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Reibungspumpe mit kreisender Hilfsflüssigkeit Den Gegenstand der Erfindung
bildet eine vor der Inbetriebsetzung mit einer Hilfsflüssigkeit anzufüllende Reibungspumpe
mit offenem Schaufelrad in konzentrischem Gehäuse, bei welcher die zu fördernde
Flüssigkeit, etwa Wasser oder Luft, durch seitliche Ein-und Austrittsöffnungen dadurch
angesaugt und herausgedrückt wird, daß die Schaufelenden des Kreiselrades an seitlich
im Gehäuse eingelassenen und mit der Hilfsflüssigkeit angefüllten Kanälen vorbeistreichen
und infolge der eigentümlichen Ausbildung dieser seitlichen Reibungskanäle in diesen
auf der einen Hälfte des Umlaufweges (Saugseite) Unterdruck, auf der anderen Hälfte
aber (Druckseite) Überdruck erzeugen. Die innerhalb der Reibungskanäle um die Kreiselradnabe
angeordneten Ein- und Auslaßöffnungen stehen durch die Schaufelkammern des offenen
Kreiselrades mit den Reibungskanälen so in leitender Verbindung, daß die in letzteren
erzeugten Unter- und Überdrücke sich den Einlaß- und Auslaßöffnungen mitteilen und
das Ansaugen und Herausdrücken der Förderflüssigkeit bewirken.
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Die Ein- und Auslaßöffnungen für die Förderflüssigkeit können getrennt
von den Reibungskanälen oder auch innerhalb der letzteren angeordnet sein. Sie können
bei einstufiger Ausführung auf der gleichen Seite des Kreiselrades liegen oder auf
beide Seiten desselben so verteilt sein, daß die Förderflüssigkeit durch die Schaufelkammern
von der einen Seite zur andern übertritt. Letztere Anordnung ist besonders bei mehrstufiger
Ausführung vorteilhaft.
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Durch Anordnung von zwei Paaren von Reibungskanälen mit der entsprechenden
Anzahl Ein- und Auslaßöffnungen kann der Arbeitsvorgang auf den Umfang des Kreiselrades
so verteilt werden, daß er während eines Umlaufs sich zweimal abspielt, wobei die
Ein- und Auslaßöffnungen parallel oder hintereinander so geschaltet sein können,
daß entweder eine Verdoppelung der Förderleistung oder der Förderhöhe erzielt wird.
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In der Zeichnung stellen dar: Abb. z bis 3 eine einstufige Ausführung
mit auf derselben Seite liegenden und durch Stege von den Reibungskanälen getrennten
Einlaß-und Auslaßöffnungen, und zwar Abb. x die Innenansicht des Gehäuses mit eingesetztem
Kreiselrad, Abb. 2 desgl. ohne Kreiselrad, Abb.3 den Horizontalschnitt durch die
Pumpe; Abb. ¢ bis 5 zeigen eine zweistufige Ausführung mit innerhalb der Reibungskanäle
liegenden Ein- und Auslaßöffnungen, und zwar Abb. q. die Innenansicht des Saugstückes,
Abb.5 den Horizontalschnitt durch die Pumpe, Abb.6 die Innenansicht des Druckstückes;
Abb.7 bis 9 zeigen das Saug- und Druckstück
einer Ausführung
mit zwei Paar Reibungskanälen, wobei die Ein- und Austrittsöffnungen hintereinandergeschaltet
sind, und zwar Abb. 7 die Innenansicht des Saugstückes, Abb.8 die Innenansicht des
Druckstückes, Abb. g den in Abb. 7 und 8 durch den strichpunktierten Linienzug bezeichneten
Schnitt durch beide Teile.
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Die Drehrichtung des Kreiselrades und die Strömungsrichtung der Flüssigkeiten
sind in den Abbildungen durch Pfeile angegeben.
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Die Einrichtung und Wirkungsweise der neuen Pumpe ist folgende: Das
offene Kreiselrad a wird von dem Gehäuse b bzw. dem Deckel c in Abb. z bis 3 am
Umfang und an den Seiten dicht umschlossen. Das Gehäuse ist durch die Längswand
cd in zwei mit Saugstutzen e und Druckstutzen f versehene Hälften geteilt, welche
durch die Einläßöffnung g und die Auslaßöffnung h ' mit den Schaufelkammern des
Kreiselrades a in Verbindung stehen. In den Seitenwänden des Gehäuses und Deckels
sind, an der höchsten Stelle durch ein segmentartiges Stück i von der Größe etwa
einer 'Schaufelkammer unterbrochen und durch dünne Stege von der Ein-und Auslaßöffnung
getrennt, die Reibungskanäle k und l angeordnet, deren axiale Tiefe überall
gleich oder annähernd gleich ist, deren radiale Breite aber an den höchsten Stellen
m und n am größten und an der tiefsten Stelle o am kleinsten ist. Der Querschnitt
der Reibungskanäle verringert sich also düsenartig von m bis o und verbreitert sich
wieder bis zum Ende bei n.
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Wird nach vorherigem Anfüllen der Pumpe mit der Hilfsflüssigkeit das
Kreiselrad in Umdrehungen versetzt, so bildet die Hilfsflüssigkeit in bekannter
Weise infolge der Zentrifugalkraft einen konzentrischen Wasserring. Die in den Schaufelkammern
befindliche Hilfsflüssigkeit macht die Drehbewegung des Kreiselrades mit, während
der in den Reibungskanälen k und L befindliche Teil der Hilfsflüssigkeit
wegen der Unterbrechung bei i zurückzubleiben sucht. Dadurch entsteht eine Reibung
zwischen den Schaufeln des Kreiselrades und dem darin befindlichen Teil der Hilfsflüssigkeit
einerseits und dem in den Reibungskanälen zurückbleibenden Teil der Hilfsflüssigkeit
andererseits. Die in den Schaufelkammern befindlicheFlüssigkeit reißt hierbei die
unmittelbar benachbarten Flüssigkeitsteilchen aus den Kanalhälften m-o mit und treibt
sie in die andere Hälfte o-n der Reibungskanäle, wobei die spiralförmige innere
Begrenzung der Reibungskanäle infolge des Wachsens der Zentrifugalkraft und die
gleichzeitig wirkende düsenartige Verengung des Kanalquerschnittes bei o dieses
Hinüberreißen unterstützen. Durch das Fortreißen der Flüssigkeitsteilchen aus den
Hälften m-o der Reibungskanäle entsteht in diesen naturgemäß ein Unterdruck, welcher
sich durch die Schaufelkammern hindurch der Einlaßöffnung ä mitteilt, so daß das
in dieser Gehäusehälfte befindliche Fördermittel, welches bei Verwendung des Erfindungsgegenstandes
als selbstansaugende Kreiselpumpe zunächst Luft ist, in die Schaufelkammern des
Kreiselrades innerhalb des kreisenden Flüssigkeitsringes eintritt und durch die
Umdrehungen des Kreiselrades gleichfalls in die andere Hälfte des Gehäuseinnern
übergeführt wird.
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Sobald eine Schaufelkammer die Stelle o überschritten hat, tritt wegen
der stetigen Erweiterung der Reibungskanäle auf den Strecken o-n und wegen der Verringerung
des radialen Abstandes der inneren Begrenzung ein Wechsel in der Pressung ein. Es
entsteht ein stetiges Wachsen des Überdruckes, der sich der Schaufelkammer mitteilt
und die angesaugte Förderflüssigkeit durch die Austrittsöffnung k und die zugehörige
Gehäusehälfte und durch den Druckstutzen f in die Druckleitung fördert. Die Erzeugung
des Überdruckes wird unterstützt durch den Stau, der bei n durch das Segmentstück
i hervorgerufen wird, und es ist vorteilhaft, diesen Stau dadurch zu vergrößern,
daß das Kanalende bis zur Kante n in gleichbleibender axialer Tiefe herangeführt
wird. Das gleiche gilt für den Kanalanfang bei in, wo die Entstehung des Unterdruckes
durch die plötzliche Querschnittserweiterung gefördert wird.
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Die in Abb. 4 bis 6 dargestellte Ausführung des Erfindungsgegenstandes
unterscheidet sich von der vorgeschriebenen im wesentlichen dadurch, daß die trennenden
Stege zwischen Einlaß- und Auslaßöffnungen und den Reibungskanälen fehlen, wodurch
die Wirkung erhöht wird, und dadurch, daß die Ein- und Auslaßöffnungen g bzw. h
auf verschiedenen Seiten des Kreiselrades liegen. Das Gehäuse besteht hier aus dem
Saugstücke P und dem Druckstrick q bzw. dem Zwischenstück r. Der Weg der Förderflüssigkeit
ergibt sich ohne weiteres aus den Abbildungen.
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Bei der Ausführung Abb. 7 bis g ist die Kreisfläche des Saugstückes
P und des Druckstückesq in zwei getrennt voneinander arbeitende Hälften dadurch
geteilt, daß je zwei Reibungskanälekl, k2 und 11, 1, mit Trennungssegmenten
il, i2 vorgesehen sind, so daß jede Hälfte für sich in der oben beschriebenen Weise
arbeitet. Der Einlaßöffnung g2 der zweiten Hälfte ist mit der Auslaßöffnung hl der
ersten Hälfte leitend so verbunden, daß Hintereinanderschaltung der beiden Arbeitshälften,
also Verdoppelung der Förderhöhe entsteht.