DEN0005089MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 14. Februar 1952 Bekanntgemacht am 3. Mai 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsring-Gaspumpe mit innerhalb des Schaufelkranzes in einer Kegelfläche angeordneten Ein- und Auslaßöffnungen und mit mehreren am Laufradumfang verteilten, im Gehäuse sichelförmig ausgebauchten Arbeitsräumen. Bei den bekannten Pumpen dieser Art dient ein Flüssigkeitsring als Pumporgan; dieser Ring wird durch die Schaufeln des Laufrades angetrieben, das sich in einer exzentrisch ίο angeordneten Pumpenkammer dreht. Durch die Schaufeln wird das Laufrad in einzelne Zellen unterteilt, die nach außen und innen offen sind. Die Ausstoßkrümmung der im Gehäuse angeordneten Sichelräume ist dabei bei den bisherigen Vorrichtungen von der Ansaugkrümmung des anschließenden Sichelraumes durch eine Bogenlänge getrennt, die meist mindestens so breit ist, wie die äußere Bogenlänge einer Laufradzelle, so daß jeder Sichelraum von dem nächsten immer durch mindestens eine Schaufel getrennt wird. Bei Verwendung von zwanzig Schaufeln bedeutet dies je nach der Stärke der Schaufeln einen Bogen von 15 bis i8° für jeden Steg, d. h. bei Anordnung von zwei Sichelräumen insgesamt einen Verlust von 30 bis 36⁰ für jede Umdrehung, während deren keine nützliche Arbeit von der Pumpe geleistet wird. Dies entspricht einem Verlust von 8 bis 10% des im Gehäuse verfügbaren Arbeitsraumes.

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Erfmdungsgemäß werden die Sichelräume bei den Flüssigkeitsring-Gaspumpen derart gestaltet, daß die Außenkontur der Sicheln kreisförmig ist und daß die Sicheln in ihren Spitzen einander berühren. Es fallen also die Stege zwischen den Spitzen der Sichelräume weg. Diese Bauart hat sich in ihrer Wirkungsweise als besonders vorteilhaft erwiesen. Die Kompressionsleistung der Pumpen ist bei gegebener Laufradgröße hierbei erheb-Hch größer, wodurch die Pumpen, - wenn sie als Vakuumpumpen arbeiten, einen größeren Unterdruck und bei Benutzung als Kompressoren einen höheren Überdruck erzeugen. Außerdem kann hierbei bei einem bestimmten Druckverhältnis eine größere Gasmenge gefördert werden. Ferner ermöglicht der Wegfall der Stege längere Ansaug- und Auslaßperioden der Pumpen durch Vergrößerung der Winkelausdehnung der Ein- und Auslaßöffnungen. In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe dargestellt. In dieser Zeichnung bedeutet

Fig. ι eine teilweise im Schnitt gezeigte Seitenansicht einer Pumpe nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1 in Pfeilrichtung gesehen,

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Teil eines Pumpengehäuses nach Linie 3-3 der Fig. 2 in Pfeilrichtung gesehen·.

In der gezeigten Pumpe bildet das von Füßen 2 getragene Gehäuse 1 die Wandung der zwei Pumpenkammern, in denen das Laufrad 3 sich dreht. Das Gehäuse 1 besitzt einen sich einwärts erstrekkenden Flansch 4, der mit der in der gleichen Querebene liegenden Zwischenwand 5 des 'Laufrades 3 das Gehäuse in zwei getrennte Pumpenkammern teilt, die gleichartig ausgebildet sind.

Das Laufrad 3 ist mit seiner Nabe 6 auf der Antriebswelle 7 verkeilt. Die Welle 7 liegt in den auf den Konsolen 9 sitzenden Lagern 8. Die Konsolen 9 sind durch (nicht gezeigte) Schrauben an den zugehörigen Deckeln 11 (befestigt, während diese selbst durch (nicht gezeigte) Bolzen und Muttern am Gehäuse 1 befestigt sind.

Mit Durchlässen versehene Konen 14 bilden die innere Begrenzung der betreffenden Pumpenkammern; sie sind mit Einlaß- und Auslaßöffnungen 15 und 16 versehen, durch welche Gas in die Kammern gesaugt bzw. aus diesen -ausgestoßen wird. Die Konen 14 erstrecken sich durch die Deckel 11 und besitzen Flansche 17, durch die sie mittels (nicht gezeigter) Schrauben an jenen befestigt sind. Die Konen 14 sind mit Einlaß- und Auslaßkanälen 41 und 42 versehen, die mit den entsprechenden Einlaß- und Auslaßkanälen 43 und 44 in den Dekkein 11 verbunden sind.

Die üblichen Gehäuse weisen zwischen den Außenkonturen der einzelnen Sicheln Stege mit zylindrischer Bohrung vom Laufraddurchmesser auf, deren Breite größer als die äußere Bogenlänge einer Laufradzelle ist.

Bei der Erfindung ist dagegen, wie Fig. 2 zeigt, die Stegbohrung vollständig weggefallen. Der obere Sichelraum 19 hat eine zylindrische Fläche 20, deren Achse 21 um eine mit Oa bezeichnete Strecke parallel zur Achse 18 versetzt und deren Radius R ist.

Der untere Sichelraum 22 hat eine zylindrische Fläche 23, deren' Achse 24 zur Achse 18 ebenfalls parallel um die Strecke Oa versetzt ist. Die Fläche 23 hat den gleichen Radius R wie die Fläche 20 des oberen Sichelraums 19. Die Flächen 20 und 23 schneiden sich in geraden Linien 25, 26, die zueinander und zur Achse 18 parallel sind und auf der Umlaufbahn der Laufradschaufeln 27 liegen. .

Bei Betrachtung der in Fig. 2 gezeigten Zelle 28, die gerade dabei ist, den Rand 25 zu überqueren, ist zu erkennen, daß die Auswärts'bewegung der , Flüssigkeit schon begonnen hat, trotzdem die Zelle immer noch in Verbindung rriit der Auslaßöffnung 16 steht. Obgleich hierdurch eine vorzeitige Wiederentspannung des im inneren Ende der Zelle verbliebenen Gases gegen Ende der Kompressionsperiode möglich erscheint, so ist der tatsächlich entstehende Kompressions- und Wirkungsgradverlust doch außerordentlich gering, wenn überhaupt vorhanden.

Beim Betrieb einer derartigen. Pumpe ist stets die Möglichkeit eines Verlustes von Flüssigkeit durch die Auslaßöffnungen vorhanden, und es muß _go daher ständig Flüssigkeit in die Pumpenkammer nachgefüllt werden. Der Verlust von Flüssigkeit beginnt schon beim Überqueren der Ausstoßkrümmung durch die Zellen und setzt sich gewöhnlich auch noch beim Überqueren des Steges durch die Zelle fort. Die Folge ist, daß bei den üblichen Pumpen die inneren Enden der Zellen, wo der Konus am kleinsten ist, recht ungenügend mit Flüssigkeit gefüllt sind und infolgedessen auch nicht alles in der Zelle vorhandene Gas ausgestoßen wird. Hierdurch wird das Kompressionsverhältnis verkleinert. Wird aber die Neigung der · Flüssigkeit, nach innen zu strömen, später in der Ausstoßkrümmung umgekehrt, und zwar zeitig genug, um ein Auslaufen der Flüssigkeit zu unterbinden, so wird durchschnittlich eine größere Menge Flüssigkeit in der Zelle zurückgehalten, und das Kompressionsverhältnis erfährt infolge dieser Umkehrung keine wesentliche Verkleinerung. Der Vorteil des Weglassens der Stege besteht darin, H₀ daß diese Pumpen vor allem Schnelligkeitsmaschinen sind, also mit kinetischer Energie arbeiten. Kinetische Energie wird in dem Flüssigkeitsring durch die Fliehkraft erzeugt, die während der Saugperiode im Sichelraum auftritt, und diese kinetische Energie wird während der Ausstoßperiode in die Laufradzelle zurückgeworfen zum Komprimieren und Ausstoßen des Gases, das· während der Saugperiode in der Zelle festgehalten wurde.

Bei Beendigung des Ausstoßes des komprimierten Gases ist auch fast alle im Flüssigkeitsring vorhandene überschüssige kinetische Energie verbraucht, so daß es notwendig wird, diese Energie sofort wieder aufzubauen. Die Umkehrung der Richtung der Flüssigkeit kann sofort beginnen, ohne daß die Gefahr besteht, daß die Abdichtung

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von einem Sichelraum zum anderen vorzeitig verlorengeht. Dies entspricht den Tatsachen, da die kinetische Energie verbraucht ist, und auch deshalb, weil das natürliche Beharrungsvermögen der Flüssigkeitsmasse ein sofortiges allgemeines Ausweichen der bereits in schneller Drehbewegung befindlichen Masse ausschließt.

Infolge der nun erweiterten Betriebsgrenzen und des dadurch vergrößerten Arbeitsraumes können auch die Einlaß- und Auslaßöffnungen 15 und 16 vergrößert werden. Wie gezeigt ist, kann die Saugkrümmung eines Sichelraumes von der Auslaßöffnung des vorhergehenden Sichelraumes durch eine Strecke getrennt werden, die kurzer ist als die äußere Bogenlänge einer Laufradzelle. Ebenso kann die Auslaßkrümmung eines Sichelraumes von der Einlaßöffnung des folgenden Sichelraumes durch eine Strecke getrennt werden, die kurzer ist als die äußere Bogenlänge einer Laufradzelle.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Flüssigkeitsring-Gaspumpe mit innerhalb des Schaufelkranzes in einer Kegelfläche angeordneten Ein- und Auslaßöffnungen und mit mehreren am Lauf radumfang verteilten sichelförmigen Arbeitsräumen, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur der Sicheln kreisförmig ist und daß die Sicheln lin ihren Spitzen einander berühren.

   Angezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 581 822, 435 368.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen