DE599122C

DE599122C - Hydraulic rotary compressor for constant and variable pressure at the same number of revolutions

Info

Publication number: DE599122C
Application number: DEK127507D
Authority: DE
Original assignee: REINHARD KLINGELHOEFFER
Current assignee: REINHARD KLINGELHOEFFER
Priority date: 1932-10-28
Filing date: 1932-10-28
Publication date: 1934-06-26

Description

Hydraulischer Rotationskompressor für konstanten und variablen Druck bei gleicher Umdrehungszahl Die Erfindung bezieht sich auf einen. Kompressor, in welchem mittels einer Flüssigkeit Luft oder Gas in einem rotierenden Gehäuse angesaugt und das so entstehende Gemisch durch Zentrifugalkraft verdichtet wird, worauf sich die Luft in einem rotierenden Abscheideraum von der Flüssigkeit trennt und als Druckluft bzw. Druckgas für irgendeinen Zweck verwendet werden kann.Hydraulic rotary compressor for constant and variable pressure at the same number of revolutions The invention relates to a. Compressor, in which sucked in air or gas in a rotating housing by means of a liquid and the resulting mixture is compressed by centrifugal force, whereupon separates the air from the liquid in a rotating separation chamber and as compressed air or pressurized gas can be used for any purpose.

Die ablaufende oder rückfließende Arbeitsflüssigkeit wird dabei durch einen mit dem Kompressionsflügel umlaufenden Rücklaufraum mit radialen Wänden und anschließend durch feststehende Leitkanäle geleitet, um die im Wasser noch enthaltene Energie auszunutzen.The draining or refluxing working fluid is thereby through a return space with radial walls and rotating with the compression wing then passed through fixed ducts to remove those still contained in the water Exploiting energy.

Durch die Erfindung wird diese bekannte Energieausnutzung verbessert, indem tangential gerichtete und regelbare Düsen vor dem feststehenden Rücklaufraum angeordnet sind und außerdem eine Einrichtung vorgesehen ist, die Veränderungen des Innendurchmessers des Wasserringes im Luftabscheideraum ausgleicht und den Innendurchmesser konstant hält.This known energy utilization is improved by the invention, by tangentially directed and controllable nozzles in front of the fixed return space are arranged and also a device is provided, the changes of the inner diameter of the water ring in the air separation space and the inner diameter keeps constant.

Die Erfindung ist in den Fig. i bA9 q. dargestellt.The invention is shown in FIGS. shown.

Das mittels der Hohlwellen b und m in zwei Lagern umlaufende Kompressionsgehäuse C wird entweder unmittelbar oder durch ein Zahnradgetriebe e angetrieben. (Fig. i). Das im feststehenden Leitrada (Fig. i und 3) in der Pfeilrichtung strömende Wasser gelaugt durch den Zuführerring u in das Strahlstück f und von hier durch den. Luftansaugeraum g, wo es Luft aufnimmt, als Wasser-Luft-Gemisch in den Kompressionsflügel h, in welchem die Luft des Gemisches durch Zentrifugalkraft in der Hauptsache isothermisch verdichtet `wird. Im Abscheideraum i trennt sich die Druckluft vom Wasser und geht durch die Leitungen L (Fig. i und z) und die Hohlwelle m zur Verwendungsstelle.The compression housing C, which rotates in two bearings by means of the hollow shafts b and m , is driven either directly or by a gear drive e. (Fig. I). The water flowing in the direction of the arrow in the stationary Leitrada (Fig. I and 3) leached through the feed ring u into the jet piece f and from here through the. Air intake space g, where it takes in air, as a water-air mixture in the compression wing h, in which the air of the mixture is mainly isothermally compressed by centrifugal force. The compressed air separates from the water in the separation space i and goes through the lines L (FIGS. I and z) and the hollow shaft m to the point of use.

Das Wasser aber bildet einen Wasserring vom inneren Durchmesser D und fließt dann mit hoher Geschwindigkeit durch die tangential gerichteten Düsen k (Fig. i und 3) aus. Da die Düsen k aber Beine große entgegengesetzte Geschwindigkeit besitzen, so ist der Ausflußverlust nur die der Differenz dieser Geschwindigkeiten entsprechende Arbeit. Ein großer Teil der dieser Geschwindigkeitsdifferenz entsprechenden zunächst verlorenen Arbeit kann durch das feststehende Leitrad a (Fig. i und 3) wider nutzbar gemacht werden und dann dazu dienen, nicht nur den Wasserreibungswiderstand des Kompressors zum Teil oder ganz zu überwinden, sondern unter Umständen noch etwas zur Luftkompression beizutragen.The water, however, forms a water ring with an inner diameter D. and then flows at high speed through the tangentially directed nozzles k (Figs. i and 3). Since the nozzles k but legs great opposite speed the outflow loss is only that of the difference between these velocities appropriate work. A large part of the corresponding to this speed difference initially lost work can be done by the fixed idler a (Fig. i and 3) re-usable and then serve not only the water friction resistance of the compressor to overcome partially or completely, but possibly something else to contribute to air compression.

Die Höhe des .erzeugten Luftdrucks hängt außer von der minutlichan Umlaufzahl noch von dem Verhältnis Luftmenge : Wassermenge ab. Dieses Verhältnis kann im Grenzfalle gleich Null werden, nämlich dann, wenn keine Luft komprimiert wird. -In diesem Falle wird der Wasserdruck ein Maximum, wobei das Wasser theoretisch mit dergleichen Geschwindigkeit durch die Düsen k fließt, wie sich die Düsen in umgekehrter Richtung bewegen. Der theoretische Austrittsverlust wird in diesem Falle gleich Null, allerdings auch die Kompressionsleistung.The level of the generated air pressure depends on the minute The number of revolutions depends on the ratio of the amount of air to the amount of water. This relationship can in borderline cases become equal to zero, namely when none Air is compressed. -In this case the water pressure will be a maximum, whereby Theoretically the water flows through the nozzles k at the same speed, how the nozzles move in reverse. The theoretical exit loss becomes zero in this case, but so does the compression power.

Bei der wirklichen Kompression der Luft entsteht also auch hier ein Arbeitsverlust durch das aus den Düsen ausfließende Wasser. Dieser kann aber in sehr mäßigen Grenzen gehalten werden, da ja immer nur die Differenz der Düsengeschwindigkeit und der Ausflußgeschwindigkeit in Betracht kommt. Der Wirkungsgrad kann also bei ilz weitem Ausmaße veränderlichem Luftdruck hochgehalten werden, zumal -ein erheblicher Teil der zunächst verlorenen Ausflußgeschwindigkeit im feststehenden Leitrad a wieder nutzbar gemacht wird.When the air is actually compressed, there is also a Loss of work due to the water flowing out of the nozzles. But this can be in very moderate limits, since there is always only the difference in nozzle speed and the outflow velocity comes into consideration. The efficiency can therefore be to a large extent, variable air pressure can be kept up, especially - a considerable one Part of the initially lost outflow velocity in the stationary stator a again is made usable.

Das zur Erzeugungeines bestimmten Drucks notwendige Verhältnis Luftmenge zu Wassermenge läßt sich am einfachsten durch Regelung der pro Zeiteinheit durch die Düsen k fließenden Wassermenge erzielen, also indem man @entsprechend viele Düsen durch Drehen oder Verschieben absperrt.The ratio of the amount of air required to generate a certain pressure The easiest way to determine the amount of water is to regulate the per unit of time the nozzles k achieve the amount of flowing water, i.e. by @ correspondingly many Shuts off nozzles by turning or sliding.

Füreine einwandfreie Regelung von Luftdruck und Luftmenge ist @es von größter Bedeutung, den Innendurchmesser D des Wasserringes im Abscheideraum i unter allen Umständen konstant zu erhalten. Würde sich nämlich der Durchmesser erheblich verkleinern; so könnte unter sonst glichen Umständen nur ,ein erheblich geringerer Luftdruck erzeugt werden, da sich die Luftbläschen von dem Durchmesser D auf den kleineren Durchmesser des neuen Wasserringes hindurcharbeiten müßten, was einer isotherm4-schen Entspannung gleich käme. Man hätte also für den bedeutend kleineren Luftdruck dieselbe Arbeit aufzuwenden wie bei ordnungsmäßigem Betrieb für den größeren Luftdruck: . Da im Kompressor im wesentlichen immer dieselbe Wassermenge umläuft, so kann sich theoretisch der Innendurchmesser des Wasserringes D im Abscheideraum i nicht verändern. Da aber bei der isothermischen Luftkompression der in der Luftenthaltene Wasserdampf kondensiert, so muß sich der Innendurchmesser des Wasserringes allmählich verk.Ieinern..@Es is required for proper regulation of air pressure and air volume of the utmost importance, the inner diameter D of the water ring in the separation space i keep constant under all circumstances. That would be the diameter downsize considerably; so, under otherwise identical circumstances, only one could be significant Lower air pressure will be generated as the air bubbles move away from the diameter D would have to work through the smaller diameter of the new water ring, which would be equivalent to an isothermal expansion. So one would have been significant for him lower air pressure to do the same work as in normal operation for the greater air pressure:. Since essentially always the same amount of water in the compressor Theoretically, the inner diameter of the water ring D in the separation space can be i don't change. Since, however, with isothermal air compression, the one contained in the air If water vapor condenses, the inner diameter of the water ring must increase gradually deny one ..

Eine weitere Schwierigkeit, den LnendurchmesserD konstant zu erhalten, besteht darin, daß bei der isothermischen Luftkompression sehr 'beträchtliche Wärmemengen abzuführen sind. Dieses durch äußere Kühlung wie bisher zu erzielen, ist ohne erhebliche Verluste kaum möglich. Deshalb ist hier eine innere Kühlung durch zu- oder abgeführtes Kühlwasser vorgesehen. Zu diesem Zweck ist bei r der Kühlwasserzufluß angeordnet. Das Kühlwasser vermischt sich bei u mit dem Umlaufwasser und tritt schließlich durch die Bohrungen in dem feststehenden Leitrad a bei s wieder aus.Another difficulty in keeping the inner diameter D constant is that very considerable amounts of heat have to be removed in isothermal air compression. Achieving this through external cooling as before is hardly possible without considerable losses. For this reason, internal cooling is provided here using cooling water that is supplied or discharged. For this purpose , the cooling water inflow is arranged at r. The cooling water mixes with the circulating water at u and finally exits again through the bores in the stationary stator a at s.

Ohne besondere Maßnahme wird der Innendurchmesser D des Wasserringes aus den angegebenen Gründen nicht konstant bleiben und daher die Regelbarken beeinträchtigt. Um leinen konstanten Innendurchmesser zu erzwingen,. ist durch das Standrohr o und die Bohrungen im Zuführungsringe eine Verbindung vom Abscheideraum i zum Ringraum zwischen Zuführungsring tt , und dem Kölbchen t geschaffen.Without special measures, the inner diameter D of the water ring becomes for the reasons given do not remain constant and therefore impair the controllability. To force a constant inside diameter. is through the standpipe o and the bores in the feed rings connect the separation space i to the annulus created between the feed ring tt and the flask t.

Solange der Anfang der Bohrung o im Luftraum sich befindet, drückt der Luftdruck das federbelastete Kölbchen t zurück, so daß der Kühlwasserzutritt offen- ist. Verkleinert sich aber der InnendurchmesserD des Wasserringes so weit, bis der Wasserspiegel die Bohrung o erreicht, so wird diese durch das eintretende Wasser verschossen und die Luft im Ringraum von u kann durch kleine Undichtigkeiten entweichen, so daß das Kölbchen t entlastet wird und den Kühlwasserzufluß so lange schließt, bis durch das austretende Kühlwasser der Innendurchmesser des Wasserrüxges wieder normal geworden ist.As long as the beginning of the hole o is in the air, press the air pressure the spring-loaded flask t back, so that the cooling water access is open. But if the inner diameter D of the water ring decreases so much, until the water level reaches the hole o, this is through the entering Water fired and the air in the annulus of u can through small leaks escape, so that the bulb t is relieved and the cooling water flow for so long closes until the inside diameter of the water ridge is reached by the escaping cooling water has returned to normal.

Der Luftansaugequerschnitt im Ansaugeraum g muß möglichst groß seht, damit der Ansaugeunterdruck möglichst gering wird, da sonst die notwendige Kompressionsarbeit erheblich wächst.The air intake cross-section in the intake space g must be as large as possible, so that the suction vacuum is as low as possible, otherwise the necessary compression work grows significantly.

Die Luft muß . entsprechend fein verteilt werden. Je größer die Luftbläschen im Gemisch sind, desto mehr haben diese im Kompressionsflügel h das Bestreben, zur Drehachse zurückzuwandern; wodurch ein entsprechender Verlust entsteht. Anderseits dürfen die gebildeten Luftbläschen auch nicht klein sein, weil sie sonst im Luftabsclheiderau=i nicht rechtzeitig ausgeschieden werden können.The air must. be distributed accordingly finely. The larger the air bubbles are in the mixture, the more they strive in the compression wing h to To wander back the axis of rotation; resulting in a corresponding loss. On the other hand the air bubbles formed must not be small either, because otherwise they are in the Luftabsclheiderau = i cannot be eliminated in time.

Außerdem darf im Ansaugeraum g keinerlei Zwang durch Schaufeln ausgeübt werden, da auf der Druckseite der Schaufeln sonst anstatt seines Ansaugens von Luft ein Herausschleudern des Arbeitswassers 'erfolgen würde. Schaufeln dürfen also im Ansaugeraum nicht vorbanden sein, sondern die Schaufeln des Strahlstückes f müssen Beine solche Neigung haben, däß das Wasser-Luft-Gemisch durch den Kompressionsflügelh (Fig. a) möglichst stoßfrei aufgenommen wird: Würde man den Kompressionsflügel aus einem Stück; also mit durchgehenden Schaufeln anfertigen, so würde eine Entmischung des Wasser-Luft-Gemisches erfolgen, weil die Luftbläschen im Wasser stets das Bestreben haben, von Orten höheren Drucks zu Orten niedrigeren Drucks zu wandern. Um diese Entmischung zu verhindern, besteht der Kompressionsflügelk in für Gase oder Flüssigkeiten bekannter Weise aus mehreren Schaufelringen mit versetzten Schaufeln (Fig. i und 2), so daß beim Übergang von ,einem zum andern. Schaufelring stets mehr entmischtes mit weniger entmischtem Wasser-Luft-Gemisch zusammentrifft und daher die richtige Mischung erhalten bleibt.In addition, no force whatsoever must be exerted by shovels in the suction space g otherwise instead of sucking in air on the pressure side of the blades the working water would be thrown out. So shovels are allowed in the The suction area must not be pre-banded, but the blades of the jet piece f must Legs have such a tendency that the water-air mixture passes through the compression wing (Fig. A) is recorded as smoothly as possible: If you were to take the compression wing off one piece; So make with continuous shovels, so a segregation would of the water-air mixture because the Air bubbles in the water always strive to move from places of higher pressure to places of lower pressure to hike. To prevent this segregation, there is a compression wing in a manner known for gases or liquids from several blade rings with offset Shovels (Fig. I and 2), so that the transition from one to the other. Blade ring more and more segregated meets less segregated water-air mixture and therefore the right mix is retained.

Somit sind alle Bedingungen für einen guten. Wirkungsgrad bei in weiten Grenzen veränderlichen Kompressionsdrücken bei gleicher minutlicher Umlaufzahl erfüllt.Thus, all conditions are for a good one. Efficiency at in wide Limits of variable compression pressures met with the same minute number of revolutions.

Die Kompression braucht selbstverständlich nicht bei Atmosphärendruck zu beginnen, sondern ies können aus deinem Vakuum Gase oder Dämpfe angesaugt und komprimiert oder kondensiert werden.The compression does not, of course, take place at atmospheric pressure to begin with, but ies can be sucked in and out of your vacuum gases or vapors be compressed or condensed.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Hydraulic rotary compressor for constant and variable pressure at the same number of revolutions at which the one rotating Vessel circulating Arbieitswasser near the axis sucks in air, this water-air mixture on its further path in a compression wing pressurized and the so, the resulting compressed air is separated from the water in its separation space and while the deaerated water is passed through a with guide vanes. flows through the last return space, characterized in that between the separation space (i) and the return space (a) tangentially directed nozzles (k) are arranged, those for regulating the pressure level and the amount of compressed air are partially or completely closed can be.

2. Hydraulic rotary compressor according to claim i, characterized in that that in the separation room (i) a standpipe (o) is provided which has a bore in the feed ring (u), a valve piston (t) mounted in this like this can be connected to the cooling water supply pipe that the inner diameter of the water ring (D) remains unchanged.