Mit Flüssigkeit arbeitende, ein- oder mehrstufige Kreiselmasehine. Bei Kreiselmaschinen, insbesondere bei Kreiselpumpen und Wasserturbinen, geht durch die Reibung der in der Arbeitsflüssig keit sich drehenden Aussenwände der Lauf räder ein beträchtlicher Anteil an Energie verloren, welcher im Verhältnis zur Nutz energie um so grösser wird, je kleiner die spe zifische Schnelläufigkeit der zur Verwen dung kommenden Laufräder ist.
Bei einer spezifischen Drehzahl n, = 100 macht bei spielsweise bei einer Kreiselpumpe dieser Verlust etwa 6 % der Nutzenergie aus, wäh- r-end er bei las = 80 schon auf nahezu 10 ansteigt.
Mit Rücksicht auf diese Verluste wird daher eine möglichst hohe spezifische Dreh zahl angestrebt, sei es durch Vergrösserung der Drehzahl, sei es durch Erhöhung der Stufenzahl der Maschine. Eine Erhöhung der Drehzahl bedingt aber, soll Kavitations- gcfahr vermieden werden, eine kleinere Saug höhe bezw. eine grössere Zulaufhöhe, was viel fach zu einer Verteuerung des baulichen Teils führt. Eine Erhöhung der Stufenzahl ist meistens mit Rücksicht auf einfache Kon struktion und Montage nicht wünschenswert.
Bei mit Flüssigkeit arbeitenden Kreisel- maschinen lässt sich die Radseiten-Reibung weitgehend dadurch vermindern, dass die Ar beitsflüssigkeit ganz oder teilweise durch ein komprimiertes Gas, am besten durch Preess- luft, aus den an die Aussenwände der umlau fenden Laufräder angrenzenden Kammern verdrängt wird;
es tritt .dann an Stelle der Flüssigkeitsreibung die wesentlich kleinere Gasreibung. Die Verdrängung der Flüssig keit ist aber insofern schwierig, als das ver- drängen-de Gas nicht in den Kreislauf der Arbeitsflüssigkeit eintreten darf, da sich sonst Ablösungserscheinungen, verbunden mit unzulässigen Druckschwankungen, unruhiger Gang, Wirkungsgradeinbusse u. a. m. erge ben würden.
Um nun bei mit Flüssigkeit arbeitenden, ein- oder mehrstufigen Kreis-elmaschinen, die Radseitenreibung in .der angedeuteten Weise weitgehend vermindern ziz können, ohne dass die zuletzt angeführten Nachteile in Kauf zu nehmen sind, sind gemäss vorliegender Erfin dung Steuerorgane vorgesehen,
die selbst tätig den Druck des komprimierten Gases in den seitlich an das Laufrad angrenzenden Eiammern in Abhängigkeit vom Flüssigkeits druck am Laufradumfang so einstellen, dass praktisch kleine Luft aus jenen Kammern in den Arbeitskreislauf der Arbeitsflüssigkeit gelangen kann.
Zweckmässig können auch in der Nähe des Laufradumfanges Öffnungen zum Abführen des überschüssigen Gases aus den erwähnten Kammern vorgesehen sein, wodurch dessen Eintritt in den Kreislauf der Arbeitsflüssig- keit verhindert wird. Vorteilhafterweise wer den das durch die betreffenden Öffnungen abströmende Gas, sowie allfällig abströmende Sperrflüssigkeit nicht, ins Freie, sondern un ter Gegendruck einem Abscheider zugeführt, um von hier aus durch eine Fördervorrich tung wieder auf den erforderlichen Betriebs druck gebracht zu werden.
Auf ,diese Weise lassen sich das abgeströmte Gas und die ab geströmte Flüssigkeit mit einem Minimum von Energieaufwand wieder auf den Druck brin-,en, den es erfordert, um sie erneut in die Kreiselmaschine einführen zu können.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungs- beispiel des Erfindungsgegenstandes veran schaulicht, und zwar zeigt die Figur einen axialen Längssehnittdurch eine einstufige Kreiselpumpe, wobei in kleinerem Massstake und in Ansicht auch noch ein Abscheider, in den überschüssiges Gas und Sperrflüssig keit unter Überdruck strömen können, sowie verschiedene Fördervorrichtungen gezeigt sind, die jene Medien wieder auf Betriebs druck zu bringen gestatten.
1 bezeichnet den Saugstutzen der Kreisel pumpe, durch den die Arbeitsflüssigkeit an- .gesaugt, wird, und 2 ist das Laufrad. das diese Flüssigkeit in das druckseitige Gehäuse 3 pumpt. Das Laufrad 2 wird auf der Naben- seite durch die mit demselben umlaufende Wand 4, auf der Seite des Saugstutzens 1 durch die sich ebenfalls drehende Wand 5 be grenzt.
An den Aussenseiten der Wände 4 und 5 tritt in den seitlichen Kammern 6 und 7 der obenerNvähnte Energieverlust durch die sogenannte Radseitenreibung auf.
Die Verdrängung- der in der Kammer f; befindlichen Arbeitsflüssigkeit erfolgt durch Pressluft, welche durch eine Leitung 8 zu nächst in einen Raum 9 und von dort durch eine ringförmige öffnunr; 10 in die Kammer 6 gelangt. In die Leitung 8 ist ein Steuer organ 281 eingebaut, auf das über eine nicht. gezeigte Leitung der Stand der rotierenden Flüssigkeit in der Kammer 6 einwirkt.
Diese, Steuerorgan 281 ist so ausgebildet, dass es im- stande ist, in Abhängigkeit von jenem Flüs sigkeitsstand selbsttätig den Druck der Press- luft in der Kammer 6 so einzustellen, dass der Flüssigkeitsring in dieser Kammer, welcher Ring etwa mit der halben Geschwindigkeit des Laufrades 2 mitrotiert, bis nahezu an den Laizfradtimf;ing verdrängt wird.
Sollte der Pressluftdruck in der Kammer 6 aus irgend einem Grunde so stark ansteigen, dass der Flüssigkeitsring bis zum Laufradrand oder sogar über denselben hinaus zurückgedrängt wird, so entweicht dann überschüssige Press luft, vermischt mit Arbeitsflüssigkeit, durch eine als ringförmiger Spalt ausgebildete Ab- blaseöffnung 11 im Pumpengehäuse in eine Kammer 12 dieses Gehäuses, von wo das Ge misch durch eine Tjeitung 13 in eine Rohr verzweigung 30 abfliessen kann,
die ihrerseits an einen Abscheider 25 angeschlossen ist. Sobald Pressluft durch den Spalt 11 abströmt. stellt sich in der Kammer 6 ein Druckabfall ein, was zur Folge hat, dass die Abblase öffnung 11 wieder vom Flüssigkeitsring ab gedeckt wird.
Die Öffnung 11 stellt somit ein weiteres Steuerorgan dar, das selbsttätig den Druck der Pressluft in der Kammer 6 in Ab- liän-igkeit vom Stand der Flüssigkeit in dieser Kammer so einstellt, dass praktisch keine Luft aus derselben in den Kreislauf der- Arbeitsflüssigkeit gelangen kann. Mit.
Hilfe der Steuerorgane 281 und 11 lässt sich somit ein Gleichgewichtszustand zwischen dem Stand des in der Kammer 6 rotierenden Flüssigkeitsringes und dem Druck der in dieser Kammer vorhandenen Pressluft errei chen. Um die Flüssigkeit in ähnlicher Weise aus der saugseitigen Kammer 7 verdrängen zu können, ist an diese eine zum Zuführen von Pressluft dienende Leitung 14 angeschlos sen.
Die durch diese Leitung 14 zuströmende Pressluft gelangt zunächst zur gleichmässigen Verteilung in eine im Pumpengehäuse vor gesehene Kammer 15, welche durch Bohrun gen 16 mit der Kammer 7 in Verbindung steht. Zwischen letzterer und dem Saugraum der Pumpe ist in üblicher Weise ein Drossel ring 17 vorgesehen. Um zu verhindern, dass Pressluft aus der Kammer 7 in den Saug raum gelangen kann, was unter Umständen die Kreiselpumpe zum Abschnappen bringen könnte, wird in den Drosselring 17 durch eine Leitung 18 eine unter entsprechendem Druck stehende Sperrflüssigkeit, vorzugs weise ein Teil der Arbeitsflüssigkeit, zuge führt.
Diese gelangt zum Teil in den Saug raum der Pumpe und zum Teil in eine Kam mer 19, von wo sie durch eine Leitung 20 in die bereits genannte Rohrverzweigung 30 ab fliessen kann. In die Leitung 14 ist ein Steuer organ 28' eingebaut, das dem Wesen nach dem Steuerorgan 28' entspricht und auf das über eine nicht gezeigte Leitung der Stand der rotierenden Flüssigkeit in der Kammer 7 einwirkt.
Dieses Steuerorgan 28' ist so a.us- 1;ebildet, dass es imstande ist, in Abhängig- ]zeit vom Flüssigkeitsstand in der Kammer 7 selbsttätig den Druck der Pressluft in dieser ILammer so einzustellen, dass der darin vor handene Flüssigkeitsring ebenfalls bis nahezu ,in den Umfang des Laufrades 2 verdrängt wird.
Bei diesen Betriebsverhältnissen ent weicht dann ein Teil der in der Kammer 7 c-in,eführten Pressluft durch einen als Vor steuerorgan wirkenden Spalt 21 in die Kam mer 19 und von dieser in die Leitung 20. Der Spalt 21 wirkt auch als Drosselvorrich- tune-;
. Auch auf dieser Seite der Pumpe kann es vorkommen, dass der Pressluftdruck in der Kammer 7 so stark zunimmt, dass der Flüs- sigkeitsring bis zum Umfang des Laufrades oder sogar über denselben hinaus zurück gedrängt wird.
U in dem Rechnung zu tragen, ist auch in Verbindung mit der saugseitigen Kammer 7 in der Nähe des Laufradumfanges eine als ringförmiger Spalt ausgebildete Ab blaseöffnung 22 vorgesehen, durch die mit Arbeitsflüssigkeit vermischte Pressluft in eine Kammer 23 und von dort durch eine Lei tung 24 nach der Rohrverzweigung 30 ab blasen kann, sobald der in der Kammer 7 rotierende Flüssigkeitsring die ()ffnung 22 abgedeckt hat, das heisst sie freigibt.
Es stellt somit der Abblasespalt 22 ein weiteres Steuerorgan dar, das selbsttätig den Druck der Pressluft in der Kammer 7 in Abhängig keit vom Stand der rotierenden Flüssigkeit in dieser Kammer so einstellt, dass praktisch leine Luft aus derselben in den Kreislauf der Arbeitsflüssigkeit gelangen kann.
Die durch die Leitungen 13, 20 und 24 abströmende, allenfalls mit Arbeitsflüssigkeit vermischte Pressluft, welche in die Rohrver zweigung 30 gelangt, wird von hier unter Ge gendruck in den bereits erwähnten Abschei- der 25 geleitet, in dessen oberem Teil sich die Pressluft ausschneiden kann, während sich im untern Teil die mitgerissene Arbeitsflüssig keit ansammelt. Die Pressluft wird dann von einer Luftpumpe 26, zwecks weiterer Ver wendung in der Kreiselpumpe, aus dem Ab- scheider 25 in eine Leitung 31 gefördert, an welche die weiter oben genannten Leitungen 8 und 14 angeschlossen sind.
Die im Abschei- der 25 sich ansammelnde Flüssigkeit wird von einer Hilfspumpe 27 in die Leitung 18 zurückgepumpt. Mit Hilfe von Ventilen 29, die in die Leitungen 13, 18, 20, 24 eingebaut sind, gegebenenfalls aber auch durch Dreh- zahlregulierung der Hilfspumpen 26, 27, lässt sich der Gegendruck in den Kammern 12, 19 und 23 so einstellen"dass bei verhältnismässig lzleinem Leistungsverbrauch der Hilfspumpen 26, 27 ein weitgehend stabiles Arbeiten der Einrichtung gewährleistet ist.
In Verbin dung mit dem Abscheider 25 ist noch ein kleiner Hilfskompressor 32 vorgesehen, durch den der Abscheider 25 für die erste Inbe triebnahme und zum Ersatz der im Laufe der Zeit verloren gehenden Pressluft nach Be darf mit Pressluft aufgeladen werden kann. , An Stelle zweier Pumpen 26, 27 die, in der Strömungsrichtung betrachtet, nach dem Abscheider 25 angeordnet sind, lässt sich un ter Umständen auch mit einer einzigen, vor dem Al,seheider \25 angeordneten Pumpe,
zum Beispiel einer Wasserringpumpe, au s- kommen, die dann imstande sein muss, das (las sind Wasser bez\v. ein Craswassergemiseb in den Abscheider zu drücken, woselbst sich das Gas und Wässer wieder trennen.
Die Erfindung lässt sich sinngemäss auch bei mehrstufigen Pumpen und Wasserturbi nen ,anwenden.
Der Stand der rotierenden Flüssigkeit in den an die Aussenwände des Laufrades oder 'er Laufräder angrenzenden Kammern kann auch auf elektrischem Wege, zum Beispiel mit Hilfe von Kontakten, auf die Steuer organe 28', 28= einwirken.
Statt der ringförmigen Spalte 11, 22 kön nen in der Nähe des Laufradumfanges auch mehrere (Öffnungen vorgesehen werden. Fer ner lassen sich an Stelle dieser als Steuer organe wirkenden Abbla.seöffnungen 11, 22 auch Steuerventile vorsehen, die dann so lange bezw. so weit geöffnet bleiben müssen. his zwischen dem innern, auf einem kleineren Radius liegenden Teil der Kammern C, 7 und ihrem aussen auf einem grösseren Radius lie genden Teil, praktisch keine Drizelcdifferenz mehr besteht.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist nur auf der Saugseite ein Drosselring 17 vorgesehen. Hierdurch ergibt sieh ein von der Saugstutzenseite her auf das Lanfrad 2 wirkender Achsialsehub. Zwecks Ausgleiches <U>dieses</U> Aehsialschuhes lassen sich natürlich
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Hilfseinrielitungen nur eine untergeordnete Rolle spielen.