DE3446583A1

DE3446583A1 - Fluessigkeitsringpumpe

Info

Publication number: DE3446583A1
Application number: DE3446583A
Authority: DE
Inventors: Charles Norwalk Conn. Bilik; Herbert Georgetown Conn. Johnson; Charles M. Bridgeport Conn. Jozepaitis; Ole B. Newton Conn. Olsen
Original assignee: Nash Engineering Co
Current assignee: Gardner Denver Nash LLC
Priority date: 1983-12-23
Filing date: 1984-12-20
Publication date: 1985-07-04
Also published as: US4521161A; SE456029B; EP0155419B1; EP0155419A3; ZA847315B; JPH06105078B2; SE8404984L; EP0155419A2; FI843931A0; DE3446583C2; SE8404984D0; DE8437363U1; AU3335084A; CA1233149A; JPS60135686A; FI81179B; FI843931L; AU564564B2; FI81179C; BR8406382A

Description

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Die Erfindung betrifft Flüssigkeitsringpumpen, insbesondere • das Verringern der Blasenbildung und der damit zusammenhängenden Betriebsgeräusche bei Flüssigkeitsringpumpen, besonders bei denen mit konischen Einlaß- oder Auslaßöffnungen.

■ Eine typische Flüssigkeitsringpumpe mit konischen Einlaß*- und Auslaßöffnungen ist aus der US-PS 3 289 918 bekannt. Auch wenn die Öffnungen der Pumpen, wie sie aus dem genannten Patent bekannt sind, tatsächlich kegelstumpfförmig sind, werden sie vom Fachmann als konisch bezeichnet. Diese Terminologie wird im folgenden ebenfalls verwendet.

In Fluss igkeitsrin.gpumpen mit konischen Einlaß- und Auslaß-Öffnungen kommt es manchmal zur Blasenbildung, insbesondere bei denen, die mit einer hohen Geschwindigkeit und/oder bei

einem geringen Einlaßdruck (d.h. einem Einlaßdruck nahe dem Nullwert des absoluten Drucks) betrieben werden. Es wird angenommen, daß die Blasenbildung durch plötzliches Kollabieren oder Einfallen von Gasblasen in der Pumpflüssigkeit (für gewöhnlich Wasser), das den Flüssigkeitsring ausbildet , hervor-

gerufen wird. Gasblasen können sich auf der Einlaßseite der Pumpe bilden und zur.Kompressionsseite der Pumpe getragen werden, wo sie beim Annähern an den Rotor oder die Öffnung plötzlich kollabieren. Gasblasen können sich ebenfalls an der Kompressionsseite der Pumpe bilden, wo die Pumpflüssigkeit

sich der Rotornabe und der Öffnung nähert und dadurch plötzlich umgelenkt wird. Die Folge dieses plötzlichen Zusammenfallens der Gasblasen kann außerhalb der Pumpe hörbar sein und in unerwünschter oder unangenehmer Weise zu dem Betriebs-

geräuschpegel der Pumpe beitragen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Blasenbildung in Flüssigkeitsringpumpen mit konischen Einlaß- oder Auslaßöffnungen zu verringern und insbesondere den Betriebs-

. geräuschpegel solcher Flüssigkeitsringpumpen zu verringern.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche gelöst. Erfindungsgemäß weiVt eine Flüssigkeitsringpumpe

__ eine - erste Haupt-Auslaßöffnung, deren Verschlußkante mit einem Segment-ausgestattet ist, das in Drehrichtung des Rotors von einem ersten relativ großen Umfangsabschnitt der konischen Auslaßöffnung zu einem zweiten relativ kleinen Umfangsabschnitt schräg verläuft, und eine zweite in Drehrichtung des Rotors nach dem schrägen Segment ""angeordneten Neben-Auslaßöffnung auf.

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Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer beispielhaften Zweistufen-Flüssigkeitsringpumpe, mit konischen Einlaß- oder Auslassöffnungen gemäß der Erfindung,

Figur 2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 in Figur 1, wobei der Rotor der Pumpe fortgelassen ist,

Figur 3 eine perspektivische Ansicht der Öffnung bei der ersten Stufe der Pumpe gemäß den Figuren 1 und 2,

Figur 4 eine Endansicht der öffnung gemäß Figur 3 und

Figur 5 eine Abwicklung der kegelstumpfförmigen Oberfläche der Öffnung gemäß den Figuren 3 und 4.

Die dargestellte Flüssigkeitsringpumpe 10 ist eine Zweistufen-Pumpe mit einer ersten Stufe 12 in Figur 1 rechts darge-

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stellt und einer zweiten Stufe 14 in der Figur links darge-. stellt. Das zu pumpende Gas oder der Dampf (hiernach allgemein mit Gas bezeichnet) tritt in die Pumpe über die Einlaßöffnung 16 ein und nachdem es die erste und die zweite Stufe es
durchlaufen hat, verläßt/die Pumpe über die Auslaßöffnung

Die Pumpe hat ein im allgemeinen ringförmiges Gehäuse 20 mit einem ersten Stufenabschnitt 22 und einem zweiten Stufenabschnitt 24. In dem Gehäuse 20 ist eine Welle 28 drehbar befestigt und auf der Welle ist ein Rotor 30 starr befestigt. Der Rotor 30 weist einen ersten Stufenabschnitt 32 auf, der sich von dem End-Ummantelungsring 34 zu dem Zwischen-Ummantelungsring 36 erstreckt. Der Rotor 30 weist auch einen zweiten Stufenabschnitt 38 auf, der sich von dem Zwischen-Ummantelungsring 3'6 zu dem End-Ummantelungsring 80 erstreckt. Rotorschaufeln 40 der ersten Stufe, die im Abstand am Umfang sich radial nach außen erstreckend angeordnet sind, reichen von dem Zwischen-Ummantelungsring 36 bis zu dem End-Ummantelungsring 34. Rotorschaufeln 82 der zweiten Stufe, die im Abstand am Umfang sich radial nach außen erstreckend angeordnet sind, reichen von dem Zwischen-Ummantelungsring 36 zu dem End-Ummantelungsring 80.

In der Nähe des End-Ummantelungsrings 34 weist der Rotor 30 eine erste kegelstumpfförmige zur Welle 28 konzentrische Ausbohrung auf. In dieser Ausbohrung zwischen der Welle 28 und dem Rotor 30 erstreckt sich ein kegelstumpfförmiges Element mit Öffnungen 50 der ersten Stufe (hiernach auch mit konischem Öffnungs-Element 50 bezeichnet). Das Öffnungs-Element ist mit dem Kopfteil 60 starr verbunden, das seinerseits starr mit dem Gehäuse 20 verbunden ist. Eine Lageranordnung ist starr mit dem Kopfteil 60 verbunden und dient zum drehbaren Lagern der Welle 28 in der Nähe des ersten Stufenendes

der Pumpe.
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In der Nähe des End-Ummantelungsrings 80 erstreckt sich ein zweites kegelstumpfförmiges Öffnungs-Element 90 in eine zweite kegelstumpfförmige Ausbohrung im Rotor 30. Das Öffnungs-Element 90 ist konzentrisch zu der Welle 28 und ist starr an dem Kopfteil 100 der zweiten Stufe befestigt, das seinerseits starr an dem Gehäuse 20 befestigt ist. Eine Lageranordnung 110 ist starr an dem Kopfteil 100 befestigt und dient zum drehbaren Lagern der Welle 28 in der Nähe des zweiten Stufenendes der Pumpe.

Der Gehäuseabschnitt 22 der ersten Stufe ist exzentrisch zu dem Rotorabschnitt 32 der ersten Stufe und der Gehäuseabschnitt 24 der zweiten Stufe ist in gleicher Weise exzentrisch zu dem Rotorabschnitt 38 der zweiten Stufe. Beide Abschnitte des Gehäuses 20 sind teilweise"mit der Pumpflüssigkeit (im allgemeinen Wasser) gefüllt, so daß, wenn der Rotor 30 gedreht wird, die Rotorschaufeln die Pumpflüssigkeit mitnehmen und diese zu einem exzentrischen Ring von kreisender Flüssigkeit in jedem der beiden Stufen .der Pumpe ausformen. Beim Drehen des Rotors 30 strömt in jeder Stufe der Pumpe die Flüssigkeit zyklisch auseinander und dann in Richtung der Welle 28 zusammen. Dort wo die Flüssigkeit von der ■ Welle wegströmt bildet sich durch den entstehenden Unterdruck in den Räumen zwischen den benachbarten Rotorschaufeln

eine Gas-Aufnahmezone. Dort wo die Flüssigkeit in Richtung . der Welle zusammenströmt, bildet sich durch den entstehenden überdruck in den Räumen zwischen den benachbarten Rotorschaufeln eine Gas-Verdichtungszone. . . · .

Das Öffnungselement 50 der ersten Stufe weist eine Einlaß-' öffnung 52 zum Aufnehmen"von"Gas in die■Aufnahmezone der ersten Pumpenstufe auf. Das Öffnungs-Element 50 weist ebenfalls eine Auslaßöffnung 56 auf, über die das verdichtete " Gas die Verdichtungszone der ersten Stufe verlassen kann.'Das Gas wird von der"Einlaßöffnung 16 über den Kanal:64. im , Kopfteil 60 und ,"den Kanal-54 im Öffnuhgs-Element 50 zu'der

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Einlaßöffnung 52 befördert. Das über die Auslaßöffnung 56 ent- -"' lasserie Gas wird von der ersten Stufe über den Kanal 58 im

Öffnungs-Element 50 Und ~deri~Kanal 68 im Kopfteil 60 befördert, Dieses Gas wird von dem Kopfteil 60 der ersten Stufe zu dem 5· Kopfteil 100 der zweiten Stufe über den Stufen-Verbindungskanal 26 (vgl. Figur 2), der" als Teil des.Gehäuses 20 ausge-— bildet ist, befördert.

Das Öffnungs-Element 90 der zweiten Stufe weist eine Einlaßöffnung (nicht dargestellt) auf zum Aufnehmen des Gases in

die Aufnahmezone der zweiten Pumpenstufe, und eine Auslaßöffnung 96, über die das Gas aus der Verdichtungszone der zweiten Stufe austreten kann. Das Gas wird von dem Stufen-Verbin- ^- dungskanal 26 über den Kanal 104 im Kopfteil 100 und den Kanal 94 im Öffnungs-Element 90 zu der Einlaßöffnung der zweiten Stufe befördert. Das über die Auslaßöffnung 96 entlassene Gas wird über den Kanal 98 im Öffnungs-Element 90 und den Kanal 108 im Kopfteil 100 zu der Auslaßöffnung 18 befördert. -

Wie allgemein bei Zweistufen-Flüssigkeitsringpumpen üblich ist der Entladedruck der ersten Stufe (der ungefähr gleich ' ''-. dem Einlaßdruck der zweiten Stufe ist) wesentlich größer als ! der Einlaßdruck der ersten Stufe, und der Entladedruck der zweiten Stufe ist wesentlich größer als der Einlaßdruck der zweiten Stufe. Bei einer typischen Vakuumpumpe ist beispiels- : weise der Einlaßdruck der ersten Stufe in der Nähe des Nullwerts des absoluten Drucks, der Entladedruck der zweiten Stufe entspricht dem Atmosphärendruck und der Zwischenstufen- j druck (d.h. der Entladedruck der ersten Stufe und der Ein- j laßdruck der zweiten Stufe) liegt zwischen diesen beiden ■ Drücken.

Die manchmal auftretende Blasenbildung in Pumpen wie sie zuvor beschrieben wurde, tritt insbesondere in der .ersten Stufe I der Pumpe und dort besonders in der Nähe der Auslaßöffnung der ersten Stufe auf. Ein wesentlicher Anteil der Geräusche rührt von dieser BTaKcnbLlduncj hc;r. - '

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Erfindungsgemäß kann beides die Blasenbildung und die damit zusammenhängenden Geräusche verringert oder sogar eliminiert werden, indem die Auslaßöffnung, an der die Blasenbildung entsteht (im allgemeinen die Auslaßöffnung 56 der ersten Stufe in Zweistufenpumpen des hier dargestellten und beschriebenen Typs) vergrößert wird und in dem. eine zweite relativ schmale Neben-Auslaßöffnung Jl 30-direkt vor der Verschlußkante der Haupt-Auslaßöffnung angeordnet wird.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Pumpenkonfiguration weist die Verschlußkante 120 der Auslaßöffnung 56 zwei Segmente 120a und 120b auf. Das Segment 120a ist in Drehrichtung des Rotors vom Punkt X (vgl. Figur 5) in einem ersten relativ großen Umfangsbereich des Öffnungs-Elements 50 zu einem Punkt Y in einem zweiten relativ dazu kleineren Umfangsbereich des ■^ Öffnungs-Elements (50) angeschrägt. Das Segment 120b verläuft axial (d.h. im wesentlichen koplanar zu der Drehachse des Rotors 30) und erstreckt sich von dem Punkt Y in dem zweiten relativ kleinen Umfangsbereich des Öffnungs-Elements

20- 50 zu dem Punkt Z in einem dritten, noch kleineren Umf angsbereich des Öffnungs-Elements 50. Die erfindungsgemäße Neben-Auslaßöf fnung 130 ist vorzugsweise in dem Oberflächenbereich des öffnungs-Eiements 50 angeordnet, der begrenzt wird durch (a) das schräge Verschlußkanten-Segment 120a, (b) die erste relativ große Umfangslinie des Öffnungs-Elements 50, die durch den Punkt X verläuft und (c) einer Linie, die mit dem axialen Verschlußkanten-Segment 120b zusammenfällt. Besonders bevorzugt ist als Neben-Auslaßöffnung 130 ein Längsschlitz, der im wesentlichen parallel zu dem schrägen Verschlußkanten-Abschnitt 120a verläuft. Dabei wird insbesondere bevorzugt, wenn der Schlitz, der die Neben-Auslaßöf fnung 130bildet, sich vor der oben genannten relativ.großen Umfangslinie des Öffnungs-Elements zu der oben genannten Linie, die mit dem axialen Verschlußkanten-Segment 120b zusammenfällt, erstreckt. Diese bevorzugte Ausführungsform ist in der Zeichnung dargestellt.

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Auch wenn, die in" der Zeichnung dargestellte einzelne Ausfüh- -"'" rungsförm nur eine Neben-Auslaßöffnung 130 aufweist, können wenn es erforderlichrTs~F,~mehrere derartige öffnungen vorgesehen werden. Beispielsweise kann die schlitzartige öffnung 130 durch eine Serie von kreisförmigen Löchern oder durch zwei oder mehrere^Längsschlitze mit der gleichen " Orientierung wie der Schlitz 130 und die entweder hintereinander oder nebeneinander'ängeordet sind, ersetzt werden.

.10 Die erfindungsgemäße Neben-Auslaßöf fnung 130 kommuniziert direkt mit dem Auslaß-Kanal 58 des Öffnungs-Elements 50. Die Neben-Auslaßöffnung 130 ist in erster Linie eine Gas-Auslaßöffnung, obwohl im allgemeinen über die.Auslaßöffnung 130 etwas überschüssige Pumpflüssigkeit entlassen wird. Durch die Neben-Auslaßöffnung. 130 wird in vorteilhafter Weise die Blasenbildung und die damit verbundenen Geräusche in Flüssigkeitsringpumpen mit konischen Öffnungen wesentlich verringert.

Die Erfindung ist nicht auf die hier aufgezeigte Anwendung für die erste Stufe bei Zweistufen-Flüssigkeitsringpumpen mit konischen Öffnungen beschränkt, in gleicher Weise kann sie bei anderen Flüssigkeitsringpumpen-Konfigurationen mit konischen Öffnungen, wie z.B. Einstufen-Flüssigkeitsringpumpen angewendet werden. Eine solche Einstufen-Flüssigkeitsringpumpe, bei der die erfindungsgemäße Einrichtung eingesetzt wird ergibt sich beispielsweise, wenn die zweite Stufe der in der Zeichnung dargestellten Pumpe fortgelassen wird.

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Claims

OSSIUS · VOSSIUS · TA-Ü^CH'N jpR-: Η*έ;ύ·Η EM AN N · RAU1H \ PATENTANWÄLTE ** < SIEBERTSTRASSE 4·8OOO MÜNCHEN 86 · PHONE: (O89) 474075 CABLE: BEN 2 O LPATENT MDNCHEN · TELEX 5-29 45 3 VOPAT D u.Z.: T 314 (He/JS/kä) " on « i> ■.««,„ ö 20. Dezember 1984 Case: 193 _.NASH ENGINEERING COMPANY Norwalk, CT, USA 10 "Flüssigkeitsringpumpe " Patentansprüche . ■

1. Flüssigkeitsringpumpe mit

a) einem ringförmigen Gehäuse (20),

b) einem Rotor (30), der drehbar in dem Gehäuse (20) befestigt ist und eine kegelstumpfförmige zur Rotor-

achse konzentrische Ausbohrung aufweist, und S

c) einem kegelstumpfförmigen Öffnungs-Element (50), das in der Ausbohrung angeordnet und relativ zu dem Gehäuse (20) starr befestigt ist, wobei das Öffnungs-Element (50) aufweist (a) eine erste Auslaßöffnung

(56) mit einer Verschlußkante (120), die ein Segment (120a) aufweist, das schräg in Drehrichtung des Rotors (30) von einem ersten relativ großen ümfangsabschnitt des Öffnungs-Elements (50) zu einem zweiten relativ dazu kleineren Ümfangsabschnitt des Öffnungs-Elements (50) ~ verläuft, und (b) eine zweite Auslaßöffnung (130) , die von der ersten Auslaßöffnung (56) beabstandet und in Drehrichtung des Rotors (30) nach dem schrägen Verschlußkanten-Segment (120a) angeordnet ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Auslaßöffnung (56, 130) innerhalb des Öffnungs-Elements (50) miteinander in Verbindung stehen.

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3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die Verschlußkante (120) weiterhin ein axiales Segment .. ' (120b) aufweist, das im wesentlichen koplanar _zu der ~""~~~ Rotorachse ist und sich von dem Ende des schrägen Ver— schlußkanten-Segments (120a) in dem zweiten relativ kleinen Umfangsbereich des Öffnungs-Elements (50) zu einem dritten, noch kleineren UmfangsJoereich des Öffnungs-Elements (50) erstreckt. '

4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß· die zweite Ausgangsöffnung (130) in dem Bereich des Öffnungs-Elements (50) angeordnet ist, der begrenzt wird durch -(^a) das schräge Verschlußkanten-Segment (120a), (b ) den ersten relativ großen Umf angsbereich des Öf fmings-Elements (50) und (C) eine Linie, die mit dem axialen Verschlußkanten-Segment (120b) zusammenfällt.

5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ausgangsöffnung (130) ein Längsschlitz ist, der int wesentlichen parallel zu dem schrägen Verschlußkanten-Segment (120a) verläuft.

6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (130) ungefähr die gleiche Länge wie das schräge Verschlußkanten-Segment (120a) aufweist.

7. Pumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet/ daß sich der Schlitz (130) von dem ersten relativ großen Umfangsbereich des Öffnungs-Elements (50) zu der Linie, die mit dem axialen Verschlußkanten-Segment (120b) zusammenfällt, erstreckt.

8. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Zweistufenpumpe ausgeführt ist, wobei die erste und die zweite Auslaßöffnung (56, 130) bei der ersten Stufe (22) der Pumpe angeordnet sind und diese mit der Einlaßöffnung der zweiten Stufe (24) der Pumpe

kommunizieren.
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