DE19711117C1 - Anlage zum Verdichten eines gasförmigen Mediums oder zur Erzeugung eines Vakuum - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Verdichten eines gasförmigen Mediums oder zur Erzeugung eines Vakuum gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine gattungsbildende Anlage ist aus der DE 41 35 442 C1 bekannt. Bei dieser Anlage handelt es sich um eine luftgekühlte Verdichteranlage zur Erzeugung von Druckluft im Niederdruckbereich zwischen 1 bis 4 bar mit einem durch einen Motor angetriebenen achsgleich horizontal liegenden einspritzgekühlten Verdichter und einer dazwischenliegenden Kupplung. Weitere Bauelemente der bekannten Anlage sind ein Ölabscheidebehälter, ein Luftansaugfilter und ein Ölfeinabscheider, wobei in dem Zwischenraum zwischen Motor und Verdichter der Ölabscheidebehälter als Multifunktionsgehäuse angeordnet ist. Das Multifunktionsgehäuse weist eine Ansaug- und eine Druckkammer auf, die als Vorabscheider ausgebildet ist und im unteren Bereich den Ölsumpf bildet. Auf einer parallel zu den Gehäusefüßen liegenden flanschartigen Fläche sind der Ölfeinabscheider und der Luftansaugfilter befestigt, die über im Gehäuse angebrachte Öffnungen mit der Druck- bzw. Ansaugkammer verbunden sind.

Nachteilig bei dieser bekannten Anlage sind der komplizierte Aufbau des Multifunktionsgehäuses, der sich entsprechend in den Herstellkosten niederschlägt sowie eine druckfeste Ausführung für Überdrücke bis 30 bar und Skalierung auf einen großen Leistungsbereich bis z. B. 250 kW nicht zuläßt, sowie der erforderliche Platzbedarf für die Anordnung des Maschinensatzes.

In der DE-PS 4 71 456 ist eine Kompressionskältemaschine offenbart. Die auf einer Grundplatte vertikal befestigte Haube bildet einen Kondensationsraum für die Anlage. Auf der Grundplatte ruht ein becherförmiges Gehäuse, welches eine Kapsel für den den Kompressor antreibenden Elektromotor bildet, und darüber ist ein Behälter angebracht, der den Kompressor einkapselt und als Sammelraum für das flüssige Arbeitsmittel dient. Der Anschlußkanal des Kompressors steht in Verbindung mit einer Leitung, die ein offenes Ende besitzt und eine Stoßplatte trägt. Der den Kompressor einkapselnde Behälter steht in Verbindung mit dem Kondensationsraum. Im oberen Teil der Haube sind Kühlschlangen angeordnet. Das verwendete Arbeitsmittel ist ein Gemisch eines Kältemittels mit einem Schmiermittel. Der Kompressor fördert dieses Gemisch, welches gegen die Stoßplatte prallt. Die Flüssigkeit fällt in den unteren Teil des Behälters, welcher den Kompressor umgibt. Da das flüssige Arbeitsmittel im Behälter der Wärme des Kompressors ausgesetzt ist, wird das darin enthaltene Kältemittel ausgetrieben. Es bleibt eine Flüssigkeitsmasse zurück, die einen höheren Prozentsatz von Schmiermittel enthält.

Die heißen Dämpfe des Kältemittels werden mittels der Kühlschlangen kondensiert. Nach Durchströmen des flüssigen Kältemittels im Verdampfer wird das Kältemittel über entsprechende Leitungen zur Einlaßöffnung des Kompressors zurückgeführt. Im Unterschied zu einem Verdichter handelt es sich bei einer Kompressorkältemaschine um eine geschlossene Anlage, bei der durch die Einkapselung sichergestellt ist, daß kein Kältemittel entweichen kann. Im Bereich des Behälters werden mittels einer Destillation zwei Flüssigkeiten, d. h. das Kältemittel und das Schmiermittel voneinander getrennt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage zum Verdichten eines gasförmigen Mediums oder zur Erzeugung eines Vakuum anzugeben, die einen kostengünstiger herstellbaren Flüssigkeitsabscheider aufweist und die für den Maschinensatz weniger Platz beansprucht.

Ausgehend von der bekannten Anlage wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Bestandteil von Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß wird der Maschinensatz einschließlich des Flüssigkeitsabscheiders vertikal aufgestellt, da erfahrungsgemäß die Betreiber solcher Anlagen im Aufstellungsbereich weniger Platz in der Horizontalen, aber meistens ausreichend Platz in der vertikalen Richtung haben. Der freiwerdende Raum in der Horizontalen kann dazu genutzt werden, um die peripheren Anlageteile dichter an den Maschinensatz heranzurücken, so daß sich insgesamt eine kompakte Anlage ergibt. Der Flüssigkeitsabscheider ist vorzugsweise als Hohlzylinder ausgebildet und die Kupplung umgreifend koaxial zur Maschinenachse angeordnet. Die Querschnittsfläche des Flüssigkeitsabscheiders muß aber nicht zwingend kreisrund sein. Für bestimmte Anwendungsfälle kann es von Vorteil sein, wenn die Querschnittsfläche oval oder elliptisch ist. Der bevorzugte Hohlzylinder ist eine einfache geometrische Form, die beispielsweise aus Blechteilen als Schweißkonstruktion oder als einteiliges oder mehrteiliges Gußstück herstellbar ist. Dabei liegen die Herstellkosten im Vergleich zur bekannten Ausführung erheblich niedriger. Weiterhin ist eine Skalierbarkeit auf einen großen Leistungsbereich gegeben. Außerdem sind mit dieser Anlage Überdrücke bis 30 bar beherrschbar.

In besonderen Fällen kann es vorteilhaft sein, die Maschinenachse um bis zu 30° aus der Vertikalen zu neigen, und zwar in Richtung des Druckstutzens, damit die abzuscheidende Flüssigkeit besser abfließen kann.

Um eine gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung des Flüssigkeits-Gas-Gemisches im Austrittsbereich zu erreichen und Druckverluste sowie Kosten von verbindenden Leitungen zu vermeiden, ist der Druckstutzen der Verdichterstufe bzw. der Pumpe in Form einer sich erweiternden Tasche ausgebildet und direkt mit der Eingangsseite des Flüssigkeitsabscheiders verbunden.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Anlage ist einsetzbar als Verdichteranlage zum Verdichten von Gasen und Gasgemischen insbesondere Luft für einen Leistungsbereich von 2 bis 315 KW und für einen Druckbereich von 1 bis 30 bar bzw. als Pumpe zur Erzeugung eines Vakuum von 10 Millibar bis nahezu Atmosphärendruck. Als Verdichterstufe bzw. Pumpe können Rotationsmaschinen, z. B. Flügelzellenmaschinen oder Schraubenrotoren eingesetzt werden, in deren Arbeitsraum vorzugsweise Öl eingespritzt wird. Alternativ kann dies auch ein anderes Kühlmedium wie z. B. Wasser sein. Die Rückkühlung der abgeschiedenen Flüssigkeit kann über ein Gas, z. B. mittels eines separaten oder mit der Antriebsmaschine verbundenen Gebläses oder über einen wassergekühlten Wärmetauscher erfolgen. Als Antriebsmaschine kommen E-Motoren oder sonstige Kraftmaschinen zum Einsatz.

In der einzigen Zeichnung wird anhand eines Ausführungsbeispieles für die Verdichtung von Luft die erfindungsgemäß ausgebildete Anlage näher erläutert.

Die wesentlichen Bauelemente der Anlage sind eine Antriebsmaschine 1, die in diesem Ausführungsbeispiel ein E-Motor ist, sowie eine über eine Kupplung 3 damit verbundene Verdichterstufe oder Pumpe 2. Die Achsen der Antriebsmaschine 1 und der Verdichterstufe 2 sind fluchtend zueinander ausgerichtet und der gesamte Maschinensatz ist vertikal aufgestellt. Erfindungsgemäß ist im Zwischenraum zwischen Antriebsmaschine 1 und Verdichterstufe 2 ein Flüssigkeitsabscheider 4 angeordnet und zwar koaxial zur Maschinenachse liegend und die Kupplung 3 umgreifend. In dem Flüssigkeitsabscheider 4 wird das von Verdichterstufe 2 über einen Druckstutzen 9 ausgeschobene Flüssigkeits-Gasgemisch getrennt und in dem nachgeschalteten Flüssigkeitsfeinabscheider 5 die verbleibenen und noch mitgerissenen Flüssigkeitstropfen abgeschieden. Vorzugsweise ist der Druckstutzen 9 als eine sich erweiternde Tasche ausgebildet, die direkt mit der Eingangsseite des Flüssigkeitsabscheiders 4 verbunden ist. Die im Flüssigkeitsabscheider 4 abgeschiedene Flüssigkeit wird über Leitungen 6 auf den Einspritzbereich der Verdichterstufe 2 rückgeführt. In der Rückführleitung 6 ist ein Filter 7 und ein Kühler 8 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Kühler 8 gasgekühlt und die erwärmte Kühlluft, hier symbolisiert durch schraffierte Pfeile 10, verläßt die Anlage über einen Schacht 11. Über ein separat angeordnetes Gebläse, bestehend aus E- Motor 12 und Lüfterrad 13 wird die Antriebsmaschine 1 gekühlt. Das Lüfterrad 13 kann auch durch die Antriebsmaschine 1 selbst angetrieben werden bzw. auf der Antriebswelle der Antriebsmaschine 1 selbst angeordnet sein.

Die angesaugte Luft wird über einen Luftansaugfilter 14 und einem Steuerventil 15 dem Ansaugstutzen 16 der Verdichterstufe 2 zugeführt. Die verdichtete und erwärmte Luft durchläuft nach Austritt aus dem Flüssigkeitsfeinabscheider 5 einen Teilbereich des zuvor erwähnten Kühlers 8 und wird über einen Anschlußstutzen 17 der Verbrauchsstelle zugeführt.

Claims (6)

1. Anlage zum Verdichten eines gasförmigen Mediums oder zur Erzeugung eines Vakuum, bestehend aus einer Antriebsmaschine und einer achsgleich damit liegenden flüssigkeitseinspritzgekühlten Verdichterstufe oder Pumpe mit einer dazwischenliegenden Kupplung, einem im Zwischenraum zwischen Antriebsmaschine und Verdichterstufe oder Pumpe angeordneten Flüssigkeitsabscheider und einem daran angeschlossenen Flüssigkeitsfeinabscheider, wobei in einer den Flüssigkeitsabscheider mit der Verdichterstufe oder Pumpe verbindenden Rückführleitung ein Filter und ein fluidbeaufschlagter Kühler angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Maschinensatz (1, 2, 3) einschließlich des Flüssigkeitsabscheiders (4) eine vertikale oder um eine bis zu 30° von der Vertikalen abweichende Lage einnimmt und der Flüssigkeitsabscheider (4) in Form eines koaxial zur Maschinenachse liegenden, die Kupplung (3) umgreifenden prismatischen Hohlkörpers ausgebildet ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper als Hohlzylinder ausgebildet ist.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckstutzen (9) der Verdichterstufe oder der Pumpe (2) in Form einer sich erweiternden Tasche ausgebildet und direkt mit der Eingangsseite des Flüssigkeitsabscheiders (4) verbunden ist.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Maschinenachse in Richtung Druckstutzen (9) liegt.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsabscheider (4) als Gußteil ausgebildet ist.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsabscheider (4) eine Schweißkonstruktion aus Blechteilen ist.