DE1557129A1 - Vorrichtung zur Einfuehrung eines Mediums in ein anderes - Google Patents

Vorrichtung zur Einfuehrung eines Mediums in ein anderes

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DE1557129A1 DE19671557129 DE1557129A DE1557129A1 DE 1557129 A1 DE1557129 A1 DE 1557129A1 DE 19671557129 DE19671557129 DE 19671557129 DE 1557129 A DE1557129 A DE 1557129A DE 1557129 A1 DE1557129 A1 DE 1557129A1
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Description

foreman wan wr es·- ^i --
Dipl.-lng. A, Spalthoff' ^ ' ' Essen, den 18. 12. 1967
Essen, Peirnansir.31 -* «Iltningsapparat»
Telefon 772U08 J 1557129
Hans Andreas Larsen, RjzJdovrevej 11, R φ d ο ν r e
Dänemark
Vorrichtung zur Einführung eines Mediums in ein anderes.
Die Erfindung betrifft «ine Vorrichtung zur Einführung eines Mediums in ein anderes, welche Vorrichtung eine angetriebene Welle umfasst, an der eine Anzahl von Flügeln angeordnet tat.
Die genannten Medien können zwei Flüssigkeiten, zwei Gase, oder eine Flüssigkeit und ein Gas sein. Vorrichtungen der hier besprochenen Art können z.B. zur Einführung atmosphärischer Luft oder eventuell reinen Sauerstoffes in Wasser verwendet werden, es können aber auch viele andere Gemische und Lösungen mittels der Vorrichtung erzeugt werden.
Eine Vorrichtung zur Anreicherung von Wasser mit Sauerstoff ist bekannt, die ein Pumpengehäuse umfasst, in dem ein Pumpenschaufelrad mit einer grossen Anzahl von Flügeln oder Schaufeln angeordnet ist. Das Schaufelrad und damit auch das Pumpengehäuse sind mittels einer Trennwand, welche rechtwinklig zur Rotationsachse des des Schaufelrades in der Symraetrieebene des Schaufelrades angeordnet ist, getrennt. Die Vorrichtung ist mit zwei Einlassöffnungen, nämlich einer Axialeinlaasöffnung auf beiden Seiten der genannten Trennwand, und mit
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einer Anzahl von Auslassöffnungen entlang dem Gehäuseumfang versehen. Die bekannte Vorrichtung ist dazu bestimmt, in einem Wasserbassin angeordnet zu werden, wobei die eine Einlassöffnung mit dem Wasser und die andere Einlassöffnung mit einem über den Wasserspiegel geleiteten Rohr in Verbindung steht. Die Vorrichtung ist dafür bestimmt, so zu wirken, dass, wenn das Pumpenlaufrad sich zu drehen beginnt, Wasser durch die eine Einlassöffnung, und Luft durch die andere eingesaugt wird, wonach die beiden genannten Medien im Pumpengehäuse und in den Auslassöffnungen vermischt werden. Ein Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht darin, dass es praktisch unmöglich ist, die Umdrehungsgeschwindigkeit des Laufrades derart einzustellen, dass ein wirksames Pumpen des Wassers und der Luft erreicht wird. Wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit auf einen für Wasser geeigneten Wert eingestellt iat, wird der Teil der Vorrichtung, der zum Pumpen der Luft bestimmt ist, mit einer viel zu niedrigen Geschwindigkeit arbeiten. Wenn andrerseits die Umdrehungsgeschwindigkeit so eingestellt ist, dass ein wirksames Pumpen der Luft erreicht wird, wird die Umdrehungsgeschwindigkeit viel zu hoch sein, um ein optimales Pumpen des Wassers zu erreichen. Ausserdem wird durch das Vorhandensein von Luft im Pumpengehäuse zu einem gewissen Grad die Fähigkeit der Vorrichtung, Wass"er au pumpen, und damit der Nutzeffekt der Vorrichtung verringert.
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Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist, eine Vorrichtung zu schaffen, welche nicht unter den genannten Nachteilen der bekannten Vorrichtung leidet.
Um dies zu erreichen, ist die Vorrichtung erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die Welle hohl ist und dass die Flügel so ausgebildet sind, dass, wenn sie sich durch die Umdrehung der Welle in einem der genannten Medien bewegen, ein Unterdruck an ihrer Rückseite, in der Bewegungsrichtung gerechnet, entsteht, während die Welle mit Löchern an den Stellen versehen ist, an denen der genannte Unterdruck auftritt, und ihr Hohlraum mit dem zweiten der ge- " nannten Medien in ferbindung gesetzt ist. In diesem Fall ist die zweckmässigste Umdrehungsgeschwindigkeit ausschliesslich von der Bewegung der Flügel in dem einen der genannten Medien abhängig, so dass die Umdrehungsgeschwindigkeit leicht auf den optimalen Wert eingestellt werden kann. Wenn sich die Flügel in einer Flüssigkeit bewegen, muss die Umdrehungsgeschwindigkeit verhältnismässig niedrig , seinf während eine wesentlich höhere Umdrehungsgeschwindigkeit zweckmässig sein wird, wenn die Flügel sich in einem Gas bewegen.
Die Flügel können erfindungsgemäss einen V-förmigen Querschnitt besitzen. Flügel dieser Ausbildung bieten der Bewegung einen verhältnismässig geringen Widerstand und ein verhältnismässig grosser Unterdruck wird zwischen den Schenkeln des Vs entstehen.
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Die Vorderkante der Flügel kann erfindungsgemäss nach hinten, in der Bewegungsrichtung gerechnet, gebogen sein. Dies wird auch den Bewegungswiderstand der Flügel 1 herabsetzen und gleichzeitig bewirken, dass eventuelle, von den Flügeln aufgefangene Gegenstände leicht wieder abgleiten können.
Erfindungsgemäss können die Symmetrieebenen der Flügel von 90° abweichende Winkel zur Umdrehungsachse bilden. Hierdurch geben die Flügel eine gewisse Pumpwirkung in Richtung der Umdrehrungsachse, so dass die erfindüngsgemässe Vorrichtung z.B. als Rührvorrichtung dienen kann.
Die Hohlwelle kann erfindungsgemäss an der Stelle, an der sie mit dem zweiten Medium in Verbindung gebracht ist, eine Anzahl von Löchern und hinter einem jeden dieser Löcher, in der Umdrehungsrichtung gerechnet, einen Schirm haben, der so ausgebildet ist, dass bei Drehung der Welle ein erhöhter Druck vor den Löchern entsteht. Dies bedeutet eine noch wirksamere Einführung des ersten Mediums in das zweite, da ein höherer Gesamtdruckunterschied zwischen den zwei Medien erreicht wird.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann ein Rohr umfassen, dessen Achse zumindest ungefähr mit der Umdrehungsachse zusammenfällt und in dem sich die Flügel drehen können. In diesem Falle können erfindungsgemäss in der unmittelbaren Nähe der Flügel eine Anzahl von Leitschaufeln stationär im Rohr angeordnet sein. Diese Leitschaufeln können in Verbin-
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dung mit der obenerwähnten Schrägstellung der Flügel eine wirksamere Pumpenwirkung bewirken und können ferner dazu beitragen, zu verhindern, dass das erste Medium einer Drehbewegung durch die Flügel unterworfen wird, die in gewissen Fällen unerwünscht ist.
Erfindungsgemäss kann ein Pumpenlaufrad auf der Welle angeordnet sein. In diesem Falle kann das erste Medium eine beträchtliche Axialgeschwindigkeit besitzen, wenn es an den Flügeln vorbeifliesst, welche in diesem Falle zweckmässigerweise eine derartige Schrägstellung haben, dass sie das Medium nicht bremsen, sondern die Axialströmungsgeschwindigkeit sogar steigern können.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die schematische Zeichnung näher erklärt, auf welcher Zeichnung
Fig.l eine erfindungsgemässe Vorrichtung, teilweise im
Schnitt; zeigt
Fig.2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig.l, Fig.3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig.l, Fig.4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig.3, Fig.5 eine andere Ausführungsform der Flügel in einer
der in Fig. 3 gezeigten, entsprechenden Darstellung, und Fig.6 einen Teil der in Fig.5 gezeigten Konstruktion !
in Richtung des Pfeiles VI in Fig.5 gesehen. ' L
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Die in den Figuren 1-4 gezeigte Vorrichtung umfasst eine Hohlwelle 1, welche mittels eines Ansatzstückes 2 und einer Buchse 3 wasserdicht und drehbar durch die Wand eines Rohres 4 geführt ist. Die Welle lwird von oben durch nicht gezeigte Mittel angetrieben, so dass sie in Fig. -1 von oben gesehen im Uhrzeigersinn läuft. An ihrem unteren Ende ist die Welle 1 mit einer massiven Welle 5 verlängert, auf welcher ein Pumpenlaufrad mit schräggestellten Flügeln 6 angeordnet ist.
In dem unteren Ende des Rohres 4 ist ein kurzes Rohrstück 7 befestigt, das einen Satz Leitschaufeln 8 sowie ein Lager für die Welle 5 trägt.
Wenn, wie oben angegeben, sich die Welle 1,5 dreht und sich das untere Ende des Rohres 4 in einem Medium, z.B. Wasser befindet, wird das genannte Medium durch das Rohr heraufgepumpt.
Auf dem Teil der Hohlwelle 1, der im Rohr und damit im genannten Medium liegt, ist eine Anzahl von Flügeln 9 angeordnet, deren Ausbildung aus den Figuren 3 und 4 klar ersichtlich ist. Wie ersichtlich, besteht jeder Flügel aus einem V-förmig gebogenen Plattenmaterial, und wenn sich d;Le Welle wie oben angegeben dreht, wird die Spitze des V*s vorderst in der Bewegungsrichtung sein, wodurch ein Unterdruck zwischen den Sch mkeln des Vs entsteht. An den Stellen, an denen die Flügel 9 an der Welle 1 angeordnet sind, sind Löcher 10 zwischen den Schenkeln des Vs in der Wellenwand
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vorgesehen, so dass der Unterdruck in das Innere der Hohlwelle übertragen wird.
Das Innere der Hohlwelle steht ausserhalb des Rohtfes 4 mittels LOcher 11, welche in der gezeigten Ausführungsform paarweise übereinander angeordnet sind, mit einem anderen Medium, z.B. atmosphärische .Luft,}n Verbindung. Hinter jedem Paar Löcher, in der Bewegungsrichtung gerechnet, ist ein Schirm 12 angeordnet und es ist ersichtlich, dass, wenn sich die Welle in der oben angegebenen Eichtung dreht, innerhalb jedes Schirmes Überdruck erzeugt wird, der dazu neigt, das genannte Medium, z.B. Luft, durch die Löcher 11 in das Innere der Welle zu pressen. Die Schirme 12 sind zur Erreichung der durch die vorliegende Erfindung bezweckten Wirkung nicht erforderlich, steigern aber die mittels der Flügel 9 erzeugte Wirkung, die darin besteht, dass das Medium, in dem sich die Löcher 11 befinden, durch die Löcher 10 in das durch das Rohr 4 strömende Medium hinausgesaugt wird.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, stehen die Symmetrieebenen der Flügel 9 schräg im Verhältnis zu einer Ebene, die rechtwinklig zu der Welle 1,5 liegt. Dies führt mit sich, dass die Flügel 9 eine gewisse Pumpwirkung in Richtung der Welle 1,5 ausüben. Wenn das Pumpenlaufrad 6 nicht vorhanden wäre, kennten die Flügel 9 daher selbst ein Pumpen des im Rohr 4 befindlichen Mediums bewirken, vorausgesetzt, dass der Gegendruck nicht zu hoch ist. Die Pumpwirkung kann ge-
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steigert werden, wenn die Flügel 9 mit stationären Leitschaufeln, welche den in Fig. 1 gezeigten Leitschaufeln Ö entsprechen, zusammenwirken. Auch in dem Fall, in dem die Flügel mit einer eigentlichen Pumpe, wie in Fig. 1 gezeigt, zusammenwirken, kann die Schrägstellung der Symmetrieebenen der Flügel vorteilhaft sein, da eine gegebene Schrägstellung, die von der Axialgeschwindigkeit des durch das Rohr k strömenden Mediums abhängig ist, den niedrigst möglichen Widerstand gegen die Bewegung der in dem genannten Medium befindlichen Flügel bietet.
Die Figuren 5 und 6 zeigen eine andere Ausführung der Flügel, welche hier mit 13 bezeichnet sind. In diesem Falle sind die Vorderkanten der Flügel, in der Bewegungsrichtung gerechnet, leicht nach hinten gebogen, was zur Folge hat, dass Gegenstände, die sich eventuell in dem durch das Rohr 4 strömenden Medium befinden und die von den Flügeln 13 aufgefangen werden, leicht wieder abgleiten können. Auch in diesem Fall kann die Symmetrieebene der Flügel so schräg sein, dass eine Pumpwirkung in der Richtung der Welle erzielt wird.
Die oben beschriebene Vorrichtung ist besonders gut zur Einführung eines Gases, z.B. atmosphärischer Luft, in eine Flüssigkeit, z.B. Wasser, geeignet. Durch eine zweckmässige Bemessung kann die erfindungsgemässe Vorrichtung jedoch auch zur Einführung einer Flüssigkeit in eine andere Flüssigkeit oder eines Gases in ein anderes Gas oder sogar zur Einführung
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einer Flüssigkeit in ein Gas, verwendet werden.
Da mittels der Flügel 9 oder 13 und mittels der eventuellen Schirme 12 ein Druckunterschied erzeugt wird, kann das Medium, das in die Hohlwelle hineinfliesst, ausserdem zur Ausführung einer Arbeit gebracht werden, so dass damit eine Kraftübertragung verwirklicht wird.
Die Flügel brauchen nicht die auf der Zeichnung gezeigte Form . zu besitzen. Sie müssen nur so ausgebildet sein, dass ein Unterdruck hinter den Flügeln erzeugt wird. Die Flügel können auch als Schnecken ausgebildet sein, solange nur ihre hinteren Flächen, in der Bewegungsrichtung gerechnet, so ausgebildet sind, dass der erforderliche Unterdruck entsteht.
Die Flügel brauchen sich'.micht innerhalb eines Rohres, wie in der Zeichnung gezeigt, zu bewegen. Sie können sich z.B. in einem grossen Behälter für das betreffende Medium bewegen. Wenn die Symmetrieebenen der Flügel in diesem Falle rechtwinklig zu der Umdrehungsachse liegen, dienen sie ausschliess^ lieh zur Einführung des einen Mediums in das andere. Wenn die Symmetrieebenen eine Schrägstellung erhalten, werden die Flügel ausserdem als Flügel einer Rührvorrichtung funktionieren.
Die Anzahl der Flügel kann beliebig gewählt werden» Es ist z.B. möglich, insbesondere wenn der Flügel als Schnecke ausgebildet ist, mit einem einzelnen Flügel auszukommen.
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Selbst wenn die erfindungsgemässe Vorrichtung, wie oben erwähnt, für viele verschiedene Zwecke Verwendung finden kann, wird sie besonders nützlich für Sauerstoffr.nro·5 cherung von Wasser sein, wie z.B. zur Anwendung in Fischteichen.
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Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zur Einführung eines Mediums in ein anderes, welche Vorrichtung eine angetriebene Welle umfasst, an der eine Anzahl von Flügeln angeordnet ist. , dadurch gekennzeichnet, dass die Welle hohl ist und dass die Flügel so ausgebildet sind, dass, wenn sie sich durch die Umdrehung der Welle in einem der genannten Medien bewegen, ein Unterdruck an ihrer Rückseite, in der Bewegungsrichtung gerechnet, entsteht, während die WeI1Ie mit Löchern an den Stellen versehen ist; an denen der genannte Unterdruck auftritt, und ihr Hohlraum mit dem zweiten der genannten Medien in Verbindung gesetzt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel einen V-förmigen Querschnitt besitzen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet. dass die Vorderkante der Flügel nach hinten, in der Bewegungsrichtung gerechnet, gebogen ist.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet. dass die Symmetrieebenen der Flügel von 90° abweichende Winkel zur Umdrehungsachse bilden.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle an
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der Stelle, an der sie mit dem zweiten Medium in Verbindung gebracht ist, eine Anzahl von Löchern und hinter einem jeden dieser Löcher, in der Umdrehungsrichtung gerechnet, einen Schirm hat, der so ausgebildet ist, dass bei Drehung der Welle ein erhöhter Druck vor den Löchern entsteht.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, die ein Rohr umfasst, dessen Achse zumindest ungefähr mit der Umdrehungsachse zusammenfällt und in dem sich die Flügel drehen können, gekennzeichnet durch eine Anzahl in unmittelbarer Nähe der Flügel angeordnete, im Rohr stationär angebrachte Leitschaufeln.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Welle ein Pumpenlaufrad angeordnet ist.
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