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Selbstansaugende Kreiselpumpe mit besonderem Hilfsrad zur Entlüftung
Die Erfindung betrifft eine selbstansaugende Kreiselpumpe, die ein gewöhnliches
Kreiselpumpenlaufrad und ein besonderes Hilfsrad zur Entlüftung aufweist.
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Bei den bekannten Pumpen dieser Art, die in der Kombination einer
normalen Kreiselpumpe mit der bekannten Wasserringluftpumpe bestehen, wird zum Zwecke
der Entlüftung der Größe des normalen Kreiselpumpenlaufrades entsprechend eine sehr
hohe Drehzahl, die über den allgemeinen Drehzahlen der normalen Kreiselpumpen liegt,
benötigt. Weiterhin sind für diese Pumpen zwei selbständige Kreisel und für den
Wasserring der Wasserringluftpumpe ein besonders ausgeprägtes Gehäuse notwendig.
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Erfindungsgemäß wird eine selbstansaugende Kreiselpumpe mit besonderem
Hilfsrad zur Entlüftung beschrieben, die unabhängig von der Drehzahl ist und. bei
der die beiden Kreisel zu einem einzigen Körper vereinigt sind sowie das das Hilfsrad
umgebende Gehäuse bedeutende Raum- und Materialersparnisse aufweist, da hier die
Luftpumpe auf einem ganz anderen und neuen Prinzip als dem der Wasserringluftpumpeberuht
und deshalb auch kein Wasserring notwendig ist.
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Das Hilfsrad des gemeinsamen Laufrades dieser Erfindung ist gegenüber
dem normalen Laufrad in seinem Durchmesser kleiner, sonst aber dem normalen Laufrad
ähnlich. Das Hilfsrad läuft, abgesehen von den noch später beschriebenen Zu- und
Abführungskanälen, am Umfang und auch an der Stirnwand dicht in einem Gehäuse, welches
mit dem Pumpengehäuse fest verbunden ist und sich unmittelbar an den Druckraum der
normalen Kreiselpumpe anschließt.
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Das Gehäuse des Hilfsrades läßt sich zweckmäßig in vier Zonen I, II,
III und IV einteilen, die eine jede Zelle des Hilfsrades in einer Umdrehung nacheinander
durchlaufen muß. Die in der Umlaufrichtung erste Zone I weist einen von der Druckseite
der Pumpe hergeleiteten Zuführungskanal für das Betriebswasser des Hilfsrades auf,
welcher am äußeren Rand des Hilfsrades radial in dieses einmündet.. Innerhalb der
ersten Zone ist ferner ein vom inneren Rand der Hilfsradschaufeln weggeleiteter
Abführungskanal für die auszustoßende Luft und mitgerissenes Betriebswasser angeordnet,
der die Luft ins Freie und das mitgerissene Betriebswasser nach der Saugseite der
Pumpe zurückleitet.
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In der zweiten Zone schließt das Gehäuse die Zellen zwischen den Schaufeln
des Hilfsrades dicht ab. Die dritte Zone weist einen zum inneren Rand der Hilfsradschaufeln
führenden, von der Saugseite der Pumpe hergeleiteten Zuführungskanal für die abzusaugende
Luft auf. Innerhalb der dritten Zone ist ferner ein vom äußeren Rand des Hilfsrades
radial weggeführter und in die Saugseite der Pumpe zurückgeleiteter Abführungskanal
für das Betriebswasser angeordnet.
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In der vierten Zone schließt das Gehäuse die Zellen zwischen den Schaufeln
des Hilfsrades dicht ab.
Die Zonen II und IV dienen lediglich dazu,
die Zonen I und III räumlich voneinander zu trennen.
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Das vom Druckraum der Pumpe hergeleitete Wasser preßt sich in der
Zone I vom äußeren Rand des Hilfsrades in, dessen Zellen ein und drückt die darin
befindliche Luft aus den Zellen in den vom inneren Rand der Hilfsradschaufeln weggeleiteten
Abführungskanal. Die nunmehr mit Wasser gefüllten Zellen gelangen über die Zone
II zur Zone III. In der Zone III werden die Zellen des Hilfsrades durch die eigene
Zentrifugalkraftwirkung des Hilfsrades in den, in der Zone III am äußeren Rand der
Hilfsradschaufeln wegführenden Abführun.gskanal nach der Saugseite der Pumpe hin
entleert. Gleichzeitig werden dieselben Zellen durch den von der Saugseite der Pumpe
hergeleiteten und in der Zone III an den inneren Rand der Hilfsradschaufeln führenden
Zuführungskanal wieder mit Luft gefüllt. Die nunmehr mit Luft gefüllten Zellen des
Hilfsrades gelangen über die Zone IV wieder zur Zone I, von der aus sich der Vorgang
entsprechend wiederholt.
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Da das Hilfsrad gegenüber dem normalen Pumpenlaufrad im Durchmesser
kleiner ist und sich die erzeugten Fliehkraftdrücke bei jeder Flüssigkeit annähernd
wie die Quadrate der Umfangsgeschwindigkeiten verhalten, überwiegt der Fliehkraftdruck
des normalen Pumpenlaufrades den des Hilfsrades bei jeder Umdrehungszahl des gemeinsamenLaufrades,
und es ist somit die luftsaugende Wirkung dieser Kreiselpumpe mit besonderem Hilfsrad
zur Entlüftung bei jeder Umdrehungszahl garantiert, und es wird durch die größenmäßige
Abstufung der beiden Räder und ihre Vereinigung zu einem einzigen Körper sowie den
beschriebenen Gehäuseaufbau des Hilfsrades das erfindungsgemäß Beabsichtigte erreicht.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in derZeichnung dargestellt,
und zwar zeigen: Abb. i die ganze Pumpe im Schnitt C-D parallel und durch die Achsrichtung
der Pumpenwelle, Abb. 2 die Pumpe speziell im Schnitt A-B durch das Hilfsrad und
das dazugehörige Gehäuse.
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Die äußeren Verbindungsrohre zur Weiterführung der einzelnen Kanäle
in Abb. i und z als auch das normale Pumpenlaufrad mit dem zugehörigen Spiralgehäuse
in Abb.2 sind strichpunktiert angedeutet.
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Die zur Abscheidung der Luft und Rückführung des finit der Luft mit
ausgestoßenen Wassers notwendigeSchwimmeranordnung i, k sowie die Ventilhähne in
und st zur Absperrung einiger äußeren Rohrverbindungen sind dünn gezeichnet. Die
beiden Ventilhähne m und iz. und der Schwimmer k entsprechen in Abb. i der Stellung
während des Ansaugens, in Abb.2 der Stellung während der Förderung von Flüssigkeit
aus dem Saugrohr.
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Die Pumpe gemäß der Erfindung arbeitet wie folgt.
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Das normale Laufrad a und das mit ihm verbundene Hilfsrad b werden
zunächst bei geschlossenem Druckschieber und geöffneten Ventilhähnen m und n in
Umdrehung versetzt. Dabei wird das durch das Laufrad a und die Gehäusespirale c
gedrückte Wasser durch den Kanal d dem Hilfsrad b in der Zone I (Abb. 2) zugeführt.
Der im; Laufrad. a erzeugte Fliehkraftdruck ist größer als der im Hilfsrad b erzeugte
Fliehkraftdruck. Das durch den Kanal d zugeführte Druckwasser dringt so--mit infolge
seines höheren Druckes in die Zellen z des Hilfsrades innerhalb der Zone I ein und
drückt die in den Zellen z befindliche Luft durch die Öffnungen e und den Kanal
f hinaus. Der Kanal f ist in diesem Beispiel über eine Schwimmeranordnung i, k mit
der freien Luft verbunden, und die ausgestoßene Luft gelangt somit ins Freie. Das
aus dem Kanal f gleichzeitig mit ausströmende Wasser sammelt sich in dem beispielsweise
angegebenen Schwimmergehäuse i und wird dem Saugraum s der Pumpe durch die angedeutete
Rohrverbindung f, g wieder zugeführt.
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Das durch den Kanal d in das Hilfsrad b
einströmende
Druckwasser wirkt in der Drehrichtung des Hilfsrades b und treibt dasselbe dadurch
mit an. Es deckt dabei zum Teil die bei diesem und den noch folgenden Vorgängen
entstehenden Arbeitsverluste.
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Die nun mit Wasser gefüllten Zellen werden nunmehr durch die Zone
II zu der Zone III gedreht. Von dieser geht der Kanal g ab, welcher mit der Saugseite,s
der Kreiselpumpe in Verbindung steht. In ihm herrscht also ein Unterdruck oder am
Anfang der Entlüftung, höchstens der atmosphärische Druck. Die Fliehkraft in dem
sich drehenden Hilfsrad b schleudert nun das in den Zellen --
befindliche
Wasser in den Kanal g, der es nach der Saugseite s der Pumpe führt, von wo es wieder
in das Laufrad a zurückgelangt. Der in der Zone III von. den Öffnungen e des Hilfsrades
b wegführende Kanal 1a ist ebenfalls mit der Saugseite s der Pumpe verbunden,
wodurch die nunmehr entleerten Zellen z Luft aus der Saugleitung s ansaugen. Da
sowohl der Kanal g als auch der Kanal h mit der Saugseite s der Pumpe in Verbindung
stehen, herrscht in beiden Kanälen in jedem Augenblick der gleiche Druck, :o daß
die die Zellen z entleerende Kraft, nämlich die im Hilfsrad b entstehende Fliehkraft,
bei jedem Stand des Druckes in diesen Kanälen lediglieh
von der
Drehzahl des Hilfsrades abhängt.
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Die nunmehr mit Luft gefüllten Zellen werden nun durch die Zone IV
erneut in die Zone I vor den Kanal g gedreht, und der Arbeitsvorgang beginnt von
neuem.
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Nach beendetem Absaugen der Luft werden mit dem Öffnen des Druckschiebers
die äußeren Verbindungsrohre f und g durch die beiden Ventilhähne in und ya (Abb.
a) abgesperrt. Darauf steigt die Flüssigkeit im Schwimmergehäuse i, der Schwimmer
k hebt und preßt sich unter Druck gegen die zum Entweichen der abgesaugten Luft
vorhandene i iffnung im Schwimmergehäuse i und sperrt somit den Zugang des Kanals
f zur freien Luft ab.