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Kondensationseinrichtung mit Flüssigkeitsstrahlpumpe. Die Erfindung
bezieht sich auf Kondensationseinrichtungen, -wobei eine durch eine Pumpe geförderte
Flüssigkeit in Form eines, Strahles, Sprühregens o. d'gl. als Arbeitsmittel verwendet
wird. Als Beispiel einer solchen Pumpe ist die Kreiselluftpumpe von L e b 1 a n
c allgemein bekannt. Pumpen dieser Art, wie sie gewöhnlich gebaut werden, nehmen
die Arbeitsflüssigkeit aus einem Behälter, und zwar vorzugsweise aus einem geschlossenen
Wasserkasten, in dem die Flüssigkeit etwa unter atmosphärischem Druck steht.
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Derartige Pumpen haben den Nachteil, daß in dem Maße, wie das Gewicht
der Luft oder des Gases, das durch die Pumpe gefördert wird, anwächst, .ebenso der
absolute Druck auf der Saugseite der Pumpe steigt, wodurch die Menge der in die
Pumpe eingesaugten Fl'ü'ssigkeit vermindert wird'.
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Gemäß- der Erfindung wird ein geschlossener Wasserkasten mit einer
gedrosselten Auslaßöffnung verwendet, durch die allein die Gase und -Dämpfe, nachdem
sie durch die Pumpe verdichtet und von der Flüssigkeit im Wasserkasten getrennt
sind, austreten können, wobei der Durchgangsquerschnitt dies-es' Auslasses selbsttätig
verändert wird in Übereinstimmung mit dem Unterschied zwischen dem Druck im Wasserkasten
und, demjenigen an der -Luft- oder Gassaugseite der Pumpe, so daß eine größere Gleichförmigkeit
zwischen diesen Druckunterschieden während der Arbeit der Pumpe erreicht wird und
dadurch die Leistung der Pumpe steigt. Wird beispielsweise eine Pumpe verwendet,
um Gase und. niehtkondensierbare Dämpfe aus einem zu entleerenden Raum zu entfernen,
so wird, falls nur wenig Gase öder Dämpfe durch die Pumpe gefördert werden müssen,
atmosphärischer Druck - im Wasserkasten herrschen. Wenn dagegen Gase oder Dämpfe
in solchen Mengen gefördert werden, daß der absolute Druck in der Pumpe gleich dem
atmosphärischen wird, so steigt der Druck im Wasserkasten auf ungefähr eine ' At-.
mosphäre Überdruck.
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Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele. des Erfindungsgegenstandes.
dargestellt, und zwar zeigen: Fig. i die Vorderansicht, teilweise geschnitten, eines
Wasserkastens gemäß der Erfindung, ' Fig. 2 einen Schnitt durch ein in der Fig.
i dargestelltes Ventil, aber in größtem Maßstabe, Fig. 3 - schematisch die Wirkungsweise
der ersten Ausführungsform,.
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Fig.,. schematisch die zweite -Ausführungsforen.
Gemäß
Fig. i besitzt der Wasserkasten unten einen .Eimaß 5, der mit der Pumpe in Verbindung
steht, und einen Auslaß 6, durch den die Flüssigkeit aus dem Wasserkasten in die
Pumpe gelangt. - Durch einen anderen Eimaß 7 kann Wasser eingelassen werden, um
Verluste auszugleichen, die während .des Ar-' beitsganges eintreten, und um Kühlwasser
einzulassen, damit die Temperatur des. Wassers im Wasserkästen nicht zu hoch steigt.
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Am oberen Teile des Wasserkastens ist ein Schwimmergehäuse 8 vorgesehen,
das mit dem Inneren des Kastens in Verbindung steht und einen Schwimmer 9 _ enthält,
der ,mit einem entlasteten Ventil io bekannter Bauweise zusammen arbeitet und den
Überlauf des Wasserkastens 4 steuert. Schwimmer g und Ventil io halten den Wasserspiegel
im Kasten 4 auf der gewünschten Höhe ohne Rücksicht auf das Ergänzungs- oder Kühlwasser,
das durch den Einlaß' -7 zufließt.
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Der einstellbare Auslaß des Wasserkastens ist finit i z bezeichnet,
seine Durchgangsöffnung wird selbsttätig verändert mit Hilfe eines entlasteten Ventils
i2, das' einerseits unter *dem Einfluß des' Druckes; _ der im Wasserkasten 4 herrscht,
andererseits unter dem Einfluß des Druckes auf der' Luft- oder Gaseinlaßseite der
Pumpe steht. Dieses Ventil ist in Fig.2 geschnitten dargestellt und besteht aus
einem Zylinder 2o, in dem ein Kolben 21 gleitet, der die Auslaßöffnung i 1 des Wasserkastens
4 steuert; die Verbindung zwischen dem Ventil 12 und dem Wasserkasten wird durch
das Rohr 14 hergestellt. Dieser Kolben 2i steht in der- einen Richtung unter dem
Einfluß einer einstellbaren Feder 22 und des Druckes auf der Saugseite der Pumpe,
die mit dem Zylinder 2o durch den Auslaß 23 und -das Rohr 13 i#: Verbindung steht.
In der anderen Richtung wirkt auf den Kolben 2i der Druck des Wassers und der Luft
im Wasserkasten unter Vermittlung des Einlasses 24 und des Rohres 14.
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In Fig. 3 ist der Auslaß des Wasserkastens durch ein .Rohr 15 mit
dem Flüssigkeitseinlaß -der Pumpe 16 verbunden, während die Druckseite .der letzteren
durch das Rohr 17 mit -dem Einlaß des Wasserkastens in Verbindung steht. Der Gas-
oder Lufteinlaß der Pumpe 16 ist durch ein Rohr i 8 mit dem Luftaustrittskanal des
Kondensators verbunden. Die Pumpe 16 ist eine Kreiselsaupumpe bekannter Form. Bei
dieser wird das Wasser aus dem Kasten 4 durch Leitung 15' in das Kteiselrad 31 gesaugt
und durch die Düse 3a in die Mischdüse 33 gefördert unter Mitreißen der durch das
Einlaßrohr 18 vom Kondensator kommenden Luft. Das Gemisch tritt dann durch Röhr
17 in den Kasten 4, in dem sich die Luft abscheidet und durch das Rohr 14 in das
federbeeinflußte Ventil 12 gelangt, welches ihren Austritt an die Außenluft regelt.
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Zum Verständnis .der Wirkungsweise sei zunächst angenommen, der Kastendeckel
sei abgenommen. Bei voller Belastung ist dann der Druck.Pl -im Rohr 18 annähernd
Null, während P3 der Druck auf die Wasseroberfläche im Kasten 4, hier also i Atm.
ist. Dem aus 4 durch 15 - dem Kreiselrad 31
zufließenden Wasser wird von diesem
ein absoluter . Druck P2 erteilt.- Der Unterschied P'-P1 erzeugt eine Strömung von
Wasser durch Düse 32. Das mit großer Geschwindigkeit aus Düse 32 ausströmende
Wasser reißt die Luft in i8 mit, welche nach 4 gelängt und dort an die Außenluft
tritt. Es ist ersichtlich, daß der Widerstand gegen das vom Kreiselrad geförderte
Wasser der Druck P1 ist und die Wassermenge daher von der Größe P1 abhängt. Findet
im Kondensator r9 ein beträchtlicher -Lufteintritt statt, wodurch f` steigt, so
steigt der Widerstand gegen.das Kreiselrad 31, und wie bei allen Kreiselpumpen nimmt
die Menge des vom Kreiselrad ausgeschleuderten Wassers ab, und es wird daher ein
kleineres Volumen Luft durch den aus der Düse 32 austretenden Wasserstrahl gefördert.
Wird der -Deckel des Kastens q. geschlossen, so tritt das federbeeinflußte Reglerventil-
12 in Wirksamkeit, ,und der Druck P3 steigt über den Atmosphärendruck um annähernd
den gleichen Betrag, als der Druck P1 über Null beträgt. Arbeitet beispielsweise
die Anlage mit voller Belastung; und der Druck P1 ist 111u Atm., so ist P3 = il/",
Atm. Dies -wird erzielt durch die Drosselung bzw. Verringerung des Durchganges der
Luft durch den Luftaustritt ii des Reglerventiles 12.- Erfolgt ein beträchtlicher
Lufteintritt im Kondensator ig, so daß P1 auf z. B. 1l2 Atin. steigt, so erhöht
sich P3 entsprechend auf 111, Atm. Obgleich .dann der Widerstandsdruck P1 gegen
den Wasserstrahl um 0,4 Atm. gestiegen ist, ist der Wasserdruck an der Einlaßstelle
desKreiselrades ebenfalls um o,4Atm. gestiegen, so däß der Gesamtwiderstand gegen
das Kreiselrad derselbe - bleibt, also auch die gleiche Wassermenge durch die Düse
geht und annähernd das gleiche Volumen Luft mitgerissen wird. Die Pumpen,leistüng
ist daher größer, als wenn der Kasten 4 -offen ist.
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Beim ersten 1ngangsetzen der Anlage, wo der Druck P1 - i Atm., " steigt
P$ auf 2 Atin., ehe Ventil öffnet 'und Luft aus dem Austritt. i i austreten läßt.
Mit steigende Unterdruck und fallendem Druck P1 sinkt entsprechend P3, bis der Zustand
der Vollbelastung erreicht ist. -Das Kreiselrad der Pumpe kann in beliebiger
geeigneter
Weise durch einen Elektromotor oder eine Dampfturbine angetrieben werden. .
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
ist als normaler Druckunterschied zwischen der Saugseite der Pumpe und der Flüssigkeit
im Wasserkasten, der als am günstigsten' für die Wirkung der Pumpe anzusehen ist,
eine solche von ungefähr einer Atmosphäre- angenommen. Diese Bedingungen treten
ein, wenn nur geringe Luft- oder Gasmengen. von der Pumpe gefördert werden, und
der Auslaß aus dem Wasserkasten muß so bemessen sein, daß, soweit möglich, der Druck
im Wasserkasten nicht höher als zwei Atmosphären absolut steigt, wenn das Volumen
von Gas und Luft, das' durch die Pumpe gefördert wird, beträchtlich ist. Der weiter
oben beschriebene Apparat kann aber natürlich auch so eingestellt werden, daß irgendwelche
gewünschte Druckdifferenz zwischen dem Wasserkasten und der Saugseite der Pumpe
herrscht.
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In Fig: 4 ist eine andere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Hierbei ist der geschlossene Wasserkasten mit bezeichnet und der Einlaß,
der 'von der Pumpe 16 liefert, mit 5 ; das Verbindungsrohr ist hierbei mit 17 bezeichnet.
- Der Auslaß des Wasserkastens steht mit dem Flüssigkeitseinlaß der Pumpe 16 durch
das Rohr 15 in Verbindung. Der Einlaß des Kastens, durch den fortwährend Wasser
eintreten kann, um Verluste auszugleichen und zu verhüten, daß die Temperatur des
Wassers im-Kasten zu hoch steigt, ist mit 7 bezeichnet. Das Überlaufventil des Kastens
ist bei dieser Ausführungsform durch ein entlastetes Ventil 12 gesteuert, das sowohl
durch den Druck im Wasserkasten 4 als auch durch den Druck an dem Luft- oder Gaseinlaß
der Pumpe 16 beeinflußt wird. Der Auslaß 3o, durch den die Gase oder Dämpfe, nachdem
sie durch die Pumpe 16 verdichtet und von der Flüssigkeit im Behälter 4 befreit
sind, in die Atmosphäre strömen, wird gesteuert durch" ein Ventil 25, das seinerseits
unter dem Einfluß eines Schwimmers 26 steht. Vorteilhaft ist der Wasserkasten-4
mit einem Standrohr 27 ausgerüstet, das von genügender Höhe ist und als Puffer dient,
um Schwankungen des Wasserspiegels im Kasten auszugleichen, wodurch die Arbeitsweise
des Apparates -eine gleichmäßigere wird. ' Das entlastete Ventil-i2, das bei der
Ausführungsform .gemäß - Fig. 4 Verwendung findet, kann dieselbe sein, die bei der
Ausführungsform gemäß Fig. i verwendet wird und die in Fig. 2 im Schnitt dargestellt
ist. Das Überlaufrohr 28 des Wasserkastens ist bei dieser Ausführungsform mit dem
Einlaß 14 der Ventilvorrichtung 12 verbunden; der EinlaB 24 des letzteren steht
durch das Rohr 29 mit dem Wasserkasten 4 und dem Lufteinlaß 13: mit der Gas- und
Luftsaugseite der Pumpe durch das Rohr 13 in Verbindung.
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Die Ausführungsform gemäß Fig.4 arbeitet in der folgenden Weise: Die
durch Druck gesteuerte Ventilvorrichtung 12 ist so eingestellt, daß, falls weniger
als die vorherbestimmte Differenz zwischen dem Druck im Wasserkasten4 und demjenigen
an der Saugseite i8 der Pumpe 16 vor= banden ist, das Überlaufventil, in diesem
Falle der Kolben 21 (Fig. 2), so beeinflußt wird, daß der Äüsfluß des Wassers aus
dem Wasserkasten durch das Rohr 28 vermindert wird. Der Wasserspiegel im Kasten
4 steigt infolgedessen und bewirkt, daß das durch den 5chwiinmer. beeinflußte Ventil
25 seinen Querschnitt vermindert oder ganz schließt, so daß keine Luft und kein
Gas aus dem Kasten treten kann. Infolgedessen steigt der Druck im Wasserkasten so
hoch, bis die Ventilvor= richturig 12 das Überlaufventil 2 i öffnet und gestattet,
daß eine größere Menge Wasser aus dem Wasserkasten 4 durch das Rohr 28 und den Auslaß
i i der Ventilvorrichtung fließt.
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Angenommen, die Anlage arbeitet mit voller Belastung, und der Druck
P1 ist 'ha Atm., so wird der Druck P' i'/IO Atm. betragen. Dieser ' letztere Druck
ist regelnd abhängig von der Wassermenge, die aus dem Kasten 4 durch den Aus.laß
11 austreten kann. Findet beispielsweise ein -starker Lufteintritt in den Kondensator
statt, so daß der Druck P' beispielsweise auf % Atm. ansteigt, so steigt entsprechend
der Druck P3 auf i'-j, Atm. an. Obgleich also unter diesen Umständen der Gegendruck
P' -gegen den Wasserstrahl um 4J" Atm. gestiegen ist, ist der Wasserdruck am Einlaß
in das Kreiselrad 31 der - Pumpe gleichfalls um '/" Atm. gestiegen. Dies ergibt
sich aus folgendem: Das Ansteigen des Druckes Pl sucht das Ventil 12 zu schließen,
so daß weniger Wasser aus dem Kasten -4 ausfließt. Infolgedessen -. steigt der Wasserspiegel
im Katen 4, und der Kugelschwimmer 9 schließt das- Ventil 25 teilweise, womit der
Druck P3 steigt. Sobald der Unterschied zwischen P3 und P1 den gewünschten Betrag
hat, öffnet Ventil 12 wieder, der, Wasserspiegel in 4 sinkt, und es strömt
mehr Luft durch den Auslaß 30 hinter dem Ventil 2g aus. So bleibt der gewünschte
Druckunterschied zwischen P3 und P' stets erhalten.