DE286799C

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Publication number: DE286799C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVe 286799 -KLASSE 27c. GRUPPE

BENJAMIN GRAEMIGER in ZÜRICH.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Hilfskraftmaschine von Kreiselverdichteranlagen (für gasförmige Fördermittel) sowie Ausführungsformen dieses Verfahrens. - Das Wesen dieses Verfahrens liegt darin, daß die zum Betrieb einer Kreiselverdichteranlage erforderliche Hilfskraftmaschine vermittels des vom Kreiselverdichter verdichteten Mittels (Luft oder Gas) getrieben wird,

ίο und daß dieses Mittel dem Verdichter an einer hinter dem zweiten Laufrad gelegenen Stelle entnommen und an einer hinter dem ersten Laufrad befindlichen Stelle in den Verdichter zurückgeführt wird. Es wird also zum Betrieb der Hilfskraftmaschine ein Teil des vom Verdichter geförderten Mittels verwendet, das bereits eine höhere Verdichtung erfahren hat, als das erste Laufrad sie erzeugen kann, und es wird in der Hilfskraftmaschine höchstens auf den Druck entspannt, der hinter dem ' ersten Laufrad herrscht. Die Hilfskraftmaschine bedient sich somit eines Teiles des Fördermittels in einem Zustand, in welchem dasselbe ein erheblich kleineres spez. Volumen besitzt, als das spez. Ansaugevolumen beträgt, so daß die zur Leitung und zur Verarbeitung dieses Volumens erforderlichen Durchflußquerschnitte der Hilfskraftmaschine nicht zu große Werte anzunehmen brauchen. Vorteil-■30 haft zeigt sich das Verfahren, wenn der zum Betrieb der Hilfskräftmaschine erforderliche Teil des Fördermittels hinter dem letzten Laufrad des Verdichters entnommen wird, und ganz besonders vorteilhaft, wenn dieser Teil des Fördermittels in den Einlaufraum des letzten Laufrades zurückgeführt wird, so daß dieser Teil des Fördermittels sozusagen einen Kreislauf ausführt, welcher die letzte Druckstufe und die Hilfskraftmaschine umfaßt. Diese Vorteile dieser besonderen An-Ordnung lassen sich wie folgt zusammenfassen: Zum Zweck, in der Hilfsturbine eine kleine Geschwindigkeit des Treibmittels zu erhalten, die eine kleine Umfangsgeschwindigkeit des Laufrades und damit einen einfachen Aufbau dieser Turbine zuläßt, wird das Druckgefälle nur einer Stufe des Verdichters ausgenutzt. Dies bedingt nun aber an sich eine verhältnismäßig große Gewichtsmenge an Treibmittel, und damit dieselbe kein zu großes Volumen besitze und zu große Leitungsabmessungen der Turbine bedinge, nutzt man vorteilhafterweise die oberste Druckstufe des Verdichters aus.

Dazu kommt ein weiterer Vorteil hinsieht- 55' lieh der Ausführung und des Betriebes vom Verdichter bei abnehmender Fördermenge.

Weil in der Hilfskraftmaschine nur das Gefalle weniger Stufen oder sogar nur einer einzigen Stufe ausgenutzt wird, bedarf es für die· von der Hilfskraftmaschine abzugebende Leistung einer im Verhältnis zur gesamten Fördermenge großen Gewichtsmenge des Fördermittels. Diese Menge bleibt sich im normalen Betrieb gleich, unabhängig davon, ob derKreiselverdichter nach außen viel oder wenig Fördermittel abzugeben habe. Gemäß vorliegender Erfindung soll das Gefälle der höchsten Stufe oder sogar nur der allerletzten Druckstufe des Verdichters ausgenutzt werden. Dies hat zur Folge, daß von den Laufrädern dieser letzten Stufen bzw. die vom letzten Laufrad

zu fördernde Gasmenge bei weitem nicht so j großen Schwankungen unterworfen ist, als wenn das vorliegende Erfindung ausmachende Verfahren nicht angewendet würde. Nun hat die Erfahrung gezeigt, daß das Pumpen bei Luft- oder Gasverdichtern bei Abnahme der Fördermenge lange nicht so früh eintritt, wenn auf irgendeine Weise dafür gesorgt ist, daß die kritische Fördermenge der letzten

ίο Stufen an sich nicht erreicht wird. Diese letzten Stufen üben dann eben bezüglich des Pumpens einen günstigen Einfluß auf die vorangehenden Stufen aus. Weil ferner die letzten Laufräder wegen Anwendung des vorliegenden Verfahrens eine erheblich größere Fördermenge zu bewältigen haben als ohne dieses Verfahren, brauchen ihre lichten Weiten nicht auf das durch die Abnahme des spez. Volumens bedingte Maß hinuntergedrückt zu werden, das bei gewöhnlichen Verdichtern bezüglich Werkstattausführung so unangenehm empfunden wird. Der von der Hilfskraftmaschine verbrauchte Teil des Fördermittels bewegt sich innerhalb der höchsten, im A^erdichter vorkommenden Temperaturen. Es besteht daher die Möglichkeit, diesen Teil des Fördermittels nach Verlassen der Hilfskraftmaschine bedeutend abzukühlen, so daß er seinerseits befähigt ist, beim Wiedereintritt in den Verdichter kühlend auf das von den vorangehenden Druckstufen geförderte Mittel (Luft oder Gas) einzuwirken und dadurch den Wirkungsgrad des Verdichters zu erhöhen.

Die Anwendung des vorliegenden Verfahrens macht die Benutzung einer besonderen Kraftquelle für den Betrieb der Hilfskraftmaschine entbehrlich. In den Fällen, wo der A^erdichter mittels Dampfturbine angetrieben wurde, hat man bisher in der Regel zum Betrieb der beispielsweise für die Kondensation erforderlichen Hilfskraftmaschine eine kleine Dampfturbine ange\vendet. Die Rechnung zeigt, daß der Gesamtdampfverbrauch bei Anwendung des beschriebenen Verfahrens zum mindesten ebenso gut wird wie bei Verwendung einer Hilfsdampfturbine, welche ihren Abdampf in die Hauptturbine abgibt. Die nach dem beschriebenen Verfahren angeordnete Hilfskraftmaschine (Luftturbine) wird aber in allen Fällen ganz bedeutend leichter, einfacher und billiger und läßt sich auch für so kleine Leistungen sehr vorteilhaft ausführen, wo die Hilfsdampfturbine sozusagen ausgeschlossen ist.

Statt einer Dampfturbine einen Elektromotor anzuwenden, ist nicht überall angängig. Auch will man in der Regel vom elektrischen Strom unabhängig sein.

Es sind zwar schon Pumpenanlagen bekannt geworden, in denen ein Teil des geförderten Wassers zum Betrieb einer Hilfskraftmaschine verwendet wurde. Diese. Anlagen sind aber mit den zur Ausführung des·vorliegenden Verfahrens erforderlichen Vorrichtungen deshalb nicht wesensgleich, weil dort das verbrauchte Wasser in den Saugkanal zurückgeleitet, also auf einen Druck entspannt wurde, welcher ungefähr dem Druck vor dem ersten Laufrad der Kreiselpumpe entspricht, und weil es sich dort für die Hilfskraftmaschine um ein Betriebsmittel handelt, das bei noch so großer Drucksteigerung keine wesentliche Volumenverminderung erfährt, so daß die ganze Anlage bei weitem nicht die Vorteile ausnutzen kann, welche dem vorliegenden Verfahren wegen der Benutzung eines gasförmigen, verdichtbaren Mittels zu eigen sind.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes. Der mit vier Druckstufen ausgerüstete Kreiselverdichter soll Luft ansaugen durch den Stutzen 1 und abgeben durch den Stutzen 2. An letzteren schließt eine Entnahmeleitung 3 an, welche einen Teil der vom Laufrad 7 geförderten Luft zu der umlaufenden Hilfskraftmaschine (Luftturbine) 8 leitet, welche beispielsweise eine Kühlwasserpumpe 9 antreibt. Letztere saugt Wasser durch den Stutzen 10 an und drückt es durch den Stutzen 11 weg. Von der Hilfsturbine 8 wird die verbrauchte Luft mittels der Überführung 12-12™ in den zwischen dem zweitletzten Laufrad 6 und dem letzten Laufrad 7 gelegenen Raum geleitet, mischt sich dort mit der neu ankommenden, von den Rädern 4, 5 und 6 verdichteten Luft und gelangt von neuem in das letzte Laufrad 7. Weil zum Betrieb der Hilfsturbine 8 nur der Druckunterschied ausgenutzt wird, welcher von dem letzten Laufrad 7 erzeugt wird, nimmt die Luft bei der in den Leitkanälen 13 erfolgenden Entspannung nur gerade eine . so große Geschwindigkeit an, daß sie noch mit einem einkränzigen, verhältnismäßig kleinen Laufrad 14 unter Wahrung eines doch guten Wirkungsgrades ausgenutzt werden kann. Die Hilfsturbine ist deshalb von äußerster Einfachheit, bedingt wenig Platz und kleine Herstellungskosten. Für das Anfahren kann die Turbine 8 mittels des Stutzens 15 entweder verdichtete, einem anderen Verdichter oder einem besonderen Behälter entnommene Hilfsluft zugeführt werden, oder es kann daselbst eine Dampfleitung angeschlossen sein. Der Dampf würde durch den Stutzen 16 abströmen. Zwischen die Turbine und den Kreiselverdichter kann ein Kühler 17 eingeschaltet sein, welcher die von der Turbine 8 verbrauchte Luft weit hinunterkühit, so daß sie in dem zwischen den Lauf rädern 6 und 7 befindlichen Raum die daselbst von den vorhergehenden Stufen verdichtete und dabei stark erwärmte Luft herunterkühlt. Bei 23 wird

Kühlwasser in diesen Kühler 17 ein- und bei

24 abgeführt.

Nachrechnungen haben ergeben, daß beispielsweise für einen Verdichter, welcher stündlich 10 000 m³, gleich nahezu 12 000 kg Luft anzusaugen und auf 8 Atm. absolut zu verdichten hat, an dem Austrittsstutzen 3, also hinter dem letzten Laufrad 9600 kg/Stde. Luft zu entnehmen sind zum Betrieb der Luftturbine 8, welche die für die Antriebsturbine des Verdichters benötigten Kondensationsmaschinen antreibt. Das Gewichtsverhältnis der im Kreislauf geführten Hilfsluft zur eigentlich geförderten Nutzluft beträgt demnach rund 100:80, d.h. daß, wenn die dem letzten vorangehenden Laufräder 100 Gewichtsteile Luft zu fördern haben, das letzte Laufrad 180 Teile bewältigen muß. Wenn also die Nutzluftmenge auf ein Viertel, das ist auf 25 Teile des normalen Wertes sinkt, so hat das letzte Laufrad immer noch 105 Gewichtsteile zu fördern und bleibt vor »Pumpen« gesichert. In bezug auf seine normale Fördermenge sind das eben erst 105 : 180 = rund 58 v. H. Wie bereits bemerkt, bewahrt dies auch die vorangehenden Stufen vor »Pumpen«, trotzdem ihre Fördermenge bei diesem Betriebszustand nur

25 v. H. der Normalen beträgt. Die lichten Weiten des letzten Laufrades sind um 80 v. H.

größer zu halten, als wenn die Verdichteranlage ohne das vorliegende Verfahren arbeiten würde. Es erhält deshalb das letzte Laufrad Abmessungen, die nicht allzu klein sind, so daß die Laufkanäle leicht hergestellt und gut bearbeitet werden können. Durch den Kreislauf des Fördermittels zwischen dem Laufrad 7 und der Turbine 8 ist also dafür gesorgt, daß das letzte Laufrad 7 auch bei kleiner Belastung immerhin noch ein so großes Luftvolumen zu bewältigen hat, daß es für sich noch nicht pumpt, und es ist dadurch befähigt, die kritische Fördermenge auch der vorhergehenden Stufen zu verkleinern. Das immerhin erforderliche Abblaseventil 18 wird man mittels der Leitung 19 an den hinter dem Laufrad 6 befindlichen Raum anschließen. Dies bringt den Vorteil, daß durch das Abblasen die der Verdichtung im letzten Rad entsprechende Arbeit nicht verloren geht. Es kann sich als notwendig erweisen, noch ein zweites Abblaseventil 20, und zwar hinter das letzte Laufrad 7 anzuschließen, welches jedoch erst später in Tätigkeit tritt. Dieses ist beispielsweise in die Überströmleitung 21 eingebaut. Die Abblaseluft wird durch besondere Leitkanäle. 22 auf das Laufrad 14 der Turbine 8 geführt und leistet daselbst Arbeit. Diese Luft gelangt alsdann durch die Leitungen 12, I2^ffi und 19 und das Abblaseventil 18 ins Freie oder in den Saugkanal des Verdichters.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zum Betrieb einer Hilfskraftmaschine von Kreiselverdichteranlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfskraftmaschine mittels des verdichteten Mittels (Luft oder Gas) betrieben wird, das dem Verdichter an einer hinter dem zweiten Laufrad gelegenen Stelle entnommen und an einer hinter dem ersten Laufrad befindlichen Stelle zurückgeführt wird.

2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Betrieb der Hilfsmaschine erforderliche Teil des Fördermittels hinter. dem letzten' Laufrad entnommen wird.

3. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Hilfskraftmaschine verbrauchte gasförmige Treibmittel vor der Rückführung in den Kreiselverdichter gekühlt wird, so daß es seinerseits kühlend auf das Fördermittel im Kreiselverdichter wirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.