DE3009107C2 - Vorrichtung zum Fördern eines gas- oder dampfförmigen Förderfluids durch ein flüssiges Treibfluid, mittels eines Treibrades und einer dieses umgebenden Stahlpumpe - Google Patents

Description

ν — ein Sauganschluß für das gasförmige Förderfluid,

i. — ein mit einer axialen Eintrittsöffnung versehenes Treibrad zum Fördern des Treibfluids,

f — am Austritt des Treibrades eine radiale düsenförmige Verengung für das Treibfluid,

j — im Bereich dieser Verengung wenigstens eine K kreisringförmige Injektordüse zum Zuführen des

j~ gas- oder dampfförmigen Förderfluids,

|; — einen anschließenden Mischraum für Treib- und ι Förderfiuid,

fi — einen an diesen anschließenden Diffusor,

! — einen Ausscheidebehälter, in dem Förder- und Treibfluid getrennt werden, wonach das Treibfluid von diesem wieder dem Treibrad zugeführt wird,

bei der das Austrittsende des Treibrades die Treibdüse für die das Treibrad umgebende Strahlpumpe bildet.

In der DE-PS 1 62 580 wird eine Vorrichtung beschrieben, bei der mit Hilfe einer Flüssigkeit, die durch ein Treibrad, dessen Austritt düsenförmig ausgebildet ist. Gas beschleunigt gefördert und verdichtet wird.

Das so entstandene Gemisch muß in einem anschließend angeordneten Abscheidebehälter getrennt werden, damit die Flüssigkeit wieder dem Treibrad zugeführt werden kann. Die Vorrichtung hat dabei den Mangel, daß sich zwischen Gehäuse und rotierendem Laufradeintritt ein Dichtspalt berindet, der eine gleitende Radialdichtung zwischen Druck- und Saugteil der Vorrichtung erforciert, deren Durchmesser etwa dem Ansaugdurchmesser entspricht, damit der o. g. Vorteil erreicht wird.

Die anschließend erforderliche Phasentrennung erfordert einen separaten Abscheidebehälter mit den entsprechenden Reibungs- bzw. Energieverlusten der Transportwege.

In der AT-PS 53 197 und US-PS 10 09 908 sind Vorrichtungen beschrieben, die gegenüber den Vorrichtungen gemäß DE-PS 162 580 den Vorteil haben, daß Saug- und Druckraum nicht durch gleitende Dichtungen getrennt werden müssen und Rückströmverluste nur im Bereich des Λ reibfluids vor der Düse auftreten.

Dabei hat die Vorrichtung gemäß der AT-PS 53 197 den weiteren Vorteil, daß die Düse sowohl von gehäusefesten als auch umlaufenden Wandteilen begrenzt wird, so daß eine optimale Geschwindigkeitserhöhung bei niedriger Reibung erreicht wird und die Düsenspalte einstellbar sind.

Bei der dargestellten geometrischen Anordnung der Vorrichtungen ist jedoch ein separater Abscheidebehälter erforderlich. Der Energie bzw. Reibungsverlust durch die ausschließlich gehäusefeste Anordnung der Diffusorwände ist beachtlich.

In den Vorrichtungen, wie sie in der US-PS 16 82 945 beschrieben werden, 'vird das Förderfluid sowohl vor als auch am Austritt aus dem Treibrad ζ. Τ. durch unterbrochene Ringkanäle zugt/ührt. Versuche haben ergeben, daß dabei kein optimaler Impulsaustausch erfolgt, da durch Fliehkrafteinv/irkung bei unterschiedlicher Dichte zwischen Treib- und Förderfluid eine schnelle Entmischung stattfindet Die Energieverluste im Diffusorbereich sind erheblich, ein separater Abscheidebehälter ist erforderlich.

In der US-PS 10 60 936 ist eine Vorrichtung dargestellt, bei der das Gehäuse des Treibrades so angeordnet ist, daß e-j nach dem ringförmigen Diffusorraum einen Abscheidebehälter bildet

ίο Dies hat den Vorteil, daß nach dem Diffusorraum die Trennung des Treib- vom Förderfluid ohne größeren Energieverlust durch Flieh- und Schwerkräfte erfolgen kann.

Da am Austritt des Treibrades keine düsenförmige Verengung erfolgt ist nur ein geringer Impulsaustausch möglich. Durch die gehäusefeste Anordnung der Misch- und Diffusorwände ist mit Reibungs- bzvr. Energieverlusten zu rechnen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, welche bei einem einfachen und kompakten .Aufbau, durch besondere *nordnung von Teilen des Gehäuses und Treibrades zueinander sowie durch eine günstige Anordnung dieser Teile innerhalb eines Gesamtbehälters, Strömungsverluste vermindert und dadurch mit hohem Wirkungsgrad arbeitet

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, bei einer Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 Anordnungen zu treffen, wie sie im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegeben sind.

Die Erfindung eignet sich zum Bau von Einrichtungen zum Belüften bzw. Begasen von Flüssigkeiten z. B. Abwässern, zum Bau von Einrichtungen zur Unterdruck- und Oberdruckerzeugung von Luft oder Gasen mit hohem Wirkungsgrad und auch zum Bau von äußerst wirksamen Naßentstaubungsanlagen für Luft oder einem anderen Gas und ferner auch zum Bau von selbstansaugenden Kreiselpumpen. Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen.

Ausführungsbeispiele nach der Erfindung werden im folgei den an Hand von Figuren näher beschrieben. Es stellt dar

F i g. 1 einen Ausschnitt aus einer Vorrichtung nach der Erfindung in einem Radialschnitt zur Hälfte, bei der die Strahlpumpe zum Teil mit dem Treibrad umläuft,

F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel zu der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung nach der Erfindung mit vollständigem Druckgefäß und dem Antriebsmotor in einem Längsschnitt,

F i g. 3 einen Ausschnitt aus einer weiteren Einrichtung nach der Erfindung in einem Radialschnitt zur Hälfte, bei der die Strahlpumpe zusammen mit dem Treibrad umläuft urd das Förderfluid der Strahlpumpe über die hohle Antriebswelle zugeführt wird,

Fig. 3a eine Variante zu der in Fig.3 dargestellten Einrichtung nach der Erfindung in einem Radialschnitt zur Hälfte, mit einer zum Teil gehäusefesten Begrenzung von Strahlpumpe und Treibrad, bei der das Förderfluid der Strahlpumpe ebenfalls über die hohle Antriebswelle zugeführt wird,

F i g. 3b eine Schnittansicht gemäß einem Schnitt 1-1 in F i g. 3a,

F i g. 4 ein Ausführungsbeispiel zu der in F i g. 1 dargestellten Einrichtung nach der Erfindung mit vollständigem Druckgefäß unu^em Antriebsmotor in einer Seitenansicht und teilweise im Schnitt,

Fig.5 einen Ausschnitt aus einer nur schematisch dargestellten Ausführung gemäß F i g. 1 nach der Erfin-

dung bei der der Düsenspalt für das Treibfluid mit zunehmendem Gefäßdruck sich verkleinert,

Fig.6 ein der in Fig.3 dargestellten Einrichtung ähnliches Ausführungsbeispiel nach der Erfindung in einem Radialschnitt zur Hälfte, mit einer mit dem Treibrad zusammen umlaufender Strahlpumpe und Zufuhr des Förderfluids durch die hohle Antriebswelle,

F i g. 6a eine Schnittansicht gemäß einem Schnitt H-II in F i g. 6,

F i g. 6b einen vergrößerten Ausschnitt aus F i g. 6,

F i g. 6c einen Ausschnitt aus einer Variante der in F i g. 6 dargestellten Einrichtung,

Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel entsprechend der in F i g 3 dargestellten Einrichtung nach der Erfindung mi' Druckgefäß und Antriebsmotor vollständig in einem Längsschnitt, das sich besonders zur Luftverdichtung eignet.

In F i g. 1 ist mit 1 ein von dem Boden eines zylindrischen Gefäßes gebildetes Wandteil mit der Eintrittsöffnung für das Förderfluid 23 bezeichnet, über dem sich das Treibrad mit der Antriebswelle 5, der Eintrittsöffnung für das Treibfluid 3, den Treibschaufeln 6 und die beiden Wandteile des T^eibrades 7,8 befindet.

Zur Bildung der Strahlpumpe sind im weseni.üchen folgende Maßnahmen getroffen worden: Die Wandteile 7 und 8 sind so angeordnet, daß ein Düsenspalt 4 für das Treibfluid entsteht. Die Wandteile 1, 8, 7, 15 bilden durch ihre Form und Anordnung die Düse für das Förderfluid 9, dem Mischraum 16 und Diffusorraum 17.

Bei dem in Fig. : dargestellten Ausführungsbeispiel ist somit nur an der Unterseite des aus dem Düsenspalt 4 austretenden Treibstrahls eine spaltförmige Zuführungsöffnung für das Förderfluid vorhanden. An der Oberseite liegt der aus dem Düscnspalt 4 austretende Treibstrahl mit einer Grenzschicht an dem Treibrad mitumlaufenden Wandteil 15' an.

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sonders geeignete Vorrichtung. Sie eignet sich für chemische Labors zur Absaugung von schädlichen Gasen und Dämpfen und kann leicht zerlegt und wieder zusammengebaut werden.

Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen Mantel 49, einem Wandteil 1 und einem Deckel 50. Wandteil 1 und Deckel 50 sind durch etwa vier Bolzen 51 und Gewindebolzen 52 und auf diese aufschraubbare, verstellbare Muttern 52' in einem genau einstellbaren Abstand zueinander fixiert. Die zylindrischen Ränder von Wandteil 1 und Deckel 50 sind mit in Ringnuten liegenden Dichtungsringen 33 versehen. Der aus dem Wandteil 1, dem Deckel 50 und den Abstandbolzen 51 bestehende Einsatz kann aus dem diesen nach oben und unten etwas überragenden Mantel 49 nach oben oder unten herausgezogen und in diesem durch im Einzelnen nicht dargestellte Mittel in seiner Höhenlage fixiert werden.

An der Oberseite des domförmig nach oben geführten Teils 50' des Deckels 50 ist ein Elektromotor 30 befestigt, dessen den Deckel 50,5(/ durchsetzende Antriebswelle 53 an ihrem unteren, im Durchmesser abgesetzten Ende mit der Welle 5 des Treibrades fest verbunden ist In dem nach unten ragenden Lagerteil des Deckels 50,50' ist zur Aufnahme der axialen Schubkräfte ein axiales Kugellager 54 und darunter ein Radialdichtring 26 vorgesehen. Die Zufuhr des Förderfluids erfolgt über die an den unteren Eintrittsstützen 23' angeschlossene Leitung 55, die auch zum Ablassen des flüssigen Treibfluids verwendet werden kann. Das Ablaufen des Treibfluids aus dem Gefäß bei Stillstand der Einrichtung wird durch ein in der Leitung 55 vorgesehenes Rückschlagventil 56 verhindert.

Für die Entmischung von Treib- und Förderfluid sind noch folgende Vorrichtungen vorgesehen: Oberhalb der aus Treibrad und Strahlpumpe bestehenden Einheit befindet sich, an den Gewindebolzen 51 befestigt, ein an seiner Oberseite offener, zylindrischer Einsatz 57, dessen Durchmesser etwas kleiner als der Innendurchmesser des Gefäßes ist. Der Boden 57' dieses Einsatzes 57 folgt der oberen Kontur von Treibrad und Strahlpumpe, liegt unmittelbar über diesen und ist mit einer der Eintrittsöffnungen 3 des Treibrades entsprechenden zentralen öffnung 58 versehen. In einem kleinen Abstand oberhalb des Bodens 57' weist der Einsatz 57 einen Zwischenboden 59 auf, der mit einer zentralen öffnung 60 zum Durchtritt der Antriebswelle 53 und nahe dem Rand mit einer Anzahl weiterer öffnungen 61 versehen ist. Der Mantel des Einsatzes 57 endet oben etwas unterhalb des Deckels 50,50'. An der Unterseite des Dekkels 50,50' befindet sich ferner noch eine den domförmigen Teil 50' bis auf eine zentrale öffnung 62 abdeckende Schale 63. Innerhalb des von dem domförmigen Teil 50' des Deckels 50 und der Schale 63 begrenzten Raumes befindet sich, mit der Antriebswelle 53 fest verbunden.

ein Fiügelrad 64. Die oberhalb dieses Flügelrades 64 in den domförmigen Raum des Gefäßes eingeführte Leitung 65 dient zur Ableitung des von der Strahlpumpe geförderten Gases oder Dampfes. Die an dem Mantel 49 vorgesehene, mit einem Absperrhahn 66 versehene Leitung 67 dient zur Zufuhr bzw. Ergänzung des Treibfluids. Mit 68 ist ein unterhalb des Deckels 50,50' vorgesehenes Kühlrohr bezeichnet.

Die Wirkungsweise der in Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung ist folgende: Durch das in schnelle Umdrehungen versetzte Treibrad wird das Treibfluid in radialer und tangentialer Richtung beschleunigt, so daß es

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des Treibrades austritt. Unmittelbar hinter dem Düsenspalt 4 befindet sich die spaltförmige Zuführungsöffnung für das Förderfluid. Infolge der hohen Geschwindigkeit des aus dem Düsenspalt 4 austretenden und in den Mischraum 16 einströmenden Strahles des Treibfluids herrscht an der spaltförmigen Zuführungsöffnung für das Förderfluid ein hoher Unterdruck, wodurch zwisehen Treib- und Förderfluid ein kräftiger Energie- bzw. Impulsaustausch stattfindet und das Förderfluid in feiner Verteilung von dem Treibfluid in dessen Strömungsrichtung mitgenommen wird. Diese Mitnahme erfolgt auch noch innerhalb des an den Mischraum 16 anschließenden Diffusorraumes 17, wobei, infolge der Ojerschnittzunahme unter entsprechender Verminderung der Geschwindigkeit, ein Druckanstieg erfolgt

Das den Diffusorraum 17 verlassende Gemisch aus Treib- und Förderfluid strömt von unten nach oben um den Einsatz 57 in das Innere desselben, wobei es sich durch Schwerkraftwirkung und bei noch vorhandener Rotation auch durch die Wirkung der Fliehkraft entmischt. Das flüssige Treibfluid gelangt dann durch die Öffnungen 61 in dem Zwischenboden 59 in den darunter liegenden Raum und zu der Eintrittsöffnung für das Treibfluid 3 des Treibrades zurück. Die am Treibradeintritt sich noch bildenden Blasen des Förderfluids können über einen zwischen der Antriebswelle 53 und der öffnung 60 vorgesehenen Ringspalt nach oben entweichen.

Die von dem Förderfluid nach oben mitgerissenen Tröpfchen des Treibfluids werden von dem Flügelrad 64 nach außen geschleudert und gelangen über die Schale 63 in den Einsatz 57 zurück. Wird Öl als Treibfluid ver-

wendet, so kann, wie nicht dargestellt ist, vor der Eintrittsöffnung der Leitung 65 noch ein Ölfilter vorgesehen sein.

Die F i g. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel zu der Erfindung, bei dem ein Treibrad und eine Strahlpumpe zu einem als Ganzes umlaufenden Bauteil vereinigt sind. Die Einrichtung besteht hier aus zwei, entlang der mit £>?i bezeichneten Trennebene unterteilten Teilen, weiche an den mit den Treibschaufeln 6', 6", versehenen, durch eine strichpunktierte Linie 101 angedeuteten Stellen mittels Schrauben miteinander \erbunden sind. Der obere Teil umfaßt eine an einer nicht dargestellten hohlen Antriebswelle befestigte, mit einer Sackbohrung 68' versehene Nabe 5', eine mit diesem einstükkigen Wandtei! 8. ein an diesem einstückig anschließendes kreisscheibenförmiges Wandteil 70, einstückig mit dem Wandteil 8 verbundene, bis zur Trennebene 100 reichende Treibschaufelteile 6' und eine obere Begren-

^UlIgJlTUIlU 1V& Ι,ΙΙΙΙ,Ο IIUVII UUWWI υΐΙ\ΊΙ\·ΙΙ KIVIJMII5 scheibenförmigen Düsenkanals 9' für die Zuführung des Förderfluids. Der Düsenkanal 9' steht mittels achsparalleler Bohrungen 103, weiche innerhalb der Treibschaufelteile 6' verlaufen und einem Ringkanal 103' mit den innerhalb des Wandteiles 8 verlaufenden Bohrungen 74 in Verbindung. Letzere münden in die zentrale Sackbohrung 68' der Nabe 5' ein. Zum äußeren Verschluß des Ringkanals 103' ist das Wandteil 8 an seiner Oberseite am Ende des Ringkanals 103' bzw. der Bohrungen 74 bzw. 103 mit nicht näher bezeichneten Eindrehungen versehen, in welche unter Zugspannung stehende, elastische Dichtungsringe 77 bzw. 77' eingelegt sind. Der untere Teil der Vorrichtung besteht aus einem Wandteil 7, einem einstückig an diese anschließenden kreisscheibenförmigen Wandteil 15', einstückig mit dem Wandteil 7 verbundenen unteren Treibschaufelteilen 6" und einer unteren Begrenzungswand 104 des gen. Düsenkanals 9'.

Die von den Wandteilen gebildeten axialen Begrenzungswände der Treibschaufeln 6', 6" sind so geformt, daß die von diesen und den Treibschaufeln begrenzten Strömungskanälen sich vom Eintritt an nur wenig und erst gegen Ende des Treibrades stärker düsenförmig verengen. Die beiden Begrenzungswände 102 und 104 des Düsenkanals 9' stehen radial nach außen etwas über die radialen Enden der Treibschaufeln 6', 6" vor, wobei ihre Enden etwas nach oben bzw. unten abgebogen sind. Die Düsenspalte 4' für das Treibfluid werden somit hier einerseits von der inneren Begrenzung den V/andteilen 7 und 8 und andererseits von den äußeren Kanten der Begrenzungswände 102 und 104 des Düsenkanals 9' gebildet. An diese Düsenspalte 4' und an die Öffnung des Düsenkanals 9' schließt sich unmittelbar der Mischraum 16 und der Diffusorraum 17 des die Strahlpumpe bildenden Teils der Einrichtung an. In F i g. 3 ist gestrichelt und mit 105 bezeichnet ein Kranz von feststehenden Leitschaufeln angedeutet, der dazu dienen kann, die tangentiale Strömungskomponente des aus dem Diffusor 17 austretenden Strahles aus Treibfluid und Förderfluid zu verringern.

Die in F i g. 3 dargestellte Vorrichtung kann bevorzugt zur Begasung bzw. Belüftung einer Flüssigkeit z. B. von Abwasser verwendet werden. Rotiert die Einrichtung, so wird die zu begasende Flüssigkeit über die Eintrittsöffnung 3 angesaugt und erhält an den Düsenspalten 4' eine große Geschwindigkeit Infolge des an dieser Stelle auftretenden Unterdruckes wird aus dem Düsenkanal 9' Gas bzw. Luft angesaugt Durch die gewählte Form der Düsen, insbesondere durch die aufgebogenen Kanten der Begrenzungswände 102 und 104 wird an dieser Stelle eine kräftige Durchwirbelung von Gas bzw. Luft und Flüssigkeit erzielt, so daß das Gas in feinste Bläschen in der Flüssigkeit verteilt wird.

Die F i g. 3a zeigt ein dem in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ähnliches Beispiel zu der Erfindung. In der Figur ist mit 106 der zylindrische Waridteil eines .Behälters bezeichnet, dessen Wandteil 1 so geformt ist, daß er die untere Begrenzungswand eines Treibrades und einer unmittelbar an diese anschließenden Strahl-ίο pumpe bildet. An die nach unten weisende Eintrittsöffnung für das Treibfluid 3 des Treibrades schließt" mit einem Flansch ein Rohr 107 an, über das die zu begasende Flüssigkeit zugeführt wird. Der Boden des Behäl ters weist mehrere Beine 32 auf, auf welchen die Vorrichtung mit dem Mantel 106 ruht. Von einem nicht dargestellten Antrieb führt von unten her eine Hohlwelle 68 nach oben, an welche die mit 5' bezeichnete Antriebswelle des Treibrades anschließt. Die sich im Bereich der

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Hohlwelle 68 ist von oben her durch eine Platte 108 abgedeckt. Die Unterseite der Platte 108 ist nahe dem Rand mit einer Ringnut versehen, in welcher ein Dichtungsring 109 liegt. Mit der Antriebswelle 5' ist einstükkig ein Wandteil 8 des Treibrades verbunden, an das sich, wie bei dem Beispie! in Fig.3, ein kre'sringförmiger Wandteil 70 anschließt. Letzterer bildet die mitun·- Iaufende obere Begrenzung des Mischraumes 16 und des an diesen radial anschließenden Diffusorraumes 17 der Strahlpumpe.

Dabei sind am Austrittsende des das Treibrad bildenden Teiles der Vorrichtung zwei kreisscheibenlförmige Düsen für das Förderfluid 9' übereinander vorgesehen. Aus diesem Grunde ist das Treibrad hier durch zwei senkrecht zur Treibradachse gelegenen Trennebenen 100 und 100' unterteilt Mit dem Wandteil 8 und der Antriebswelle 5' sind einstückig obere Teile 6' der Treibschaufeln und die obere Begrenzungswand 102 einer oberen für das Förderfluid 9' verbunden. An die oberen Treibschaufelteile 6' schließen nach unten rnittlere Treibschaufelteile 6'" an, mit welchen eine untere Begrenzungswand 104 für die obere Düse für das Förderfluid 9' und eine obere Begrenzungswand 103! für die untere Düse für das Förderfluid 9' einstückig verbunden sind. An die Treibschaufelteile 6'" schließen nach unten dritte Treibschaufelteile 6" an, die einstückig mit der unteren Begrenzungswand 104 der unteren Düse für das Förderfluid 9' verbunden sind. Die unteren Begrenzungen der Treibschaufelteile bilden mit dem Wandteil 1 des Behälters einen schmalen Spalt Die Begrenzungsso wände 102 und 104 der Düsen für das Förderfluid 9' stehen auch hier ein Stück nach außen über die äußeren Enden der Treibschaufeln 6', 6'", 6" vor und bilden zwischen sich bzw. mit dem Wandteil 1 und der unteren Begrenzung des Wandteils 70 die Treibdüsemspalte des Treibrades bzw. der Strahlpumpe.

Wie durch die strichpunktierte Linie 101 angedeutet, werden auch hier die durch die Trennebenen 100, 100' unterteilten Laufradteile mittels innerhalb der Treibschaufeln 6', 6'", 6" vorgesehenen Schrauben zusammengehalten. Zu den Düsen 9' führen ebenfalls; innerhalb der Treibschaufeln gelegene, achsparallele Slohrungen 103, welche in einen darübergelegenen Ritigkanal 103 einmünden. Letzterer wird durch einen an dar Oberseite des Wandteiles 8 vorgesehenen, innerhalb einer Ringnut gelegenen Dichtungsring 77' nach oben hin verschlossen. Die Bohrungen 103 stehen somit über den Ringkanal 103' mit innerhalb des Wandteiles 8 in radialer Richtung verlaufenden Bohrungen 74,74' in Verbin-

dung. Letztere münden in die zentrale Bohrung 68' der Antriebswelle 5' ein.

Um bei Stillstand der Einrichtung ein Entleeren des Behälters 106, über die Düsen 9', die Bohrungen 103, den Ringkanal 103' und die Bohrungen 74', 74 und 68' zu verhindern, sind die radialen Bohrungsteile 74' in dem Wandteil 8 mit Rückschlagventilen versehen. Zu diesem Zweck haben die mit den senkrechten Bohrungen 103 und dem Ringkanal 103' in Verbindung stehenden radialen Bohrungsteile 74' der Bohrungen 74 einen größeren Durchmesser erhalten, wobei sie mittels Einstellschrauben 110 am Ende verschlossen sind.

Innerhalb der Bohrungsteile 74' sind unter Vorspannung Druckfedern 111 vorgesehen, welche je eine Kugel 112 gegen einen elastischen, am inneren Ende des Bohrungsteiles 74' befestigten Dichtunsring 113 drükken. Bei ruhendem Treibrad sind somit die Bohrungen 74 durch die auf den Dichtungsringen 113 aufliegenden Kugeln 112 verschlossen und geber· diese frei, wenn das Treibrad eine bestimmte Mindestdrehzahl erreicht hat.

Die Fig.3b zeigt noch eine Schnittansicht I-I in F i g. 3a, aus der die Lage der innerhalb der Treibschaufeln 6', 6"', 6" gelegenen, mit 10Γ bezeichneten Befestigungsschrauben und die Lage der Einmündungen der Bohrungen 103 in die Düsen für das Förderfluid 9' zu ersehen ist. Anstelle von zwei Düsen 9' können noch mehr als zwei solcher Kanäle innerhalb des Treibrades vorgesehen werden, wodurch der Durchsatz der zu begasenden Flüssigkeitsmenge weiterhin erhöht werden kann.

Die Fig.4 zeigt ein Ausführungsbeispiel in Verbindung mit einem vollständig dargestellten Druckgefäß. Der Elektromotor 30 ist hier über ein Rollenlager 35 an die Unterseite des Wandteils 1' angeflanscht, das den von dem Treibrad auf die auf die Antriebswelle 25 ausgeübten Axialschub auf den Flansch 30' des Elektromotors 30 und über die Befestigungsbolzen 36 auf das Wand teil 1,1' überträgt. Zwischen dem Wandteil Γ und der Antriebswelle 25 befindet sich eine Gleitringdichtung 31. Der mittlere Wandteil 1' verläuft anschließend an den ebenen Flanschteil kegelstumpfförmig nach oben und geht in den ebenfalls schwach kegelstumpfförmigen äußeren Teil 1 des Wandteils über. An das Wandteil 7 des Treibrades schließt sich ein nach oben abgewinkelter Wandteil 15' an. Das Wandteil 8 ist hier zur Erzielung eines günstigen Strömungsverlaufes in ihrem mittleren Teil stark nach unten durchgewölbt ausgeführt. Infolge dieser Ausbildung von Treibrad und Gefäßboden ist die Strahlrichtung des aus der Düse 4 austretenden Treibfluids und damit auch die Mittelebene von Misch- und Diffusorraum 16, 17 der Strahlpumpe unter einem Winkel zur Horizontalen nach oben geneigt.

Als Vorratsgefäß für das Treib- und Förderfluid dient ein durch Verschweißen aus zwei Halbschalen 37, 37' zusammengesetzter Kessel z. B. aus Leichtmetall, an dessen Umfang vier aus einem Flanschmaterial hergestellte Beine 38,38' angeschweißt sind. Die gegenüberliegenden Beine 38 reichen etwa bis zur Mitte des Kessels 37,37'. Die beiden anderen Beine 38 sind nach oben bis über den Kesselteil 37' hinaus verlängert und an ihrem Ende mit Ausschnitten 39 zum bequemen Anfassen der Einrichtung versehen. Der mit dem Elektromotor 30 und dem Treibrad verbundene untere Wandteil 1, 1' ist am Rand über eine Ringdichtung 33' druckdicht und lösbar mit dem an seiner Unterseite offenen Kesselteil 37 verbunden. Zu diesem Zweck sind am Rand des Wandteils 1, 1' vier Laschen 40 mit je einer vertikalen Bohrung vorgesehen. Oberhalb dieser Laschen 40 sind auf der Innenseite der Beine 38, 38' Winkel 41 angeschweißt, die mit je einer zu den Bohrungen in den Flanschen 40 koaxialen Gewindebohrung versehen sind.

Die druckdichte Verbindung erfolgt vermittels der von unten her in die Winkel 41 einschraubbaren Schrauben 42.

An der Oberseite des Druckkessels 37, 37', in der Mitte, befindet sich z. B. angeschweißt oder über eine

ίο Dichtung eingeschraubt, ein Ansatz 43, der mit einem Manometer 44 und ein oder mehreren Schlauchanschlußstutzen 45 versehen ist. Mit diesem Ansatz 43 ist im Inneren des Kessels 37,37' ein Filterkörper, z. B. ein Ölfilter 46, verbunden. Ziffer 47 stellt ein nur schematisch angedeutetes Sicherheitsventil an der Kesseloberseite dar. Der Druckkessel ist, wie nicht näher dargestellt, etwa zur Hälfte mit einer Flüssigkeit, z. B. einem dünnflüssigen öl, gefüllt. Zu erwähnen ist noch, daß die

uit uiv wniiiukuviriuiig a>s iii ui.111 1^1.0.31*1 v\J\n*ti tiai/.uschließende Zuleitung für das Förderfluid mit einem Rückschlagventil versehen sein muß. damit bei Stillstand der Einrichtung, infolge des in dem Kessel herrschenden Überdrucks, das Förderfluid nicht über diese Zuleitung aus dem Kessel herausgedrückt wird. Oberhalb des Treibrades ist ein Einsatz 3', 34', 34" vorgesehen, der über Haltestege 37" an dem Wandteil 37 des Gefäßes befestigt ist und der dazu dient, die Rotation des Treibfluids innerhalb dieses Einsatzes abzubremsen. Das in F i g. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel eignet sich besonders zur Drucklufterzeugung. Wird der an den unteren Wandteilen 1,1' angeflanschte Elektromotor 30 mit einer kräftigen Luftkühlung versehen, so kann die um das Gefäß nach oben streichende Luft auch die Kühlung des Gefäßes d. h. der ganzen Vorrichtung übernehmen.

Die F i g. 5 zeigt schematisch eine Ausbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung, durch welche der Querschnitt des Düsenspaltes 4 mit zunehmendem Gegendruck selbsttätig verkleinert und damit bei konstanter Drehzahl des Laufrades die Strömungsgeschwindigkeit des Treibfluids selbsttätig vergrößert werde" kann. Bei dem Ausführungsbeispiel bestehen das umlaufende Wandteil 7 und das radial fortsetzende Wandteil 15", welche das Treibrad und den anschließenden Misch- und Diffusorraum 16, 17 von oben her begrenzen, aus einer elastischen ebenen Ringscheibe, welche nur am Grund der Treibschaufeln 6 z. B. mittels Schrauben an der Stelle 48 an diesen befestigt ist und bei Stillstand des Laufrades die ausgezogene Lage einnimmt, bei der sie von der oberen Begrenzung der Treibschaufeln 6 etwas absteht. Nimmt nun beim Betrieb der Einrichtung der Oberdruck in dem Vorratsgefäß zu, so werden die Wandteile 7, 15" mit zunehmenden Druck nach unten gegen die Treibschaufeln 6 gedrückt und nehmen schließlich die gestrichelt gezeichnete Endlage mit kleinstem Querschnitt der Düse 4 ein. Bei zunehmendem Gegendruck wird somit durch Verringerung des Düsenquerschnittes die Strömungsgeschwindigkeit des Treibfluids heraufgesetzt

Die F i g. 6,6a, 6b und 6c zeigen ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie die in F i g. 3 und 3a dargestellten, mit Zufuhr des Förderfluids über die hohle Antriebswelle. Die Antriebswelle 5' des Treibrades ist in der Mitte durchbohrt und mittels eines Deckels 73 nach oben verschlossen. Auf diese Weise wird ein mit der Bohrung der Hohlwelle 68 in Verbindung stehender Hohlraum 22' gebildet, in welchen eine Anzahl innerhalb des Wandteiles 8 radial nach außen verlaufende Kanäle 74 münden.

Diese Kanäle 74 münden mit ihren äußeren Enden in einen auf einem Radius hinter der Düse 4 für das Treibrad gelegenen Ringkanal 75, der über Düsenöffnungen 7i* mit dem hinter der Düse 4 gelegenen Mischraum 16 in Verbindung steht. Der Ringkanal 75 weist an der Unterseite eine Eindrehung auf, in welche ein elastischer Dichtring 77 eingesprengt ist, durch den der Ringkanal 75 nach unten verschlossen ist

Die F i g. 6a zeigt eine Ansicht aus einem Ausschnitt gemäß den Pfeilen in Fig.6 geführten Schnittes H-II durch das Wandteil 8 des Treibrades und F i g. 6b einen Ausschnitt aus F i g. 6 in vergrößertem Maßstab und F i g. 6c einen Ausschnitt aus einer Variante von F i g. 6.

An das mit den Kanälen 74, dem Ringkanal 75 und den Düsen 76 versehenes Wandteil 8 schließt ein Wandteil 70' an. der die untere Begrenzung von Misch- und Ditfusorraum 16,17 bildet. Das mit den Treibschaufeln 6 lösbar verbundene Wandteil 7 des Treibrades wird von einem den Misch- und Diffusurraum ίό, ΐ7 von oben hei begrenzenden Wandteil 15' fortgesetzt.

Zur besseren L>irahlführung sind die den Diffusor begrenzenden Wandteile 15' und 70' an ihren Enden nach oben gekrümmt ausgeführt. In der Nähe der Antriebswelle 5' können zwischen den Kanälen 74 achsparallele Bohrungen 78 in dem Wandteil 8 vorgesehen sein, durch welche ein sicherer Druckausgleich zwischen Ober- und Unterseite des Laufrades erfolgt.

Wie Fig.6 zeigt, kann der Ringkanal 75' auch so hergestellt sein, daß ein besonderer Wandteil 78' unter Zwischenlage eines Dichtungsringes 79 an der Unterseite des Wandteiles 8 befestigt ist Der den Ringkanal 75' von unten begrenzte Wandteil 78' bildet zusammen mit dem Rand den Wandteil 8 unmittelbar hinter der Düse 4, die Düse 9 für das Förderfluid und gleichzeitig die untere Begrenzung des Misch- und Diffusorraumes 16,17.

Aus Übersichtsgründen ist in F i g. 6 der Einsatz zur

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Eintrittsöffnung des Kreiselrades fortgelassen worden.

Die F i g. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel zu der Erfindung, das sich besonders zur Luftverdichtung als geräuscharmer Kompressor eignet Als Druckgefäß 114 dient ein Leichtmetallgefäß nach DIN 6647, bei dem hier der gewölbte Boden entfernt wurde und auf den unteren Bodenwulst 114' des Gefäßes 114 unter Zwischenlage eines Dichtungsringes 115 ein im wesentlichen ebener Boden 140 mittels Schrauben 141 druckdicht befestigt ist An der Unterseite des Bodens 140 sind mittels Schrauben 142 Beine 143 befestigt sowie mittels Schrauben 144 ein Elektromotor 30. Der Elektromotor 30 weist eine Hohlwelle 68 auf, die mit ihrem oberen Ende in das Innere des Druckgefäßes 114 einragt und deren unteres, über den Motor 30 etwas vorstehende Ende mit einem Verteilerstutzen 145 fest verbunden ist, der an seinen beiden gegenüberliegenden Enden mit je einem Rückschlagventil 146 und, an dieses anschließend, mit einem Staubfilter 147 versehen ist, welche somit mit der Hohlwelle 68 umlaufen. Die Hohlwelle 68 ist gegenüber dem Boden 140 durch eine federbelastete Gleitringdichtung 31 druckdicht abgedichtet Mit dem oberen Ende der Hohlwelle 68 ist drehfest eine Antriebswelle 5 und mit dieser einstückig sind Treibschaufeln 6 und mit diesen ein Wandteil 7, das durch ein nach oben gewölbtes Wandteil 15' fortgesetzt wird, verbunden. Auf die Antriebswelle 5 und die Treibschaufeln 6 ist ein Wandteil 8 aufgeschraubt, wobei am inneren und äußeren Rand der Antriebswelle 5 in Nuten liegende Dichtungsringe 148 und 149 vorgesehen sind. Zwischen diesen Dichtungsringen 148, 149 sind in dem Wandteil 8 iichsparallele Bohrungen 150 vorgesehen, welche mit die Treibschaufeln 6 schräg nach außen und unten durchsetzenden Kanälen 151 in Verbindung stehen, die in einen Ringkanal 75' am Ende des Wandtciles 7 einmünden. Der als Eindrehung ausgeführte Ringknnal 75' ist nach unten durch einen eingesprengten Dichtungsring 77' verschlossen und weist, wie auch in F i g. 6 und 6a dargestellt ist, nach oben gerichtete Düsenöffnungen 76' auf, die von unten her unmittelbar an den von dem Rand des Wandteiles 8 bzw. 7 gebildeten Düse 4 anschließen. Das über das Wandteil 8 nach oben überstehende Ende der Hohlwelle 68 ist ferner mit einem an seiner Oberseite ebenen Scheibenkörper 152 fest verbunden, der mit dem Wandteil 8 einen scheibenförmigen Raum 22 begrenzt, der einerseits über in dem Ende der Hohlwelle 68 vorgesehene Längsschlitze 153 mit dem Innenraum der Hohlwelle 68 in Verbindung steht und der andererseits mit dem äußeren Rand, des Wandteils 8 eine Düse S iüi das Füidci fluid bildet. Zwischen Wäfidteil 8 und Scheibenkörper 152 befinden sich über den Umfang verteilt eine Anzahl Stützkörper 24', die, wie strichpunktiert angedeutet, mittels Schrauben mit dem Wandteil 8 und dem Scheibenkörper 152 verbunden sind. Wie bei dem Beispiel in F i g. 4 ist die nach oben gewölbte Gegrenzung 114'" des Gefäßes 114 in der Mitte mit einem Ansatz 43 versehen, der mit einem Manometer 44 und ein oder mehrere Schlauchanschlußstutzen 45 versehen ist Mit diesem Ansatz 43 ist im Inneren des Gefäßes 114 ein Filter 46 verbunden. Ziffer 47 stellt nur ein schematisch dargestelltes Sicherheitsventil dar. An der oberen Begrenzung 114'" des Gefäßes 114 ist zwischen dieser und dem nach oben überstehenden zylindrischen Wandteil desselben noch eine Ringscheibe 154 eingeschweißt an deren Oberseite zwei Schlauchanschlußstutzen 155 angebracht sind. Der hierdurch gebildete geschlossene Ringraum 156 kann mit einem Kühlmittel beschickt und dsrnit zur Kühlung des Verdichters benutzt werden. Auf dem Boden 140 des Gefäßes ist weiterhin mittels Füße 157 ein zylindrischer Einsatz 158 befestigt, der unter Freilassung einer mittleren unteren Einlaßöffnung 58 für das Treibfluid mit seinem nach unten gewölbten Boden 158' das an der Hohlwelle 68 befestigte Treibrad von unten her abdeckt An der Außenwand des Einsatzes 158 sind über den Umfang verteilt radiale Bleche 159 vorgesehen. Die obere Begrenzung 114'" des Gefäßes weist ferner noch einen Stutzen 160 auf, in den ein Meßstab 160' druckdicht befestigt ist Bei vom Überdruck entlastetem Gefäß kann mit diesem Meßstab 160' die Füllhöhe des Gefäßes mit dem Treibfluid nachgeprüft werden. Das Gefäß 114 bis zu einer gewissen Höhe mit einem dünnflüssigen Medium, z. B. Wasser oder einem Öl gefüllt.

Bei in schnellen Umdrehungen versetztem Treibrad wird das Treibfluid durch die Treibschaufeln 6 zu einer Zirkulationsströmung veranlaßt, bei der es mit großer Geschwindigkeit aus der Düse 4 aus- und in das von dem Wandteil 15' einerseits und dem unteren, äußeren Rand des Scheibenkörpers 152 andererseits begrenzten Misch- und Diffusorraum 16_a 17 eintritt An den unteren Düsenöffnungen 76' und an der oberen kreisringförmigen Düse 9 tritt dadurch ein hoher Unterdruck auf, so daß über die Filter 147, die Rückschlagventile 146 und den Verteilerstutzen 145 Luft in die Hohlwelle 68 und über die Schlitze 153, den Raum 22 und die Kanäle 151

es von den Düsen 76' und 9 angesaugt werden kann. Nach einer innigen Durchmischung von Treibfluid und Förderfluid in dem Mischraum 16 wird das Gemisch in cem Diffusorraum 17 auf den Druck des Behälters gebracht

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Die Trennung von Treib- und Förderfldd erfolgt teils |

durch Schwer- und teils durch Fliehkraftwirkung. Die Bleche 159 an der Außenwand des zylindrischen Einsatzes 158 dienen dazu, die tangentiale Zirkulationsströ- κ mung des Treibfi iids außerhalb des Einsatzes 158 abzu- 5 i bremsen, damit keine Luft in die Öffnung 58 vor der Emtrittsöf fnung 3 des Treibrades gelangen kann. Die die Treibschaufeln 6 axial begrenzenden Wände des Wandteiles 7 und 8 sind so geformt, daß die von diesen Wänden und den Treibschaufeln 6 begrenzten Strömungska- io näle des Treibrades sich in Strömungsrichtung zunächst nur wenig und erst kurz vor der Düse 4 stark verjüngen. Wie F i g. 7 zeigt, enden die Treibschaufeln 6 kurz vor der Düse 4.

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Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

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Claims (14)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Fördern eines gas- oder dampfförmigen Förderfluids durch ein flüssiges Treibfluid, die aus folgenden Bestandteilen besteht

— ein Sauganschluß für das gasförmige Förderfluid,

— ein mit einer axialen Eintrittsöffnung versehenes Treibrad zum Fördern des Treibfluids,

— am Austritt des Treibrades eine radiale düsenförmige Verengung für das Treibfluid,

— im Bereich dieser Verengung wenigstens eine kreisringförmige Injektordüse zum Zuführen des gas- oder dampfförmigen Förderfluids,

— einen anschließenden Mischraum für Treib- und Förderfluid,

— einen an diesen anschließenden Diffusor,

— einen Aasscheidebehälter, in dem Förder- und Treibfiuid getrennt werden, wonach das Treibfluid von diesem wieder dem Treibrad zugeführt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß das Treibrad in einem auch den Aussche,^;debehä!ter einschließenden Gesamtbehälter angeordnet ist, in dem der Sauganschluß für das gas- oder dampfförmige Förderfluid mündet, und daß der an die Injektordüse axial anschließende Misch- und Diffusorraum sowohl von ge.Jusefesten als auch von umlaufenden, mit dem Treibrad zusammenhangenden Wandteilen begrenzt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch ',dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Treibrad umlaufenden Wandteile (8,70,7,15; 8, 70,78'; 8,152; 8,70', 7,15') kreisscheibenförmig sind, wobei die Zufuhr des Förderfluids zu den Eintrittsöffnungen (9') über die mit dem Treibrad mitumlaufende hohle Antriebswelle (68) erfolgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Treibrad umlaufende Wandteil (7) eine radiale Fortsetzung (15', 15") über den Treibraddurchmesser hinaus aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr des Förderfluids zu der Eintrittsöffnung (9) über einen gehäusefesten Kanal (22, 23) erfolgt.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibschaufeln (6', 6", 6'") in Ebenen (100,100') senkrecht zur Treibradachse unterteilt ausgebildet sind und am radialen Ende der Treibschaufeln (6', 6", 6'") in den Trennebenen (100,100') zwischen den Düsenspalten (4) für das Treibfluid gelegene, von Wandteilen (102, 104) axial begrenzte Düsenringkanäle (9') zur Zufuhr des Förderfluids vorgesehen sind, welche über innerhalb der Treibschaufeln (6', 6", 6'") und der druckseitigen Treibraddeckscheibe (8) gelegene Kanäle (103, 103', 74', 74) mit dem Hohlraum (68') der hohlen Welle (68) in Verbindung stehen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Kanalteüe (74') in der Treibraddeckscheibe (8) durch eine Feder (111) belastete Rückschlagventile (112, 113) vorgesehen sind, welche die Kanäle (74) erst nach überschreiten einer Mindestdrehzahl des Treibrades freigeben.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch

gekennzeichnet, daß die in der Treibraddeckscheibe (8) vorgesehenen radialen Kanäli; (74) für die Zufuhr des Förderfluids in einen geschlossenen Ringkanal (75) einmünden, der über Düsenöffnungen (76) mit dem Mischraum (16) der Strahlpumpe in Verbindung steht, wobei der an die Treibraddeckscheibe (8) anschließende Wandteil (70') mit dieser einstückig is L

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Ringkanal (75') einmündende Düsenöffnung (9) kreisringförmig ist, wobei der an die Treibraddeckscheibe (8) anschließende Wandteil (78') unter Zwischenlage eines Dichtungsringes (79) an der Treibraddeckscheibe (8) befestigt ist

9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der druckseitigen Treibraddeckscheibe (8) über Stützkörper (24') ein Scheibenkörper (152) verbunden ist, der mit der Treibraddeckscheibe (8) einen mit der hohlen Antriebswelle (68) und der Eintrittsöifnung (S) für das Förderfluid in Verbindung stehenden Raum (22) begrenzt und daß dieser Raum (22) über Bohrungen (150) in der Treibraddeckscheibe (8) und innerhalb der Treibschaufeln (6) verlaufende Kanäle (151) mit einem Ringkanal (75') innerhalb der saugseitigen Deckscheibe (7) und an diesen Ringkanal (75') anschließende, in den Mischraum (16) einmündende DQsenöffnungen (76') in Verbindung steht.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die saugseitige Deckscheibe (7) des Treibrades und der an diese anschließende, den Misch- und Diffusorraum (16,17) begrenzenden Wandteil (15") aus einer elastischen Platte bestehen und dieser Platte nur an der Innenseite der Treibschaufeln (6) mit diesen fest verbunden ist, derart, daß mit zunehmendem Behälterdruck der Düsenspalt (4) schmäler wird.

11. Vorrichtung nach Anspn-jM, dadurch ge kennzeichnet, daß in dem Druckbehälter (37, 37'; 1, 49, 50; 140,114,114'") ein an sesner Oberseite offener Einsatz (57,57', 59; 157,158, 158') vorgesehen ist. dessen Boden (57', 158') eine der Eintrittsöffnung (3) des Treibrades entsprechende Öffnung (58) aufweist

12. Vorrichtung nach Anspruch II, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (57', 59; 157,158,158') mit in Radialebenen gelegenen Wänden (159) bzw. mit einer mit Öffnungen (61) versehenen Querwand (59) versehen ist, durch welc^v e ein Abbremsen des Treibfluids vor der Eintrittsöffnung (3) des Treibrades erfolgt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12. dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenteil (1, V) des Vorrats- bzw. Druckbehälters (1,106; 1, 37, 37') die untere Begrenzungswand des Misch- und Diffu· sorraumes (16, 17, 17') der Strahlpumpe und auch eine untere Begrenzungswar.d des Treibrades bildet

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibrad (5, 6, 7, 8) mit nach oben weisender Eintrittsöffnüng (3) dicht über dem Boden (1) fliegend an dem Ende der Antriebswelle (53) befestigt ist und die Zufuhr des Förderfluids über einen zwischen dem Boden (1) des Vorratsbehälters und der Treibraddeckscheibe (8) gebildeten Raum (22) und einer 2:wischen einer Kante in dem Boden (1) und dem Rand der Treibrad-

deckscheibe (8) gebildeten kreisringförmigen Öffnung (9) erfolgt

|, Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vor-

richtung zum Fördern eines gas- oder dampfförmigen

Förderfluids durch ein flüssiges Treibfluid, die aus fol-

genden Bestandteilen besteht