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Dokumentenidentifikation DE19814862A1 07.10.1999
Titel Strahlpumpe
Anmelder Popov, Serguei A., Budapest, HU;
Petroukhine, Evgeni D., Limassol, CY
Vertreter H. Weickmann und Kollegen, 81679 München
DE-Anmeldedatum 02.04.1998
DE-Aktenzeichen 19814862
Offenlegungstag 07.10.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.10.1999
IPC-Hauptklasse F04F 5/00
IPC-Nebenklasse B05B 7/28   
Zusammenfassung Es wird eine Strahlpumpe zur Erzeugung von Vakuum vorgeschlagen, die in einer länglichen Kanalanordnung einen Vermischungskammerabschnitt und vorzugsweise einen Diffusorabschnitt aufweist, wobei eine Treibmitteldüse zur Erzeugung eines Flüssigkeitstrahls an der stromaufwärtigen Seite des Vermischungskammerabschnitts in den Kanal hineinreicht. Die Fläche des kleinsten Querschnitts des Vermischungskammerabschnitts beträgt wenigstens das 201fache und höchstens das 800fache der Fläche des kleinsten Querschnitts der Treibmitteldüse. Der Abstand zwischen dem Austrittsende der Treibmitteldüse und dem stromabwärtigen Ende des Vermischungskammerabschnitts beträgt mindestens das 100fache und höchstens das 400fache des Innendurchmessers des Vermischungskammerabschnitts an der Stelle des kleinsten Querschnitts des Vermischungskammerabschnitts.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Strahlpumpe zur Förderung eines gasförmigen Mediums, insbesondere zur Vakuumerzeugung, mit einem länglichen Kanal zur Ableitung des Fördermediums, der einen Vermischungskammerabschnitt aufweist, und mit einer Treibmitteldüse, die mit ihrem Austrittsende in den Kanal hineinreicht, um einen axial in den Vermischungskammerabschnitt gerichteten Treibmittelstrahl, insbesondere Flüssigkeitsstrahl, auszugeben.

Derartige Strahlpumpen oder Strömungserzeugungsgeräte mit einem unterschiedliche Querschnitte aufweisenden rohrförmigen Kanal, der einen Empfangskammerabschnitt, einen Vermischungskammerabschnitt, einen Diffusorabschnitt sowie Anschlußstutzen an den Eingangsöffnungen für die Zufuhr des Treibmittels und des Fördermediums aufweist, und mit einer in den Empfangskammerabschnitt hineinreichenden Treibmitteldüse zur Abgabe eines Treibmittelstrahls in die Vermischungskammer, sind bekannt (vgl. z. B.: Schumski K.P. "Vakuumapparate und -geräte", M. Maschgis, 1963, S. 476-477 oder Sokolow E. Ja. u. a. "Stromapparate", M. Energija, 1970, S.209).

Die bekannten Strahlpumpen haben einen relativ kleinen Wirkungsgrad, was die Verwendungsmöglichkeiten einschränkt. So haben Untersuchungen mit konventionellen Strahlpumpen erkennen lassen, daß sie als Vakuumpumpen nicht sehr gut geeignet sind, da ihre Leistung nicht dazu ausreichte, die nötige Vakuumqualität herzustellen. Der mangelnde Wirkungsgrad kann insbesondere darauf zurückgeführt werden, daß große Energieverluste während der Vermischung des Fördermediums und des Treibmittels entstehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Strahlpumpe der eingangs genannten Art mit verbessertem Wirkungsgrad bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Fläche AK des kleinsten Querschnitts des Vermischungskammerabschnitts wenigstens das 201-fache und höchstens das 800-fache der Fläche AD des kleinsten Querschnitts der Treibmitteldüse beträgt und daß der Abstand l zwischen dem Austrittsende der Treibmitteldüse und dem stromabwärtigen Ende des Vermischungskammerabschnitts mindestens das 100-fache und höchstens das 400-fache des Innendurchmessers dK des Vermischungskammerabschnitts an der Stelle des kleinsten Querschnitts des Vermischungskammerabschnitts beträgt.

Experimentelle Untersuchungen haben gezeigt, daß der Prozeß der Vermischung des vorzugsweise flüssigen aktiven Treibmittels und des passiven gasförmigen Fördermediums den Wirkungsgrad bzw. Nutzeffekt der Strahlpumpe stark beeinflußt.

Die erfindungsgemäße Strahlpumpe bietet auf Grund der vorstehend genannten Größenverhältnisse optimierte Bedingungen für eine energieverlustarme Vermischung des Treibmittels und des Fördermediums im Pumpbetrieb, so daß am Ausgang des Vermischungskammerabschnitts eine homogene, gasflüssigartige Mischung mit praktisch vollendeten Prozessen der Verdichtung und Lösung des gasförmigen Fördermediums vorliegt. Außerdem wird der Energieverlust auf Grund des Auftreffens von Flüssigkeitsteilchen aus dem Treibmittelstrahl auf die Innenumfangswand des Vermischungskammerabschnitts sowie der hydraulische Verlust auf Grund von Reibung in dem Vermischungskammerabschnitt minimiert.

Die Strahlpumpe nach der Erfindung weist daher einen hohen Wirkungsgrad auf und eignet sich zur Erzeugung eines Vakuums hoher Qualität.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung ist in Anspruch 2 angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegende Figur beschrieben.

In der Figur ist ein an beiden Enden ausgebrochen dargestellter Abschnitt des länglichen Kanals mit der darin hineinreichenden Treibmitteldüse schematisch im Längsschnitt gezeigt, wobei die geometrischen Verhältnisse nicht maßstäblich dargestellt sind.

Die aktive Treibmitteldüse 1 ist koaxial zu dem Kanalabschnitt 4 angeordnet und reicht mit ihrem Austrittsende 5 in den vorzugsweise rotationssymmetrisch zu seiner Längsachse ausgebildeten Kanalabschnitt 4 hinein, um einen zunächst in Längsrichtung des Kanalabschnitts 4 gerichteten Flüssigkeitsstrahl zu erzeugen, der das von der Eingangsseite 6 her nachströmende gasförmige Fördermedium in Richtung zur Ausgangsseite 8 mitreißt.

Der Kanalabschnitt 4 weist einen Vermischungskammerabschnitt 2 und einen Diffusorabschnitt 3 auf, der an der stromabwärtigen Seite des Vermischungskammerabschnitts 2 angeordnet ist. Die Fläche AK des mit dem kleinsten Innendurchmesser dK korrespondierenden Querschnitts des Vermischungskammerabschnitts 2 beträgt wenigstens das 201-fache und höchstens das 800-fache der Fläche AD des kleinsten Querschnitts der Treibmitteldüse 1. Der Abstand l zwischen dem Austrittsende 5 der Treibmitteldüse 1 und dem stromabwärtigen Ende 9 des Vermischungskammerabschnitts 2 beträgt mindestens das 100-fache und höchstens das 400-fache des Innendurchmessers dK des Vermischungskammerabschnitts 2 an der Stelle des kleinsten Querschnitts AK des Vermischungskammerabschnitts 2.

Die Strahlpumpe funktioniert wie folgt:

Die von der Treibmitteldüse 1 in den Vermischungskammerabschnitt 2 ausgespritzte aktive Treibmittelflüssigkeit nimmt das passive gasförmige Fördermedium mit. Aus der Vermischungskammmer 2 gelangt das Medium in den Diffusorabschnitt 3, wo sich die kinematische Energie der Medienvermischung teilweise in potentielle Druckenergie umformt.

Die Strahlpumpe nach der Erfindung kann als Vakuumpumpe in der chemischen Industrie, in der Nahrungsmittelindustrie sowie in anderen Industriezweigen Verwendung finden.

In dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Vermischungskammerabschnitt 2 aufeinanderfolgende Abschnitte mit unterschiedlichen Innendurchmessern auf.

In einer alternativen Ausgestaltung kann die Vermischungskammer insgesamt zylindrisch mit konstantem Innendurchmesser ausgebildet sein.


Anspruch[de]
  1. 1. Strahlpumpe zur Förderung eines gasförmigen Mediums, insbesondere zur Vakuumerzeugung, mit einem länglichen Kanal (4) zur Ableitung des Fördermediums, der einen Vermischungskammerabschnitt (2) aufweist, und mit einer Treibmitteldüse (1), die mit ihrem Austrittsende (5) in den Kanal (4) hineinreicht, um einen axial in den Vermischungskammerabschnitt (2) gerichteten Treibmittelstrahl, insbesondere Flüssigkeitsstrahl, auszugeben, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (AK) des kleinsten Querschnitts des Vermischungskammerabschnitts (2) wenigstens das 201-fache und höchstens das 800-fache der Fläche (AD) des kleinsten Querschnitts der Treibmitteldüse (1) beträgt und daß der Abstand (1) zwischen dem Austrittsende der Treibmitteldüse (1) und dem stromabwärtigen Ende des Vermischungskammerabschnitts (2) mindestens das 100-fache und höchstens das 400-fache des Innendurchmessers (dK) des Vermischungskammerabschnitts (2) an der Stelle des kleinsten Querschnitts des Vermischungskammerabschnitts beträgt.
  2. 2. Strahlpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (4) einen an der stromabwärtigen Seite des Vermischungskammerabschnittes (2) angeordneten Diffusorabschnitt (3) aufweist und daß die Treibmitteldüse (1) mit ihrem Austrittsende (5) an der dem Diffusorabschnitt (3) entgegengesetzten Seite des Vermischungskammerabschnittes (2) in den Kanal (4) hineinreicht.






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