DE2523598C2 - Verdichter mit Hilfsflüssigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verdichter mit Hilfsflüssigkeit mit einem Laufrad, das sich radial von innen nach außen erstreckende Sirönningskanäle mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt aufweist und dessen Mittelbereich mit Teilleiiungen /ur getrennten Zufuhr von Flüssigkeil und Gas in Verbindung steht.

Bei einem bekannten Verdichter diese'" An (US-PS 25 14 224) mit Strömungskanälen, deren Querschnitt über ihre gesamte radiale Längserstreckung konstant ist. bewegen sich im Betrieb abwechselnd aus Gas und Flüssigkeit bestehende Kolben radial nach außen, und bei dieser Radialbewegung wird auf die Kolben ein Konipressionsdruck ausgeübt, der dazu führt, daß die Länge der Gaskolben abnimmt, während die Flüssigkeitskolben infolge der Inkompressibilität der Flüssigkeit nicht verkürzt werden. Somit wird also der Abstand /wischen benachbarten Flüssigkeitskolben immer kleiner, und die Flüssigkeit muß einen immer größeren Raum ausfüllen, wodurch am Kolbcnendc eine Art Meniskus entsteht und damit eine sich von der Kanalwand ablösende Grenzschicht, die /ur Wirbelbildung führt. Diese Meniskenbildung einschließlich der sich ergebenden »Verlängerung« der Flüssigkeitskolben und der Wirbelbildung hat /ur Folge, daß das unter Druck stehende Gas nicht mehr von den benachbarten Flüssigkeitskolben dichtend eingeschlossen wird, sondern daß Gas im Wandbereich durch den Flüssigkeitskolben hindurchdringt, was zu einer Verringerung des Wirkungsgrades des vorbekannten Verdichters führt.

Fs ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, bei einem derartigen Verdichter die Dichtwirkung der die Gaskolbcn einschließenden Flüssigkeilskolben zu vergrößern und die Bildung von Menisken sowie das Auftreten von Grenzschichten mil Wirbclbildung zu verhindern.

Diese Aufgabe wird erfindingsgemäß bei einem Verdichter der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß der Durchmesser der .Strömungskanäle umgekehrt proportional mit dem radialen Abstand von der Mittelachse des Laufrades abnimmt.

Durch diese erfindungsgemäße Verringerung des Durchmessers der Strönungskanäle wird ei reicht, daß sich mit zunehmendem radialen Abstand von der Mittelachse des Laufrades der von dem jeweiligen Flüssigkeitskolben dichtend auszufüllende Kanalquerschnitt verringert, so daß sich der Flüssigkeitskolben »verlängern« kann, um einen Ausgleich für die Kompression und die damit verbundene »Verkürzung « des benachbarten Gaskolbens herbeizuführen.

Da die Durchmesserverringerung zudem umgekehrt proportional mit dem radialen Abstand von der Mittelachse des Laufrades erfolgt, ist sichergestellt, daß für jeden Fall der im Betrieb auftretenden polytropen Kompression eine Querschnittsverringerung gegeben isc, die bei Verlängerung der Flüssigkeitskolben infolge Kompression der eingeschlossenen Gaskolben die Bildung von Flüssigkeitsmenisken sowie von Grenzschichten mit Wirbelbildung zuverlässig verhindert.

Es ist zwar auch ein nach dem gleichen Grundprinzip arbeitender Verdichter bekannt (DT-AS 18 12 234), dessen im Laufrad vorgesehenen Strömungskanäle ihren Strömungsquerschnitt vom Einlaß zum Auslaß verringern, doch haben diese Strömungskanäle eine vollständig andere Form als die erfindungsgeinäßen Strömungskanäle bzw. die Strömungskanäle des Verdichters der eingangs erwähnten Art. Sie weisen nämlich einen quadratischen bzw. rechteckförmigen Querschnitt auf und verlaufen spiralförmig von innen nach außen.

Mit einer derartigen Anordnung der Strömungskanäle lassen sich keine großen Kompressionen erzielen, da auf die Flüssigkeitskolben bei der Bewegung nach außen entlang dem spiralförmigen Kanal infolge der Drehung des Laufrades eine Zentrifugalkraft wirkt, die zu einem Ablösen der radial innen liegenden Seite des Flüssigkeilskolbens von der Kanalwand führt und so Undichtigkeiten zur Folge hat. Dieses Problem wird bei dem vorbekannien Verdichter noch dadurch vergrößert, dab die Sirömungskanäle rechteckförmigen Querschnitt haben. Beim Bewegen eines Flüssigkeitszy linders in einem Strömungskanal eines rotierenden Laufrades ergibt sich nämlich nach den Heimholt/sehen Wirbelgesetzen eine Rotationsbewegung des Flüssigkeitskolbens um seine Längsachse, was bei einem Strömungskanal mit quadratischem oder rechteckförmigem Querschnitt zur Ausbildung von Grenzschichten und damit Wirbeln führt, so daß also insgesamt eine Ablösung des Flüssigkeitskolbens von der Wand eintritt. Somit ist mil diesem vorbekannten Verdichter keine ausreichende Abdichtung, d.h. kein dichtender Einschluß von hoehkomprimierien Gasabschnitten im Strömungskanal zu erreichen, und zwar selbst dann nicht, wenn sich der Strömungsquerschnitt von innen nach außen in irgendeiner, nicht näher erläuterten Weise verringert, so daß die tier Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch diesen vorbekannten Verdichter nicht gelöst wird und dieser Verdichter dem Fachmann auch keine Hinweise zur Lösung der Aufgabe im Sinne der Erfindung geben konnte.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematisch einen Schnitt durch die Leitung und das Laufrad eines erfindungsgemäßen Verdichters zeigenden Figur näher erläuteri.

A'js der Figur ist das Funktionsprinzip des erfindungsgemäßen Verdichters zu erkennen. Dieser enthält ein Laufrad 1, das sich in der angedeuteten Richtung dreht sowie eine stationäre, konzentrisch bezüglich der Laufradachse angeordnete und sich in das Laufrad erstreckende Leitung 3. die euren eine Trennwand 4 in eine Teilleitiing 5 zur Zufuhr von Gas und eine Tcilleitung 6 zur Zufuhr von Flüssigkeit unterteilt ist.

In dem Laufrad 1 sind sich radial nach außen erstreckende Strömungskanäle 2 vorgesehen, die kreisförmigen Querschnitt haben und deren Durchmesser mit dem radialen Abstand von der Laufradachse abnimmt. Diese Abnahme des Durchmessers erfolgt im wesentlichen umgekehrt proportional mit dem radialen Abstand.

Im Betrieb eines derartigen Verdichters bewegen sich die Strömungskanäle 2 nacheinander an der Tcilleitung

6 und der Teilleitung 5 vorbei. Befinden sie sich im Bereich der Teilleitung 6, so wird Flüssigkeit in die Strömungskanäle gesaugt, die dann wie bei U, 7 und 8 angedeutet, gefüllt werden. Verläßt ein Strömungskanal infolge Drehung des Laufrades 1 den Bereich der Teilleitung 6, so gelangt Gas in den Strömungskanal, während sich gleichzeitig der zuvor eingeorachte Flüssigkeitsabschnitt radial nach außen bewegt, wie dies bei 9 angedeutet ist. Dieser sich radial nach außen bewegende Flüssigkeitsabschnitt dichtet den Strömungskanal ab, ohne daß sich die vorstehend bereits erläuterten Diihtungsprobleme ergeben, denn der Strömungskanal hat einen kreisförmigen, sich radial nach außen nicht vergrößernden Querschnitt.

Gelangt der nunmehr einen radial nach außen verschobenen Flüssigkeitsabschnitt sowie Gas enthaltende Sirömungskanal dann wieder in r'en Bereich der Tcillcitung 6. so saugt er wiederum Flüssigkeit im. und das aufgenommene Gas befindet sich zwischen Flüssigkeitsabschnitten, wie beispielsweise das Gas 12 zwischen den Flüssigkeitsabschnitten 10 und 11. Es wird dann zusammen mit den Flüssigkeitsabschnitien radial nach außen transportiert und dabei zwischen /wci Flüssigkeitsabschnitten abgedichtet in dem jeweiligen Sirömungskanal eingeschlossen.

Es sei daraufhingewiesen,daß durch die Querschiittsverringerung der Strömungskanäle 2 radial nach außen erreicht wird, daß die sich radial nach außen bewegenden Flüssigkeilsabschnitte ihre Längserstrekkung vergrößern, da Flüssigkeiten im wesentlichen nicht kompressibel sind, wodurch der Abswnd zwischen den einzelnen Flüssigkeitsabschnitien eines Strömungskanals \ erringen und damit das in diesen Bereichen befindliche Gas komprimiert wird. Somit vurd durch die Form der .Strömungskanäle eine Verdichtung des geförderten G;ises erreicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verdichter mit Hilfsflüssigkeit mit einem Laufrad, das sich radial von innen nach außen erstreckende Strömungskanäle mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt aufweist und dessen Mittelbereich mit Teilleitungen zur getrennten Zufuhr von Flüssigkeit und Gas in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Strömungskanäle (2) umgekehrt proportional mit dem radialen Abstand von der Mittelachse des Laufrades abnimmt.