erläutert, ist das enge Spiel im Auslaßteil lediglich im Kompressionssektor erforderlich, in diesem Fall wird es jedoch in den Entladesektor Übertragen, und zwar einzig und allein als Ergebnis davon, daß beide Sektoren aus einem Stück hergestellt sind. 0«h Ausbilden des Einlaßteils in der Form und Gestalt eines Sattels und durch Ausbilden der entsprechenden Ausnehmungen in den Flügeln ist es verhältnismäßig einfach, dieses enge Spiel lediglich durch Einsetzen von Zwischenteilen oder Unterlagscheiben zwischen den Flanschen des ** Einlaßteils und des Gehäuses zu erzielen.

Wegen der sattelförmigen Gestalt des Einlaßteils wird der Einfluß der radialen Ablenkung bzw. Durchbiegung des Rotors vom Auslaßteil weg, was eine Folge der während des Betriebs erzeugten hydraulischen Kräfte ist, auf ein Minimum verringert. Beispielsweise weist die AusfUhrungsform gemäß der Erfindung nach den Fig.l und 2 einen Winkel von l6° zwischen den Seiten der Durchlaßteile auf, was bedeutet, daß für eine radiale Durchbiegung der Welle von ungefähr 0,25 mm (0,01 inch) eine Erhöhung des achsialen Spiels zwischen den Seiten des Auslaßteils und den Rändern der RotorflUgel von lediglich ungefähr 0,03 mm (0,0014 inch) auftritt.

Die Fig.3 und 4 zeigen eine AusfUhrungsform einer Pumpe gemäß der Erfindung, wobei deren Gehäuse geteilt ausgeführt ist, Das Gehäuse ist längs einer horizontalen Mittelebene geteilt. die untere Hälfte des Gehäuses ist in Fig.3 gezeigt.

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Sie weist einen halbzylindrischen Körper 200 auf, welcher Stützteile 202 und 204 an gegenüberliegende! Endselten hat, die ihrerseits halbkreisförmige Ausnehmungen 206 aufweisen, welche die Stopfbuchsen und die Welle aufnehmen, um welche die Stopfbuchsen angeordnet sind. Um die Ränder des Teils und die oberen Ränder der Endwände 204 befindet sich ein Flansch 208, welcher dazu dient, eine Verbindung zwischen oberen und unteren Hälften des Gehäuses herzustellen.

Innerhalb der unteren Hälfte des Gehäuses befindet sich ein Einlaßteil 210, welcher eine Flanschverbindung 212 aufweist, welche an ein Netzleitungswerk angeschlossen werden kann und eine Einlaßöffnung 212 enthält, die zu den Hohlräumen führt. Die Einlaßöffnung 212 ist radial nach innen zur Oberfläche des Flüssigkeitsringes angeordnet, sie ist jedoch außerhalb der Nabe des Rotors untergebracht»

Die obere Hälfte des Gehäuses (Fig.4) weist einen Flansch 220 auf, welcher mit dem Flansch 208 Übereinstifflttiend ausgebildet ist. An dem Gehäuse ist beispielsweise durch Schweißen eine Ausgabeöffnung 222 befestigt. Unmittelbar den Seiten der Ausgabeöffnung 222 benachbart angeordnet, sind Blöcke 224 und 226, wobei der Block 224 einen Flansch 228 aufweist, durch welchen er mit dem Gehäuse verbunden ist, wobei der Blockteil des Blocks 224 durch eine zweckmäßig ausgebildete rechtwinklige öffnung im Gehäusekörper hindurchgeht. In entsprechender Weise ist der Block 226 mit einem Flansch ausgebildet, welcher in der Zeichnung nicht zu sehen ist, jedoch dazu dient, den Block mit dem Gehäuse 2u verbinden.

Der Einsatz dieser Flansche ermöglicht die Anordnung der Blöcke, und zwar in radialer Ausrichtung durch Zwischensetzen von Zwischenteilen zwischen die Flansche und dem

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Gehäusekörper, so daß wirksame Abdichtungen zwischen den Rändern der Rotorflügel und den Seitenflächen der Blöcke erhalten werden können. Zusätzlich sind die radial inneren Ränder der Blöcke mit den zweckmäßigen Abdichtungen versehei, beispielsweise mit einem Wischteil mit geringer Reibung, welcher mit der Rotornabe in Gleitberührung steht.

Es ist offensichtlich, daß die Einstellung des Blocks 224 dahingehend wirkt, eine Abdichtung gegenüber Leckage von gepumptem Gas von einem Hohlraum zum nächsten in der Kompressionszone zu verhindern, während der Block 226 dahingehend wirkt, eine Leckage von Gas aus der Auslaßzone zur Einlaß- bzw. Ansaugzone zu verhindern.

Die Fig.5 und 6 stellen eine abgewandelte AusfUhrungsform einer Pumpe gemäß der Erfindung dar, welche drei.Abschnitte 300, 302 und 304 aufweist. Die Abschnitte 300 und 304 sind koaxial zueinander ausgebildet, der Abschnitt 302 ist zu den Abschnitten 300 und 304 versetzt. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Stege dieser Abschnitte, d.h. diejenigen Bereiche der Gehäuse, welchen sich der Rotor am nähersten nähert, in den Abschnitten 300 und 304 in Winkelbeziehung auf einanderfallen, wobei der Steg des Abschnitt ts 302 um l80° von den Stegen der Abschnitte 300 und 304 versetzt ist. Ansonsten sind die Gehäuse und die Beziehung der Einlaßteile zu den Rotorflügeln so, wie sie im Zusammenhang mit der Fig. 1 und 2 beschrieben worden sind. Durch die beschriebene Versetzung werden die Außergleichgewichts-Hydrodynamikkräfte, die in den Abschnitten 300 und 304 erzeugt werden, durch entsprechende Kräfte im Abschnitt 302 ausbalanciert.

Eine wettere AusfUhrungsform bei der Pumpe gemäß der Erfindung ist in Fig.7 gezeigt, wobei diese Pumpe Ähnlichkeit zur AusfUhrungsform nach ffig.3 und 4 aufweist, Jedoch ist das Gehäuse nicht geteilt ausgebildet. Jedoch sind die

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Auslaßteile festgelegt und die Blockierteile dienen dazu, wirksame Abdichtungen zwischen den einzelnen Hohlräumen im Kompressionsbereich der Pumpe und zwischen dem Auslaß- und Einlaßbereich zu schaffen. In dieser. AusfUhrungsform sind die Ausnehmungen der RotorflUgel mit geradlinigen Seltenrändern im Gegensatz zu den AusfUhrungsformen nach den Fig.'3 und 4 ausgebildet. Um die Blöcke einzuJustieren, werden sie mit einem Paar Platten 400 und 402 ausgebildet, wobei die Platten Plansche 404 und 406 aufweisen, mit deren Hilfe sie am Gehäuse verschraubt sind. Um das Spiel zwischen der Platte 402 und 400 und den benachbarten Rändern der RotorflUgel einzustellen, sind Spannelemente 408 und 410 vorgesehen, um die Platten untereinander zu verbinden, wobei die Einstellung dieser Spannelemente dazu dient, den Abstand zwischen den Platten einzujustieren und damit selbstverständlich auch zwischen den Platten und den Rändern der Ho*· torflUgel einzustellen. Entsprechend weisen die Spanne lernen te Blockierteile auf, um sie in ihrer Lage festzulegen.

Der innere Umfangsrand der Platten weist zweckmäßige Dichtungen auf, um mit der Nabe des Rotors zusammenzuwirken. Die Arbeitsweise dieser Pumpe ist im wesentlichen diejenige, die bereits vorangehend beschrieben worden ist.

Die in Fig.9 gezeigte AusfUhrungsform einer Pumpe gemäß der Erfindung ähnelt der in Fig.l beschriebenen,jedoch lot der Rotor 500 mit separaten klingenförmigen Abschnitten 502, 504 und 5θβ versehen, deren Lage zueinander durch Abstandsteile 508 und 510 festgelegt wird, die ihrerseits auf der Welle befestigt sind.

Die in Fig.10 gezeigte Pumpe hat im wesentlichen den Aufbau der in Fig.5 gezeigten Pumpe, jedoch ist der Rohrabschnitt 602 mit einer größeren achsialen Länge ausgebildet

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im Vergleich zum Rotorabschnitt 604, wobei der Abschnitt seinerseits eine größere Länge als der Abschnitt 6θβ aufweist. Die Öffnungsteile sind durch zweckmäßige Leitungen miteinander verbunden, wie dies durch unterbrochene Linien dargestellt ist, und auf diese Art und Weise wird ein mehrstufiges bzw. Multiplexpumpen ermöglicht.

Durch die Erfindung werden zahlreiche wesentliche Vorteile erzielt. Der Hauptvorteil liegt darin, daß das Gasliefersystem von den Enden des Rotors weggenommen wird und in einen Bereich gebracht wird, der zwischen den Enden des Rotors liegt bzw. in dem mehrere Zufuhrpunkte über die Länge des Rotors verteilt vorgesehen werden. Auf diese Art und Weise wird die Gesamtpumpenlänge lediglich durch die mechanische Festigkeit des Rotors und der Welle begrenzt und nicht -wie das bei bekannten Pumpen der Fall-ist- durch eine Kombination aerodynamischer, hydraulischer und Wellenfestigkeitsbeanspruchungen,wie dies bereits vorangehend erläutert worden ist. Dies liegt hauptsächlich daran, daß die Gasgeschwindigkeit und der Druckabfall durch den Öffnungsdurchgang einfach durch die richtige Auswahl und Bemessung der Anzahl der Einlasse über die Wellenlänge minimiert wird.

"hydraulische Aus dem gleichen Grund werden/Probleme, die mit höherem Verhältnis von Länge zu Durchmesser in Beziehung stehen, leicht bewältigt. Weil die Verteilung der öffnungei so getroffen werden kann, ist es weiterhin klar, daß sie vollständig als Bemessungshindernis an. dem Wellendurchmesser eliminiert werden können,wohingegen bei bekannten Pumpen, insbesondere der mit der mittleren Einlaßöffnung, der Wellendurchmesser kritisch begrenzt ist, da er innerhalb der inneren Abmessung des mittleren EinlaßstUckes passend unterzubringen ist.

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Das Endergebnis der Beseitigung der vorgenannten Hindernisse hinsichtlich der Länge ist, daß es nunmehr möglich geworden ist, eine Flüssigkeitsringpumpe mit einem Verhältnis aus Gesamtlänge zu Durchmesser von größer als 2,0 herzustellen, was wenigstens um 100 % oberhalb der gegenwärtigen Begrenzung bekannter Flüssigkeitsringpumpen liegt.

Ein weiterer Vorteil, der aus der vorliegenden Erfindung erreicht wird, ist darin zu sehen, daß auf komplizierte Kopfgehäuseteile an einem oder beiden Enden der Pumpen verzichtet werden kann. Da die Wellenlager unveränderbar außerhalb der Kopf gehäuse angebracht 'sind, ist der Lagerabstand einer bekannten Pumpe groß. Gemäß der Erfindung kann Jedoch ein komplexes raumsparendes Gehäuse vorgesehen werden, so daß der Lagerabstand verringert werden kann.

Ein weiterer Vorteil einer Pumpe gemäß der Erfindung liegt darin, daß das Spiel der Einlaß- und der Auslaßöffnung einzeln eingestellt werden kann. Bei bekannten Pumpen, beispielsweise bei einer Pumpe mit Seiteneinlaß, wird das Spiel zwischen den Endrändern der Rotorflügel und den Steuerplatten sowohl im Kompressions- als auch im Saugbereich gleich sein. Das gleiche trifft zu für eine Pumpe mit Mitteleinlaß für die radial inneren Ränder der Rotorflügel und der Mittelöffnung. Da jedoch lediglich im Kompressionsbereich und in dem Bereich zwischen Abgabe-und Einlaßbereich ein enges Spiel erforderlich ist, um Gasleckagen von Hohlraum zu Hohlraum auszuschließen, weiterhin ein großes Spiel im Saug- oder Einlaßbereich vorzuziehen ist, um Biegungen der Rotorwelle Rechnung zu tragen, ist das tatsächlich eingestellte Spiel ein Kompromiß zwischen zwei sich gegenseitig ausschließenden Bedingungen.

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Gemäß der Erfindung können das Spiel im Kompressionsbereich und im Einlaßbereich für sich eingestellt werden, und auf diese Art und Weise kann beiden Anforderungen Rechnung getragen werden.

Es ist weiterhin klar ersichtlich, daß zusätzlich zur Umfangsflexibilitat der Spieleinstellung außerdem die Möglichkeit besteht, das Spiel der Einlasse längs der achsialen Weite des Rotors individuell einzustellen. Insbesondere ist dies für lange Pumpen bedeutsam, da dort der Rotor und die Welle durch die statische Last beträchtlich beansprucht werden. Unabhängig von der Durchbiegung des Rotors kann an jedem Durchlaß oder Einlaß im wesentlichen das gleiche Betriebsspiel eingestellt werden.

Bei einer Pumpe gemäß der Erfindung kann auf verhältnismäßig kompliziert ausgebildete Gehäuse verzichtet werden. Bei einer Pumpe mit Mitteleinlaß ist der Kopfteil verhältnismäßig kompliziert ausgebildet, bei der vorliegenden Erfindung ist dies nicht der Fall. Bei bekannten Pumpen mit Mitteleinlaß ist der Mitteleinlaßteil selbst ein verhältnismäßig kompliziertes Gebilde, was sich bei der Herstellung und Bearbeitung des Gehäuses bemerkbar macht.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Tatsache, daß die Welle bekannter Pumpen ersetzt werden kann durch ein einstUckiges Rotorwellengehäuse, an welchem Jeu'beiden »Seiten Wellen befestigt werden.

Schließlich ermöglicht die vorliegende Erfindung zufolge der Beseitigung aerodynamischer und hydraulischer Begrenzungen die Herstellung einer längeren und weniger aufwendigen Pumpe im Vergleich zu bekannten Pumpen, ohne daß hierbei Nachteile hinsichtlich des Betriebsverhaltens auftreten.

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Claims

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1. Druckmittel- bzw. Flüssigkeitsringpumpe, bestehend aus einem Rotor und einem Gehäuse, wobei der Rotor eine Mehrzahl von allgemein in Längsrichtung sich erstreckenden radial angeordneten Flügeln oder Blättern aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flügel zwischen seinen . längsseitigen Enden mit Ausnehmungen ausgebildet ist, um einen Ringzwischenraum zu bilden, und daß Durchlaß- bzw. Einlaß- und Auslaßteile an dem Gehäuse befestigt sind und sich in den Zwischenraum hineinerstrecken.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßteile an dem Gehäuse an in Umfangsrichtung im Abstand angeordneten Stellen zwischen den achsialen Enden des Rotors angeordnet sind.

3. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2,· dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flügel wenigstens zwei im Abstand angeordnete Ausnehmungen zwischen seinen Enden aufweist, wobei die Ausnehmungen zwei oder mehr in Längsrichtung im Abstand angeordnete Ringzwischenräume im Rotor bilden und die Durchlaßteile sich in jeden Zwischenraum hineinerstrecken.

4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis J, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Einlaßöffnungen und eine gerade Zahl von Auslaßöffnungen vorgesehen ist, wobei die eine Einlaßöffnung und die eine Auslaßöffnung in Umfangsrichtung im Abstand angeordnet und an einer Stelle zwischen den Enden des Rotors untergebracht sind, wobei die anderen Einlaßöffnungen und die Auslaßöffnungen in Umfangsrichtung im Abstand angeordnet und an Stellen zwischen den Enden des Rotors und in Längsrichtung im Abstand zu jenen anderen Stellen angeordnet sind.

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5· Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßteile einen Einlaßteil und einen Auslaßteil aufweisen, wobei der Auslaßteil Flächen aufweist, die ein enges Laufspiel mit den Kanten der Flügel festlegen, welche ihrerseits den Ringspalt festlegen,, und daß die Einlaßteile Flächen aufweisen, die ein relativ großes Spiel zwischen den Enden der Flügel festlegen, welche ihrerseits den Ringspalt festlegen.

6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor eine Mehrzahl von im allgemeinen in Längsrichtung sich erstreckenden und radial angeordneten Flügeln aufweist, wobei jeder Flügel zwischen seinen Enden mit Ausnehmungen ausgebildet ist, daß die Durchlaßteile in den Zwischenraum hineingehen, wobei der Einlaßteil ein relativ großes Spiel mit den Rändern der Flügel aufweist, die den Zwischenraum bilden, und der Auslaßteil ein relativ enges Spiel mit den Rändern der Flügel aufweist, welche den Zwischenraum bilden.

7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder der den Ringzwischenraum bildenden Flügel zueinander geneigt ausgebildet sind, und zwar so, daß die engsten Teile der Ränder der Rotorachse am nächsten liegen.

8. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7* dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder der Flügel, welche die Ringzwischenräume bilden, einander zugeneigt sind, wobei die engsten Teile der Ränder der Rotorachse am nächsten liegen.

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9· Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelle der Durchlaßteile in radialer Richtung in bezug auf den Rotor einstellbar sind.

10. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiel zwischen den Flächen der Durchlaßteile und den Rändern der Flügel einstellbar ist,

11. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarten, sich im wesentlichen radial erstreckenden Flächen der Durchlaßteile in Umfangsrichtung angeordnet sind und die Zwischenräume zwischen den Durchlaßteilen durch Sperr-Blockierteile ausgefüllt sind.

12. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11,. dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flügel vollständig bis zum Nabenteil des Rotors ausgenommen ist und daß die Durchlaßteile Einlaß- und Auslaßteile umfassen, wobei der oder die Einlaßteile an einer Stelle endigen, die von der Nabe des Rotors in einem radialen Abstand angeordnet ist.

15. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßteil sich radial nach innen erstreckt, so daß ein enges Spiel mit der Nabe des Rotors gebildet ist.

14. Pumpe nach einem der Ansprüche 11 bis 15* dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrteile ein enges Spiel mit den Rändern der Flügel aufweisen, welche den Ringzwischenraum festlegen.

15. Pumpe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrteile sich radial nach innen bis zur Nabe des Rotors erstrecken, wobei die inneren Ränder der Blockierteile eine Abdichtung festlegen, welche mit der Rotornabe zusammenwirkt.

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16. Pumpe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Radiallage der Sperrteile einstellbar ist.

17. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßteile einen Durchlaßkörper mit Durchlaßöffnungen aufweisen, wobei sich der Durchlaßkörper durch eine Öffnung hindurcherstreckt, die im Gehäuse ausgebildet ist, daß der Durchlaßkörper Plansche aufweist, durch welche die Durchlaßteile am Gehäuse befestigbar sind, wobei die Einstellung bzw. Justierung der Durchlaßteile durch den Einsatz und die Entnahme von Zwischenteilen zwischen Plansch und Gehäuse herbeigeführt wird.

18. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor mit wenigstens zwei achslal la Abstand angeordneten trennbaren .. PlUgelabschnitten ausgebildet ist, wobei benachbarte Enden des Abschnitts den Ringzwischenraum bilden.

19. Flussigkeits- bzw. Arbeitsmittelringpumpe, bestehend aus einer ersten Flussigkeitsringpurape mit einem Rotor und einem Gehäuse, wobei der Rotor eine Mehrzahl von grundsätzlich in Längsrichtung sich erstreckenden radial angeordneten Flügeln aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß Jeder Flügel zwischen seinen Enden mit Ausnehmungen versehen ist, um einen Ringzwischenraum zu bilden, und daß die Durchlaßteile an dem Gehäuse in den Ringzwischenraum hineingehend befestigt sind, wobei die Durchlaßteile einen Einlaßteil und einen Auslaßteil umfassen, und daß eine zweite Ringpumpe von im wesentlichen entsprechender Konstruktion an der ersten Pumpe vorgesehen ist, wobei diese eine geringere Kapazität als die erste Pumpe aufweist, wobei der Auslaß der ersten Pumpe mit dem Einlaß der zweiten Pumpe verbunden ist.

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