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Verdrängerpumpe mit umlaufender Hilfsflüssigkeit Die Erfindung bezieht
sich auf eine Verdrängerpumpe mit umlaufender Hilfsflüssigkeit und umlaufenden Kammern,
mit welcher Wasser und andere Flüssigkeiten sowie auch Gase gefördert werden können.
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Die bisher bekannten Verdrängerpumpen haben zum größtenTeil dieMerkmale
gemeinsam, daß eine Hilfsflüssigkeit, mit welcher gearbeitet wird, an das Prinzip
der Fliehkraft gebunden ist. Sie sind dadurch in ihrer Wirkungsweise nach den Gesetzen
der Fliehkraft-%virkung begrenzt.
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Durch die neue, in Abb. r bis 8 dargestellte Pumpe soll in dieserHinsicht
eine wesentliche Verbesserung herbeigeführt werden, und zwar durch die nachstehend
geschilderten Vorgänge: Es bilden sich in den einzelnen Radkammern: a des
umlaufenden Laufrades b (Abb.6) relative Kanalwirbel, nachstehend kurz Kanalwirbel
genannt, durch welche sich die in jeder einzelnen Kammer a befindliche Hilfsflüssigkeit
um ihre eigene Achse dreht. Die Kanalwirbel in den Radkammern a entstehen durch
die Abwälzung an den feststehenden Wänden d und e. Sie werden durch die Abwälzung
in Rotation versetzt und drehen sich in den Kammern a um ihre eigene Achse mit einer
Geschwindigkeit, welche theoretisch gleich der Umfangsgeschwindigkeit des Laufrades
b ist. Diese in jeder einzelnen Radkammer a um ihre eigene Achse rotierenden Kanalwirbel
haben naturgemäß dasBestreben, sich infolge. der Fliehkraft in radialer Richtung
zu ihrer Achse auszudehnen. Sie können aber in dieserRichtung nicht ausweichen,
und so erzeugt diese Ausdehnung eine Pressung in axialer Richtung zurPumpe zwischen
dem umlaufenden Laufrad b und den seitlich an-.geordneten feststehenden Wänden
d und e, die um so wirksamer ist, je näher die Wand am Laufrad liegt.
Diese entstehende Pressung wird nun im Sinne der Erfindung zur gegenseitigen Abdichtung
der nebeneinander auf dem Umfange des Laufrades b verteilten Kammern a gegen
die Wände d und e ausgenutzt, so daß jede Radkammer vollkommen abgeschlossen
arbeitet. Es entsteht hierdurch eine reibungsfreie Abdichtung zwischen dem Laufrad
b und den Wänden d und e, wie sie durch keine andere Dichtungsweise
erreicht wird.
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Abb. 7 stellt den aufgerollten Umfang eines Laufrades mit den seitlich
angeordneten Wänden d und e dar.
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Wenn nun ein solcher sich in den Radkaminern a bildender Kanalwirbel
c in seiner veränderlichen Form näher betrachtet wird, so ergibt sich folgende Wirkung:
Die Kanalwirbel kommen durch die Abwicklung ihres Umfanges auf den feststehenden
Seitenwänden d und e in hohe Rotation und drehen sich um ihre eigene Achse mit hoher
Tourenzahl. Dadurch entsteht in jedem dieser einzelnen Kanalwirbel ein Hohlraum
i., ein sogenanntes Rotationsparaboloid mit dem
wie in Abb. 8 ersichtlich ist. Diese Rotationsparaboloide müssen sich,
da
die Kanalwirbel infolge der Fliehkraft außen am Gehäuseumfang anliegen, an der inneren,
dem Grunde der Radkammer a zugekehrten Seite -bilden, -so daß die mit der Flüssigkeit
gegebenenfalls mitgeführte .Luft darin gefangen bleibt. Diese wird bei dem Vorbeilaufen
der Radkammern an der Saug-oder Drucköffnung der Pumpe dann zuerst eingezogen oder
ausgestoßen, so daß dadurch auch Luft gefördert werden kann, denn die Hilfsflüssigkeit
selbst wird infolge ihrer Schwerkraft immer nach außen streben, und die Luft wird
in dem durch das Rotationsparaboloid gebildeten Hohlraum i bleiben.
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. Da nun die Umfangsgeschwindigkeit des die Kanalwirbel antreibenden
Laufrades b nach der Laufradmitte zu abnimmt und die Angriffspunkte der seitlichen
Begrenzungen der gegenüberliegenden Wände d und e auf Kreisen verschiedener Durchmesser
liegen, müssen sich, um eine möglichst reibungsfreie Abwälzung der Kanalwirbel zu
erreichen, die Durchmesser der letzteren im gleichen Verhältnis zu den Durchmessern
der verschiedenen Angriffspunkte nach der Radmitte zu verjüngen. Dadurch bekommen
die Kanalwirbel c die in Abb. I, 3, 4, 5 und 8 dargestellte konische Form, welcher
natürlich auch die Wände d und e und die einzelnen Radkammern a in
ihrer Ausgestaltung anzupassen sind. Die Wirkungsweise bleibt hierbei die gleiche,
wie vorher beschrieben.
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Das Laufrad b kann auch so ausgeführt werden, daß eine Zwischenwand
k die zu beiden Seiten angeordnetenKammern a scheidet; hierbei arbeitet jede Radseite
für sich (Abb. I).
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Die beiderseits angeordneten Kammern können aber auch gemeinsam arbeiten,
indem am Kammergrunde die Zwischenwand k durchbrochen wird. Die Pumpe kann dabei
auf einer Seite saugen und auf der anderen Seite drücken (Abb. 3).
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Ferner kann das Laufrad b auch so ausgebildet werden, daß die mittlere
Zwischenwand k überhaupt wegfällt, so daß sich die Kanalwirbel c aufeinander abwälzen
(Abb.4). Die Wirkungsweise ist hierbei dieselbe wie bei den übrigen Ausführungsbeispielen.
Die in Abb. a dargestellteAusführungsform unterscheidet sich von den übrigen Ausführungsbeispielen
dadurch, daß die Kanalwirbel zylindrische Form haben. Die Pumpe arbeitet auch in
dieserAusführung zuverlässig, jedoch mit einem ungünstigeren Wirkungsgrad.
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Es sind natürlich noch andereAusführungsmöglichkeiten gegeben, beispielsweise
kann man Arbeitsräume in und n außerhalb des Laufraddurchmessers anordnen (Abb.
5). Durch die Ouerschnittsveränderung dieser Arbeitsräume verändern die Kanalwirbel
in den Luftradkammern ihre Lage und werden, nachdem sie in axialer Richtung nicht
ausweichen können, in radialerRichtung zumLaufrad nach außen gedrückt, so daß die
Gewähr gegeben ist, daß sie an der äußeren Begrenzung der Arbeitsräume anliegen.
Die vorerwähnte Veränderung der Lage der Kanalwirbel wirkt sich in der Erscheinung
aus, daß sich am Grunde der Laufradkaminern d gegen die Mitte des Laufrades Hohlräume
bilden, welche Fördergut aufnehmen und ausstoßen. Dieses eingezogene Fördergut vereinigt
sich, sofern es sich um flüssiges Fördergut handelt, nach dem Eintritt in die Radkammern
a mit den darin befindlichen Kanalwirbeln und wird als Verlängerung derselben ebenfalls
in Rotation versetzt, um die vorher beschriebene reibungsfreie Dichtung auszuüben.
Die durch die Kanalwirbel erzeugte Pressung axial zum Laufrad so@vie die damit bewirkte
Abdichtung zwischen Gehäuse und Laufrad verhindert nach der Erfindung ein Insichzusammenstürzen
der außerhalb des Laufrades arbeitenden Hilfsflüssigkeit, was sich bei hohem Vakuum
besonders vorteilhaft auswirkt. Bei den bisher bekannten Verdrängerpumpen, welche
mit Hilfsflüssigkeit arbeiten, wird der von der Fliehkraft abhängige Flüssigkeitsring
beiÜberlastung nach derLaufradmittezurücl:-gezogen, er sfürzt in sich zusammen,
und die Pumpe versagt. Um das zu vermeiden, mußte bei den bisherigen Ausführungen
die Fliehkraftwirkung erhöht werden, und die Laufräder solcher Pumpen sowie die
Pumpen selbst bekamen dadurch größere Außenabmessungen.
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Natürlich bleibt das Wesen der Erfindung bei sinngemäßer Anwendung
ihrer Merkmale das gleiche, wenn z. B. die Laufradzellen a am äußeren Umfange des
Laufrades angeordnet sind, so daß die Achsen der Kanalwirbel in gleicher Richtung
mit der Laufradachse liegen oder auch in kombinierter Anordnung, also radial und
axial zur Laufradachse.