DE4225956A1

DE4225956A1 - Mehrstufige Ejektorpumpe sowie Verfahren und Werkzeug zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE4225956A1
Application number: DE19924225956
Authority: DE
Inventors: Thilo Volkmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-08-06
Filing date: 1992-08-06
Publication date: 1994-02-17

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine mehrstufige Ejektor pumpe entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren und Werkzeug zu ihrer Herstellung.

Bei mehrstufigen Ejektorpumpen, die zur Erzeugung und/oder zur Aufrechterhaltung eines Unterdrucks, z. B. durch Leerpumpen von Gefäßen oder dergleichen verwendet wer den, strömt ein Treibmittel durch hintereinander liegende Düsen, um das abzupumpende Medium zu fördern. Sowohl Treib mittel als auch das zu pumpende Medium können flüssig oder gasförmig sein.

Die mehrstufige Ausführung von solchen Ejektorpumpen bietet den Vorteil, die kinetische Anfangsenergie des Treib mittels bis zu einer nicht mehr nutzbaren Endgeschwindigkeit am Austritt gut ausnutzen zu können. Da die kinetische Ener gie des Treibmittels und damit seine Geschwindigkeit von Stufe zu Stufe abnimmt, werden bei mehrstufigen Ejektorpum pen bekanntermaßen Düsen mit unterschiedlichem Querschnitt verwendet, wobei der Querschnitt jeder folgenden Düse gegen über der davor liegenden Düse in Richtung des Strahls des Treibmittels zunimmt.

Mehrstufige Ejektorpumpen werden bekanntermaßen entwe der aus Einzelteilen zusammengebaut, oder, wie in der DE-A-24 57 316 und der FR-A-25 77 284, durch Gießen oder Spritzgießen von Metall oder Kunststoff geformt. Die Ejek tordüsen werden dann einzeln in die Ejektorpumpe eingebaut. Insbesondere durch den Einbau und die Justierung der Ejek tordüsen weisen diese bekannten Verfahren gleichwohl noch eine große Anzahl von Einzelschritten auf, die einen hohen Herstellaufwand bedingen.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrun de, die Herstellung einer mehrstufigen Ejektorpumpe so zu vereinfachen, daß an deren Baugruppen keine oder zumindest nur noch vergleichsweise geringe Nacharbeiten nötig sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine mehrstufige Ejek torpumpe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschla gen. Auf dieser einstückigen Auslegung der Ejektorpumpe ba siert auch das Verfahren zu ihrer Herstellung (Anspruch 5).

Bei der Herstellung der Ejektorpumpe wird ein nach An spruch 6 gestaltetes Werkzeug verwendet. Die drei Formentei le zur Ausformung der Ejektordüsen sowie des Gehäuses, stel len das Werkzeug dar, mit dem die Ejektorpumpe gegossen, ge spritzt oder in ähnlicher Weise hergestellt wird. Die For menteile sind erfindungsgemäß so ausgestaltet, daß mit ihnen die Ejektorpumpe in einem einzigen Vorgang herstellbar ist.

Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel beschriebenen, erfindungs gemäß hergestellten Ejektorpumpen, die verwendeten Verfah rensschritte und die verwendeten Werkzeuge unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, und technischen Konzeptionen bzw. ihren Verfahrensbedingungen keinen besonderen Ausnahme bedingungen, so daß die in dem jeweiligen Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegen stands der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be schreibung der zugehörigen Zeichnung, in der - beispielhaft - eine erfindungsgemäße mehrstufige Ejektorpumpe sowie ein Werkzeug zu ihrer Herstellung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße, mehrstufige Ejektorpumpe im Längsschnitt als Seitenansicht;

Fig. 2 von einer mehrstufigen Ejektorpumpe nach Fig. 1 einen Querschnitt längs der Linie II-II;

Fig. 3a, b, c eine Formteilhälfte als Werkzeug zur Herstellung einer erfindungsgemäßen, mehrstufigen Ejektorpum pe, wobei Fig. 3a die Formteilhälfte in Höhe einer Ejektordüse (entsprechend Schnitt entlang der Line II-II von Fig. 1), Fig. 3b die Formteil hälfte in Höhe einer Saugkammer (entsprechend Schnitt entlang der Linie IIIb-IIIb von Fig. 1) und Fig. 3c die Formteilhälfte in Höhe einer Trennwand (entsprechend Schnitt entlang der Linie IIIc-IIIc von Fig. 1) zeigt und wobei in der Fig. 3b ein Teil der Gegenform und der Düsenkern ebenfalls dargestellt sind;

Fig. 4 ist eine Längsanordnung vom Düsenkern als Seiten ansicht, wie er als Werkzeug zur Herstellung der erfindungsgemäßen, mehrstufigen Ejektorpumpe ver wendet wird.

Die in Fig. 1 insgesamt mit 50 bezeichnete mehrstufige Ejektorpumpe ist als einstückiges Spritzgußteil, vorzugswei se aus Kunststoff hergestellt. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind fünf axial miteinander fluchtende Ejektordüsen 1 bis 5 pro Reihe mittels sie tragender Trennwände 13, 14, 15, 16, 17 bezüglich eines Außenrahmens 6 befestigt. Die, z. B. als Schalldämpfer dienenden Auslaßelemente 7 sind an einer Wand des Außenrahmens befestigt. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind drei Reihen von Ejektordüsen und Auslaßelementen parallel zueinander angeordnet. In der Darstellung von Fig. 1 oberhalb und unterhalb der Bildebene sind Deckel 34 ange bracht, die das Pumpengehäuse vervollständigen und ver schließen; dafür sind zwischengefügte Dichtungen vorgesehen. Für die Befestigung der Deckel sind in der Ejektorpumpe in mehreren Ausbuchtungen 18 Durchbohrungen 19 vorgesehen, durch die dann die Deckel 34 mit Schrauben, Bolzen oder ähnlichem befestigt werden. Eine oder beide Deckel weisen auch Zuführungen 35, 36 zu den Kammern der Pumpe im Bereich der Zuströmkammer 8 für das Treibmedium und im Bereich der Saugkammern 9 bis 12 auf. Die Zuführungen können aber alter nativ auch als Bohrungen im Außenrahmen selbst vorgesehen sein. Die Durchbohrungen (Durchgangsausnehmungen) 1 können insbesondere auch längere Zuganker 19′ aufnehmen, die ein Zusammenfassen (Stapeln) mehrerer aus jeweils einem Außen rahmen mit Trennwänden und Ejektordüsen bestehenden etwa scheibenförmigen Ejektorpumpenmodulen zu einem Paket ermög lichen, wobei die Bautiefen (in Fig. 1 in Blickrichtung gese hen) der Wandungen des Außenrahmens und der die Düsen tra genden Trennwände in der Regel identisch sind. Hierdurch können in jeder Pumpenstufe zusätzliche Düsen durch Hinter einanderanordnung (in Fig. 1 in Blickrichtung gesehen) vorgesehen werden. Statt der Zuganker können ein Gehäuse oder eine Rahmen-Struktur verwendet werden, in der/dem die Ejektorpumpenmodule eingepaßt sitzen und, gegebenenfalls samt der Deckel, stramm zusammengehalten werden. Zwischen den aufeinandergestapelten Ejektorpumpenmodulen können auch die Saugkammern der einzelnen Pumpenstufen unterteilende Trennungswände vorgesehen werden, welche es u. a. ermögli chen, Ejektorpumpenmodule mit unterschiedlichen Düsensätzen (z. B. die einen als durchsatzstarke und die anderen als va kuumstarke) zu einem multifunktionellen Pumpenblock zusam menzufassen, wobei dieser Lösungsgedanke auch unabhängig von der Einstückigkeit der einzelnen Ejektorpumpenmodule vor teilhaft nutzbar ist.

Nach dem gewählten Ausführungsbeispiel ist es - wie an sich bekannt - auch möglich, einzelne Ejektorpumpenelemente nach Fig. 1 zu einem Paket gestapelt zusammenzubauen und je weils nur an den Endflächen die Deckel zu montieren. Durch diese modulare Anordnung wird die Zahl der parallel einge setzten Ejektordüsen pro Ejektorpumpenstufe vervielfacht und die Größe der Kammern 8, 9, 10, 11, 12 entsprechend vergrößert.

In Fig. 2 sind die Ejektordüsen 3 dargestellt; sie sind - wie alle Ejektordüsen 1 bis 5 - innen kreiszylinderförmig. Die Ejektordüsen 1 bis 5 sind im Eingangsbereich (in Strö mungsrichtung gesehen) hülsenförmig aufgebaut. Die Hülsen gehen dann in Strömungsrichtung (A) des Treibmediums und des zu fördernden Mediums in den Bereich der düsentragenden Trennwände 13 bis 18 über. Bei den Ejektordüsen 1 bis 4 ist der Ausgangsbereich der Düsen in Strömungsrichtung außen ko nisch verjüngt, um scharfe Abrißkanten zu erhalten und Ver wirbelungen im Bereich der Saugkammern 9 bis 12 zu vermei den.

Die vierstufige Ejektorpumpe nach Fig. 1 wird durch Gießen, Spritzen oder einen ähnlichen Vorgang mit Hilfe ei nes Paares von Werkzeugformteilen 20 hergestellt. Das Pro dukt eines solchen Gieß- oder Spritzvorganges ist dann ein Ejektorpumpenmodul, das zusammen mit den Deckeln 34 eine mehrstufige Ejektorpumpe bildet, insbesondere zu einem Pa ket zusammengebaut werden kann. Die Innenkonturen der Düsen jeder Reihe werden durch hintereinander angeordnete, vor zugsweise kreiszylinderische Zonen eines stabförmigen Düsen kernes 30 (Fig. 4), der in dem vorliegenden Ausführungsbei spiel insgesamt das Aussehen eines auseinandergezogenen Fernrohres hat, geformt. Bei diesem Herstellverfahren ist weder eine Nacharbeit an den Düsen noch ein Einsetzen oder Justieren der Düsen nach dem Spritzvorgang nötig.

Ejektorpumpen mit unterschiedlichen Leistungen können mit ein und demselben Formensatz dadurch hergestellt werden, daß beim Spritzgießvorgang einer oder mehrere der Düsenkerne fortgelassen und die betreffende Mündungsöffnung im Außen rahmen verschlossen wird. Dann verändert sich die Pumpenlei stung entsprechend der entfallenen Düsenreihen. - Es ist auch möglich, bei identischen Formenteilen 20 die Pumpenstu fenzahl zu vermindern, indem z. B. eine der Saugkammern als Zuströmkammer für das Treibmedium verwendet wird. Die strom aufliegenden Düsen können dann verschlossen sein. Für letz teren Zweck können z. B. die Düsenkerne um ihre letzten Formabschnitte 33, 32, . . . gekürzt sein. Ebenso ist es mög lich, die Querschnitte der formgebenden Längenabschnitte der Düsenkerne zu verändern, um die Pumpenleistung zu beein flussen. Auch hierdurch ändern sich die Formenteile 20 nicht. Ferner ist es möglich, die stabförmigen Düsenkerne (unter Beibehaltung der Formenteile) gegen solche mit ande rer Außenkontur, insbesondere anderen Außendurchmessers, auszutauschen, um die Pumpenleistung zu verändern.

In den Fig. 3a, 3b und 3c ist ein Werkzeugformteil 20 dargestellt, das zusammen mit einem dem - im Ausführungsbei spiel gleichen - Gegenstück 20′ die äußere Gieß- oder Spritzform darstellt. Der Außenrahmen 6 wird durch die Form flächen 21a und die Ejektordüsen 5 werden durch die halb kreisförmigen Formflächen 21b geformt (Fig. 3a). Im Bereich der Saugkammern 9 bis 12 und der Zuströmkammer 8 werden, wie in Fig. 3b dargestellt, in den Längenabschnitten zwischen hintereinander liegenden Düsen (siehe Schnitt entlang der Linie IIIb-IIIb) nur die Bereiche an den Formflächen 21a ausgegossen bzw. ausgespritzt. Die Aussparungen 22 dienen lediglich zur Aufnahme des Düsenkerns 30, den die Formentei le 20 und 20′ beim Füllen der Form auf diesen Längenab schnitt dichtend umschließen. Im Bereich der die Düsen tra genden Trennwände 13, 14, 15, 16, 17 entfallen wie in Fig. 3c dargestellt, die halbkreisförmigen Formflächen 21b, an stelle deren sich die beiden Formflächen 21a (oben und un ten) zu einer einzigen Formfläche 21c vereinigen.

In Fig. 4 ist der stabförmige Düsenkern 30 dargestellt. Bei diesem Düsenkern ist es vorgesehen, die vorderen Kern teile 31, 32 und 33 abnehmbar, im Ausführungsbeispiel ab schraubbar, auszugestalten.

Bezugszeichenliste

1 Ejektordüse
2 Ejektordüse
3 Ejektordüse
4 Ejektordüse
5 Ejektordüse
6 Außenrahmen
7 Auslaßelement
8 Zuströmkammer
9 Saugkammer
10 Saugkammer
11 Saugkammer
12 Saugkammer
13 Düsen tragende Trennwand
14 Düsen tragende Trennwand
15 Düsen tragende Trennwand
16 Düsen tragende Trennwand
17 Düsen tragende Trennwand
18 Rahmenausbuchtung
19 Bohrung
20, 20′ Formenteile
21a Formflächen
21b Formflächen
21c Formflächen
22 Aussparung
30 Düsenkern
31 abnehmbarer Düsenkern
32 abnehmbarer Düsenkern
33 abnehmbarer Düsenkern
34 Deckel
35 Zuführung
36 Zuführung
50 Ejektorpumpe
A Strömungsrichtung.

Claims

1. Mehrstufige Ejektorpumpe (50) mit einem Gehäuseteil (6),

- mit mindestens einer Reihe von mindestens zwei im wesent lichen fluchtend in dem Gehäuse hintereinander liegenden Ejektordüsen (1 bis 5), deren Durchlaßquerschnitt in Strö mungsrichtung gesehen von Düse zu Düse zunimmt,
- mit mindestens einer, das Gehäuseteil (6) in Strömungs richtung gesehen von Düse zu Düse zunimmt und
- mit mindestens einer, das Gehäuseteil (6) in in Strömungs richtung gesehen hintereinander liegende Kammern aufteilenden Trennwand (13 bis 17),

wobei der das Gehäuse der Ejektorpumpe aus einem die Trennwände (13 bis 17) und die dafür vorgesehenen Ejektordü sen (1 bis 5) aufnehmenden, Seitenwände bildenden Außenrah men (6) sowie beiderseitig die Stirnflächen des Außenrahmens verschließenden Deckel besteht,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Außenrahmen (6), die Trennwände (13 bis 17) so wie die Ejektordüsen (1 bis 5) als einstückiges Spritzguß teil (Ejektorpumpenmodul) hergestellt sind.

2. Mehrstufige Ejektorpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ejektorpumpenmodule zu einem Pa ket oder Stapel (Pumpenblock) zusammengefaßt sind.

3. Mehrstufige Ejektorpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten Ejektorpumpenmodu len, insbesondere durchgehende, Trennungswände vorgesehen sind, die die Saugkammern der einzelnen Stufen unterteilen.

4. Mehrstufige Ejektorpumpe nach Anspruch 2 oder 3, da durch gekennzeichnet, daß Ejektorpumpenmodule mit unter schiedlichen Düsensätzen verwendet werden.

5. Verfahren zur Herstellung einer mehrstufigen Ejek torpumpe mit einem Gehäuseteil, mindestens einer Reihe von mindestens zwei im wesentlichen fluchtend in dem Gehäuse hintereinander liegenden Ejektordüsen, deren Durchlaßquer schnitt in Strömungsrichtung gesehen von Düse zu Düse zu nimmt und mindestens einer das Gehäuseteil in in Strömungs richtung gesehen hintereinander liegende Kammern aufweisen den Trennwand,
wobei der das Gehäuse der Ejektorpumpe aus einem die Trennwände und die darin vorgesehenen Ejektordüsen aufneh menden, Seitenwände bildenden Außenrahmen sowie beidseitig die Stirnflächen des Außenrahmens verschließenden Deckeln besteht,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Außenrahmen, die Trennwände sowie die Ejektor düsen als einstückige Spritzgußteile hergestellt werden, wo bei zur Herstellung der Innenkonturen der Düsen jeder Düsen reihe ein stabförmiger, hintereinander liegende Zonen mit der jeweiligen Düseninnenkontur aufweisender Formkern (Dü senkern) und von den Stirnflächen des Außenrahmens her auf einander zu bewegbare Formteile für die Herstellung des Außen rahmens, der Trennwände sowie der Düsenaußenkonturen ver wendet werden.

6. Werkzeug zur Herstellung einer mehrstufigen Ejektor pumpe mit einem Gehäuseteil, mit mindestens einer Reihe von mindestens zwei im wesentlichen fluchtend in dem Gehäuse hintereinander liegenden Ejektordüsen, deren Durchlaßquer schnitt in Strömungsrichtung gesehen von Düse zu Düse zu nimmt, und mit mindestens einer das Gehäuseteil in in Strö mungsrichtung gesehen hintereinander liegende Kammern auf teilenden Trennwand,
wobei der das Gehäuse der Ejektorpumpe aus einem die Trennwände und die darin vorgesehenen Ejektordüsen aufneh menden, Seitenwände bildenden Außenrahmen sowie beidseitig die Stirnflächen des Außenrahmens verschließenden Deckeln besteht,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Werkzeug zur Herstellung der Innenkonturen der Düsen jeder Düsenreihe aus einem stabförmigen, hintereinan der liegende Zonen mit der jeweiligen Düseninnenkontur auf weisenden Formkern (Düsenkern) und zur Herstellung des Außenrahmens, der Trennwände sowie der Düsenaußenkonturen aus mindestens zwei, den Düsenkern in seinen zwischen hinterein ander liegenden Düsen befindlichen Längenabschnitten dich tend umschließenden Formenteilen besteht.