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EP0644317B1 - Flüssigkeitsringgaspumpe - Google Patents

Flüssigkeitsringgaspumpe Download PDF

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Publication number
EP0644317B1
EP0644317B1 EP94106156A EP94106156A EP0644317B1 EP 0644317 B1 EP0644317 B1 EP 0644317B1 EP 94106156 A EP94106156 A EP 94106156A EP 94106156 A EP94106156 A EP 94106156A EP 0644317 B1 EP0644317 B1 EP 0644317B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
working chamber
impeller
control plate
chamber housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP94106156A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0644317A1 (de
Inventor
Klaus Dipl.-Ing. Domagalla
Udo Dipl.-Ing. Segebrecht
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sihi GmbH and Co KG
Original Assignee
Sihi GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sihi GmbH and Co KG filed Critical Sihi GmbH and Co KG
Priority to CA002131081A priority Critical patent/CA2131081C/en
Priority to AU71625/94A priority patent/AU673761B2/en
Priority to CZ19942184A priority patent/CZ291259B6/cs
Priority to US08/304,534 priority patent/US5509789A/en
Priority to JP21706994A priority patent/JP3538234B2/ja
Priority to MYPI94002450A priority patent/MY111315A/en
Priority to CN94115333A priority patent/CN1035837C/zh
Priority to SK1119-94A priority patent/SK281523B6/sk
Priority to TW083109028A priority patent/TW257826B/zh
Publication of EP0644317A1 publication Critical patent/EP0644317A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0644317B1 publication Critical patent/EP0644317B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/10—Outer members for co-operation with rotary pistons; Casings
    • F01C21/104—Stators; Members defining the outer boundaries of the working chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C19/00—Rotary-piston pumps with fluid ring or the like, specially adapted for elastic fluids

Definitions

  • the invention relates to a liquid ring gas pump according to the preamble of claim 1.
  • the pump comprises a connection housing flanged to the drive motor, which forms the suction and pressure connections, a cup-shaped work space housing which has a flat flange for connection to a flange of the connection housing, and a control disk arranged between these two housings. All housing parts are castings.
  • the cheaper sheet metal construction which has long been used in other pump types, has not yet found its way into liquid ring gas pumps because the metal forming technology used requires rounded contours, which make it difficult to adapt the work space housing to the outline of the impeller.
  • the working space housing is formed from sheet metal
  • a rounding will occur at the transition from the cylindrical part of the housing to the flange, which will form a peripheral gap adjacent to the control disk.
  • the outer edges of the Impeller close to the housing circumference to allow the smallest possible distance in order to keep the overflow losses, which arise from overflow of liquid from one cell to the next cell of lower pressure.
  • the gap formed in the rounding off of the sheet-metal housing represents an additional overflow cross-section. This can be remedied by providing the outer edges of the impeller with a projection at this point, which projects into the gap; however, this is expensive.
  • the invention has for its object to enable the sheet metal construction for the working space housing of a liquid ring gas pump and to avoid this effort.
  • the solution according to the invention lies in the features of claim 1, alternatively in the features of claim 2.
  • the work space housing is designed as a deep-drawn sheet metal part.
  • the invention does not endeavor to form the connection of the cylindrical part of the working space housing to the flange without gaps. Rather, the invention accepts a rounding off at this point and a corresponding circumferential gap. She has recognized that the overflow cross-section formed by this is negligible if the size of the gap does not exceed a certain cross-sectional area. More precisely, the main issue is the area of the gap which is closer to the impeller and which has a larger width than the part of the gap which is further out. The cross-sectional area of the gap as such is therefore less meaningful than the size of the incircle that can be inscribed in the gap cross-sectional area.
  • This incircle diameter should not exceed 1.5 times, preferably 0.85 times the wall thickness of the work area housing.
  • customary impeller diameter for example, 125 mm to 210 mm diameter, rotation speed 3000 min -1
  • Dirt particles that get into the liquid ring and have a higher density than the liquid are caught in the liquid ring and circle around its outer circumference. It is known to provide a dirt removal opening in the control disk on the outer circumference of the liquid ring, through which a part of the liquid with the particles can leave the liquid ring.
  • the dirt particles preferably collect in the gap between the rounding of the working space housing and the control disk. It is therefore expedient if the dirt discharge opening is arranged at this gap, i.e. at least adjacent to these, but preferably completely or partially radially outside the inner diameter of the cylindrical part of the work space housing.
  • connection housing 3 which contains the suction and pressure chamber of the pump and the suction and pressure ports leading to the outside.
  • control disk 4 which contains the suction and pressure openings (not shown), and then the work chamber housing 5 with a flat connecting flange 6 and a housing wall 7 remote from the drive.
  • the control disk 4 is fastened to the connection housing 3 by means of additional screws 8.
  • the centering of the flange 6, like the centering of the control disk 4 with respect to the connection housing 3, can take place in that the bore in the flange 6 and the control disk 4 are designed with correspondingly narrow tolerances for two of the screws 17.
  • the impeller 13 rotates with vanes 14, which is fastened on the shaft end 15 and can be adjusted in the longitudinal direction by means of the screw 16, in order to maintain the intended play relative to the control disk 4 and the housing wall 7 remote from the motor.
  • the shaft is mounted in a longitudinally fixed manner in the bearing 18 of the motor 1 near the pump. It is not recommended to use the motor 1 bearing remote from the pump as a fixed bearing, because otherwise thermal expansion of the motor shaft can affect the position of the impeller.
  • the mechanical seal the spring of which is supported on the impeller 13, is provided within the connection housing 3.
  • the deep-drawing process used for the production of the work area housing 5 requires that the housing edges at 9 and 11 turn out to be rounded. This can be taken into account in that the outer wing corner 10 is rounded or beveled accordingly. However, an embodiment is preferred in which the rounding of the housing corner 9 is turned out as far as required by the impeller diameter in the course of the plan machining of the housing wall 7.
  • the vanes of the impeller can have a radial projection at this point in the manner shown at 12.
  • this projection can be dispensed with practically without loss of efficiency if the radius 20 of the rounding 11 is made small enough so that the area of the gap 21 between the rounding 11, the control disk 4 and the line 22, which the cylindrical part of the housing 5 parallel to the outer edges of the wings 14 (ie approximately axially parallel) continues, is small enough. Since in this connection it is mainly the parts of this surface that are closer to the axis that are important, the size of the inscribed circle 23 inscribed on this surface is chosen as the dimension, the diameter of which should not exceed the values specified above.
  • the original sheet metal thickness of the working space housing 5 is preferably approximately 4 mm with an impeller diameter of 125 mm and preferably approximately 6 mm with an impeller diameter of 210 mm.
  • a bore 24 is arranged in the control disc 4, which leads into a special space 25 of the connection housing. It is arranged in such a way that it is at least adjacent to line 22, but better - as shown in FIG. 2 - is at least partially radially outside of this line. Dirt particles that collect in the gap 21, together with a part of the liquid, can leave the working space through the bore 24 and enter the space 25, in which they can be deposited or from which they can also be removed from time to time.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Rotary Pumps (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitsringgaspumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Bei einer bekannten Pumpe dieser Art (DE-A-27 31 451) umfaßt die Pumpe ein an den Antriebsmotor angeflanschtes Anschlußgehäuse, welches die Saug- und Druckanschlüsse bildet, ein topfförmiges Arbeitsraumgehäuse, das einen ebenen Flansch zur Verbindung mit einem Flansch des Anschlußgehäuses aufweist, und eine zwischen diesen beiden Gehäusen angeordnete Steuerscheibe. Sämtliche Gehäuseteile sind Gußstücke. Die billigere Blechbauweise, die bei anderen Pumpentypen seit langem angewendet wird, hat bei Flüssigkeitsringgaspumpen noch nicht Eingang gefunden, weil die in der Blechbauweise anzuwendende Umformtechnik abgerundete Konturen bedingt, die eine genaue Anpassung des Arbeitsraumgehäuses an den Umriß des Flügelrads erschweren. Insbesondere wird bei Ausbildung des Arbeitsraumgehäuses aus Blech herstellungsbedingt am Übergang vom zylindrischen Teil des Gehäuses zum Flansch eine Abrundung entstehen, die benachbart der Steuerscheibe einen Umfangsspalt bildet. Man ist aber bemüht, am sog. Scheitel des Gehäuses, wo die Außenkanten des Flügelrads dem Gehäuseumfang am nächsten kommen, einen möglichst geringen Abstand zuzulassen, um die Überströmverluste gering zu halten, die durch Überströmen von Flüssigkeit von einer Zelle zur nächsten Zelle niedrigeren Drucks entstehen. Der bei der Abrundung des Blechgehäuses gebildete Spalt stellt einen zusätzlichen Überströmquerschnitt dar. Dem kann man zwar dadurch abhelfen, daß man die Außenkanten des Flügelrads an dieser Stelle mit einem Vorsprung versieht, der in den Spalt hineinragt; jedoch ist dies aufwendig.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Blechbauweise für das Arbeitsraumgehäuse einer Flüssigkeitsringgaspumpe zu ermöglichen und diesen Aufwand zu vermeiden. Die erfindungsgemäße Lösung liegt in den Merkmalen des Anspruchs 1, alternativ in den Merkmalen des Anspruchs 2.
  • Demgemäß wird das Arbeitsraumgehäuse als tiefgezogenes Blechteil ausgebildet. Dabei bemüht sich die Erfindung nicht, den Anschluß des zylindrischen Teils des Arbeitsraumgehäuses an den Flansch spaltfrei auszubilden. Vielmehr nimmt die Erfindung eine Abrundung an dieser Stelle und einen entsprechenden Umfangsspalt in Kauf. Sie hat erkannt, daß der dadurch gebildete Überströmquerschnitt dann vernachlässigbar ist, wenn die Größe des Spalts eine gewisse Querschnittsfläche nicht übersteigt. Genauer gesagt, kommt es hauptsächlich auf denjenigen Bereich des Spalts an, der dem Flügelrad näher gelegen ist und der eine größere Weite als der weiter außen liegende Teil des Spalts besitzt. Die Querschnittsfläche des Spalts als solche ist daher weniger aussagekräftig als die Größe des Inkreises, der der Spaltquerschnittsfläche einbeschrieben werden kann. Dieser Inkreisdurchmesser soll die 1,5-fache, vorzugsweise die 0,85-fache Wanddicke des Arbeitsraumgehäuses nicht überschreiten. Alternativ soll er bei Pumpen üblichen Flügelraddurchmessers (beispielsweise 125 bis 210 mm Durchmesser, Drehzahl 3000 min-1) nicht größer sein als 3,5%, vorzugsweise 2,5% des Flügelraddurchmessers.
  • Schmutzpartikeln, die in den Flüssigkeitsring geraten und eine höhere Dichte als die Flüssigkeit haben, werden im Flüssigkeitsring gefangen und kreisen an dessen Außenumfang. Es ist bekannt, in der Steuerscheibe eine Schmutzabführungsöffnung am äußeren Umfang des Flüssigkeitsrings vorzusehen, durch die ein Teil der Flüssigkeit mit den Partikeln den Flüssigkeitsring verlassen kann. Die Schmutzpartikeln sammeln sich bevorzugt in dem Spalt zwischen der Abrundung des Arbeitsraumgehäuses und der Steuerscheibe. Es ist daher zweckmäßig, wenn die Schmutzabführungsöffnung an diesem Spalt angeordnet wird, d.h. zumindest angrenzend an diesen, vorzugsweise aber ganz oder teilweise radial außerhalb des Innendurchmessers des zylindrischen Teils des Arbeitsraumgehäuses.
  • Wenn im Zusammenhang der Erfindung von Tiefziehen des Arbeitsraumgehäuses gesprochen wird, so ist damit in erster Linie die Verformung mit starren, axial zueinander bewegten Formwerkzeugen gemeint; jedoch soll der Begriff auch andere, verwandte Umformtechniken einbeziehen, wie das Drücken, das Streckziehen und die Hochgeschwindigkeitsumformung.
  • Wenn von Dünnwandigkeit des Arbeitsraumgehäuses gesprochen wird, so ist damit die Größenordnung von 3-8 mm, vorzugsweise 4-6 mm gemeint bei einem Flügelraddurchmesser von 125 bis 210 mm Durchmesser. Bei größeren Pumpen wird eine entsprechend größere Dicke verwendet.
  • Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, die ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Darin zeigen:
    • Fig. 1
    einen Längsschnitt durch die Pumpe und
    Fig.2
    einen vergrößerten Längsschnitt durch den Übergangsbereich am zylindrischen Teil des Arbeitsraumgehäuses zu dessen Flansch.
  • An den Motor 1 (oder einem Lagerbock, Spaltrohrantrieb od. dgl.) ist über den Flansch 2 das Anschlußgehäuse 3 angeschlossen, welches den Saug- und Druckraum der Pumpe enthält sowie die nach außen führenden Saug- und Druckstutzen. Es folgt die Steuerscheibe 4, welche die nicht dargestellten Saug- und Drucköffnungen enthält, sowie anschließend das Arbeitsraumgehäuse 5 mit ebenem Anschlußflansch 6 und antriebsferner Gehäusewand 7. Der Anschlußflansch 6 ist unter Zwischenschaltung der Steuerscheibe 4 mittels der Schrauben 17 an das Anschlußgehäuse 3 angeschlossen. Die Steuerscheibe 4 ist über zusätzliche Schrauben 8 am Anschlußgehäuse 3 befestigt. Die Zentrierung des Flanschs 6 kann ebenso wie die Zentrierung der Steuerscheibe 4 gegenüber dem Anschlußgehäuse 3 dadurch erfolgen, daß für zwei der Schrauben 17 die Bohrung in dem Flansch 6 und der Steuerscheibe 4 entsprechend eng toleriert ausgeführt sind.
  • In dem Arbeitsraumgehäuse 5 läuft das Flügelrad 13 mit Flügeln 14 um, das auf dem Wellenende 15 befestigt ist und mittels der Schraube 16 in Längsrichtung einstellbar ist, um das vorgesehene Spiel gegenüber der Steuerscheibe 4 und der motorfernen Gehäusewand 7 einzuhalten. Die Welle ist in dem pumpennahen Lager 18 des Motors 1 längsfest gelagert. Es empfiehlt sich nicht, das pumpenferne Lager des Motors 1 als Festlager zu verwenden, weil andernfalls Wärmedehnungen der Motorwelle die Lage des Flügelrads beeinflussen können.
  • Die Gleitringdichtung, deren Feder sich an dem Flügelrad 13 abstützt, ist innerhalb des Anschlußgehäuses 3 vorgesehen.
  • Während die Nabe des Flügelrads zur Steuerscheibe 4 hin im Durchmesser abnimmt, um eine leichte Füllung und Entleerung der Flügelradzellen durch die Steueröffnungen der Steuerscheibe 4 hindurch zu ermöglichen, nimmt der Nabendurchmesser zur antriebsfernen Seite hin zu und erweitert sich schließlich zu einer stirnseitigen Scheibe 19, die mit geringem Spiel mit der ebenen Gehäusewand 7 zusammenwirkt. Diese kann (muß aber nicht) ebenso wie die Anschlußfläche des Flanschs 6 plan bearbeitet sein. Dennoch ist damit zu rechnen, daß sie sich unter den unterschiedlichen Drücken im Arbeitsraum ein wenig verformt und daher an dieser Stelle wechselndes und ggf. erhöhtes Spiel auftritt. In demselben Sinne wirkt innerhalb des vom Lager 18 zur Verfügung gestellten Spiels der auf das Laufrad einwirkende Axialschub. Dennoch muß nicht damit gerechnet werden, daß zwischen dem Flügelrad und der Gehäusewand 7 Überströmverluste eintreten, die im Vergleich mit den entsprechenden Verlusten an der anderen Stirnseite des Flügelrads ins Gewicht fallen, weil dank der Flügelradscheibe 19 die Überströmwege länger sind.
  • Das für die Herstellung des Arbeitsraumgehäuses 5 verwendete Tiefziehverfahren bedingt, daß die Gehäusekanten bei 9 und 11 gerundet ausfallen. Dem kann man dadurch Rechnung tragen, daß die äußere Flügelecke 10 entsprechend gerundet oder abgeschrägt ausgeführt wird. Bevorzugt wird aber eine Ausführung, bei der die Rundung der Gehäuseecke 9 im Zuge der Planbearbeitung der Gehäusewand 7 so weit ausgedreht wird, wie dies der Flügelraddurchmesser verlangt.
  • Um zu vermeiden, daß die steuerscheibenseitige Gehäuserundung 11 einen unerwünscht großen Überströmquerschnitt bildet, können die Flügel des Flügelrads an dieser Stelle in der bei 12 gezeigten Weise einen radialen Vorsprung aufweisen. Jedoch hat sich gezeigt, daß man auf diesen Vorsprung praktisch ohne Wirkungsgradeinbuße verzichten kann, wenn der Radius 20 der Abrundung 11 klein genug gemacht wird, so daß die Fläche des Spalts 21 zwischen der Rundung 11, der Steuerscheibe 4 und der Linie 22, welche den zylindrischen Teil des Gehäuses 5 parallel zu den Außenkanten der Flügel 14 (also etwa achsparallel) fortsetzt, klein genug ist. Da es in diesem Zusammenhang hauptsächlich auf die achsnäheren Teile dieser Fläche ankommt, wird als Maß die Größe des dieser Fläche einbeschriebenen Inkreises 23 gewählt, dessen Durchmesser die weiter oben angegebenen Werte nicht überschreiten soll.
  • Die ursprüngliche Blechdicke des Arbeitsraumgehäuses 5 beträgt bei einem Flügelraddurchmesser von 125 mm vorzugsweise etwa 4 mm und bei einem Flügelraddurchmesser von 210 mm vorzugsweise etwa 6 mm.
  • Nahe dem Spalt 21 ist in der Steuerscheibe 4 eine Bohrung 24 angeordnet, die in einen besonderen Raum 25 des Anschlußgehäuses führt. Sie ist so angeordnet, daß sie zumindest an die Linie 22 angrenzt, besser aber - wie in Fig. 2 gezeigt-zumindest teilweise sich radial außerhalb dieser Linie befindet. Schmutzpartikeln, die sich bei dem Spalt 21 sammeln, können zusammen mit einem Teil der Flüssigkeit durch die Bohrung 24 den Arbeitsraum verlassen und in den Raum 25 übertreten, in welchem sie sich ablagern können oder von dem sie von Zeit zu Zeit auch abgezogen werden können.

Claims (4)

  1. Einstufige, an einer Antriebseinheit anflanschbare Flüssigkeitsringgaspumpe mit einem die Saug- und Druckanschlüsse bildenden Anschlußgehäuse (3), einer Steuerscheibe (4), einem Arbeitsraumgehäuse (5), das zur Verbindung mit der Steuerscheibe einen im wesentlichen ebenen Verbindungsflansch (6) aufweist, und einem in dem Arbeitsraumgehäuse fliegend gelagert umlaufenden Flügelrad (13), dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsraumgehäuse (5) als tiefgezogenes Blechteil ausgebildet ist und daß der innenseitige Übergang (11) von dem im wesentlichen zylindrischen Teil des Arbeitsraumgehäuses (5) zu dem Verbindungsflansch (6) abgerundet ist und der Durchmesser des Inkreises (23), der der Längsschnitt-Zwickelfläche (21) zwischen der Abrundung (11), der Steuerscheibe (4) und der zur Flügelradkante parallelen Fluchtverlängerung (22) der Arbeitsraumbegrenzung einbeschreibbar ist, nicht größer ist als die 1,5-fache Wanddicke des Arbeitsraumgehäuses.
  2. Flüssigkeitsringgaspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Inkreises (23) alternativ nicht größer ist als 3,5% des Flügelraddurchmessers.
  3. Flüssigkeitsringgaspumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schmutzabführungsöffnung (24) in der Steuerscheibe (4) derart angeordnet ist, daß sie an den Spalt (21) zwischen der Steuerscheibe (4) und der Abrundung (11) am Übergang vom zylindrischen Teil zum Flansch (6) des Arbeitsraumgehäuses (5) zumindest angrenzt und vorzugsweise ganz oder teilweise radial außerhalb des Innendurchmessers des zylindrischen Teils des Arbeitsraumgehäuses liegt.
  4. Flüssigkeitsringgaspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (14) des Flügelrads (13) am Übergang des zylindrischen Teils zum Flansch (6) des Arbeitsraumgehäuses (5) vorsprungsfrei ausgebildet sind.
EP94106156A 1993-09-16 1994-04-20 Flüssigkeitsringgaspumpe Expired - Lifetime EP0644317B1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4331489A DE4331489A1 (de) 1993-09-16 1993-09-16 Flüssigkeitsringgaspumpe in Blockbauweise
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Publications (2)

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EP0644317A1 EP0644317A1 (de) 1995-03-22
EP0644317B1 true EP0644317B1 (de) 1997-03-05

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ID=6497871

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP94106156A Expired - Lifetime EP0644317B1 (de) 1993-09-16 1994-04-20 Flüssigkeitsringgaspumpe

Country Status (7)

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EP (1) EP0644317B1 (de)
AT (1) ATE149632T1 (de)
DE (2) DE4331489A1 (de)
DK (1) DK0644317T3 (de)
ES (1) ES2101379T3 (de)
GR (1) GR3023681T3 (de)
TW (1) TW257826B (de)

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