Pierwszenstwo: 27.11.1961 dla zaslrz.2,4, 5 i 7 Szwajcaria Ojubttkowano: 2«1V.19G6 51216 KI. 59 b, 5/41 MKP ¥ m ii FoMd Twórca wynalazku: Emile Egger Wlasciciel patentu: Emile Egger & Co. A.G. Cressier, Kanton Neuenburg (Szwajcaria) Pompa wirowa Wynalazek niniejszy dotyczy pompy wirowej z wirnikiem umieszczonym z boku obszaru prze¬ plywu laczacego otwory ssawny i tloczny pompy, dzieki czemu uzyskuje sie hydrauliczne sprzezenie wirnika z ciecza przetlaczana.Wada dotychczas znanych pomp tego ro¬ dzaju jest ich niski wspólczynnik sprawnosci, do¬ chodzacy do 30»/t. Powodem tego jest miedzy in¬ nymi wadliwe hydrauliczne polaczenie miedzy wirnikiem a ciecza, znajdujaca sie w przestrzeni zawirowania.W pompach wedlug wynalazku przyspieszenie odsrodkowe czasteczek ma miejsce nie tylko w ko¬ morze wirnika, w której znajduja sie lopatki, lecz takze w przestrzeni zawirowania obok lopatek.Poniewaz w przestrzeni zawirowania nastepuje czesciowy zanik sprzezenia cieczy z wirnikiem, przyspieszenie odsrodkowe cieczy w komorze wirnika, bedzie wieksze, niz w przestrzeni zawi¬ rowania, która znajduje sie dalej od osi pompy.Dotychczasowe konstrukcje znanych pomp zmie¬ rzaly do wykorzystania tej intensywnej cyrkula¬ cji promieniowej w obszarze wirnika w ten spo¬ sób, aby przeplywajaca ciecz stanowila strumien roboczy. Mialo to ten skutek, ze w strefie cyr¬ kulacji ciecz byla niedostatecznie przyspieszana, wskutek czego strumien roboczy przechodzacy przez obszar przeplywu, byl stosunkowo slaby i nie odrzucal zanieczyszczen.Natomiast przy malej osiowej glebokosci wir- lfl 15 25 30 nika nastepowalo niewlasciwe sprzezenie hydra¬ uliczne miedzy wirnikiem a ciecza.W pompie wedlug wynalazku wykorzystano pro¬ mieniowy przeplyw przez wirnik w ten sposób, iz dziala on nie na zwiekszenie cisnienia u wylotu pompy, lecz powoduje hydrauliczne polaczenie miedzy wirnikiem a ciecza znajdujaca sie w przes¬ trzeni zawirowania. Strumien ten nie wyplywa z pompy, jako strumien roboczy, lecz oddaje ener¬ gie cieczy znajdujacej sie w przestrzeni zawiro¬ wania.W pompie wirowej wedlug wynalazku wir¬ nik lub jego komora posiada wspólsrodkowe ogra¬ niczenie promieniowe. Wewnatrz tego ogranicze¬ nia tworzy sie obszar przemiany cisnienia, w któ¬ rym energia kinetyczna, nadana czesci cieczy w wirniku przed opuszczeniem wirnika przemie¬ nia sie w cisnienie. Dzieki temu wspólsrodkowe- mu ograniczeniu kierunek przeplywu czesci cieczy na obwodzie wirnika jest odwrotny do kierunku przeplywu cieczy strumienia roboczego, w wyniku czego nastepuje dynamiczne polacze¬ nie tej czesci cieczy ze strumieniem roboczym.Hydrauliczne polaczenie cieczy z cala powierz¬ chnia cyrkulacyjna pompy powoduje wzrost jej wspólczynnika sprawnosci od 30 do 70% oraz wysokosci podnoszenia. Poniewaz do obiegu cyr- kulacyjnego wywolanego przez wirnik naplywaja tylko male ilosci nowej cieczy, wieksze ciala sta¬ le, wplywajace do pompy, nie trafiaja na wirnik 512161 TW.;'' 3 Wwwlw i przechodza z boku fvimika lacznie ze strumie¬ niem roboczym przeplywajacym przez obszar zawi¬ rowania.Wynalazek jest opisany szczególowo na pod¬ stawie kilku przykladów- wykonania:-zilustrowa— nych na rysunku, na* którym fig. 1 przedstawia przekrój w plaszczyznie osi pompy, fig. 2 — przekrój tej pompy w plaszczyznie A—A na fig. 1, fig. 3 — czesciowy przekrój wirnika we¬ dlug linii B—B na fig. 2, fig. 4, 7 8 i 9 — od¬ miany wykonania wirnika, fig. 5, 6, 10, 11, 12 i 17 — inne warianty wykonania pompy, fig- 13 i 14 — szczególne ksztalty lopatek wirnika, a fig. 15 i 16 — uszczelnienie walu pompy.Jak to uwidoczniono na fig. 1 i 2" wirnik 1 jest zaopatrzony w piaste 2 stanowiaca wspólny odlew z tarcza 3. Na tarczy 3 umieszczone sa promie¬ niowo ustawione lopatki 4, siegajace od piasty 2 do obwodu wirnika 1 oraz lopatki tylne 5 utrzy¬ mujace cisnienie po odwrotnej stronie tarczy 3? Wirnik 1 jest umieszczony w cylindrycznej ko¬ morze 6, znajdujacej sie poza przestrzenia zawi¬ rowania 7 korpusu 8. Stycznie do przestrzeni za¬ wirowania 7 dochodzi króciec tloczny 9. Wspólr osiowo do osi pompy i osi przestrzeni zawirowa¬ nia 7 jest zamocowany króciec ssawny 10. Pro¬ mien luku przestrzeni zawirowania 7 i srednica krócca tlocznego 9 sa tak dobrane, by wprowa¬ dzona bez luzu przez wlot ssawny kula mogla przechodzic swobodnie przez przestrzen zawiro¬ wania oraz przez króciec tloczny 9.W czasie pracy pompy po calkowitym wypel¬ nieniu przestrzeni zawirowania 7 ciecza, wirnik 1 wprawiony zostaje w szybki obrót, przy czym ciecz znajdujaca sie w promieniowych kanalach miedzy lopatkami 4 zostaje wprawiona W ruzh obrotowy i promieniowo przyspieszona w kie¬ runku na zewnatrz. Promieniowemu wyplywowi cieczy z komory wirnikowej, w której znajduja sie lopatki, przeciwdziala cylindryczna powierz¬ chnia komory wirnikowej 6, a przyspieszonerpró- mieniowo czasteczki cieczy przedostaja sie w kie¬ runku osiowym do przestrzeni zawirowania 7y ^od¬ dajac energie znajdujacej sie tam cieczy i.Wpra¬ wiaja ja równiez w ruch obrotowy. Znaczna czesc cieczy kierowana przez wirnik 1 na zewnatrz póza promieniscie ustawione brzegi lopatek 4 plynie przgz sasiadujaca czesc przestrzeni zawirowania 7, skad jest przemieszczana do kanalów utworzo¬ nych miedzy lopatkami 4. W ten sposób powstaje w wirniku 1 i bezposrednio poza nim obwodowy strumien cieczy, oddzielony od strumienia robo¬ czego pompy, plynacego przez przestrzen zawiro¬ wania 7. ..:.-¦¦.W przeciwienstwie do sposobu dzialania zna¬ nych pomp, w pompie wedlug wynalazku wy¬ piera sie praktycznie prad roboczy calkowicie do przestrzeni zawirowania. Dzieki temu grube- za¬ nieczyszczenia cieczy nie przedostaja sie do wir¬ nika 1, a sa przenoszone na zewnatrz wzdluz przeciwleglej do wirnika sciany przestrzeni za¬ wirowania. Pojedyncze strumienie, wyplywajace z promieniowych kanalów wirnika, które mozna uwazac za spirale wirowe, wprawiaja przez „in¬ dukcje" w szybki obrót ciecz strumienia robocze- 10 15 25 30 35 40 45 50 55 60 estrze- idukcji atek 4. zawiera¬ ja* =g-C 4 knc go, znajdujaca sie w przectter^fti^wai^ : *, „Indukcja" ma miejsce r wfrM&alf ^jgdjr5 tfczeibfc niczace w „indukcji" czasteczki fetó&^?staja sie znowu w jeden w umieszczonych miedzy lopatkami 4 kanalów, gdzie dornajac przyspieszenia przedo- staKM^MWm^° przestrzeni zawirowania, w wyniku £||^;^z#sku3e sie PS^tiJo^e POl3 czenie hydrauliczne wirnika z cii ni zawirowania 7. .Wskutek int< nastepuje znaczne obciazenie koi W zwiazku z tym do pompowania jacej ci^a^^Jgie^kocz^stnie jest zastosowac lopatki wykonane z materialu plastycznego, takiego na przyklad jak guma lub (tworzywo£Sfc%dzne.Wysokosc podnoszenia ; pompy jest** zafezna od srednicy wirnika 1, liczby ^ora£jbl£ Jlt §*(&] icn glebokosci, liczby obrotów i srednicv korpusu 8.Stosune^j^^s^is^ajnpscia a w^espkpscia pod¬ noszenia mozna regulowac przez zmiane srednicy imetrznei | zewgefrfrn^ lrnmnry wirnilrnwPi fi. przy czym stosunek miedzy wydajnoscia, a wy¬ sokoscia podnoszenia (charakterystyka Q — H) jesF ^le&dsciip sts0^#^fftSlfltfcS1 Wozna pominac przesuniecie7 !]Dsibw*^«d*nli:aI^»ifti3rA'zamocowaniu lopatek;; fejn^etj 5. Taka sama wydajnosc pomp uzyskuje sie przy pompowaniu cieczy o duzej -gestosci, zawierajacej na przyklad- lifl/i aawiooiny masy celulozowej lub opilków drewna, lub tez stanowiacej mieszanine 60% czesci wagowych piaskju-; z ciecza o duzej lepkosci, która jest na przyklad olej opalowy.Przez skuteczne polaczenie hydrauliczne przes¬ trzeni zawirowania 7 z ukladem pompy powstaje w poblizu jej osi bardzo silny wir potencjalny, dochodzacy do krócca ssawnego 10, który daje te korzysc, ze wstepna fdtacje doznaja^ pizy^pieSzenisT %a] ^zew¬ natrz i: dlatego" w ffiott&iicie^Wejscia"d$:kor#usu pbffipy-tfie 4o<^b^^ do Wirnika/a riat^chrnlsst wyrzucone zostaja na" zeWiA^z: T^-zstepna-: "r^b- tacje mozna "zwiekszyc, jezeli u wylotu pompy umiescFsie zwezenie:W.o" T--~ --:.V. • :I; n:r ^'.si.\ Celem zmniejszenia- strat wskutek5 tarcia,'injozna brzegi 12 zwróconych kn przestrzeni :cyrkulacyjnej lopatek A: sciac; jak-to pokazano ma fig.:'$r-przy¬ czyni strzalka wskazuje kierunek obrotu^wirnika 1. ;Jak tói;uwd.oczniQno.ma fig. 4^zewnetrzne brze¬ gi 13 lopatek 4 mozna równiez scinac. "Kierunek obrotu wirnika: jest równiez^ oznaczony strzalka; o Mozna równiez uzyskac zwrot kierunku strumie¬ nia wytworzonego przez wirnik l; jezeli jest/ina¬ czej .Wykonany korpus, co zostalo przedstawiane na fig. 5. Korpus 14, 15 posiada'zaokraglone;wgle¬ bienia 16, w które wchodza skrzydelka 17 lopatek 18. i-. -:¦ ,...- .-.;¦!. ..-.-, Odwrócenie strumienia, wytworzonego przez wir¬ nik, jak na to wskazuja przyklady wykonania uwidocznione na fig. 1, 2 i 5 uzyskuje, sie albo przez okreslony ksztalt sciany\ komory wirnika 6 lub 16, lub przez sam wirnik o odpowiednim pro^ filU. ....:" _ : :¦; * Wedlug fig. 6 wirnik 19 zamyka na obwodzie pierscien 20, a powierzchnie kierujace 21 sa na¬ chylone w kierunku osi kola. Dla zwiekszenia nie¬ zaleznej cyrkulacji mozna umiescic na wirniku 2251216 (fig. 7) pierscien wypelniajacy 23, przechodzacy przez lopatki 24, który tworzy kanaly 25.Lopatki przedstawione na fig. 1—6 sa proste, natomiast lopatki 29 wg. fig. 9 sa wygiete do przodu, przy czym moga one byc równiez wygiete do tylu. Przy malych obrotach pompy uzywa sie lo¬ patek wygietych do przodu, a przy duzych obro¬ tach stosuje sie lopatki wygiete do tylu. Lopatki moga byc umieszczone pionowo wzgledem tarczy 26 wirnika, lub tez jak to pokazano na fig. 13 lub 14 ukosnie wzgledem tarczy 27 lub 28. Brzegi lopatek 29 lub 30 moga posiadac" taki ksztalt jak pokazano na fig. 13 i 14. Przedstawione na fig. 2 styczne ujscie krócca tlocznego 9 mozna zastapic przez króciec promieniowy.Do pompowania czystych cieczy nalezy uzywac wiekszej liczby lopatek i stosowac ksztalty przed¬ stawione na fig. 5, 6, 7 i 8, a do pompowania cie¬ czy zanieczyszczonych nalezy stosowac mala licz¬ be lopatek o ksztaltach uwidocznionych na fig. 1 i 2.Opisane wyzej wirniki sa usytuowane w spec¬ jalnej, wglebionej komorze, przy czym na fig. 12 przedstawiono inny sposób wykonania wirnika.Wirnik 31 zawiera pierscien wzrotny 32 polaczony z lopatkami 33, który posiada sklepiona powierz¬ chnie kierujaca 34. Zewnetrzna powierzchnia pier¬ scienia zwrotnego 32 dzieki kolnierzowemu wy¬ stepowi 35 jest dopasowana do ksztaltu sciany zewnetrznej czesci przestrzeni zawirowania 36, a to celem uzyskania dobrych wyników cyrkulacji.Ciecz moze przeplywac w pompie nie tylko pro¬ mieniowo, ale tez osiowo lub ukosnie.Na fig. 10 przedstawiono pompe z rozszerzaja¬ cym sie korpusem w ksztalcie scietego stozka 37, w którym jest osadzony wirnik 38. Lopatki 39 tego wirnika maja zaokraglone konce, które wchodza w zaokraglone powierzchnie zwrotne 40, 41 kor¬ pusu 37, 42. Dzieki takiemu rozwiazaniu nastepuje nieznaczne skierowanie strumienia od wlotu 43 do stozkowatej przestrzeni zawirowania 44 tak, ze ciala stale nie przedostaja sie do wirnika. Dzie¬ ki powierzchniom zwrotnym 40, 41 tworzy sie pierscieniowy strumien zwrotny, który powoduje prawidlowe sprzezenie hydrauliczne miedzy wir¬ nikiem a ciecza.Na fig. 11 przedstawiono pompe z przeplywem osiowym. Wirnik 45 pompy jest polaczony z wir¬ nikiem 46 asynchronicznego silnika elektrycznego, które to wirniki sa ulozyskowane na lozyskach 47, przy czym stojan 66 silnika elektrycznego z uzwojeniem 67 jest obudowany szczelna obudowa 68. Wirnik 45 ma kanal, którego glebokosc zwiek¬ sza sie promieniowo w jedna strone ze sklepiona powierzchnia kierujaca 48. W pierscieniowym ka¬ nale znajduja sie lopatki 49, pomiedzy którymi tworzy sie wolna cylindryczna przestrzen zawi¬ rowania, tworzaca wraz z wylotem 50 i wylotem 51 jednolity kanal przeplywu.Opisany wyzej uklad pompy znajduje szczególne zastosowanie w zamknietych ukladach, takich jak centralne ogrzewanie, przy których mozna stoso¬ wac pompy niskocisnieniowe.Na fig. 15 i 16 przedstawiono szczególnie ko¬ rzystne uszczelnienie walka pompy. Wirnik 52 jest osadzony na koncu walka 53, który jest ulo- zyskowany w lozysku kulkowym 54 w korpusie 55. Uszczelka 56 zabezpiecza pompe przed prze¬ ciekiem smaru na zewnatrz wzglednie cieczy, do 5 lozyska. Pomiedzy tulejkami 57 i 58 osadzonymi na walku znajduje sie pierscien 59, który przytrzy¬ muje pierwszy pierscien slizgowy 60 uszczelnienia walka. Drugi pierscien slizgowy 62 znajduje sie w membranie 68 z pierscieniowa sprezyna 64, io która to membrana jest zamknieta w oslonie z ela¬ stycznego materialu na przyklad gumy, sztucz¬ nego kauczuku, sztucznego tworzywa, w sposób przedstawiony na fig. 16.Membrana 63 i jej sprezyna 64 przez nacisk 15 pierscieni 60 i 62 przybieraja plaski ksztalt Tylne lopatki umieszczone na wirniku wywoluja w cza¬ sie pracy pompy nadcisnienie, pomiedzy wirnikiem, a membrana 63, które ulega niewielkim wahaniom i nie jest zalezne od jej obciazenia i które powo- 26 duje docisk pierscieni slizgowych. Równiez nie¬ zaleznie od obciazenia pompy na wirnik dziala cisnienie w prawo (fig. 15), wskutek czego wa¬ lek 53 nie posiada tendencji do ruchów poosio¬ wych, co jest warunkiem pewnego uszczelnienia 25 pierscieniami slizgowymi 60 i 62. Pompy przed¬ stawione na fig. 1, 2, 5, 6, 7, 10 i 15 posiadaja wirniki ustawione symetrycznie w komorze, przez co nie dzialaja na wirnik zadne sily promieniowe.Wskutek tego, ze walek 53 nie jest narazony na » zginanie, lezace na nim pierscienie slizgowe 60 i 62 przylegaja równomiernie do walka.Lopatki wyzej opisanych pomp sa polaczone z tarcza wirnika wzglednie cylindra (fig. 11). Za¬ miast wirujacej tarczy wirnika mozna umiescic stala scianke (fig. 17), która podobna jest do scian¬ ki przedstawionej na fig. 12 i która mozna za¬ stosowac we wszystkich innych rozwiazaniach sta- . nowiacych przedmiot niniejszego wynalazku. Wir¬ nik, którego lopatki polaczone saL z pierscieniem zwrotnym 61, obraca sie przy stalej scianie kor¬ pusu 65, która wraz z wirnikiem tworzy kanaly wirnikowe.Opisane rozwiazanie wedlug wynalazku mozna 45 stosowac nie tylko do pomp, lecz takze do in¬ nych maszyn. Pompa wedlug wynalazku moze pra¬ cowac jako silnik hydrauliczny, jezeli do przestrze¬ ni zawirowania wprowadzi sie ciecz pod cisnie¬ niem, która spowoduje wytworzenie sie poten- 50 cjalnego wiru, sprzegajacego. Taki potencjalny wir w przestrzeni zawirowania mozna równiez zasto¬ sowac do oddzielenia ciezszych czesci z pompowa¬ nej cieczy przy malym lub ograniczonym prze¬ plywie. 55 Sposób pracy maszyny wirowej wedlug niniej¬ szego wynalazku zostal opisany powyzej w od¬ niesieniu do pompy dla cieczy. Analogiczne wa¬ runki i korzysci mozna uzyskac w maszynach wi¬ rowych dla gazów. 60 Szczególne znaczenie dla niniejszego wynalazku ma czesciowa przemiana cisnienia na wirniku, któ¬ ry w tym celu jest wyposazony w powierzchnie ograniczajace na obwodzie, wewnatrz których two- 65 rzy sie obszar zmiany cisnienia. 35 4051216 PL