DE3420652A1 - Ejektorpumpe mit ringfoermiger duese - Google Patents

Description

Patentanwälte " 3420652 Dipl.-Ing. W. Beyer ^{w n} * ^v *

Dipl.-Wirtsch.-Ing. B. Jochem

6000 Frankfurt / Main Staufenstraße

Anm.: Svenska Rotor Maskiner Aktiebolag Värmdövägen 12o Nacka (Schweden)

Bezeichnung: Ejektorpumpe mit ringförmiger Düse,

. . Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Ejektorpumpe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. .

Ejektorpumpen dieser Art wurden im Verlaufe einer langen Zeitspanne zu relativ kleinen und zuverlässigen Pumpen mit hohem Wirkungsgrad entwickelt.

Ejektorpumpen dieser Art sind vor allem als Vakuumpumpen für 5o % Vakuum und mehr, insbesondere etwa 85 % Vakuum eingesetzt worden.

Ein Nachteil besteht jedoch darin, daß sie schwierig zu fertigen sind. Eine Vielzahl von Teilen muß mit hoher Präzision hergestellt und dann mit sehr engen Toleranzen in Hinblick auf die gegenseitige Lage ebenso wie die Winkelgenauigkeit zusammengebaut werden, um eine Ejektorpumpe mit den gewünschten Eigenschaften zu erhalten. Wenn Unstimmigkeiten auftreten, können Korrekturen durch Verstellung einstellbarer Teile vorgenommen werden; dies erfordert jedoch Handarbeit, welche die Herstellungskosten erhöht.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der hohe Wirkungsgrad dieser Ejektorpumpen in hohem Maße abhängig ist von einem bestimmten, eng begrenzten Druckwert. Auf jeder Seite dieses Druckwerts wird die Charakteristik der Pumpe rapid verschlechtert, was unerwünscht in Bezug auf die Tatsache ist, daß das Druckverhältnis in Verdichtungsanlagen in Werstätten, Fabriken und dergleichen oft um viele Dekaden von Prozent nach oben und unten variiert.

Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannten Ejektorpumpen der. eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die obigen Nachteile vollständig oder wenigstens zum größten Teil ausgeschlossen werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.

Aufgrund der Tatsache, daß alle wesentlichen Teile wie die Düse/ die Mischzone und der Diffusor in nur einer oder beiden Endflächen der einstückigen Blöcke ausgeformt werden, was sich in einem einzigen Arbeitsgang auf einer numerisch gesteuerten Drehmaschine durchführen läßt, können hohe Genauigkeit und gute Wiederholungseigenschaften bei der Herstellung einer großen Anzahl von Pumpen erhalten werden. Da die erfindungsgemäße Pumpe keinerlei Teile enthält, die zum Ausgleich von Unstimmigkeiten in Hinblick auf die Eigenschaften der Pumpe beim Zusammenbau eingestellt werden müssen, wie dies in Verbindung mit herkömmlichen Pumpen aus verschiedenen Teilen der Fall ist, besteht keine Gefahr gegenseitiger Verschiebungen der"verschiedenen Teile der Pumpe nach einer bestimmten Betriebszeit, die zu Schwankungen der Eigenschaften der Pumpe führen. Das Profil der Düse und des Diffusors ist eindeutig und genau in eine Endfläche eingearbeitet, die vollständig frei liegt, wenn die beiden Blöcke der Pumpe voneinander getrennt werden, und die in dieser Weise bearbeitete Oberfläche enthält eine Vielzahl von Kegelflächen, die sich leicht durch Messung ihrer einzelnen Winkel und Lagen längs einer diagonal verlaufenden Bezugslienie überprüfen lassen.

Die Erfindung wird nachstehend in ihren Einzelheiten in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, die ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ejektorpumpe wiedergibt.

Es zeigen": '

Fig. 1 . einen Längsschnitt der Pumpe,

Fig. 2 ■ einen ähnlichen Schnitt durch einen der

beiden Blöcke der Pumpe in größerem Maßstab,

Fig. 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung des bei

verschiedenen Drücken auf das Arbeitsmedium für eine herkömmliche Pumpe und eine erfindungsgemäße Pumpe erhaltenen Vakuums und

Fig. 4 ein Diagramm zur Veranschaulichung der zur

Erzielung einer bestimmten Vakuumgröße in einem geschlossenen Gefäß bei einer herkömmlichen Pumpe und einer erfindungsgemäßen Pumpe erforderlichen Zeit.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 besteht die Ejektorpumpe aus zwei zylindrischen Teilen, einem Uberdruckblock 1 und einem Unterdruckblock 2, die durch (nicht gezeigte) Schrauben miteinander verbunden sind. Block 1 hat einen zentralen Kanal 3, der an eine Druckluftquelle anschließbar ist und über einen verengten Kanalabschnitt 5 an der ebenen Bndflache 4 des Blocks 1 endet. Block 2 hat eine Endfläche 6 entsprechend der Endfläche 4, die jedoch profiliert ist und eine Ringnut 7 enthält, die koaxial zum Kanal 5 verläuft und eine Düsenoberfläche 21 umschließt.

Im Block 2 befindet sich eine Ausnehmung 8 zum Anschluß an eine Vakuumleitung. Im Boden der Ausnehmung 8 sind ein'ige Bohrungen 9 zur Verbindung der Ausnehmung 8 mit der Ringnut 7 vorgesehen.

Um die Blöcke 1 und 2 radial und axial gegeneinander auszurichten, hat der Block 2 einen ringförmigen Vorsprung 1o, der mit engem Spiel von einem sich um den Umfang des Block 1 erstreckenden Vorsprung 11 aufgenommen wird. Der Vorsprung 11 ist'etwas flacher als der Vorsprung 1o ausgebildet, dessen Endfläche mit großer Genauigkeit hergestellt ist, weil der Vorsprung 1o gegen die Endfläche 4 des Block 1 zur Anlage kommt und dadurch die Weite des Ringspaltes 12 bestimmt, der zwischen den Endflächen 4 und 6 gebildet ist.

Entlang dem genannten Ringspalt 12 befindet sich innerhalb des Blocks 1 eine Anzahl axial gerichteter Auslaßkanäle 13.

— c —

Λ-

Fig. 2 zeigt in größerem Maßstab das Profil der Endfläche 6. Der von der Ringnut 7 umschlossene kreisförmige Mittelteil 21 hat einen Durchmesser D₁, und die Ringnut 7 hat eine radiale Breite D₃. Außerhalb der Ringnut 7 hat die Endfläche 6 eine kegelige Zone Z. mit einem Kegelwinkel crf"1, nach welchem ab einem Durchmesser D₃ eine kegelige Zone Z- mit einem Kegelwinkel cC 2 anschließt, auf welche ab einem Durchmesser D. eine nicht-kegelige Zone Z_n und schließlich von einem Durchmesser D₁. ab .eine wiederum kegelige Zone Z₃ mit einem negativen Kegelwinkel ^f 3 anschließen. Die Kegelzone Z₃ endet an einem Durchmesser D-. Es gibt zwei Abmessungen von extrem hoher Bedeutung, die eine Toleranz von ± Ι/Ι00 mm haben; dies sind die Spaltweite h_Q an dem Mittelteil 21 und die Spaltweite h. an der Zone Zq.. :

Die nachstehende Tabelle zeigt zwei vorteilhafte Entwürfe von Ejektorpumpen nach der Erfindung mit den Symbolen nach Fig. 2 · (h.j - Dg in mm) „

h₁ h_o D₁ D₂ D₃ D₄ D₅ D₆ Ci₁ cC₂^ 0C3

o.23 ο_25 : 7.O ο.75 10 12 14 20 15° 8^C

II Ο.27 o.3o 8.0 1.0 13 16 18 25 1o° 6^C

Fig. 3 zeigt eine Kurve a._t welche Ausmaß des Vakuums in Prozent wiedergibt, das mit einer herkömmlichen Ejektorpumpe bei verschiedenen Drücken des Arbeitsmediums erhalten wird.

Wie in diesem .Diagramm zu erkennen ist, zeigt die Kurve a, daß das Vakuum schnell absinkt, sobald der Druck des Arbeitsmedium:=; qegenüber einem optimalen Druckwert geändert wird, insbesondere wenn der Druck vermindert wird.

Ein beträchtlich höheres Vakuum wird gemäß Kurve b ;mit einer Pumpe gemäß der Erfindung, besonders bei niedrigen Drücken des Arbeitsmediums erhalten.

Fig. 4 zeigt eine Kurve a, welche die zur Erzielung von 75 % Vakuum in einem geschlossenen Gefäß von 1o 1 mit einer herkömmlichen Pumpe erforderliche Zeit wiedergibt. Die erforderliche Zeit steigt schnell mit abnehmenden Drücken des Arbeitsmediums an.

Fig. 4 zeigt ferner die entsprechende Kurve b für eine gemäß der Erfindung ausgebildete Ejektorpumpe. Wie ersichtlich, ist es augenscheinlich, daß eine beträchtliche Verbesserung bei geringeren Drücken des Arbeitsmediums erzielt wird. \

Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte und beschriebene Ausführungsbeipsiel beschränkt, sondern kann in mehrfacher Hinsicht innerhalb des Grundgedankens der Erfindung, wie er in den Ansprüchen niedergelegt ist, modifiziert werden. So kann auch die Endfläche 4 des Blocks 1 in gleicher Weise wie die Endfläche 6 des 'Blocks 2 profiliert und mit einer ringförmigen Nut sowie Ausnehmungen oder Kanälen entsprechend der Ausnehmung 8 und den Bohrungen 9 im Block ausgebildet und an eine Vakuumleitung angeschlossen sein. Der Vorteil einer solchen Ausbildung steht jedoch normalerweise nicht im vernünftigen Verhältnis zu den größeren Herstellungsschwierigkeiten.

In einigen Fällen kann es vorteilhaft sein, den Auslaßkanal 13 im Block 2 anzuordnen oder radial nach auswärts in beiden Blöcken zu richten.

Alternativ kann das Arbeitsmedium durch eine Rohrleitung eingeführt werden, die In einem axial gerichteten Kanal in der Mitte der Endfläche 6, beispielsweise in der Mitte der Flächä 21 in Fig. 2 endet.

Ferner kann die Ringnut 7 mit konvergierendem und/oder nach auswärts geneigtem Querschnitt, in Strömungsrichtung betrachtet, ausgeführt sein, wodurch sich die Strömungsverluste vermindern lassen.

Claims (3)

Patentansprüche

1. Ejektorpumpe mit einem ringförmigen Düsenspalt für ein hauptsächlich· radial nach auswärts strömendes Pumpmedium, einem radial außerhalb dieses Düsenspaltes gelegenen ringförmigen Mischspalt, in welchen eine Auslaßöffnung wenigstens eines hauptsächlich axial gerichteten Sekundärkanals angeordnet ist, und einem radial außerhalb des Mischspaltes gelegenen ringförmigen Diffusorspalt/ wobei der Mischspalt und der Diffusorspalt vom Zwischenraum zwischen den Endflächen zweier durch Abstandsmittel voneinander getrennter einstückiger Blöcke bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, .daß Teile wenigstens einer der die Endflächen (4, 6) bildenden Wandungen des Düsenspalts und des Diffuserspalts durch eine Ringnut (7) voneinander getrennt sind., die in der genannten Endfläche (6) angeordnet und mit wenigstens einem zusammen mit der Ringnut (7) den Sekundärkanal bildenden Durchlaß (9) verbunden sind, wobei zusätzlich die Weite des Diffusorspalts in der Nähe der Ringnut (7) größer ist als die Weite (h_Q) des Düsenspalts in der Nähe der Ringnut und in Gestalt von wenigstens zwei Kegelflächen (Z1 und Z2) mit Kegelwinkeln i^-i , oC2, von denen der Winkel cf- 1 der einen Kegelfläche (Z1) in unmittelbarer Nähe zur Ringnut (7) 8°bis einschließlich 15° und der Winkel e<2 der weiteren Kegelfläche (Z2) 4° bis einschließlich 8° mit einem Verhältnis c£1/" oC 2 in der Größe von 1,25 bis 3,25 und einer radialen Breite jeder Kegelfläche (Z1, Z2) von wenigstens dem o,5-fachen der kleinsten Ringnutbreite'betragen _{f zu} einer konstanten Diffusorspaltweite (h..) in der Größe von o,84 bis O/97-fachen der Düsenspaltweite (h_) in der Nähe der Ringnut längs einem Abstand von wenigstens dem o,8-fachen der kleinsten Ringnutbreite abnimmt, die in einem Abstand von der äußersten Kante des Düsenspalts (21) beginnt, der nicht mehr als das 4,9-fache der kleinsten Ringnutbreite beträgt.

2. Ejektorpumpe nach Anspruch "!„dadurch gekennzeichnet , daß die Weite (h_) des Düsenspalts vom Zentrum zur äußersten Kante der Düse längs einer Kegelfläche mit einem Kegelwinkel von nicht mehr als 4° zunimmt.

3. Ejektorpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Diffusor hinter dem Düsenspalt konstanter Weite (h,) eine Spaltweite aufweist/ die radial nach auswärts längs einer Kegeloberfläche mit einem Kegelwinkel von 2° bis 6° zunimmt.