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Flüssigkeitsringpumpe Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsringpumpe
zur Förderung von Gasen, wobei die Abdichtung an den Stirnenden des Schaufelrades
durch die Arbeitsflüssigkeit in Form von Flüssigkeitsschlössern erfolgt und wobei
Mittel vorgesehen sind, die ein Entweichen von Arbeitsflüssigkeit in die freie Atmosphäre
verhindern.
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Da diese Flüssigkeitsschlösser in der Regel unter einem Überdruck
stehen, so entweicht durch die Stopfbüchse der Antriebswelle ständig Sperrflüssigkeit.
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Bei bekannten Ausführungen derartiger Pumpen geht nun diese entwichene
Sperrflüssigkeit dem Arbeitsprozeß verloren und muß daher ständig ersetzt werden.
Man hat dies dadurch zu verhüten versucht, daß zwischen die Stopfbüchse und das
anschließende Lager ein Raum eingeschaltet wird, der unter Atmosphärendruck steht
und in welchem die Leckflüssigkeit der Stopfbüchse aufgefangen wird.
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Die Erfindung besteht in einer Leitung zwischen dem Auffangraum für
die Sperrflüssigkeit und dem Saugraum der Pumpe, durch die aufgefangene Leckflüssigkeit
unter dem Einfluß des Atmosphärendruckes und des Eigengewichts nach dem Saugraum
der Pumpe zurückfließt.
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Diese selbsttätige Rückführung der Leckflüssigkeit in den Saugraum
hat den weiteren Vorteil, daß die Stopfbüchse durch einen einfachen engen Spalt
zwischen Welle und Gehäusebohrung gebildet sein
kann, ohne daß befürchtet
werden muß, daß zu viel Leckflüssigkeit durch diesen Spalt verlorengeht, da ja diese
Menge automatisch dem Prozeß wieder zufließt. Dadurch fällt auch die Reibung und
entsprechende Erwärmung der Stopfbüchse weg, was den Kraftbedarf der Pumpe herabsetzt
und die Betriebssicherheit derselben erhöht.
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Um ferner die Menge Sperrflüssigkeit, welche durch den Ringspalt der
Stopfbüchse entweicht, auf ein Minimum zu reduzieren, erscheint es zweckmäßig, die
Druckdifferenz zwischen den Räumen vor und hinter der Stopfbüchse möglichst klein
zu halten. Das wird dadurch erreicht, daß der Sperraum vor der Stopfbüchse annähernd
an seiner höchsten Stelle mit dem Saugraum der Pumpe durch einen Überlaufkanal verbunden
wird, so daß auf die Oberfläche der Sperrflüssigkeit der in der Regel etwas über
der Atmosphäre stehende Ansaugdruck der Pumpe wirkt. Diese Maßnahme hat zur Folge,
daß der Druck im Sperraum vor der Stopfbüchse tiefer liegt als der Mitteldruck in
den Zellenräumen der Pumpe, so daß durch den engen Spalt an der Stirnseite des Laufrades,
welcher diese Räume voneinander trennt, immer etwas Arbeitsflüssigkeit nach dem
Sperraum abfließt. Es entspricht nun dem Erfindungsgedanken, daß durch entsprechende
Bemessung der Spaltquerschnitte zwischen den Zellenräumen und dem Sperraum vor der
Stopfbüchse einerseits sowie des Spaltquerschnitts in der Stopfbüchse anderseits
die Menge Flüssigkeit, welche aus den Zellenräumen nach dem Sperraum der Stopfbüchse
fließt, größer ist als die Menge, welche durch die Stopfbüchse entweicht. Die Differenz
fließt durch den Ü berlaufkanal nach dem Saugraum der Pumpe ab, von wo sie mit dem
Gas wieder nach dem Druckraum gefördert wird.
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Es braucht wohl nicht besonders hervorgehoben zu werden, daß durch
entsprechende konstruktive Ausbildung des Laufrades der Pumpe dafür gesorgt ist,
daß kein Gas in den Sperraum der Stopfbüchse gelangen kann.
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Die Arbeitsflüssigkeit, die auf die vorerwähnte Art nach dem Sperraum
vor der Stopfbüchse entweicht, muß natürlich wieder ersetzt werden. Das geschieht
auf die Weise, daß der Sperraum auf der der Stopfbüchse entgegengesetzten Seite
des Laufrades mit dem Druckraum der Pumpe in offener Verbindung steht, derart, daß
auf dem Spiegel der Flüssigkeitssäule, welche über dem Spalt an der Stirnseite des
Laufrades ruht, der Gasdruck in der Druckleitung lastet. Zwischen dem Sperraum auf
dem der Stopfbüchse entgegengesetzten Ende des Laufrades (in Fig. z, dem Sperraum
am unteren Stirnende desselben) und den Zellenräumen besteht daher eine Druckdifferenz,
welche ein Überströmen von Sperrflüssigkeit nach den Zellenräumen bewirkt.
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Es entspricht ebenfalls dem Erfindungsgedanken, daß durch entsprechende
Bemessung des Verhältnisses der Spaltquerschnitte an den beiden Stirnenden des Laufrades
die Menge Arbeitsflüssigkeit, welche aus dem einen Sperraum in die Zellenräume der
Pumpe einströmt, größer ist als diejenige, welche nach dem anderen Sperraum entweicht.
Die Differenz gelangt in den Druckraum der Pumpe, wird dort ausgeschieden und fließt
durch einen Kühler dem unteren Sperraum des Laufrades wieder zu.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
veranschaulicht.
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Fig. z zeigt einen Längsschnitt und Fig. z einen Querschnitt durch
Zylinder und Laufrad einer Flüssigkeitspumpe.
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a ist das mit der Antriebswelle b verschraubte Laufrad und c der Zylinder
der Pumpe. d ist der mit dem Gehäuse e fest verbundene Schieber, der die Zu- und
Ablaufkanäle für das Fördergut enthält. f ist der Saug- und g der Druckkanal. h
ist ein Raum, welcher die Sperrflüssigkeit für den oberen Ringspalt y des Laufrades
a enthält und durch die Leitung i mit dem Saugkanal f in offener Verbindung
steht. k ist der Auffangraum zwischen der Stopfbüchse oder dem Ringspalt L der Welle
und dem anschließenden Lager nt; dieser Auffangraum k ist durch die Leitung
st mit dem Saugraum der Pumpe verbunden. In der Leitung n bildet sich eine Flüssigkeitssäule,
welche in Verbindung mit dem Atmosphärendruck im Auffangraum k mit dem Druck
im Saugraum f im Gleichgewicht steht. o ist ein in die Druckleitung der Pumpe
eingebauter Flüssigkeitsabscheider und P ein Kühler, in welchem die durch Leitung
q dem unteren Ringspalt s des Laufrades zufließende Sperrflüssigkeit gekühlt wird.
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Die Wirkungsweise der Pumpe ist die folgende: Vor der Inbetriebsetzung
wird die Arbeitsflüssigkeit durch die Öffnung t eingefüllt. Da alle Räume miteinander
kommunizieren, wird sich der Flüssigkeitsspiegel im ganzen System auf gleiche Höhe
einstellen. Während des Anlaufes der Pumpe verteilt sich automatisch die Menge auf
Pumpe und Abscheider, wie es der Betriebszustand erfordert. In Fig. z erkennt man
die Wirkungsweise der Flüssigkeitsringpumpe. Durch Änderung des Zelleninhaltes,
welcher durch die Form des Flüssigkeitsringes gebildet wird, erfolgt in bekannter
Weise die Pumpwirkung. Die in Fig. 2 im Schnitt dargestellte Pumpe ist doppelt wirkend.
Es könnte aber ebensogut eine einfach wirkende Pumpe für den vorliegenden Zweck
benutzt werden. Da der Sperraum lt durch den Kanal i mit dem Saugraum
f
der Pumpe in offener Verbindung steht, herrscht über der Sperrflüssigkeit
im Raum h der Ansaugdruck der Pumpe. Derselbe steht in der Regel etwas über der
Atmosphäre, so daß im Raum h gegenüber dem Raum k ein Überdruck herrscht, der bewirkt,
daß ständig Sperrflüssigkeit durch den engen Spalt L nach dem Auffangraum k strömt,
wo sie ausgeschieden wird und erfindungsgemäß unter dem Einfluß des im Raum k herrschenden
Atmosphärendruckes und des Eigengewichts der Flüssigkeitssäule in der Leitung it
nach dem Saugraum der Pumpe zurückfließt. Da der Druck vor dem oberen Ringspalt
y des Schaufelrades größer ist als der Gegendruck im Sperrraum h, strömt ständig
Arbeitsflüssigkeit in den Raum h ein. Erfindungsgemäß ist durch entsprechende Bemessung
der Spaltquerschnitte y und l dafür gesorgt, daß mehr Arbeitsflüssigkeit
in den Raum h einströmt als aus demselben nach dem Raum k ausfließt, so daß sich
im Sperraum k ein konstanter Flüssigkeitsspiegel einstellt. Der Überschuß an Sperrflüssigkeit
fließt durch
den Überlauf i nach dem Saugraum der Pumpe. zurück.
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Der Ringspalt s auf der unteren Seite des Schaufelrades steht durch
die Leitung q in offener Verbindung mit der Druckseite der Pumpe. Vor diesem Spalt
herrscht somit ein Überdruck gegenüber dem Mitteldruck in den Zellen der Pumpe,
so daß durch denselben ständig Arbeitsflüssigkeit in die Pumpenzellen einströmt.
Dem Erfindungsgedanken entsprechend wird nun das Verhältnis der Spaltquerschnitte
am unteren und oberen Ende des Schaufelrades so bemessen, daß stets mehr Arbeitsflüssigkeit
durch den Spalt, welcher mit der Druckseite der Pumpe in offener Verbindung steht,
in die Zellen einströmt, als durch den anderen Ringspalt des Schaufelrades nach
dem Raum h, welcher unter dem Saugdruck der Pumpe steht, ausfließt. Die Differenz
dieser beiden Mengen wird nach dem Abscheider o ausgestoßen.