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Dokumentenidentifikation DE3618601C2 13.09.1990
Titel Strahlpumpe
Anmelder Samson AG, 6000 Frankfurt, DE
Erfinder Hoffmann, Heinfried, Dr.-Ing., 6000 Frankfurt, DE;
Nebel, Eugen, 6454 Bruchköbel, DE
Vertreter Boehmert, A., Dipl.-Ing., Pat.-Anw.; Stahlberg, W., Rechtsanw.; Hoormann, W., Dipl.-Ing. Dr.-Ing., 2800 Bremen; Goddar, H., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat.; Eitner, E., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 8000 München; Kuntze, W.; Kouker, L., Dr., Rechtsanwälte, 2800 Bremen; Müller, E., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 5600 Wuppertal
DE-Anmeldedatum 03.06.1986
DE-Aktenzeichen 3618601
Offenlegungstag 10.12.1987
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 13.09.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.09.1990
IPC-Hauptklasse F04F 5/00

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Strahlpumpe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Regelbare Strahlpumpen der hier in Rede stehenden Art sind in ihrem prinzipiellen Aufbau bekannt und beispielsweise in Schulz, F. - Fasol, K. H., "Wasserstrahlpumpen zur Förderung von Flüssigkeiten", 1958, und der DE-AS 22 25 263 beschrieben. Dabei ist die Ausführung des Diffusors für einen guten Wirkungsgrad der Strahlpumpe von großer Bedeutung. Der Öffnungswinkel soll einen relativ kleinen Winkelwert nicht überschreiten, da ansonsten mit Strömungsablösung und mit verringerter Wirkung gerechnet werden muß. Dieser kleine Öffnungswinkel bedingt eine große Baulänge des Diffusors. Derartige konische Bohrungen mit, gegenüber dem Durchmesser, langen Ausdehnungen in Achsrichtung sind aber, wie dem Fertigungsfachmann bekannt ist, nur sehr aufwendig und teuer herzustellen. Dies gilt insbesondere dann, wenn, wie bei den gängigen Größen der Strahlpumpen üblich, die Mischrohr- und Diffusorbohrungen auch absolut gesehen klein sind, z. B. unter 5 mm Mischrohrdurchmesser liegen. Die Verwendung stabiler Bohrstangen ist nicht möglich, wodurch wiederum nur niedrige Schnittgeschwindigkeiten bei der mechanischen Bearbeitung gewählt werden können, woraus weitere Bearbeitungs- und Kostenprobleme resultieren.

Aus der US-PS 42 85 638 ist eine Strahlpumpe der gattungsgemäßen Art bekannt, bei der das Mischrohrteil unmittelbar mit dem Gehäuse verbunden ist, während das Diffusorrohrteil nicht unmittelbar mit dem Gehäuse in Verbindung steht, sondern an der dem Gehäuse abgewandten Seite an das Mischrohrteil angeschlossen ist. Es handelt sich dabei also um einen Aufbau mit segmentartig aufeinanderfolgenden Gehäuseteilen, bei dem die beschriebenen Fertigungsprobleme, die allgemein bei langer Ausdehnung von konischen Bohrungen in Diffusorrohren auftreten, ebenfalls nicht gelöst sind.

Aus der DE-OS 30 26 113 ist ein zweiteiliger Diffusor mit Ausdehnungsmöglichkeiten zwischen beiden Diffusorteilen bekannt, wobei hier ebenfalls die eingangs beschriebene Schwierigkeit bei der Herstellung von Strahlpumpen nicht angesprochen, geschweige denn behoben ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Strahlpumpe der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei der die Herstellungskosten gegenüber dem Stand der Technik beträchtlich gesenkt werden können, unter gleichzeitiger Verbesserung der Gebrauchseigenschaften.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeichnens des Patentanspruches 1 gelöst. Besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß es gelingt, die beim Stand der Technik bestehenden Probleme dadurch zu lösen, daß das Mischrohrteil als Einlege- und Zentrierteil ausgebildet ist und das Diffusorteil unter Übergreifen des Mischrohrteils unmittelbar mit dem Gehäuse verbunden werden kann, wobei lediglich das Mischrohrteil einen Innenfläche hoher Oberflächengüte und Präzision aufweisen muß.

Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe gelingt somit auf besonders elegante und einfache Weise dadurch, daß der Diffusor in zwei separate Teile zerlegt wird. Die Herstellungskosten der gesamten Abströmbohrung, bestehend aus dem Mischrohr und dem Diffusorrohr bzw. insgesamt dem Diffusor, sind, insbesondere bei kleinen Bohrungen, wesentlich niedriger als bei einteiliger Ausführung, obwohl zwei Teile bearbeitet werden müssen. Von besonderem Vorteil ist dabei auch, wenn die Austrittsnennweite um eine oder mehrere Nennweitenstufen größer ist als die beiden Eintrittsnennweiten, da auf diese Weise bei vorgegebener Austrittsnennweite eine entsprechende Reduzierung der Eintrittsnennweiten möglich ist.

Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnung im einzelnen erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine regelbare Strahlpumpe nach dem Stand der Technik im Längsschnitt durch die Mischrohrachse;

Fig. 2 eine erstes Ausführungsbeispiel einer Strahlpumpe nach der Erfindung im Schnitt entsprechend Fig. 1; und

Fig. 3 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Strahlpumpe nach der Erfindung in Fig. 2 entsprechender Darstellung.

Wie Fig. 1 erkennen läßt, wird bei der dort gezeigten regelbaren Strahlpumpe nach dem Stand der Technik ein Massenstrom 1, der sogenannte Treibstrom, zwischen einem Ventilsitz 10 und einem Kegel 12 so beschleunigt, daß entsprechend dem Energieerhaltungssatz der Druck am Sitz austritt unter dem Druck des Beimischstromes 2 am Beimischstromeinlauf 14 liegt. Infolge dieser Druckdifferenz wird Medium des Beimischstromes in Richtung auf einen Mischrohreintritt 16 gefördert. Der Austrittsmassenstrom 3, der entsprechend dem Massenerhaltungssatz die Summe aus Treib- und Beimischstrom darstellt, erreicht durch ein zylindrisches Mischrohr 18 ein im wesentlichen kegelig sich erweiterndes Diffusionsrohr 20, in welchem die kinetische Energie des Austrittsmassenstromes 3 wieder in Druckenergie umgewandelt wird. Die Absolutwerte der physikalischen Größen und die Verhältnisse der einzelnen Massenströme können in einem gewissen Bereich durch Verstellen des Kegels 12 beeinflußt werden.

Von der regelbaren Strahlpumpe nach dem Stand der Technik, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, unterscheidet sich das Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. 2 dadurch, daß der Diffusor aus zwei Teilen zusammengesetzt ist, nämlich einem als Einlegeteil ausgebildeten Mischrohrteil 22 mit dem darin ausgebildeten im wesentlichen zylindrischen Mischrohr 18 und einem daran anschließenden ersten Konusteil 24, welches bereits einen Teil der Diffusorwirkung entfaltet, und einem als Außenteil ausgebildeten Diffusorrohrteil 26, welches das kegelig sich erweiternde Diffusorrohr 20 aufweist. Dabei setzt sich das Diffusorrohr 20 innerhalb des Diffusorrohrteiles 26 mit demselben oder mit annähernd demselben Öffnungswinkel, wie ihn das Konusteil 24 des Mischrohrteiles 22 im Anschluß an das Mischrohr 18 aufweist, bis zu einem Austrittsflansch 28 fort. Das Diffusorrohrteil 26 ist bei dem gezeigten Ausführungsteil über einen entsprechenden Außenflansch 30 mit einem Gehäuse 32 der Strahlpumpe über entsprechende Dichtungen verbunden, wobei das Mischrohrteil 22 bei diesem Ausführungsbeispiel also drucktragend ausgebildet ist.

Demgegenüber ist bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 das Mischrohrteil 22 nicht als drucktragendes Teil ausgebildet. Das Mischrohrteil 22 ist dabei in einer Bohrung 34 bezüglich seiner Mittellage fixiert und durch eine elastische Dichtung 36 so gegen das Gehäuse 32 gedrückt, daß eine Abdichtung nach außen nur zwischen dem Gehäuse 32 und dem Diffusorrohrteil 26 mittels einer Dichtung 38 erfolgt. Damit unterliegt das Mischrohrteil 22 nicht den Anforderungen bezüglich Material und Festigkeit, welche die Regelwerke (DIN, TÜV) an drucktragende Teile stellen.

Für unterschiedliche maximale Durchflüsse, d. h. unterschiedliche kvs-Werte, muß bei der Strahlpumpe innerhalb einer Nennweite der Mischrohrdurchmesser jeweils entsprechend gewählt werden. Bei der erfindungsgemäßen Strahlpumpe mit geteiltem Diffusor liegt damit die Varianz nur im als Einlegeteil ausgebildeten Mischrohrteil 22. Dies führt zu einer einfacheren und preiswerteren Lagerhaltung.

Für eine optimale Funktion der erfindungsgemäßen Strahlpumpe sind das maßgenau und mit geringer Oberflächenrauhigkeit ausgeführte Mischrohr 18 und, wegen dort herrschenden hohen Geschwindigkeit des Mediums, der erste Teil des Diffusors, also das Konusteil 24, ausschlaggebend. Bei der Strahlpumpe mit geteiltem Diffusor nach der Erfindung kann dieser Anfangsteil des Strömungsweges mit hoher Genauigkeit und Oberflächengüte mechanisch gefertigt sein.

Bei dem Diffusorrohr 20 des Diffusorrohrteiles 26, also im zweiten Teil des Diffusors mit größerem Durchmesser, der mit niedrigerer Geschwindigkeit durchströmt wird, reicht dagegen eine technisch gute Gußoberfläche aus. Hierdurch ist, wie Messungen bestätigen, bei entsprechender Zentrizität und geringem Spalt zwischen Mischrohrteil 22 und Diffusorrohrteil 26 eine mechanische Bearbeitung des Diffusorrohrteiles 26 unnötig, wodurch die Fertigungskosten gegenüber bekannten Ausführungen wesentlich verringert sind. Das Mischrohrteil 22 kann dabei nach einem anderen Verfahren hergestellt sein als das Diffusorrohrteil 26; während letzteres in der Regel gegossen wird, kann das Mischrohrteil 22 z. B. aus Stangenmaterial oder aus Blech gefertigt werden. Auch kann das Mischrohrteil 22 z. B. aus Messing oder Kunststoff gefertigt sein, während das Diffusorrohrteil 26 aus Festigkeitsgründen, z. B. Nenndruckstufe, aus Stahlguß bestehen sollte.

Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen der Strahlpumpe nach der Erfindung ist die Nennweite des Austrittsflansches 28 größer als die beiden Eintrittsnennweiten, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, während bei bekannten Strahlpumpenausführungen alle drei Anschlüsse der Strahlpumpe, ob in Flansch- oder Muffenausführung, die gleiche Nennweite haben. Der Austrittsmassenstrom 2 ist entsprechend dem Massenerhaltungssatz die Summe aus Treibmassenstrom 1 und Beimischstrom 2. Wählt man für übliche Betriebszustände die Austrittsnennweite so, daß eine bestimmte Austrittsgeschwindigkeit nicht überschritten wird, dann können die Eintrittsnennweiten um eine oder mehrere Stufen kleiner gewählt werden, da im Regelbereich der Strahlpumpe stets der Massenstrom 3 größer als der Treibstrom 1 bzw. größer als der Beimischstrom 2 ist.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung und in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.


Anspruch[de]
  1. 1. Strahlpumpe, mit einem Gehäuse und einem ein im wesentlichen zylindrisches Mischrohr und ein daran zu einem Austrittsflansch oder dergleichen hin anschließendes, im wesentlichen kegelig sich erweiterndes Diffusorrohr aufweisenden Diffusor, wobei das Mischrohr und zumindest ein Teil des Diffusorrohres als Teile separater Bauteile, nämlich eines lösbar mit dem Gehäuse verbindbaren Mischrohrteiles einerseits und eines Diffusorrohrteiles andererseits, ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischrohrteil (22) als ein in eine Bohrung des Diffusorrohrteiles (26) und eine entsprechende Bohrung (34) des Gehäuses (32) einsetzbares Einlege- und Zentrierteil ausgebildet ist; daß das Diffusorrohrteil (26) unmittelbar mit dem Gehäuse (32) lösbar verbindbar ist; daß das Mischrohr (18) und/oder das Konusteil (24) des Mischrohrteiles (22) eine bearbeitete Innenfläche hoher Oberflächengüte aufweist; und daß das Diffusorrohrteil (26) ein Gußteil mit unbearbeiteter Gußfläche ist.
  2. 2. Strahlpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß (s. Fig. 3) das Diffusorrohrteil (26) drucktragend dichtend mit dem Gehäuse (32) und das Mischrohrteil (22) nichtdrucktragend, jedoch dichtend zwischen Gehäuse (32) und Diffusorrohrteil (26) befestigt ist.
  3. 3. Strahlpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischrohrteil (22) und das Diffusorrohrteil (26) aus verschiedenen Materialien bestehen.






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