DE20015709U1 - Flüssigkeitsringpumpe mit Nabensteuerung - Google Patents

Description

• · · &igr;

1
Flüssigkeitsringpumpe mit Nabensteuerung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsringpumpe mit Nabensteuerung.

Flüssigkeitsringpumpen oder -kompressoren sind seit langem bekannt und werden in den verschiedensten verfahrenstechnischen Prozessen eingesetzt. Beispielhaft seien hier der Einsatz in Anlagen zur Kunststoff- oder Arzneimittelherstellung, zur Getränkeabfüllung und zur Papierherstellung genannt.

Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen oder -Kompressoren arbeiten nach dem Verdrängerprinzip, wobei - in der am weitesten verbreiteten Bauweise - ein motorbetriebenes, mit Schaufeln versehenes Laufrad exzentrisch in einem Pumpengehäuse angeordnet ist, das einen Innenraum mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt aufweist. In dem Pumpengehäuse befindet sich eine Betriebsflüssigkeit, beispielsweise Wasser, die durch die Drehung des Laufrades in Rotation versetzt wird und einen Flüssigkeitsring ausbildet.

Benachbarte Schaufeln des Laufrades definieren mit dem Flüssigkeitsring und der Nabe des Laufrades Kammern, die aufgrund der exzentrischen Lagerung des Laufrades ein von der Winkelposition der Kammer abhängiges Volumen besitzen, wobei der Flüssigkeitsring mehr oder weniger tief in die Kammer eindringt und dabei wie ein Verdrängerkolben wirkt.

Außerdem sind Steuermittel vorgesehen, in denen Öffnungen, sogenannte Saug- und Drucköffnungen, ausgespart sind, über welche die Kammern mit dem Ein- bzw. Ausgang der Pumpe kommunizieren. Dabei befindet sich die Saugöffnung in dem Winkelbereich, in welchem eine Vergrößerung des Kammervolumens stattfindet, während die Drucköffnung in dem Winkelbereich mit sich verringerndem Kammervolumen angeordnet ist.

Flüssigkeitsringpumpen sind insbesondere zur Förderung von Gasen und Dämpfen geeignet. Jedoch können in gewissem Umfang auch Flüssigkeitsströme mitgefördert werden. Konstruktionsbedingt wird beim Betrieb einer Flüssigkeitsringpumpe stets ein gewisser Anteil an aus dem Flüssigkeitsring stammender Betriebsflüssigkeit mitgefördert.

Die Betriebsflüssigkeit der Pumpe hat im wesentlichen drei Funktionen. Zum einen wirkt sie, wie oben erläutert, als Kolben der Verdrängungspumpe. Außerdem dichtet sie die einzelnen Kammern des Laufrades gegeneinander ab, so daß eine ölfreie Förderung des zu fördernden Fluides möglich ist. Die stetige Mitförderung eines Teils der Betriebsflüssigkeit erlaubt es außerdem, die im Betrieb auftretende Verdichtungswärme abzuführen. Es muß

Speck-Pumpen, Roth ·· ·· :"::": :**::": M/41341

"*2

daher fortlaufend Betriebsflüssigkeit zugeführt werden, damit der Flüssigkeitsring auf konstantem Niveau gehalten wird.

Durch diesen prinzipiellen Aufbau ist die Flüssigkeitsringpumpe äußert verschleißarm, weist eine hohe Betriebssicherheit auf und erzeugt nur sehr geringe Eigengeräusche.

Man kann Flüssigkeitsringpumpen nach Art der Beaufschlagung mit dem zu fördernden Fluid in zwei Gruppen unterteilen. Am weitesten verbreitet sind sogenannte axial beaufschlagte Pumpen. Dabei wird das Laufrad in axialer Richtung durch drehfest im Pumpenraum angeordnete Steuerscheiben begrenzt, in welchen die Saug- und Drucköffnungen ausgespart sind. Die Strömungsrichtung des in das Laufrad eintretenden und das Laufrad verlassenden Fluids ist axial, d.h. parallel zur Achse der Pumpenwelle, auf der das Laufrad sitzt. Beispiele solcher axial beaufschlagter Flüssigkeitsringpumpen, beispielsweise Pumpen in Lagerträgerbauweise, in Blockbauweise oder in Form einer an einem Lagerträger befestigten Blockpumpe, sind in dem deutschen Gebrauchsmuster DE 298 09 258.1 U der Anmelderin beschrieben. Daneben gibt es sogenannte radial beaufschlagte Pumpen, die Steuernaben aufweisen, in denen die Druck- und Saugöffnungen ausgespart sind. Das Ein- und Ausströmen des zu fördernden Fluids in und aus den Kammern des Laufrades erfolgt bei derartigen Pumpen radial durch die Steuemabe. Das Laufrad ist üblicherweise seitlich durch Deckscheiben geschlossen und gleitet mit möglichst geringem Spiel über die herkömmlicherweise drehfest am Gehäusedeckel der Pumpe angeschraubte, angegossene oder angeschweißte Steuernabe. Die Steuernabe weist außerdem meist axial orientierte Ein- bzw. Austrittsöffnung für das zu fördernde Fluid auf, die mit dem Ein- bzw. Ausgang der Pumpe kommunizieren. Die Steuernabe kann eine im wesentlichen zylindrische Allgemeinform besitzen, wie dies beispielsweise bei den in den Patenten US 3,894,812 und US 5,803,713 beschriebenen Flüssigkeitsringpumpen der Fall ist. Beispielsweise aus dem US-Patent 3,712,764 sind auch Pumpen mit konischen Steuernaben bekannt.

Axial beaufschlagte Flüssigkeitsringpumpen haben insbesondere aufgrund ihres gegenüber radial beaufschlagten Pumpen vergleichsweise einfachen Aufbaus und der einfacheren und kostengünstigeren Herstellung weite Verbreitung gefunden. So ist im Normalfall eine Steuerscheibe einfacher herstellbar als die Steuernabe einer radial beaufschlagten Pumpe. Auch das Laufrad einer radial beaufschlagten Pumpe erfordert einen größeren Herstellungsaufwand, da in der Nabe des Laufrades für jede durch die Laufradschaufeln

Speck-Pumpen, Roth

M/41341

definierte Kammer Öffnungen ausgespart werden müssen, durch die das zu fördernde Fluid ein- bzw. ausströmen kann.

Diesen Nachteilen von radial beaufschlagten Flüssigkeitsringpumpen stehen aber spezifische Vorteile gegenüber. So sind die Strömungsgeschwindigkeiten an den Druckbzw. Saugöffnungen bei radial beaufschlagten Pumpen im allgemeinen geringer als bei axial beaufschlagten Pumpen, so daß auch entsprechend geringere Drosselverluste auftreten. Darüber hinaus erfolgt das Ein- und Ausströmen des zu fördernden Fluides in und aus den Kammern des Laufrades in einer gleichmäßiger verteilten Form als bei axial beaufschlagten Pumpen. Ein besonderer Vorteil der radial beaufschlagten Pumpen ist aber in deren Fähigkeit zu sehen, große Flüssigkeitsmengen mitfördern zu können. Bestimmte Varianten von radial beaufschlagten Pumpen können sogar ohne Gefahr einer Beschädigung in geflutetem Zustand angefahren werden.

In dem Patent US 5,961,295 wird eine Flüssigkeitsringpumpe beschrieben, welche vorteilhafte Eigenschaften von radial und axial beaufschlagten Pumpen vereinigen soll. Dazu wird vorgeschlagen, den Konuswinkel einer konischen Steuernabe relativ groß zu wählen, so daß dem im Laufrad strömenden Fluid neben einer radialen Strömungskomponente auch eine axiale Komponente aufgeprägt wird. Jedoch ist auch die dort beschriebene Pumpe vergleichsweise aufwendig konstruiert und dementsprechend teuer in der Herstellung.

Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine verbesserte Flüssigkeitsringpumpe mit Nabensteuerung bereitzustellen, die konstruktiv einfacher als herkömmliche radial beaufschlagte Flüssigkeitsringpumpen aufgebaut ist und entsprechend einfacher montiert und demontiert werden kann. Die Pumpe soll einen erweiterten Einsatzbereich besitzen und insbesondere bei unterschiedlichsten Druckverhältnissen effizient einsetzbar sein.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem gelöst durch die Bereitstellung von Flüssigkeitsringpumpen mit den in den beigefügten Ansprüchen beschriebenen Merkmalen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher eine Flüssigkeitsringpumpe zum Fördern von Fluiden, insbesondere von Gasen und Dämpfen, die ein Pumpengehäuse mit wenigstens einem stirnseitigen Gehäusedeckel, die einen Arbeitsraum der Pumpe umgeben, wenigstens ein in dem Arbeitsraum drehbar angeordnetes, mit Schaufeln versehenes

Speck-Pumpen, Roth

M/41341

Laufrad und Steuermittel umfasst, die im Inneren der Pumpe einen Druck- und einen Saugraum definieren. Die erfindungsgemäße Flüssigkeitsringpumpe ist dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel zumindest eine im Inneren der Pumpe drehfest angeordnete Steuernabe umfassen, die mindestens eine Saugöffnung und/oder mindestens eine Drucköffnung aufweist. Als Saug- bzw. Drucköffnungen werden dabei die Aussparungen in der Steuernabe bezeichnet, welche den radialen Durchtritt des zu fördernden Fluids in bzw. aus durch die Laufradschaufeln und einen Betriebsflüssigkeitsring definierte Kammern ermöglichen. Darüber hinaus weist die Steuernabe Eintritts- und/oder Austrittsöffnungen für das zu fördernde Fluid auf, welche mit einem Ansaug- bzw. einem Druckstutzen der Pumpe kommunizieren. Die Eintritts- bzw. Austrittsöffnungen sind vorzugsweise axial, d.h. parallel oder konzentrisch zur Nabe des Laufrades angeordnet. Das Laufrad wird in an sich bekannter Weise über eine Antriebswelle von einem Motor in Rotation versetzt. Die Steuernabe kann im wesentlichen zylindrisch oder konisch ausgebildet sein.

Gemäß einer ersten Variante der erfindungsgemäßen Pumpe umfassen die Steuermittel nicht nur eine Steuernabe, sondern außerdem eine Steuerscheibe, die mindestens einen Saugschlitz oder mindestens einen Druckschlitz aufweist. Die so realisierte Flüssigkeitsringpumpe verwirklicht ein gemischtes Strömungsprofil mit axial und radial beaufschlagten Abschnitten. Gemäß einer bevorzugten Variante weist die Steuerscheibe einen Saugschlitz auf, so daß das zu fördernde Fluid in an sich bekannter Weise axial in die Kammern des Laufrades einströmt. In diesem Fall ist im Druckbereich des Pumpenraums wenigstens eine Drucköffnung in der Steuernabe vorgesehen, über die das komprimierte Fluid das Laufrad verlassen und über eine, vorzugsweise axiale Austrittsöffnung der Steuernabe abgeführt werden kann. Auch die umgekehrte Variante ist erfindungsgemäß möglich, wobei das zu fördernde Fluid beispielsweise axial angesaugt und über eine im Saugbereich des Laufrades ausgesparte Saugöffnung der Nabe in die Kammern zwischen den Laufradschaufeln gelangt und nach Komprimierung im Druckbereich des Pumpenraums über eine dort in der Steuerscheibe ausgesparte Drucköffnung axial abgeführt wird. Bei diesen Varianten ist die Steuemabe ein unkompliziertes Bauteil, das einfach und kostengünstig hergestellt werden kann. Die Steuerscheibe ist mit herkömmlichen, bei axial beaufschlagten Pumpen verwendeten Technologien ebenfalls sehr kostengünstig herstellbar. Die erfindungsgemäße Pumpe verbindet die einfache Konstruktion axial beaufschlagter Pumpen mit den verbesserten Fördereigenschaften für Flüssigkeiten, wie sie

35 von radial beaufschlagten Pumpen her bekannt sind.

Speck-Pumpen, Roth ·: ·: .:**::**: :"::": M/41341

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Flüssigkeitsringpumpe jedoch keine Steuerscheibe auf. Vielmehr erfolgt die Beaufschlagung ausschließlich radial über eine Steuemabe. Dazu weist die Steuernabe mindestens eine Saugöffnung und mindestens eine Drucköffnung auf. Zur Verringerung von Drosselverlusten und um die Pumpe bei unterschiedlichsten Druckverhältnissen mit einem hohen Wirkungsgrad betreiben zu können, wird gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsringpumpe vorgeschlagen, die Drucköffnungen der Steuernabe zumindest teilweise mit Ventilen zu versehen. Diese Ventile ermöglichen ein druckabhängiges Abdecken bzw. Freigeben von Drucköffnungen der Steuernabe. Die Ventile können in unterschiedlichster Form realisiert sein, wobei grundsätzlich ähnliche Bauteile in Frage kommen, wie sie bei axial beaufschlagten Pumpen zum druckabhängigen Abdecken von der Drucköffnungen der Steuerscheiben bereits bekannt sind. So können die Ventile in Form von flexiblen Ventilklappen ausgebildet sein, die jeweils eine bestimmte Anzahl von Drucköffnungen oder einen bestimmten Bereich einer Drucköffnung überdecken. Derartige Ventilklappen sind beispielsweise in DE 27 04 863 A1 für Steuerscheiben beschrieben worden. Die Ventile können auch als Ventilkörper ausgebildet sein, beispielsweise in Form von Kugeln, die bei bestimmten Druckverhältnissen Drucköffnungen in der Steuernabe abdichten, wie dies beispielsweise in EP 0 644 317 A1 für die Abdichtung von Drucköffnungen in der Steuerscheibe von axial beaufschlagten Pumpen beschrieben wurde. Ebenso kommen als Ventile wirkende Einsätze in Betracht, wie sie in WO 99/63230 für Steuerscheiben beschrieben wurden. Die Ventile können frei beweglich oder zwangsgeführt ausgebildet sein. Beispielsweise ist auch eine über Drucksensoren gesteuerte Betätigung einzelner Ventile realisierbar.

Bei herkömmlichen radial beaufschlagten Flüssigkeitsringpumpen ist die Steuernabe mit dem Gehäusedeckel der Pumpe verbunden. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsringpumpe wird demgegenüber vorgeschlagen, die Steuernabe drehfest mit dem Pumpengehäuse zu verbinden. Das Gehäuse kann dabei an einem Lagerträger oder am Antriebsmotor montiert sein, oder Teil des Lagerträgers oder des Antriebsmotors sein. Die Steuernabe kann beispielsweise durch Verschrauben, Verschweißen oder Angießen an dem Pumpengehäuse befestigt werden. Sie kann mit dem Pumpengehäuse auch ein einstückiges Gußteil bilden. Diese Variante der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsringpumpe zeichnet sich durch einen verringerten Fertigungsaufwand und durch eine leichte Montage und Wartung aus. Dabei ist die

Speck-Pumpen, Roth ·: *: :"*::*': :"::": M/41341

Steuernabe vorzugsweise mit einer zentralen Bohrung versehen, durch welche die Antriebswelle mit dem Laufrad, welches die Steuernabe umgreift, verbunden ist.

Üblicherweise, zumindest jedoch in Fällen, in denen keine Steuerscheibe verwendet wird, weist das Laufrad der erfindungsgemäßen Pumpe seitliche Deckscheiben auf, die im wesentlichen senkrecht zur Nabenachse des Laufrades orientiert sind und einen gleichbleibenden axialen Abstand aufweisen. Erfindungsgemäß kann sich der axiale Abstand der Deckscheiben im Bereich der Steuernabe auf 65 bis 85%, vorzugsweise auf etwa 75% ihres maximalen Abstandes, der meist am Außenumfang der Schaufeln erreicht wird, verringern. Dadurch verjüngen sich die von den Laufradschaufeln und den Deckscheiben definierten Kammern in Richtung der Steuernabe, was die Leckverluste verringert.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsringpumpe umfaßt der Druckraum der Pumpe einen Flüssigkeitsabscheider. Der Flüssigkeitsabscheider kann in den Druckraum der Pumpe integriert sein. Er kann aber auch als behälterartigen Flüssigkeitsabscheider ausgebildet sein, in welchen die Pumpe dicht eingesetzt ist. Im letzteren Fall kann die Flüssigkeitsringpumpe einen Gehäusedeckel aufweisen, der lediglich eine Austrittsöffnung für das komprimierte Fluid aufweist. Der Druckstutzen der Pumpe selbst kann dann am Flüssigkeitsabscheider angeordnet sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Steuemabe eine im wesentlichen axiale Austrittsöffnung für das zu fördernde Fluid auf, die mit einer axialen Eintrittsöffnung des Druckraumes kommuniziert. In dem als Abscheider ausgebildeten Druckraum ist stromabwärts von der Eintrittsöffnung wenigstens ein trichterförmiges Umlenkmittel angeordnet, an welchem eine Auftrennung von gasförmigen und flüssigen Anteilen im Förderstrom erfolgt. Eine besonders wirksame Abscheidung der Flüssigkeit ist dann realisierbar, wenn die Steuernabe am Gehäuse befestigt ist. In diesem Fall muß der axial aus der Steuernabe austretende Fluidstrom Durchlässe passieren, die in dem die Steuernabe umgreifenden Laufrad ausgespart sind. Dabei wird dem axial austretende Fluidstrom ein Drall aufgeprägt, so daß die flüssige Bestandteile durch die Zentrifugalkraft nach außen getrieben werden und auf die Flanken des trichterförmigen Umlenkmittels treffen, während die gasförmigen Bestandteile im wesentlichen axial weiterströmen und durch den Druckstutzen austreten können.

Speck-Pumpen, Roth &tgr; ·: :"::": :*"::"*: M/41341

Der Flüssigkeitsabscheider kann Mittel zur Rückführung von Betriebsflüssigkeit in den Saugraum aufweisen. Vor der Rückführung kann die Betriebsflüssigkeit beispielsweise durch einen externen Wärmeübertrager gekühlt werden. In die Rückführleitung kann außerdem eine Leitung zur Einspeisung von frischer Betriebsflüssigkeit münden, um etwaige Flüssigkeitsverluste zu kompensieren.

Ein besonders kompaktes Gerät erhält man erfindungsgemäß, wenn der Gehäusedeckel der Pumpe bzw. der Gehäusedeckel des Abscheiders als Bestandteil eines Betriebsflüssigkeitskühlers ausgebildet ist und insbesondere einen integrierten Wärmeübertrager umfasst. Der Wärmeübertrager kann beispielsweise ein Platten-Wärmeübertrager, ein Rohrbündel-Wärmeübertrager oder ein luftgekühlter Wärmeübertrager sein. Eine derartige Ausgestaltung des Abscheiders ist nicht auf radial beaufschlagte Flüssigkeitsringpumpen begrenzt, sondern kann auch bei axial beaufschlagten Pumpen realisiert werden. Die erfindungsgemäße Flüssigkeitsringpumpe ist vorzugsweise eine Blockpumpe mit fliegend gelagertem Laufrad. Die dargestellten Verbesserungen lassen sich jedoch auch bei Flüssigkeitsringpumpen in Lagerträgerbauweise realisieren.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand von in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitsringpumpe, die eine Steuerscheibe und eine

Steuernabe aufweist;
Fig. 2 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen

Flüssigkeitsringpumpe, die eine Steuernabe mit Saug- und Drucköffnungen aufweist; Fig. 3 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsringpumpe, bei der die Steuernabe am Pumpengehäuse befestigt ist; Fig. 4 eine weiter Ausführungsform, bei der ein Flüssigkeitsabscheider in den Druckraum

integriert ist;
Fig. 5 eine Variante der Pumpe der Fig.4, bei der ein Pumpenmodul in einen behälterartigen Abscheider eingesetzt ist;

Speck-Pumpen, Roth &Iacgr; *l :""::": :**::**: M/41341

Fig. 6 eine Ausführungsform der erfindungsgemäße Flüssigkeitsringpumpe, bei der der

Gehäusedeckel einen integrierten Wärmeübertrager aufweist; und Fig. 7 eine Variante der Pumpe der Fig. 6, bei der der Wärmeübertrager als luftgekühlter

Wärmeübertrager ausgebildet ist.
5

Bezugnehmend auf Fig. 1 erkennt man eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitsringpumpe 10, die als Blockpumpe ausgebildet ist. Die Pumpe 10 weist ein Pumpengehäuse 11 auf, welches mit einem ersten Anschlußstutzen versehen ist. Das Pumpengehäuse 11 wird durch einen Gehäusedeckel 13 abgeschlossen, welcher einen zweiten Anschlußstutzen aufweist. Wie durch die, die Strömungsrichtung des zu fördernden Fluids symbolisierenden Pfeile kenntlich gemacht, sind im Beispiel der Figur 1 der erste Anschlußstutzen als Saugstutzen 12 und der zweite Anschlußstutzen als Druckstutzen 14 ausgebildet. Das Pumpengehäuse 11 ist an einen (nur teilweise dargestellten) Antriebsmotor 15 angeflanscht, dessen Antriebswelle 16 über eine Gleitringdichtung 17 dicht in die Pumpe geführt wird. In der Pumpe 10 ist eine Steuerscheibe 18 vorgesehen, die zusammen mit dem Gehäusedeckel 13 einen Arbeitsraum 19 mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt definiert, der einen Saugraum 20 und einen Druckraum 21 der Pumpe trennt. In dem Arbeitsraum 19 ist ein Laufrad 22 exzentrisch angeordnet. Das Laufrad 22 weist im wesentlichen radial orientierte Schaufeln 23 auf und ist mit dem freien Ende der Antriebswelle 16 drehfest gekoppelt. Die Antriebskräfte der Welle 16 können mittels Nut- und Federverbindungen oder mittels Polygonverbindungen übertragen werden. Das Laufrad 22 rotiert mit möglichst geringem radialem Spiel um eine drehfest mit dem Gehäusedeckel verbundene Steuernabe 24. Über den Saugstutzen 12 wird das zu fördernde Fluid in einen Saugraum 20 und über einen in der Steuerscheibe 18 ausgesparten Saugschlitz 25 und entsprechende, in einer Deckscheibe 34 des Laufrades ausgesparte Öffnungen in die zwischen den Schaufeln 23 des Laufrades 22 befindlichen Kammern gesaugt. Durch Rotation des exzentrischen Laufrades 22 wird das angesaugte Fluid komprimiert und über eine in der Steuernabe 24 ausgesparte Drucköffnung 26 radial ins Innere der Steuernabe gefördert. Die Drucköffnung 26 kann, wie im dargestellten Beispiel, mit Ventilklappen 27 versehen sein. Über eine axiale Austrittsöffnung 28 gelangt das komprimierte Fluid in den Druckstutzen 14. Man erkennt in der Schnittdarstellung der Fig. 1, daß die bei dieser Ausführungsform verwendeten Steuermittel (Steuerscheibe 18 und Steuernabe 24) einfach und kostengünstig herstellbar sind.

Speck-Pumpen, Roth

« &igr; &igr;

M/41341

Fig. 2 zeigt nun eine rein radial beaufschlagte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsringpumpe. Elemente und Bauteile, welche denen der Ausführungsform der Fig. 1 entsprechen oder eine ähnliche Funktion erfüllen, werden mit denselben Bezugsziffern bezeichnet und nicht mehr ausführlicher erläutert. Entsprechendes gilt auch für die folgenden, unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 7 dargestellten Ausführungsformen.

Die Flüssigkeitsringpumpe der Fig. 2 weist keine Steuerscheibe auf. Als Steuermittel ist eine Steuernabe 24 vorgesehen, die sowohl wenigstens eine Drucköffnung 26, als auch wenigstens eine Saugöffnung 29 aufweist. Bei der Variante der Fig. 2 ist die Strömungsrichtung gegenüber der Variante der Fig. 1 umgekehrt. Das zu fördernde Fluid wird demnach über den bei dieser Variante axial angeordneten Saugstutzen 12 in den Saugraum 20 und durch eine axiale Eintrittsöffnung 30 in die Steuernabe 24 gesaugt und durchströmt in radialer Richtung die Saugöffnung 29 der Steuernabe, um in die Kammern des Laufrades 22 zu gelangen. Nach Kompression des Fluids strömt dieses wiederum in radialer Richtung durch die von Klappenventilen 27 beaufschlagte Drucköffnung 26 in den Druckraum 21 der Pumpe und gelangt nach entsprechender Umlenkung durch die im vorliegenden Fall ringförmige ausgebildete Austrittsöffnung 28 der Steuernabe 24 und durch entsprechende ringförmig angeordnete Durchlässe 31 im Laufrad 22 zu dem Druckstutzen 14. In der Steuernabe 24 sind der Saugraum 20 und der Druckraum 21 durch eine Trennwand 32 voneinander getrennt. Das Laufrad 22 der Pumpen der Figuren 2 bis 7 weist seitliche Deckscheiben 33, 34 auf, deren axialer Abstand sich bei Annäherung an die Steuernabe 24 auf etwa 75% ihres maximalen Abstandes verringert.

In Fig. 3 ist eine Variante der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsringpumpe dargestellt, bei welcher die Steuernabe 24 über einen Anschlußflansch 35 drehfest mit dem Pumpengehäuse 11 verbunden ist. Die Steuernabe 24 weist eine zentrale Bohrung 36 auf, in welche das freie Ende der Antriebswelle 16 eingreift. Das auf der Steuemabe rotierende Laufrad 22 greift von der der Antriebswelle gegenüberliegenden Seite mittels eines Axialzapfens 37 in die Bohrung 36 ein und ist drehfest mit der Antriebswelle 16 verbunden. Gegenüber der Variante der Figur 2 ist die Förderrichtung umgekehrt, so daß der Saugstutzen 12 und der Druckstutzen 14, ebenso wie der Saugraum 20 und der Druckraum 21 vertauscht sind und der Darstellung der Figur 1 entsprechen. Über den Saugstutzer 12 und den Saugraum 20 wird das zu fördernde Fluid über die Eintrittsöffnung 30und die Saugöffnung 29 der Steuernabe 24 in den Arbeitsraum 19 der Pumpe gesaugt und durch das sich drehende Laufrad 22 verdichtet. Das komprimierte, über die Drucköffnung 26 in die

Speck-Pumpen, Roth ·: *: :::::::: M/41341

&iacgr; I * &idigr; &idigr; "j·&idigr; i! ·

Steuernabe 24 gelangende Fluid wird über die in diesem Fall wieder im wesentlichen axial orientierte, ringförmige Austrittsöffnung 28 und ringförmig in dem Laufrad 22 angeordnete Durchlässe 38, die den Durchlässen 31 der Variante der Figur 2 entsprechen, durch den Druckraum 21 zu dem Druckstutzen 14 gefördert.
5

Fig. 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Pumpe der Fig. 3, bei welcher ein in den Druckraum 21 integrierter Flüssigkeitsabscheider 40 vorgesehen ist. Bei dieser Variante mündet die Austrittsöffnung 28 der Steuemabe 24 nicht in den Druckstutzen, sondern direkt in eine axiale Eintrittsöffnung 39 des Druckraums 21. Stromabwärts unmittelbar hinter der Eintrittsöffnung 39 ist ein trichterförmiges Umlenkmittel 41 des Abscheiders 40 angeordnet, welches die Flüssigkeit aus dem aus der Steuernabe 24 strömenden Flüssigkeit/Gas-Gemisch abtrennt. Durch die im Laufrad 22 ausgesparten axialen Durchlässe 38 erhält das austretende komprimierte Fluid einen Drall, der bewirkt, daß Flüssigkeitströpfchen radial nach außen geschleudert werden und auf die Mantelflächen 42 des trichterförmigen Umlenkmittels 41 treffen, während die gasförmigen Anteile im wesentlichen axial durch die Öffnung 43 des Trichters 41 weiterströmen können. Über einen Druckstutzen 44 werden die gasförmigen Bestandteile abgeführt, während die abgetrennte Flüssigkeit im unteren Bereich 45 des integrierten Abscheiders gesammelt wird. Über einen Anschluß 46 kann die abgeschiedene Flüssigkeit, beispielsweise die Betriebsflüssigkeit der Pumpe, zu einem externen Wärmetauscher geleitet werden und nach Abkühlung über einen Anschluß 47, eine Rückführungsleitung 48 und einen (in Fig. 4 nicht dargestellten) Durchlaß 49 (vgl. beispielsweise Fig. 5) in den Saugbereich des Arbeitsraumes 19 der Pumpe zurückgeführt werden.

Fig. 5 zeigt eine Variante der Ausführungsform der Fig. 4, bei welcher der Flüssigkeitsabscheider 40 in Form eines Behälters ausgebildet ist, in welchen die Flüssigkeitsringpumpe 10 eingesetzt ist. Bei dieser Variante weist der Gehäusedeckel 13 der Pumpe 10 keinen Druckstutzen auf. Vielmehr ist ein entsprechender Druckstutzen 44 an dem behälterartigen Abscheider 40 vorgesehen.

Bei den in den Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsringpumpe weist der Gehäusedeckel 13 jeweils einen integrierten Wärmeübertrager 50 zur Kühlung und anschließenden Rückführung der im Flüssigkeitsabscheider 40 abgetrennten Betriebsflüssigkeit auf. Der Wärmeübertrager 50 der Ausführungsform der Fig. 6 ist als Platten-Wärmeübertrager ausgebildet. Die im

Speck-Pumpen, Roth "J " : ::: :*::": M/41341

Flüssigkeitsabscheider 40 gesammelte Betriebsflüssigkeit strömt über den Anschluß 46 durch den Plattenstapel 51 des Wärmeübertragers 50 und wird über den Anschluß 47 und die Rückführungsleitung 48 in den Saugraum der Flüssigkeitsringpumpe zurückgeführt. Ein Kühlmittel gelangt über einen Anschluß 52 in den Wärmeübertrager 50 und wird im Gegenstrom zur Betriebsflüssigkeit durch den Plattenstapel geführt. Das Kühlmittel verläßt den Wärmeübertrager über einen Anschluß 53.

Bei der Variante der Fig. 7 ist der Wärmeübertrager als luftgekühlter Wärmeübertrager ausgebildet, so daß keine externer Kühlmittelkreislauf erforderlich ist. Die Betriebsflüssigkeit gelangt über den Anschluß 46 und eine Verbindungsleitung 54 in den Wärmeübertrager 50, wo ein großer Bereich 55 mit stark vergrößerter Oberfläche einen guten thermischen Kontakt mit der umgebenden Luft gewährleistet. Nach Abkühlung der Betriebsflüssigkeit auf Umgebungstemperatur strömt diese über eine Verbindungsleitung 57, den Anschluß 47 und die Rückführleitung 48 in den Saugraum der Pumpe zurück.

Es versteht sich, daß die in den Fig. 6 und 7 im Zusammenhang mit einem integrierten Flüssigkeitsabscheider dargestellten Varianten auch bei einem behälterartigen Flüssigkeitsabscheider realisiert werden können, wie er beispielsweise in der Ausführungsform der Fig. 5 dargestellt ist.

Claims (11)

1. Flüssigkeitsringpumpe (10) zum Fördern von Fluiden mit
einem Pumpengehäuse (11) und einem stirnseitigen Gehäusedeckel (13), die einen Arbeitsraum (19) umgeben;
wenigstens einem in dem Arbeitsraum (19) drehbar angeordneten, mit Schaufeln (23) versehenen Laufrad (22),
Steuermitteln (18, 24), die im Inneren der Pumpe einen Saug- und einen Druckraum (20, 21) definieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel zumindest eine im Inneren der Pumpe drehfest angeordnete Steuernabe (24) umfassen, die mindestens eine Saugöffnung (29) und/oder mindestens eine Drucköffnung (26) aufweist.

2. Flüssigkeitsringpumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel außerdem eine Steuerscheibe (18) umfassen, die mindestens einen Saugschlitz (25) aufweist.

3. Flüssigkeitsringpumpe gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucköffnungen (26) der Steuernabe (24) zumindest teilweise mit Ventilen (27) versehen sind.

4. Flüssigkeitsringpumpe gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (27) Ventilklappen oder Ventilkörper aufweisen.

5. Flüssigkeitsringpumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuernabe (24) drehfest mit dem Pumpengehäuse (11) verbunden ist.

6. Flüssigkeitsringpumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (22) seitliche Deckscheiben (33, 34) aufweist, wobei sich der axiale Abstand der Deckscheiben (33, 34) im Bereich der Steuernabe (24) auf 65 bis 85%, vorzugsweise auf etwa 75% ihres maximalen Abstandes verringert.

7. Flüssigkeitsringpumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (21) einen Flüssigkeitsabscheider (40) umfaßt.

8. Flüssigkeitsringpumpe gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuernabe (24) eine im wesentlichen axiale Austrittsöffnung (28) für das zu fördernde Fluid aufweist, die mit einer axialen Eintrittsöffnung (39) des Druckraums (21) kommuniziert, und daß stromabwärts von der Eintrittsöffnung (38) trichterförmige Umlenkmittel (41) des Abscheiders (40) angeordnet sind.

9. Flüssigkeitsringpumpe gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsabscheider (40) Mittel (48) zur Rückführung von Betriebsflüssigkeit in den Arbeitsraum (19) aufweist.

10. Flüssigkeitsringpumpe gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusedeckel (13) einen Wärmeübertrager (50) umfaßt.

11. Flüssigkeitsringpumpe gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe einen Gehäusedeckel (13) ohne Druckstutzen aufweist und in einen behälterartigen Flüssigkeitsabscheider (40) eingesetzt ist, der einen Druckstutzen (44) aufweist.