DE831805C - Verfahren zum Erzeugen hoher Druecke bei fluessigen oder gasfoermigen Arbeitsmitteln - Google Patents

Verfahren zum Erzeugen hoher Druecke bei fluessigen oder gasfoermigen Arbeitsmitteln

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DE831805C
DE831805C DE1949P0036158 DEP0036158D DE831805C DE 831805 C DE831805 C DE 831805C DE 1949P0036158 DE1949P0036158 DE 1949P0036158 DE P0036158 D DEP0036158 D DE P0036158D DE 831805 C DE831805 C DE 831805C
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DE
Germany
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rotor
runner
liquid
centrifugal
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DE1949P0036158
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English (en)
Inventor
Hermann Heikhaus
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HERMANN HEIKHAUS
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HERMANN HEIKHAUS
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D5/00Pumps with circumferential or transverse flow
    • F04D5/001Shear force pumps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  • Verfahren zum Erzeugen hoher Drücke bei flüssigen oder gasförmigen Arbeitsmitteln Die bekannten, schnell umlaufenden Pumpen und Kompressoren mit zahlreichen Laufrädern besitzen eine verwickelte Bauart, welche dadurch bedingt ist, daß in jeder der zahlreichen Druckstufen nur ein Teil des zu erzielenden Gesamtdruckes erzeugt wird. Die Herstellung solcher Maschinen ist kostspielig und erfordert eine lange Bauzeit. Wenn es gelingt, den gewünschten Enddruck in nur einer Druckstufe oder einer geringen Zahl von Druckstufen zu erreichen, dann wird hierdurch eine wesentliche Vereinfachung der Rauart und eine Verbilligung der Kreiselpumpen und Kreiselkompressoren erreicht. Die Ursache der umständlichen Bauart der bisherigen :Maschinen mit ihren zahlreichen Läufern liegt darin, daß diese Pumpen hauptsächlich das Schleuderprinzip zum Verdichten benutzen, wobei gewöhnlich durch ein Laufrad jeweils nur in Teil einer Atmosphäre Druck in einer Stufe geleistet werden kann.
  • Das Neue besteht in einem Verfahren zum Erzeugen von hohen Drücken von Flüssigkeiten, Luft, Gasen, Dämpfen o. dgl. in Kreiselpumpen oder Kreiselverdichtern, das besonders dadurch gekennzeichnet ist, daß die Arbeitsmittel in spiralige Rohrleitungen oder in spiralige Kanäle von umlaufenden Maschinenteilen der Pumpe oder des Verdichters eingeführt werden, wobei die Rohre oder Kanäle derartig geformt sind, daß sie den in ihnen befindliehen Mitteln eilte möglichst große Berührungsoherfläche bieten, so ciaß diese Medien durch Vlä chenreibung mitgenommen und durch Stauung zusammengepreßt werden.
  • In der Zeichnung ist \111r. i eitle schematische Darstellung zur Erläuterung der grundsätzlichen Wirkungsweise des -_erfahrens in einem Querschnitt, in welchem ein Rohr in Schneckenform um eilte Drehachse gewickelt ist, wobei der Kreiscluerschiiitt des Rohres flachgedrückt wurde; .\111r. 2 ist eine Vorderansicht der gleichen Anordnung in Achsrichtung gesehen zur Erläuterung der Schneckenforin des Rohres. In beiden Darstellungen ist durch Pfeile die Drehrichtung des umlaufenden Körpers sowie der Eintritt und Austritt der Betriebsmittel gekennzeichnet; :\1)1i.3 ist ein Querschnitt durch eilte Kreiselpumpe oder einen Kreiselverdichter im Sitine der vorliegenden Erfindung in einer beispielhaften Ausführung; Alb. 4 eilte Vorderansicht des Läufers der :11r11. 3, welche die Spiralform der Kanäle zeigt: :\1r11.5 die Vorderansicht einer Gesamtanlage eines Kreiselverdichters, insbesondere zum Verdic'hteil von gasförmigen 'Mitteln, wobei die hei Betrieb unter Druck stehenden flüssigen Mittel einen Kreislauf vollführen.
  • In den Abbildungen bezeichnen die Buchstaben a ein flachgedrücktes Rohr, welches zii einer Schnecke c- aufgewickelt wurde, b eine Drehachse. auf welcher das Rohrsystem befestigt ist, c- di° Rohrschnecke. d den Läufer, e Kanäle iin Läufer d, f Hohlräume ini Läufer zur Einführung der BetriebsinIttel in die Kanäle des Läufers, g ein Zwei , - t 'li-es Gehäuse, li die schneckenförmi-en Kanäle el I im Läufer d, i den Eintritt der gasförmigen Mittel, welche verdichtet werden sollen, in das Innere eines Gehäuses in der Nähe der Drehachse, k Abstreifer, welche verhindern sollen, daß ein flüssiges Hilfsrnittel, welches unter Druck stellt und in der Maschinenanordnung umläuft, dNri ihm zugeteilten Sektor der Hohlräume f überschreitet, I den Austritt der unter Druck stehenden Mischung von gasf('irinigen und flüssigen Arbeitsmitteln aus dem Gehäuse und Leitung derselben in den Abscheidet in, in einen Abscheidet, ein geschlossenes Gefäß, in dessen unterem Teil sich die flüssigen -Mittel unter Druck sammeln und die gasförmigen Mittel unter Druck nach oben entweichen, )t einen Kühler, in tvclclieni'den flüssigen, umlaufenden Mitteln durch Abkühlung die Kompressionswärme genommen wird. o eilte Leitung zum Wiedereinführen der flüssigen, gekühlten -Mittel in den durch die Abstreifer k für Flüssigkeitseinspritzung abgegrenzteil Teil der Hohlräume f im Läufer d, p den Eintritt der Kühlmittel in den Kühler n, q den Austritt der Kühlmittel aus dem Kühler st, r die Entnahmestelle des verdichteten gasförmigen -Mediums, s einen Wasserstandsanzeiger am Abscheidet )1t, t Prallbleche im Abscheidet »i, die das Mitreißen von Flüssigkeit in den gasförtnigen Mitteln verhindern. Die vorliegende Erfindung geht davon aus, nach Mög=lichkeit nur mit einem einzigen Laufrad die erforderliche Drucksteigerung zu bewirken.
  • Die prinzipielle Anordnung zur Steigerung des Druckes eines Arbeitsmittels nach der vorliegenden Erfindung besteht darin. dafll beispielsweise ein flachgedrücktes Rohr u lrrri eilte Achse fr zu einer Schnecke c aufgewickelt wid in sehr schnelle Umdrehungen versetzt wird, wolle i die Betriebsmittel in der Nähe der Drehachse iii die Rohrschnecke eintreten, die vielfachen Windungen derselben durchlaufen und am Umfang, etrtgegengesetzt zur Drehrichtung, mit Druck austreten. 1)1e Drucksteigerung durch diese Anordnung hat ihre Ursache darin, daß die einzelnen Partikel des Mittels infolge Flächenreibung mit der grollen inneren Berührungsfläche des Rohres oder des Kanals mitgerissen und durch Stauung zusammengepreßt werden.
  • Der Beweis dafür, daß diese Drucksteigerung nicht von der Sclileuderivirkung abltärlgig ist, ergibt sich aus der Tatsache. dall beislrielsweise ein Rohr im Sinne der vorliegenden I?rhndung in Schraubenform um eilte zylindrische Walze gewickelt werden kann, was bei seht- schnellen Umdrehungen dieses Systems zur Folge hat. daß die in die Rohrschraube eingeführte Flüssigkeit infolge Wandreibung mit der Rohrschraube starke Drucksteigerung erfährt und die Flüssigkeit mit Druck das Rohr verläßt, wenn (las Sestein in geeigneter Drehrichtung umläuft.
  • Bei den bisher üblichen 1ireiselpumpen und Kreiselkompressoren entsteht die Schleuderwirkung und damit die Drucksteigerung des Betriebsmittels vornehmlich durch die Zentrifugalkraft. Im Gegensatz hierzu wird die I )rucksteigerung bei der vorgeschlagenen Anordnung jedoch hauptsächlich durch Flächenreihung iii Rohren oder Kanälen hervorgerufen.
  • Eine beispielsweise Abordnung der vorliegenden Erfindung besteht darin, (lall die Betriebsmittel unweit der Drehachse eines Läufers d in Kanäle e des Läufers gelangen. Diese l\'anäle c haben zli beiden Seiten des Läufers c>' für die Arbeitsinittcl in den Kanälen nur kleine Berührutrgsflächen mit dem Gehäuse, welches feststellt, dahingegen alter möglichst große Berührungsflächen rnit (lein schnell umlaufenden Läufer d selbst. 1)e1 1_äufer d kann beliebige Gestalt besitzen, beispielsweise die Form einer Walze, einer kegeligeii Walze. einer kegeligen Scheibe, einer flachen Scheibe oder ähnlich. Das zweiteilig gezeichnete Geh:iuseg. welche: den Läuferd einschließt. rntil.i eine entsprechen(le Gegenform zum Läufer besitzen. 1)1e Kanäle e im Läufer d finden sich in diesem in Forni vorn ein- oder mehrgängigen Spiralen oder Schnecken h, in welchen die Betriebsmittel durch Wandreibung beschleunigt werden.
  • `'Fenn geringerer oller größerer Enddruck und! oder eilte größere oder kleinere Durchflußmenge durch die Maschine gewünscht wird, darin kann der Rohr- oder Karialduerschnitt e für den Durchtritt der Betriebsmittel im Läufer d gleichlrleihen oder sich sogar in Richtung auf den Austritt des Mediums erweitern oder verengen. Diese Querschnittsveränderungen der Rohre oder Kanäle im Läufer können stufenförmig oder allmählich erfolgen.
  • Wenn das Laufrad d auf beiden Seiten durch gleichzeitig mit umlaufende Deckscheiben versehen wird, die mit dem Läuferkörper d fest verbunden sind und die Schneckenkanäle abschließen, dann ergeben sich im Läufer d geschlossene Rohrsysteme, wie wenn Rohrschlangen auf den Läufer gewickelt worden wären.
  • Die oben beschriebene Arbeitsweise gilt Hauptsächlich für Kreiselpumpen, in welchen Flüssigkeiten auf Druck gebracht werden. Wenn aber Luft oder Gase möglichst einstufig stark verdichtet werden sollen, dann kann grundsätzlich die gleiche vorgeschlagene Anordnung benutzt werden. Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird Druckwasser in die Rohr- oder Kanaleingänge des sich schnell drehenden Läufers h intermittierend eingespritzt. Da Luft oder Gas sich im Gegensatz zu Wasser stark zusammendrücken lassen, so findet in den Luft- oder Gaspolstern innerhalb der Kanäle des Läufers Kompression statt. Diese Polster sind dadurch entstanden, daß etwa nur auf ein Drittel jeder Umdrehung Druckwasser in die Läuferkanäle gespritzt wird, aber in etwa zwei Drittel jeder Umdrehung Luft i oder Gas i in die Läuferkanäle eintreten kann. Durch diese Anordnung wird eine Ventilwirkung hervorgebracht. Abstreifer k verhindern, daß Druckwasser über etwa ein Drittel einer Umdrehung hinaus mitgerissen wird. Diese Abstreifer k sind derartig gewölbt, daß überschüssiges Wasser zurückgeführt wird und im Wasserdrittel verbleibt. Das Mischen der beiden Mittel kann auch auf andere \'\'eise erfolgen, wie beispielsweise durch Nlischdüseii, welche den Eintrittsöffnungen des Läufers vorgeschaltet werden.
  • Das unter Druck befindliche Gemisch wird nach dem Austritt aus dem Gehäuse g durch eine Rohrleitung l in einen Abscheider m geleitet, in welchem die Trennung der beiden Mittel erfolgt. Im Unterteil des Abscheiders in sammelt sich das Druckwasser. Dieses durchläuft einen Kühler ii, in welchem ihm die Kompressionswärme genommen wird. Dann wird (las Druckwasser zum Kreiselverdichter durch Rohr o zurückgeleitet, und zwar zum Einspritzen in die Läuferkanäle zu neuem Umlauf innerhalb der :Maschine. Aus dem oberen Teil des Abstreifers entnimmt man die Luft oder das Gas, welches auf Druck gebracht wurde, durch Rohrleitung r zur praktischen Verwendung. Der Kühler n wird durch Zuflußrohr p und Abflußrohr q durch geeignete Kühlmittel gekühlt. Ein Wasserstandsanzeiger s am Abscheider m läßt die Höhe des Wasserspiegels erkennen. Absperr- und Regelorgane wurden nicht beschrieben und nicht dargestellt.

Claims (3)

  1. PATRNTANSPRÜCHr: i. Verfahren zum Erzeugen von hohen Drükken bei Flüssigkeiten, Luft, Gasen, Dämpfen u. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß die .,%,ri)eitsmittel in spiralige Rohrleitungen oder Kanäle von umlaufenden Maschinenteilen eingeführt werden, wobei die Rohre oder Kanäle derartig geformt sind, daß sie den in ihnen befindlichen Mitteln eine möglichst große Berührungsoberfläche bieten, so daß diese Mittel durch Flächenreibung mitgenommen und durch Stauung zusammengepreßt werden.
  2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer einer Kreiselpumpe oder eines Kreiselverdichters spiralige Kanäle oder Rohre besitzt, welche ein- oder mehrgängig so angeordnet sind, daß die Arbeitsmittel in diese in der Nähe der Drehachse eintreten und am Umfang des Läufers entgegen der Drehrichtung desselben austreten und daß die Kanäle oder Rohre gleichbleibenden Querschnitt oder einen stufenweise oder allmählich sich ändernden Querschnitt besitzen. '
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im Läufer der Kreiselpumpe oder des Kreiselverdichters angeordneten spiraligen Kanäle in Richtung auf die abschließenden, feststehenden Wände des Gehäuses offen sind, so daß diese den im Läufer durchlaufenden Mitteln nur eine kleine Reibungsfläche bieten, im Gegensatz zu den großen Reibungsflächen in den Kanälen des Läufers. Verfahren nach Anspruch i, insbesondere für gasförmige Mittel, dadurch gekennzeichnet, daß beim Eintritt der Betriebsmittel in den Läufer des Verdichters abwechselnd oder gemeinsam Druckflüssigkeit und gasförmige Mittel einströmen, die sich vermischen oder bereits gemischt eintreten, wobei das gasförmige Mittel während des Laufes durch die Windungen des Läufers auf ein kleines Volumen zusammengedrückt wird, und die Trennung der unter Druck stehenden Mittel anschließend in einem Flüssigkeitsabscheider erfolgt und daß die Flüssigkeit, nachdem ihr die Kompressionswärme genommen wurde, im Kreislauf wieder den Eintrittsöffnungen des Läufers zugeführt wird.
DE1949P0036158 1949-03-08 1949-03-08 Verfahren zum Erzeugen hoher Druecke bei fluessigen oder gasfoermigen Arbeitsmitteln Expired DE831805C (de)

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DE (1) DE831805C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1169298B (de) * 1955-04-21 1964-04-30 Constructeuers Associes Indirekter Drehzahlregler mit Beharrungsgewicht

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1169298B (de) * 1955-04-21 1964-04-30 Constructeuers Associes Indirekter Drehzahlregler mit Beharrungsgewicht

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