Strahlpumpe. Strahlpumpen finden vorteilhaft Verwen- dun- zum Fördern von Flüssigkeiten, Gasen, IYimpfen oder von mit Flüssigkeit vermiseh- teii Feststoffen.
Es wird bei Strahlpumpen häufig eine ein zige Treibdüse von kreisförmigem Querschnitt vorgesehen, die mittig zur Fangdüse sitzt. Darüber hinaus ist es bekannt, den kreisförmi- ,en Querschnitt der Treibdüse durch andere (üuei-selinitte grösseren Umfanges zii ersetzen oder auch mehrere Treibdüsen nebeneinander vorzusehen. Beide Massnahmen vergrössern bei @re@rcbenein Querschnitt der Treibdüsen die Oberfläche,
die für den Impulsaustauseb zwischen Treibflüssigkeit und Förderflüssig- keit mass;ebend ist.
Weiterhin -erden gelegent.lieh auch Ring düsen verwendet, also Düsen mit kreisring- Förmiger -Mündung, deren äussere Begrenzung durch die Fangdüse gebildet wird.
Ringdüsen werden in der zweiten (oder folgenden) Stufe von mehrstufigen Strahlpumpen benutzt oder auch als erste Stufe bei Strahlpumpen zur Förderung von Flüssigkeiten, die mit Fest stoffen versetzt sind;
hier ist nämlich ein grosser freier Raum für den Eintritt der Fest stoffe erwünscht. Ringdüsen haben aber im all\;emeinen den Nachteil des geringeren Wir- kungsgrades. Das ist. durch die Reibun-s- verhiste bedingt, welche der Treibstrahl an cler Wand der Fangdüse erfährt.
Bei Strahl- pumpen für Flüssigkeiten, die mit Feststoffen versetzt sind, wird allerdings der Wirkungs- grad unter "Umständen auch bei der Ringdüse als Treibdüse besser als bei der mittigen kreis förmigen Düse oder ähnlichen Ausführungs formen, weil der hier am Rand der Fangdüse strömende Treibstrom aus reiner Flüssigkeit die Reibung der Feststoffe an der Fangdüsen wand verhindert. Dieser Vorzug der Ringdüse ist allerdings nur dann gegeben, wenn der radiale Spalt der Ringdüsenmündung verhält nismässig gross ist.
Ist man, beim Fördern mit grösserem Treibwasserdruck, gezwungen, die Pingdüse mit. verhältnismässig kleinem radia lem Spalt auszuführen, so wird der Einfluss der Wandreibung so gross, dass die Ringdüse in jedem Falle unterlegen ist. Auf der andern Seite erteilt aber die Ringdüse als Treibdüse der aus der Fangdüse austretenden Flüssig keit ein GTeschwindigkeitsprofil in der Art, dass die Höehstgesehwindigkeit in der Nähe der Wand auftritt.
Ein derartiges Geschwin digkeitsprofil ist für die Energieumsetzung im Diffusor besonders günstig, Aufgabe der Erfindung ist. die Schaffung einer Strahlpumpe, bei welcher die. Nachteile der Ringdüse vermieden oder wenigstens ge mildert sind, ohne dass der hinsichtlich des Geschwindigkeitsprofils dargelegte Vorteil aufgegeben werden muss. Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass eine Mehr zahl von am Umfang der Fangdüse angeord neten Treibdüsen angeordnet ist, welche jede sieh längs eines Bogens der Begrenzung der Fangdüse, die kreisförmigen Querschnitt. be sitzt, erstreckt.
In der beiliegenden Zeichnung sind einige beispielsweise Ausführungsformen des Erfin dungsgegenstandes dargestellt., und zwar zeigt Fig. 1 den -Mittellängsschnitt einer Strahl pumpe nach der Erfindung; Fig.2 einen Querschnitt. nach der Linie II - II in Fig. 1; Fig. 3 den Mittellängssehnitt einer andern Ausführungsform; Fig. i einen Querschnitt nach der Linie IV - IV in Fig. 3.
In Fig. 1 und \? bedeutet cc den Eintritts stutzen für das Treibwasser, b den Eintritts stutzen f_ür den Förderstrom. Das Treibwasser tritt durch drei Düsen ei, c. und c;, aus und überträgt einen Teil seiner Energie innerhalb einer Fangdüse d mit kreisförmigem Quer schnitt an den Förderstrom.
An die Fangdüse d schliesst sich in bekann ter Weise ein Diffusor c an, von dem nur der Anfang dargestellt ist. Aus der Fig. \? geht hervor, dass die Treibdüsen aus je zwei Teiler f und g gebildet sind. f als der einfachere der beiden Teile ist. als aellsens@-mmetriseher Dreh körper gestaltet. Aneh den Treibdüsenteil g kann man sieh aus einem zunächst aehsen- svrnmetrischen Drehkörper entstanden denken.
Nachträglich sind dann die Düsenschlitze cl, c., <B>e3</B> hineingearbeitet., die im Zusammen wirken mit dem 'Teil f die eigentlichen Treib- düsen ergeben. Die Treibdüsen sind am Um fang der Fangdüse angeordnet, und zwar erstreckt sieh jede Treibdüse längs eines Bogens der Begrenzung der Fangdüse, die kreisförmigen Querschnitt besitzt.
Bei einer solchen Anordnung wird das Verhältnis des Querschnittes der Treibdüsen zu der Länge der gemeinsamen Begrenzung mit. der Fang düse wesentlich günstiger als bei der bekann ten Ringdüse. Im weiteren Verlauf der Fang düse wird sieh zwar der aus den einzelnen Sektoren ausströmende Treibstrom schliesslich zu einem Ringstrom vereinen. Das ist aber erst dann der Fall, wenn durch den Impuls austausch mit dem Förderstrom die Gesclrwin- digkeit des Treibstromes sieh wesentlich Ver ringert hat.
Die dann an der Wand auftreten- den Verluste sind also erheblich geringer. Der hinsielrtlieb. des (ueschwindigkeitsprofils vor- handene Vorteil der Ringdüse bleibt dagegen gewahrt. Der Werkstoff nvisehen den einzel nen Treibdüsen ist an den Stellen 3z1, -z-, -r;; durch Herausarbeiten nachträglich entfernt.
Eine bedeutende Verbesserung der darge stellten Einrichtung ergibt sieh, wie dies bei der Ausführung gemäss den Fig. 3, -1 der Fall ist, dadurch, dass man die einzelnen Treif- düsen nicht ans gemeinsamen Körpern bildet, sondern sie einzeln erkerarti- in die Fangdüse einbaut. -Man erreicht dadurch, dass der Ein lauf für das Fördergut und die Fan;
diis^ durch die Treibdüsenkörper nicht unter- brochen zu -erden braueben, sondern aus einem zusammenhängenden Stück bestehen können.
Eine solche Ausgestaltung erhält. ihre besondere Bedeutung durch die Erfahrungs- tatsache, dass eine genaue zentralscmmetr-isch < , Ausrichtung aller Teile wesentlich ist.
für die gute Wirkung der Strahlpumpe. Gemäss derr Fig.3 und .1 ist der Einbau von vier Treib- düsen i vorgesehen, die leiclrn rähi über den Unifan- des Fangdüsenkörpers 1, verteilt sind.
Die Austrittsaelisen l der Treibclüsen sind gegen die Mittelachse in der Fangdüse genei--t. Der Treibstrahl ist für die auf der reellten Seite der Fig.3 dargestellte Treibdüse zeieb- neriseh angedeutet.
Durch Impulsaustausch mit dem Förderstrom verlangsamt sieh der Treibstrahl nach seinem Austritt aus der Treibdüsenmündrrn--; sein Querschnitt wird daher grösser und \er kommt schliesslich im Punkte C irr Berührung mit der Farr2cIfP!r- wand. Nachdem nunmehr Reibun;
sskräfte zwi schen dein Treibstrahl und der\ Fangclüser- wand wirksam werden, wird der Treibstrabl noch kräftiger gegen die Fan!2#düse gepresst und er vereinigt sieh sehliesslieh mit den andern Treibstrahlen zri einem "eselilossene2i Ringstrahl.
Um zu verhindern, dass der einzelne Treib- strahl bereits unmittelbar nach dem. Verlassen der Treibdüse an der Fangdüsen.wand klebt , ist zwischen der Fangdüsenwand und der 7'reilidiisenniündung ein geringer Abstand 7z orgesehen. Dabei wird die durch den Ab stand n. entstandene Fläche o des Treibdüsen- kürpei-s,
die zwischen der Fangdüsenwa.nd wid dein ihr zugekehrten Teil des Treibdüsen i iaides liegt, zur Fangdüsenwand hin geneigt, damit das in der Umgebung befindliche För- derwasser diesen Abstand bequem ausfüllen kann. Erfahrungsgemäss genügt es, wenn der kleinste Abstand n je nach der Grösse der Fangdüse 1 bis 3 v. H.
des Fangdüsendureh- inessers beträgt.
Zweekmässig werden bei den beschrie benen Ausführungsbeispielen die Aust.ritts- aelisen der Treibdüsen gegen die Mittelachse der Failg-düse so geneigt, dass sie diese Mittel achse uni Endlichen schneiden. Die einzelnen Treibstrahlen konvergieren dann in ihrer :lnfan;srielitung zur Mittelaehse hin.
Dies _1.irordnunf- besitzt den Vorteil, dass die Wandreibun-- zwischen den Treibstrahlen mid clei# Fangdüsenwand so lange ausgeselial- tet wird, als .die Treibstrahlen noch eine hohe Geschwindigkeit aufweisen.
Durch den Impulsaustausch mit dem Uiirderstrom vermindert sich allerdings die Geschwindigkeit der einzelnen Treibstrahlen ;iuf ihrem Wege innerhalb der Fangdüse stark. Der Querschnitt der Treibstrahlen wird dabei aus Kontinuitätsgründen grösser, so dass die einzelnen Treibstrahlen die Fangdüsen uand später berühren, nachdem sie ihre Ge- seliwindigkeit im wesentlichen eingebüsst Haben.
Sobald die Treibstrahlen nun in Be- rührung mit der Fa-n(rdiisenwand kommen, iieig-en sie weiterhin dazu, sich zu einem ge- s(-blossenen Ringstrom zu vereinen.
Das rührt davon her, dass die auf die einzelnen Treib strahlen von der Fangdüsenwand ausgeübten tieibung,skräfte aussermittig zum Schwer- liunkt des Strahlquerselinittes angreifen und deshalb ein Moment hervorrufen, welches den einzelnen Strahl an die Fangdüsenwand driiekt. Es wird sieh also endlich, etwa beim Eintritt des Gesamtförderstromes in den 1)iffusor,
ein Geschwindigkeitsprofil ähnlicher Art herausbilden, wie es weiter oben als be sonderer Vorzug' der Ringdüse bezeichnet. wurde. Die bei der Ringdüse auftretenden grösseren Reibungsverluste sind aber dabei vermieden.
Es ist bereits bekannt, die Wirkung vor Strahlpumpen dadurch zu verbessern, dass man dem Treibstrahl einen Drall verleiht. Dieser zusätzliche Drall wirkt insbesondere ,auf eine Verkürzung der Fangdüse hin, weil der notwendige Mischungsweg zwischen Treibstrahlen und Förderstrom sieh ver kleinert. Bei der hier beschriebenen Anord nung kann den Treibstrahlen in ihrer Gesamtheit ein Drall dadurch verliehen wer den, dass man die Austrittsachsen der Treib- düsen so anordnet, da.ss sie die Mittelachse der Fangdüse in einem Abstand kreuzen.
Der Querschnitt der Fangdüse einer Strahlpumpe ist ausser durch andere unab- 1-:ängige Veränderliche, wie Treibstrom und Förderstrom, auch gegeben durch die von der Strahlpumpe zu überwindende Förderhöhe, und zwar in dem Sinne, dass sieh bei grösserer Förderhöhe der Fangdüsenquersehnitt ver kleinert. Beim Fördern von Feststoffen, die mit. Flüssigkeiten versetzt sind, ist ausserdem der freie Querschnitt der durch die Treib- düsen verengten Fangdüse durch die Korn grösse des Fördergutes bedingt.
Dieser freie Querschnitt lässt sich unter sonst gleichen Um ständen dadurch vergrössern, dass man die Förderhöhe der Strahlpumpe herabsetzt, oder, was sinngemäss das gleiche bedeutet, eine etwa vorgeschriebene Gesamtförderhöhe auf meh rere Stufen, also auf mehrere Teil-Strahlpiim- pen, aufteilt.
Eine mehrstufige Strahlpumpe lässt sieh besonders einfach dadurch bauen, dass man Treibdüsensätze der vorher beschrie benen Art, denen je eine Fangdüse zugeordnet ist, in ein rohrförmiges Gebilde so einbaut, dass jeweils auf die Fangdüse der vorhergehenden Stufe der Treibdüsensatz der folgenden Stufe folgt.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Austrittsgeschwindigkeit am Ende der Fang düse einer Stufe unvermindert als Zufluss- geschwindigkeit zur folgenden Stufe erhalten bleibt. lIierdureli werden die Stosse erliste dc-r folgenden Stufe verkleinert. Es muss dann der freie Fangdüsenquerschnitt zwischen den IFündungsebenen der aufeinanderfolgenden Trelbdüsensätze ganz oder nahezu ganz unver ändert bleiben.
Mehrstufige Strahlpumpen der hier be schriebenen Art finden nicht nur bei der För derung von Feststoffen, die mit Flüssigkeit versetzt sind, vorteilhaft Anwendung, sondern allgemein bei beliebigen Förderflüssigkeiten (einschliesslich Grasen und Dämpfen) sobald es im Hinblick auf Abnutzung, Sehallge- schwindigkeitsnähe oder Kav itationsgefahr nützlich erscheint, die Strömungsgeschwindig keiten zu verkleinern.