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Pumpe oder Verdichter mit drehbarem Schaufelrade Die Erfindung betrifft
eine Pumpe oder einen Verdichter der obengemeinten Gattung, besonders eine selbstansaugende
Schaufelradpumpe. Das vorzugsweise mit einer größeren Anzahl radialer Schaufeln
versehene Schaufelrad ist gleichachsig oder exzentrisch in einem Gehäuse drehbar,
welches an oder nahe dem Umfange des Schaufelrades einen Kanal mit mehreren in einer
oder beiden Seitenwänden ausgesparten, nach innen gerichteten Ausliiufern offen
läßt.
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Bei Pumpen mit drehbarem .Schaufelrad hat man bereits vorgeschlagen,
die Einlaßöffnung in der einen, die Auslaßöffnung in der anderen Seitenwand anzuordnen
und außerdem in der ersteren eine Aussparung vorzusehen, welche die Einlaßöffnung
in radialer Richtung übergreift, zu dem Zweck, dadurch den Saugraum und folglich
die Leistung der Pumpe zu, erhöhen. Auch ist es bei Wasserringpumpen bekannt, den
Rücktritt des Wassers in den Verdrängerzellen dadurch zu erleichtern, daß man es
in einen an der Seite der (jeder) Austrittsöffnung vorgesehenen Kanal ablenkt, der
sich nach dieser öffnung zu einwärts biegt und durch einen etwa spiralförmig angeordneten
Schlitz mit den Verdrängerzellen in Verbindung steht. Beim Gegenstand der Erfindung
sind Bauart und Wirkung der Pumpe von diesen bekannten Konstruktionen bereits dadurch
wesentlich verschieden, daß von einem am Umfang des Schaufelrades vorgesehenen Kanal
mehrere einwärts gerichtete Ausläufer desselben sich in der einen oder in beiden
Seitenwänden erstrecken, die mit den Kammern zwischen den Schaufeln in offener Verbindung
stehen. Die Ausläufer übergreifen also zum Teil weder die Einlaß- noch die Auslaßöffnung(en)
der Pumpe. Das Wasser ist also zu einem inneren Umlauf aus dem Umfangskanal, durch
dessen Ausläufer in die Kammern des Flügelrades und aus denselben wieder in den
Umfangskanal gezwungen.
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Die Wirkungsweise einer Pumpe nach der Erfindung soll nachstehend
an Hand der Zeichnung näher beschrieben werden, die in den Abb. i und 2 eine Ausführungsform
im senkrechten Schnitt bzw. in der Innenansicht veranschaulicht. Die Abb.3 bis 5
zeigen weiter drei Ausführungsbeispiele einer Seitenwand des Pumpenraumes.
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Bei der Einrichtung nach Abb. i und 2 besteht das Pumpengehäuse aus
den Teilen i
und 2, die mit dem Saugstutzen 3 bzw. mit , dem Flüssigkeitsraum
4 und dem Auslaß- . stutzen 5 versehen sind. Der Teil 2 enthält die Pumpenwelle
6, die in der Büchse -7 gelagert und mittels einer Stopfbüchse 8 abgedichtet ist.
An ihrem einen Ende trägt diese Welle das zwischen den beiden Gehäuseteilen liegende,
mittels einer Mutter ro befestigte Schaufelrad g. ' -Der Pumpenraum wird-an der'-Außenseite
von einem Zylinder i i begrenzt, der, exzentrisch in bezug auf die Welle
6 und das Schaufelrad g angeordnet ist, so daß -der Kanal 12 zwischen dem Umfange
des Schaufelrades und der zylindrischen Wärid des Pumpenraumes die Form einer Sichel
hat. Dieser Kanal hat in .den Seitenwänden des Gehäuses, d. h.Isowohl irn Teil i
wie im Tei12 ausgesparte Abzweigungen oder Ausläufer 13, die sich in der Drehrichtung
des Schaufelrades der Welle nähern -und an ihren Enden geschlossen sind. Innerhalb
des Kanals 12 befindet sich im Teil i die Einlaßöffriung 14, im Teil :2 die Auslaßöffnungen
15 sowie eine Hilfsöffnung 16.
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Bei der Ausführungsform des Pumpenraumes nach den Abb. 3 bis 5' ist
die Welle gleichachsig und das Schaufelrad passend in diesem Raume gedacht. Der
Kanal 12, befindet sich. nur zur einen.Seite,, vorzugsweise . aber zu beiden Seiten
des Schaufelrades understreckt sich in der Umfangsrichtung annähernd bis an die
Einlaß- und Auslaßöffnungen 14 bzw. 15. Gemäß Abb. 3 befindet sich zwischen. dem
Ende dieses Kanals und der Auslaßöffnung 15 noch ein Ausläufer 13. Nach Abb. 4 deckt
sich die Auslaßöffnung i5 mit dem Ende des letzten Ausläufers und ist (übrigens
unabhängig von. dieser Einzelheit) eine Hilfsöffnung nicht vorhanden. Dasselbe gilt
für die Ausführungsform nach Abb.5, wobei der Kanal 12 außerdem durch Stege 17 unterteilt
ist und- (gleichfalls unabhängig von dieser Einzelheit) die beiden Enden des Kanals
-r2 durch einen engeren Kanal 18 miteinander in Verbindung stehen.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Pumpe ist etwa die folgende. -Es
sei vorausgesetzt, daß die Welle sich schnell dreht und daß die Pumpe vollständig
mit Wasser gefüllt ist. Das Schaufelrad schleudert das Wasser mit großer Geschwindigkeit
und etwa in der Umfangsrichtung in den Kanal i2 hinein. In diesem Kanal bewegt sich
das Wasser während. des normalen Betriebes der Pumpe mit viel geringerer Gesch-windigkeit
in annähernd der gleichen Richtung. Durch diese große Geschwindigkeit des eintretenden
Wassers nehmen sowohl die Geschwindigkeit" wie der Druck des im Kanal befindlichen
Wassers in der Bewegungsrichtung des Schaufelrades zu. Durch die Ausläufer
13 des Kanals 12 wird nun jedesmal eine gewisse Menge Wasser einwärts abgelenkt
und aufs neue dem Schaufelrade zugeführt, das es bis auf die Umfangsgeschwindigkeit
beschleunigt und mit dieser Geschwindigkeit wiederum auf das bereits im Kanal befindliche
Wasser schleudert. Diese Wirkung wiederholt sich eine der Ausläuferzahl entsprechende
Anzahl Male. Dadurch und auch infolge Änderungen des Kanalprofils nimmt der Druck
in der Drehrichtung des Schaufelrades stark zu, so daß das Wasser mit großer Kraft
nach der Druckseite der Pumpe hin befördert wird.
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Beim Anlassen der Pumpe sind zunächst sowohl der WaS$2rraunl. 4 ,
als auch der Pumpenraum vollständig mit Wasser gefüllt. Wird nun die Welle in schnelle
Umdrehung versetzt, so schleudert das Schaufelrad das im Pumpenraum vorhandene Wasser
nach außen. Hierdurch wird eine Luftverdünnung erzeugt, die aber durch Zunahme des
Druckes in der Umfangsrichtung des Schaufelrades allmählich abnimmt und in einen
überdruck übergeht, so daß die Luft durch die Auslaßöffnung hinausgetrieben wird.
Wie sich das Wasser dabei im Pumpenraum etwa einstellt, läßt die in Abb. 2 gezeichnete
Spirale ig erkennen. Bei zunehmender Luftverdünnung in der Saugleitung braucht die
Pumpe durch Abnahme des Füllungskoeffizienten mehr Wasser. Dem wird dadurch entsprochen,
daß entweder durch die Auslaßöffnung 15 (Abb. 4 und 5) oder durch eine oder mehrere
Hilfsi öffnungen' 16 (Abb. i bis 3) oder durch den ' Kanal 18 (Abb. 5) aus
dem Druckende des Kanals 12 aus dem Wasserraum 4 Wasser in ' den Pumpenraum fließt.
Dieser Vorgang setzt sich so lange fort, bis das zu fördernde Wasser im genügenden
Maße angesaugt worden ist, um in den Pumpenraum zu treten und ihn ganz zü füllen.
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- Es ist einleuchtend, daß die Pumpe in der für das Ansaugen beschriebenen
Weise als Luftpumpe oder als Kompressor benutzt werden kann. Hat die Pumpe keine
Luft oder anderes Gas anzusaugen, so kann die Auslaßöffnung auch in den Umfangskanal
münden.
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Die Ausläufer können mehr oder weniger oder sogar auch genau radial
gerichtet sein und einen veränderlichen Ouerschnitt aufweisen.
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Das Schaufelrad wird vorzugsweise mit flachen, radialen Schaufeln
ausgeführt. Eine nach hinten gerichtete Krümmung der Schaufeln würde die Austrittsgeschwindigkeit
des Wassers ohne Nutzen erniedrigen, während eine nach vorn gerichtete Krümmung
den innern Widerstand der Pumpe stark vergrößern würde. _