DE19548833A1

DE19548833A1 - Vorrichtung zum Verdichten von gas- oder dampfförmigen Medien

Info

Publication number: DE19548833A1
Application number: DE1995148833
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Weishaar
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 1997-07-03
Also published as: DE19607616A1; JPH09195981A; EP0781927A1

Description

Die bislang bekannten und auf der Basis einer Strömungsmaschine arbeitenden Ver dichter für größere Fördervolumen, besitzen entweder eine zu geringe Förderhöhe (Ventilatoren) oder bei mittlerer Förderhöhe, z. B. in der Bauart als Gasringverdichter, einen ungünstigen Wirkungsgrad oder sind bei noch größerer Förderhöhe sehr auf wendig in der Konstruktion und Herstellung, ferner kostenaufwendig im Unterhalt und Reparatur.

Nach dem Verdrängerprinzip arbeitende Hubkolbenverdichter sind bei gutem Wir kungsgrad und bei größerer Förderhöhe nicht geeignet für größere Fördervolumen, ferner sind sie auch sehr konstruktionsaufwendig und kostspielig in Unterhalt und Reparatur.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die konstruktiv einfachst aufgebaut und von daher kostengünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, die die Merkmale des Anspruches 1 aufweist.

Die Erfindung ermöglicht ein ölfreies Verdichten von Gasen oder Dämpfen, insbe sondere mit großen spezifischen Volumina, im niederigen Druckbereich. Zur Erzeu gung größerer Druckdifferenzen ist es ohne weiteres möglich, mehrstufig zu verfah ren.

Aufgrund der einfachen Bauweise der Vorrichtung ist eine äußerst kostengünstige Herstellung möglich. Überdies hat sich gezeigt, daß gegenüber den bekannten Ver dichtern die Lebensdauer bei gleichzeitig nur geringer Wartungsnotwendigkeit we sentlich erhöht ist, so daß sich insgesamt ein optimaler wirtschaftlicher Betrieb ergibt.

Mit den heutigen Fertigungsmethoden (z. B. herkömmliches Bohrverfahren oder La ser-/Elektronenstrahlverfahren, Funkerosion und chemische bzw. elektrochemische Verfahren) sind die die Perforation bildenden Durchgangsöffnungen sehr einfach und kostengünstig einbringbar. Die Erzeugung der für den Rotationszylinder erforderli chen hohen Drehzahl ist über Frequenzumrichter ebenfalls problemlos möglich.

Beim Betrieb der Vorrichtung wird das Medium unabhängig von seiner Dichte von dem rotierenden Rotationszylinder aufgenommen, wobei das Medium sich der Kreis bewegung unterwirft.

Hierdurch wandern mehrheitlich Gas-/Dampfmoleküle durch die Perforation von der Innenseite auf die äußere Mantelseite des Rotationszylinders, wobei der Durchgang in radialer Richtung erfolgt.

Der vermehrte Austritt der Gas- oder Dampfmoleküle auf der Außenseite des rotieren den Rotationszylinders führt in der angrenzenden Kammer zu einer Druckerhöhung, so daß sich dadurch eine Verdichtung ergibt.

Der sich ergebende spezifische Massenstrom ist von unterschiedlichen Faktoren ab hängig. Beispielsweise vom Molekulargewicht des zu verdichtenden Gases oder Dampfes, von der Struktur der Perforation, d. h. von der Anzahl und dem Durchmes ser der die Perforation bildenden Durchgangsöffnungen, der Dicke des Zylinder mantels, der Rotationsgeschwindigkeit sowie dem sich im Beharrungszustand einstellenden Differenzdruck zwischen Innen- und Außenseite des rotierenden Rotationsringes.

Die kinetische Energie der auf der Innen- und Außenseite des rotierenden Rotations ringes ein- bzw. austretenden Gas- oder Dampfmoleküle hebt sich in ihrer Summe auf, so daß hierdurch keine unkontrollierte Temperaturveränderung des Rotations ringmaterials erfolgt.

Eine Erwärmung des Rotationsringes tritt lediglich durch die vorhandene Reibung auf. Im Regelfall wird jedoch die Reibungswärme mit dem Massenstrom des ver dichteten Gas- oder Dampfmediums abgeführt.

Im Bedarfsfall kann aber auch eine Oberflächenkühlung der Kammerwandung mittels Luft oder Wasser vorgesehen sein. Dies inbesondere dann, wenn mehrere Vorrich tungen für eine mehrstufige Verdichtung miteinander gekoppelt sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ge kennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben.

Die einzige Figur zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer geschnittenen Seitenansicht.

In der Fig. 1 ist eine Vorrichtung zum Verdichten von gas- oder dampfförmigen Me dien gezeigt, die in ihrem Grundaufbau aus einem Gehäuse 1 und aus einem Dec kelgehäuse 10 besteht, die durch eine Dichtplatte 11 druckdicht voneinander getrennt sind.

Der Innenraum des Gehäuses 1 bildet eine Hochdruckkammer 2, in der ein Rota tionszylinder 3 drehbar gelagert ist, der über einen außerhalb des Gehäuses 1 ange ordneten Motor 7 antreibbar ist.

Die Mantelfläche des Rotationszylinders 3 ist über den gesamten Umfang gleichmä ßig perforiert, wobei die Perforation durch radial angeordnete Durchgangsbohrungen 8 mit kleinem Durchmesser gebildet werden.

Das Innere des Rotationszylinders 3 mündet über eine Niederdruckleitung 9 in eine Niederdruckkammer 4, die von dem Deckelgehäuse 10 und der Dichtplatte 11 be grenzt wird. Über eine Eintrittsöffnung 5 ist das zu verdichtende Gas- oder Dampf medium in die Niederdruckkammer 4 und somit in das Innere des Rotationszylinders 3 führbar.

Bei einem Betrieb der Vorrichtung werden die durch die Eintrittsöffnung 5 und die Niederdruckleitung 9 eintretenden gas- oder dampfförmigen Moleküle vom rotieren den Rotationszylinder 3 aufgenommen und durch die auftretenden Fliehkräfte in ra dialer Richtung mehrheitlich durch die Perforation 8 nach außen transportiert.

An der Außenfläche des Rotationszylinders 3 treten sie aus, wobei sich zwischen der Niederdruckkammer 4 bzw. dem Innern des Rotationszylinders 3 und der Hoch druckkammer 2 ein Differenzdruck einstellt, der zu einem höheren Druck in der Hochdruckkammer 2 führt. Über eine Austrittsöffnung 6 kann das verdichtete Medium abgeführt werden.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse
2 Hochdruckkammer
3 Rotationszylinder
4 Niederdruckkammer
5 Eintrittsöffnung
6 Austrittsöffnung
7 Motor
8 Durchgangsbohrung
9 Niederdruckleitung
10 Deckelgehäuse
11 Dichtplatte

Claims

1. Vorrichtung zum Verdichten von gas- oder dampfförmigen Medien, dadurch gekennzeichnet, daß in einer gegenüber dem Umgebungsdruck abgedichte ten Hochdruckkammer (2) ein Rotationszylinder (3) angeordnet ist, der eine zumindest teilweise perforierte Außenfläche aufweist und an eine Nieder druckleitung (9) angeschlossen ist, während die Hochdruckkammer (2) über eine Austrittsöffnung (6) mit einer Hochdruckleitung verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforation aus einer Vielzahl von auf der Mantelfläche des Rotationszylinders (3) gleich mäßig angeordneten, radial verlaufenden Durchgangsbohrungen (8) mit klei nem Durchmesser gebildet wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruck kammer (2) von einem Gehäuse (1) umschlossen wird, mit dem ein Deckelge häuse (10) verbunden ist, das eine Niederdruckkammer (4) begrenzt, wobei die Niederdruckkammer (4) und die Hochdruckkammer (2) durch eine Dicht platte (11) druckdicht voneinander getrennt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederdruck leitung (9) in die Niederdruckkammer (4) mündet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederdruck kammer (4) bzw. das Deckelgehäuse (10) mit einer Eintrittsöffnung (5) verse hen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Motor (7) zum Antrieb des Rotationszylinders (3) außenseitig an dem Gehäuse (1) befestigt ist.