FI76628C - Vaetskeringpump, som har en konisk eller cylindrisk kanaldel. - Google Patents

Description

1 76628

Nesterengaspumppu, jossa on kartion tai sylinterin muotoinen kanavaosa Tämä keksintö liittyy nesterengaspumppuihin, joissa 5 on kartion tai sylinterin muotoiset kanavaosat. Tarkemmin sanottuna keksinnön kohteena on nesterengaspumppu, jossa on kartiomainen tai sylinterimäinen kanavaosa ja joka pumppu käsittää pitkittäisen renkaanmuotoisen pesän, pyöritettävän akselin, jonka pituusakseli on pesän pituusakselin 10 suuntainen ja joka on asennettu epäkeskeisesti pesään, akselille kiinteästi asennetun roottorin, joka käsittää useita siipiä, jotka ulkonevat säteittäisesti ulospäin tasoissa, jotka ovat olennaisesti akselin pituusakselin suuntaisia, kunkin siiven käsittäessä ensimmäisen, toisen ja kol-15 mannen osan, jotka ovat vierekkäin pitkin akselia kunkin siiven ollessa liitetty akseliin lähellä ensimmäistä osaa ja ollessa säteittäisesti erossa akselista lähellä toista ja kolmatta osaa sekä yhdessä tasossa olevan, akselin ympärille ja tästä säteittäisesti erillään olevan rengasmaisen 20 vanneosan, joka yhdistää kaikkien siipien kolmannet osat, akselin ympärille sijoitetun ja siipien toisten ja kolmansien osien sekä akselin väliseen tilaan ulottuvan rengasmaisen kanavaosan, joka muodostaa ensimmäisen ja toisen aukon lähellä siipien toisia osia, niin että ensimmäinen 25 aukko on tulokanava kaasun päästämiseksi roottoriin pumpun ottovyöhykkeessä toisen aukon ollessa poistokanava roottorista tulevalle poistokaasulle, joka on poistettu roottorista pumpun puristusvyöhykkeessä, ja päätyosan, joka on yhdistetty kanavaosaan erillään roottorista ja joka muo-30 dostaa pumpun sisäänmenon kaasun pumppaamista varten ja pumpun ulostulon pumpun pumppaamaa kaasun poistamista varten, kanavaosan ja päätyosan lisäksi yhdessä muodostaessa pumpun sisäänmenon ja tulokanavan välisen ensimmäisen johdon ja poistokanavan ja pumpun ulostulon välisen toisen joh-35 don.

2 76628

Nesterengaspumppu, jossa on kartiomaiset kanavaosat, esitetään Jenningsin US-patenttijulkaisuissa 3 154 240. Tämän pumpun pääosat ovat sylinterinmuotoinen pesä 1, pesään epäkeskeisesti asennettu akseli 2, akselille kiinteästi 5 liitetty siipiroottori 3, kaksi akselin kanssa samankes-keistä katkaistun kartion muotoista kanavaa 4, joista kumpikin ulottuu renkaanmuotoiseen syvennykseen, jotka ovat roottorin vastakkaisissa päissä ja joissa on tulokanava, josta roottoriin pääsee pumpattava kaasu, höyry, tai kaasu/ 10 höyryseos (jota tämän jälkeen yleisesti kutsutaan kaasuksi) ja poistokanava kokoonpuristuneen kaasun viemiseksi pois roottorista sekä pumpun kummassakin päätyosassa oleva pää-tyosa 5 kaasun siirtämiseksi niihin liittyvien kanavaosien ja tarkoitukseen soveltuvien pumpun sisäänmenojen ja ulos-15 tulojen välillä. Vaikka edellämainitussa Jenningsin patentissa olevat kanavaosat ovatkin katkaistun kartion muotoisia, kutsuvat alaan perehtyneet niitä kartion muotoisiksi ja sen mukaisesti käytetään tuota terminologiaa tässäkin. Ammatti-ihmisille on myös selvää, että Jenningsin laittei-20 den kanavaosia ei ollut välttämättä kavennettava kartion muotoisiksi, vaan ne saattoivat vaihtoehtoisesti olla sylinterin muotoisia, missä tapauksessa pumppua kutsuttiin sylinteriaukkoiseksi.

Palataksemme Jenningsin laitteeseen pidetään osaa 25 pumppausnestettä, (esim. vettä) pesässä. Kun akseli ja roottori pyörivät, ovat roottorisiivet kosketuksessa pumppaus-nesteeseen ja muodostavat sen kehämäiseksi renkaaksi, joka on samankeskinen pesän kanssa. Nesterengas toimii yhdessä roottorin siipien kanssa muodostaakseen useita kaasunpump-30 pauskammioita, joista kutakin rajoittaa roottorin kaksi vierekkäistä siipeä, roottorin navan tai kartiomaisen kana-vaosan viereinen osa ja nesterenkaan sisäpinnan viereinen osa. Koska roottori on epäkeskeinen pesään nähden, vaihte-lee näiden pumppauskammioiden koko roottorin kierroksen ai-35 kana. Pumpun sillä sivulla, missä roottorin siivet hajaantuvat pesästä, pumppauskammiot laajenevat. Tämä on kaasun

II

3 76628 ottovyöhyke pumpussa, ja ottokanavat on sen vuoksi sijoitettu siten, että ne ovat yhdessä tämän vyöhykkeen pump-pauskammioihin. Pumpun sillä sivulla, jossa roottorin siivet lähenevät toisiaan kohti pesää, pienenevät pumppauskam-5 miot. Tämä on kaasun kokoonpuristumisvyöhyke pumpussa, ja poistokanavat on sen vuoksi sijoitettu siten, että ne ovat yhteydessä tässä vyöhykkeessä oleviin pumppauskammioihin.

Nesterengaspumput on tyypillisesti suunniteltu jollekin nimenomaiselle puristussuhteelle tai suhteellisen kapealle 10 puristussuhdealueelle pitkähköjä ajanjaksoja varten. Kun nesterengaspumppua käytetään olosuhteissa, jotka poikkeavat suunnitelluista, saattaa pumpun käyttämiseen tarvittava teho nousta huomattavasti. Kun esimerkiksi nesterengaspumppu käynnisteätän ja puristussuhde on normaalia alhaisempi, 15 voi pumpun puristusvyöhykkeessä ennen poistokanavaa esiintyä erittäin korkeita paineita. Tämä pumpattavan kaasun liiallinen paine lisää pumpun käyttämiseen tarvittavaa tehoa siihen saakka, kunnes saavutetaan normaali puristus-suhde. Jotta nämä ajoittaiset tehontarpeet voitaisiin tyy-20 dyttää, on pumppu varustettava suuremmalla moottorilla kuin muutoin olisi tarpeellista. Tämä on epätaloudellista ja on selvästi toivottavaa minimoida se tehonlisä, joka tarvitaan kun pumppu toimii normaalista poikkeavissa olosuhteissa.

Nesterengaspumppujen rakenteessa toinen huomioonotet-25 tava seikka on, että mitä suurempaan puristussuhteeseen pumpulla on tarkoitus päästä, sitä aremmaksi pumppu tulee normaalista poikkeaville olosuhteille. Tyypillistä on, että jos pumpun on suunniteltu saavuttavan erittäin korkea puristussuhde, siinä esiintyy erittäin vakavia ylipaineongel-30 mia normaalia matalammalla puristussuhteilla. Samalla tavoin, jos nesterengaspumpun ei ole suunniteltu saavuttavan korkeata puristussuhdetta (missä tapauksessa ei tyypillisesti toimii tehottomammin alemmilla puristussuhteilla), se ei yleensä saavuta sellaisia korkeita puristussuhteita lain-35 kaan.

4 76628

Nesterengaspumppujen, erityisesti sellaisten, jotka on suunniteltu toimimaan suhteellisen alhaisilla nopeuksilla ja matalilla puristussuhteilla, eräs tyypillinen ominaisuus on vielä, että sellaiset pumput saattavat olla epäva-5 kaita, mikä johtuu liiallisesta värinästä ja niiden pump-pauskyky heikkenee, kun niitä yritetään käyttää suunniteltua korkeammalla puristussuhteella. Tätä tilannetta voidaan parantaa lisäämällä pumppausnestevirtaa pumppuun. Tämä keino lisää kuitenkin tavallisesti pumpun käyttökustannuksia 10 ja on mahdollista, että se vain siirtää pistettä, jossa pumppu tulee epävakaaksi.

US-patenttijulkaisussa 3 217 975 on esitetty ratkaisuja, jotka osittain poistavat esillä mainittuja haittoja.

Edelläolevan valossa on tämän keksinnön kohteena pa-15 rantaa edellä selitetyn tyyppisiä nesterengaspumppuja.

Tämän keksinnön eräänä toisena kohteena on kehittää edellä selitetyn tyyppisiä nesterengaspumppuja, jotka toimivat tehokkaasti suhteellisen laajalla puristussuhdealueel-la.

20 Tämän keksinnön eräänä muuna kohteena on kehittää edellä selitetyn tyyppisiä nesterengaspumppuja, jotka voivat saavuttaa suhteellisen korkeita puristussuhteita, ilman että ne olisivat liian tehottomia alemmilla puristussuhteilla.

25 Tämän keksinnön eräänä muuna kohteena on vielä paran taa edellä selitetyn tyyppisten nesterengaspumppujen toi-mintavakavuutta, ilman että nopeutta, jolla pumppausnestet-tä on syötettävä, pitää lisätä.

Tämän keksinnön eräänä muuna kohteena on vielä lisä-30 tä edellä selitetyn tyyppisten nesterengaspumppujen hyötysuhdetta, niin että niitä voi käyttää alhaisemmilla nopeuksilla epävakavuusvaaran ollessa vähäisempi.

Tämän keksinnön eräänä muuna kohteena on pienentää pumppausnesteen kulutusta edellä selitetyn tyyppisissä nes-35 terengaspumpuissa.

li 5 76628 Nämä ja tämä keksinnön muut kohteet voidaan saavuttaa nesterengaspumpulla, jolle on tunnusomaista, että rengasmainen kanavaosa lisäksi muodostaa kolmannen aukon, joka käsittää purkauskierrätyskanavan, joka sijaitsee tulokana-5 van takana mutta poistokanavan edessä roottorin pyörimissuunnassa, että päätyosa lisäksi määrittää allaskammion, joka normaalisti pidättää tietyn määrän pumppausnestettä ylimmässä osassa ja että kanavaosa ja päätyosa lisäksi yhdessä muodostavat kolmannen johdon sijoitettuna purkaus-10 kierrätyskanavan ja allaskammiossa olevan pumppausnesteen normaalipinnan alapuolisen sijainnin välille toisen johdon ollessa myös yhteydessä allaskammioon, siellä olevan pumppausnesteen normaalipinnan sijainnin yläpuolella.

Kun pumppua käytetään suhteellisen matalilla puris-15 tussuhteilla (s.o. puristussuhteilla, jotka ovat matalampia kuin viimeisen poistokanavan suunniteltu puristussuhde), toimii purkauskierrätyskanava ilmareikänä tai ylimääräisenä poistokanavana, niin että kaasu pääsee pumpun ulostuloon allaskammion kautta. Tämä estää olennaisesti kaasun ylipu-20 ristumisen matalilla puristussuhteilla. Keskikorkeilla puristussuhteilla voi purkauskierrätyskanava olla olennaisesti toimimatta, ja allaskammiossa oleva pumppausneste sulkee sen olennaisesti. Korkeammilla puristussuhteilla (s.o. viimeisen poistokanavan puristussuhde on suunniteltu tai kor-25 keampi) vedetään pumppausnestettä allaskammiosta takaisin nesterenkaaseen purkauskierrätyskanavan kautta, mikä sitten toimii kierrätyskanavana.

Keksinnön muut ominaisuudet, sen luonne ja erilaiset edut käyvät paremmin ilmi oheisesta piirustuksesta sekä 30 keksinnön seuraavasta yksityiskohtaisesta selityksestä.

Kuvio 1 on pohjakuva tämän keksinnön periaatteiden mukaan tehdystä kaksipäisestä nesterengaspumpusta.

Kuvio 2 on kuviossa 1 esitetyn pumpun vasemmanpuoleisen pään pystykuva.

35 Kuvio 3 on osittainen leikkauskuva otettuna pitkin kuvion 1 viivaa 3-3.

6 76628

Kuvio 4 on osittain leikattu pystykuva kuviossa 1 esitetyn pumppuun vasemmasta päätyosasta.

Kuvio 5 on leikkauskuva otettuna pitkin kuvion 4 viivaa 5-5.

5 Kuvio 6 on pystykuva kuviossa 4 esitetyn päätyosan vastakkaisesta puolesta.

Kuvio 7 on leikkauskuva otettuna pitkin kuvion 6 viivaa 7-7.

Kuvio 8 on leikkauskuva otettuna pitkin kuvion 4 10 viivaa 8-8.

Kuvio 9 on leikkauskuva otettuna pitkin kuvion 4 viivaa 9-9.

Kuvio 10 on päätykuva kuviossa 4 esitettyyn pääty-osaan liittyvästä kanavaosasta. Tämä kuva on katsottuna 15 samaan suuntaan kuin kuvio 4.

Kuvio 11 on leikkauskuva otettuna pitkin kuvion 10 viivaa 11-11.

Kuvio 12 on päätykuva kuviossa 10 esitetyn kanava-osan vastakkaisesta puolesta.

20 Kuviot 13 ja 14 ovat leikkauskuvia otettuina vastaa vasti pitkin kuvion 10 viivoja 13-13 ja 14-14.

Kuvio 15 on leikkauskuva otettuna pitkin kuvion 3 viivaa 15-15, niin että osa roottorin siipien pääty-yhdis-tysvanteesta on leikattu pois.

25 Kuvio 16 on yksinkertaistettu poikkileikkauskuva ku viossa 10 esitetyn kaltaisesta kanavaosasta, joka kuitenkin esittää keksinnön erästä vaihtoehtoista suoritusmuotoa.

Kuvio 17 kuvion 16 kaltainen osakuva, joka esittää keksinnön mukaisen laitteen erästä toista mahdollista eri-30 koisuutta.

Kuvio 18 on kuvion 17 kaltainen kuva, joka esittää vielä erästä keksinnön mukaisen laitteen erikoisuutta.

Kuten kuvioissa 1-3 esitetään, käsittää valaiseva nesterengaspumppu 10 sylinterinmuotoisen pesän 12, jonka 35 vastaavissa vastakkaisissa päissä on päätyosat 14a ja 14b. Koska pumpun kaksi päätä ovat olennaisesti toistensa peili-

II

7 76628 kuvia, esitetään ja selitetään tässä yksityiskohtaisesti vain kuviossa 1 esitetyn pumpun vasen pääty.

Kummassakin päädyssä 14a, 14b on pumpun sisäänmeno 16a, 16b, vastaavasti. Kummassakin päädyssä 14a, 14b on 5 myös pumpun primäärinen ulostulo 18a, 18b, vastaavasti, sekä pumpun vaihtoehtoinen ulostulo 18x, 18y, vastaavasti. Yleensä voidaan käyttäjän tarpeiden mukaan käyttää kumpaa tahansa ulostuloa. Ulostulo, jota ei käytetä, peitetään kansilevyllä. Pumpattava kaasu syötetään sisäänmenoihin 16 10 putkijohtojen kautta (ei esitetty). Senjälkeen kun pumppu on puristanut kaasun kokoon, se poistuu ulostulojen 18 kautta ja johdetaan pois toisilla putkijohdoilla (ei myöskään esitetty).

Akseli 20 on asennettu epäkeskeisesti pyörimään pe-15 sässä 12. Akselin 20 pyörintäkeskiviiva on toisin sanoen sylinterinmuotoisen pesän 12 keskiakselin suuntainen, mutta sivusuunnassa siitä erillään. Akseli 20 kulkee kummankin päädyn 14 läpi ja on laakeroitu pyörimistä varten päätyihin kiinnitettyihin laakeriasennelmiin 22. Sopiva moottori (ei 20 esitetty) pyörittää akselia 20 nuolen 50 osoittamaan suuntaan .

Pesän 12 sisällä on akselille 20 asennettu kiinteästi roottori 30, jossa on useita siipiä 32, jotka lähtevät sä-teittäisesti ulospäin navasta 34. Kuviossa 15 esitetään 25 kunkin siiven poikkileikkauksen muoto ja siipien tyypillinen kehäväli roottorin navan ympärillä. Vaikka siivet 32 on niiden kärkien lähellä hiukan taivutettu, voidaan niiden katsoa olevan yhdessä tasossa, joka on akselin 20 keskiviivan suuntainen.

30 Siivet 32 ovat huomattavasti pitemmälle akselin 20 suuntaisia kuin napa 34. Pituussuunnassa on siivet jaettu kahtia ja niitä myös tukee rengasmainen jakaja 36, joka kulkee navasta 34 säteittäisesti siipien ulkokärkiin saakka. Kunkin siiven kummassakin puoliskossa on kolme pituus-35 suuntaista osaa, ensimmäinen osa 32a, joka liittää siiven napaan 34, toinen osa 32b, joka on säteen suunnassa eril- s 76628 lään akselista 20 ja jota mikään liitos viereisiin siipiin ei tue, sekä kolmas osa 32c, jonka kohdalla siipi on niinikään säteen suunnassa erillään akselista 20, mutta liittyy rengasmaiseen pääty-yhdistyslaikkaan 38. Rengasmainen sii-5 pien pääty-yhdistyslaikka 38 on olennaisesti yhdessä tasossa oleva, toroidin tai alusrenkaan muotoinen osa, joka ulottuu välittömästi kanavaosan 40 (selitetään myöhemmin) lähellä olevasta sisäympyrästä lähellä siipien 32 ulkokär-kiä olevaan ulkoympyrään. Päätylaikka 38 jäykistää siipien 10 32 kärkiä, jotka muuten olisivat vailla tukea, ja myös eristää vierekkäisten siipien väliin muodostavien kaasun-pumppauskammioiden päät. Vaikka kuviossa 3 näkyy vain roottorin 30 yksi pää, on selvää, että roottorin kummassakin päässä on siipien yhdistyslaikka 38.

15 Koska kunkin siiven 32 toinen ja kolmas osa 32b ja 32c ovat säteittäisesti erillään akselista 20, on seurauksena, että akselin 20 ympärillä on roottorin kummankin pään lähellä rengasmainen tila. Kummallekin päätyosalle 14 on kiinteästi asennettu rengasmainen kanavaosa 40, joka ulko-20 nee tähän rengasmaiseen tilaan roottorin 30 läheisen pään kohdalla. Siten on kumpikin kanavaosa rengasmainen rakenne, joka ympäröi akselin 20 lähellä olevaa osaa.

Pesässä 12 pidetään tiettyä määrää pumppausnestettä. Laitteen toiminnan aikana häviävä pumppausneste korvataan 25 uudella pumppausnesteellä, jota syötetään pumppuun putki-johdon 24 kautta (kuvio 2). Kun roottoria 30 pyöritään (nuolen 50 osoittamaan suuntaan), tulevat siivet 32 kosketukseen nesteen kanssa ja saavat sen muodostamaan pesän 12 kanssa olennaisesti samankeskisen renkaan. Vaikka neste-30 rengas on tyypillisesti varsin pyörteinen, niin että sen sisäpinta on epäsännöllinen, esittävät katkoviivat 52 kuviossa 3 sen summittaista sijaintia. Koska roottori 30 en epäkeskeinen pesään 12 nähden, ulottuvat roottorin siivet 32 (jotka ovat aina jossain määrin kosketuksessa nesteren-35 kaaseen) pumpun yhdellä puolella syvemmälle nesterenkaaseen kuin sen toisella puolella. Tämä voidaan nähdä kuviossa 3,

II

9 76628 jossa pumpun alaosan lähellä näkyvä roottorinsiipi 32 ulottuu syvemmälle nesterenkaaseen kuin pumpun yläosan lähellä näkyvä roottorinsiipi 32. Sen mukaisesti laajenevat kuviossa 2 nähtävät pumpun oikeassa yläosassa olevat kaasunpump-5 pukammiot roottorin pyörimissuunnassa. Sen vuoksi on pumpun tämä osa kaasun sisäänmenovyöhyke pumpussa. Pumpun vasemmassa alaosassa olevat kaasunpumppauskammiot supistuvat roottorin pyörimissuunnassa. Sen vuoksi on pumpun tämä osa kaasun kokoonpuristumisvyöhyke pumpussa.

10 Kuten kuviossa 3 voidaan nähdä, käsittää kumpikin ka- navaosa 40 sisäänmenokanavan 42, joka on sijoitettu lähelle roottorisiipiosien 32b sisäreunoja, jotka ovat lähinnä pumpun sisäänmenovyöhykettä. Kanavaosa 40 muodostaa myös sisäänmenokanavan 44, joka liittyy viereisessä päätyosassa 14 15 olevaan sisäänmenokanavaan 64. Sisäänmenokanava 64 johtaa siihen liittyvään pumpun sisäänmenoon 16. Sen vuoksi imeytyy pumpun sisäänmenoon syötetty kaasu pumpun sisäänotto-vyöhykkeeseen putkijohtojen 64 ja 44 sekä sisäänmenokanavan 42 kautta.

20 Kuten kuviossa 3 myös voidaan nähdä, käsittää kumpi kin kanavaosa 40 lisäksi poistokanavan 46, joka on lähellä roottorin siipien kärkiosia 32b, jotka ovat pumpun puris-tusvyöhykkeen vieressä. Kanavaosa 40 muodostaa myös poisto-kanavan 48, joka on yhteydessä läheisessä päätyosassa 14 25 olevaan poistojohtoon 68. Poistojohto 68 johtaa siihen liittyvään pumpun ulostuloon 18 (ks. kuvio 4). Pumpun kokoonpu-ristama kaasu purkautuu pumpusta sen vuoksi poistokanavan 46 ja poistojohtojen 48 ja 68 kautta.

Kanavaosan 40 yksityiskohtainen muoto näkyy paremmin 30 kuvioissa 10-14. Kuvio 10 on päätykuva vasemmanpuoleisesta kanavaosasta nähtynä viereistä päätyosasta 14a. Kuvio 12 on saman kanavaosan vastakkainen päätykuva. Mentäessä vastapäivään kuviossa 10 esitetyn rakenteen ympäri muodsotaa sisään-menojohto 44 noin puolet kanavaosan sisäpuolesta. Sisään-35 menokanava 42 ulottuu johdon 44 suurimmalle osalle. Seuraa-va osa kanavaosaa 40 on purkausjohto 70, joka on yhteydessä 10 76628 kanavaosan kartiomaisessa ulkopinnassa olevaan purkauskanavaan 72. Purkauskanavan 72 toimintaa selitetään yksityiskohtaisemmin myöhemmin, mutta huomattavaa on, että purkaus-kanava 72 sijaitsee lähellä roottorin siipien osien 32b 5 sisäreunoja, pumpun puristusvyöhykkeen alkuosan vieressä. Kanavaosan 40 seuraava osa on purkauskierrätysjohto 74, joka on yhteydessä purkauskierrätyskanavaan 76. Purkauskier-rätyskanava 76 sijaitsee roottorin siipien osien 32 sisäreunojen lähellä, pumpun puristusvyöhykkeen väliosan vie-10 ressä. Kanavaosan 40 seuraava osa on poistokanava 46 ja siihen liittyvä poistojohto 48. Kanavaosan 40 viimeinen osa pumppausnestejohto 78 pumppausnesteen johtamiseski johdosta 24 roottorin navan lähellä olevaan kohtaan nesterenkaan täydentämiseksi ja kaasutiivisteen muodostamiseski pumpun 15 siihen kohtaan.

Kukin kanavaosan johdoista 44, 70, 74, 48 ja 78 ovat täysin erillään kanavaosassa 40 olevista muista johdoista. Kukin näistä kanavaosan johdoista on kuitenkin yhteydessä viereisen päätyosan 14 vastaavaan johtoon. Kuvio 6 esittää 20 päätyosan 14b kanavaosan puolta, jonka tarkoituksena on olla yhteydessä kuvioissa 10-14 esitettyyn kanavaosaan 40. Mentäessä myötäpäivään kuviossa 6 esitetyn rakenteen keskiosan ympäri on sisäänmenojohto 64 suunniteltu olemaan yhteydessä kanavaosassa 40 olevaan sisäänmenojohtoon 44. Pur-25 kausjohto 80 on suunniteltu olemaan yhteydessä kanavaosassa 40 olevan purkausjohdon 70 kanssa. Purkauskierrätysjohto 84 on suunniteltu olemaan yhteydessä kanavaosassa 40 olevaan purkauskierrätysjohtoon 74. Poistojohto 68 on suunniteltu olemaan yhteydessä kanavaosassa 40 olevaan poistojoh-30 toon 48. Pumppausnestejohto 88 on suunniteltu olemaan yhteydessä kanavaosassa 40 olevaan pumppausnestejohtoon 78.

Jos nyt tarkastellaan johtojen sijoitusta päätyosassa 14a, voidaan kuviossa 4 nähdä, että katkoviivoilla esitetty sisäänmenojohto 64 on suhteellisen laaja sylinterinpuolis-35 kon muotoinen kammio, joka on yhteydessä pumpun päällä olevaan pumpun sisäänmenoon 16a (katso myös kuvioita 3 ja 8).

Il 11 7662 8

Myös purkausjohto 80 näkyy kuviossa 4 katkoviivoin esitettynä katkaistun kiilan muotoisena kammiona, joka johtaa sulkuventtiiliasennelmaan 90 (katso myös kuvioita 7 ja 9). Sulkuventtiiliasennelma käsittää kuulatyyppisen sulkuvent-5 tiilin 92, joka on johdon 80 ja purkauskierrätysjohdon 84 välissä. Kun paine purkausjohdossa 80 on suurempi kuin paine purkauskierrätysjohdossa 84, avautuu sulkuventtiili 92 päästääkseen virtaavan väliaineen virtaamaan johdosta 80 johtoon 84. Kun paine purkausjohdossa 80 ei ole suurempi 10 kuin paine purkauskierrätysjohdossa 84, pysyy sulkuventtiili 92 suljettuna, niin että se sulkee tehokkaasti purkaus-kanavan 72. sulkuventtiiliasennelmassa 90 on irroitettava kansilevy 94 sulkuventtiilin 92 kunnossapidon helpottamiseksi. Sulkuventtiilin kuulaa ohjaavat kolme yhdensuuntais-15 ta tappia 96 (joista kuviossa 9 näkyy vain kaksi), jotka on kiinnitetty kansilevyyn 94 ja jotka ovat alaspäin kaltevia kansilevystä kohti johtojen 80 ja 84 välistä seinää. Johtojen 80 ja 84 väliseen seinään on kiinnitetty lisäksi yksi tai useampia vaakasuoria tappeja 98 kannattamaan väliai-20 kaisesti sulkuventtiilin kuulaa, kun kansilevy 94 irroite-taan tai vaihdetaan.

Kuviossa 4 näkyy katkoviivoilla esitettynä myös purkauskierrätys johto 84. Kanavaosaa 40 lähinnä oleva johdon 84 osa on toinen katkaistun kiilan muotoinen kammio, joka 25 on yhteydessä sulkuventtiiliasennelman 90 alaosan kanssa (katso myös kuviota 9). Sulkuventtiiliasennelman 90 alapuolella kulkee purkauskierrätyskjohto 84 pystysuoraan alaspäin ja sen poikkileikkaus on suunnilleen neliön muotoinen, kuten kuviossa 5 voidaan nähdä (katso myös kuviota 30 9). Lähellä pumpun pohjaa tekee purkauskierrätysjohto 84 suorakulmaisen käännöksen ja kulkee vaakasuorassa pumpun poikki (katso kuvioita 4, 5 ja 8). Pumpun oikeanpuoleisessa osassa katsottuna kuviossa 4 avautuu purkauskierrätys-johto 84 päätyosassa 14 olevan allaskammion 100 pohjaan 35 välilevyn 102 oikealle puolelle. Allaskammio 100 on yhteydessä poistojohtoon 68 ja sen tarkoituksena on kerätä ja 12 7662 8 pidättää ainakin osa pumppausnesteestä, joka normaalisti poistuu nesterenkaasta kokoonpuristuneen kaasun mukana. Vaikka olosuhteet poistojohdossa 68 ja allaskammiossa 100 ovat tyypillisesti erittäin pyörteisiä, niin että neste- ja 5 kaasufaasien välinen raja on vaikeasti määriteltävissä, on purkauskierrätysjohto 84 yhteydessä allaskammioon 100 kohdassa, joka on ainakin nimellisesti allaskammiossa olevan pumppausnesteen normaalipinnan alapuolella. Mainittakoon, että välilevy 102 ei kulje purkauskierrätysjohdon 84 läpi. 10 Poistojohto 68 näkyy kuviossa 4 sekä ehjällä että katkoviivalla esitettynä. Johdon 68 se osa, joka kuviossa 4 katsottuna on välilevyn 102 oikealla puolella, on yhteydessä allaskammion 100 kanssa, kuten edellä mainittiin. Johdon 68 se osa, joka on välilevyn 102 vasemmalla puolel-15 la, on yhteydessä pumpun ulostuloon 18a ja pumpun vaihtoehtoisen ulostulon 18x kanssa.

Pumppausnestejohto 88 näkyy kuviossa 4 myös katkoviivoilla esitettynä ja se on myös katkaistu kiilan muotoinen kammio, joka on yhteydessä pumppausnesteen syöttöjoh-20 toon 24.

Nyt selitetään pumpun toimintaa erilaisissa toimintaolosuhteissa. Kun puristussuhteet ovat pienempiä kuin viimeisen poistokanavan suunniteltu puristussuhde, tulee kaasu pumppuun pumpun sisäänmenon 16 kautta ja virtaa johto-25 jen 64 ja 44 kautta roottorin 30 pumpun ottovyöhykkeessä. Pumppausnesteen täyttövirta virtaa johdosta 24 johtojen 88 ja 87 kautta kartiomaisen kanavaosan 40 kapean pään ympäri nesterenkaaseen viereisten roottorisiipiparien 32 väliin muodostuneiden kaasunpumppauskammioiden kautta. Koska koko-30 naispuristussuhteen oletetaan olevan matalan, saavuttaa kaasu pumpun lopullisen poistopaineen pian sen jälkeen kun se on tullut pumpun puristusvyöhykkeeseen. Sen mukaisesti poistuu osa kaasusta roottorista purkauskanavan 72 kautta ja virtaa johtojen 70 ja 80 sekä sulkuventtiili 92 kautta 35 johtoon 84. Johdosta 84 tämä kaasu virtaa allaskammion 100 ja poistojohdon 68 kautta pumpun ulostuloon 18. Sen vuoksi

II

13 76628 keventävät kanava 72 ja siihen liittyvät johdot kaasunpai-neen varhaista nousua pumpun puristusvyöhykkeessä, kun pu-ristussuhde on matala.

Sen jälkeen kun roottoriin 30 jäänyt kaasu on kulke-5 nut purkauskanavan 72 läpi, saavuttaa se jälleen pumpun lopullisen poistopaineen lähellä purkauskierrätyskanavaa 76. Sen mukaisesti poistuu jälleen osa kaasusta roottorista pur-kauskierrätyskanavan 76 kautta ja virtaa johdon 74 kautta liittyäkseen edellä selitettyyn kaasuvirtaan johdossa 84.

10 Sen vuoksi kaasunpaineen varhaista nousua pumpun puristus-vyöhykkeessä, kun puristussuhde on matala.

Kaasun loppuosa roottorissa 30 taas saavuttaa pumpun lopullisen poistopaineen lähellä poistokanavaa 46. Sen mukaisesti poistuu loppuosa kaasusta (ja jonkin verran pump-15 pausnestettä) roottorista poistokanavan 46 kautta. Tämä virtaava väliaine virtaa johtojen 48 ja 68 läpi ja poistuu pumpusta pumpun lopullista poistopainetta, ennenkuin se on kulkenut purkauskanavan 72 läpi. Sen mukaisesti on kaasun paine johdossa 80 pienempi kuin paine johdossa 84 ja sulku-20 venttiili 92 sulkeutuu. Sen vuoksi sulkeutuu purkauskanava 72 tehokkaasti. Kaasu ei saavuta pumpun lopullista purkaus-painetta lähellä purkauskierrätyskanavaa 76. Sen mukaisesti poistuu osa kaasusta roottorista 30 purkauskierrätyskanavan 76 kautta. Tämä kaasu virtaa kanavien 74 ja 84 sekä allas-25 kammion 100 kautta johtoon 76, joka johtaa sen pumpun ulostuloon 18. Purkauskierrätyskanava 76 siihen liittyvine joh-toineen toimii siten ilmareikänä kaasun paineen varhaisen nousun keventäjänä pumpussa kun toimitaan keskikorkeilla puristussuhteilla.

30 Roottoriin 30 jäänyt kaasu taas saavuttaa pumpun lo pullisen purkauspaineen, kuljettuaan purkauskierrätyskanavan 76 kautta, lähellä poistokanavaa 46. Sen mukaisesti poistuu kaasun jäljellä oleva osa (sekä jonkin verran pump-pausnestettä) roottorista 30 poistokanavan 46 kautta. Tämä 35 virtaava väliaine virtaa pumpun ulostuloon 18 johtojen 48 ja 68 kautta.

14 76628

Korkeimmilla pumpulla saavutettavilla puristussuh-teillä ei roottorissa 30 oleva kaasu saavuta pumpun lopullista poistopainetta, ennen kuin se on kulkenut sekä purkauskanavan 72 että purkauskierrätyskanavan 76 läpi. Siten 5 pystyy sulkuventtiili 92 jälleen kiinni, johtuen siitä, että paine johdoissa 70 ja 80 on matalampi kuin paine johdossa 84.

Jos kaasun paine roottorissa, lähellä purkauskierrä-tyskanavaa 7 6 on lähes sama kuin lopullinen poistopaine, on 10 virtaavan väliaineen virtaus johdoissa 74 ja 84 kumpaankaan suuntaan vähäistä tai sitä ei ole lainkaan. Näissä olosuhteissa pyrkii pumppausnesteen suuri pitoisuus näissä johdoissa ja allaskammiossa 100 vähentämään tai tukahduttamaan virtaavan väliaineen virtauksen näissä johdoissa. Jos kaa-15 sun paine roottorissa 30, lähellä purkauskierrätyskanavaa 76, toisaalta on huomattavasti matalampi kuin lopullinen poistopaine, virtaa poistojohdosta 68 ja allaskammiosta 100 kaasun ja pumppausnesteen muodostamaa seosta takaisin roottoriin johtojen 84 ja 74 sekä purkauskierrätyskanavan 76 20 kautta. Vaikka tällä tavoin pumppuun aiheutettu kierrätys-virta sisältää tyypillisesti jonkin verran kaasua, se sisältää myös tyypillisesti merkittävän pitoisuuden pumppaus-nestettä, johtuen johdon 84 yhteydestä allaskammion 100 pohjaan.

25 Sen mukaisesti toimivat purkamiskierrätyskanava 76 siihen liittyvine johtoineen automaattisesti lisätäkseen nesterenkaan volyymiä, kun pumppu saavuttaa korkeat puris-tussuhteet. Tämä ulottaa pumpun toiminta-alueen puristus-suhteisiin, jotka ovat huomattavasti korkeampia kuin muulla 30 tavoin savutettaisiin. Pumppausnesteen kierrätys pumpussa auttaa vähentämään täyttöpumppausnesteen voimakkaan virran tarpeellisuutta. Se, että kierrätettävässä virtaavassa väliaineessa olevan kaasun volyymiä vähentää tuossa virrassa oleva huomattava pumppausnesteosa, pienentää suuresti huo-35 noa hyötysuhdetta, joka liittyy nesterengaspumppuihin, joissa kaasua kierrätetään.

Il is 76628

Edelläolevasta nähdään, että tämä keksintö suuresti laajentaa niiden puristussuhteiden aluetta, joilla neste-rengaspumppu, jossa on kartiomaiset tai sylinterimäiset kanavat, saadaan toimimaan tehokkaasti. Matalilla ja keski-5 korkeilla puristussuhteilla estävät purkauskanava 72 ja/tai purkauskierrätyskanava 76 kaasun epätaloudellisen liian kokoonpuristumisen pumpun roottorissa, niin että pumpun käyttämiseen näillä puristussuhteilla tarvitaan vähemmän tehoa. Lisäksi on purkauskanava 72 suuremmilla puristussuhteilla 10 suljettu ja myös purkauskierrätyskanava 76 on joko tehokkaasti suljettu tai kierrättää virtaavaa väliainetta, joka sisältää huomattavan määrän pumppausnestettä, niin että pumpun toiminta-alue laajenee puristussuhteisiin, jotka ovat huomattavasti korkeampia kuin muulla tavoin saavutet-15 täisiin.

Tämä keksintö tekee myös mahdolliseksi kartiomaisilla tai sylinterimäisillä kanavilla varustetun pumpun reagoida paremmin käyttöolosuhteiden heilahteluihin. Jos esimerkiksi kaasuvirta pumppuun äkillisesti kasvaa tai jos pumppuun tu-20 lee äkillisesti suuri määrä nestettä pumpun sisäänmenon 16 kautta, alkavat purkauskanava 72 ja/tai purkauskierrätyskanava 76 välittömästi ja automaattisesti päästää ilmaa roottorista 30 pumpun ylipaineistamisen estämiseksi.

Jos niin halutaan, voidaan purkauskanava 72 siihen 25 liittyvine johtoineen 70 ja 80 sekä sulkuventtiiliasennel-ma 90, eliminoida, kuten kuviossa 16 esitetään. Kaikissa muissa suhteissa voi kuvion 16 pumppu olla sama kuin edellä esitetty ja selitetty, lukuunottamatta sitä, että siinä ei ole purkauskanavan 72 ja siihen liittyvien elementtien tar-30 joamaa varhaista tuuletusta. Purkauskierrätyskanava 76 voidaan varustaa suulakkeella, jonka muoto esitetään kuviossa 17. Tämän suulakkeen muoto on lievästi suppeneva suosittuun tai sisäänpäinsuuntautuneeseen virtaussuuntaan ja on kulmikas epäedulliseen tai ulospäin suuntautuneeseen virtaukseen. 35 Tämä muoto suosii virtausta sisäänpäin (s.o. tuuletusta) ja estää jossain määrin virtausta ulospäin (s.o. kierrätystä).

16 76628 Tämä saattaa olla toivottavaa, niin että kanavan 76, jonka koko on kiinteä, tuuletusvirtaus on suurempi kuin kierrä-tysvirtaus.

Purkauskierrätyskanava 76 voi olla kulmassa pumpun 5 säteittäiseen akseliin nähden, kuten kuviossa 8 esitetään. Purkauskierrätyskanava 76 on erityisesti kalteva roottorin pyörimissuuntaan johdosta 74 kohti roottorin 30 viereistä osaa. Tästä johtuen on kanavan 70 kautta roottoriin 30 kierrätetyn virtaavan väliaineen nopeus viereisten rootto-10 risiipien 32 liikesuunnan suuntainen. Tämä vuorostaan vähentää pumpun energiahäviöitä, mikä johtuu siitä, että kierrätetyn virtaavan väliaineen suunta ohjataan siten, että se on viereisten roottorilevyjen liikkeen suuntainen.

On selvää, että edellä selitetyt ja esitetyt suori-15 tusmuodot pelkästään valaisevat tämän keksinnön periaatteita ja että tekniikkaan perehtyneet voivat tehdä lukuisia muunnoksia poikkeamatta keksinnön hengestä ja piiristä. Vaikka esimerkiksi edellä esitetty ja selitetty pumppu on kaksipäinen, on selvää, että voidaan valmistaa yksipäinen 20 pumppu jättämällä pois yksi kaksipäisen pumpun puoliskoista. Samalla tavoin, vaikka edellä esitetty ja selitetty pumppu on varustettu kartiomaisilla kanavaosilla, tietävät alaan perehtyneet, että pumpussa voi olla sylinterinmuotoiset kanavanosat, kuten edellä selitettiin.

Il

Claims (6)

17 76628

1. Nesterengaspumppu, jossa on kartiomainen tai sy-linterimäinen kanavaosa ja joka pumppu käsittää pitkittäi-5 sen renkaanmuotoisen pesän (12), pyöritettävän akselin (20), jonka pituusakseli on pesän pituusakselin suuntainen ja joka on asennettu epäkeskeisesti pesään, akselille kiinteästi asennetun roottorin (30), joka käsittää useita siipiä (32), jotka ulkonevat säteittäisesti ulospäin tasoissa, jotka 10 ovat olennaisesti akselin (20) pituusakselin suuntaisia, kunkin siiven käsittäessä ensimmäisen (32a), toisen (32b) ja kolmannen (32c) osan, jotka ovat vierekkäin pitkin akselia, kunkin siiven ollessa liitetty akseliin lähellä ensimmäistä osaa ja ollessa säteittäisesti erossa akselista lä-15 hellä toista ja kolmatta osaa sekä yhdessä tasossa olevan, akselin ympärille ja tästä säteittäisesti erillään olevan rengasmaisen vanneosan (38), joka yhdistää kaikkien siipien kolmannet osat, akselin ympärille sijoitetun ja siipien toisten ja kolmansien osien sekä akselin väliseen tilaan 20 ulottuvan rengasmaisen kanavaosan (40), joka muodostaa ensimmäisen ja toisen aukon (42,46) lähellä siipien toisia osia, niin että ensimmäinen aukko (42) on tulokanava kaasun päästämiseksi roottoriin pumpun ottovyöhykkeessä toisen aukon (46) ollessa poistokanava roottorista tulevalle poisto-25 kaasulle, joka on poistettu roottorista pumpun puristusvyö-hykkeessä, ja päätyosan (14a,14b), joka on yhdistetty kana-vaosaan (40) erillään roottorista ja joka muodostaa pumpun sisäänmenon (16a,16b) kaasun pumppaamista varten ja pumpun ulostulon (18a,18b,18x,18y) pumpun pumppaamaa kaasun pois-30 tamista varten, kanavaosan (40) ja päätyosan (14a,14b) lisäksi yhdessä muodostaessa pumpun sisäänmenon ja tulokana-van välisen ensimmäisen johdon (44,64) ja poistokanavan ja pumpun ulostulon välisen toisen johdon (48,68), tunnettu siitä, että rengasmainen kanavaosa (40) lisäksi 35 muodostaa kolmannen aukon (76), joka käsittää purkauskier-rätyskanavan, joka sijaitsee tulokanavan (42) takana mutta 18 76628 poistokanavan (46) edessä roottorin pyörimissuunnassa (50), että päätyosa (14a,14b) lisäksi määrittää allaskammion (100) , joka normaalisti pidättää tietyn määrän pumppausnes-tettä ylimmässä osassa ja että kanavaosa (40) ja päätyosa 5 (14a,14b) lisäksi yhdessä muodostavat kolmannen johdon (74,84) sijoitettuna purkauskierrätyskanavan (76) ja allas-kammiossa (100) olevan pumppausnesteen normaalipinnan alapuolisen sijainnin välille toisen johdon ollessa myös yhteydessä allaskammioon (100), siellä olevan pumppausnesteen 10 normaalipinnan sijainnin yläpuolella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pumppu, tunnet-t u siitä, että kanavaosa (40) käsittää lisäksi lähellä siipien (32) toisia osia (32b) olevan neljännen aukon (72), joka on purkauskanava (72), joka on sijoitettu tulokana- 15 van (42) jälkeen, mutta ennen purkauskierrätyskanavaa (76) roottorin pyörimissuunnassa (50) ja jossa kanavaosa (40) ja päätyosa (14a,14b) edelleen yhdessä muodostavat neljännen johdon (70,80) purkauskanavan (72) ja kolmannen johdon (84) välille, jolloin neljännessä johdossa on sulkuventtii-20 li (92), joka päästää virtaavan väliaineen virtaamaan vain purkauskanavasta kolmanteen johtoon (84).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pumppu, tunnet-t u siitä, että purkauskierrätyskanava (76) on suulakkeen muotoinen, jotta se edistäisi virtausta kanavaosaan (40) 25 roottorista (30) ja jotta se rajoittaisi virtausta vastakkaiseen suuntaan.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pumppu, tunnet-t u siitä, että purkauskierrätyskanava (76) on kulmassa roottorin läheisen osan liikkeeseen (50) nähden. Il 19 76628

1. En vätskeringspump med en konformig eller cylin-derformig kanaldel och som omfattar ett längsgäende ring-5 format hus (12), en roterbar axel (20), vars längdaxel är riktad enligt husets längdaxel och som är monterad excent-riskt i huset, en pä axeln fast monterad rotor (30) som omfattar mänga skovlar (32), som utskjuter radiellt i pian som är väsentligen riktade med axelns (20) längdaxel, var-10 vid varje skovel omfattar en första (32a), en andra (32b) och en tredje (32c) del, vilka är bredvid varandra längs axeln, varvid varje skovel är ansluten tili axeln närä den första delen och är radiellt skilt frän axeln närä den andra och den tredje delen, samt en i ett pian belägen 15 ringformig banddel (38), som sammanbinder alla skovlars tredje delar, en runt axeln placerad och tili det mellan skovlarnas andra och tredje delar samt axeln befintliga utrymmet sig sträckande ringformig kanaldel (40), som ut-gör en första och en andra öppning (42,46) närä skovlarnas 20 andra delar sä, att den första öppningen (42) är en inlopps-kanal för att läta gas komina tili rotorn i pumpens inlopps-zon, och att den andra öppningen (46) är en utloppskanal för den frän rotorn kommande gasen, som är avlägsnad frän rotorn i pumpens kompressionszon, och en änddel (14a,14b) 25 som är ansluten tili en kanaldel (40) skilt frän rotorn och som bildar pumpens inlopp (16a,16b) för pumpning av gasen och pumpens utlopp (18a,18b,18x,18y) för avlägsnande av den av pumpen pumpade gasen, varvid kanaldelen (40) och änddelen (14a,14b) tillsammans bildar en första ledning 30 (44,64) mellan pumpens inlopp och inloppskanalen och en andra ledning (48,68) mellan utloppskanalen och pumpens utlopp, kännetecknad därav, att den ringformiga kanaldelen (40) vidare bildar en tredje öppning (76) som omfattar en utmatningscirkulationskanal, som är belägen ba-35 kom inloppskanalen (42) men framför utloppskanalen (46) i rotorns rotationsriktning (50), att änddelen (14a,14b) vi-