EP0654125B1

EP0654125B1 - Mehrstufige ejektorpumpe

Info

Publication number: EP0654125B1
Application number: EP93917751A
Authority: EP
Inventors: Thilo Volkmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-08-06
Filing date: 1993-08-05
Publication date: 1997-06-18
Anticipated expiration: 2013-08-05
Also published as: EP0654125A1; JPH08502110A; ATE154669T1; WO1994003733A1; US5584668A; DE59306796D1; DE9210496U1; JP2913117B2

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Ejektorpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ejektorpumpen dieser Art sind seit langem bekannt (FR-A1-25 77 284) und werden sowohl für das Herstellen von Vakuum als auch zum Fördern strömungsfähiger Stoffe verwendet. Zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrades, insbesondere bei hohen Saugwiderständen, ist eine hintereinanderliegende, mehrstufige Ausführungsform bekannt. Diese hat den Vorteil, daß die Strömungsenergie des Treibmediums, das entweder gasförmig oder flüssig sein kann, soweit verwendet wird, bis die Strömungsgeschwindigkeit unter einen mit konstruktivem Aufwand nicht mehr nutzbaren Wert herabgesunken ist.
Mehrstufige Ejektorpumpen haben aber grundsätzlich das Problem, daß die Baugröße mit der Zahl der Stufen überproportional zunimmt. Diese Tatsache liegt unter anderem darin begründet, daß der Querschnitt des Strömungskanals von Stufe zu Stufe zunehmen muß und somit insbesondere die Bauhöhe einer solchen Ejektorvorrichtung mit mehreren Stufen groß ist, ohne daß das ganze Volumen eines z. B. quaderförmigen Gehäuses ausgenutzt werden könnte.
Aufgabe der Erfindung ist es, Ejektorpumpen der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die Baugröße, insbesondere die Bauhöhe, trotz der notwendigen Erweiterung des Strömungskanals kleingehalten werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Ejektorpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Eine erfindungsgemäße Ejektorpumpe ist trotz ihrer großen Kompaktheit und Wirksamkeit vergleichsweise einfach zu fertigen, insbesondere aus einfachen (Massen)dreh- oder -fügeteilen. Die Fertigung kann aus nahezu beliebigem Werkstoff, wie z. B. Metall, Kunststoff, Glas, Keramik etc. erfolgen.
Das Prinzip eines ringförmig ausgebildeten Strömungskanals für eine Ejektorpumpe ist aus der DE-A1-34 20 652 grundsätzlich bereits bekannt - allerdings lediglich für eine einstufige Ejektorpumpe. Bei dieser einstufigen Ejektorpumpe kam es im wesentlichen auf eine besonders hohe Präzision bei der Realisierung ganz bestimmter Winkelverhältnisse und Längen im Bereich der Düse, der Mischzone und des Diffusors an. Diese wurde dadurch erreicht, daß alle wesentlichen Teile wie die Düse, die Mischzone und der Diffusor in nur einer oder beiden Endflächen einstückiger Blöcke ausgeformt wurden, was sich in einem einzigen Arbeitsgang auf einer numerisch gesteuerten Drehmaschine durchführen ließ und zu hohen Genauigkeiten und guten Wiederholungseigenschaften bei der Herstellung einer großen Anzahl von Pumpen führte. Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Ejektorpumpe liegt zum einen in ihrer Einstufigkeit und zum anderen darin, daß die Saugkammer, über welche dem ringförmigen, radial nach außen gerichtet wirksamen Strömungskanal der zu fördernde Stoff oder das Stoffgemisch zugeführt wird, als kreisringförmige, sich zum Strömungskanal hin querschnittserweiternde Nut ausgestaltet ist, wobei die Beaufschlagung dieser Ringnut mit dem zu fördernden Stoff oder Stoffgemisch über einige umfangsverteilte Verbindungsbohrungen, welche in einer gemeinsamen Vorkammer münden, erfolgt. Durch diese Bauart sowie das entsprechende Herstellungsverfahren dieser bekannten Ejektorpumpe ergeben sich ungünstige Strömungsverhältnisse für den in den ringförmigen Strömungskanal einströmenden zu fördernden Stoff oder das Stoffgemisch. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Ejektorpumpe ist ihre Fixierung auf eine ganz bestimmte Oberflächenkontur des Strömungskanals, welche optimale Pumpleistungen nur dann ermöglicht, wenn die Zähigkeit des Treibmediums und/oder des zu fördernden Stoffes oder Stoffgemisches in einem eng begrenzten Wertebereich liegt. Zur Lösung unterschiedlicher Förderaufgaben, insbesondere zur Förderung von Stoffen oder Stoffgemischen, deren Zähigkeit von den Idealbedingungen, für die diese Ejektorpumpe ausgelegt ist, abweichen oder für den Einsatz anderer Treibmedien sind jeweils andere Pumpen erforderlich. Zumindest muß derjenige Pumpenblock ausgetauscht werden, in dessen Stirnfläche die Düse, die Mischzone und der Diffusor eingearbeitet ist.
Gegenüber dieser, aus der DE-A1-34 20 652 bekannten, kreisförmig aufgebauten Ejektorpumpe hat die erfindungsgemäße Ejektorpumpe nach Anspruch 1 eine Reihe erheblicher Vorteile. Ein Vorteil besteht darin, daß es durch die Erfindung auf einfache Weise möglich ist, die ringförmige Geometrie des Strömungskanals mit sämtlichen damit verbundenen Vorteilen für die Realisierung einer mehrstufigen Ejektorpumpe zugänglich zu machen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Strömungsverhältnisse beim Eintritt des zu fördernden Stoffes oder Stoffgemisches in den Strömungskanal im Vergleich zu der aus der DE-A1-34 20 652 bekannten einstufigen Ejektorpumpe erheblich vergleichmäßigt werden. Ein weiterer Vorteil besteht in der trotz ihrer Mehrstufigkeit einfachen Herstellbarkeit der erfindungsgemäßen Ejektorpumpe, da sie aus einfachen, in Massenproduktion herstellbaren Dreh- oder Fügeteilen gefertigt werden kann, wobei die einzelnen Ejektorringe im Bedarfsfall nachgearbeitet oder ausgetauscht werden können, um die Ejektorpumpe für den jeweiligen Anwendungszweck zu optimieren.
Der Grundgedanke, auf dem vorliegende Erfindung basiert, nämlich bei einer mehrstufigen Ejektorpumpe den Strömungskanal ringförmig und für eine von radial innen nach radial außen gerichtete Durchströmung auszubilden, kann auch in einer zur Lehre des Anspruchs 1 alternativen Weise praktisch genutzt werden, nämlich dadurch, daß die die Mischzone und den Diffusor einer oder mehrerer Pumpenstufen aufweisenden Wandungsbereiche des Strömungskanals bezüglich der anderen Wandungsbereiche des Strömungskanals axial verstellbar sind (Anspruch 22). Dadurch werden die Strömungsverhältnisse im Strömungskanal an die jeweilige Förderaufgabe anpaßbar - und zwar auch bei solchen mehrstufigen Ejektorpumpen, bei denen zwischen der Saugkammer und dem Strömungskanal ein eine Engstelle bildender Durchtrittsspalt für den zu fördernden Stoff - wie bei der DE-A1-34 20 652 - fehlt.
Das "Treibmedium" kann im Sinne der Erfindung sowohl flüssig als auch gasförmig sein, ebenso der strömungsfähige Stoff oder das strömungsfähige Stoffgemisch.
"Ejektorringe" sind im Sinne der Erfindung bevorzugt voneinander unabhängige Einzelbauteile, die in das Pumpengehäuse eingebracht werden, was - wie nachfolgend noch gezeigt wird - auf die verschiedenste Weise geschehen kann. Sofern die Querschnittsverengung an dem Durchtrittsspalt für den strömungsfähigen Stoff oder das Stoffgemisch zwischen der jeweiligen Saugkammer und dem Strömungskanal nicht allzu groß ist, ist es auch möglich, die Ejektorringe einstückig mit den die Saugkammer bildenden Wandungsbereichen herzustellen.
Die Grundrißform der Ejektorringe (Ansicht in Axialrichtung) ist bevorzugt - aber nicht zwingend - kreisringförmig. Der Querschnitt der Ejektorringe (also im Axialschnitt gesehen) kann in weitem Maße variiert und den Anwendungsbedingungen angepaßt, insbesondere zylindrisch und, besonders bevorzugt, konisch (siehe Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 1 bis 4) sein. Die einen Teil der Wandung des Strömungskanals bildende Seitenfläche der Ejektorringe kann, vor allem nach radial außen gesehen, die verschiedensten Konturen erhalten (siehe Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 5 bis 9). Insbesondere können die auf die Achsrichtung des Strömungskanals bezogenen Neigungswinkel der Mischzone und der Diffusorzone unterschiedlich sein. Auch können die Ejektorringe eine gewellte, den effektiven Saugspalt vergrößernde Oberfläche aufweisen, wodurch die Strömungsverhältnisse im Strömungskanal durch lokale Querschnittsveränderungen beeinflußt werden (siehe Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 und 9). Es ist weiterhin vorteilhaft, seitlich - in Achsrichtung oberhalb der Ejektorringe gesehen - Strömungsleitprofile anzuordnen (siehe Ausführungsbeispiel nach Fig. 9), durch die einerseits Verwirbelungen, die bei der Mischung des zu fördernden Stoffes mit dem Treibmedium entstehen, relativ gering gehalten werden können. Andererseits ist es durch die Strömungsleitprofile möglich, die Restenergie des Treibmediums zu verringern, wodurch der Pumpenwirkungsgrad erhöht wird. Derartige Strömungsleitprofile sind nicht vorveröffentlicht.
Die Befestigung der Ejektorringe kann zwar grundsätzlich an den Stirnenden der die Saugkammern voneinander trennenden Trennwänden erfolgen, besonders vorteilhaft sind sie aber bereits vor der Montage, vorzugsweise einstückig, mit den besagten Trennwänden verbunden, so daß die aus Ejektorring und Trennwand bestehende Baueinheit in der Pumpe montiert wird (Anspruch 3).
Während in vielen Anwendungsfällen die Position der einzelnen Ejektorringe (in Axialrichtung gesehen) zueinander sowie gemeinsam in bezug auf die übrigen Pumpenteile unveränderlich bleiben kann, besteht ein besonderer Vorzug der Erfindung darin, daß die Axialposition der Ejektorringe und damit die Querschnittsform des Strömungskanals veränderbar ist (Ansprüche 4 bzw. 6). Diese Positionsveränderung kann auf die verschiedenste Weise vorgenommen werden, z. B. mittels Schiebeführungen oder Schraubengewinden, deren Durchmesser dem jeweiligen Durchmesser des betroffenen Ejektorringes entsprechen kann. Besonders einfach herzustellen, zu montieren und auch nachträglich von außen her zu verstellen, sind jedoch solche Verstelleinrichtungen, die aus teleskopähnlich ineinander verlaufenden Rohren bestehen, an deren Stirnenden (strömungskanalseitig) radial und axial bzw. konisch gerichtete Wandungsteile anschließen, die als Trennwände für die benachbarten Saugkammern dienen und deren ringförmigen Stirnflächen selbst als Teil der Wandung und des Strömungskanals dienen bzw. den jeweiligen Ejektorring tragen.
Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebenen, erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so daß die in dem jeweiligen Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der eine erfindungsgemäße mehrstufige Ejektorpumpe dargestellt ist. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: eine erfindungsgemäße mehrstufige Ejektorpumpe in Axialschnittdarstellung;
Fig. 2: eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ejektorpumpe in der gleichen Schnittdarstellung wie in Fig. 1 - ausschnittsweise;
Fig. 3: - eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ejektorpumpe, wiederum im Axialschnitt (Schnitt entlang der Linie III-III gemäß Fig. 4);
Fig. 4: von derselben Ejektorpumpe wie in Fig. 3 eine Ansicht der Pumpe von oben (Schnitt entlang der Linie IV-IV gemäß Fig. 3);
Fig. 5: eine alternative Ausführungsform der Ejektorringe mit gewellter Oberfläche (perspektivische Darstellung eines kreissegmentförmigen Ausschnitts einer Ejektorringanordnung einer erfindungsgemäßen Ejektorpumpe);
Fig. 6: eine alternative Strömungskanalform zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 in einer Axialschnittdarstellung - ausschnittsweise;
Fig. 7: eine weitere Strömungskanalform an demselben Ausführungsbeispiel in einer ausschnittsweisen Axialschnittdarstellung der halben Ejektorpumpe;
Fig. 8: eine beispielhafte Darstellung möglicher Ejektorringausführungen am Beispiel eines Ejektorringsets in einer Axialschnittdarstellung sowie
Fig. 9: eine perspektivische Darstellung eines Ejektorpumpensegmentes, welches zusätzlich mit Strömungsleitprofilen ausgestattet ist.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die insgesamt mit 100 gekennzeichnete vierstufige Ejektorpumpe ein kreiszylindrisches Gehäuse 26 auf, das aus einem Bodenteil 26A mit einem zentralen Einlaß 23 für das zu fördernde Medium, einem Deckelteil 26C mit einem gemeinsamen Auslaß 14 für das Treibmedium und das zu fördernde Medium sowie einem zwischen dem Deckelteil und dem Bodenteil angeordneten Ejektortragteil 268 besteht.
In die Verbindungsstelle zwischen dem Deckelteil 26C und dem Ejektortragteil 26B ist eine Trennwand 6 eingefügt, deren deckelseitige Oberfläche gemeinsam mit dem Deckelteil 26C eine Abströmkammer 11 begrenzt. Ein zentral an der Trennwand 6 vorgesehener und von dieser in Richtung auf den Deckel 26C abstehender sowie den Deckel 26 durchdringender Rohrstutzen 27 bildet einen Einlaß 13 für das Treibmedium, in welchen eine Blende 19 zur Vorverteilung des Treibmediums über den gesamten Eintrittsquerschnitt eingebaut sein kann und dem ein Feststoffilter 20 vorgeschaltet sein kann, um Erosionserscheinungen im Bereich der noch zu erläuternden Eintrittsdüse 22A zu vermeiden. Im übrigen ist die Trennwand 6 in ihrem radialen Außenbereich mit umfangsverteilten Bohrungen 14A versehen, welche - auch unmittelbar - als Auslaß dienen können und denen Schalldämpfer 12 in Strömungsrichtung nachgeschaltet sein können.
Auf der dem Deckelteil 26C abgewandten Seite der Trennwand 6 bildet ihre kreisringförmige Oberfläche ein Wandungsteil 22E eines Strömungskanals 22. Dem Wandungsteil 22E gegenüberliegend und von ihm axial beabstandet ist ein Wandungsteil 22F vorgesehen, welches aus konzentrisch zueinander und mit radialem Abstand voneinander angeordneten, noch zu erläuternden Ejektorringen 2 bis 5 und einer zentralen Ejektorscheibe 1 gebildet wird. Nach radial außen wird der Strömungskanal 22 durch die Innenfläche eines kreiszylindrischen Wandungsbereiches des Ejektortragteils 26B verschlossen. Auf diese Weise erhält der Strömungskanal 22 eine Ringform. Dadurch, daß das Treibmedium über den zentralen Einlaß 13 zugeführt und das Treibmedium und das Fördermedium gemeinsam durch die radial außen liegenden Bohrungen 14A aus dem Strömungskanal 22 abgeführt werden, ist der Strömungskanal für eine von radial innen nach radial außen gerichtete Strömung ausgebildet, wie es für eine einstufige Ejektorpumpe aus der DE-A1-34 20 652 grundsätzlich bereits bekannt ist.
Das Ejektortragteil 26B besteht aus dem schon erwähnten zylindrischen und einem kreisscheibenförmigen Wandungsteil, welches als Trennwand 26D dient.
Auf der zum Bodenteil 26A weisenden Seite begrenzt die Trennwand 26D gemeinsam mit dem Bodenteil 26A eine Vorkammer 7, in der eine Vorverteilung des über den Einlaß 23 zuströmenden zu fördernden Mediums stattfindet.
Auf der der Vorkammer 7 abgewandten Seite der Trennwand 26D trägt letztere die Ejektorringe 2 bis 5 sowie die Ejektorscheibe 1. Zu diesem Zweck sind die Ejektorringe mit Trennwänden 25A, 25B, 25C und 25D versehen (in dem Ausführungsbeispiel sind die Ejektorringe mit den Trennwänden einstückig verbunden), wobei die Trennwände in dem dargestellten Ausführungsbeispiel etwa kreiszylindrische Rohrabschnitte unterschiedlicher Länge bilden, deren Länge nach radial außen gleichmäßig abnimmt, so daß der Strömungsquerschnitt des Strömungskanals 22 nach radial außen hin auch in Achsrichtung zunehmend größer wird. Bei dieser Ausführungsform des Strömungskanals 22 weist das durch diesen strömende Gemisch aus Treibmittel und zu förderndem Medium neben der radialen eine axiale Strömungskomponente auf. Dies gilt auch für eine Ausführungsform, bei der Wandungsteil 22E gemäß der strichdoppeltpunktierten Linie in Fig. 1 parallel zum Wandungsteil 22F verläuft. Es ist jedoch ebenfalls möglich, die axiale Strömungskomponente dadurch vollständig zu eliminieren, daß der Wandungsteil 22F entlang der strichpunktierten Linie in Fig. 1 verlaufend und der Wandungsteil 22E zu diesem parallel angeordnet sind. In diesem Falle herrscht in dem Strömungskanal 22 eine reine Radialströmung. Durch eine Ausgestaltung des Wandungsteils 22E gemäß der gestrichelten Linie in Fig. 1, wodurch der Strömungskanal 22 Sich in Richtung nach radial außen nach oben erweitert, kann zusätzlich die Fliehkraft für das Treibmedium ausgenutzt werden, wodurch sich gegebenenfalls der Wirkungsgrad der Ejektorpumpe erhöhen läßt.
Weitere Gestaltungsmöglichkeiten des Strömungskanals 22 sind in den Fig. 6 und 7 dargestellt. Bei dem in der linken Hälfte von Fig. 6 dargestellten Strömungskanal 22 ist der Wandungsteil 22F nach radial außen hin nach unten geneigt, so daß die Strömung eine axiale Komponente umfaßt. Durch den konvex gewölbten Wandungsteil 22E wird eine Fliehkraftnutzung für das Treibmedium angestrebt. Im Gegensatz hierzu weist der auf der rechten Seite von Fig. 6 dargestellte Strömungskanal eine kegelige, nach radial außen hin nach unten geneigte Oberfläche auf, so daß die Fliehkraftnutzung unterbleibt. Es ist also ohne weiteres möglich, die Geometrie des Strömungskanals 22 durch den Einsatz verschiedener Wandungsteile 22E an unterschiedliche Treibmedien und/oder zu fördernde Fluide anzupassen.
Während bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen der Wandungsteil 22F zwar teils geneigt, jedoch plan ausgeführt war, kann aber auch ein gekrümmter Verlauf vorteilhaft sein, wie er in Fig. 7 dargestellt ist. In diesem Fall weisen die Ejektorscheibe 1 und die Ejektorringe 1-4 eine konvex, gekrümmte Oberfläche auf. Auch kann die Oberfläche der Ejektorringe in einer wie in Fig. 5 dargestellten oder ähnlichen Weise gewellt sein, so daß von den Ejektorringen 1 bis 4 radial nach außen weisende Strömungsmulden 41 gebildet werden, die eine ausrichtende Wirkung auf die im Strömungskanal 22 herrschende Strömung ausüben. Auch kann vorteilhaft sein, wie in Fig. 8 dargestellt, die zur Saugkammer 15 bis 18 weisende Unterseite 42 der Ejektorringe 2 bis 4 bzw. der Ejektorscheibe 1 konkav auszubilden und/oder die den Durchtrittsspalten 22D zugewandten Kanten 43 der Ejektorringe 2 bis 4 abzurunden, wodurch die Ausströmrichtung des durch dies Durchtrittsspalten strömenden zu fördernden Fluids beeinflußt werden und die Wirbelbildung in der Mischzone 228 verringert werden kann.
Die Trennwände 25A bis 25D und ein die Ejektorscheibe 1 tragendes, ebenfalls als Trennwand dienendes Sockelelement 25E schließen zwischeneinander ringförmige Saugkammer 15 bis 18 ein. Die Trennwand 26D weist Durchbrechungen 28 bis 31 als Zutrittsöffnungen des zu fördernden Mediums von der Vorkammer 7 in die Saugkammern 15 bis 18 auf. Die Durchbrechungen können umfangsverteilt angeordnet und zumindest teilweise mit Rückschlagklappen 8 bis 12 versehen sein. Diese Rückschlagklappen sind hinsichtlich ihrer Funktion und Anordnung bei Ejektorpumpen bekannt (z. B. FR-A1-2 577 284). - Sie dienen bei mehrstufigen Ejektorpumpen dazu, ein verbessertes Vakuum zu erhalten, indem die Saugkammern, die nur einen relativ geringen Unterdruck erzeugen können, bei Erreichen dieses ihres Unterdruckes von den anderen Stufen, die einen höheren Unterdruck erzeugen können, mechanisch getrennt werden. Dies beginnt mit der letzten und endet in der Regel mit der zweiten Saugstufe.
Die radial äußeren Kanten der Ejektorscheibe 1 bzw. der Ejektorringe 2 bis 4 bilden mit der Radialinnenkante des jeweils radial außen liegend benachbarten Ejektorringes 2 bis 5 einen eine Engstelle bildenden Durchtrittsspalt 22D für das zu fördernde Fluid von der jeweiligen Saugkammer in den Strömungskanal 22. Die Durchtrittsspalte 22D sind in den dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispielen jeweils ringförmig. Sie können - zumindest bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und 2 - grundsätzlich aber auch aus umfangsverteilten Durchbrechungen bestehen. Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel, bei welchem die Ejektorringe 2 bis 4 sowie die Ejektorscheibe 1 Strömungsmulden 41 umfassen, weisen die Durchtrittsspalte 22D sich periodisch erweiternde und verengende Struktur auf.
Als Eintrittsdüse des Treibmediums in den Strömungskanal 22 dient die ringförmige Düse 22A, welche von der Ejektorscheibe 1 und dem der Ejektorscheibe 1 gegenüberliegenden zentralen Bereich der Trennwand 6 gebildet wird. Bei den einzelnen Ejektorringen 2 bis 5 dient jeweils der radial außen liegende Bereich als Diffusor 22C und der radial innen liegende Bereich des Ejektorringes als Mischzone 228.
In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden axial einander gegenüberliegenden Wandungsteile 22E und 22F des Strömungskanals 22 in etwa spiegelsymmetrischer Weise aufgebaut und mit Saugkammern versehen. In diesem Fall erfolgt der Auslaß des Treibmediums und des zu fördernden Mediums aus dem Strömungskanal 22 nach radial außen.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und 4 sind die Ejektorringe und die Ejektorscheibe axial verstellbar. Zu diesem Zweck weisen die die Ejektorringe tragenden Trennwände 25A und 25B an ihrem dem Ejektorring gegenüberliegenden Ende einen kreisringförmigen Wandungsbereich 25D und 25E auf, welcher radial innen von je einem Rohr 32 bzw. 33 getragen wird. Auch die Ejektorscheibe 1 wird von einem Rohr (Rohr 34) getragen und das Gehäuse 26 weist einen zentralen Rohrstutzen 35 auf. Das Rohr 34 weist auf seinem Außenumfang ein Schraubengewinde auf, welches mit einem Innengewinde korrespondiert, das an dem Rohr 32 vorgesehen ist. Das Rohr 32 trägt ebenfalls ein Außengewinde, was wiederum mit einem Innengewinde des Rohres 33 korrespondiert und das Rohr 33 trägt ein Außengewinde, welches mit einem Innengewinde des Rohrstutzens 35 korrespondiert. Auf diese Weise sind alle Rohre 32, 33, 34, 36 und der Rohrstutzen 35 und mit ihnen die von ihnen getragene Ejektorscheibe bzw. die Ejektorringe teleskopähnlich in Axialrichtung der Pumpe durch Verdrehen teleskopierbar.
In der Fig. 3 ist in der linken Bildhälfte eine Relativposition der Ejektorringe und der Ejektorscheibe dargestellt, wie sie den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 2 entspricht, während in der rechten Bildhälfte der Fig. 3 die Ejektorringe so verstellt sind, daß der Querschnitt des Strömungskanals 22 der radial außen hin sich stark erweitert.
Je nach Treibmedium (Gas-, Flüssigkeits-, Dampfstrahl) läßt sich der Querschnitt des Strömungskanals und damit der Durchsatz an zu förderndem Fluid und der Energieverbrauch einstellen.
Bei allen Ausführungsformen wird die zentral liegende Ejektorscheibe über den zentralen Einlaß 13 mit dem Treibmedium beaufschlagt, das dann nach radial außen strömt und hierbei Unterdrücke in unterschiedlicher Höhe - abhängig von der Geometrie der einzelnen Ejektorringe und der Ringe zueinander - zwischen den einzelnen Ejektorscheiben erzeugt, wobei unterschiedliche Saugwirkungen an den Durchtrittsspalten 22D entstehen.
Im übrigen können im Rahmen der Erfindung auch Ejektorringsegmente an Stelle vollständiger Ejektorringe verwendet werden.
In Fig. 9 ist eine weitere Ausführungsform einer Ejektorpumpe dargestellt, bei welcher - in Strömungsrichtung gesehen - jeweils auf gleicher Höhe mit den Durchtrittsspalten 22D Strömungsleitprofile 37, 38, 39 im Strömungskanal 22 angeordnet sind. Die Strömungsleitprofile 37 bis 39 weisen einen symmetrischen, tragflügelähnlichen Querschnitt auf und sind derart orientiert, daß die runden Kopfseiten in Richtung des Ejektorpumpenzentrums weisen, d. h. dem anströmenden Fluid zugewandt sind, die spitzen Schwanzseiten in Strömungsrichtung weisen. Die Strömungsleitprofile 37 bis 39 werden an vertikalen, die Radialejektorpumpe in Kreissegmente unterteilenden Trennwänden 40 gehalten. Durch den Einsatz derartiger Strömungsleitprofile 37 bis 39 bzw. Trennwände 40, die im übrigen auch einzeln eingesetzt werden können, wird das im Strömungskanal 22 befindliche Gemisch aus Treibmedium und zu förderndem Fluid teilweise in seiner Richtung abgelenkt, wodurch einerseits die Wirbelbildung - insbesondere in den Mischzonen 228 -, andererseits durch eine verbesserte Strömung die Restenergie des Treibmediums verringert werden kann.

Bezugszeichenliste:

1: Ejektorscheibe
2: Ejektorring
3: Ejektorring
4: Ejektorring
5: Ejektorring
6: Trennwand
7: Vorkammer
8: Rückschlagklappe
9: Rückschlagklappe
10: Rückschlagklappe
11: Anströmkammer
12: Schalldämpfer
13: Einlaß
14: Auslaß
14: A Bohrungen
15: Saugkammer
16: Saugkammer
17: Saugkammer
18: Saugkammer
19: Blende
20: Feststoffilter
22: Strömungskanal
22A: Düse
22B: Mischzone
22C: Diffusor
22D: Durchtrittsspalt
22E: Wandungsteil
22F: Wandungsteil
23: Einlaß
25A: Trennwand
25B: Trennwand
25C: Trennwand
25D: Trennwand
25E: Trennwand
26: Gehäuse
26A: Bodenteil
26B: Ejektortragteil
26C: Deckelteil
26D: Trennwand
27: Rohrstutzen
28: Durchbrechungen
29: Durchbrechungen
30: Durchbrechungen
31: Durchbrechungen
32: Rohr
33: Rohr
34: Rohr
35: Rohrstutzen
36: Rohr
37: Strömungsleitprofil
38: Strömungsleitprofil
39: Strömungsleitprofil
40: Trennwand
41: Strömungsmulde
42: Unterseite

Claims

Mehrstufige Ejektorpumpe (100) zum Saugen und/oder Fördern strömungsfähiger Stoffe oder Stoffgemische mit Hilfe eines fluiden Treibmediums mit einem Gehäuse (26),
- mit mindestens einem Einlaß (27) für das Treibmedium,

- mit mindestens einem Einlaß (23) für den strömungsfähigen Stoff oder das Stoffgemisch,

- mit mindestens einem Strömungskanal (22) für die Mischung und gemeinsame Durchströmung von Treibmedium und strömungsfähigem Stoff oder Stoffgemisch mit mindestens einer Düse (22A), mehreren Mischzonen (22B) und mehreren Diffusoren (22C),

- mit mindestens einer Saugkammer (15,16,17 oder 18) je Pumpenstufe, die, ggf. über eine gemeinsame Vorkammer (7), mit dem Einlaß (23) für den strömungsfähigen Stoff einerseits und dem Strömungskanal (22) andererseits fluidisch verbunden sind,
wobei als fluidische Verbindung zum Strömungskanal (22) mindestens ein eine Engstelle bildender Durchtrittsspalt (22D) für den strömungsfähigen Stoff oder das Stoffgemisch vorgesehen ist, und

- mit mindestens einem gemeinsamen Auslaß (14) für das Treibmedium und den strömungsfähigen Stoff oder das Stoffgemisch,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Strömungskanal (22) ringförmig und für eine von radial innen nach radial außen gerichtete Durchströmung ausgebildet ist, wobei die Strömungskanalwandung im wesentlichen von zwei einander mit axialem Abstand gegenüberliegenden, etwa scheibenförmigen oder ringscheibenförmigen Wandungsteilen (22E und 22F) gebildet werden und

daß zumindest eines der beiden Wandungsteile (22E, 22F) aus etwa konzentrisch zueinander angeordneten, die Durchtrittsspalte (22D) für den strömungsfähigen Stoff oder das Stoffgemisch bildenden oder aufweisenden Ejektorringen (2, 3, 4, 5) besteht, welche den Strömungskanal (22) und die Saugkammern (15 bis 18) räumlich voneinander trennen.
Mehrstufige Ejektorpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugkammern (15 bis 18) ringförmig sind.
Mehrstufige Ejektorpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ejektorringe (2 bis 5) mit im Winkel zu ihnen orientierten, insbesondere zylindrischen und/oder konischen Trennwänden (25A bis 25E) zum Abtrennen benachbarter Saugkammern (15 bis 18) voneinander versehen sind.
Mehrstufige Ejektorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ejektorringe (2 bis 5) in axialer Richtung verstellbar am bzw. bezüglich des Gehäuses (26), befestigt sind.
Mehrstufige Ejektorpumpe nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch teleskopähnlich ineinander verlaufende Rohre (32 bis 35) zur Axialverstellung der Ejektorringe (2 bis 5).
Mehrstufige Ejektorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ejektorringe (2 bis 5) einstückig mit Trennwänden (25A bis 25E) zu Abtrennen benachbarter Saugkammern (15 bis 18) voneinander versehen sind.
Mehrstufige Ejektorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundrißform der Ejektorringe kreisringförmig ist.
Mehrstufige Ejektorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Achsrichtung des Strömungskanals (22) bezogenen Neigungswinkel der Mischzone (22B) und der Diffusoren (22C) unterschiedlich sind.
Mehrstufige Ejektorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Ejektorringe (2 bis 5) Mittel zur lokalen Querschnittsveränderung des Strömungskanals (22), wie eine gewellte Oberfläche, aufweisen.
Mehrstufige Ejektorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich der Ejektorringe (2 bis 5) strömungsleitprofile (37 bis 39) insbesondere mit Tragflügel ähnlichem Querschnitt mit in Richtung des Ejektorpumpenzentrums weisenden runden Kopfseiten, angeordnet sind.
Mehrstufige Ejektorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine im Einlaß (13) für das Treibmedium vorgesehene Blende (19) zur vorverteilung des Treibmediums über den gesamte Eintrittquerschnitts.
Mehrstufige Ejektorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch Auslaßöffnungen (14A) in Strömungsrichtung nachgeschaltete Schalldämpfer (12).
Mehrstufige Ejektorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch ein Ejektortragteil, bestehend aus einem zylindrischen Wandungsteil (26B) und einem kreisscheibenförmigen Wandungsteils (26D).
Mehrstufige Ejektorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsquerschnitt des Strömungskanals (22) nach außen hin auch in Achsrichtung zunehmend größer wird.
Mehrstufige Ejektorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegenüberliegenden Wandungsteile (22E und 22F) des Strömungskanals (22) einen, insbesondere konvex, gekrümmten Verlauf haben.
Mehrstufige Ejektorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Geometrie des Strömungskanals (22) durch den Einsatz verschiedener Wandungsteile (22E) an unterschiedliche Treibmedien und/oder zu fördernde Fluide anpassbar ist.
Mehrstufige Ejektorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Saugkammern (15 bis 18) weisenden Unterseiten (42) der Ejektorringe (2 bis 4) beziehungsweise der Ejektorscheibe (1) konkav ausgebildet sind.
Mehrstufige Ejektorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die den Durchtrittsspalt (22D) zugewandten Kanten (43) der Ejektorringe (2 bis 4) abgerundet sind.
Mehrstufige Ejektorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsspalte (22D) zwischen den Saugkammer (15 bis 18) und dem Strömungskanal (22) aus umfangsverteilten Durchbrechungen bestehen oder sich eine periodisch erweiternde und verengende Struktur aufweisen.
Mehrstufige Ejektorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Ejektorringe (2 bis 4) sowie die Ejktorscheibe (1) Strömungsmulden (41) aufweisen.
Mehrstufige Ejektorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 20, gekennzeichnet, durch Ejektorringsegmente anstelle vollständiger Ejektorringe.
Mehrstufige Ejektorpumpe (100) zum Saugen und/oder Fördern strömungsfähiger Stoffe oder Stoffgemische mit Hilfe eines fluiden Treibmediums mit einem Gehäuse (26),
- mit mindestens einem Einlaß (27) für das Treibmedium,

- mit mindestens einem Einlaß (23) für den strömungsfähigen Stoff oder das Stoffgemisch,

- mit mindestens einem Strömungskanal (22) für die Mischung und gemeinsame Durchströmung von Treibmedium und strömungsfähigem Stoff oder Stoffgemisch mit mindestens einer Düse (22A), mehreren Mischzonen (22B) und mehreren Diffusoren (22C),

- mit mindestens einer Saugkammer (15,16,17 oder 18) je Pumpstufe, die, ggf. über eine gemeinsame Vorkammer (7), über den Einlaß (23) für den strömungsfähigen Stoff einerseits und mit dem Strömungskanal (22) andererseits fluidisch verbunden sind,

- mit mindestens einem gemeinsamen Auslaß (14) für das Treibmedium und den strömungsfähigen Stoff oder das Stoffgemisch,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Strömungskanal (22) ringförmig und für eine von radial innen nach radial außen gerichtete Durchströmung ausgebildet ist, wobei die Strömungskanalwandungen im wesentlichen von zwei zueinander mit axialem Abstand gegenüberliegenden, etwa scheibenförmigen oder ringscheibenförmigen Wandungsteilen (22E und 22F) gebildet werden und

daß die die Mischzone (22B) und den Diffusor (22C) einer oder mehrerer Pumpenstufen aufweisenden Wandungsbereiche des Strömungskanals (22) bezüglich der anderen Wandungsbereiche des Strömungskanals (22) axial verstellbar sind.
Mehrstufige Ejektorpumpe nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugkammern ringförmig sind.
Mehrstufige Ejektorpumpe nach Anspruch 22 oder 23, gekennzeichnet durch teleskopähnlich ineinander verlaufende Rohre zur Axialverstellung der verschiedenen Wandungsbereiche des Strömungskanals (22) zueinander.