DE162580C

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Publication number: DE162580C
Application number: DENDAT162580D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Bei der Verdichtung von Gasen mittels Flüssigkeit in einer rotierenden Maschine ist es stets schwierig, die von dem Abscheideraum kommende Flüssigkeit, welche noch unter dem vollen Kompressionsdrucke steht, vorteilhaft wieder nutzbar zu machen.

In baulicher Hinsicht ist es am einfachsten, die Flüssigkeit aus dem Abscheideraum unmittelbar in das Kreiselrad einzuleiten.

ίο Dies geschieht bereits bei einer bekannten Vorrichtung, bei welcher die Flüssigkeit mit dem zu komprimierenden Gase zugleich in das Laufrad tritt. Es ist dort jedoch nicht erkannt worden, daß es einen wesentlichen Vorteil bietet, die Flüssigkeit allein in das Kreiselrad eintreten zu lassen.

Bei vorliegender Erfindung tritt nun die Flüssigkeit allein in das Laufrad. Dadurch ist man imstande, die Flüssigkeit mit beliebigem Druck und beliebiger Geschwindigkeit in das Laufrad einzuführen. Man kann also die Eintrittsgeschwindigkeit geringer wählen, als dem Kompressionsdruck entsprechen würde; die Spannung bleibt alsdann beim Eintritt entsprechend höher als die Saugspannung des zu komprimierenden Gases. Ebenso kann man die Weiterführung im Laufrad mit beliebig geringer Geschwindigkeit erfolgen lassen, indem man die Zentrifugalkraft hauptsächlich auf Erhöhung des Druckes wirken läßt. Der Druck nimmt also vom Eintritt (Fig. 1) bei α nach dem Austritt hin zu. Erst kurz vor dem Austritt aus dem Laufrad bei b (Fig. 1) verengt sich der Querschnitt so, daß eine hohe Geschwindigkeit erreicht wird, wobei der Druck im Rade auf die Ansaugespannung sinkt.

Dadurch erreicht man, daß man die hohe Wasserreibung nur am Austritt erhält, während sie bei der bekannten Vorrichtung über die ganze Schaufellänge vorhanden ist. Man hat also bei vorliegender Ausführung im Laufrad nur die Widerstände bei »Ausfluß durch gut abgerundete Mündung«, für die nach Weisbach u. a. der Widerstandskoeffizient nur 0,06 ist. Bei der bekannten Vorrichtung hat man die Reibung im Turbinenkanal, für welche nach Versuchen von Weisbach, Fliegner u. a. mehr der Widerstandskoeffizient im Mittel 0,15, oft aber bis 0,2 ist, d. h., man hat die zwei- bis dreifachen Verluste gegenüber vorliegendem Verfahren.

Außerdem muß bei dem früheren Verfahren im Einlauf bei α stets die dem vollen Kompressionsdruck entsprechende Geschwindigkeit vorhanden sein, während sie nach vorliegender Erfindung beliebig niedrig genommen werden kann, je nachdem man die Spannung im Einlauf wählt.

Bei gewöhnlichen Zentrifugalpumpen, bei denen das Laufrad voll mit Wasser gefüllt ist, verläßt das Wasser das Laufrad auch im geschlossenen Kreis und mit mindestens demselben Druck, den es im Laufrad erlangt hat. Hier jedoch wird nun die Flüssigkeit durch

starke Stege c im Laufrad in einzelne Strahlen zerlegt, so daß das Gas rings um den Strahl hinzutreten kann und die Flüssigkeit von der im Leitrad erreichten höchsten Spannung auf die Außenspannung herabsinkt. Durch dieses Zerteilen in einzelne Strahlen erhält man eine größere Berührungsfläche z. B. zwischen Luft und Wasser, wodurch das Mitnehmen der Luft begünstigt wird, und außerdem wird dadurch das Einschließen der Luft in den Leitradkanälen erleichtert. Das Gas wird von den Strahlen mitgerissen, in den Leitradkanälen eingeschlossen und verdichtet. Die Wirkung des Leitrades wird sehr günstig, wenn man die Flüssigkeit in geschlossenen Tropfen d (Fig. 1) durch die Leitradkanäle gehen läßt. Diese geschlossenen Tropfen

jv bleiben aber nur dann erhalten, wenn ihre Oberfläche senkrecht steht zur Kanalachse.

Ist das nicht der Fall, so tritt ein einseitiger Druck auf, der die Tropfen zerstört.

Die richtige Neigung wird leicht erreicht, wenn man die Achse der Leitradkanäle senkrecht stellt zur Tangente an die Laufradschaufelkurve am Austrittspunkt (s. Fig. 1). Um dabei eine gute Wirkung zu erzielen, ist es zweckmäßig, der Flüssigkeit vor dem Eintritt in das Laufrad eine schräg zur Umfangsgeschwindigkeit gerichtete Geschwindigkeit zu erteilen. Dies geschieht durch die Kanäle / in Fig. 1.

Fig. 2 stellt einen Apparat zur Ausführung des A^erfahrens dar. Die Druckflüssigkeit tritt bei e in das Laufrad mit beliebiger Spannung — bei 6 Atm. Kompressionsdruck mit etwa 2 bis 3 Atm. Überdruck — und mit der absoluten Geschwindigkeit c_e in der durch Einlaufschaufeln f erlangten schrägen Richtung. Die Flüssigkeit erhält sodann die Relativgeschwindigkeit w_e. Diese Geschwindigkeit n> kann unverändert beibehalten werden bis bei b (Fig. 1). Es steigt also der Druck im Laufrad entsprechend der bekannten Turbinengleichung:

-ζ'

wobei u_a die Umfangsgeschwindigkeit bei b, u_e die Umfangsgeschwindigkeit bei e, h den Druckunterschied zwischen b und e bezeichnet. Von b ab nimmt w rasch zu und h bis auf Außenspannung ab. Das Wasser tritt nun zwischen den Stegen c bei h aus dem Laufrad, und das Gas wird lediglich durch den Spalt zwischen Lauf- und Leitrad bei i zugeführt. Die Verdichtung erfolgt dann im Leitrad k, und das Gemisch wird durch das Rohr / nach einem Abscheideraum geführt, von dem die Flüssigkeit nach e wieder zurückfließt. Bei einem Kompressionsdruck von Atm. kann die Eintrittsgeschwindigkeit c_e bei e zu etwa 20 m angenommen werden, so daß eine Spannung von 2 bis 3 Atm. im Einlauf verbleibt, während bei der bekannten Vorrichtung c gleich 33 m sein muß, da dort der Überdruck im Einlauf bereits Null ist. Dies ergibt den dreifachen Reibungsverlust. Die Relativgeschwindigkeit w> kann beide Mal dieselbe sein, dann muß aber bei der bekannten Vorrichtung w genau entsprechend dem Quadrat der Umfangsgeschwindigkeit wachsen nach der bekannten Gleichung:

während es nach vorliegender Ausführung bis auf eine ganz kurze Strecke konstant bleiben kann.

Das Verfahren kann sehr zweckmäßig für Kondensation verwendet werden, besonders bei Oberflächenkondensation, wobei man stets einen Teil des Abwassers zurückführen muß. Aber auch ohne Rückführung, also bei Einspritzkondensation, ist es vorteilhaft anwendbar, da man alsdann stets die Relativgeschwindigkeit im Laufrad gering halten kann.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zum Verdichten von Gasen mittels Flüssigkeit in einem kreisenden Laufrad und einem feststehenden Leitapparat, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit mit beliebig höherer oder niedrigerer Spannung als die Ansaugespannung des zu verdichtenden Gases für sich allein ohne Beimengung von Gas in das Laufrad eingeleitet und außerdem erst beim Austritt aus demselben in Strahlen zerlegt wird, wobei das Gas erst nach dem Austritt der Flüssigkeit aus dem Laufrad zwischen Lauf- und Leitrad hinzutritt, von der Flüssigkeit mitgenommen, in den Leitradkanälen in bekannter Weise eingeschlossen und verdichtet wird.

2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilung des Wasserstrahles in den Laufradkanälen durch Stege (c), welche zwischen den Kanalwänden liegen, herbeigeführt wird.

3. Ausführungsform der Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Leitradkanäle, welche an der Eintrittsstelle die Richtung der Absolutgeschwindigkeit des aus dem Laufrad austretenden Wassers besitzen, an dieser Eintrittsstelle senkrecht oder nahezu

Tangente an die der Austritts-

an

senkrecht stehen zur

Laufradschaufelkurve

stelle.

4. Ausführungsform der Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit durch einen vor das Laufrad geschalteten Einlaufapparat eine zur Umfangsgeschwindigkeit schräg gerichtete Geschwindigkeit im Sinne der Umfangsgeschwindigkeit erhält, zum Zwecke, daß die absolute Austrittsgeschwindigkeit aus dem Laufrad eine zur relativen Austrittsgeschwindigkeit senkrechte Richtung erhält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.