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Selbstansaugende Kreiselpumpe.
Es ist bereits bekannt, die Saugseite von Kreiselpumpen heim Anlassen durch einen Strahlsauger zu entlüften, der durch Druckwasser betrieben wird. Zur Erzeugung des Druckwassers mussten hiebei aber Hilfsvorrichtungen verwendet werden, die die ganze Anlage und ihren Betrieb sehr umständlich machten.
Gemäss der Erfindung wird das zum Betrieb des Slrahlsaugers erforderliche Druckwasser in einem umlaufenden Behälter gewonnen, dessen Antrieb von dem der Kreiselpumpe abgeleitet ist und in dem ein feststehendes, an die Druckdüse des Strahlsaugers angeschlossenes Rohr gelagert ist, dessen freies Ende bis in die Nähe der als Rotationsfläche ausgebildeten Innenwandung des umlaufenden Behälters heranreicht und der Umlaufsrichtung entgegen gebogen ist. Durch den Umlauf dieses Behälters, bei dem das darin enthaltene Wasser mitgenommen wird, wird im Verhältnis zu dem feststehenden Rohr eine Strömung erzeugt, die zur Folge hat. dass das Wasser in das Rohr unter Druck eindringt und unter diesem Druck den Strahlsauger durchströmt.
Eine Ausführungsform einer solchen selbstsaugenden Pumpe ist in Fig. 1 in einem axialen Schnitt dargestellt ; Fig. 2 zeigt einen waagrechten Schnitt nach der Linie a--b der Fig. 1.
Auf der Antriebswelle 1 sitzt das Laufrad 2 der Kreiselpumpe, das unten eine zentrale Eintrittsöffnung besitzt. An der Unterseite des Laufrades 2 ist ferner ein zylindriscller Behälter 3 angebracht, der mit dem Laufrad auch aus einem Stück bestehen kann und der mittels einer von dem unteren Boden aufwärts ragenden Büchse 4 auf einem Lagerring 5 des aufwärts gerichteten, etwas erweiterten Endteiles 8 des Saugstutzens 7 gelagert ist. Die Achse dieser lotrechten Lagerung des Behälters 3 fällt mit der Achse der Welle 1 zusammen, so dass der Behälter 3 mit dem Laufrad 2 der Kreiselpumpe rotieren kann. Der Behälter 3 besitzt eine Anzahl radialer Rippen 6, die den Zweck haben, das in den Behälter eingefüllte Wasser bei der Rotation mitzunehmen.
An dem oberen Ende des Rohres 8 ist mittels eines Flansches 9 der Strahlsauger befestigt, dessen Druckdüse mit 10 und dessen Fangdüse mit 11 bezeichnet ist. Der Flansch 9 schliesst das Rohr 8 gegen oben im übrigen dicht ab. An die Druckdüse 10 ist das Rohr 12 angesetzt, das den Flansch 9 dicht durchdringt, in den Behälter 3 hineingeführt ist und mit seinem Ende, das ganz nahe an die äussere zylindrische Wandung des Behälters 3 heranreicht, entgegen der Drehrichtung des Behälters gekrümmt ist (Fig. 2).
Um das Laufrad 2 herum besitzt das Gehäuse 14 der Pumpe einen spiralförmigen Kanal 13, von dem aus die Druckleitung abzweigt.
Bei normalem Betrieb ist die Pumpe in all ihren Teilen mit Wasser erfüllt. Dreht sich das Laufrad 2 im Sinne des Pfeiles in Fig. 2, so wird auch der Behälter 3 und das darin befindliche Wasser mitgenommen, und dieses Wasser wird durch die Fliehkraft unter Druck gesetzt. Das stillstehende Rohr 12, das in dieses Druckwasser eintaucht, leitet einen Teil davon zur Druckdüse 10 des Strahlsaugers, und der dort austretende Wasserstrahl reisst aus dem Saugrohr 7, 8 der Pumpe die zu fördernde Flüssigkeit durch die Fangdüse 11 hindurch mit und führl sie dem Laufrad 2 zu. Von hier strömt das Druckwasser durch den Kanal- ! 3 und ein Gehäuse 15 in die Druckleitung 28.
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In dem Gehäuse 15 befindet sich ein mit einer Dichtungsplatte 10 versehenes Rück- schlagventil 17, an dessen Unterseite eine durch den Sitz 20 hindurchgellende, einen schmalen Ringspalt um sich herum freilassende Platte 18 befestigt ist. Dieses Rückschlagventil ist durch eine Feder 19 belastet. An dem Rückschlagventil 17 ist ferner ein abwärtsragender Bolzen 21 befestigt, der durch einen Führungskörper 22 hindurchgeht, der durch Rippen 23 gehalten wird.
Unterhalb dieses Führungskörpers befindet sich ein zweites, durch eine Feder 27 belastetes Ventil 24 mit einer Dichtungsplatte 25, das je nach Einstellung den in die Aussenluft führenden Kanal 26 sperrt oder freigibt, so dass der Raum 29 entweder von der Aussenluft abgesperrt oder mit ihr in Verbindung gebracht ist. Der Bolzen 21 ragt mit seinem unteren Ende in eine Ausnehmung des Ventils 24 hinein und ist so bemessen, dass, wenn das Rückschlagventil 17 geschlossen ist. der Bolzen 21 das Ventil 24 in die Offenstellung stösst, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Die Feder 19 ist etwas stärker als die Feder 27.
Dringt nun in die Saugleitung der Pumpe eine grössere Luftmenge ein, so wird sie durch die Wirkung des Strahlsaugers mitgenommen und gelangt in den Behälter 3 und von hier in das Laufrad 2. Wenn das Laufrad mit Luft gefüllt ist, kann es den Gegendruck, der in der Druckleitung 28 herrscht, nicht mehr überwinden und die Wasserströmung reisst ab.
Solange die Pumpe Wasser fördert, wird das Rückschlagventil 17 entgegen der Kraft seiner Belastungsfeder 19 in gehobener Stellung gehalten. Überwiegt aber der Druck in der Druckleitung den Druck im Laufrad 2, so wird das Rückschlagventil geschlossen. Solange das Rückschlagventil offen ist, ist das Ventil 24 geschlossen und hält den nach aussen führenden Kanal 26 gesperrt. Wird aber das Rückschlagventil 17 geschlossen, was wie gesagt eintritt, wenn Luft in das Saugrohr und Laufrad eingedrungen ist, so wird das Ventil 24 aufgestossen und der Kanal 26 freigegeben. Es kann nun die Luft aus dem Laufrad durch den Raum 29 und den Kanal 26 ins Freie strömen.
Das in dem Behälter 3 befindliche Wasser wird immer wieder von dem Rohr 12 aufgeschöpft und zum Betrieb des Strahlsaugers verwendet, um die in das Saugrohr eingedrungene Luft abzusaugen ; dieses Wasser prallt aber am Ausgang der Fangdüse 11 gegen einen Schirm 29 und wird von diesem wieder gegen das Innere des Behälters 3 abgelenkt, so dass es also nur einen Kreislauf vollführt, ohne in das Laufrad 2 hineinzugelangen. In das Laufrad 2 kommt nur die mitgerissene Luft. Wenn aber die Saugleitung vollständig entlüftet ist und der Strahlsauger wieder Wasser fördert, füllt sich der Behälter 3 bis zur zentralen Öffnung des Laufrades mit Wasser, so dass das Wasser schliesslich auch ins Laufrad eindringt und von diesem durch den Spiralkanal 13 in das Gehäuse 15 gedrückt wird.
Zunächst ist noch das Rückschlagventil 17 geschlossen und das Ventil 14 offen, so dass das Wasser durch den Kanal 26 austreten kann. Dieser Kanal ist aber so eng, dass es der Strömung einen grossen Widerstand entgegensetzt und eine Erhöhung des Druckes im Raum 29 bewirkt. Dieser Druck steigt so lange, bis schliesslich das Rückschlagventil 17 angehoben wird. Dabei wirkt auch die Platte 18 des Rückschlagventils so lange drosseln, bis das Rückschlagventil genügend hoch gehoben ist. Und so kann erzwungen werden, dass das Rückschlagventil 17 so weit gehoben wird, dass das Ventil 24 bis zu seinem Sitz gehoben werden kann. Damit wird der Kanal 26 gänzlich geschlossen und nun fördert die Pumpe wieder in normaler Weise.
Man sieht also, dass, wenn die Wassersäule in der Saugleitung abreisst und Luft eindringt, diese Luft selbsttätig abgesaugt und hinausbefördert wird, worauf weiterhin selbsttätig die normale Förderung wieder einsetzt.
Bei der geschilderten Ausführungsform wirkt der Strahlsauger als Zubringpumpe und die ganze Wassermenge, die ins Laufrad 2 gelangen soll, muss durch den Strahlsauger hindurchströmen. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 3,4 und 5 wirkt der Strahlsauger aber nur dann, wenn grössere Luftmengen aus der Saugleitung abgesaugt werden sollen ; sonst aber befindet er sich in einem Leerlaufbetrieb mit geringen Energieverlusten.
In baulicher Beziehung unterscheidet sich diese Ausführungsform von der nach den Fig. 1 und 2 nur dadurch, dass an die Fangdüse 11 ein Rohr 30 angeschlossen ist, das, ebenso wie das Rohr 12, in den Behälter 3 hineinragt und dem Drehungssinn entgegen gebogen ist. Es reicht aber nicht so nahe an die Wandung des Behälters 3 heran wie das Rohr 12 ; dies lässt Fig. 4 erkennen, die einen Schnitt nach der Linie e-f der Fig. 3-und überdies noch eine Draufsicht auf den Behälter 3 zeigt.
Ein weiterer Unterschied in der Konstruktion gegenüber der zuerst geschilderten Ausführungsform liegt darin, dass die Querwand, die den Saugstutzen 7,8 oben abschliesst und etwa als Flansch des Strahlsaugers ausgebildet sein kann, noch ein nach oben öffnendes Ventil 31 enthält ; Fig. 5 zeigt dieses Ventil im
Schnitt nach der Linie g, & der Fig. 4.
Bei normalen Betrieb der Pumpe, bei dem diese ganz mit Wasser gefüllt ist, taucht das Rohr 30 so tief in die mit dem Behälter 3 umlaufende Flüssigkeit ein, dass die Düse 11 unter einem verhältnismässig grossen Gegendruck steht. Man kann diesen Gegendruck so
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bemessen, dass der Strahlsauger kein Nutzwasser mehr ansaugt, also gewissermassen leer mitläuft. Das durch das Rohr 12 eingeschöpfte Wasser durchsetzt den Strahlsauger und tritt durch das Rohr 30 wieder unmittelbar in den Behälter 3 ein. und dieser Kreislauf des Behältervassers findet, solange auch die Mündung des Rohres 30 in das Behälterwasser taucht, unter einem so niedrigen Druckgefälle statt, dass sich im Zwischenraum zwischen Druck-und Fangdüse, praktisch genommen. keine Saugwirkung äussert.
Einzig und allein das Laufrad 2 wirkt saugend und hält hiedurch das Ventil 31 offen, so dass das im Saugrohr befindliche Wasser neben dem Strahlsauger vorbei durch das Ventil 31 zu dem Laufrad 2 gelangl.
Dringen aber grössere Luftmengen in das Saugrohr ein. so gelangt die Luft auch durch das Ventil 31 in den Behälter 3. Die Pumpe entleert sich vollständig von Wasser, und in dem Behälter 3 bleibt nur ein Wassering zurück, der den Behälter von seiner Wandung bis zu der Öffnung 32 (Fig. 1) des Laufrades erfüllt. Diese Öffnung 32 ist in einem solchen Abstande von der Drehachse angebracht. dass das Rohr 30 in dem Wassering, dessen Dicke durch den Ort der Öffnung 32 bestimmt ist. nicht mehr eintaucht. Damit ist aber der Strahlsauger von dem Gegendruck, unter dem er stand, solange das Rohr 30 noch ins Wasser tauchte, entlastet, und er kann nunmehr wieder kräftig saugend wirken. Er saugt also die im Saugrohr befindliche Luft ab und treibt sie ins Laufrad 2. von wo sie auf dem früher beschriebenen Weg ins Freie gelangt.
Dies geschieht so lange, bis die Saugleitung vollkommen entlüftet ist und das Wasser bis in den Behälter 3 gehoben wird. Dieser füllt sich dann wieder mit Wasser voll, das auch die Öffnung des Rohres 30 schliesslich sperrt, wodurch der Strahlsauger wieder einen Gegendruck erhält und aufhört, saugend zu wirken. Das Laufrad aber, das wieder Wasser gefasst hat, saugt dieses durch das Ventil 31 hindurch weiter an.
Es empfiehlt sich, die Rohre 12 und 30 so zu gestalten, dass sie einen möglichst geringen Widerstand bieten. Die Fig. 6 und 7 zeigen, dass die äussere Form des Rohres 12 nach Art eines Tragflügels ausgebildet werden kann, wobei Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie c. d der Fig. 6 zeigt. Ebenso kann man natürlich auch das Rohr 30 ausbilden.
Ferner empfiehlt es sich, die Eintrittsöffnung 34 des Rohres 12 (Fig. 6) verhältnismässig schmal und eng zu machen, so dass das Wasser mit verhältnismässig hoher Geschwindigkeit eintritt und durch die allmähliche Erweiterung des Rohres 12 auf die geringste zulässige Geschwindigkeit verzögert wird. Durch die Verkleinerung der Mündung 34 wird auch der Widerstand des Rohres gegenüber dem anströmenden Wasser vermindert und überdies wird durch diese düsenartige Ausbildung des Kanals 12 der Wirkungsgrad der Zuleitung zum Strahlsauger verbessert.
Die geschilderten Einrichtungen können auch bei Pumpen mit waagrechter Welle verwendet werden. Die Kreiselpumpe selbst kann beliebig beschaffen sein, und es können auch mehrstufige Pumpen mit einer solchen Einrichtung versehen werden.
Die geschilderten baulichen Einzelheiten können in mannigfache Weise geändert werden.
So könnte der Behälter 3 auch ein besonderes Stück bilden und für sich allein angetrieben werden, wobei der Antrieb natürlich auch von der Welle 1 abgeleitet sein kann. Statt des Ventils 24 könnte irgendeine andere Steuerung für die Luftöffnung 26 verwendet werden, wenn diese nur mit dem Rückschlagventil 17 in der geschilderten Weise zusammenarbeitet.
Statt einer Öffnung 32 im Laufrad 2 können auch mehrere solcher Hilfseinstrümöffnungen vorgesehen werden usw.
Solche Pumpen eignen sich zum Fördern von Flüssigkeiten aller Art, auch solchen, die verhältnismässig grosse Mengen von Sand od. dgl. mit sich führen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Selbstansaugende Kreiselpumpe mit einem auf die Saugleitung wirkenden, mit Druckflüssigkeit betriebenen Strahlsauger, dadurch gekennzeichnet, dass an die Druckdüse (10) des Strahlsaugers, der in eine die Saugleitung (7, 8) der Pumpe (2) im übrigen dicht abschliessende Querwand (9) eingesetzt ist, ein Rohr (12) angeschlossen ist, das im Innern eines umlaufenden, mindestens zum Teil mit Flüssigkeit gefüllten Behälters (3) bis in die Nähe seiner als Rotationsflächen ausgebildeten Innenwandung reicht und mit seinem Ende der Umlaufrichtung des Behälters entgegen gebogen ist.