DE435368C - Pumpe, bei der ein Schaufelrad mit einer Hilfsfluessigkeit in einem innen ovalen Gehaeuse kreist - Google Patents

Description

• Pumpe, bei der gin Schaufelrad mit einer Hilfsflüssigkeit in einem innen ovalen Gehäuse kreist. Es sind Pumpen bekannt, bei denen eine Hilfsflüssigkeit aus den Zellen eines Schaufelrades abwechselnd aus- und wieder eintritt. Beim Austritt aus den Zellen wird das zu fördernde Gas oder die zu fördernde Flüssigkeit angesaugt; beim Wiedereintritt in die Zellen wird gefördert. Es ist bereits vorgeschlagen «-orden, in zentrische Gehäuse für derartige Pumpen Verdrängerstücke einzubauen, um den Fördervorgang in gewollter Richtung zu beeinflussen. .Abgesehen von den konstruktiven Schwierigkeiten solcher Einrichtungen ergeben sich aber auch Verhältnisse, die in keiner Weise die theoretischen Anforderungen erfüllen. Bei den bisher bekannt gewordenen Vorrichtungen läuft nämlich der Laufradumfang einen großen Teil seines Weges zentrisch zum Pumpengehäuse. Auf diesem Wege wird also keinerlei Saug- oder Druckarbeit geleistet, da ja keine Volumenänderung in den Zellen des Laufrades eintreten kann. Demgegenüber wird gemäß der Erfindung das das Schaufelrad einschließende, in bekannter Weise innen ovale Gehäuse so gestaltet, daß die lange und die kurze Achse des Gehäuseinnern einander schief schneiden, und zwar derart, daß der Winkel zwischen beiden Achsen auf der Druckseite kleiner ist als jener auf der Saugseite. Hierd=h werden die Reibungs- und Wirbelverluste der Pumpen vermindert und ihre Leistungsfähigkeit vergrößert.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das zur Förderung von Gasen bestimmt ist, ist in Abb. i im Längsschnitt, in Abb. 2 im Querschnitt längs A-B-C-D dargestellt. Abb. 3 ist eine in den Abmessungen übertriebene Skizze zur Sichtbarmachung der nuerschnittsunterschiede des Gehäuses auf der Saug- und Druckseite. Auf der Welle i ist ein Laufrad 2 aufgekeilt. Dieses hat Schaufeln ,3 und läuft im Sinne des Pfeiles q. um. Es ist von, einem Gehäuse 5 umschlossen, dessen Querschnitt eine ovale Form hat, wie aus Abh.2 ersichtlich. Es ist teilweise mit Wasser gefüllt, so daß sich beim Umlauf des Schaufelrades 2. ein Flüssigkeitsring bildet. Dessen innere Begrenzung ist durch die gestrichelte Linie 6 in Abb. 2 angedeutet. Der Zwischenraum zwischen dem Wasserring und der Nabe 7 des Schaufelrades 2 ist der Arbeitsraum. Sobald _ eine Zelle den Punkt a erreicht hat, beginnt das in ihrem Arbeitsraum zurückgebliebene verdichtete Gas sich auszudehnen. Sobald die Zelle bei der Weiterdrehung den Saugkanal 8 erreicht hat, wird aus diesem, das zu fördernde Gas angesaugt, da sich, solange sie mit diesem Kanal in Verbindung steht, die Hilfsflüssigkeit nach außen bewegt. Wenn die Zelle den, Saugkanal8 verläßt, kommt die Hilfsflüssigkeit in der Zelle zum Stillstand, um dann sofort unter Umkehr ihrer Bewegungsrichtung wieder in die Zelle zurückzuströmen. Dabei wird das Gas verdichtet, um, sobald die Zelle den Förderkanal 9 erreicht, durch diesen hinausgedrückt zu werden. Bei der nächsten halben Umdrehung wiederholt sich dasselbe Arbeitsspiel. An derjenigen Stelle des Umfangs, an der die Einwärtsbewegung der Hilfsflüssigkeit in die Zelle wieder beginnt, muß der Raum zwischen den Köpfen, der Schaufeln 3 und dem bebäuse 5 groß genug sein, um die aus der Zelle ausgetretene Hilfsflüssigkeit aufzunehmen. Der Raum hat an dieser Stelle seinen größten Querschnitt, der in Abb. 2 mit b bezeichnet ist. Diese Stelle des Umfangs liegt gemäß der Erfindung nicht, wie bei bekannten Pumpen, in der Mitte zwischen den beiden Stellen kleinsten, Querschnitts, die in Abb. 2 mit a und c bezeichnet sind, sondern sie liegt dem kleinsten Querschnitt im Sinne der Drehrichtung näher als entgegen der Drehrichtung. Diese Anordnung paßt sich der Arbeitsweise der Pumpe besser an, ergibt daher eine bessere Führung für die Hilfsflüssigkeit, wodurch Reibungs- und Wirbelverluste herabgesetzt werden. Dies folgt aus folgenden Erwägungen: Die relative Austrittsgeschwindigkeit der Hilfsflüssigkeit aus den Zellen ist geringer als die Wiedereintrittsgeschw indigkeit, wie die theoretische Betrachtung ergibt. Daher geht der Wiedereintritt in kürzerer Zeit vor sich als der Austritt, cl. h. für den Austritt aus der Zelle muß ein größerer Teil des Umfangs (a-b) zur Verfügung stehen als während des Wiedereintritts (b-c). ' Außerdem ergeben sich durch die Anordnung gemäß der Erfindung geringere Reibungsverluste im -Umlaufraum. Wie die Zeichnung zeigt, sind die Schaufeln im Sinne der Drehrichtung gekrümmt; die Bewegung der Wasserfäden gegenüber den Schaufeln hat also beim Austritt aus den Zellen bereits eine Komponente in der Drehrichtung, so daß die absolute Geschwindigkeit der Wasserfäden im Umlaufraum durch die relative Austrittsgeschwindigkeit vergrößert wird. Dagegen verringert die Wiedereintrittsgeschwindigkeit der Hilfsflüssigkeit in die Zellen die absolute Geschwindigkeit im Umläufraum; denn sie hat eine Komponente entgegen der Drehrichtung. Hieraus folgt, daß die größte absolute Geschwindigkeit beim Austritt aus den Zellen vorhanden ist, so daß hier auch die größten Reibungsverluste auftreten müßten. Da aber gemäß der Erfindung die Austrittsgeschwindigkeit aus den Zellen verringert wird, so wird diese Maximalgeschwindigkeit ebenfalls herabgesetzt und damit auch die Reibungsverluste.
• Bei bekannten Ausführungsformen, des Gehäuses von Pumpen mit kreisender Hilfsflüssigkeit hat man bisher noch nicht genügend die Tatsache berücksichtigt, daß Wirbelbildungen im Umlaufraum nur dann vermieden werden, wenn die Querschnitte der einzelnen Wasserfäden sich an jeder Stelle umgekehrt verhalten wie ihre Absolutgeschwindigkeiten. Da diese Absolutgeschwindigkeiten während des Saughubes größer sind als während des Förderhubes, so werden erfindungsgemäß die Querschnitte des Umlaufraumes auf der Förderseite größer gehalten als die entsprechenden Querschnitte auf der Saugseite. Die entsprechenden Querschnitte erhält man auf die Weise, daß man Saug- und Förderhub in die gleiche Anzahl Teile einteilt, die für den einzelnen Hub unter sich gleich sind, aber entsprechend der Förmgebung des Gehäuses auf der Förderseite kleiner sind als auf der Saugseite. Aus der Abb.3 sind in stark vergrößertem Maße die Querschnittsunterschiede zu ersehen. Der Querschnitt 1(4 Laufradweg rechts vom Totpunkt h" ist kleiner als der Querschnitt 1,14 Laufradweg links vom Totpunkt lall; entsprechend ist h52 kleiner als hfl, hsa kleiner als hfg usf. Man kann aber auch die O_uerschnittsform den Wasserfäden dadurch anpassen, daß man die Breite des Umlaufraumes nach außen zu- oder abnehmen läßt.
• Je größer der Förderdruck ist, um so näher rückt die Stelle b größten Querschnitts an den Punkt c heran, um so mehr wird aber auch die innere Grenze 6 des Flüssigkeitsringes verzerrt. Aus diesem Grunde wird über einen bestimmten Verdichtungsgrad hinaus die Pumpe konstruktiv schwer, durchführbar und unwirtschaftlich. In solchem Falle empfiehlt es sich, die Teile des Umfangs, die einen vollständigen Arbeitskreislauf umfassen, nicht nebeneinander arbeiten zu lassen; ` sondern stufenweise hintereinander zu schalten. Das in den Druckkanal 9 geförderte Gas tritt dann durch den Ansaugkanal io auf dem zweiten Teil des Umfangs in die Zellen des Schaufelrades wieder ein, um auf. höheren Druck verdichtet und durch den Kanal i i gefördert zu werden. Die Pumpe läßt sich in entsprechender Weise auch in drei und noch mehr Stufen unterteilen.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Pumpe, bei der ein Schaufelrad mit einer Hilfsflüssigkeit in einem innen ovalen Gehäuse kreist, dadurch gekennzeichnet, daß die lange und die kurze Achse des Gehäuseinnern einander schief schneiden, derart, daß der Winkel zwischen beiden Achsen auf der Druckseite kleiner ist als jener auf der Saugseite.
2. 2. Pumpe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einteilung des Laufradweges für Saug- und Förderhub in die gleiche Anzahl Teile, die für den einzelnen Hub unter sich gleich sind: (f" f a. f3, f4 bzw. s1, s2, s3, s4), die Durchströmquerschnitte des Leitkanals auf der Förderseite (hfl, hfl, laf3) größer sind als die entsprechenden Querschnitte auf der Saugseite (lt',' 1s2, lcsa).