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Anlage zum Patentgesuch der
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Klöckner-Humboldt-Deutz Aktiengesellschaft Verdichter Die Erfindung
bezieht sich auf einen Verdichter, insbesondere eine Flüssigkeitsring-Gaspumpe,
bestehend aus einem Gehäuse, in welchem ein Rotor gelagert ist.
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Bei Flüssigkeitsringgaspumpen ist ein Schaufeln tragender Rotor in
einem zylindrischen Gehäuse exzentrisch gelagert.
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Beim Drehen des Rotors entstehen, begrenzt durch dessen Nabe, den
konzentrischen in der Pumpe umlaufenden Flüssigkeitsring und die Schaufeln Arbeitsräume,
deren Volumen sich bei der Drehung vom oberen zum unteren Scheitelpunkt vergrößert
und nach Uberschreitung des unteren Scheitelpunktes wieder verkleiner, Das ergibt
bei der gleichmäßigen Verteilung der Arbeitsräume am Umfang des Rotors ein kontinuierliches
Ansaugen und Ausstoßen von Gasen.
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Derartige Verdichter werden unter anderem als Vakuum-Gaspumpen in
der Chemie und anderen Industriezweigen eingesetzt, wobei in manchen Fällen das
Problem besteht, einen Raum zu evakuieren, der mit einem Gas oder Dampf ausgefüllt
ist, welches bei einem bestimmten Druck unterhalb einer bestimmten Temperatur aus
der gasförmigen in die flüssige bzw. feste Phase übergeht und in diesem Zustand
nicht mehr ohne weiteres förderfähig ist.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Verdichter der eingangs
geschilderten Art zu konzipieren, der in einfacher Weise eine sichere und störungsfreie
Förderung derartiger Gase bei nahezu beliebigen Temperaturverhältnissen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gehäuse in an sich bekannter
Weise ein Mittelteil umfaßt, welches an beiden Endbereichen durch Stirnplatten begrenzt
wird und daß wenigstens das Mittelteil mit Einrichtungen zur Wärmeübertragung ausgerüstet
ist. Auf diese Weise können in den Arbeitsräumen des Verdichters praktisch die Temperaturen
eingestellt werden, die erforderlich sind, um das Fördermedium im gas- bzw. dampfförmigen
Zustand zu halten, so daß eine einwandfreie Förderung gewährleistet ist.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Einrichtungen zur Wärmeübertragung
als Rohre ausgestaltet, welche auf der Oberfläche des Mittelteils befestigt sind.
Die Rohre können von kreisförmigem, von halbkreisförmigem oder auch beliebigem Querschnitt
sein und werden zweckmäßigerweise auf dem Mittelteil angeschweißt. Besonders vorteilhaft
im Sinne einer effektiven Wir'mübertragung ist es, auch die Stirnplatten mit derartigen
Rohren auszurüsten. Dabei kann jede beliebige Anordnung der Rohre gewählt werden,
so daß das in den Rohren strömende Wärmeträgermedium entweder in Längsrichtung oder
in Umfangsrichtung zu dem Mittelteil strömen kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Einrichtungen
zur Wärmeübertragung als Kanäle ausgestaltet, welche in der Wandung des Mittelteils
verlaufen. Die Kanäle können hierbei von beliebigem Querschnitt sein. Auf diese
Weise ergibt sich eine besonders kompakte Bauweise des erfindungsgemäßen Verdichters.
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Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sind die Einrichtungen
zur Wärmeübertragung als elektrische Heizung ausgestaltet. Hierbei kommen beispielsweise
elektrische Widerstandsheizungen der verschiedensten Arten in Betracht, welche in
irgendeiner Weise eine flächenhafte Beheizung ermöglichen. Von besonderem Vorteil
ist hierbei die feinstufige und genaue Temperaturregelungsmöglichkeit.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Einrichtung
zur Wärmeübertragung ein das Mittelteil mit Abstand umgebender Mantel. Der Zwischenraum
zwischen Mantel und Mittelteil kann hierbei der Führung eines Wärmeträgermediums
dienen, wobei es zweckmäßig sein kann, in diesem Zwischenraum Leitbleche zur Erzeugung
einer kontrollierten Strömung unterzubringen.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung stehen die Endbereiche
des Mittelteils über Flansche mit den Stirnplatten in Verbindung. Insbesondere bei
höheren Temperaturen muß
mit starken Wärmedehnungen gerechnet werden,
so daß durch eine derartige Verbindung des Mittelteils mit den Stirnplatten eine
weitgehend behinderungsfreie Dehnung des Mittelteils gewährleistet ist.
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Schließlich sind die Stirnplatten mit Lagergehäusen ausgerüstet, in
welchen Kanäle zur Führung eines Wärmeträgermediums angeordnet sind.
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Die Zuverlässigkeit einer Schmierung wird unter anderem durch die
Viskosität des Schmiermittels und damit durch dessen Temperatur beeinflußt.Durch
die Anordnung von Kanälen zur Führung eines Wärmeträgermediums im Bereich der Lagergehäuse
besteht die Möglichkeit, die Temperatur des Schmiermittels und des Lagers genau
einzustellen. Muß beispielsweise aufgrund der Eigenart des zu fördernden Gases das
Verdichtergehäuse aufgeheizt werden, wird eine Kühlung des Lagergehäuses erforderlich,
so daß Wärme vom Lagergehäuse auf das Wärmeträgermedium übertragen wird. Falls jedoch
das Verdichtergehäuse gekühlt werden muß, kann über die erfindungsgemäßen Kanäle
auch eine Beheizung des Lagers bewirkt werden, so daß sich der Wärmefluß nunmehr
in Richtung auf das Lagergehäuse hin vollzieht.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden,
zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel.
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Es zeigen: Fig.1 eine erfindungsgemäße Flüssigkeitsring-Gaspumpe im
Längsschnitt, Fig. 2 einen Querschnitt in Fig. 1 gemäß Linie II - II, In Fig. 1
bezeichnet 1 das Gehäuse einer Flüssigkeitsring-Gaspumpe 2. Das Gehäuse besteht
aus einem zylindrischen Mittelteil 3, welches an beiden Endbereichen durch Stirnplatten
4 und 5 im wesentlichen abgeschlossen wird.
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Ein Rotor 6 ist in Lagern 7 und 8 im Innenraum des Mittelteils 3 exzentrisch
angeordnet. Der Rotor 6 ist mit in Drehrichtung 9 gekrümmten Schaufeln 10 ausgerüstet.
Der Antrieb des Rotors 6 erfolgt in an sich bekannter Weise mittels zeichnerisch
nicht dargestellter Antriebselemente.
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Mit ii und 12 sind Saug- bzw. Druckstutzen der Flüssigkeitsring-Gaspumpe
bezeichnet, welche an den Stirnplatten 4 und 5 befestigt sind.
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Zum Betrieb der Flüssigkeitsring-Gaspumpe 2 wird diese über in der
Zeichnung nicht dargestellte Einrichtungen mit einer Betriebsflüssigkeit beschickt,
welche durch die Drehbewegung
des Rotors 6 einen rotierenden Flüssigkeitsring
13 bildet.
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Der rotierende Flüssigkeitsring verläuft konzentrisch zum Mittelteil
3 und ist in Fig. 2 gestrichelt dargestellt.
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Aufgrund der exzentrischen Lagerung des Rotors 6 ergeben sich, durch
die Nabe 6' des Rotors ,die Schaufeln 10 und die Oberfläche des Flüssigkeitsringes
13 begrenzt, Arbeitsräume 14, welche von einem Punkt 15, dem oberen Scheitelpunkt
des Umfanges der Nabe 6' beginnend, sich in Richtung des Pfeiles 9 bis zum unteren
Scheitelpunkt 16 zunächst erweitern und von hier an wiederum bis zum oberen Scheitelpunkt
15 verkleinern.
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Auf diese Weise ergibt sich im Verlauf der Umdrehung des Rotors 6
in den Arbeitsräumen 14 zwischen dem oberen Scheitelpunkt 15 und dem unteren Scheitelpunkt
16 eine Saugwirkung und im übrigen Bereich eine Druckwirkung, so daß das zu fördernde
gasförmige Medium über Ansaugöffnungen 17 in die Arbeitsräume 14 der FlUssigkeitsring-Gaspumpe
2 eingesogen und über Ausstoßöffnungen 18 aus diesen Arbeitsräumen herausgedrückt
wird. Die Ansaug- und Ausstoßöffnungen 17 und 18 sind in Steuerscheiben 19 und 20
untergebracht und in Fig. 2 gestrichelt dargestellt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich
ist, werden die Steuerscheiben 19 und 20 zwischen dem Mittelteil 3 und den beiden
Stirnplatten 4 und 5 gehalten. Die Befestigung der Stirnplatten 4 und 5 an beiden
Endbereichen des Mittelteils 3 erfolgt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel erfindungsgemäß
über Flansche 21 und 2S, welche Flansche 23 und 2 des Mittelteils 3 hintergreifen
und über eine Anzahl
Schrauben 25 mit den Stirnplatten 4 und 5
in Verbindung stehen.
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Besonders vorteilhaft im Sinne der Erfindung ist es, diese Schrauben
25 als Dehnschrauben auszubilden, so daß thermisch bedingte Dehnungen problemlos
aufgenommen werden können.
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Werden derartige Verdichter als Vakuum-Gaspumpen eingesetzt, muß naturgemäß
in Abhängigkeit von der Temperatur des Fördermediums und dem zu erreichenden Vakuum
durch zweckmäßige Auswahl der Betriebsflüssigkeit dafür Sorge getragen werden, daß
deren Dampfdruck nicht unterschritten wird.
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Auf den Mittelteil 3 sind im Querschnitt halbkreisförmige Rohre 26
angeschweißt, welche der Führung eines Wärmeträgermediums dienen. Demzufolge stehen
die Rohre 26 über eine gestrichelt dargestellte Leitung 27 mit einem Wärmetauscher
as in Verbindung. Im Verlauf der Leitung a7 ist weiterhin eine Pumpe 29 angeordnet.
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Die Einrichtung zur Wärmeübertragung ist somit bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
als ein durchgehendes Rohr ausgestaltet, dem ein Wärmeträgermedium über einen Anschluß
30 zugeführt und aus welchem das Wärmeträgermedium über einen Anschluß 31 abgezogen
und anschließend im Kreislauf geführt wird.
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Die Lagerungen 7 und 8 sind in Lagergehäusen 32 und 33 untergebracht,
welche mit Kanälen 34 ausgerüstet sind, durch die ein Wärmeträgermedium gefördert
wird.
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Letzteres wird über eine Leitung 55, in deren Verlauf ein Wärmetauscher
36 und eine Pumpe 37 angeordnet sind, im Kreislauf geführt. Die Anordnung der Kanäle
3 in den Lagergehäusen 32 und 33 muß hierbei in dem Fachmann geläufiger Weise derart
erfolgen, daß eine optimale Kühlwirkung erzielt wird.
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Zur Inbetriebnahme wird der erfindungsgemäße Verdichter vor dem Beginn
der Förderung mittels der gezeigten Einrichtung zur Wärmeübertragung auf eine Temperatur
aufgeheizt, die von der Art des zu fördernden Gases oder Dampfes abhängig ist und
eine einwandfreie Förderung gewährleistet.
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Nach Abschluß der Aufheizphase beginnt die Förderung, wobei das zu
fördernde Medium über den Ansaugstutzen 11 in die Flüssigkeitsring-Gaspumpe 2 eintritt-und
diese über den Druckstutzen 12 wieder verläßt.