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Umlaufender hydraulischer Verdichter Die vorliegende Erfindung betrifft
umlaufende hydraulische Verdichter, die zum Ansaugen und Verdichten von Luft und
anderen Gasen dienen und in gleicher Weise als Vakuum- oder Flüssigkeitspumpen verwendbar
sind. Es sind bereits Verdichter dieser Art bekannt, bei denen in einem Gehäuse
ein oder mehrere Schaufelräder umlaufen, deren Radzellen zum Teil mit Flüssigkeit
gefüllt sind und bei welchen die Hubbewegung des kreisenden- Flüssigkeitsringes
in den Radzellen durch periodisch sich wiederholende kurvenähnliche Verengungen
und Erweiterungen hervorgerufen wird.
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Der Erfindungsgegenstand unterscheidet sich nun von den bisherigen
Verdichtelrn dieser Art dadurch, daß die Verengungen und Erweiterungen an einer
feststehenden Ringwulst angeordnet sind, welche von den über die Schaufelenden des
Schaufelrades oder Laufrades hinaus verlängerten Deckelplatten überall seitlich
begrenzt ist. Hierdurch wird der Vorteil .erzielt, daß eine Reibung zwischen dem
kreisenden Flüssigkeitsring und dessen seitliche Begrenzungsflächen vermieden wird,
da sich die verlängerten Deckelplatten des Laufrades mit derselben oder annähernd
derselben Geschwindigkeit drehen wie der Flüssigkeitsring.
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In vielen Fällen hat ,es sich zweckmäßig gezeigt, auch die Schaufeln
zu beiden Seiten der steuernden Ringwulst bis an den äußeren Umfang der Erweiterungen
zu verlängern, da in diesem Falle der Flüssigkeitsring aus den verlängerten Schaufeln
nicht heraustritt und infolgedessen .eine Erhöhung .der Umlaufgeschwindigkeit und
hierdurch bedingte Stoßverluste vermieden werden. Die kurvenförvaigen Verengungen
und Erweiterungen an der Ringwulst können sich entweder radial oder axial oder auch
gleichzeitig radial und axial erstrecken. Durch die letztgenannte Anordnung wird
gegenüber einer Ausführungsform, bei welcher die Verengungen oder Erweiterungen
nur in radialer oder axialer Ausführung verlaufen, der Vorteil einer Vergrößerung
des Hubvolumens ohne Vergrößerung der Gehäuseabmessungen erzielt.
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Die beiliegende Zeichnung zeige zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes,
und zwar ist Abb. i ein Schnitt in Achsrichtung durch einen gemäß der Erfindung
ausgeführten Verdichter mit radial angeordneten Erweiterungsräumen und Abb. 2 ein
Schnitt durch Abb. i in Richtung der Linie A-B, während Abb. 3 einen Schnitt in
Achsrichtung durch den oberen Teil eines Verdichters darstellt, bei welchem sich
die Verengungen und Erweiterungen an der Ringwulst gleichzeitig radial und axial
erstrecken.
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In den Abb. i und 2 ist i ein in einem durch Gehäusedeckel 2 abgeschlossenen
Gehäuse 5 umlaufendes Schleuderrad, von dessen Nabe sich geradlinig verlaufende
oder beliebig gekrümmte Schaufeln 27 radial nach außen erstrecken, die in axialer
Richtung
durch Deckelplatten 28 abgeschlossen werden. Hierdurch
entstehen einzelne, in sich abgeschlossene Radzellen, so daß .ein Obertreten von
verdichtetem Gas in die nächstfolgende Radzelle, in der die Verdichtung noch niedriger
ist, nicht stattfinden kann. An dem inneren Umfang des Gehäuses 5 ist erfindungsgemäß
eine feststehende Ringwulst vorgesehen, welche ,eine Anzahl, im vorliegenden Falle
vier, radiale Erweiterungen i i aufweist und zu beiden Seiten von. den über die
Schaufelenden des Laufrades i hinaus, verlängerte Deckelplatten 28 begrenzt
ist. Die Schaufeln 27 sind bei der dargestellten Ausführungsform neben der
steuernden Ringwulst ebenfalls bis an deren äußeren Durchmesser verlängert, so daß
der an diesen Stellen befindliche Teil des Flüssigkeitsringes während des Umlaufs
keine Erhöhung seiner Umfangsgeschwindigkeit brfährt und hierdurch bedingte Stoßverluste
vermieden werden. Während der Vorbeibewegung -der Radzellen an den Enveiterungsraum@en
i i wird ein Teil der Flüssigkeit in die Erweiterungsräume geschleudert, so daß
sich die Flüssigkeit von der Nabe ablöst und die innere Begrenzung des Flüssigkeitsringes.
etwa die in Abb. z strichpunktierte Lage einnimmt. Gleichzeitig wird durch in der
Nabe des Schleuderrades i vorgesehene Öffnungen oder Saugschlitze: 7 und entsprechend
angeordnete Saugschlitze eines zugleich als Lagerträger für das: Schleuderrad i
dienenden Verteilers 6 eine bestimmte Luft- oder Gasmenge angesaugt. Die Saugschlitze
am äußeren Umfange des Verteilers 6 stehen mit einem zur Saugleitung führenden Kanal
9 des Verteilers 6 in Verbindung. Nach erfolgtem Ansaugen gelangt die betreffende
Radzelle bei weiterer Drehung an die Stellen des Gehäuses 5, an denen sich der Gehäuseumfang
eng an die radialen Schaufelenden anschließt, so daß die in der Radzelle befindliche
Flüssigkeit gezwungen wird, wieder radial nach innen zurückzutreten. Hierbei wird
-das angesaugte Gas- oder Luftvolumen verdichtet und hierauf durch Druckschlitze
,oder Öffnungen 8 in der Radnabe und entsprechende, mit einem Druckkanal io in Verbindung
stehende Druckschlitze im Verteiler 6 in die Druckleitung abgeschoben.
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Durch die-Verlängerung der Deckelplatten 28 über die an dem
inneren Umfang der Ringwulst liegenden Schaufelenden hinaus bis an den .äußeren
Durchmesser der Ringwulst wird der Vorteil erzielt, daß eine Reibung zwischen dem
kreisenden Flüssigkeitsring und dessen seitlichen Begrenzungsflächen vermieden wird,
da die Umlaufgeschwindigkeit des Flüssigkeitsringes und der Deckelplatten
28
dieselbe oder annähernd dieselbe ist.
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Der Antrieb des Schleuderrades i erfolgt durch eine mit der einen
Stirnseite des Schleuderrades i verbundene Welle q., die im Gehäusedeckel gelagert
ist und. an ihrem Ende einen zur Kupplung mit einer beliebigen Antriebsmaschinle
dienenden Kupplungsflansch 3 trägt.
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Es empfiehlt sich, die Höhe der Erweiterungsräume i i in radialer
Richtung nicht allzu groß zu machen. Die Umfangsgeschwindigkeit des mit dem Schaufelrad
umlaufenden Flüssigkeitsringes wird nämlich um so größer, je weiter sich sein äußerer
Umfang an den Erweiterungsstellen i i vom Umfang des Schleuderrades entfernt. Wenn
nun die äußeren Flüssigkeitsschichten an den verengten Stellen wieder in das Schleuderrad
eintreten, so treten Stoßverluste und Wirbelungsverluste ein, durch die der Wirkungsgrad
ungünstig beeinflußt wird. Es ist also vorteilhaft, am Verdichterumfange eine größere
Anzahl von Erweiterungsräumen anzuordnen, wobei deren radiale Höhe bei gleicher
Ansaugleistung geringer sein kann als bei einer kleineren Anzahl von Erweiterungsräumen.
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Die Ansaugleistung des Verdichters ist abhängig von der Anzahl und
Größe der Erweiterungsräume und der Drehzahl des Schleuderrades. Man karm also zur
Erreichung größerer Leistungen die. Schleuderradzellen beliebig breit machen, oder
man kann auch mehrere Schleuderräder oder Verdichter nebeneinander anordnen.
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Der in :einem Schleuderradierreichte Höchstdruck des zu verdichtenden
Mittels ist abhängig von dem Durchmesser des Schleuderrades und. seiner Drehzahl
sowie zum Teil von dem spezifischen Gewicht der verwendeten Flüssigkeit. Der Verdichtungsdruck
kann naturgemäß nicht höher sein als die am äußersten Umfang des Flüssigkeitsringes
auftretende Zentrifugalkraft, so daß der Flüssigkeitsring am äußeren Umfang der
Schleuderradzellen als vollkommenes, sicheres Abdichtungsmittel dient. Zur Erreichung
höherer Drücke kann die Verdichtlmg gegebenenfalls in mehreren Stufen vorgenommen
werden, wobei zweckmäßig hinter jeder Stufe ein Zwischenkühler angeordnet wird.
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Die Kühlung des verdichteten Gases kann beispielsweise auch in der
Weise erfolgen, daß ein Kühlmittel in die Saugleitung eingeführt wird, das infolge
des höheren spezifischen Gewichtes sofort nach außen geschleudert wird, so daß das
verdichtete Gas oder die Luft vollkommen frei von Feuchtigkeit ist. -Die in Abb.
3 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen
Ausführungsform dadurch, daß sich die kurvenförmigen Verengungen und Erweiterungen
an der Ringwulst :nicht nur radial,
sondern, gleichzeitig radial
und axial erstrecken. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, daß bei gleichen Gehäuseabmessungen
ein größeres Hubvolumen gefordert werden kann. Die radialen Erweiterungen der Ringwulst
sind in Abb. 3 durch die schraffierte Fläche b und die axiales Erweiterungen durch
die gestrichelte Linie a angedeutet.
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Die Erfindung ist natürlich im einzelnen nicht auf die dargestellten
Ausführungsformen beschränkt, vielmehr ist es beispielsweise nicht unbedingt erforderlich,
daß die Schaufeln neben der steuernden Ringwulst bis an deren äußeren Durchmesser
verlängert sind, sondern die Anordnung kann natürlich auch so getroffen werden,
daß die verlängerten Deckelplatten des Laufrades dicht an den Seitenflächen der
steuernden Ringwulst anliegen.
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Auch sonst können im Rahmen der Erfindung verschiedenartige bauliche
Änderungen vorgenommen werden.