FI86333C - Foerfarande och anordning foer separering av gas med pumpen ur mediet som skall pumpas. - Google Patents

Description

5 86333

Menetelmä ja laite kaasun erottamiseksi pumpulla pumpattavasta väliaineesta

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä ja laite kaasun erottamiseksi pumpulla pumpattavasta väliaineesta. Tarkemmin sanoen laitekeksintö kohdistuu kaasua sisältävän 10 väliaineen pumppaukseen käytetyn pumpun kaasunpoistojärjestelyyn. Erityisen hyvin keksinnön mukainen pumppu soveltuu käytettäväksi paperi- ja selluloosateollisuuden laimeiden, keskisakeiden ja korkeasakeuksisten kuitusus-pensioiden pumppaukseen.

15

Ennalta on hyvin tiedossa, että kaasuja sisältävän nesteen pumppaus ei onnistu suuremmilla kaasupitoisuuksilla ilman kaasunpoistoa, koska kaasut kerääntyvät pumpun roottorin keskiön ympärille kuplaksi, jonka koko kasvaa ja pyrkii 20 tukkimaan koko pumpun tuloaukon. Seurauksena on hyötysuhteen huomattava laskeminen ja laitteiston värähtely ja pahimmassa tapauksessa pumppauksen keskeytyminen. Erittäin vaikeana esitetty ongelma koetaan mm. keskipakopumpuissa, joita on käytetty jo vuosikymmeniä esimerkiksi puunjalos-25 tusteollisuuden matalan sakeusalueen kuitususpensioiden pumppaukseen. Mainittuja ongelmia on pyritty ratkaisemaan monin eri tavoin poistamalla kaasua kuplasta. Kaasua poistetaan nykyisin tunnetuissa ja käytetyissä laitteissa joko imemällä sitä pumpun imuaukon keskellä sijaitsevan 30 juoksupyörän navalle ulottuvan putken kautta, imemällä juoksupyörän onton akselin kautta tai järjestämällä juok-supyörään yksi tai useampia reikiä, joiden kautta kaasu imetään juoksupyörän takapuolelle ja sieltä edelleen pois. Kaikki mainitut laitteet toimivat tyydyttävästi silloin, 35 kun pumpattava väliaine on kiintoaineesta puhdasta nestettä tai vastaava. Ongelmia tulee esille vasta siinä vai- 2 86333 heessa, kun väliaine sisältää kiinteitä osasia, kuten kuituja, lankoja jne. Tällöin nämä osaset pyrkivät tukkimaan kaasun poistokanavat, joiden aukipysyminen on pumpun toiminnan elinehto.

5

Tietenkin tunnetaan monia erilaisia ratkaisuja, joilla epäpuhtauksien aiheuttamat haitta- ja vaaratekijät on pyritty eliminoimaan. Yksinkertaisin tapa lienee järjestää niin laaja kaasunpoistoputki, että tukkeutuminen ei tule 10 kysymykseen. Muita käytettyjä tapoja ovat mm. erilaiset siipipyöräratkaisut juoksupyörän takapuolelle. Erittäin usein heti juoksupyörän takapintaan on järjestetty radiaa-lisia siipiä, joiden tarkoitus on pumpata juoksupyörän kaasunpoistoaukoista kaasun mukana tullut väliaine epäpuh-15 tauksineen juoksupyörän ulkokehälle ja sen välyksestä takaisin nestevirran joukkoon. Perimmäisenä tarkoituksena juoksupyörän takapuolisille siiville on pumpun aksiaali-voimien tasapainottaminen, jonka on katsottu parhaiten onnistuvan silloin, kun takasiipiä on yhtä monta kuin 20 varsinaisia pumppaavia siipiäkin. Joissakin tapauksissa samaan tähtäävä, mutta erillinen ratkaisu on järjestetty kauemmas juoksupyörän takapuolelle juoksupyörän akselille kiinnitetyn siipipyörän avulla. Kyseinen siipipyörä pyörii omassa kammiossaan, jossa se pyrkii erottamaan kaasun 25 mukana tulevan nesteen kammion ulkokehälle, jolloin kaasu on imettävissä sisäkehältä edelleen. Kammion ulkokehälle kerääntynyt väliaine epäpuhtauksineen johdetaan erillistä kanavaa pitkin joko pumpun imu- tai poistopuolelle. Kaikki esitetyt laitteet toimivat tyydyttävästi silloin 30 kun nesteen mukana liikkuu vain rajoitetusti epäpuhtauksia. Mainitut laitteet on myös mahdollista säätää toimimaan suhteellisen luotettavasti myös nesteillä, jotka sisältävät paljon kiintoainetta, esim. selluloosateolli-suuden kuitususpensioilla. Tällöin kuitenkin kaasunpois-35 to-ominaisuudesta on tingittävä, sillä pääasiana on varmistaa, ettei kaasunpoistokanavaan ja sen yhteydessä mahdollisesti olevaan tyhjköpumppuun joudu kuituja. Siten kaasupitoista kuitususpensiota joudutaan palauttamaan 3 86333 varmuuden vuoksi takaisin virtaukseen. Toisaalta on tunnettua, että kuitususpension sisältämä kaasu on massankä-sittelyprosessissa haittatekijä, josta pitäisi päästä eroon niin hyvin kuin mahdollista. On siis olemassaolevien 5 etujen haaskausta syöttää jo erotettua kaasua takaisin massakiertoon. On myös massan haaskausta, mikäli puolestaan kaikki kaasun mukana tullut massa erotettaisiin massakierrosta poistamalla se pumpun toisiovirtauksena.

10 Keksinnön pyrkimyksenä on siten hyödyntää täysin keskipakopumpun kykyä erottaa kaasua nesteestä, joka kaasu poistetaan mahdollisimman yksinkertaisin ja toimintavarmoin välinein itse pumpusta. Edellytyksenä on pelkästään se, että voidaan toimia ilman vaaraa siitä, että nesteen 15 mukana liikkuvat epäpuhtaudet, ts. kiintoaineet kuten langat, kuidut jne., pääsisivät tukkimaan kaasunpoistojär-jestelmää.

Vireillä olevassa FI-patenttihakemuksessa 872967 esitetään 20 eräitä keinoja, joilla voidaan varmistua siitä, että, vaikka pumpattavana olisi paperi- ja selluloosateolli-suuden kuitususpensioita, eivät suspension kuidut pääse tukkimaan kaasunpoistojärjestelmää, eivätkä siihen liittyvää tyhjöpumppua. Mainitussa julkaisussa on poistettavan 25 kaasun virtaustielle ennen mahdollisesti käytettävää tyhjöpumppua järjestetty sihtipinta tai vastaava, jolla estetään suspension kuitujen pääsy kaasunpoistojärjestel-mään.

30 Toisaalta myös US patenttijulkaisusta 4,673,330 tunnetaan menetelmä keskipakopumpun toiminnan ohjaamiseksi siten, että pumpun eteen muodostuvan kaasukuplan kokoa säätämällä mitoitetaan pumppu halutulle nostokorkeudelle ja kapasiteetille. Mainitun julkaisun mukaisessa ratkaisussa juok-35 supyörän takapuolelle takaseinään pumpun runkoon on järjestetty säteissuuntaan useita sähköisiä antureita, joilla mitataan juoksupyörän ja mainitun takaseinän väliin muo- 4 86333 dostuvan kaasukuplan kokoa perustuen kaasun ja nesteen erilaiseen sähkönjohtokykyyn tai vastaavaan.

Mainitussa julkaisussa on huomattu, että juoksupyörän 5 siipien välissä oleva väliaine sen enempää kuin väliaineen sisäpuolelle jäävä kaasukuplakaan eivät ole muodoltaan tasaisen pyöreitä, vaan näiden rajapinta on jossakin määrin sahalaitainen siten, että kukin siipi ikäänkuin työntää edessään väliainekerrosta, joka keskipakovoiman 10 vaikutuksesta pyrkii ulkokehälle päin. Kuitenkin julkaisussa selittämättömästä syystä tällaisen työntävän siiven pinnalla oleva väliaineen osa on lähinnä juoksupyörän keskiötä. Tämä säännönmukaisuus pätee sekä varsinaisille pumppaaville siiville että myös juoksupyörän takana jul-15 kaisun mukaan radiaalisesti oleville ns. takasiiville.

Keksintömme mukaisesti ja johtuen siitä, että on tyhjentävästi pystytty selvittämään edellä esitellyssä julkaisussa mainittuun massan ja kaasun rajapinnan aaltomuotoon johta-20 neet tekijät, on tullut mahdollista määrittää juoksupyörän takasiipien mitat ja sijainti, juoksupyörän lävistävien kaasunpoistoreikien koko ja sijainti ja pumpun juoksu-pyörän takapuolisen takaseinän keskeisen aukon mitat ja edellä esitettyjen osien keskinäiset mittasuhteet siten, 25 että kaasunpoisto keskipakopumpusta on mahdollista ilman edellä mainittua seulalevyratkalsua tai myös ilman edellä kuvattua sähköisiin antureihin perustuvaa pumpun ohjaus-laitteistoa, jota ilman muuta pystyttäisiin käyttämään myös pelkästään kaasukuplan koon ohjaukseen.

30

Perusperiaatteina keksinnön mukaiselle ratkaisulle ovat seuraavat seikat: - pumpun keskiöön muodostuvan kaasukuplan juoksupyörän takapuolisen osan pienimmän radiaalisen mitan tulee olla 35 kaikissa pumpun käyttötilanteissa suurempi kuin pumpun takaseinän keskeisen aukon säde, jotta kaasunpoistojärjestelmään ei pääsisi menemään väliaineen mukana liikkuvia kiinteitä osasia, 5 86333 - kaasukuplan takapuolisen osan suurimman radiaalisen mitan tulee olla kaikissa pumpun käyttötilanteissa pienempi kuin juoksupyörän säde, jotta kaasu ei pääse palautumaan takaisin pumpattavan väliaineen joukkoon, 5 - kaasunpoistoreikien etäisyyden pumpun akselilinjasta tulee olla suurempi kuin takaseinän aukon säde, jotta kaasun mukana mahdollisesti tulevat kiinteät osaset eivät pääse suoraan purkautumaan kaasunpoistojärjestelmään.

10 Lisäksi johtuen jo edellä todetusta kaasukuplan sahanterä-mäisestä muodosta on otettava huomioon kussakin siipivä-lissä olevan väliainekerroksen radiaalisuuntainen ulottuvuus. Pahimmassa tapauksessa edellä määriteltyjä ehtoja ei voida toteuttaa, koska työntävän siiven pintaa vastaan 15 lepäävä väliaine voi ulottua takaseinän aukon tasolle ja toisaalta kaasukuplan uloin osa voi samassa tilanteessa ulottua juoksupyörän kehälle saakka. Näin päästään tilanteeseen, että takaseinän aukko on tehtävä mahdollisimman pieneksi, raja-arvona on akselin halkaisija. Toisaalta 20 juoksupyörän halkaisijasta on tehtävä mahdollisimman suuri, pumpun muu mitoitus rajoittaa tämän johonkin tiettyyn helposti määritettävään raja-arvoon. Kun vielä otetaan huomioon pumpun erilaiset käyttötilanteet, mahdollisesti eri tilanteissa käytettävät eri suuruiset käyttö-25 kierrosluvut ja erilaisen kaasupitoisuuden omaavat väliaineet, päästään siihen, että olisi pyrittävä pienentämään kaasukuplan radiaalisten äärimittojen välistä etäisyyttä mahdollisimman paljon.

30 Lisäksi vaikka tekniikan tason julkaisuissa on esitetty suuri joukko ratkaisuja kaasunpoistoaukkojen sijoitukselle juoksupyörän takalevyyn, ei mitään selvää ohjetta tai ratkaisua ole pystytty löytämään. Esimerkkeinä mainittakoon vaikkapa CH patenttijulkaisun 571655 mukainen ratkai-35 su, jossa siiven takapinnan läheisyyteen on järjestetty usealle radiaaliselle etäisyydelle pumpun akselista järjestettyjä halkaisijaltaan akselista poispäin mentäessä pieneneviä reikiä. Toisaalla ns. ensimmäisen polven keski- 6 86333 pakopumpuissa keskisakealle massalle on kaasunpoistoaukot järjestetty pitkulaisiksi aukoiksi (Fig. 2), jotka sijoittuvat juoksupyörän siipien väliin ulottuen lähes siivestä toiseen samalla radiaalisella etäisyydellä juoksupyörän 5 akselista. Siten kaasunpoistoaukkojen sijoittelu on ollut tähän mennessä enemmän tai vähemmän sattumanvaraista ilman mitään teoreettista tai edes perusteellista kokeellista määritystä.

10 Esillä oleva keksintömme perustuu siihen, että pumpun juoksupyörän takalevyn, siinä olevien takasiipien mitoitus ja asento sekä pumpun takaseinämän mitoitus on optimoitu, kaasukuplan ja että sitä ympäröivän nesterenkaan välisen rajapinnan muoto on riittävässä määrin tasoitettu 15 niin että kaasunpoistojärjestelmään ei käytännössä pääse kaasun mukana ollenkaan pumpattavaa väliainetta.

Keksinnön mukaiselle laitteelle on tunnusmerkillistä se, että pumpun takasiivet tai niiden kanssa yhdessä toimivat 20 elimet on järjestetty niin, että ne joko suuntaavat juoksupyörän takapuolisessa tilassa mainittujen takasiipien siipiväleissä olevaan väliaineeseen kohdistuvien erisuuntaisten ja erisuuruisten voimien yhteisvaikutuksen aiheuttaman väliaineen virtauksen ohi pumpun takaseinässä olevan 25 kaasunpoistoaukon tai vaimentavat mainittua virtausta niin, että sen ulottuminen mainittuun kaasunpoistoaukkoon estyy.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on ominaista se, että 30 - suunnataan juoksupyörän takapuolisessa tilassa olevaan väliaineeseen kohdistuvien radiaalivoimien, kehän suuntaisten voimien ja hitausvoimien yhteisvaikutuksen aiheuttama väliaineen virtaus ohi kaasunpoistojärjestelmään johtavan kaasunpoistokanavan tai 35 - vaimennetaan mainittujen voimien yhteisvaikutuksen aihe uttamaa väliaineen virtausta, jolloin - estetään kyseisessä tilassa olevan väliaineen purkautuminen kaasunpoistoj ärj estelmään.

7 86333

Keksinnön mukaisen keskipakopumpun etuina olemassoleviin ratkaisuihin nähden voidaan mainita mm. seuraavat: - tehokkaampi kaasunpoisto, koska kaasupitoista nestettä 5 ei tarvitse palauttaa pääkiertoon - kuitususpensioiden pumppauksessa ei ole vaaraa kaasun-poistokanavien tukkeutumisesta tai kuitumassan joutumisesta hukkaan tai jätevesiin - pumppaukseen käytettävän yksikön rakenne tulee yksinker-10 taisemmaksi, käyttövarmuus lisääntyy, ja käyttökustannukset pienenevät, koska tyhjöpumppu ei välttämättä vaadi erillistä käyttömoottoria, - tulee mahdolliseksi pumpata huomattavasti aikaisempaa sakeampia massoja, koska korkeasakeuksisten massojen suuri 15 ilmapitoisuus on aiemmilla ratkaisuilla estänyt pumppauksen.

Keksinnön mukainen menetelmä ja laite on mahdollista soveltaa sekä tavanomaisiin keskipakopumppuihin, jolloin 20 tietenkin joudutaan tinkimään käsiteltävän massan sakeu-desta, että myös tekniikan tason mukaisiin MC-pumppuihin, jolloin näillä imuaukkoon ulottuvalla roottorilla varustetuilla pumpuilla päästään käsittelemään huomattavasti aikaisempaa sakeampia massoja.

25

Seuraavassa keksinnön mukaista laitetta ja sen yhteydessä käytettävää menetelmää selitetään yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisiin kuvioihin, joista kuvio 1 esittää erästä tavanomaisen tekniikan mukaista 30 keskipakopumppua ja sen ilmanpoistojärjestelmää sivuttais-leikkauksena, kuvio 2 esittää erästä tekniikan tason mukaista keskipakopumpun juoksupyörää takapuolelta katsottuna, kuvio 3 esittää keksinnön erään edullisen suoritusmuodon 35 mukaista keskipakopumpun juoksupyörää takapuolelta katsottuna, kuvio 4 esittää keksinnön erään toisen edullisen suoritus- 8 86333 muodon mukaista keskipakopumpun juoksupyörää takapuolelta katsottuna, kuvio 5 esittää keksinnön erään kolmannen edullisen suoritusmuodon mukaista keskipakopumpun juoksupyörää takapuo-5 leita katsottuna, kuvio 6 esittää keksinnön eräiden muiden suoritusmuotojen mukaisia ratkaisuja koottuna yhteen kuvaan juoksupyörän takapuolelta katsottuna, ja kuviot 7a ja 7b esittävät erilaisten voimien suuntautumas-10 ta eräässä keksinnön mukaista juoksupyörää käyttävässä keskipakopumpussa.

Kuvion 1 mukainen, lähemmin mm. US patenttijulkaisussa 4410337 kuvattu ns. ensimmäisen polven keskipakopumppu 15 keskisakean alueen kuitususpensioille (ns. MC pumppu) koostuu pääasiassa seuraavista osista: pumpun pesä 1, siinä oleva imuaukko 2, paineaukko 3, pumpun akseli 4, akselille järjestetty juoksupyörä 5 pumppaavine siipineen 6, juoksupyörän takalevy 7, pumpun takaseinä 8 ja kaasun 20 poistoyhde 9. Kuvion esittämässä juoksupyörässä 5 kaasun-poistoaukot 10 on sijoitettu aivan pumpun akselin 4 läheisyyteen, koska tällöin voidaan olla varmoja, että kuitupitoista nestettä ei vähällä pääse kaasunpoistojärjestelmään. Juoksupyörän takalevyn 7 takapuolelle on järjestetty 25 radiaalisesti niin sanottuja takasiipiä 11, joilla on tällaisessa pumpussa kahtalainen merkitys. Ensinnäkin ne tasapainottavat pumpun aksiaalisia voimia ja toisaalta myös pyrkivät pumppaamaan takalevyn taakse kulkeutuneen nesteen takaisin päävirtauksen joukkoon kohti paineaukkoa 30 3. Juoksupyörän aukkoja 10 vastaavasti on pumpun takasei nään akselin ympärille jätetty rengasmainen kanava 12, josta kaasu poistuu takaseinän 8 takapuoliseen tilaan 13, josta kaasunpoistoyhde 9 johtaa kaasun edelleen, tavallisimmin erillisen alipainepumpun kautta pois pumpusta.

Kuviossa 2 esitetään mainitun US patentin mukaisessa ratkaisussa todellisuudessa käytetty juoksupyörä 5 takapuolelta katsottuna. Kuten nähdään, on juoksupyörän taka- 35 9 86333 puolella ns. takasiipiä 11 kuusi kappaletta, joka on nykyään vakiintunut lukumäärä. Yleensäkin takasiipiä on pyritty tekemään mahdollisimman vähän, mutta lopulta on päädytty lukumäärään kuusi, koska myös varsinaisia pump-5 paavia siipiä juoksupyörän vastakkaisella puolella on käytännön ratkaisuissa kuusi kappaletta. Edelleen mainitut takasiivet 11 ovat tekniikan tason ratkaisuissa olleet aina valmistuksen yksinkertaistamisen vuoksi radiaalisia ja koska niiden muunkaanlaiselle suuntaamiselle ei ole 10 katsottu olevan aihetta. Kuviosta nähdään myös kaasun-poistoaukkojen 10 rakenne ja sijoitus, toisin sanoen aukot ovat pitkulaiset ja kaarevat juoksupyörän kehän suunnassa ollen siis jatkuvasti samalla etäisyydellä pumpun akselista. Kuvassa on lisäksi esitetty pumpun takaseinän ja 15 juoksupyörän akselin välille jäävä rengasmainen kanava 12, josta kaasu virtaa kaasunpoistojärjestelmään.

Kuvioon 2 on lisäksi nuolella A merkitty juoksupyörän pyörintäsuunta ja katkoviivoilla 14 hahmoteltu juoksu-20 pyörän takapuolella olevan ilmakuplan ja sitä ympäröivän kuitususpension rajapinta, joka muodostaa jo edellä tekniikan tason yhteydessä kuvatun sahalaitakuvion. On syytä huomata, että kaasunpoistoaukkojen muoto vakioine säteis-etäisyyksineen ei ole paras mahdollinen, koska myös juok-25 supyörän toiselle, varsinaiselle pumppaavalle puolelle muodostuu aivan vastaava sahalaitakuvio. Voidaan siis todeta, että, vaikka ilmanpoistoaukon toinen, lähellä pumppaavan siiven selkäpuolta oleva osa hyvinkin tehokkaasti sallii kaasun virtauksen juoksupyörän etupuolelta 30 takapuolelle, on kaasunpoistoaukon vastakkainen pää kuitususpension vyöhykkeellä, jolloin kuitususpensiota virtaa juoksupyörän takapuolelle, mikä jo sinällään ei ole toivottavaa. Toisaalta huomataan, että kaasukuplan suurin säteissuuntainen mitta on hyvin lähellä juoksupyörän 35 ulkoreunaa, joten mikäli kaasua ei imetä riittävän tehokkaasti kyseisestä tilasta pois, on vaarana, että kaasukupla alkaa purkautua takaisin päävirtauksen joukkoon juoksu-pyörän ulkokehältä. Jos käytännössä tällainen tilanne 10 86333’ tulisi vastaan, olisi tingittävä pumpun kaasunpoistokyvys-tä, koska vastakkaisena vaarana on, että, jos lisätään kaasua imevän alipainepumpun imuvaikutusta, joutuu kui-tususpensiota kaasunpoistojärjestelmään pumpun takaseinän 5 ja akselin välisestä rengasmaisesta raosta, jolloin lähes välittömästi alipainepumppuna tavallisimmin toimiva neste-rengaspumppu tukkeutuisi ja johtaisi sekä huolto- että mahdollisesti myös korjaustoimenpiteisiin.

10 Seuraavassa selitetään pääasialliset syyt kuvatun sahalaitakuvion syntyyn. Kun massaa purkautuu juoksupyörän aukoista juoksupyörän takapuolelle, on kyseisellä massalla mainittujen aukkojen kehänopeutta olennaisesti vastaava kehänopeus. Aukon takapuolella massaan kohdistuu keskipa-15 kovoima, joka pyrkii heittämään massaa ulospäin, jolloin massan liikesuunta hitaudesta johtuen pyrkii olemaan, ei suinkaan radiaalinen, vaan juoksupyörän liikkeeseen nähden taaksepäin kaartuva. Toisin sanoen massa pyrkii säilyttämään saman kehänopeuden, joka sillä oli aukosta purkau-20 tuessaan, huolimatta siitä, että se koko ajan siirtyy kehällä ulospäin, jolloin juoksupyörä pyrkii "ajamaan ohi" massasta jatkuvasti kasvavan kehänopeuseron vuoksi. Tällöin massa ulospäin siirtyessään joutuu aukkoa seuraavan takasiiven pinnalle, joka takasiipi kiihdyttää massan 25 kehänopeutta. Koska uutta massaa koko ajan pakkautuu pitkin takasiiven pintaa ulospäin juoksupyörän kehää kohti, joutuu se osa massasta, jonka kehänopeus on ehtinyt kiihtyä suuremmaksi, siirtymään kehän suunnassa eteenpäin kohti edeltävän siiven takapintaa, jolloin 30 muodostuu kuhunkin siipiväliin enemmän tai vähemmän viisto rajapinta massan ja kaasun välille. Mainittujen kehänopeuden ja keskipakovoiman lisäksi siipien väleissä olevaan massaan vaikuttaa myös pumpun johtolaitteen, esimerkiksi spiraalin paineenvaihteluista johtuva suuruudeltaan vaih-35 televa pumpun akselia kohti vaikuttava voima, joka kuvauksensa mukaisesti pyrkii työntämään massaa kohti pumpun akselia ja tarkemmin sanoen pyrkii puristamaan massaa pumpun takaseinän keskeisestä aukosta kaasunpoistojärjes- 11 86333 telmään. Tunnetustihan pumpun johtolaitteen ollessa spiraali paine on suurimmillaan olennaisesti pumpun poistoau-kon kohdalla, josta se suhteellisen tasaisesti pienenee mentäessä juoksupyörän kiertosuuntaa vastaan ollen pienim-5 millään juuri poistoaukkoa pyörimissuunnassa seuraavalla johtolaitteen osalla.

Kuviossa 3 esitetään keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisen pumpun juoksupyöräratkaisu 5 pyörän taka-10 puolelta katsottuna ja kuviota 2 vastaavalla tavalla esitettynä. Ensimmäisenä kuviosta huomataan, että takasii-pien 11 lukumäärää on lisätty. Syynä tähän on se, että näin menetellen voidaan huomattavasti tasoittaa kaasukuplan ja kuitususpension rajapinnan sahalaitamuotoa. Siitä 15 on tavallaan leikattu kumpaankin suuntaan ulottuneet huiput pois. Selitys tähän löytyy siitä, että, koska takasiipiä 11 on useampia, ei keskipakovoima yhdessä massan hitausvoiman kanssa pääse venyttämään kuitususpension ja kaasukuplan rajapintaa radiaalisuunnassa kovin-20 kaan laajalla alueelle. Kun tässä suoritusmuodossa otetaan huomioon myös johtolaitteen 15 paineenvaihtelujen aiheuttamat radiaalivoimat ja niiden vaikutukset, voidaan todeta, että lisäämällä takasiipien 11 lukumäärää kavennetaan sektoreita, jolloin painehuipun vaikutusaika yksittäisessä 25 sektorissa olevaan massamäärään lyhenee ja sektorien lukumäärän ollessa riittävän suuri paineisku ei ehdi kiihdyttää massan akselia kohti suuntautuvaa liikenopeutta niin suureksi, että massa ehtisi virrata pumpun takaseinän 8 kaasunpoistoaukkoon 12, vaan juoksupyörän 5 kiertyessä 30 eteenpäin kyseinen sektori tulee matalan paineen vyöhykkeelle, jolloin keskipakovoima pyrkii siirtämään massaa takaisin juoksupyörän ulkokehälle päin.

Siten jo tämä muutos yksinään varmistaa sen, että kaasua 35 ei herkästi joudu takaisin suspension päävirtaukseen, — vaikka käytettäisiinkin suhteellisen vaatimatonta ali painetta kaasunpoistojärjestelmässä. Toisaalta myös suhteellisen suurenkaan alipaineen käyttö ei saa aikaan i2 86333 nesteen virtausta pumpun juoksupyörän etupuolelta kaasun-poistorei'istä juoksupyörän takapuolelle tai vastaavasti juoksupyörän takapuolelta kaasunpoistojärjestelmään. Käytännössä on tietenkin mahdollista käyttää niinkin 5 suurta alipainetta, jotta kuituja joutuu kaasunpoistojärjestelmään, mutta tämä vaatisi keksinnön mukaisella laitteella huomattavasti ylimitoitetun alipaineen. Keksinnön todellinen etu on siinä, että keksinnön mukaisella juoksu-pyörällä varustettu pumppu toimii luotettavammin vaihtele-10 vissa käyttöolosuhteissa, koska kaasukuplan ja nesteren-kaan välinen rajapinta on kaikilta kohdiltaan kauempana sekä juoksupyörän ulkoreunasta että kaasunpoistoaukon tai pumpun takaseinän keskeisestä aukosta. Siten keksintö on tuonut mukanaan huomattavasti marginaalia erilaisten 15 riskitekijöiden varalta.

Edelleen pumpun kaasunpoistojärjestelmän toimintaa voidaan tehostaa sijoittamalla kaasunpoistoaukot 20 juoksupyörässä 5 juuri oikeaan paikkaan. Edullisimmillaan kaasunpoisto-20 aukko 20 on tietenkin sijoitettava kuhunkin juoksupyörän 5 pumppaavan puolen siipiväliin tai kuhunkin kunkin pumppaa-van siiven 6 (esitetty katkoviivoilla) sisäreunasta juoksupyörän 5 akselilinjalle piirrettyjen suorien välisiin tiloihin. Edellä jo todettiin, että tekniikan tason mukai-25 sen MC pumpun soikea kaasunpoistoaukko (10; Fig. 2) ei ole jo edellä mainitusta syystä kovinkaan edullisen muotoinen eikä edullisesti sijoitettu. Optimaalisimmaksi aukkojen 20 sijoitus ja muoto tulee silloin, kun aukkojen 20 kaasukuplan ja nesterenkaan rajapinnan puoleisen reunan muoto 30 mukailee rajapinnan (14; Fig. 2) muotoa ja on kuitenkin sijoitettu mahdollisimman kauaksi kyseisestä rajapinnasta. Siten päädytään kuviossa 3 esitettyihin kaasunpoistoauk-koihin 20, jotka ovat olennaisesti kolmiomaisia ja sijoittuvat tässä tapauksessa joka toisen takasiiven 11 imupuo-35 lelle ts. pyörimissuuntaan katsottuna siiven 11 selkäpuolelle. Kuviossahan on esitetty kaksi takasiipeä 11 kutakin pumppaavaa juoksupyörän 5 siipeä 6 kohti ja vielä siten, että joka toinen takasiipi 11 sijoittuu ainakin osittain 13 86333 pumppaavan siiven 6 kohdalle. Kaasunpoistoaukkojen 20 ollessa kuviossa esitetyn muotoisia ja sijaitessa kuviossa esitetyssä paikassa on mahdollista siirtää kaasunpoisto-aukkoja 20 hieman ulommaksi juoksupyörällä 5, jotta saa-5 daan enemmän varmuusmarginaalia pumpun takaseinän 8 keskeisen aukon 12 ja kaasunpoistoaukon 20 radiaalisten etäisyyksien välille. On kuitenkin syytä muistaa, että esitetty kolmiomuoto on vain ratkaisun edullisin suoritusmuoto, on tietenkin mahdollista, että aukot ovat esimerkiksi 10 pyöreitä reikiä tai, että aukkoina on useita vaikkapa pyöreitä reikiä.

Eräänä edullisena suoritusmuotona kannattaa mainita kuviossa 4 esitetty takasiipien 21 kallistaminen hieman 15 enemmän pumppaaviksi, toisin sanoen siivet 21 kallistetaan ikäänkuin akselia lähinnä olevassa päässään olevan nivel-pisteen ympäri taaksepäin, jolloin siivet 21 kohdistavat pumpattavaan materiaaliin kehänsuuntalsen liikekomponentin lisäksi myös radiaalisen ulospäin suuntautuvan keskipako-20 voiman vaikutusta tehostavan komponentin, jolla voidaan siirtää juoksupyörän 5 takasiiven 21 pinnalle sijoittuvaa kaasukuplan ja nesterenkaan rajapintaa ulommaksi, jolloin rajapinnan muoto entisestään tasoittuu. Lisäksi siipien kallistaminen saa aikaan sen, että se matka, joka massan 25 olisi kuljettava johtolaitteen 15 painehuipun aiheuttaman akselia kohti suunnatun voimakomponentin vaikutusaikana ehtiäkseen pumpun takaseinän kaasunpoistokanavaan 12, pitenee. Silloin tulee entistä varmemmaksi, että massa ei ehdi saavuttaa kaasunpoistoaukkoa 12 ennenkuin paine 30 johtolaitteessa 15 laskee nopeasti minimiarvoonsa, jolloin keskipakovoima nopeasti voittaa massan hitaudesta aiheutuvan akselia kohti suuntautuvan liikkeen ja alkaa siirtää massaa takaisin johtolaitetta kohti. Käyttämällä kallistettuja takasiipiä 21 on mahdollista vähentää takasiipien 35 lukumäärää edelliseen suoritusmuotoon verrattuna, koska sama varmuus saavutetaan jo pienemmällä siipiluvulla. Toisaalta on mahdollista kallistaa takasiipiä myös jonkin verran eteenpäin, jolloin saadaan vastaava voimien yhteis- 14 86333 vaikutusta eli toisin sanoen massan virtauksia hidastava vaikutus aikaan.

Suoritetuissa kokeissa on todistettu se edellä esitetyn 5 teorian perusajatus, että kallistamalla siipiä voidaan vähentää niiden lukumäärää ja lisäksi se, että juoksu-pyörän pyörintänopeuden kasvattaminen myöskin pienentää tarvittavien siipien lukumäärää. Suorilla säteittäisillä siivillä tarvittavaksi siipitaajuudeksi on kokeellisesti 10 saatu noin 370 Hz (siipiluku * juoksupyörän pyörintänopeus r/s), jotta massa ei pääsisi vuotamaan kaasunpoistojärjes-telmään. Kallistettaessa siipiä voidaan siipiluku laskea seuraavasta kaavasta z * n /sinB > 370, 15 jossa z = siipiluku kokonaislukuna, n = juoksupyörän pyörintänopeus r/s, ja β = takasiiven keskimääräisen suunnan ja juoksu- pyörän kehän tangentin välinen kulma.

20 Siten siipiluvuksi saadaan z > 370 * sinB / n, joten esimerkiksi kulman β ollessa 45° ja pyörintänopeuden n 50 r/s, saadaan tarvittavaksi siipiluvuksi vähintään 6, kun puolestaan suorilla siivillä kulman β ollessa 90° 25 kaava antaa siipiluvuksi 8.

Eräs edullinen suoritusmuoto on vielä esitetty kuviossa 5, jossa takasiipiä on kaksi kappaletta 31 ja 32 kutakin etusiipeä 6 kohti. Kuvion mukaisesti takasiivet ovat 30 kaikki kallistettu taaksepäin kuten jo edellisessä kuviossakin, lisäksi takasiivet ovat kaarevat ja siivistä pyörimissuunnassa kaasunpoistoaukkoa 20 seuraava 31 on täysmittainen ulottuen pumpun takaseinän kaasunpoistoaukon/kana-van/-renkaan 12 ulkoreunalta juoksupyörän 5 ulkoreunalle, 35 kun puolestaan juoksupyörässä 5 olevaa kaasunpoistoaukkoa 20 pyörimissuunnassa edeltävä siipi 32 ulottuu olennaisesti mainittujen kaasunpoistoaukkojen 20 akselia lähinnä olevien reunojen muodostamalta kehältä juoksupyörän 5 15 86333 ulkoreunalle. Tietenkin on mahdollista, että mainitut siipien 31,32 mitat jopa huomattavassakin määrin poikkeavat edellä esitetyistä erityisen edullisen suoritusmuodon mitoituksesta poikkeamatta kuitenkaan keksinnöllisestä 5 ajatuksesta ja toimintamallista, joka seuraavassa kuvataan.

Kuviossa 5 on esitetty havainnollisesti, kuinka siipivä-leihin 33-38 juoksupyörän kaasunpoistoaukoista 20 kerään-10 tynyt massa käyttäytyy ensinnäkin johtolaitteen 15 eri kohdilla ja lisäksi periaatteessa kahta tyyppiä olevissa siipiväleissä 33-38;39-44. Täyspitkien siipien 31 etupuolella olevissa siipiväleissä 33-36 massa käyttäytyy kuten edellä jo summittaisesti on kerrottu. Toisin sanoen lähes 15 kaikissa siipiväleissä 33-38 massan ja kaasun rajapinta muodostaa sahalaitakuvion siten, että täyspitkän siiven 31 etupintaa vasten oleva massa on lähempänä akselia kuin se massan osa, joka on vasten edeltävän, lyhyemmän siiven 32 takapintaa. Kuitenkin siipiväleissä 37 ja 38, nimittäin 20 niissä, joihin vaikuttaa suurin johtolaitteen 15 paine, joka on saanut massan virtaamaan akselia kohti, on massan ja kaasun rajapinnan muoto ensin kääntymässä (siipiväli 37) ja sitten jo kääntynyt vastakkaiseen suuntaan (siipiväli 38). Tälle on selityksenä se, että siipivälissä 37 25 oleva massa on saavuttanut tietyn kehänopeuden, jota se hitaudestaan johtuen pyrkii ylläpitämään huolimatta siitä, että siipivälin kiertyessä korkeamman paineen alueelle tämä aiheuttaa massan siirtymisen kohti keskiötä, jolloin juoksupyörän 5 kehänopeus massan kehän suuntaiseen no-30 peuteen nähden pienenee ja massa pakkautuu vasten siipivälin 38 etureunana kulkevaa lyhyemmän siiven 32 takapintaa. Siten mainittu rajapinta ulottuu kuvion 5 siipivälissä 38 jo juoksupyörän 5 kaasunpoistoaukon 20 päälle ja vähitellen kyseinen rajapinta yltää lyhyemmän siiven 32 sisäreu-35 nan kohdalle, josta virtaus edelleen hitaudestaan johtuen purkautuu edeltävään siipiväliin 44, jossa keskipakovoima heittää massan ulkokehälle päin. Edeltävässä siipivälissä 44 vallitsee myös matalampi johtolaitteen 15 paine, koska i6 86333 siipiväli 44 on jo ehtinyt siirtyä ohi korkean paineen alueen. Tässä vaiheessa on myös syytä huomata siipiväleis-sä 39-44, toisin sanoen niissä siipiväleissä, joissa ei ole juoksupyörän 5 kaasunpoistoaukkoa 20 olevan massan ja 5 kaasun rajapinnan muoto, joka säilyy olennaisesti juoksu-pyörän 5 kehän suuntaisena koko ajan, koska massan kehäno-peusvaihtelut mainituissa väleissä 39-44 ovat pieniä ja myöskin mainituissa siipiväleissä olevan massan radiaali-set siirtymät ovat suhteellisen pieniä.

10

Muina suoritusmuotoina tulevat kyseeseen joko yhdessä tai etenkin erillisinä käytetyt, kuviossa 6 esitetyt ratkaisut. Ensimmäisinä vaihtoehtoina johtolaitteen 15 painevai-kutusten eliminoimiseksi tulevat tietenkin kyseeseen sekä 15 juoksupyörän 5 ulkoreunan tiivistäminen esimerkiksi järjestämällä juoksupyörän 5 ja pumpun pesän välinen välys sulkuelimellä 50 niin pieneksi siten, että johtolaitteen 15 paine ei pääsisi vaikuttamaan haitallisesti juoksu-pyörän 5 takapuolelle, silloin kun paine muutoin on suu-20 rimmillaan, että myös vastaavalla sulkuelimellä 51 pumpun takaseinän ja akselin välisen välyksen järjestäminen vastaavasti niin pieneksi, että massan radiaalisuuntainen virtaus hidastuu painehuipun kohdalla olevassa siipisolas-sa silloin, kun siivet ovat esimerkiksi kuvion 3 mukaiset.

. 25

Edelleen voisi tulla kyseeseen juoksupyörän 5 takasiipien muotoileminen niin, että mainitun paineen johdosta radiaa-lisesti sisällepäin siirtyvän massan liike estetään esimerkiksi kääntämällä lyhyempien siipien 52 sisäpäätä 30 juoksupyörän 5 aukon 20 reunaa mukailevaksi, jolloin mainitun siiven 52 takapintaa pitkin keskiötä kohti vir-taava massa joutuu purkautumaan mainitusta aukosta 20 juoksupyörän 5 etupuolelle kaasun purkautuessa vastaavasti lyhyemmän ja pidemmän siiven välisestä välyksestä kohti 35 pumpun takaseinässä olevaa kaasunpoistoaukkoa/-rengasta/-kanavaa 12. Tietenkään ei ole välttämätöntä, että viimemainitussa suoritusmuodossa siivet olisivat eripituisia tai että siipiä olisi kuvion mukaisesti kaksi kutakin i7 86333 pumppaavaa siipeä 6 kohti, vaan on mahdollista järjestää vain yksi takasiipi kutakin siipeä 6 kohden, jolloin jokaisen takasiiven sisäreuna on esitetyllä tavalla käännetty. Edelleen on mahdollista järjestää takasiivet, jotka 5 tässä tapauksessa olisivat kaikki yhtä pitkiä, hieman lyhyemmiksi kuin edellä on kuvattu siten, että kuitusus-pension työntyessä kohti kaasunpoistoaukkoa 12 se voikin virrata edeltävään siipiväliin ilman vaaraa siitä, että massaa joutuisi pumpun takaseinän kaasunpoistoaukon kautta 10 kaasunpoistojärjestelmään.

Kuviossa 6 on lisäksi esitetty muutamia muitakin vaihtoehtoja juoksupyörän kaasunpoistoaukoiksi. On tietenkin mahdollista, että aukot ovat joko yksittäisiä pyöreitä 15 reikiä 54 tai ryhmä reikiä 55 tai peräti suuri joukko reikiä, jolloin tavallaan muodostuu sihtipinta kaasunpois-toaukkoon.

Edelleen on mahdollista järjestää esimerkiksi jokaiseen 20 juoksupyörän aukon sisältävän siipivälin pyörimissuunnassa edellä kulkevaan siipeen purkausaukko 56, josta akselia kohti johtolaitteen paineen vaikutuksesta virtaava massa pääsee purkautumaan edeltävään siipiväliin. Kyseinen purkausaukko voi olla reikä 56, tai lovi siivessä, viiste 25 siiven pään alueella, se voi olla aukko siiven ja juoksu-pyörän takalevyn välissä tai se voi olla myös varsinainen katkos siivessä. Eräänä mahdollisuutena tietenkin tulee kysymykseen myös purkaussyvennyksen tai peräti virtaus-kanavan järjestäminen pumpun takaseinään takasiivistön 30 alueelle ja edelleen sille alueelle, jolla johtolaitteen korkeampi paine pääsee vaikuttamaan siipiväleihin. Toisin sanoen pumpun keskiön ja paineaukon välille. Kaikissa kuvatuissa ratkaisuissa johtolaitteen paine pääsee purkautumaan viereiseen tai viereisiin tai jopa johonkin muuhun 35 (kanavan kautta pumpun takaseinässä) siipiväliin, joka on matalamman, koko johtolaitteen painekenttää ajatellen matalimman paineen alueella. On tietenkin mahdollista järjestää vastaavanlainen virtaustie 57 myös siipiväliä ie 86333 rajoittavan toisen siiven 53, siis pyörintäsuunnassa taaemman, yhteyteen, jolloin paine vastaavalla tavalla purkautuisi viereiseen siipiväliin, mutta se ei ole toiminta-ajatukseltaan niin elegantti ratkaisu kuin edellä 5 kuvattu.

Lisäksi voidaan mainita muutamia muita vaihtoehtoisia, ei kuvioissa esitettyjä ratkaisuja. Ensinnäkin jo edellä mainittu juoksupyörän ja pumpun pesän välisen välyksen 10 järjestäminen pieneksi takasiipien alueella voidaan järjestää siten, että kuviossa 6 esitetty kaareva levy jatke-taankin koko kehän mittaiseksi, jolloin juoksupyörän takasiivet pyörivät oman renkaansa sisällä, johon renkaaseen on järjestetty aukkoja siipiväleihin kerääntyneen 15 materiaalin poistamiseksi pumpun johtolaitteeseen. Kun mainitut reiät pääasiassa sijoitetaan matalamman johto-laitteen paineen alueelle, ei johtolaitteen paine pääse vaikuttamaan siipiväleissä olevaan massaan.

20 Voidaan myös ajatella, että johtolaitteen paineen vaikutusta voidaan vähentää lyhentämällä sitä aikaa, jonka johtolaitteen paineen aiheuttama keskiötä kohti suuntautuva voimakomponentti kiihdyttää siipivälissä olevaa massaa tai pidentämällä sitä matkaa, joka väliainevirtauksen on ' 25 kuljettava päästäkseen kaasunpoistokanavaan. Ensimmäinen . . pyrkimys tähän on tietenkin jo edellä mainittu siipien lukumäärän nostaminen, mutta muitakin keinoja löytyy. Ensinnäkin esimerkiksi kunkin sellaisen siipivälin, jossa on juoksupyörän kaasunpoistoaukko, rajoittavien siipien 30 ulkopäitä tai ainakin toisen siiven ulkopäätä voidaan voimakkaasti taivuttaa kohti toista mainittua siipiväliä rajoittavaa siipeä niin, että mainitun siipivälin ulkokehältä avoimen osan kehän suuntainen dimensio pienenee, jolloin luonnollisesti edellä mainitun voimakomponentin - 35 vaikutusaikakin pienenee. Siiven/siipien taivutus voidaan järjestää esimerkiksi niin, että siiven kärkiosaa jatketaan kehän suuntaisena kohti toista siipeä tai, että siipeä kokonaisuudessaan käännetään enemmän kohti toista 86333 siipeä. Tällöin johtolaitteen paineen aiheuttama akselia kohti suuntautuva komponentti saa aikaan 1juoksupyörään suoranaisesti vaikuttavan radiaalivoiman. Tietenkin on myös mahdollista, että siivet järjestetään vaikkapa siten, 5 että joka toinen siivistä on radiaallnen ja joka toinen taaksepäin taivutettu, jolloin siipiväli joko pysyy tasalevyisenä kehän suunnassa tai se voi jopa kaventua ulospäin. Edelleen on mahdollista järjestää yksi tai useampia paikallisia kuristuskohtia takasiipien väleihin tai jär-10 jestää takasiipien muoto aaltomaiseksi siten, että virtauksen kuljettavana oleva matka juoksupyörän ulkokehältä kaasunpoistokanavaan pitenee, jolloin myös kitkavoimien jarruttava vaikutus massan liikkeeseen kasvaa.

15 Kuvioissa 7 a ja b esitetään vielä havainnollisesti kuhunkin juoksupyörän kaasunpoistoaukoista juoksupyörän takapuolelle tulleeseen massapartikkeliin vaikuttavat voimat. Kuvio 7 a kuvaa tilannetta, jossa massapartikkeli on juuri tullut mainitusta aukosta juoksupyörän takapuolelle eli 20 tilannetta, jossa keskipakovoima pääasiallisesti määrää maassapartikkelin liikesuunnan, joka siten on juoksupyörän kehälle päin. Kuvio 7 b puolestaan esittää tilannetta, jolloin massapartikkeliin vaikuttaa niin suuri radiaali-voima kehältä päin, että partikkeli liikkuu juoksupyörän 25 keskiön suuntaan. Kuvioissa on eri voimat merkitty seuraavasti:

Fc = keskipakovoima, Fi = hitausvoima, Fep = johto-laitteen paineesta johtuva radiaalivoima, Fb = takasiives-tä massapartikkeliin kohdistunut voima. Lisäksi alaindek-30 sit r ja c viittaavat radiaalikomponenttiin ja kehän suuntaiseen komponenttiin. Edelleen kuvioihin on summittaisesti hahmoteltu mainittujen voimien resultantin R suunta, joka todellisuudessa voi huomattavastikin poiketa suuruudeltaan ja suunnaltaan esitetystä.

Kuvion 7 a mukaisesti kohdistuu massapartikkeliin eräässä keskipakopumpussa, johon keksinnön mukaista ratkaisua voidaan soveltaa, akselista poispäin suuntautuva keskipa- 35 20 86333 kovoima ja akselia kohti suuntautuva pumpun johtolaitteen paineesta johtuva voima, joka kuitenkin on pienempi kuin keskipakovoima. Lisäksi partikkeliin vaikuttaa hitausvoima, joka mainittujen radiaalivoimien yhteisvaikutuksen 5 johdosta on kuviossa esitetyn suuntainen, toisin sanoen massapartikkelin liikettä juoksupyörän suhteen hidastava. Edelleen juoksupyörän takasiipi kohdistaa tässä tapauksessa, takasiiven ollessa kallistettu, sekä radiaalisuuntai-sen että kehän suuntaisen voimakomponentin massapartikke-10 liin, jolloin massapartikkeliin kohdistuvien voimien resultantti R suuntautuu juoksupyörän siiven tangentin suuntaiseksi.

Kuviossa 7 b puolestaan vaikuttaa voimakas johtolaitteen 15 paineesta johtuva akselia kohti oleva voima massapartikkeliin siten, että se jopa voittaa keskipakovoiman. Tällöin hitausvoima pyrkii viemään massapartikkelia juoksupyörää nopeammin kehän suunnassa, jota vaikutusta takasiiven takapinta puolestaan vastustaa niin, että kaikkien voimien 20 resultantin suunta on takasiiven tangentin suuntainen.

Tästä kuviosta käy erityisen selvästi ilmi, mitä tapahtuu, kun takasiiven massapartikkeliin kohdistama voima lakkaa vaikuttamasta. Tällöinhän akselia kohti suuntautuva voimavaikutus pienenee ja kehän suuntainen voimavaikutus kas-25 vaa, jolloin massapartikkelin suunta muuttuu lähestyen kehän tangentin suuntaa. Toisin sanoen, mikäli takasiiven vaikutus lakkaa ennen pumpun takaseinän keskeistä kaasun-poistoaukkoa, kääntyy massapartikkelin suunta siiven pään ympäri, jolloin massapartikkeli joutuu edeltävään siipivä-30 liin, jossa toisaalta johtolaitteen painevaikutus on heikoimmillaan ja toisaalta kuvion 7 a mukainen vaikutus suurimmillaan.

Kuten edellä esitetystä huomataan, on kehitetty suuri : 35 joukko ratkaisuja, joilla voidaan luotettavasti estää kuitususpension joutuminen kaasunpoistojärjestelmään ja siellä olevaan alipainepumppuun, joka aikaisemmissa ratkaisuissa on juuri mainitusta syystä jouduttu järjestämään 21 86333 erillisen käyttölaitteen käyttämäksi, pumpun ulkopuoliseksi laitteeksi. Nyt kuitenkin esillä oleva keksintö on tehnyt mahdolliseksi tuoda myös kuitususpensioiden pumppaukseen käytettävien pumppujen yhteyteen kuuluva ali-5 painepumppu, esimerkiksi ns. nesterengaspumppu, suoraan pumpun kanssa saman käyttölaitteen käytettäväksi. Toisin sanoen alipainepumppu voidaan järjestää samalle akselille keskipakopumpun kotelon sisälle ilman vaaraa alipainepum-pun tukkeutumisesta ja vaivalloisista korjauksista.

10

Lopuksi on syytä muistaa, että edellä on esitetty vain eräitä edullisia suoritusmuotoja keksinnön mukaiselle pumppuratkaisulle, jonka keksinnön suojapiiri ei suinkaan rajoitu edellä esitettyihin edullisimpiin rakenneratkai-15 suihin, joilla on pelkästään tarkoitus esittää, kuinka monia eri ratkaisuvaihtoehtoja keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi on olemassa. Siten keksinnön suojapiiri rajoittuu vain siihen, mikä on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa. Niinpä on huomattava, että kaikki 20 sellaiset ratkaisut, joissa estetään pumpun johtolaitteen painevaihteluiden pumpun keskiöön suuntaamien voimakom-ponenttien aiheuttaman massan keskiötä tai paremminkin pumpun takaseinässä olevaa kaasunpoistoaukkoa kohti suuntautuvan kiihtyvyyden kasvaminen niin suureksi, että massa .25 purkautuu kaasunpoistojärjestelmään, kuuluvat keksintömme suojapiiriin. Lisäksi on syytä huomata, että keksinnön mukainen laite ja menetelmä soveltuvat käytettäväksi kaikissa pumpuissa ja vastaavissa laitteissa, joissa kaasua erottuu käsittelyn aikana.

30

Claims (26)

1. Menetelmä kaasun erottamiseksi pumpulla pumpattavasta 5 väliaineesta, jossa menetelmässä kaasu erotetaan pumpattavasta väliaineesta keskipakopumpun keskiöön juoksupyörän etupuolelle, josta kaasu poistetaan juoksupyörän läpi juoksupyörässä olevien kaasunpoistoaukkojen kautta juoksu-pyörän takapuolelle, missä kaasun mukana mahdollisesti 10 tullut väliaine erotetaan juoksupyörän takasiipien avulla kaasusta, tunnettu siitä, että - suunnataan juoksupyörän (5) takapuolisessa tilassa olevaan väliaineeseen kohdistuvien radiaalivoimien, kehän suuntaisten voimien ja hitausvoimien yhteisvaikutuksen 15 aiheuttama väliaineen virtaus ohi kaasunpoistojärjestel-mään johtavan kaasunpoistokanavan (12) tai - vaimennetaan mainittujen voimien yhteisvaikutuksen aiheuttamaa väliaineen virtausta, jolloin - estetään kyseisessä tilassa olevan väliaineen purkau-20 tuminen kaasunpoistojärjestelmään.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että juoksupyörän (5) takapuolisessa tilassa olevaan väliaineeseen kohdistuvien keskipakovoimien, kehän 25 suuntaisten voimien, hitausvoimien ja pumpun johtolaitteen painevaihteluiden aiheuttamien radiaalivoimien yhteisvaikutuksen aiheuttama virtaus, joka yhteisvaikutus koostuu radiaalisesta ja kehänsuuntaisesta voimakomponentista, ohjataan tai vaimennetaan niin, että estetään kyseisessä 30 tilassa olevan väliaineen purkautuminen kaasunpoistojärjestelmään.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittujen voimien yhteisvaikutuksen johdosta 3. juoksupyörän (5) takasiiven (11; 21; 31, 32; 52, 53) takapintaa pitkin kohti akselia suuntautuneen virtauksen annetaan purkautua kehänsuuntaisen voimakomponentin ohjaa- 23 86333 mana juoksupyörän (5) pyörimissuunnassa edeltävään siipi-väliin.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu 5 siitä, että mainittujen voimien yhteisvaikutus suunnataan siten, että sen aiheuttama väliaineen virtaus ohjautuu ohi kaasunpoistojärjestelmään johtavasta aukosta (12), jolloin estetään väliaineen pääsy kaasunpoistojärjestelmään.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittujen voimien yhteisvaikutuksen aiheuttama akselia kohti suuntautunut väliaineen virtaus suunnataan kohti juoksupyörässä olevaa kaasunpoistoaukkoa (10), josta virtauksen annetaan purkautua juoksupyörän (5) 15 etupuolelle.

6. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että estetään johtolaitteen paineen pääsy juoksu-pyörän (5) takapuoliseen tilaan silloin, kun johtolaitteen 20 paine on lähellä maksimiarvoaan kuristamalla vastaavalta kohdalta kyseistä virtaustietä.

7. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että estetään johtolaitteen painehuipun johdosta 25 akselia kohti suuntautuneen väliaineen virtauksen pääsy kaasunpoistojärjestelmään kuristamalla mainittuun järjestelmään johtavaa virtaustietä johtolaitteen painehuipun kohdalla.

8. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että estetään johtolaitteen painehuippua kiihdyttämästä kyseisessä siipivälissä olevaa massaa kohti kaasunpoistojärjestelmään johtavaa kaasunpoistoaukkoa (12) antamalla mainitun paineen purkautua juoksupyörän takasii-: 35 ven (11; 21; 31, 32; 52, 53) reunan ympäri tai takasiives-sä olevan aukon, loven tai vastaavan kautta viereiseen/-viereisiin siipiväleihin. 24 86333

9. Laite kaasun erottamiseksi pumpulla pumpattavasta väliaineesta, joka pumppu koostuu pesästä (1) imu- ja paineaukkoineen (2,3), pesän sisälle järjestetystä juoksu-pyörästä (5) pumppaavine siipineen (6), takasiipineen ja 5 kaasunpoistoaukkoineen, pumpun takaseinästä (8) ja välineistä kaasun poistamiseksi pumpusta, tunnettu siitä, että pumpun takasiivet (11; 21; 31, 32; 52, 53) tai niiden kanssa yhdessä toimivat elimet on järjestetty niin, että ne joko suuntaavat juoksupyörän takapuolisessa tilassa 10 mainittujen takasiipien (11; 21; 31, 32; 52, 53) siipivä-leissä olevaan väliaineeseen kohdistuvien erisuuntaisten ja erisuuruisten voimien yhteisvaikutuksen aiheuttaman väliaineen virtauksen ohi pumpun takaseinässä (8) olevan kaasunpoistoaukon (12) tai vaimentavat mainittua virtausta 15 niin, että sen ulottuminen mainittuun kaasunpoistoaukkoon (12) estyy.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että pumpun takasiivet (11; 21; 31, 32; 52, 53) tai 20 niiden kanssa yhdessä toimivat elimet on järjestetty niin, että ne joko suuntaavat pääasiassa pumpun johtolaitteen (15) paine-erojen mainittujen takasiipien (11; 21; 31, 32; 52, 53) siipiväleissä olevalle massalle aiheuttaman olennaisesti juoksupyörän (5) akselia kohti suuntautuvan 25 virtauksen ohi pumpun takaseinässä (8) olevan kaasunpoistoaukon (12) tai vaimentavat mainittua virtausta, ts. pumpun johtolaitteen paineen vaikutusta niin, että sen ulottuminen mainittuun kaasunpoistoaukkoon (12) estyy.

11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että juoksupyörän (5) takasiipien (11; 21; 31, 32; 52, 53) lukumäärä z noudattaa kaavaa z > 370 * sinB / n, jossa 8. takasiiven keskimääräisen suunnan ja juoksupyörän 35 tangentin välinen kulma, ja n = juoksupyörän pyörintänopeus r/s. 25 86333

12. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että takasiipiä (11; 31, 32; 52, 53) on lukumääräisesti enemmän kuin pumppaavia siipiä (6) juoksupyörän (5) etupuolella. 5

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittuja takasiipiä (11; 31, 32; 52, 53) on ainakin kaksi kertaa varsinaisten pumppaavien siipien (6) lukumäärä, jolloin juoksupyörän (5) kaasunpoistoaukot (20) 10 sijoittuvat juoksupyörän (5) takapuolelta katsottuna enintään joka toiseen siipiväliin riippuen tietenkin mainittujen takasiipien (11; 31, 32; 52, 53) ja pumppaavien siipien (6) lukumäärien suhteesta.

14. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että takasiipiä (21; 31, 32; 52, 53) on kallistettu eteen- tai taaksepäin.

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen laite, tunnettu 20 siitä, että mainitut takasiivet (21; 31, 32; 52, 53) on kallistettu ulkoreunaltaan juoksupyörän (5) pyörimissuuntaan nähden taaksepäin olennaisesti niin, että mainittujen takasiipien ajateltu jatke sivuaa pumpun takaseinässä (8) olevaa keskeistä kaasunpoistoaukkoa (12). 25

16. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laite, tunnettu siitä, että ainakin juoksupyörän (5) kaasunpoistoaukkoa (20) juoksupyörän pyörimissuunnassa edeltävä siipi (32; 52. on mainitun aukon jälkeistä siipeä (31; 53) lyhyempi. 30

17. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että juoksupyörän (5) takasiipeen on järjestetty virtaustie väliaineelle siipivälistä toiseen.

18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittu virtaustie on reikä (56), rako, viiste tai lovi (57) mainitussa siivessä tai pumpun takaseinään olennaisesti pumpun keskiön ja paineaukon välil- 26 86333 le takasiivistön kohdalle järjestetty virtaustie; syvennys tai kanava, joka johtaa matalamman paineen alueelle.

19. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu 5 siitä, että juoksupyörän (5) kaasunpoistoaukkoja (20) juoksupyörän pyörimissuunnassa edeltävän siiven (52) sisempi pää on järjestetty kaasunpoistoaukon (20) etu- ja sisäreunaa myötäileväksi, toisin sanoen koukkumaiseksi.

20. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että juoksupyörän (5) kaasunpoistoaukon (20) sisältävä siipivälin kehän suuntaista virtauspoikkipinta-alaa on jossakin kohtaa poikkeutettu tavanomaisesta olennaisesti sektorin tai taivutetun sektorin muodostaan siten, että 15 se on joko koko radiaalimitaltaan tasalevyinen, radiaa- lisuunnassa ulospäin kapeneva, kuristettu järjestämällä ainakin toisen takasiiven toiseen päähän juoksupyörän kehän suuntainen jatke, järjestämällä takasiivet eri suuntaan kallistetuiksi tai järjestämällä yksi tai useam-20 pia paikallisia kuristuksia mainittuun siipiväliin.

21. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että ainakin pumpun johtolaitteen (15) paineaukon (3) ja pumpun takaseinässä (8) olevan kaasunpoistoaukon 25 (12) välille on järjestetty sulkuelementti (50; 51), jolla estetään kuitususpension joutuminen kaasunpoistojärjestel-mään.

22. Patenttivaatimuksen 21 mukainen laite, tunnettu 30 siitä, että sulkuelementti (50) on kiinnitetty pumpun pesään juoksupyörän (5) takasiipien (11; 21; 31, 32; 52, 53. ulkopuolelle.

22 86333

23. Patenttivaatimuksen 21 mukainen laite, tunnettu 35 siitä, että sulkuelementti (50) ympäröi kokonaan juoksu- pyörän (5) takasiivistön, jolloin mainittuun sulkuelement-tiin (50) on järjestetty aukkoja kuitususpension poistamiseksi pumpun johtolaitteeseen (15). 27 86333

24. Patenttivaatimuksen 21 mukainen laite, tunnettu siitä, että sulkuelementti (51) muodostuu pumpun takaseinän (8) keskeisen kaasunpoistoaukon (12) reunassa pumpun 5 johtolaitteen (15) paineaukon (3) suunnassa olevasta ulkonemasta, joka sulkee kohdaltaan juoksupyörän (5) akselia muutoin ympäröivän kaasunpoistoaukon (12), toisin sanoen kuristaa takaseinän ja akselin välistä välystä.

25. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että kaasunpoistojärjestelmään pumpun yhteyteen on järjestetty alipainepumppu.

26. Patenttivaatimuksen 25 mukainen laite, tunnettu 15 siitä, että alipainepumppu on järjestetty samalle akselille keskipakopumpun juoksupyörän kanssa tai järjestetty erillisellä moottorilla käytettäväksi. 28 86333