DE88239C - - Google Patents

Description

t'i. ii

KAISERLfÜTTES

PATENTAMT.

Den Gegenstand vorliegender Erfindung bildet eine Centrifugalpumpe. Dieselbe besteht aus zwei oder mehreren in einem Gehäuse drehbaren Scheiben, welche um einen bestimmten Zwischenraum von einander abstehen und welche mit spiralförmigen Vorsprüngen versehen sind, deren Krümmung entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung angeordnet ist. Es ist ersichtlich, dafs bei der Bewegung der einen oder auch beider Scheiben die Flüssigkeitstheilchen von je zwei correspondirenden Spiralen erfafst und in radialer Richtung herausbewegt werden.

Zur Erklärung der geschilderten Bewegung ist folgende Erwägung nothwendig:

Angenommen, es seien in Fig. 1 die beiden Curvenstücke am d und m bf mit den gleichen Grundlinien am und m b vorhanden, deren zugehörige Bogen jeder einen Centriwinkel von 80 Grad einschliefsen und deren obere Begrenzungslinien die Form einer Spirale besitzen. Es sei ferner angenommen, dafs die beiden Curvenstücke sich in der in Fig. 1 in ausgezogenen Linien gezeichneten Stellung befinden und sich um die gemeinsame Achse c drehen können.

Läfst man dann das Curvenstück m bf in seiner Stellung liegen, bewegt indessen das Curvenstück α m d von links nach rechts in der Richtung des Pfeiles v, so wird beispielsweise ein auf dem Berührungspunkte m der beiden Curven m d und mf befindlicher Gegenstand ο auf der Curve mf sich entlang bewegen, und zwar bis zu dem Punkte o', wenn das bewegte Curvenstück in die Stellung c b d' gekommen ist.

Während sich das Curvenstück um 80 Grad herumdreht, hebt sich der Körper um die Hälfte des Abstandes ad = bf.

Wenn man beide Curvenstücke gleichmäfsig in entgegengesetztem Sinne dreht, d. h. also, wenn man m bf nach am d' und gleichzeitig m α d nach m b d' bewegt, so bewegt sich der Körper 0 unter der Wirkung der Spiralen mf und md nach 0", d. h. er wird um eine Strecke gehoben, welche gleich dem ganzen Abstande α d = bf ist.

Wenn man auf der ganzen Ringbreite bf eine Reihe von Spiralen anbringt, so erhält man, im Falle nur eine Reihe gedrehter Spiralen vorhanden ist, bei jeder Umdrehung einen Vorschub für den zwischen den Spiralen sich befindenden. Körper, welcher ausgedrückt ist

durch

5 welcher also die Hälfte der

4; 2 80

Strecke ad — bf beträgt.

Nimmt man zwei Reihen von Spiralen, welche sich beide in entgegengesetztem Sinne, und zwar mit derselben Geschwindigkeit drehen, so beträgt der radiale Vorschub

also die ganze Höhe der Spirale.

Es ist zu bemerken, dafs das Fortbewegen eines diesen beiden Spiralcurven unterworfenen Körpers in der Richtung des Radius erfolgt.

Es ist auf diese Weise möglich, eine Pumpe mit radialer Wirkung herzustellen, deren Einzelheiten in Nachstehendem beschrieben sind.

Um die Leistungsfähigkeit der Pumpe zu untersuchen, hat man, wenn ν die Umfangs-

geschwindigkeit des Rades pro Secunde und h die Höhe, bis zu welcher das Wasser emporgetrieben wird, bedeutet, die Formel

ν = j/2 g h

zu benutzen, für welche folgende. Gröfsen in Betracht kommen:

R_e = Radius der Scheibe,

Ri = Radius der Ansaugeöffnung, nach Erfahrung angenommen,

R_m z= mittlerer Radius f~R„, = ■ \

L — R_e — Ri = Breite der Ringzone, welche die Spiralen enthält,

M —

-, d. i. das Quadrat des Ver-

hältnisses des ä'ufseren zu dem mittleren Durchmesser der ringförmigen Scheibe.

Die Verhältnisse und

π
π Ή

lassen sich

leicht berechnen, wenn M gegeben ist.

Zur Bestimmung der Anzahl der Grade eines Winkels, innerhalb dessen Schenkel eine Spirale liegt, dient dann die Formel

M-R_1n

Eine Constante P zur Construction der Spiralen wird aus folgender Gleichung berechnet :

p

Multiplicirt man M mit einer gewissen Constanten t, so erhält man

Um Wasser auf die Höhe h emporzuheben, mufs die Umfangsgeschwindigkeit

sein. Unter Zugrundelegung der angeführten Formeln erhält man ein Verfahren, die Curve auf sehr einfache Weise zu bestimmen.

Es sei z. B. ein Kreis gegeben, in welchem R_e = ι sei, und wenn man nun von

ν = }/z g h
ausgeht, hat man R_e — 1.

Erfahrungsmäfsig kann angenommen werden

Ri = —— = 0,3333 i dann ist

jfv_Hi — =^ 0,6600,

L=i — 0,3333 = 0,6666,

M = (—-—V =
V 0,6666 /

= 2,25

daher die Verhält-

nisse:

M	2,25
π TC	3,ΐ4ΐ6 3,ΐ4ΐ6
M ~	2,2S

= 0,71619 und

= 1,3962ο·
Für den Winkel N wird erhalten

i8o^c

2,25
und für die Constante

0,6666
0,6666

= 8o^c

P =

arc 80 °

0,6666

2,0944

= 0,477463·

Die Construction der hierzu gehörigen Spirale ist folgende:

Man theile den Bogen des berechneten Winkels von 80° in eine Anzahl η gleicher Theile (Fig. 2), beispielsweise η = 6, verbinde diese Punkte mit dem Mittelpunkt 0, theile die Ringbreite L des Sectors in sechs gleiche Theile und ziehe durch diese Theilpunkte concentrische Kreise; darauf trage man eine Länge OZ gleich der Constanten P auf den einzelnen Strahlen 01, 02, 03, 04 errichteten Senkrechten auf; darauf verbinde man die Spitzen Z. mit den zugehörigen Schnittpunkten der Radien und concentrischen Kreise. Die Punkte, in denen diese Geraden sich schneiden, nämlich S S₁ S₂ . . . . sind die Mittelpunkte der Kreise, von welchen aus man die Spirale beschreiben kann.

Diese Curve stimmt mit derjenigen überein, welche man erhalten würde, wenn man die Krümmungsradien nach der Formel

_j= (ρ² + ν") ^3/a

Ί p² -\- V-

berechnen würde, in welcher ν den Radiusvector bezeichnet, und darauf das Mittel zwischen zwei benachbarten Strahlen genommen wird. Diese Curve wird um so genauer, je gröfser die Anzahl der Theilung η ist.

Wenn, anstatt von ν = Y2 g h zu nehmen, beispielsweise von

ausgegangen wird, so erhält man:

^{M =} ( Ύ X ¹^ = 3 ^ ^ferner
V 0,6666 s

= 1,03132 und

6666

3,24

M _

7Γ 3,1416

7Γ

3?'4'⁶
3,24

= 0,96962; dann

0,6666
0,6666

= 55 ^Oj555 ^un<i schliefs-

5 5°₅555 X

0,6666

1,4544

= 0,68755.

Mit Hülfe dieser Gröfsen kann man die Spirale y y^x. ■ ■ ■ y® (Fig. 3) in derselben Weise wie die Spirale x¹ x² . . . . x^b (Fig. 2) construiren.

Die Anordnung der Pumpe ist nun die folgende:

Fig. 7 zeigt eine innere Ansicht der Pumpe, Fig. 8 eine äufsere Ansicht,

Fig. 9 einen Horizontalschnitt,

Fig. 10 eine Oberansicht der Pumpe.

Die Pumpe besteht aus einem Gehäuse a, in welchem sich eine Scheibe b¹ drehen kann, deren Oberflächen mit spiralförmigen Vertiefungen i>² (Fig. 11 und 12) versehen sind. Anstatt diese Vertiefungen in der Scheibe selbst anzuordnen, kann man dieselben auch in zwei Deckelscheiben b^z b³ vorsehen (Fig. 7 bis 12). Die Platte ^¹ dreht sich mit Spielraum zwischen zwei festen Platten c¹ c², von denen jede mit spiralförmigen Vertiefungen versehen ist, die aber in umgekehrter Richtung laufen im Verhältnifs zu den erstgenannten in der Platte b^l. Die letztere ist auf einer Achse d² befestigt, welche in geeigneten Lagern ruht und in dem Gehäuse abgedichtet ist. Eine Riemscheibe d^s überträgt die Bewegung auf die Platte b^l.

Aus dieser Anordnung ergiebt sich, dafs der Druck der Wassersäule auf die Lager ausgeglichen wird, so dafs die letzteren nur das Gewicht der Platte selbst zu tragen haben und andere Reibung vollkommen vermieden ist.

Die Pumpe mit radialer Wirkung kann in der Weise angeordnet werden, dafs das Wasser durch Druck oder durch sein Gewicht oder durch seine lebendige Kraft oder auf mehrere dieser Arten gleichzeitig wirkt. Zu diesem Zweck sieht man concentrische Vertiefungen vor, und zwar in der Weise, dafs die stehenbleibenden Vorsprünge des einen Ringes in Richtung der Vertiefungen des anderen Ringes liegen.

Fig. 4, 5 und 6. Anstatt die Vertiefung bis in die Nähe der Unterfläche heruntergehen zu lassen, kann man die Platten auch vollkommen durchbrechen.

Selbstverständlich läfst sich das ganze System auch in umgekehrtem Sinne anwenden, denn es ist klar, dafs, wenn man, um eine Menge Wasser Q auf eine Höhe h zu heben, eine gewisse Anzahl Umdrehungen N und eine Arbeit T nöthig hat, man umgekehrt für eine Druckhöhe h einen Wasserverbrauch, eine Anzahl Umdrehungen N und eine disponible Arbeit T erhalten wird.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Centrifugalpumpe, gekennzeichnet durch eine Scheibe, deren Oberflächen mit spiralförmigen Vertiefungen versehen sind und welche mit Spiel zwischen zwei ebenfalls mit spiralförmigen Vertiefungen, aber in umgekehrt laufendem Sinne, versehenen Flächen r.otirt.

2. Centrifugalpumpe nach Anspruch 1, bei welcher zwecks Erhöhung der Wirkung concentrische Aussparungen in den Spiralen angeordnet sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.