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Wasserstromvakuumpumpe. Vorliegende Erfindung betrifft eine Wasserstromvakuumpumpe,
bei der das Vakuum durch einen in einer Fallröhre fließenden Flüssigkeitsstrom erzeugt
und zum Ansaugen von Luft, Gasen oder Dämpfen benutzt wird. Die Erfindung bezweckt
eine insbesondere für Kondensationszwecke geeignete Wasserstromvakuumpumpe zu schaffen,
die bei einfacher Bauart eine verläßliche Kondensation gew äbxleistet. Der Erfindung
gemäß wild dies de durch
erreicht, daß die Pumpe mit Kühleinrichtungen
ausgestattet wird, die vor oder nach. der Einführung des Gases oder%Dampfes in die
Pumpe das Gas oder den Dampf kühlt und kondensiert.
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In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
in schematischer Weise veranschaulicht. Abb. i zeigt einen teilweisen Schnitt durch
eine Pumpenanlage, Abb. 2 die Verwendung der Pumpe bei einer Kondensations- bzw.
Destillationsanlage. Abb. ; veranschaulicht ein d? ittes Ausführungsbeispiel der
Wasserstiomvakuumpumpe für die Kondensation von Gasen oder Dämpfen. Abb. 4. ist
ein Vertikalschnitt durch eine in die Saugleitung eingebaute Vakuum regelvorrichtung.
Die Abb.5 bis io zeigen Einzelheiten der Pumpe in Verwendung bei einer Kühl- oder
Kondensationsanlage.
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Die Pumpe selbst (Abb. i) besteht im `Fesen aus einem entsprechend
langen Rohr i, dem Fallrohre, das zweckmäßig in seiner ganzen Länge gleich weit
gehalten ist. Am oberen Ende des Rohres 1 zweigt ein Querrohr i#z ab, an welches
ein zweites vertikales Rohr 2, das Steigrohr, angeschlossen ist.
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Das untere Ende des Rohres i taucht in ein mit Wasser gefülltes Reservoir
15 ein, während das Ende des Rohres 2 unte-halb des Wasserspiegels eines Reservoirs
3 mündet. Das Fallrohr i, das Querrohr 1a und das Steigrohr 2 bilden einen Syphon.
Die Gas- oder Dampfleitung 4 ist an das obere Ende des Rohres i oder an das Rohr
ia unmittelbar angeschlossen. Vom Rohr 4 zweigt eine Rohrleitung 5 ab, die zu einer
beliebig ausgebildeten mechanischen Luftpumpe führt, dieselbe dient dazu, die Vakuumpumpe
1, 2 in Tätigkeit zu setzen.
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Die beiden Rohi e i und 2 sind vorteilhaft von gleichem Durchmesser,
doch könnte das Rohr 2 auch enger als das Rohr i gehalten sein, wenn dies zu Erreichung
des gewünschten Vakuumgrades, bei einer gegebenen Gefällshöl-e, vorteilhaft ist.
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Die vorstehend beschriebene Pumpe kann wie folgt in Betrieb gesetzt
weiden. Nachdem man sich vergewissert hat, daß der Hahn 6 der Saugleitung 4 geschlossen
ist, läßt man Wasser in das Reservoir 3 ein. Dann öffnet man den Hahn 16 in der
Rohrleitung 5 und den Hahn 16= des Rohrzweiges 5#' (Abb. i oben) und setzt die an
die Leitung 5 angeschlossene mechanische Luftpumpe in Tätigkeit. Hierdurch werden
das Fallrohr i und die Rohrteile i a und 2 evakuiert, so daß das Wasser vom Reservoir
15 aus in die Rohre i, 1#' und 2 einströmt und dieselben erfüllt. Wird nun der Schieber
8 freigegeben, so öffnet er unter Einwirkung des Schwimmers 12 das Rohr 2. Hierdurch
beginnt das Wasser in dem Syphon 1, 2 zii fließen. Nun wird die mechanische Luftpumpe
abgestellt und die Hähne 16 und 16a geschlossen worauf langsam und sehr vor sichtig
der Gas- oder Dampfhahn 6 geöffnet wird. Da die Wassvmassen, die im Rohre i fließen,
eine kleinere Geschwindigkeit besitzen, als der Höhe des Rohres i entspricht, so
wird sich im Rohr i bzw. i#I ein bestimmtes Vakuum einstellen, das saugend auf den
Dampfinhalt im Rohr .f einwir kt.
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Zum Zwecke der Vei änderung des Vakuums ist in das Rohr 2 ein Hahn
3z eingebaut. Um auch bei kleiner Gefällshöhe zwischen dem Reservoir 3 und 15 dennoch.
ein mcglichst hohes Vakuum erzielen zu kcnrer, ist in das Rohr 2 z. B. ein langsam
umlaufender Drehhahn 51 eingebaut, der periodisch. wiedeikehierde Strömungsunter
bi echungen in dem Sy pr.on 1, he_voiruft, so daß in dieser Rohleitung Energiestöße
entstehen, die synchron auftretende Vakuumänderungen zur Folge haben. Zum Zwecke
der Eihaltung des jeweiligen maximalen Vakuums in der Leüung4 ist an deren Einmündungsstelle
in das Rohr i#= ein z. B. als Klappenventil ausgebildetes Rückschlagventil 17 angeordnet.
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Die in Abb. 4 veranschaulichte Luftdrucki egelungsvori ichtung kommt
insbesondei e dann zur Anwendung, wenn die Pumpe mit konstant fließendem Wasseistiom
arbeitet. Die Regelungsvorrichtung wir d in die Leitung .1 eingeschaltet und besteht
aus einem Rohr 18, in welchem zwei Zylinderschieber i9, 2o geführt sind. Der obere
Schieber i9 ist beiderseits offen und kann durch. eine von Hand aus zii betäiigerdeSchrauben.spindel
21 verstellt weiden, wobei Löcher 22 im Rohr 18 abgedeckt werden. De=- massive oder
beiderseits abgedeckte unte_e Schieber 20 ist an dem freien Fnd.e einer Kolbenstange
23 angebracht, de- er K oben 24 in dem unter en Teil des Rohi es 18 gefhi t ist.
Der un-Le- e Teil des Rohres 18 ist von dem übe-- en Teil desselben durch, eine
Querwand 25 getrennt. Der unte-e Schieber _o wird durch eine um die Kolbenstange
gewundene Schraubenfeder a6 in der un'ei en Endsiellung gehalten. De-- gelochte
Teil des Rohi es 18 ist von einem g3 öße: en Zylinder 27 luftdicl°t umscldossen,
der durch eire für gewöhnlich von einer Klappe abgedeckte Öffnung 28 mit dem oberen
Hubraum des Kolbens 24. verbunden und durch den Rohrstutzen 4. an den Hahn 7 (Abb.
i) angeschlossen ist. Der unte- e Hubraum des Kolbens 24 ist durch ein Rohr 29 an
das Luftrohr .l vor dessen Einmfudung in das Rohr 18 angeschlossen. Wenn die M asserluftpumpe
in der früher beschriebenen `''eise in Petrieb gesetzt und der Hahn 6 geöffnet ist,
so wird zunächst nur der Zylinder 27 und der obere Hubi aum des Kolbens 24 evakuiert.
« ir d nun der Schieber i9 durch. Drehen an der Schraubenspindel 21 angehoben, so
folgt der unter e Schieher
2o dieser Bewegung durch den auf der
unteren Fläche des Kolbens 24 lastenden atmosphärischen Druck so- lange, bis der
Druck der sich spannenden Feder 23 den Atmosphärendruck ausgleicht. Beim weiteren
Anheben des oberen Schiebers iq, was so lange fortgesetzt wird, bis der gewfnscbte
Vakuumgrad erreicht ist, bleibt der unter e Schieber 2o stehen, wobei eine gewisse
Anzahl LCCller 22 im Rohr 18 freigelegt werden, so daß ein bestimmter Dur ch.-strömquerschnitt
für das Gas oder den Dampf freigelegt ist. Der Gas- oder Dampfst: om geht dann vom
Rohr 18 durch den oberen Schieber iq und die freien Löcher 22 in den Zylinder _7
und von diesem über das Rohr .I in das Fallrohr i. Sinkt der Druck im Rohr .I infolge
zu starker Verdünnung, so teilt sich diese D?uckabnahme dem unter en Hubraum des
Kolbens ?-mit. Der Kolben 24 bewegt sich sodann. abwär ts, wobei durch. den Schieber
2o noch. mehre e Löcher 22 freigelegt werden, so daß der Durch.-strömquer schnitt
vergrößert lind mithin der Gas- oder Dampfstrom wieder erhöht wir d urd damit das
Vakuum auf den gewünschten Grad zurückgeführ t wird.
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Die mit dem Schieber 8 ver hundere automatisch wirkende Stellvorrichtung
i 2, 1i, 1o, 7, 14 hat den Zweck, den Betrieb der PumFe abzustellen, wenn das Wasser
im Reservoir 3 so weit sinkt, daß Gefahr des Luftsaugens dur ch. das Rohr 2 und
damit die Gefahr des Abi eiPens des Flüssigkeitsstromes in der PumFe besteht. Bei
dieser Stellvorricb.tung ist am Hahn 7 ein Zahnrad q ` befestigt, daß in eine mit
einer Verzahnung io versehene vertikal geführte Stange i r eingreift. Die Stange
i i trägt an ihrem unteren Ende den Absperrschieber 8, über demselben einen Schwimmer
12. :?m oberen Ende dieser Stange ist mittels eines Zugseiles 13
ein Gegengewicht
14 befestigt, du, ch das das Gewicht der Stange ii und des Schiebers 8 zum Teil
ausgeglichen wird.
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Die vorstehend beschriebene Pumpe kPnn zur Erhöhung der Kondensationswie
kung mit i einer der in den Abb.5 bis io dar-gestelhen Einrichtungen ausgestattet
sein. Diese Einrichtungen ermöglichen insbesonde-e eine teilweise Kondensation vor
der Einfülrung d.es Dampfes oder Gases in den Flüssigkeitsstrom. Bei der in Abb.
5 dargestellten Eimichtung ist an das Rohr .4 ein Rohr .la angeschlossen, das durch
das Rohr ja veAäuft: -An das freie Ende des Rohres .Ia ist mittels einer
Muffe ein vertikales Rohr 3o angeschlossen, das dui ch ein i Zweigroler.lb mit dem
Rohre j a in Verbindung steht. Durch dieses Rohr .I b weiden die Gase
und die im Rohre 4.a nicb.t kondensiertenDämpfe in das Rohr i abgesaugt und vom
M asser mitgerissen, während das Destillat durch das Rohr 3o abfließt.
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Zur Erhöhung des Kühlef,ektes k= das Rohr ia als Schlangenrohr (Abb.
6) ausgebildet und das Rohr Ta durch dieses in ebensolcher Form hindurchgeführt
sein.
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Ist das Sammeln des Destillates unnötig, so wird an Stelle des vollen
Rohres .I a ein per for fei tes Rohr q a (Abb. 7) verwendet, um eine durchgreifende
Berührung bzw. Vermischung von Dampf und Wasser herbeizuführen. Auch kann, wie in
Abb. io dargestellt, zur Erhöhung der Kühlwirkung das Saugrol'r 4 von unten in das
Rohr i eingeführt und in geradem oder schraubenai tigem Verlauf an das obere Ende
des Rohres i gefühat sein.
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Abb. 2 zeigt die Anwendung der Vakuumpumpe bei einer besonderen Aüsfül.iungsform
einer Kondensations- und Destillationsvorrichtung. Das Rohr i der Pumpe ist hierbei
an seinem unteren Ende zu einer in einem Küblbottich.I6 üntergebrachten Kühlschlange
ausgebildet. Die Flüssigkeit, die zu dem Reservoir i5 fließt, wird mittels einer
Pumpe 31 in das Reservoir 3 gedrückt. Beide Behälter 3 und 15 sind durch ein Rohr
.47 miteinander verbunden, damit die Flüssigkeit in den Behälter 15 zuiückfließen
kann, wenn der Behälter 3 vollständig gefüllt ist. Keinesfalls darf das Ventilrohr
34 der Pumpe 31 direkt mit dem Rohr i oder verbänden sein, da sonst große Schwankungen
im Vakuum auftreten würden. An das Rohr q sind zwei kleinere Behälter angeschlossen,
und zwar- auf folgende `"eise. An einem vom Rohre 4 abwär ts führenden Röhre 38
sitzt der geschlossene Behälter 35, der wieder durch ein Rohr 37, das mittels eines
Hahnes 39 absperrbar ist und bis nahe zum Boden eines Behälter s 36 reicht,
mit diesem in Verbindung steht. Der ebenfalls geschlossene Behältef- 36 steht mittels
eines Rohres a o, das mit einem Hahne q i absperrbar ist, mit dem Rohre 4 und von
seinem Boden aus durch ein Rohr 14, das mit einem Hahn 43 absperrbar ist, mit dem
Behälter 15 in Verbindung.
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Am Behälter 36 ist ein Wasser standsglas .I5 vorgesehen, um en Flüssigkeitsstand
jederzeit kontrollieren zu können.
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Beim Inbetj iebsei zen dieser Von ichtung werden v o-e- st die Hähne
4.2 und .13 geschlossen und der I?ahn 41 geöffnet, um die Luft aus den Behältern
35 und 36 und den angeschlossenen Rohren auszusaugen. Sodann w'id der Hahn 3q geöffnet.
Das Destillat fließt aus dem Rohie.l durch das Rohr 38 in den Behälter 35 und durch.
das Rohr 37 in den Behälter 36. Ist der Behälter 36 gefüllt, was am Wasserstandsglas
.45 e-s=chtlich ist, so werden d?e Hähne 39 und .I1 geschlossen und die Hähne
.l2 und 13 geöffnet. Die Flüssigkeit fließt nunmehr vom Behälter 36 durch
das Rohr 4q in° den Behälter 15. «'ährend dieses Vorganges geht das Destillat aus
dem Rohr :I weiter in den Behälter 35. Ist der Behälter 36 entleert, so wird mit
dem oben beschriebenen
Vorgange von vorn begonnen. Man kann die
Arbeit auch automatisch gestalten. Zu diesem Zwecke ist es nötig, zwei Appa3 ste
für die. Wasserhebung nebeneinander voi zusehen, die dann wechselweise in Funktion
ti etcn. Die Wirkung der Pumpe i, ja, 2 ist genau die gleiche wie die nach
Abb. i und zeigt nur den Unterschied, daß die Pumpe hier auch gleichzeitig noch
als Kühlvorrichtung wirksam ist.
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In Abb.3 ist eine Ausführungsform der Pumpe dargestellt, bei der eine
Kondensierting und Rückkühlung nach dem Eintritt des Dampfes oder Gases in den Flüssigkeitsstrom
stattfindet. Um hierbei der das Rohr i bestreichenden Luft eine möglichst große
Oberfläche zu bieten, werden eine größere Anzahl von Fallröhren i von geringerem
Durchmesser an das Rohr ja angeschlossen. Auch das Rohr kann bei dieser oder einer
anderen Ausführungsform je nach Zweckmäßigkeit und um der dieses bestreichenden
kühlengen Luft eire mcglich.st. große Oberfläche zu bieten, in Schlangenwindungen
geführt sein (Abb. 6 und 9). Diese Anlage eignet sich besonders dort, wo kein fließendes
Wasser zur Verfügung steht, so daß eine bestimmte Wassermenge immer wieder verwendet
werden muß.
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Bei der Verwendung der vorliegenden Pumpe zum Aussaugen und Kondensieren
von Dämpfen spielt die Fallhöhe des Wassers nur eine untergeordnete Rolle in bezug
auf die Leistungsfähigkeit der Pumpe. Von Bedeutung ist jedoch eine entsprechend
niedrige Wassertemperatur und in zweiter Linie erst die Möglichkeit, durch das herabfallende
Wasser die geringen Mengen absorbierter Luft sowie nicht kondensierter Dämpfe und
Gase mitzureißen. Von Wichtigkeit ist ferner die Menge des zur Verfügung stehenden
Wasserstromes.