DE1628271C3 - Mehrstufiger Flüssigkeitsringverdichter bzw. mehrstufige Flüssigkeitsringpumpe - Google Patents

Description

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druckraum abgeleitet wird. Da sich der Hochdruck- weise dargestelltes Traggestell 2 unterstützt wird und raum unmittelbar benachbart der Druckleitung befin- in welchem ein Laufrad drehbar gelagert ist, welches det, ist der Strömungsweg für das verdichtete Gas durch einen nicht dargestellten Motor angetrieben nur kurz, so daß die von Haus aus bei der Strömung wird. Das Laufrad hat eine Nabe 3, welche axial eineines hochverdichteten Gases vorhandenen anteiligen 5 stellbar an der Motorwelle 4 befestigt ist, gegenüber Druckverluste insgesamt nur gering sind. dem Laufrad durch eine Stopfbüchse S abgedichtet

Es ist zwar für eine zweistufige Flüssigkeitsring- ist und innerhalb des Gehäuses derart erweitert ist, pumpe an sich bekannt, die Zu- und Abfuhr des Ga- daß sie eine Wand 6 bildet, die sich in einem sehr geses aus den Arbeitsräumen der ersten und zweiten ringen Radialabstand von der Innenfläche des GeStufe in axialer Richtung durch Stirnwände der Ar- io häuses dreht.

beitsräume vorzunehmen. Bei der bekannten zweistu- Mit der Wand 6 ist eine erste Schaufelung 7 fest

figen und zweiflutigen Pumpe, die zu einer mittle- verbunden, die ihrerseits mit einer radialen ringför-

ren, quer zur Antriebswelle verlaufenden Ebene migen Wand 8 verbunden ist, an deren anderen

spiegelbildlich ausgebildet ist, sind jedoch die beiden Fläche eine zweite Schaufelung 9 angebracht ist. Die

zusammenarbeitenden Schaufelungen und Druck- 15 Schaufelung 7 hat einen Außendurchmesser, welcher

räume für jede Pumpenhälfte axial voneinander gleich dem Durchmesser der Wände 6 und 8 ist, wäh-

durch je einen Steuerkörper getrennt, was zu einer rend die Schaufelung 9 einen größeren Durchmesser

großen Baulänge führt. hat. Die axiale Breite der Schaufelung 7 ist hingegen

In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorge- größer als jene der Schaufelung 9. Der Hohlraum des schlagen, zwei erfindungsgemäße Verdichter oder 20 Gehäuses 1 ist zum Teil durch eine Hache 10 bePumpen zu einer mittleren Querebene spiegelbildlich grenzt, deren radialer Schnitt oval ist und deren symmetrisch anzuordnen und die Laufräder auf der- axiale Breite gleich jener der Schaufelung 7 ist, selben Antriebswelle zu befestigen. welche sich in dem durch die genannte Fläche beGegenüber der letzterwähnten bekannten Pumpe grenzten zylindrisch ovalen Raum dreht. Der restist bei diesem erfindungsgemäßen Vorschlag nur ein 25 liehe Teil des Hohlraumes des Gehäuses 1 ist durch Steuerkörper für beide Pumpen- bzw. Verdichter- eine andere zylindrische Fläche 11 mit ovalem Rahälften erforderlich. Darüber hinaus hat ein solcher dialschnitt begrenzt, deren axiale Breite gleich jener mehrflutiger Verdichter nur eine geringe Baulänge, der Schaufelung 9 ist, die durch die genannte Fläche was einen geringen Durchmesser der Antriebswelle 11 umgeben wird. Die größere axiale Ebene der ova- und der erforderlichen Dichtungen ermöglicht, so 30 len Fläche 11 steht auf der größeren axialen Ebene daß auch die Radialabmessungen des Laufrades der ovalen Fläche 10 etwa senkrecht. Dem Umfang klein sein können. der radialen Wand 8 des Laufrades gegenüber weist

Durch die Erfindung werden noch die folgenden das Gehäuse eine Innenfläche 12 mit kreisförmigem

zusätzlichen Vorteile erzielt: Da der Hochdruckraum Profil auf, deren Durchmesser etwas größer als jener

im Fall eines Verdichters auf der der Wellendichtung 35 der Wand 8 ist, so daß dieser gegenüber eine ausrei-

abgewandten Seite angeordnet ist, die Antriebswelle chende Flüssigkeitsdichtung erzeugt wird,

also auf der Seite des Niederdruckraumes herausge- Der Innenraum des Gehäuses ist an der die Nabe

führt ist, braucht die Wellendichtung nur für den enthaltenden Seite entgegengesetzten Seite durch eine

Niederdruck ausgelegt zu sein, so daß keine großen Stirnwand 13 verschlossen, welche mittels Schraub-

Dichtungsprobleme auftreten. 40 bolzen 14 am Gehäuse dicht anliegend gehalten wird.

Die auskragende Lagerung des Laufrades und die Die Schraubbolzen sind mit dem Traggestell verAnordnung beider Schaufelungen auf demselben bunden und halten somit mittelbar auch das GeLaufrad ermöglicht es auch, das Spiel zwischen Lauf- häuse 1 gegenüber dem Traggestell 2 fest, rad und einem konischen Steuerkörper für beide An der einen Deckel bildenden Stirnwand 13 ist Schaufelungen durch einfaches axiales Verschieben 45 mittels Schrauben 36 ein kegelstumpfförmiger Teil des Laufrades einzustellen, da hierzu nur eine Ko- eines Steuerkörpers 15 mit Flansch 35 befestigt. Die nusfläche vorgesehen zu sein braucht. konische Oberfläche des Steuerkörpers stimmt bis

Der erfindungsgemäße zwei- bzw. mehrstufige auf ein geringes Spiel mit der konischen Hüllfläche

Flüssigkeitsringverdichter ist aufbau-, montage- und der Innenräder der Schaufelung 7 und 9 und der

instandhaltungsmäßig verhältnismäßig einfach. Der 50 Wände 6 und 8 des Laufrades überein,

erfindungsgemäße Verdichter kann auch zweckmäßig Wenn man auf die Möglichkeit der Einstellung des

als Vakuumpumpe wirken. Spiels zwischen dem Steuerkörper und den Schaufe-

Die Erfindung wird an Hand von möglichen Aus- lungen des Laufrades verzichtet, dann kann der Steu-

führungsformen unter Bezugnahme auf die Zeich- erkörper natürlich auch mit teilweise oder gänzlich

nung rein beispielsweise erläutert. In der Zeichnung 55 zylindrischen Oberflächen ausgebildet sein,

zeigt Der Steuerkörper 15 ist innen in fünf Kanäle un-

F i g. 1 einen waagerechten Axialschnitt durch den terteilt. Der mittlere Kanal 16 mit kreisförmigem

Verdichter nach der Erfindung entlang der Linie I-I Querschnitt verbreitert sich gegen den verengten

in F i g. 2, Endteil des Steuerkörpers zu in der kleineren Axial-

F i g. 2, 3 und 4 Querschnitte entlang den Linien 60 ebene der ovalen Fläche 37, während die vier Kanäle

Π-ΙΙ, ΙΠ-ΙΠ und IV-IV in F i g. 1, 17, 18, 19 und 20 durch vier zueinander ungefähr im

F i g. 5 einen analogen Axialschnitt wie in F i g. 1 rechten Winkel liegende Scheiben begrenzt sind und

durch einen Verdichter mit zwei symmetrischen Lauf- den Raum um den mittleren Kanal 16 herum einneh-

rädern und men.

F i g. 6 einen analogen Axialschnitt durch eine Va- 65 In dem die Stirnwand 13 bildenden Deckel ist ein

kuumpumpe mit zwei symmetrischen Laufrädern. Kanal 21 achsengleich und mit dem Kanal 16 in Ver-

Der in den F i g. 1 bis 4 dargestellte Verdichter bindung stehend vorgesehen, ferner ein Kanal 22, der

umfaßt ein Gehäuse 1, welches durch ein nur teil- mit den Kanälen 17 und 18 in Verbindung steht, und

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eine Druckleitung 23, die mit den im Flansch 35 des auf ein Minimum herabgesetzt werden und diese Ein-

Steuerkörpers 15 vorgesehenen Durchbrüchen 24 in stellung von außen nach fertiggestelltem Zusammen-

Verbindung steht, wobei gegenüber diesem Flansch bau und durch eine einzige axiale Verschiebung der

.sich die Schaufelung 9 mit geringem stirnseitigem sich drehenden Teile so durchgeführt werden kann,

Spiel dreht. 5 daß sowohl ein Schleifen als auch ein übermäßig

Im konischen Teil des Steuerkörpers 15 sind ent- großes Spiel vermieden wird.

sprechend den Kanälen 17 und 18, der Schaufelung7 Die Fig. 5 veranschaulicht einen Verdichter, wie gegenüber, die öffnungen 25 und 26 vorgesehen, er sich im wesentlichen durch die Verdoppelung des während entsprechend den Kanälen 19 und 20 die in den F i g. 1 bis 4 dargestellten Verdichters ergibt.
Öffnungen 27 und 28 der Schaufelung 7 gegenüber io Wenn die Maschine nicht als Verdichter verwen- und die Öffnungen 29 und 30 der Schaufelung 9 det wird, um ein Gas auf einen bestimmten Druck gegenüber angeordnet sind. Im erweiterten Teil des über dem Atmosphärendruck zu bringen, sondern Kanals 16 befinden sich Löcher 31, welche gegen die dazu bestimmt ist, als Pumpe zu wirken, um ein Teilgenannten Öffnungen 25 und 26 gerichtet sind. vakuum durch Absaugen des Gases in einem unter

In den beschriebenen Verdichter tritt das zu ver- 15 Unterdruck befindlichen Raum und Abfuhr des Gadichtende Gas durch den Kanal 22 ein und gelangt ses bei Atmosphärendruck zu bilden, dann hat der durch die Kanäle 17 und 18 und durch die öffnun- sich im Gehäuse drehende Flüssigkeitsring in der Regen 25 und 26 zwischen die Schaufelung 7, welche gel eine bezüglich semer Aufgabe zu große Energie, bei ihrer Drehung das Gas mitnimmt und es zwi- nachdem das Gas auch in der zweiten Stufe stets unschen sich und dem mit 32 bezeichneten Flüssigkeits- 20 ter einem Druck ist, der geringer als der Atmosphärmgis. F i g. 4) verdichtet. Das verdichtete Gas tritt rendruck ist.

durch die öffnungen 27 und 28 aus und gelangt In diesem Fall besteht kein Grund mehr dafür, die durch die Kanäle 19 und 20 und die Öffnungen 29 Umfangsgeschwindigkeit der Schaufelung 9 der zweirad 30 zur Schaufelung 9 des Laufrades, welche bei ten Stufe durch Vergrößerung des Durchmessers geihrer Drehung das Gas mitnimmt und es zwischen 25 genüber jenem der Schaufelung 7 der ersten Stufe zu sich und dem Flüssigkeitsring 33 (s.Fig. 3) weiter- vergrößern. Es ist sogar ratsam, den Durchmesser verdichtet. Das Gas tritt sodann durch die Öffnungen der Schaufelung der zweiten Stufe geringer zu ma-24 in die Druckleitungen 23 aus. chen, wie dies aus der in F i g. 6 dargestellten bei-

Die beiden Flüssigkeitsringe 32 und 33 werden in spielsweisen Ausführungsform ersichtlich ist. In die-

bekannter Weise durch den Kanal 21, den Kanal 16 30 sem Fall kann der Ring 34 angesichts des geringen

und die Löcher 31 gespeist. Der Flüssigkeitsüber- Vorsprungs der Schaufelung 9 weggelassen werden,

schuß wird zusammen mit dem Gas durch die Druck- Eine zweistufige Vakuumpumpe der oben be-

leitung 23 abgegeben. schriebenen Art weist gegenüber einer einstufigen

In F i g. 1 ist ein am Umfang der Schaufelung 9 be- Pumpe bei gleicher Leistung einen erheblichen Vor-

festigter Ring 34 angegeben, welcher jedoch auch 35 teil auf. Die Austrittsöffnungen der Pumpe müssen in

weggelassen werden kann. einer Zone liegen, in welcher das Gas das ge-

Die Spieleinstellung in einem Verdichter der be- wünschte Verdichtungsverhältnis erreicht hat. Wenn schriebenen Art erfolgt äußerst einfach und sicher. dieses Verhältnis in einer einzigen Stufe erreicht wer-Wie erwähnt, ist das auf die Antriebswelle aufge- den soll,' dann müssen diese öffnungen einen sehr keilte Laufrad axial mit Hilfe einer beliebigen an sich 40 kleinen Querschnitt haben, welcher für die gleichzeibekannten Vorrichtung einstellbar. Für eine gute tige Abfuhr des verdichteten Gases und der umlau-Leistung des Verdichters muß das Spiel zwischen der fenden Flüssigkeit insbesondere in der Ablaßphase konischen Nabe des Laufrades und der entsprechen- der Maschine, in welcher erhebliche Gasvolumina den konischen ortsfesten Fläche des Steuerkörpers angesaugt werden müssen, ungenügend groß sein einerseits, und zwischen dem stirnseitigen Teil der 45 kann. Hingegen ist bei einer zweistufigen Pumpe 'das Schaufelungen und dem Ring 34 des Laufrades der Verdichtungsverhältnis der zweiten Stufe nur ein zweiten Stufe und der entsprechenden ortsfesten Bruchteil des Gesamtverdichtungsverhältnisses und Wand des Steuerkörpers andererseits möglichst ge- die Austrittsöffnungen können einen weitaus größering sein. Bei dem beschriebenen Verdichter kann er- ren Querschnitt haben, ohne daß sich dadurch Nachsichtlich eine äußerst genaue und einfache Einstel- 50 teile ergeben und ohne daß weitere Maßnahmen erlung des axialen und radialen Spiels bei bereits mon- griffen werden müssen. Es ist somit möglich, die tierten Teilen durchgeführt werden, wobei die Spiele Verwendung der Vakuumpumpe auf sehr veränderin Abhängigkeit von der Konstruktionsgenauigkeit liehe Betriebsverhältnisse auszudehnen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 Gases in die Druckräume bzw. aus diesen besorgende Patentansprüche: ' ' Steuerkörper vorgesehen sein, was entsprechend auf wendig ist.

1. Mehrstufiger Flüssigkeitsringverdichter bzw. Bei einer bekannten zweistufigen Flüssigkeitsringmehrstufige Flüssigkeitsringpumpe, mit einem 5 pumpe· der eingangs erwähnten Art sind die Schaufemindestens einen Niederdruckraum und einen lungen der ersten und zweiten Stufe gleich groß. Die Hochdruckraum einschließenden Gehäuse, mit Welle des Laufrades ist beidseitig gelagert. Benachmindestens einem auf einer Welle befestigten . bart zum Niederdruckraum der Pumpe ist ein Steuer-Laufrad, das mindestens zwei, durch eine am körper für die Zu- und Abfuhr des zu verarbeiten-Laufrad befestigte radiale Wand axial voneinan- io den Gases angeordnet, der sich bis in die Laufradder getrennte, in den beiden Gehäuseräumen nabe hinein erstreckt. Im Bereich der Laufradnabe drehbare Schaufelungen umfaßt und mit einem sind ein Kanal für die radiale Zuleitung des Gases in gehäusefesten, von einem Ende in das Laufrad den ersten Druckraum, ein Kanal für die radiale eindringenden koaxialen Steuerkörper, in dem Überführung des Gases aus dem ersten Druckraum Kanäle ausgebildet sind, die über öffnungen in 15 in den zweiten Druckraum und ein Kanal für die rader Seitenwand des Steuerkörpers mit den Ge- diale Ableitung des Gases aus dem zweiten Druckhäuseräumen in Verbindung stehen, dadurch raum vorgesehen. Dadurch ist der Steuerkörper in gekennzeichnet, daß die Welle (4) des seinem sich in die Laufradnabe erstreckenden Befliegend angeordneten Laufrades, wie an sich be- reich nicht nur kompliziert, sondern es treten dort kannt, an der Seite des Niederdruckraumes aus ao auch beträchtliche Druckverluste auf, welche den dem Gehäuse (1) herausgeführt ist, und daß die Wirkungsgrad der Pumpe verringern. Diese Verluste den Hochdruckraum" abschließende Stirnwand können für Pumpen dieser Art mit geringen radialen (13 bzw. 35) mit Durchbrüchen (24) in axialer Abmessungen noch zunehmen, weil dann aus Platz-Richtung versehen ist, die unmittelbar mit der · gründen die Kanäle in den Steuerkörper gegebenen-Druckleitung (23) in Verbindung stehen. 35 falls kleiner sein müssen, als es an sich für eine ver-

2. Verdichter bzw. Pumpe, gekennzeichnet lustarme Strömung in an das jeweilige Fördervoludurch zwei zu einer mittleren Querebene spiegel- men angepaßten Kanälen unter Berücksichtigung des bildlich symmetrisch angeordnete Verdichter jeweiligen Druckzustandes des Gases erforderlich ist. bzw. Pumpen nach Anspruch 1, deren Lauf räder Da außerdem noch die Laufradwelle durch den Steuauf derselben Antriebswelle befestigt sind. 30 erkörper hindurchführt, und in ihren Radialabmessungen aus Gründen der sicheren und schwingungs-

' armen Lagerung des Laufrades nicht unter ein

Mindestmaß hinaus verkleinert werden kann, ist eine solche Konstruktion für eine Pumpe oder einen Ver-

Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen Flüssig- 35 dichter auch mit geringen Radialabmessungen nicht keitsringverdichter bzw. eine mehrstufige Flüssigkeits- geeignet, falls nicht unzulässig hohe Verluste und ringpumpe, mit einem mindestens einen Niederdruck-. eine verhältnismäßig geringe Leistung hingenommen raum und einen Hochdruckraum einschließenden werden sollen. Diese Probleme vergrößern sich noch, Gehäuse, mit mindestens einem auf einer Welle befe- wenn jede Schaufelung und der zugehörige Verstigten Laufrad, das mindestens zwei, durch eine am 40 dichtungsraum doppeltwirkend ausgebildet sein soll, Laufrad befestigte radiale Wand axial voneinander da dann auch entsprechende zusätzliche Kanäle vorgetrennte, in den beiden Gehäuseräumen drehbare handen sein müssen. ■

Schaufelungen umfaßt, und mit einem gehäusefesten, Demgegenüber wird durch die Erfindung die Auf-

von einem Ende in das Laufrad eindringenden ko- gäbe gelöst, einen mehrstufigen Flüssigkeitsringver-

axialen' Steuerkörper, in dem Kanäle ausgebildet 45 dichter oder eine mehrstufige Flüssigkeitsringpumpe

sind, die über Öffnungen in der Seitenwand des Steu- so zu gestalten, daß auch bei geringen Radialabmes-

erkörpers mit den Gehäuseräumen in Verbindung sungen möglichst geringe Druckverluste in den das

stehen. . zu verarbeitende Gas zu- bzw. abführenden Steuer-

Es ist ein zweistufiger Flüssigkeitsringverdichter kanälen auftreten. Diese Aufgabe wird an einem bekannt, dessen Laufrad zwei durch eine am Laufrad 50 Verdichter bzw. einer Pumpe der eingangs erwähnten befestigte radiale Wand axial getrennte, in den bei- Art dadurch gelöst, daß die Welle des fliegend anden Druckräumen drehbare Schaufelungen aufweist. geordneten Laufrades, wie'an sich bekannt, an der Das Laufrad ist auf einer beidseitig gelagerten Welle Seite des Niederdruckraumes aus dem Gehäuse herbefestigt. Das· radial durch die Laufradnabe in den ausgeführt ist, und daß die den Hochdruckraum ab-Niederdruckraum zugeführte und nach der Nieder- 55 schließende Stirnwand mit Durchbrüchen in axialer druckverdichtung wieder abgeführte Gas wird von Richtung versehen ist, die unmittelbar mit der der dem Niederdruckraum zugewandten Axialseite Druckleitung in Verbindung stehen,
des Verdichters her über eine außerhalb des Ver- * · Da das Laufrad erfindungsgemäß fliegend gelagert dichtergehäuses geführte Leitung zu der dem Hoch- . ist, ist für den in das Laufrad eindringenden Teil des druckraum zugewandten Axialseite des Verdichters 60 Steuerkörpers ein ausreichend großer Raum vorhangeleitet und radial durch die Laufradnabe in den den, so daß die Kanäle für die Zuführung des Gases Hochdruckraum zugeführt bzw. nach der Verdich- in den Niederdruckraum und die Überführung des tung aus dem Hochdruckraum wieder abgeführt. Bei vorverdichteten Gases aus dem Niederdruckraum in diesem bekannten Verdichter treten in der Leitung den Hochdruckraum für geringe Druckverluste auszwischen dem Auslaß des Niederdruckraumes und 65 reichend groß sein können. Für die Abfuhr des verdem Einlaß des Hochdruckraumes Druckverluste dichteten Gases aus dem Hochdruckraum sind in der auf, die den Wirkungsgrad des Verdichters herabset- Laufradnabe keine Kanäle in dem Steuerkörper vorzen. Überdies müssen zwei die Zu- und Abfuhr des gesehen, da das verdichtete Gas axial aus dem Hoch-