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Flüssigkeitsring-Gaspumpe Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsring-Gaspumpe
mit innerhalb des Schaufelkranzes in einer Kegelfläche angeordneten Ein- und Auslaßöffnungen
und mit mehreren am Laufradumfang verteilten, im Gehäuse sichelfürmig ausgebauchten
Arbeitsräumen. Bei den bekannten Pumpen dieser Art dient ein Flüssigkeitsring als
Pumporgan; dieser Ring wird durch die Schaufeln des Laufrades angetrieben, das sich
in einer exzentrisch angeordneten Pumpenkammer dreht. Durch die Schaufeln wird das
Laufrad in einzelne Zellen unterteilt, die nach außen und innen offen sind. Die
Ausstoßkrümmung der im Gehäuse angeordneten Sichelräume ist dabei bei den bisherigen
Vorrichtungen von der Ansaugkrümmung des anschließenden Sichelraum-es durch eine
Bogenlänge getrennt, die meist mindestens so breit ist, wie die äußere Bogenlänge
einer Laufradzelle, so daß jeder Sichelraum von dem nächsten immer durch mindestens
eine Schaufel getrennt wird. Bei Verwendung von zwanzig Schaufeln bedeutet dies
je nach der Stärke der Schaufeln einen Bogen von 15 bis 18' für jeden
Steg, d.h. bei Anordnung von zwei Sichelräumen insgesamt einen Verlust von 3o bis
36' für jede Umdrehung, während deren keine nützliche Arbeit von der Pumpe
geleistet wird. Dies entspricht einem Verlust von 8 bis io% des im Gehäuse
verfügbaren Arbeitsraumes.
Erfindungsgemäß werden die Sichelräume
bei den Flüssigkeitsring-Gaspumpen derart gestaltet, daß die Außenkontur der Sicheln
kreisför-mig ist und daß die Sicheln in ihren Spitzen einander berühren. Es fallen
also die Stege zwischen den Spitzen der Sichelräume weg. Diese,Bauart hat sich in
ihrer Wirkungsweise als besonders vorteilhaft erwiesen. Die Kompressionsleistung
der Pumpen ist bei gegebener Laufradgröße hierbei erheblich größer, wodurch die
Pumpen, wenn sie als Vakuumpumpen arbeiten, einen größeren Unterdruck und bei Benutzung
als Kompressoren einen höheren Überdruck erzeugen. Außerdem kann hierbei bei einem
bestimmten Druckverhältnis eine größere Gasmenge gefördert werden. Ferner ermöglicht
der Wegfall der Stege längere Ansaug-und Auslaßperioden der Pumpen durch Vergrößgrung
der Winkelausdehnung der Ein- und Auslaßöffnungen. In der Zeichnung ist eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Pumpe dargestellt. In dieser Zeichnung bedeutet Fig. i eine
teilweise im Schnitt gezeigte Seitenansicht einer Pumpe nach der Erfindung, Fig.
2, ein-en Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. i in Pfeilrichtung gesehen, .Fig.
3 einen Schnitt durch einen Teil eines Pumpengehäuses nach Linie
3-3 der Fig. -- in Pfeilrichtung gesehen.
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In der gezeigten Pumpe bildet das von Füßen 2 getragene Gehäuse i
die Wandting der zwei Pumpenkammern, in denen das Laufrad 3 sich dreht. Das
Gehäuse i besitzt einen sich einwärts erstrekkenden Flansch 4, der mit der in der
gleichen Querebene liegenden Zwischenwand 5 des Laufrades 3
das Gehäuse
in zwei getrennte Pumpenkammern teilt, die gleichartig ausgebildet sind.
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Das Laufrad 3 ist mit seiner Nabe 6 auf der Antriebswelle
7 verkeilt. Die Welle 7 liegt in den auf den Konsolen 9 sitzenden
Lagern 8. Die Konsolen 9 sind durch (nicht gezeigte) Schrauben an
den zugehörigen Deckeln ii befestigt, während diese selbst durch (nicht gezeigte)
Bolzen und Muttern am Gehäuse i befestigt sind.
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Mit Durchlässen versehene Konen 14 bilden die innere Begrenzung der
betreffenden Pumpenkamme n; sie sind mit Einlaß- und Auslaßöffnungen 15 und 16 versehen,
durch welche Gas in die Kammern gesaugt bzw. aus diesen ausgestoßen wird.- Die Konen
14 erstrecken sich durch die Deckel ii und besitzen Flansche 17, durch die sie mittels
(nicht gezeigter) Schrauben an jenen befestigt sind. Die Konen 4 sind mit Einlaß-
und Auslaßkanälen 41 und 42 versehen, die mit den entsprechenden Einlaß- und Auslaßkanälen
43 und 44 in den Dekkeln ii verbunden sind.
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Die üblichen Gehäuse weisen zwischen den Außenkonturen der einzelnen
Sicheln Stege mit zylindrischer Bohrung vom Laufraddurchmesser auf, deren Breite
größer als die äußere Bogenlänge einer Laufradzelle ist.
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Bei der Erfindung ist dagegen, wie Fig. z zeigt, die Stegbohrung vollständig
weggefallen. Der obere Sichelraum ig hat eine zylindrische Fläche 2o, deren Achse
21 um eine mit 0 a bezeichnete Strecke parallel zur Achse 18 versetzt und deren
Radius.R ist.
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Der untere Sichelraum 2:2 hat eine zylindrische Fläche 23,
deren Achse:24 zur Achse 18 ebenfalls parallel um die Strecke Oa versetzt ist. Die
Fläche 23 hat den gleichen Radius R wie die Fläche 2o des oberen Sichelraums
ig. Die Flächen 20 und 23 schneiden sich in geraden Linien 25,
26,
die zueinander und zur Achse 18 parallel sind und auf der Umlaufbahn der I#auf radschaufeln
27
liegen.
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Bei Betrachtung der in Fig.:2 gezeigten Zelle 28,
die gerade
dabei ist, den Rand 25 zu überqueren, ist zu erkennen, daß die Auswärtsbewegung
der Flüssigkeit schon begonnen hat, trotzdem die Zelle immer noch in Verbindung
mit der Auslaßöffnung 16 steht. Obgleich hierdurch eine vorzeitige Wiederentspannung
des im inneren Ende der Zelle verbliebenen Gases gegen Ende der Kompressionsperiode
möglich erscheint, so ist der tatsächlich entstehende Kompressions- und Wirkungsgradverlust
doch außerordentlich gering, wenn überhaupt vorhanden.
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Beim Betrieb einer derartigen Pumpe ist stets die Möglichkeit eines
Verlustes von Flüssigkeit durch die Auslaßöffnungen vorhanden, und es muß daher
ständig Flüssigkeit in die Pumpenkammer nachgefüllt werden. Der Verlust von Flüssigkeit
beginnt schon beim Überqueren der Ausstoßkrümmung durch die Zellen und setzt sich
gewöhnlich auch noch beim Überqueren des Steges durch die Zelle fort. Die Folge
ist, daß bei den üblichen Pumpen die inneren Enden der Zellen, wo der Konus am kleinsten
ist, recht ungenügend mit Flüssigkeit gefüllt sind und infolgedessen auch nicht
alles in der Zelle vorhandene Gas ausgestoßen wird. Hierdurch wird das Kompressions-'
verhältnis verkleinert. Wird aber die Neigung der Flüssigkeit, nach innen zu strömen,
später in der Ausstoßkrümmung umgekehrt, und zwar zeitig genug, um ein Auslaufen
der Flüssigkeit zu unterbinden, so wird durchschnittlich eine größere Menge Flüssigkeit
in der Zelle zurückgehalten, und das Kompressionsverhältnis erfährt infolge dieser
Umkehrung keine wesentlicheVerkleinerung. Der Vorteil des Weglassens der Stege besteht
darin, daß diese Pumpen vor allem Schnelligkeitsmaschinen sind, also mit kinetischer
Energie arbeiten. Kinetische. Energie wird in dem Flüssigkeitsring, durch die Fliehkraft
erzeugt,.die während der Saugperiode im Sichelraum auftritt, und diese kinetische
Energie wird während der Ausstoßperiode in die Laufradzelle zurückgeworfen zum Komprimieren
und Ausstoßen des Gases, das während der Sangperiode in der Zelle festgehalten wurde.
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Bei Beendigung des Ausstoßes des komprimierten Gases ist auch fast
alle im Flüssigkeitsring vorhandene überschüssige kinetische Energie verbraucht,
so daß es notwendig wird, diese Energie sofort wieder aufzubauen. Die Umkehrung
der Richtung der Flüssigkeit kann sofort beginnen, ohne daß die Gefahr besteht,
daß die Abdichtung
von einem Sichelraum zum anderen vorzeitig verlorengeht.
Dies entspricht den Tatsachen, da die kinetische Energie verbraucht ist, und auch
deshalb, weil das natürliche Beharrungsvermögen der Flüssigkeitsmasse ein sofortiges
allgemeines Ausweichen der bereits in schneller Drehbewegung befindlichen Masse
ausschließt.
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Infolge der nun erweiterten Betriebsgrenzen und des dadurch vergrößerten
Arbeitsraumes können auch die Einlaß- und Auslaßöffnungen 15 und 16 vergrößert werden.
Wie gezeigt ist, kann die Saugkrümmung eines Sichelraumes von der Auslaßöffnung
des vorhergehenden Sichelraumes durch eine Strecke getrennt werden, die kürzer ist
als die äußere Bogenlänge einer Laufradzelle. Ebenso kann die Auslaßkrümmung eines
Sichelraumes von der Einlaßöffnung des folgenden Sichelraumes durch-eine Strecke
getrennt werden, die kürzer ist als die äußere Bogenlänge einer Laufradzelle.