DE369435C

DE369435C - Centrifugal compressor or pump with auxiliary fluid that circulates in U-shaped channels of the barrel and expels the air (or water) inwards at the outer vertex of the channels

Info

Publication number: DE369435C
Application number: DEF37701D
Authority: DE
Original assignee: HERMANN FOETTINGER DR
Current assignee: HERMANN FOETTINGER DR
Priority date: 1913-11-23
Filing date: 1913-11-23
Publication date: 1923-02-19

Description

Kreiselverdichter oder -pumpe mit Hilfsflüssigkeit, die in U-förmigen Kanälen des Laufkörpers umläuft und die Luft (bzw. das Wasser) am äußeren Scheitel der- Kanäle nach innen ausstößt. Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Kreiselverdichter mit Hilfsflüssigkeit, bei dem der Umlauf einer Hilfsflüssigkeit in U-förmigen Kanälen eines Rades und der Ausstoß der Druckluft aus der Flüssigkeit am äußeren Scheitel dieser Kanäle stattfindet. Von bekannten Einrichtungen, die auf diesem Prinzip beruhen, unterscheidet sich der Erfindungsgegenstand dadurch, daß die umlaufenden Stirnwände nur dem Druck der Flüssigkeit ausgesetzt sind, während an derjenigen Stelle des Kreislaufes, an der das Ausmischen der verdichteten Luft stattfindet, ein besonderer Druckraum angeordnet ist, der durch mitumlaufende Wände derart nach innen begrenzt ist, daß die verdichtete Luft von den Stirnflächen des Laufkörpers ferngehalten wird. Aus den im Scheitel des U-förmigen Kreislaufes angeordneten Abscheidungsräunien wird die verdichtete Luft durch eine oder mehrere Leitungen gegen die Welle hin geführt. Infolge dieser Anordnung kann das Rad viel leichter und doch fester gebaut werden, weil seine Stirnwände vom sehr hohen Druck der verdichteten Luft frei bleiben. Die Hilfsflüssigkeit wird in dem Kreiselverdichter einem sehr einfachen Kreisprozeß unterworfen, indem sie im Kreislauf schwungringartig zwischen einem festen Leitapparat und einem diesen umschließenden, durch eine Welle angetriebenen Laufrad in Bewegung erhalten wird.Centrifugal compressor or pump with auxiliary liquid in U-shaped Channels of the running body and the air (or the water) at the outer crown of the channels inwards. A centrifugal compressor forms the subject of the invention with auxiliary liquid, in which the circulation of an auxiliary liquid in U-shaped channels of a wheel and the expulsion of compressed air from the liquid at the outer vertex of these channels takes place. From known institutions based on this principle, the subject matter of the invention differs in that the circumferential end walls only exposed to the pressure of the liquid while at that point of the Circuit in which the mixing of the compressed air takes place is a special one Pressure chamber is arranged, which is bounded inward by co-rotating walls in such a way is that the compressed air is kept away from the end faces of the running body will. From the separation chambers arranged in the apex of the U-shaped circuit the compressed air is directed towards the shaft through one or more lines guided. As a result of this arrangement, the wheel can be built much lighter and yet stronger because its end walls remain free from the very high pressure of the compressed air. The auxiliary liquid becomes a very simple cycle in the centrifugal compressor subjected by swinging in a loop between a fixed diffuser and an impeller that surrounds it and is driven by a shaft in motion is obtained.

Auf der Zeichnung ist der Kreiselverdichter in einigen Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt. Abb. z a zeigt die allgemeine Anordnung des Kreislaufes und der Zu- und Ableitungen. Abb. rb ist ein Längsschnitt einer besonderen Bauart des Turbokompressors, während Abb.2 und 3 Darstellungen der Lufteintrittsstellen und Abb. 4 die Ausmischungsvorrichtung in einigen Ausführungsbeispielen veranschaulichen. -Auf der Welle r ist das Laufrad 2, 3, 4 5 l.efestigt, welches das kleinere Leitrad 6, 7 umgibt. Sobald das Laufrad in Drehung versetzt wird, entsteht zwischen seiner Ausmündungsstelle 5 und seinem Eintritt 2 ein Druckunterschied, wodurch nicht nur das Wasser im Leitapparat 6, 7, sondern auch im Laufrad in einen schwungringartigen Umlauf im Sinne der finit einem Kreis versehenen Pfeile, also im Sinne 2, 3, .1, 5, 6, 7, 2 versetzt wird. Bei genügend schneller Drehung entstellt hei 3 und 4 am äußeren Teil des Laufrades ein wesentlich höherer Druck al bei 5, Ei, ;, 2. Wird ntnt der strömenden Hilfsflüssigkeit z. B. durch Anordnung von Schlitzen an den Schaufeln hei 7, welche durch die hohlen Leitradschaufeln und durch den Stutzen 12 und die Ringkammer 13 Luft ansaugen, eine gewisse Luftmenge zugeführt, so führt die Flüssigkeit die einzelnen Luftblasen mit sich in die Zonen höheren Druckes nach 3 hin, wodurch die Blasen entsprechend verdichtet werden. An oder vor dem Scheitel des schwungringartigen Kreislaufes 1:ei 3 wird der Luft durch Anordnung geeigneter Üffnungen o. dgl. Gelegenheit geboten, in eine Samitiel- oder Ausmischkanimer 8 auszutreten. von der sie durch die Rohrleitungen (), 1o nach außen, z. B. nach einer auf der Welle schleifenden Ringstopfbüchse i i in eine Rohrleitung irgendwohin geführt wird.In the drawing, the centrifugal compressor is in some exemplary embodiments shown schematically. Fig. Z a shows the general arrangement of the circuit and the supply and discharge lines. Fig. Rb is a longitudinal section of a special type of the turbo compressor, while Figures 2 and 3 show the air inlet points and Figure 4 illustrates the blending device in some embodiments. - On the shaft r the impeller 2, 3, 4 5 l. Is fixed, which is the smaller idler 6, 7 surrounds. As soon as the impeller is set in rotation, between its Outlet point 5 and its inlet 2 a pressure difference, which not only the water in the diffuser 6, 7, but also in the impeller in a swing ring-like Circulation in the sense of the arrows provided with a finite circle, i.e. in Meaning 2, 3, .1, 5, 6, 7, 2 is offset. Disfigured when turned fast enough at 3 and 4 on the outer part of the impeller a much higher pressure al at 5, Ei,;, 2. If the flowing auxiliary liquid z. B. by the arrangement of slots on the blades hot 7, which through the hollow stator blades and through the nozzle 12 and the annular chamber 13 suck in air, a certain amount of air is supplied, so leads the liquid follows the individual air bubbles into the zones of higher pressure 3, whereby the bubbles are compressed accordingly. At or in front of the parting of the flywheel-like circuit 1: ei 3 becomes more suitable for the air by arrangement Openings or the like given the opportunity to put in a Samitiel or mixing canister 8 to resign. from which they through the pipelines (), 1o to the outside, z. B. after a on the shaft dragging ring stuffing box i i led into a pipeline somewhere will.

Die von den verdichteten Blasen befreite Flüssigkeit strömt auf dem Wege d., 5, Ei, 7 weiter, um von neuem Luft anzusaugen bzw. zu empfangen.The liquid freed from the compressed bubbles flows on on the path d., 5, egg, 7 in order to suck in or receive fresh air.

Die Zuführung der zu verdichtenden Luft kann auch wie in Abb. 2 an der Stelle 27 geschehen, in welchem Fall sie von außen durch Offnungen oder Schlitze des äußeren Radniantels angesaugt wird. Statt dessen kann die Luft auch unmittelbar an der Welle durch den Ringkanal25 an die innersten Teile des Flüssigkeitsschwungringes geführt werden, wobei dann der aus dem Leitapparat bei 7 nach 2 übertretenden Flüssigkeit eine geeignete Wirbelbildung oder Drehung durch die Leitschaufeln 6, 7 zu erteilen ist. Sellstverständlich können diese drei verschiedenen Zuführungswege für die frische Luft auch zusammen Anwendung finden, uni geeignete Verteilung zu erreichen oder große Luftmengen zu bewältigen.The air to be compressed can also be supplied as shown in Fig. 2 the point 27 happen, in which case they come from the outside through openings or slits of the outer Radniantel is sucked in. Instead, the air can also be immediate on the shaft through the annular channel 25 to the innermost parts of the liquid swing ring are performed, then the liquid overflowing from the diffuser at 7 to 2 to give a suitable vortex formation or rotation by the guide vanes 6, 7 is. You can of course use these three different ways of supplying the fresh Air can also be used together to achieve or uni suitable distribution to cope with large amounts of air.

Abb. 3 zeigt, wie die Luft ini Leitapparat 6, 7 durch Bohrungen 30 in diesem und durch Schlitze oder Löcher bei 31 in die strömende Flüssigkeit eingeführt werden kann, falls dies im Leitapparat selbst geschehen soll.Fig. 3 shows how the air in the diffuser 6, 7 can be introduced through bores 30 in this and through slots or holes at 31 into the flowing liquid, if this is to be done in the diffuser itself.

Ähnlich wie das Einmischen kann auch das Ausmischen bzw. Trennen der verdichteten Luft hei 3 bzw. 8 in sehr verschiedener Weise erfolgen. Abb. .1 zeigt z. B., wie die öffnungen bei 3 mit geeigneten vorspringenden Lochrändern versehen werden können, um den Austritt durch Bildung geeigneter toter Räume hinter den Vorsprüngen zu erleichtern. Die Ausmischkammern 8 können einen zusammenhängenden Ring bilden, von welchem nur ein einziger größerer Kanal 9, io nach außen führt, oder es wird an jedem einzelnen Kanal für die Hilfsflüssigkeit eine getrennte Kammer 8 mit 1 esonderein Abführtingsrohr cl, io angeordnet (Ab]). ibl.Similar to the mixing in, the mixing or separation of the compressed air at 3 or 8 can also take place in very different ways. Fig. 1 shows e.g. B. how the openings at 3 can be provided with suitable projecting hole edges in order to facilitate the exit by forming suitable dead spaces behind the projections. The mixing chambers 8 can form a coherent ring, of which only a single larger channel 9, io leads to the outside, or a separate chamber 8 with a special discharge pipe c1, io is arranged on each individual channel for the auxiliary liquid (Ab]). ibl.

Der Austritt der erwärmten Hilfsflüssigkeit kann z. B. aus der Lalivrinthdiclittnig bei 5, 6 durch die Ringkammer 2o, der Eintritt der gekühlten Flüssigkeit durch den Kanal 22 (oder 32) geschehen (AN), ib@t.The exit of the heated auxiliary liquid can, for. B. from the Lalivrinthdiclittnig at 5, 6 through the annular chamber 2o, the entry of the cooled liquid through the channel 22 (or 32) happen (AN), ib @ t.

Der Laufkörper 2, 3, .1, 5 kann als glatter Rotationskörper finit eingegossenen Karial<< änden ausgeführt sein, oder es werden an einem mittleren gemeinsamen Gußkörper die äußeren t;ogeriförniigeit Kanäle, z. B. durch Keilverbindungen, einzeln angesetzt. Zur Verringerung der Ventilationswirkung kann ein glatter Schutzmantel Herumgelegt werden. Der Querschnitt der einzelnen Kanäle kann viereckig, rund, oval oder mehrfach in einzelne kleinere Teilkanäle durch Kreuz- und Querwände, ähnlich einem Rohrbündel, zerlegt sein, z. B. damit die einzelnen Luftblasen den Teilquerschnitt des Kanals voll ausfüllen unter Bildung einzelner zwischenliegender Wasserpfropfen oder -kolhen, oder z. B. um den Druckunterschied der Flüssigkeit in irgendeinem Kanalquerschnitt möglichst klein zu machen. Ein solcher Druckunterschied ist wegen der Arl:eitsabgal:e der Kanäle an die Flüssigkeit immer vorhanden. Zum Ein- und Ausmischen der Luftblasen kann vorteilhaft die Tatsache verwendet werclen, daß die Blasen in der Flüssigkeit in irgendeinem Querschnitt des Kanals nach dem Punkte kleinsten Druckes des Querschnitts gedrückt werden. Diese Stellen liegen im 'Meridianschnitt nach dein Kriiniinungsmittelpunkt (Abb. ia und b)zti.The running body 2, 3, .1, 5 can be finite as a smooth body of revolution cast-in carials, or it will be on a middle common cast body the outer t; ogeriförniigeit channels, z. B. by spline connections, individually set. A smooth protective jacket can be used to reduce the ventilation effect To be laid around. The cross-section of the individual channels can be square, round, oval or several times into individual smaller sub-channels through cross and transverse walls, similar a tube bundle, be disassembled, e.g. B. so that the individual air bubbles the partial cross-section fill the canal completely with the formation of individual water plugs in between or -kolhen, or z. B. the pressure difference of the liquid in any one To make the channel cross-section as small as possible. Such a pressure difference is due to the arl: eitsabgal: e of the channels to the liquid always exist. For one and Mixing out the air bubbles can be used to advantage the fact that the Bubbles in the liquid in any cross-section of the channel after the point the smallest pressure of the cross-section. These places are in the 'meridional section according to your center of attention (Fig. ia and b) zti.

Als Flüssigkeiten kommen solche, welche die Luft nicht oder möglichst wenig lösen, in Betracht, ferner Flüssigkeiten mit gutem Wärmeübergang, wenn isotherine, solche mit schlechtem Wärmeübergang oder heiße Flüssigkeiten, wenn adiabatische Verdichtung angestrebt wird. Ferner kommen Flüssigkeiten mit möglichst geringer Reibung und - zur Erzielung möglichst hoher Drucke - schwerere Flüssigkeiten (z. B. Tetrabroniazetylen, Salzlösungen, Quecksilber) in Betracht. Für Erzielung möglichst adiabatischer Verdichtung kann die Flüssigkeit durch eine äußere Wärmequelle erhitzt zugeführt werden.Liquids are those that do not, or as far as possible, do not contain the air dissolve little, in consideration, also liquids with good heat transfer, if isotherine, those with poor heat transfer or hot liquids if adiabatic Consolidation is sought. Furthermore, liquids come with as little as possible Friction and - to achieve the highest possible pressures - heavier liquids (e. B. tetrabroniacetylene, salt solutions, mercury) into consideration. For achievement as possible Adiabatic compression allows the liquid to be heated by an external heat source are fed.

Statt der einfachen Schwungringforni des Kreislaufes kann auch eine mehrfach eingebuchtete, im äußeren Teil wellige Profllforin verwendet werden, um z. B. mehrere parallel arbeitende Verdichter zu vereinigen. Die Flüssigkeit durchströmt dabei die festen Leitapparate und die Räder und kehrt durch ein mitumlaufendes mittleres Rohr von dem letzten Leitapparat nach dem ersten Rade zurück. Die Ausmischungskammern und die Zuführungskanäle der frischen Luft sind je parallel geschaltet. Statt dessen können einfache, kreisförmige oder ovale Schwungringkreisläufe nach Abb. i nebeneinander auf eine Welle aufgereiht sein, entweder von gleicher oder verschiedener Größe. Sie können hintereinander oder parallel geschaltet sein. Bei Hintereinanderschaltung muß dem für Hochdruckerzeugung dienenden Kreislauf die Hilfsflüssigkeit mit ungefähr dem gleichen Druck wie die schon vorverdichtete Luft zu--eführt werden. Hierzu kann die Flüssigkeitszuführung 22 (Abb. i b) an einen Hochl;ehälter oder eine sonstige Druckleitung oder an eine auf der gleichen oder einer anderen Welle sitzende -Hilfskreiselpumpe zur Erzeugung des nötigenEinfülldruckes angeschlossen sein. Solche Einrichtungen sind in allen Fällen nötig, wenn die zugeführte Luft höheren Druck als die Atmosphäre besitzt.Instead of the simple swing ring shape of the circuit, a multiply indented, in the outer part wavy Profllforin can be used to z. B. to combine several compressors working in parallel. The liquid flows through it thereby the fixed guide devices and the wheels and sweeps through a revolving middle one Pipe back from the last diffuser after the first wheel. the Mixing chambers and the supply channels for the fresh air are each parallel switched. Instead, simple, circular or oval oscillating rings can be used be lined up next to each other on a shaft according to Fig. i, either of the same type or different size. They can be connected in series or in parallel. When connected in series, the circuit used for generating high pressure must have the Auxiliary liquid with approximately the same pressure as the already pre-compressed air to be led. For this purpose, the liquid supply 22 (Fig. I b) can be connected to a Elevator or other pressure line or to one on the same or Auxiliary centrifugal pump on another shaft to generate the necessary filling pressure be connected. Such facilities are necessary in all cases if the supplied Air has a higher pressure than the atmosphere.

Es ist nicht erforderlich, daß der bisher als Leitapparat 6, 7 bezeichnete Teil stillsteht, er kann auch z. B. im selben Drehsinn wie der Teil 2, 3 umlaufen, d. h. auf einer besonderen, mit kleinerer Umlaufzahl laufenden Welle fliegend oder durch Anordnung einer Hohlwelle, durch welche die Welle des anderen Teiles hindurchgeht, befestigt sein. Dann würde das Rad 2, 3 von außen angetrieben werden müssen, die Hilfsflüssigkeit würde die Luft verdichten und außerdem den Teil 6, 7 antreiben, so daß seine Welle mit bestimmter kleinerer Umlaufzahl nach außen hin mechanische Arbeit abgeben könnte. Bei dieser Anordnung würde der nach innen führende Schenkel 4., 5 kürzer als in Abb. i gezeichnet werden oder ganz wegfallen, während der Radius von 6 entsprechend größer wäre. Durch diese Anordnung könnte ein besonders günstiger Wirkungsgrad unter Umständen erzielt werden. Für Verdichter mit sehr verschiedener Liefermenge können auf ein und derselben Welle verschiedene Räder mit entsprechend verschiedenem Fassungsvermögen angeordnet sein, so daß für volle Lieferung alle parallel arbeiten und durch Abschaltung der einzelnen Größen jegliche Liefermenge bis zur kleinsten herab ökonomisch erzeugt werden kann. Die untätigen Kreisläufe werden dabei durch Ablassen bzw. Anstellen der Flüssigkeit ausgeschaltet bzw. eingeschaltet. Soll statt Luft Wasser gefördert werden, so ist als Hilfsflüssigkeit eine schwere Flüssigkeit (z. B. Quecksilber) zu wählen.It is not necessary that what was previously referred to as diffuser 6, 7 Part stands still, he can also z. B. rotate in the same direction of rotation as part 2, 3, d. H. flying on a special wave running with a smaller number of revolutions or by arranging a hollow shaft through which the shaft of the other part passes, be attached. Then the wheel 2, 3 would have to be driven from the outside Auxiliary liquid would compress the air and also drive parts 6, 7, so that its shaft is mechanical towards the outside with a certain smaller number of revolutions Could give up work. With this arrangement, the inwardly leading leg would 4., 5 can be drawn shorter than in Fig. I or omitted entirely, while the radius of 6 would be correspondingly larger. This arrangement could make a particularly favorable Efficiency can be achieved under certain circumstances. For compressors with very different Delivery quantity can be on one and the same shaft with different wheels accordingly different capacities, so that for full delivery all work in parallel and by switching off the individual sizes, any delivery quantity can be produced economically down to the smallest. The idle cycles are switched off or on by draining or turning on the liquid. If water is to be pumped instead of air, the auxiliary liquid is a heavy one Liquid (e.g. mercury) to be selected.

Der Kreislauf kann beliebige Regelungs-or gane enthalten.The circuit can contain any regulating organs.

Claims

PATENT-AxsrrLCÜr: i. Centrifugal compressor or pump with auxiliary liquid, which circulates in U-shaped channels of the running body and the air (or the water) at the outer apex of the channels inwardly, characterized in that the pressure space enclosed by the running body for the air to be compressed (conveyed Liquid) is limited inwardly by co-rotating walls in such a way that the conveyed Air (liquid) is kept away from the end faces of the impeller.

2. Centrifugal compressor or pump according to claim i, characterized in that the running channels are individually or groups of special separation chambers (8) are assigned, which by individual Pipes (9) to discharge the conveyed air (liquid) to the shaft.

3. Centrifugal compressor or pump according to claims 1 and 2, characterized in that a common separation space (8) is provided in the form of an annular chamber.

Centrifugal compressor or pump Claim i, characterized in that the conveyance of the air (liquid) in one or more bundles of so narrow circumferential channels (2, 3) that the Air bubbles (or plugs of water) fill their cross-section as much as possible and surround them Water (mercury) flasks are formed.

5. Centrifugal compressor or pump according to claim i for conveying with a higher than atmospheric initial pressure, thereby characterized in that the auxiliary liquid in the vicinity of the mixing point by connection with an external pressure source (elevated tank, air tank, auxiliary centrifugal pump, etc.) Like.) Is placed under increased pressure.

6. centrifugal compressor or pump according to claim i, characterized in that the impeller on its outer periphery in individual is split freely expandable parts that converge on a smaller radius.

7th Centrifugal compressor or pump according to claim i, characterized by the arrangement of Control devices (rotating guide vanes, ring valves, ring gates; gate valve O-. Like.) To influence the swing ring flow of the auxiliary liquid or the Air.