DE20005916U1

DE20005916U1 - Flüssigkeits-Ringpumpe

Info

Publication number: DE20005916U1
Application number: DE20005916U
Authority: DE
Original assignee: Gardner Denver Wittig GmbH
Current assignee: Gardner Denver Wittig GmbH
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2000-06-21
Anticipated expiration: 2010-03-31

Description

Flüssigkeits-Ringpumpe

Die Erfindung betrifft eine mehrflutige Flüssigkeits-Ringpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Eine gattungsbildende Ringpumpe ist aus der WO 99/32 791 bekannt. Eine derartige Flüssigkeits-Ringpumpe weist einen Arbeitsraum mit einem drehantreibbaren Laufrad auf, dem eine Betriebsflüssigkeit zugeführt und diese in Rotation versetzt wird. Der Arbeitsraum ist ferner über eine Zuführ-Leitung mit dem Medium, insbesondere Luft, verbunden, das abgesaugt werden soll. Durch den sich an der Wand des Arbeitsraumes anlegenden Flüssigkeitsring und das exzentrisch angeordnete Laufrad bilden sich erweiternde und verkleinernde Kammern. Dadurch wird Gas angesaugt und komprimiert. Die Geometrie bestimmt die Dicke des Flüssigkeitsrings.

Überschüssige Betriebsflüssigkeit wird mit dem Gas über die Auslaßöffnung ausgetragen. Die bekannte Flüssigkeits-Ringpumpe hat den Nachteil, daß es bei hohen Vakua in der Zufuhr-Leitung zu einem ungenügenden Austrag der Betriebsflüssigkeit kommt. Bedingt durch den geringen Gasmassenstrom wird eine geringere Menge der Betriebsflüssigkeit über die Auslaß-Öffnung der Ringpumpe ausgetragen, als der Ringpumpe zugeführt wird. In Folge dessen steigt die Menge der Betriebsflüssigkeit in der Ringpumpe an. In Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Ringpumpe gibt es einen kritischen Saugdruck, bei dem es zu einer Zerstörung des Laufrades kommen kann. Um dies zu vermeiden, wurde bei der Ringpumpe nach dem Stand der Technik entweder durch Vorgabe der Betriebsbedingungen sichergestellt, daß ein Betrieb im kritischen Bereich vermieden wird. Um eine mögliche Zerstörung auf jeden Fall zu verhindern, wird zusätzlich ein Belüftungs-Ventil in der Zufuhr-Leitung vorgesehen, das sich

A/Li - Gardner Denver Wittig GmbH

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unterhalb eines gewissen vorgegebenen Drucks öffnet und der Ringpumpe einen ausreichenden Gasmassestrom zufuhrt. Das Öffnen des Belüftungs-Ventils hat jedoch den großen Nachteil, daß hierdurch die Qualität des zu erzeugenden Vakuums stark beeinträchtigt wird. 5

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Flüssigkeits-Ringpumpe derart weiterzubilden, daß ein störungsfreier Betrieb auch bei sehr geringen Drücken in der Zufuhr-Leitung sichergestellt ist.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, eine Belüftungs-Einrichtung vorzusehen, durch die dem Arbeitsraum der Flüssigkeits-Ringpumpe von außen Luft oder ein anderes gasförmiges Medium zugeführt wird. Hierdurch wird sichergestellt, daß auch bei hohen Vakua in der Zufuhr-Leitung ein ausreichender Gasmassestrom in dem Arbeitsraum vorhanden ist, durch den die Betriebsflüssigkeit aus dem Arbeitsraum ausgetragen wird und vermieden wird, daß die Menge der Betriebsflüssigkeit in dem Arbeitsraum über einen kritischen Punkt ansteigt. Selbst bei völlig geschlossener Zufuhr-Leitung ist ein störungsfreier Betrieb der Ringpumpe sichergestellt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zusätzliche Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eine Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Es zeigen:

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Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Flüssigkeits-Ringpumpe einschließlich Zufuhr-Einrichtung für die Betriebsflüssigkeit,

Fig. 2 eine Ansicht einer Flüssigkeits-Ringpumpe gemäß Figur 1, 5

Fig. 3 einen Mittel-Längs-Schnitt durch die Flüssigkeits-Ringpumpe gemäß Figur 1,

Fig. 4 eine Querschnittsdarstellung gemäß der Schnittlinie IV-IV in Figur 3,

Fig. 5 eine Querschnittsdarstellung gemäß der Schnittlinie V-V in Figur ohne Rotorwelle, und

Fig. 6 eine Querschnittsdarstellung gemäß der Schnittlinie VI-VI in Figur 3 ohne Rotorwelle.

Der Grundaufbau für den Betrieb einer mehrflutigen Flüssigkeits-Ringpumpe 1 ist in Figur 1 dargestellt. Die Flüssigkeits-Ringpumpe 1 ist saugseitig mit einer Zufuhr-Leitung 2 verbunden, in der beim Betrieb der Ringpumpe 1 Unterdruck herrscht. Drackseitig ist die Flüssigkeits-Ringpumpe 1 mit einer Abfuhr-Leitung 3 verbunden, in der beim Betrieb Überdruck herrscht. Zum Betrieb der Flüssigkeits-Ringpumpe 1 ist ein Betriebsflüssigkeits-Vorratsbehälter 4 vorgesehen, der innerhalb vorgegebener Maximal- und Minimal-Grenzen mit einer Betriebsflüssigkeit, insbesondere Wasser, gefüllt ist. Am unteren Ende des Vorratsbehälters 4 ist eine Betriebsflüssigkeits-Zuführ-Leitung 5 mit dem Vorratsbehälter 4 verbunden, die über eine Betriebsflüssigkeits-Kühl-Einrichtung 6 zur Flüssigkeits-

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Ringpumpe 1 führt und mit dieser verbunden ist. In der Zufuhr-Leitung 5 ist ein Ventil 7 zur Steuerung der Zuführung der Betriebsflüssigkeit vorgesehen. Die Flüssigkeits-Ringpumpe 1 ist ferner mit einer Belüftungs-Leitung 8 verbunden, die in den oberen Bereich des Vorratsbehälters 4 mündet, der nicht von der Betriebsflüssigkeit gefüllt ist. Der Vorratsbehälter 4 ist an seinem oberen Ende mit einer Vorratsbehälter-Belüftungs-Leitung 9 verbunden, die ein zur Umgebung hin offenes Ende 10 aufweist.

Die Flüssigkeits-Ringpumpe 1 weist ein Laufrad-Gehäuse 11 mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf, den dessen Stirnseiten ein Seitenschild 12 und ein Seitenschild 13 vorgesehen ist. Die Seitenschilde 12, 13 sind mit durch das Laufrad-Gehäuse 11 verlaufenden Zugankern 14 miteinander verschraubt, wobei in den Seitenschilden 12, 13 hierfür im Randbereich entsprechende Ausnehmungen 15 vorgesehen sind. In den Seiten-Schilden 12, 13 ist eine Rotor-Welle 16 gelagert, wobei ein mit der Rotor-Welle 16 einteilig ausgebildeter Wellen-Zapfen 17 über den Seitenschild 12 zur Antriebsverbindung mit einem Motor hervorsteht. In dem Seitenschild 12 ist in dessen oberem Bereich eine Einlaß-Öffnung 18 zum Anschluß der Zufuhr-Leitung 2 und eine Auslaß-Öffnung 19 zum Anschluß der Abfuhr-Leitung 3 vorgesehen. Der Seitenschild 13 weist spiegelsymmetrisch zum Seitenschild 12 eine Einlaß-Öffnung 20 und eine Auslaß-Öffnung 21 auf. Die Flüssigkeits-Ringpumpe 1 kann in der Weise betrieben werden, daß jeweils nur eine der Einlaß-Öffnungen 18, 20 und eine der Auslaß-Öffnungen 19, 21 mit der zugehörigen Zufuhr-Leitung 2 bzw. Abführ-Leitung 3 verbunden ist und die beiden nicht genutzten Öffnungen jeweils durch eine Platte 22 verschlossen sind.

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Das Laufrad-Gehäuse 11 umschließt einen zylindrischen Arbeitsraum 23. Exzentrisch zu dessen Mittel-Längs-Achse 23 a ist die Rotor-Welle 16 in Figur 4 nach oben versetzt angeordnet, auf der ein Laufrad 24 befestigt ist, dessen Außendurchmesser geringer ist als der Durchmesser des Arbeitsraums 23 und das derart angeordnet ist, daß das Spiel zwischen dem Laufrad 24 und dem oberen Teil des Arbeitsraums 23 gering ist. Das Laufrad 24 weist in Drehrichtung 25 gekrümmte, radial verlaufende Schaufeln 26 auf. Es ist auch möglich, gerade, d. h. nicht gekrümmte Schaufeln 26 zu verwenden. In den oberen beiden Zwickeln des Laufrad-Gehäuses ist ein Einlaß-Verbindungs-Kanal 27 und ein Auslaß-Verbindungs-Kanal 28 vorgesehen, die parallel zur Längsrichtung des Arbeitsraums 23 verlaufen. In dem in Figur 4 rechts unten dargestellten Zwickel des Laufrad-Gehäuses 11 ist ein Betriebsflüssigkeits-Verbindungs-Kanal 29 und ein Belüftungs-Verbindungs-Kanal 30 vorgesehen, die beide parallel zur Längsrichtung des Arbeitsraums 23 verlaufen und durch eine Trennwand 31 voneinander getrennt sind.

Die Seitenschilde 12, 13 weisen eine, den Arbeitsraum 23 stirnseitig begrenzende Arbeitsraum-Wand 32 bzw. 33 sowie eine den Seitenschild 12, 13 nach außen begrenzende Gehäuse-Wand 34 bzw. 35 auf. Die Seitenschilde 12, 13 weisen jeweils mittig eine Nabe 36 auf, in der die Rotor-Welle 16 gelagert ist. Benachbart zum Arbeitsraum 23 ist jeweils ein mit der Nabe 36 verbundenes Dichtungs-Gehäuse 37 vorgesehen, in dem eine Radial-Wellen-Dichtung 38 aufgenommen ist. Diese wirkt mit der Rotor-Welle 16, die in diesem Bereich von einer ringzylindrischen Dichtungs-Buchse 39 umgeben ist, dichten zusammen. Auf den dem Arbeitsraum 23 abgewandten Seiten der Dichtung 38 ist jeweils ein die Welle 16 umgebendes Wälzlager 40 vorgesehen, in dem die Welle 16 gelagert ist. Das Wälz-

lager 40 ist in einem Lagergehäuse 41 befestigt. Am Seitenschild 13 ist ein das Ende der Welle 16 abdeckender Abschluß-Deckel 42 vorgesehen. Am Seitenschild 12 ist ein entsprechender Abschluß-Deckel 43 mit einer mittigen Öffnung 44 vorgesehen, durch die der Zapfen 17 nach außen geführt ist.

Die Seitenschilde 12, 13 sind im wesentlichen spiegelsymmetrisch bezüglich der Mittelebene 45 ausgebildet, weshalb im folgenden lediglich der Aufbau des Seitenschilds 12 detailliert beschrieben wird. Zwischen der Arbeitsraum-Wand 32 und der Gehäuse-Wand 34 sind mehrere Kammern angeordnet, die im folgenden unter Bezugnahme auf Figur 6 beschrieben werden. In der in Figur 6 links dargestellten Hälfte des Seitenschildes 12 ist eine Saug-Kammer 46 angeordnet, die über eine Einlaß-Öffnung 47 mit dem Arbeitsraum 23 verbunden ist. In der in Figur 6 rechten oberen Ecke des Seitenschildes 12 ist eine Druck-Kammer 48 vorgesehen, die über eine Auslaß-Öffnung 49 mit dem Arbeitsraum 23 verbunden ist. Die Saug-Kammer 46 und die Druck-Kammer 48 sind durch eine Trennwand 50 voneinander getrennt. Benachbart zu der Druck-Kammer 48 ist eine durch eine Trennwand 51 von dieser getrennte Belüftungs-Kammer 52 vorgesehen.

Diese ist über eine Arbeitsraum-Wand-Belüftungs-Bohrung 53 mit dem Arbeitsraum 23 verbunden. Benachbart zu der Belüftungs-Kammer 52 ist eine Betriebsflüssigkeits-Kammer 54 vorgesehen, die durch eine Trennwand 55 von der Kammer 52 und durch eine Trennwand 56 von der Kammer 46 getrennt ist. Die Kammern 46, 48, 52 und 54 sind mit den entsprechenden Kanälen 27, 28, 30 bzw. 29 verbunden. Die Belüftungs-Kammer 52 ist durch eine Belüftungs-Anschluß-Öffnung 57, die in der Gehäuse-Wand 34 vorgesehen ist, nach außen hin offen ausgebildet. An der Belüftungs-Anschluß-Öffnung 57 ist die Belüftungs-Leitung 8 angeschlossen.

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Die Beflüssigkeits-Kammer 54 weist eine Betriebsflüssigkeits-Anschluß-Öffnung 58, die in der Gehäuse-Wand 34 vorgesehen ist, auf. Die Bohrung 58 ist mit der Leitung 5 verbunden. Der Teil der Nabe 36, der die Betriebsflüssigkeits-Kammer 54 begrenzt, weist eine Zuführ-Öffhung 59 auf. 5

Es ist möglich, lediglich in einem Seitenschild 12 oder 13 eine Belüftungs-Anschluß-Öffhung 57 vorzusehen. Darüber hinaus ist es auch möglich, lediglich in einem Seitenschild 12 oder 13 eine Bohrung 53 vorzusehen.

Im folgenden wird die Funktion der Flüssigkeits-Ringpumpe 1 erläutert. Durch einen Motor wird die Welle 16 und damit das Laufrad 24 entlang der Drehrichtung 25 in Drehungen versetzt. Der Arbeitsraum 23 ist jeweils über die Einlaß-Öffnung 47, die Saug-Kammer 46, den Kanal 27 und die Öffnung 18 mit der Zufuhr-Leitung 2 verbunden, durch die das abzusaugende Medium, insbesondere Luft, dem Arbeitsraum 23 zugeführt wird. Über die Öffnung 58, die Kammer 54, den Kanal 29 und die Öffnung 59 wird die Betriebsflüssigkeit dem Arbeitsraum 23 zugeführt. In Folge der Drehung des Laufrades 24 wird die Betriebsflüssigkeit in Rotation versetzt. Durch den sich an der Wand des Arbeitsraumes 23 anlegenden Flüssigkeitsring und das exzentrisch angeordnete Laufrad 24 bilden sich erweiternde und verkleinernde Kammern. Dadurch wird Gas angesaugt und komprimiert. Die Geometrie bestimmt die Dicke des Flüssigkeitsrings. Anschließend wird die Mischung aus abgesaugtem Gas und überschüssiger Betriebsflüssigkeit über die Auslaß-Öffnung 49, die Kammer 48, den Kanal 28, die Öffnung 19 und die Abfuhr-Leitung 3 ausgetragen. Durch die Öffnung 57, den Kanal 30, die Kammer 52 und die Bohrung 53 gelangt Luft von außen in den Arbeitsraum 23. Dies ist vor allem bei hohen Vakua in der Zufuhr-Leitung 2 von Bedeutung. Durch die durch die vorgenannten

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Elemente gebildete Belüftungs-Einrichtung wird dem Arbeitsraum 23 Luft zugeführt, so daß auch bei hohen Vakua die Betriebsflüssigkeit im Arbeitsraum 23 abgeführt werden kann und es nicht zu einem Volllaufen des Arbeitsraums und einer Zerstörung des Laufrades 24 kommt.

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Claims

1. Flüssigkeits-Ringpumpe (1)

a) mit einem Laufrad-Gehäuse (11), welches

a) ein in einem Arbeitsraum (23) angeordnetes, drehantreibbares Laufrad (24) umschließt und

b) zwei Stirnseiten aufweist,

b) mit zwei Seitenschilden (12, 13),

a) die an den beiden Stirnseiten des Laufrad-Gehäuses (11) angeordnet sind,

b) die mindestens eine Einlaß-Öffnung (18, 20) für eine Zuführ-Leitung (2) zur Zuführung eines abzusaugenden Mediums zu dem Arbeitsraum (23) aufweisen,

c) die mindestens eine Betriebsflüssigkeits-Anschluß-Öffnung (58) zur Zuführung einer Betriebsflüssigkeit zu dem Arbeitsraum (23) aufweisen und

d) die mindestens eine Auslaß-Öffnung (19, 21) für eine Abführ-Leitung (3) zur Abführung der Betriebsflüssigkeit und des abzusaugenden Mediums von dem Arbeitsraum (23) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß

c) mindestens eine vom Arbeitsraum (23) nach außen führende Belüftungs-Einrichtung zur Zuführung von Luft in den Arbeitsraum (23) vorgesehen ist.

2. Flüssigkeits-Ringpumpe (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Belüftungs-Einrichtung in mindestens einem Seitenschild (12, 13) angeordnet ist.

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3. Flüssigkeits-Ringpumpe (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungs-Einrichtung in einem Seitenschild (12, 13) vorgesehen ist.

4. Flüssigkeits-Ringpumpe (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Seitenschuld (12, 13) eine Belüftungs- Einrichtung vorgesehen ist.

5. Flüssigkeits-Ringpumpe (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Seitenschild (12, 13) eine den Arbeitsraum (23) stirnseitig begrenzende Arbeitsraum-Wand (32, 33) aufweist.

6. Flüssigkeits-Ringpumpe (1) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungs-Einrichtung eine in mindestens einer Arbeitsraum-Wand (32, 33) angeordnete Arbeitsraum-Wand- Belüftungs-Bohrung (53) aufweist.

7. Flüssigkeits-Ringpumpe (1) gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Seitenschild (12, 13) eine den jeweiligen Seitenschild (12, 13) nach außen begrenzende Gehäuse-Wand (34, 35) aufweist.

8. Flüssigkeits-Ringpumpe (1) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungs-Einrichtung eine in der Gehäuse-Wand (34, 35) angeordnete, nach außen offene Belüftungs-Anschluß- Öffnung (57) aufweist.

9. Flüssigkeits-Ringpumpe (1) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsraum-Wand-Belüftungs-Bohrung (53) und die Belüftungs-Anschluß-Öffnung (57) eines Seitenschildes (12, 13) durch eine in dem jeweiligen Seitenschild (12, 13) angeordnete Belüftungs-Kammer (52) miteinander verbunden sind.

10. Flüssigkeits-Ringpumpe (1) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungs-Kammer (52) des einen Seitenschildes (12) und die Belüftungs-Kammer (52) des anderen Seitenschildes (13) durch einen im Laufrad-Gehäuse (11) angeordneten Belüftungs- Verbindungs-Kanal (30) verbunden sind.