EP2783073B1 - Flüssigkeitsring-vakuumpumpe und flügelrad dafür - Google Patents

Flüssigkeitsring-vakuumpumpe und flügelrad dafür Download PDF

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EP2783073B1
EP2783073B1 EP12791749.0A EP12791749A EP2783073B1 EP 2783073 B1 EP2783073 B1 EP 2783073B1 EP 12791749 A EP12791749 A EP 12791749A EP 2783073 B1 EP2783073 B1 EP 2783073B1
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EP
European Patent Office
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impeller
liquid
vacuum pump
ring vacuum
pump
Prior art date
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EP2783073A2 (de
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Heiner KÖSTERS
Matthias Tamm
Daniel SCHÜTZE
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Sterling Industry Consult GmbH
Original Assignee
Sterling Industry Consult GmbH
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Publication date
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    • F04C19/00—Rotary-piston pumps with fluid ring or the like, specially adapted for elastic fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F05C2251/00—Material properties
    • F05C2251/02—Elasticity

Definitions

  • the invention relates to a liquid ring vacuum pump with a pump housing and an impeller mounted eccentrically in the pump housing.
  • the invention also relates to an impeller for such a pump.
  • Pumps of this type can be used to evacuate containers or other enclosed spaces. An inlet opening of the pump is connected to the room to be evacuated, the gas contained in the room is sucked in through the inlet opening, compressed in the pump and released again through an outlet opening.
  • liquid ring vacuum pumps In liquid ring vacuum pumps, a liquid ring is kept in motion by the impeller, so that the chambers between the vanes of the impeller are closed off by the liquid ring. Since the impeller is eccentrically mounted in the pump housing, the liquid ring penetrates into the chamber to different extents, depending on the angular position of the impeller, and thus acts as a piston that changes the volume of the chamber. Since the entire force required for this is transmitted through the impeller, the impeller is a highly stressed component.
  • the impeller is subjected to a strong alternating load, since the force on the blades acts in different directions depending on whether the liquid ring moves into the chambers or moves out of the chambers.
  • the impeller is designed with high rigidity.
  • the high rigidity ensures that the impeller is not deformed under the alternating loads. Deformation of the impeller is undesirable because larger tolerances between the impeller and the pump housing are then required.
  • the leakage flow increases due to larger tolerances, which also means a reduction in the efficiency of the pump.
  • the impeller is subjected to several loads.
  • the pressure load on the wings comes to the fore.
  • a strong pressure change is observed, which leads to an alternating load due to bending.
  • high alternating bending stresses occur at the leaf root. These are further increased if condensate is conveyed.
  • cavitation cannot be prevented with a liquid ring vacuum pump. Cavitation not only leads to damage to the surface, additional bending alternating stresses also occur in addition to the above-mentioned loads.
  • materials must be selected that can withstand these loads.
  • the impeller mainly consists of metallic materials. We find welded steel structures, cast iron wheels, stainless steel or bronze wheels. The modulus of elasticity for these materials is regularly greater than 100,000 N / mm 2 . Impellers made of fiber-reinforced plastics are also known, CN 201650734 . The modulus of elasticity is then of the order of 20,000 N / mm 2 .
  • Impellers made of fiber-reinforced plastics are also known, CN 201650734 .
  • the modulus of elasticity is then of the order of 20,000 N / mm 2 .
  • the strength of the material When selecting the materials, the strength of the material, the chemical resistance, the cavitation resistance and the price play a particularly important role.
  • a disadvantage of impellers with high rigidity is that sudden loads which the impeller experiences during the operation of the pump are transmitted to other components of the pump essentially unfiltered. Sudden loads on the impeller are particularly to be expected if cavitation occurs in the liquid ring. If the impeller has a high level of rigidity, it is essential to avoid operating conditions in which there is a risk of cavitation. Liquid ring vacuum pumps are therefore usually operated in such a way that a clear distance from the cavitation limit is maintained at all times. However, this sacrifices part of the possible efficiency.
  • the invention is based on the object of presenting a liquid ring vacuum pump in which the risk of damage from cavitation is reduced.
  • the object is achieved with the features of claim 1.
  • the impeller consists of a material whose modulus of elasticity is less than 4000 N / mm 2 .
  • Advantageous embodiments can be found in the subclaims.
  • the invention thus proposes an impeller that deforms under the influence of forces much more than corresponding impellers made of classic materials. Due to its flexibility, the material is suitable for giving in to the alternating load and the cavitation forces that occur, thereby relieving tension.
  • the invention has recognized that the associated disadvantages are offset by the improved resistance of the pump to cavitation. The sudden loads that occur during cavitation are cushioned by the impeller and not transmitted unfiltered to the other components of the pump. This makes it possible to operate the pump closer to the cavitation limit without significantly reducing the service life. Operating near the cavitation limit increases the efficiency of the pump.
  • Damage from cavitation can also occur on the impeller itself.
  • the surface is initially attacked by high local loads. The damage can then continue into the structure of the impeller. This occurs in particular if the impeller is made of a fiber-reinforced material. Where the fibers come from kick the surface of the impeller, because the surface is susceptible to initial damage. When cavitation occurs, cavitation bubbles can attach to these exposed fibers and lead to severe surface damage when imploded.
  • the impeller is therefore preferably made of a non-fiber reinforced material. The result is a homogeneous surface that has fewer points of attack for damage.
  • Unreinforced plastic materials also have the advantage that the noise emissions in cavitation mode are low, since unreinforced plastics have good damping behavior. Examples include polyoxymethylene (POM), polyether ether ketones (PEEK), polyamides (PA), polybutylene terephthalate (PBT), polycarbonates (PC), polyphenylene sulfide (PPS).
  • POM polyoxymethylene
  • PEEK polyether ether ketones
  • PA polyamides
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PC polycarbonates
  • PPS polyphenylene sulfide
  • the elastic modulus of these materials is between 2000 N / mm 2 and 4000 N / mm 2 .
  • the impeller is preferably provided with a hub, via which a coherent connection with a shaft of the pump can be established.
  • the shaft is mounted eccentrically in the pump housing, while the hub is centered in the impeller.
  • a plurality of vanes extend radially outward from the hub.
  • the number of wings can be, for example, between 10 and 20.
  • the chambers enclosed between two blades together with the liquid ring form the working chambers of the pump.
  • the chambers are open towards one end to enable the gas to be conveyed to be supplied and removed.
  • the impeller borders on one Control disc of the pump, in which inlet openings and outlet openings are provided in suitable positions.
  • the gap between the wings and the control disc is kept as small as possible in order to minimize the leakage flow.
  • the vanes can be inclined relative to the axial direction, so that the impeller is pressed in the direction of the control disk by the flow force.
  • the chambers are preferably closed on the opposite end face of the impeller.
  • the impeller can comprise a disk-shaped projection which extends radially outward from the hub so far that the disk-shaped projection projects over its entire circumference into the liquid ring during operation of the pump.
  • the wings preferably project further into the liquid ring than the disk-shaped projection.
  • the invention also relates to an impeller for such a liquid ring vacuum pump.
  • the impeller includes a hub for a positive connection to an eccentrically mounted shaft of the pump.
  • a plurality of vanes extend radially outward from the hub.
  • the wings are covered by a disk-shaped projection over at least half of their radial extent.
  • the impeller consists of a material whose modulus of elasticity is less than 4000 N / mm 2 .
  • the impeller is preferably made in one piece from a plastic material, the plastic material being further preferably unreinforced.
  • the impeller can with further features are developed, which are described above with reference to the pump according to the invention.
  • an impeller 14 is mounted eccentrically in a pump housing 20. Liquid in the interior of the pump is carried along by the rotating impeller 14 and forms a liquid ring which extends radially inward from the outer wall of the pump housing 20. Due to the eccentric mounting, the vanes of the impeller 14 project into the liquid ring at different depths depending on the angular position. The volume of a chamber 22 enclosed between two flights changes as a result. The liquid ring thus acts like a piston which moves up and down in the chamber during one revolution of the impeller 14.
  • a channel leads from an inlet opening 16 into the interior of the pump, in which the impeller 14 rotates.
  • the channel 16 opens out in the area in which the vanes of the impeller 14 emerge from the liquid ring, in which the chamber enclosed between two vanes increases. Gas will pass through the enlarging chamber the inlet opening 16 is sucked into the chamber. After the chamber has reached its maximum volume, the liquid ring penetrates the chamber again as the impeller 14 rotates further. When the gas is sufficiently compressed by the further penetrating liquid ring, it is released again at atmospheric pressure through an outlet opening 17.
  • Such a liquid ring vacuum pump serves to evacuate a space connected to the inlet opening 16 to a pressure of, for example, 50 millibars.
  • the impeller 14 is connected via a shaft 18 to a drive motor 19.
  • the pump is designed in a block construction, the drive and the impeller 14 are therefore accommodated together in the pump housing 20. Electrical energy is supplied to the drive 19 via a control unit 21 arranged on the pump housing 20 and the speed of the pump is set.
  • the impeller 14 has according to Fig. 3 fifteen vanes 23 extending radially outward from a central hub 24.
  • the impeller 14 is connected to the shaft 18 of the pump via the hub 24.
  • the wings 23 have a three-dimensional shape, which includes a curvature with respect to the radial direction.
  • visible end face of the impeller 14 points in the installed state in the direction of the control disc of the pump.
  • the chambers 22 arranged between each two vanes 23 are thus open to the control disk, so that the gas to be conveyed can be supplied and discharged through openings in the control disk.
  • the impeller 14 On its opposite end face, the impeller 14 has a disc-shaped projection 25 which is different from the Hub 24 extends radially outward.
  • the radial extension of the disk-shaped projection 25 is such that the disk-shaped projection 25 plunges into the liquid ring over its entire circumference when the pump is in operation.
  • the wings 23 protrude somewhat beyond the disk-shaped projection 25 in the radial direction, so that an effective force transmission between the wings 23 and the liquid ring is achieved.
  • the impeller 14 is made in one piece from a non-fiber-reinforced plastic material.
  • the elastic modulus of the material is between 2000 N / mm 2 and 4000 N / mm 2 .
  • the material is therefore comparatively flexible, so that sudden loads on the impeller can be partially absorbed by the material.
  • the impeller Since the material is not fiber-reinforced, the impeller has a homogeneous surface. Even if large pressure and speed peaks occur locally as a result of cavitation in the operating fluid, the surface withstands the loads and there is no damage to the impeller. For this reason, the liquid ring vacuum pump can be operated closer to the cavitation limit by the impeller according to the invention, so that the efficiency of the pump is increased.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe mit einem Pumpengehäuse und einem exzentrisch in dem Pumpengehäuse gelagerten Flügelrad. Die Erfindung betrifft außerdem ein Flügelrad für eine solche Pumpe. Pumpen dieser Art können zum Evakuieren von Behältern oder sonstigen abgeschlossenen Räumen verwendet werden. Eine Eingangsöffnung der Pumpe wird an den zu evakuierenden Raum angeschlossen, das in dem Raum enthaltene Gas wird durch die Eingangsöffnung angesaugt, in der Pumpe komprimiert und durch eine Ausgangsöffnung wieder abgegeben.
  • In Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen wird durch das Flügelrad ein Flüssigkeitsring in Bewegung gehalten, so dass die Kammern zwischen den Flügeln des Flügelrads durch den Flüssigkeitsring abgeschlossen werden. Da das Flügelrad exzentrisch in dem Pumpengehäuse gelagert ist, dringt der Flüssigkeitsring je nach Winkelstellung des Flügelrads unterschiedlich weit in die Kammer ein und wirkt dadurch als Kolben, der das Volumen der Kammer verändert. Da die gesamte dafür erforderliche Kraft durch das Flügelrad übertragen wird, ist das Flügelrad ein hoch belastetes Bauteil.
  • Insbesondere unterliegt das Flügelrad einer starken Wechselbelastung, da die Kraft auf die Flügel in unterschiedlichen Richtungen wirkt je nachdem, ob der Flüssigkeitsring sich in die Kammern hinein bewegt oder aus den Kammern heraus bewegt. Bislang ging man davon aus, dass ein zuverlässiger und schwingungsarmer Betrieb der Pumpe nur dann möglich ist, wenn das Flügelrad mit hoher Steifigkeit ausgelegt ist. Durch die hohe Steifigkeit wird erreicht, dass eine Verformung des Flügelrads unter den Wechselbelastungen vermieden wird. Eine Verformung des Flügelrads ist unerwünscht, weil dann größere Toleranzen zwischen dem Flügelrad und dem Pumpengehäuse erforderlich werden. Durch größere Toleranzen erhöht sich aber der Leckfluss, was gleichzeitig eine Verminderung des Wirkungsgrads der Pumpe bedeutet.
  • Das Flügelrad wird mehreren Belastungen ausgesetzt. Neben den Flieh- und Beschleunigungskräften tritt besonders die Druckbelastung der Flügel in den Vordergrund. Beim Übergang zwischen der Druck- und Saugseite ist ein starker Druckwechsel festzustellen, welcher zu einer Wechselbelastung durch Biegung führt. Dabei treten an der Blattwurzel hohe Biegewechselspannungen auf. Diese werden bei Kondensatmitförderung weiter vergrößert. Prinzipbedingt ist bei einer Flüssigkeitsringvakuumpumpe Kavitation nicht zu verhindern. Kavitation führt nicht nur zu einer Schädigung der Oberfläche, auch treten zusätzlich zu den o.g. Belastungen weitere Biegewechselspannungen auf. Für die Fertigung des Flügelrads müssen Werkstoffe ausgewählt werden, die diesen Belastungen standhalten.
  • Bei bisherigen Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen besteht das Flügelrad überwiegend aus metallischen Werkstoffen. So finden wir geschweißte Stahlkonstruktionen, Graugußräder, Räder aus Edelstahl oder Bronze. Der Elastizitätsmodul bei diesen Materialien ist regelmäßig größer als 100.000 N/mm2. Auch Flügelräder aus faserverstärkten Kunststoffen sind bekannt, CN 201650734 . Der Elastizitätsmodul liegt dann in der Größenordnung von 20.000 N/mm2. Bislang war es für den Fachmann eine derartige Selbstverständlichkeit, dass mechanisch hoch belastete Bauteile nur aus faserverstärkten Kunststoffen und nicht aus unverstärkten Kunststoffen hergestellt werden, dass dies nicht einmal einer ausdrücklichen Erwähnung wert war, vgl. etwa Faragallah W H: "Liquid ring vacuum pumps and compressors", 1. Januar 1985, Beltz Offsetdruck, Seite 187.
  • Bei der Auswahl der Werkstoffe spielen insbesondere die Festigkeit des Werkstoffs, die chemische Beständigkeit, die Kavitationsbeständigkeit und der Preis eine Rolle.
  • Ein Nachteil bei Flügelrädern mit hoher Steifigkeit besteht darin, dass schlagartige Belastungen, die das Flügelrad im Betrieb der Pumpe erfährt, im Wesentlichen ungefiltert auf weitere Komponenten der Pumpe übertragen werden. Mit schlagartigen Belastungen des Flügelrads ist insbesondere zu rechnen, wenn es in dem Flüssigkeitsring zu Kavitation kommt. Wenn das Flügelrad eine hohe Steifigkeit hat, müssen Betriebszustände, in denen ein Risiko von Kavitation besteht, unbedingt vermieden werden. Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen werden deswegen üblicherweise so betrieben, dass jederzeit ein klarer Abstand zur Kavitationsgrenze eingehalten wird. Dadurch wird allerdings ein Teil des möglichen Wirkungsgrads geopfert.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe vorzustellen, bei der das Risiko von Schäden durch Kavitation vermindert ist. Ausgehend vom eingangs genannten Stand der Technik wird die Aufgabe gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Erfindungsgemäß besteht das Flügelrad aus einem Material, dessen Elastizitätsmodul kleiner als 4000 N/mm2 ist. Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.
  • Die Erfindung schlägt damit ein Flügelrad vor, das sich unter dem Einfluss von Kräften wesentlich stärker verformt als entsprechende Flügelräder aus klassischen Materialien. Aufgrund seiner Nachgiebigkeit ist das Material geeignet, der Wechselbelastung und den auftretenden Kavitationskräften nachzugeben und dadurch Spannungen abzubauen. Die Erfindung hat erkannt, dass die damit verbundenen Nachteile aufgewogen werden durch die verbesserte Beständigkeit der Pumpe gegenüber Kavitation. Die bei Kavitation auftretenden schlagartigen Belastungen werden durch das Flügelrad abgefedert und nicht ungefiltert auf die anderen Komponenten der Pumpe übertragen. Dadurch wird es möglich, die Pumpe näher an der Kavitationsgrenze zu betreiben, ohne dass die Lebensdauer dadurch erheblich vermindert wird. Durch einen Betrieb nahe der Kavitationsgrenze wird der Wirkungsgrad der Pumpe erhöht.
  • Schäden durch Kavitation können auch an dem Flügelrad selbst auftreten. Durch hohe lokale Belastungen wird zunächst die Oberfläche angegriffen. Anschließend kann der Schaden sich weiter in die Struktur des Flügelrads fortsetzen. Dies tritt insbesondere auf, wenn das Flügelrad aus einem faserverstärkten Material besteht. Wo die Fasern an die Oberfläche des Flügelrads treten, ist die Oberfläche nämlich anfällig für erste Beschädigungen. An diesen offenliegenden Fasern können sich beim Auftreten von Kavitation Kavitationsbläschen anlagern und beim Implodieren zu starken Oberflächenschäden führen. Das Flügelrad besteht deswegen vorzugsweise aus einem nicht-faserverstärkten Material. Es ergibt sich dann eine homogene Oberfläche, die weniger Angriffspunkte für Beschädigungen aufweist.
  • Kostengünstig in der Herstellung ist es, wenn das Flügelrad aus Kunststoff hergestellt wird. Unverstärkte Kunststoffmaterialien haben zudem den Vorteil, dass die Geräuschemissionen im Kavitationsbetrieb gering sind, da unverstärkte Kunststoffe über ein gutes Dämpfungsverhalten verfügen. In Betracht kommt beispielsweise Polyoxymethylen (POM), Polyetheretherketone (PEEK), Polyamide (PA), Polybutylenterephthalat (PBT), Polycarbonate (PC), Polyphenylensulfid (PPS). Der Elastizitätsmodul dieser Materialien liegt zwischen 2000 N/mm2 und 4000 N/mm2.
  • Das Flügelrad ist vorzugsweise mit einer Nabe versehen, über die eine schlüssige Verbindung mit einer Welle der Pumpe hergestellt werden kann. Die Welle ist exzentrisch in dem Pumpengehäuse gelagert, während die Nabe in dem Flügelrad zentriert ist. Von der Nabe erstreckt sich eine Mehrzahl von Flügeln radial nach außen. Die Anzahl der Flügel kann beispielsweise zwischen 10 und 20 liegen.
  • Die jeweils zwischen zwei Flügeln eingeschlossenen Kammern bilden zusammen mit dem Flüssigkeitsring die Arbeitskammern der Pumpe. Zu einer Stirnseite hin sind die Kammern offen, um die Zufuhr und Abfuhr des zu fördernden Gases zu ermöglichen. Mit dieser Stirnseite grenzt das Flügelrad an eine Steuerscheibe der Pumpe an, in der in geeigneten Positionen Einlassöffnungen und Auslassöffnungen vorgesehen sind. Der Spalt zwischen den Flügeln und der Steuerscheibe wird möglichst klein gehalten, um den Leckfluss zu minimieren. Die Flügel können relativ zur Axialrichtung geneigt sein, so dass das Flügelrad durch die Strömungskraft in Richtung der Steuerscheibe gedrückt wird.
  • An der gegenüberliegenden Stirnseite des Flügelrads sind die Kammern vorzugsweise abgeschlossen. Das Flügelrad kann zu diesem Zweck einen scheibenförmigen Vorsprung umfassen, der sich von der Nabe so weit radial nach außen erstreckt, dass der scheibenförmige Vorsprung im Betrieb der Pumpe über seinen gesamten Umfang in den Flüssigkeitsring hineinragt. Für eine wirksame Kraftübertragung auf den Flüssigkeitsring ragen die Flügel vorzugsweise weiter in den Flüssigkeitsring hinein als der scheibenförmige Vorsprung.
  • Die Erfindung betrifft außerdem ein Flügelrad für eine solche Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe. Das Flügelrad umfasst eine Nabe für eine schlüssige Verbindung zu einer exzentrisch gelagerten Welle der Pumpe. Von der Nabe erstreckt sich eine Mehrzahl von Flügeln radial nach außen. An einer Stirnseite sind die Flügel über mindestens die Hälfte ihrer radialen Erstreckung durch einen scheibenförmigen Vorsprung abgedeckt. Erfindungsgemäß besteht das Flügelrad aus einem Material, dessen Elastizitätsmodul kleiner als 4000 N/mm2 ist.
  • Das Flügelrad ist vorzugsweise einstückig aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, wobei das Kunststoffmaterial weiter vorzugsweise unverstärkt ist. Das Flügelrad kann mit weiteren Merkmalen fortgebildet werden, die oben mit Bezug auf die erfindungsgemäße Pumpe beschrieben sind.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand vorteilhafter Ausführungsformen beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1:
    eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe;
    Fig. 2:
    die Pumpe aus Fig. 1 in einer Seitenansicht; und
    Fig. 3:
    eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Flügelrads.
  • Bei einer in Fig. 1 gezeigten Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe ist ein Flügelrad 14 exzentrisch in einem Pumpengehäuse 20 gelagert. Flüssigkeit im Innenraum der Pumpe wird von dem in Drehung befindlichen Flügelrad 14 mitgeführt und bildet einen Flüssigkeitsring, der sich von der äußeren Wand des Pumpengehäuses 20 radial nach innen erstreckt. Aufgrund der exzentrischen Lagerung ragen die Flügel des Flügelrads 14 je nach Winkelposition unterschiedlich tief in den Flüssigkeitsring hinein. Das Volumen einer zwischen zwei Flügen eingeschlossenen Kammer 22 verändert sich dadurch. Der Flüssigkeitsring wirkt damit wie ein Kolben, der während einer Umdrehung des Flügelrads 14 in der Kammer auf- und abfährt.
  • Von einer Eingangsöffnung 16 führt ein Kanal in den Innenraum der Pumpe, in dem das Flügelrad 14 sich dreht. Der Kanal 16 mündet in dem Bereich, in dem die Flügel des Flügelrads 14 aus dem Flüssigkeitsring auftauchen, in dem also die zwischen zwei Flügeln eingeschlossene Kammer sich vergrößert. Durch die sich vergrößernde Kammer wird Gas durch die Eingangsöffnung 16 in die Kammer gesaugt. Nachdem die Kammer ihr maximales Volumen erreicht hat, dringt der Flüssigkeitsring bei der weiteren Drehung des Flügelrads 14 wieder in die Kammer ein. Wenn das Gas durch den weiter eindringenden Flüssigkeitsring hinreichend komprimiert ist, wird es durch eine Austrittsöffnung 17 bei Atmosphärendruck wieder abgegeben. Eine solche Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe dient dazu, einen an die Eingangsöffnung 16 angeschlossenen Raum auf einen Druck von beispielsweise 50 Millibar zu evakuieren.
  • Gemäß Fig. 2 ist das Flügelrad 14 über eine Welle 18 mit einem Antriebsmotor 19 verbunden. Die Pumpe ist in Blockbauweise ausgeführt, der Antrieb und das Flügelrad 14 sind also gemeinsam in dem Pumpengehäuse 20 aufgenommen. Über eine an dem Pumpengehäuse 20 angeordnete Steuereinheit 21 wird dem Antrieb 19 elektrische Energie zugeführt und die Drehzahl der Pumpe eingestellt.
  • Das Flügelrad 14 hat gemäß Fig. 3 fünfzehn Flügel 23, die sich von einer zentralen Nabe 24 radial nach außen erstrecken. Über die Nabe 24 ist das Flügelrad 14 mit der Welle 18 der Pumpe verbunden. Die Flügel 23 haben eine dreidimensionale Form, die eine Krümmung bezogen auf die Radialrichtung einschließt. Die in Fig. 3 sichtbare Stirnseite des Flügelrads 14 weist im eingebauten Zustand in Richtung der Steuerscheibe der Pumpe. Die zwischen jeweils zwei Flügeln 23 angeordneten Kammern 22 sind also zu der Steuerscheibe hin offen, so dass das zu fördernde Gas durch Öffnungen in der Steuerscheibe zugeführt und abgeführt werden kann.
  • An seiner gegenüberliegenden Stirnseite hat das Flügelrad 14 einen scheibenförmigen Vorsprung 25, der sich von der Nabe 24 radial nach außen erstreckt. Die radiale Erstreckung des scheibenförmigen Vorsprungs 25 ist so, dass der scheibenförmige Vorsprung 25 über seinen gesamten Umfang in den Flüssigkeitsring eintaucht, wenn die Pumpe in Betrieb ist. Die Flügel 23 ragen in radialer Richtung etwas über den scheibenförmigen Vorsprung 25 hinaus, so dass eine wirksame Kraftübertragung zwischen den Flügeln 23 und dem Flüssigkeitsring erreicht wird.
  • Das Flügelrad 14 ist einstückig hergestellt aus einem nicht-faserverstärktem Kunststoffmaterial. Der Elastizitätsmodul des Materials liegt zwischen 2000 N/mm2 und 4000 N/mm2. Das Material ist also vergleichsweise flexibel, so dass schlagartige Belastungen auf das Flügelrad von dem Material teilweise aufgenommen werden können.
  • Da das Material nicht-faserverstärkt ist, hat das Flügelrad eine homogene Oberfläche. Auch wenn es in Folge von Kavitation in der Betriebsflüssigkeit lokal zu großen Druck- und Geschwindigkeitsspitzen kommt, hält die Oberfläche den Belastungen stand und es kommt nicht zu Schäden an dem Flügelrad. Durch das erfindungsgemäße Flügelrad kann die Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe aus diesen Gründen näher an der Kavitationsgrenze betrieben werden, so dass der Wirkungsgrad der Pumpe erhöht ist.

Claims (10)

  1. Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe mit einem Pumpengehäuse (20) und einem exzentrisch in dem Pumpengehäuse (20) gelagerten Flügelrad (14), dadurch gekennzeichnet, dass das Flügelrad (14) aus einem Material besteht, dessen Elastizitätsmodul kleiner als 4000 N/mm2 ist.
  2. Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flügelrad (14) aus einem nicht-faserverstärkten Material besteht.
  3. Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Flügelrad (14) eine homogene Oberfläche aufweist.
  4. Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Flügelrad (14) aus einem Kunststoffmaterial besteht.
  5. Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Flügelrad (14) aus Polyoxymethylen (POM), Polyetheretherketone (PEEK), Polyamide (PA), Polybutylenterephthalat (PBT), Polycarbonate (PC) oder Polyphenylensulfid (PPS) besteht.
  6. Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Flügelrads (14) einen Elastizitätsmodul von wenigstens 2000 N/mm2 hat.
  7. Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Flügel (23) des Flügelrads (14) zwischen 10 und 20 liegt.
  8. Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Flügelrad (14) einen sich von einer Nabe (24) radial nach außen erstreckenden scheibenförmigen Vorsprung (25) aufweist, der im Betrieb der Pumpe in den Flüssigkeitsring hineinragt.
  9. Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (23) des Flügelrads (14) weiter in den Flüssigkeitsring hineinragen als der scheibenförmige Vorsprung (25).
  10. Flügelrad für eine solche Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einer Nabe (24) für eine schlüssige Verbindung zu einer exzentrisch gelagerten Welle (18) der Pumpe, mit einer Mehrzahl von Flügeln (23), die sich von der Nabe (24) radial nach außen erstrecken, wobei die Flügel (23) an einer Stirnseite über mindestens die Hälfte ihrer radialen Erstreckung durch einen scheibenförmigen Vorsprung (25) abgedeckt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Flügelrad aus einem Material besteht, dessen Elastizitätsmodul kleiner als 4000 N/mm2 ist.
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