DE7113528U - Zentrifugalkompressor mit Flüssigkeitsbändern zum Verdichten eines Fluidums - Google Patents

Description

Nederlandse Organisatie voor
Toegepast-Natuurwetenschappelijk
Onderzoek ten behoeve van
Nijverheid, Handel en Verkeer

2 4. JUNI 1974

^ Zentrifugalkompressor mit Flüssigkeitsbändern zum Verdichten eines Fluidums ,>

Die Neuerung betrifft einen Zentrifugalkompressor mit Flüssigkeitsbändern zum Verdichten eines Fluidums und versehen mit einem angetriebenen Rotor mit Düsen für die die Bänder bildende Flüssigkeit. Derartige Kompressoren sind allgemein bekannt und beispielsweise in den DT-Patentschriften 220 894 und 271 626 beschrieben. Die Bänder werden dabei durch eine strömende Flüssigkeit gebildet, die mit hoher Geschwindigkeit durch Öffnungen in einem rotierenden Rotor nach außen tritt.

Die Flüssigkeitsbänder werden dadurch gebildet, daß in dem angetriebenen Rotor mechanische Leistung auf die Flüssigkeit übertragen wird. Um nun im Rotor möglichst viel Energie auf die Flüssigkeit zu übertragen, wird die Flüssigkeit mit einer möglichst niedrigen Geschwindigkeit nahezu axial in den Rotor geführt. Die relative Geschwindigkeit, mit der die Flüssigkeit aus dem Rotor tritt, entspricht unter diesen Umständen jedoch der örtlichen Umfangsgeschwindigkeit des Rotors oder sie ist größer als diese.

Überraschenderweise hat sich nun gezeigt,, daß eine erhebliche Verbesserung des Wirkungsgrads erzielt werden kann,

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wenn die relative Austrittsgeschwindigkeit der Flüssigkeit niedriger als die örtliche Umfangsgeschwindigkeit des Rotors ist. Unter Wirkungsgradverbesserung ist dabei zu verstehen, daß der dem Rotor zugeführte Teil der leistung, der auf das zu verdichtende Fluiclum übertragen wird, "besser ausgenutzt wird.

Eine Verringerung der relativen Austrittsgeschwindigkeit kann prinzipiell durch Drosselung eines Teils der Geschwindigkeitsenergie der Flüssigkeit in den Düsen im Rotor, z.B. dadurch erhalten werden, daß in den Düsen Gazen angebracht werden.

Diese Verringerung der Geschwindigkeit resultiert dann in dickeren Flüssigkeitsbändern, die dadurch "bis zu einem grosser en Durchmesser wirksam sind als die ursprünglichen Flüssigkeitsbänder ohne das Gazepaket in der Düse. Die Flüssigkeitsbänder sind Ms zu einem Durchmesser wirksam, worauf sie in Tropfen auseinanderfallen.

Obwohl die Drosselung eines Teils der Geschwindigkeitsenergie der Flüssigkeit eine Verbesserung des Wirkungsgrads erbringt, wird jedoch kinetische Energie in Wärme umgewandelt, was wieder zu erheblichen Verlusten führt.

Der Neuerung liegt damit die Aufgäbe zugrunde, einen Zentrifugalkompressor mit Flüssigkeitsbändern nach der eingangs genannten Gattung mittels Verringerung der relativen Ausströmgeschwindigkeit der Flüssigkeit aus den Düsen hinsichtlich seines Wirkungsgrads wesentlich zu verbessern, ohne daß ein Energieverlust auftritt. Dies soll durch eine Maßnahme gewährleistet werden, die die Flüssigkeitsbänder über einen möglichst grcwss. Radius hin stabil, d.h. wirksam hält.

Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß die Flüssigkeitseintrittsöffnung des Rotors nahezu in derselben Umfangsfläche des Rotors liegt wie die Austrittsöffnungen der Dueen und daß rings um den Rotor der SintrdttBöffnüng gegenüber eine dem Flüsslgkeitszufuhfceohlitz vorgeordnate ringförmige Flüssigkeitakammer angeordnet ist» und der über den Innendurchmesser angebrachte Zufuhrschlitz mit Leitschaufeln versehen ist« die in bezug auf den Rotor in dessen Drehrichtung etwa tangential zum Rotor gerichtet und für eine absolute Eintrittsgesohwindigkeit der Flüssigkeit zum Rotor ausgelegt sind» die nahezu seiner örtlichen Umfangsgeschwindigkeit entspricht.

Bin Kompressor mit Flüssigkeitsbändern mit einem derartigen Rotor ergibt eine beträchtliche Erhöhung des Wirkungsgrads» einerseits weil die FlUssigkeitsbänder bis zu einem größeren Durchmesser wirksam sind und andererseits» weil weniger Leistung auf die Flüssigkeit übertragen zu werden braucht.

Bei diesem Kompressor mit Flüssigkeitsbändern 1st es nicht möglich» alle erforderliche Leistung in den angetriebenen Rotor zu übertragen. Die Flüssigkeit muß bei Eintritt in den Rotor bereits ziemlich viel kinetische Energie besitzen» so daß eine extra Flüssigkeitspumpe erforderlich ist.

Die Verhältnisse des Rotors lassen sich mit Vorteil so wählen» daß der Flüssigkeit im Rotor keine Leistung zu übertragen werden braucht. Die gesamte erforderliche Leistung wird der Flüssigkeit in der Flüssigkeitspumpe übertragen. Der Rotor des Kompressors mit Flüssigkeitsbändern braucht also nicht mechanisch angetrieben zu werden.

Neben der vollständigen Lösung der gestellten technischen Aufgabe ergibt sich als weiterer bedeutender Vorteil, daß

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die erforderliche Zentrifugalpumpe mit dein Rotor zusammengebaut werden kann, wodurch sich eine kompaktere Baueinheit erzielen läßt. Vorteilhafterweise ist daher die zentrifugale Fitissigkeitszufuhrpumpe in Achsrichtxaig das Rotors angeordnet und mit dem Rotor zu einer Baueinheit vereint. Rings um den Rotor ist ein ringförmiger Flussigkeitsumleitungskanal angeordnet, von dem ein am Innendurchmesser eintretender Zufuhrschlitz der Zentrifugalpumpe liegt. Weiterhin ist am Innendurchmesser ein Atf uhrschlitz gegenüber der Eintrittsöffnung des Rotors angeordnet, der mit in bezug auf den Rotor und in dessen Drehrichtung weitgehend tangential gerichteten Leitschaufeln versehen ist.

Die Neuerung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen in einer "beispielsweise"*.. Ausfuhrungsform dargestellt. Es zeigen:

Flg. 1 einen vertikalen Schnitt durch einen schematisch dargestellten Zentrifugalkompressor mit Flüssigkeits-"bändern mit Merkmalen nach der Neuerung;

Fig. 2 einen Schnitt gesehen in Richtung der Pfeile an der Linie H-II in Fig. 1;

Fig. 3 einen Vertikal schnitt über eine schematisch dargestellte Ausftihrungsform eines mit einer Flüssigkeitspumpe kombinierten Rotors.

Der in Fig. 1 dargestellte Kompressor besteht aus einem Kompressorgehäuse 1, das mit einem Flüssigkeitsbehälter 2 zusammengebaut ist. Zentral im Kompressorgehäuse 1 ist ein Rotor 3 angeordnet, der mit einer Welle 4 fest verbunden ist, die in einem fest mit dem Gehäuse 1 verbundenen Lagergehäuse 5 gelagert ist.

Der Rotor 3 weist Schaufeln 6 zum Ansaugen eines zu verdichtenden Fluidums, z.B. Luft, durch ein Ansaugmundstück

auf. Ferner ist der Rotor 3 mit Düsen 8 versehen, die direkt mit einem im Rotor angeordneten ringförmigen Schlitz 9 verbunden sind, in dem über den ganzen Umfang Schaufeln 10 angebracht sind, und in dem die Flüssigkeit über die Düsen verteilt wird.

Rings um den Rotor 3 befindet sich eine ringförmige Flüssigkeitskammer 11, die den Rotor teilweise umschließt und den Innendurchmesser entlang mit einem Flüssigkeitsabfuhrschlitz 12 versehen ist, der der Zuleitung 18 zum ringförmigen Schlitz 9 gegenüber steht. Im Flüssigkeitsabfuhrschlitz 12 sind Leitschaufeln 13 angebracht, die in bezug auf den Rotor 3 in dessen Drehrichtung tangential gerichtet sind. Der Rotor 3 wird damit durch die tangential gerichtete Flüssigkeit angetrieben.

Die Flüssigkeitskammer 11 ist an eine Flüssigkeitszufuhrleitung 14 angeschlossen), die über eine Regelvorrichtung 15 mit einer Pumpe 16 gekoppelt ist. Die Pumpe 16 ist über die Pumpleitung 17 an den Flüssigkeitsbehälter 2 angeschlossen.

Der Neuerung gemäß liegt die Eintrittsöffnung 18 "ror der die Flüssigkeitsbänder bildenden Flüssigkeit und die Austrittsöffnungen 19 nahezu in derselben Umfangsflache des Rotors 3, und die kürzesten Verbindungen zwischen diesen Öffnungen werden somit durch die Kanäle 8 und 9 gebildet.

Aus dem Schnitt nach Fig. 2 wird deutlich, auf welche Weise die Flüssigkeitsk-Jmer 11 den Rotor 3 umschließt und auch wie die tangentia; gerichteten Leitschaufeln 13 angeordnet sind.

Der Raum, in dem die Flüssigkoitsbänder gebildet werden, wird begrenzt durch die Wände 20 und 21, die von einem Sammelkanal

22 -umschlossen werden, der mit dem Flüssigkeitsbehälter 2 in offener Verbindung steht.

Das verdichtete Fluidum wird auf bekannte Weise im Flüssigkeitsbehälter 2 mit Hilfe der Scheidewände 23 von der Flüssigkeit getrennt und danach v.ber den Austritt 24 abgeführt.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform des neuerungsgemäßen Rotors, wobei der Rotor mit einer zentralen Flüssigkeitszufuhrpumpe 25 kombiniert ist, die einerseits mit einer ringförmigen Flüssigkeitskammer 26 in Verbindung steht, von der der Stutzen 27 mit der Flüssigkeitszufuhrleitung 14 verbunden wird und andererseits mit einem ringförmigen Flüssigkeitsumleitungskanal 28 verbunden ist, von dem ein dem Innendurchmesser entlang angeordneter Zufuhrschlitz 29 der Zentrifugalpumpe 25 gegenüber liegt. Ein entlang dem Innendurchmesser angeordneter Abfuhrschlitz 30 steht der Eintrittsöffnung 18 de3 Rotors 3 gegenüber. Im Abfuhrschlitz 30 befinden sich Leitschaufeln 31, die in bezug auf den Rotor wieder weitestgehend tangential gerichtet sind.

Die Ausführung des neuerungsgemäßen Zentrifugalkompressors mit Flüssigkeitsbändern läßt sich vorteilhaft in einem G-asturbinensyklus einsetzen.

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Claims (1)

1. Nederlandse Organlsatie voor Toegepast

   Schutzanspruch

   Zentrifugalkompressor mit Flüssigkeitsbändern zum Verdichten eines Pluidums und versehen mit einem angetriebenen Rotor mit Düsen für die die Bänder bildende Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitseintrittsöffnung (18) des Rotors (3) nahezu in derselben Umfangsfläche des Rotors liegt wie die Austrittsöffnungen (19) der Düsen (8) und daß rings um den Rotor (3) der Eintrittsöffnung (18) gegenüber eine dem Flüssigkeitszufuhrschlitz (12) vorgeordnete ringförmige Flüssigkeitskammer (11) angeordnet ist,und der über den Innendurchmesser angebrachte Zufuhrschlitz (12) mit Leitschaufeln (13) versehen ist, die in bezug auf den Rotor (3) in dessen Drehrichtung /tangential zum Rofeor gerichtet und für eine absolute Eintrittsgeschwindigkeit der Flüssigkeit zum Rotor ausgelegt sind, die nahezu seiner örtlichen Umfangsgeschwindigkeit entspricht.

   +) etwa