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Verdichteranlage
Die Erfindung betrifft eine Verdichteranlage mit einem
Flüssigkeitskreislauf zum Ansaugen des zu verdichtenden Gases und ist vorzugsweise,
aber nicht ausschließlich, zum Verdichten von : Luft zum Antrieb von Steinbohrern,
Preßlufthämmern und ähnlichen pneumatischen Werkzeugen oder Maschinen zu verwenden.
Nur zur Vereinfachung ist im nachfolgenden nur von Luft als dem zu verdichtenden
Strömungsmittel die Rede, und es muß berücksichtigt werden, daß dieser Ausdruck
Gas oder andere gasförmige Strömungsmittel umfaßt.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Kompressor zum Verdichten
von Luft oder ähnlichen gasförmigen Strömungsmitteln zu schaffen, bei dem Kolben
und ähnliche hin und her gehende Teile, die einer übermäßigen Abnutzung ausgesetzt
sind und die einer ständigen Wartung bedürfen, vermieden sind, wobei gleichzeitig
ein höherer Wirkungsgrad erreicht wird.
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Gemäß der Erfindung ist ein Fördermittel im Flüssigkeitskreislauf
in Strömungsrichtung hinter einem das Gas einführenden Flüssigkeitsstrahlinjektor
und vor jener Stelle angeordnet, an der Gas und Flüssigkeit voneinander getrennt
werden.
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Die Flüssigkeit in dem Behälter wird durch eine Düse gedrückt, um
einen Strahl zu erzeugen, der in ein Förderrohr oder einen Förderkegel von sich
nach hinten vergrößernder, im wesentlichen konischer Form durch den Druck gerichtet
wird, unter dem die Flüssigkeit in dem Druckbehälter gehalten wird. Der Flüssigkeitsstrahl
saugt die Luft aus dem Raum zwischen dem Förderkegel und der Düse an, und
diese
angesaugte Luft wird in den Förderkegel durch den Strahl gesaugt und wird zusammen
mit der Flüssigkeit in den Druckbehälter gepumpt, in dem sich die Luft von der Flüssigkeit
scheidet.
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Irgendeine zweckmäßige Pumpe kann benutzt werden. Vorzugsweise sollte
sie aber als Drehpumpe ausgebildet werden, die fähig ist, einen Druck aufzubauen.
Als Beispiel kann diese Pumpe aus einer Zahnradpumpe, einer mehrstufigen Zentrifugalpumpe,
einer Turbinenpumpe od. dgl. bestehen.
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Die Düse ist vorzugsweise von einer Art, die eine Axialöffnung besitzt,
die sich an dem hinteren Ende erweitert, während der Förderkegel eine Einschnürung
in seinem vorderen Teil und einen mittleren Teil von konstanter Bohrung vorsieht,
der sich zwischen dieser Einschnürung und einem sich nach hinten erweiternden, konisch
ausgebildeten Kanal erstreckt. Der Lufteinlaß oder dlas Ansaugerohr steht mit dem
Raum zwischen der Düse und dem Förderkegel in Verbindung, so daß der Flüssigkeitsstrahl
die Luft aus diesem Raum absaugen kann.
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Das hintere Ende des Förderkegels der Strahlanordnung ist mit dem
Ansaugestutzen der Pumpe verbunden, während der Druckstutzen dieser Pumpe mittels
eines Rohres mit dem Druckbehälter an einer Stelle oberhalb des Flüssigkeitsspiegels
verbunden ist. Die Flüssigkeit wird aus dem Behälter an seinem Boden abgesaugt,
während die verdichtete Luft an dem oberen Ende des Behälters abgesaugt wird, wo
ebenfalls die üblichen Manometer und das Sicherheitsventil angeordnet sind.
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Irgendeine zweckmäßige Flüssigkeit mit keiner schaumbiltdenden Eigenschaft
oder sehr geringen schaumbildenden Eigenschaften, z. B. Wasser, kann in dem Gerät
benutzt werden, wobei eine Mehrzahl von Düsen, die parallel zueinander angeordnet
sind, anstatt einer einzigen Düse vorgesehen werden kann. Wenn gewünscht, können
zwei oder mehr Pumpen gebraucht werden. Die Pumpe oder Pumpen wird oder werden durch
irgendeinen zweckmäßigen Motor oder eine Maschine angetrieben.
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Damit die Erfindung klarer verstanden werden kann, wird auf die Abbildungen
Bezug genommen, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Teile in den verschiedenen
Ansichten beziehen. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung. In den Zeichnungen stellt dar Fig. I eine Seitenansicht, teilweise
im Schnitt, einer erfindungsgemäß ausgefbildeten Verdichteranlage, die insbesondere
als eine tragbare oder ortsveränderliche Anlage von kleiner Lieferleistung zweckmäßig
ist, Fig. 2 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Verdichteranlage
mit einer Mehrzahl von Strahlinjektoren, die als große Anlage oder als Anlage von
großer Lieferleistung geeignet ist, Fig. 3 und 3 a Längsschnitte durch die Düse
und die zusammenwirkenden oder Förderkegelanordnungen zum Gebrauch in dem in Fig.
I gezeigten Gerät, Fig. 4, 5, 6 und 7 Umrißlinien durch vier abgeänderte Ausführungsformen
der zusammenwirkenden Kegel zum Gebrauch bei erfindungsgemäß ausgebildeten Verdichteranlagen,
Fig. 8 einen Querschnitt durch eine einfache Ausführungsform des Förderkegels.
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Unter Bezugnahme auf Fig. I der Zeichnungen sind der Druckbehälter
durch das Bezugszeichen I und die Pumpe durch das Bezugszeichen 2 bezeichnet. Die
Förderseite 5 der Pumpe ist mit einem Rohr 3 versehen, das sich in den Behälter
I hinein erstreckt und an einer Stelle oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 4 in dem
Behälter I mündet. Der Einlaßstutzen6 der Pumpe 2 ist mit einem Rohr 7 verbunden,
das auf der Außenseite des Behälters I angeordnet ist und dessen Ende 8 sich in
den Behälter I hinein erstreckt, um an einer Stelle nahe dem Behälterboden und weit
genug unter dem Flüssigkeitsspiegel 4 zu enden.
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Das Rohr 7 ist mit einem Stutzen 9 zum Anschluß für ein Zweigrohr
zwischen seinen Enden versehen, wodurch das Lufteinlaßrohr 10 mit diesem Rohr 7
verbunden wird. Das Rohr 7 bildet das Gehäuse oder den Träger für die Düse II und
den Förderkegel 14, wie sich klar aus den Fig. 3 und 3 a ergibt.
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Die Düse I I, die vorzugsweise ein schwach kegliges Förderende I2
hat, ist einstellbar in der Wand I3 befestigt, die im Anschlußstutzen g vorgesehen
ist, während der Förderkegel I4 konzentrisch zu der Düse ii in dem hinteren Ende
dieses Stutzens g in einem Abstand von der Düse II befestigt ist. Die Düse II wird
hinsichtlich ihres Abstandes von dem Vorderende des Förderkegels 14 eingestellt
und ist zu diesem Zweck vorzugsweise mit Schraubgewinde versehen, das mit einer
entsprechenden Gewindebohrung in der Wand I3 Ides Stutzens g im Eingriff steht.
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Die Pumpe 2, die als eine Zahnradpumpe, eine Turbinenpumpe oder irgendeine
andere zweckmäßige Pumpe, vorzugsweise aber als eine Drehpumpe ausgebildet sein
kann, die fähig ist, einen Druck aufzubauen, wird durch einen Elektromotor I5 angetrieben,
während ein Druckschalter I6 vorgesehen ist, um den Lauf des Motors zu unterbrechen,
wenn ein gewünschter Höchstdruck in dem Behälter I erreicht worden ist. Ein Filter
I7, ein Manometer Ig, ein gesteuerter Luftauslaß 19 und ein Sicherheitsventil 20
sind alle an dem Behälter I vorgesehen, wie es bei Verdichteranlagen allgemein üblich
ist.
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Während des Betriebes drückt der auf der Flüssigkeit in dem Behälter
I ruhende Luftdruck die Flüssigkeit durch die Düse II zwecks Erzeugung eines Strahles,
um Luft in den Förderkegel 14 zu saugen, während die Flüssigkeit und die Luft, die
aus dem Kegel 14 gefördert werden, durch die Pumpe 2 in den Behälter I gedrückt
werden, wo sich die Luft von der Flüssigkeit scheidet, indem die letztere an dem
Boden des Behälters bleibt, wo sie verfügbar ist, um neu umgewälzt zu werden. Zur
Verbesserung der Abscheidung der Luft von der Flüssigkeit fördert das Rohr 3 in
ein schalenförmiges Element oder ein Prallglied 2I, das starr in festem Abstand
quer über dem Austrittsende dieses Rohres 3 angeordnet ist.
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Der Raum rund um die Düse II und das vordere Ende des Förderkegels
14 stehen unmittelbar mit der Atmosphäre durch das Rohr 10 in Verbindung. Das untere
Ende dieses Rohres 10 ist vorzugsweise in einem schalenförmigen Behälter 23 eingeschlossen,
der die Flüssigkeit aufnimmt, die an den Pumpenlagerstopfbuchsen vorbeileckt, um
zurück in den Kreislauf gesaugt zu werden. Dieser Behälter 23 ist mit der Pumpe
2 durch ein Rohr 24 verbunden, um die Leckflüssigkeit zu dem Behälter 23 zu führen.
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Ein Fußventil 25 ist an dem Rohr 10 vorgesehen, um eine übermäßige
Strömungsmittelförderung zu verhindern, wenn die Arbeit des Gerätes unterbrochen
ist und ein Rückdruck durch die Pumpe 2 wirksam wird.
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Die Einstellung der Düse II während der Arbeit des Gerätes wird zweckmäßigerweise
durch ein drehbares und axial verschiebbares Glied 26 bewirkt, das sich außerhalb
des Rohres 7 durch eine Stopfbuchse od. dgl. hindurch erstreckt. Das innere Ende
dieses Gliedes 26 kann in Eingriff mit Nuten oder Schlitzen 27 in der Düse gebracht
werden, wodurch die letztere auf den Förderkegel zu oder von ihm weg geschraubt
werden kann, um sie in die Stellung eines größten Wirkungsgrades der Förderung zu
bringen.
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In Fig. I ist der Behälter horizontal angeordnet aber diese Lage
ist nur zum Zweck der Erläuterung gegeben, und er kann, falls erforderlich, auch
senkrecht angeordnet werden.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist eine Anordnung für eine Verdichteranlage
von großer Lieferleistung schematisch dargestellt. Bei dieser Anordnung ist der
Behälter I vertikal angeordnet und mit einem Kühler 28 versehen, durch den die Flüssigkeit
miittels der Pumpe 29 umgewälzt wird. Der Behälter I kann im Innern mit Prallblechen
30 versehen sein, um die Trennung der Luft von der Flüssigkeit zu erleichtern und
um auch zu verhindern, daß Luftwirbelungen Flüssigkeit zu dem Luftauslaß in den
oberen Teil des Behälters befördern.
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In dem Fall, daß eine Düse nicht ausreichen sollte, um ein erforderliches
Luftvolumen zu liefern, kann eine Mehrzahl von Düsen, von denen jede einen Förderkegel
hat, vorgesehen und mit zwei Verteiler-oder Sammelrohren3I und 32 versehen werden.
Jede Düse II und der mit ihr zusammenarbeitende Förderkegel 14 ist innerhalb eines
Gehäuserohres 7a angeordnet, das mit einem Lufteinlaß 33 versehen ist.
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Diese Rohre 7a sind vorzugsweise senkrecht angeordnet, wobei die Düsen
11 in ihren oberen Bereichen vorgesehen sind, während das obere Verteilerrohr 3I
durch ein Rohr 8ß mit dem unteren Bereich des Behälters I verbunden ist. Das untere
Sammelrohr ist mit der Pumpe 2 durch ein Rohr 34 verbunden, und dieses Rohr 34 und
auch das untere Sammelrohr 32 und die Verbindung 3a der Pumpe 2 können je von der
Form eines Venturirohres sein, um eine wirkungsvollere Arbeit des Gerätes sicherzustellen.
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Für große Verdichteranlagen, wo es nicht praktisch ist, den Motor
oder die Antriebsmaschine abzustoppen, wenn der gewünschte Höchstdruck erreicht
ist, ist eine automatische Absperrung oder eine Umleitungsventilanordnung vorgesehen,
die ein Rohr 35 aufweist, das ein Einwegventil oder ein Rückströmventil 36 besitzt,
das den oberen Bereich des Behälters I mit den Förderseiten der zusammenwirkenden
Kegel I4, dem unteren Sammelrohr 32 oder dem Pumpeneinlaß 6 verbindet, so daß sich,
wenn der Höchstdruck erreicht ist, das Ventil 36 öffnet und so der Druck auf beiden
Seiten der Pumpe ausgeglichen wird. Infolgedessen kann die Pumpe 2 unter Leerlaßbedingungen
arbeiten. Der Gegendruck in den zusammenwirkenden Kegeln 14 unterbricht die Wirkung
der Düsen, während Einwegventile an den Lufteinlässen 33 den Austritt der Luft durch
sie hindurch verhindern. Das Ventil 36 kann durch eine Feder oder andere Mittel,
die vorzugsweise einstellbar sind, belastet werden und kann von irgendeiner bekannten
Konstruktion sein. Das Rohr 35 und das Rohr 36 müssen ausreichend groß sein, um
zu ermöglichen, daß genügend Luft hindurch tritt, damit der Strom des Strömungsmittels
durch die Düsen hindurch unterbrochen wird.
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Die Luft kann in die Lufteinlässe unter erhöhtem Druck eingeführt
werden, und für diesen Zweck kann ein nicht gezeigter Auflader bekannter Bauart
vorgesehen werden. Irgendein zweckmäßiger Kühler kann, wenn notwendig, zwischen
dem Auflader und den Lufteinlässen eingebaut werden, während ein Venturirohr für
die Einführung der Luft zu der Strahldüse vorgesehen werden kann, um die Geschwindigkeit
der eingeführten Luft weiter zu erhöhen.
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In Fig. 2 ist die Mehrzahl der Düsengehäuserohre 7a parallel zueinander
und nahe beieinander in einer Ebene angeordnet, aber irgendeine andere parallele
Anordnung dieser Rohre, z. B. in einem Kreis, kann benutzt werden, falls es erwünscht
sein sollte. Diese Rohre können vertikal oder horizontal angeordnet werden.
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Verschiedene Arten der Förderkegel oder der zusammenwirkenden Kegel
können benutzt werden, wobei sich deren Länge und Formen gemäß den sich verändernden
Arbeitsbedingungen abwandeln. Die in den Fig. 3 und 3a gezeigte Anordnung hat befriedigende
Ergebnisse bei kleinen Verdichteranlagen ergeben, die mit oder ohne einen Auflader
arbeiten.
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Bei dieser Anordnung ist der erste Abschnitt A des vereinigten Kegels
14 ein Venturirohr, das einen geraden zentrischen Teil a hat, der zweite Abschnitt
B sieht einen geraden und gleichbleibenden Bohrungskanal vor, dessen Durchmesser
gleich dem größten Durchmesser des rückwärtigen Venturiendes ist, der dritte Abschnitt
C sieht ebenfalls einen geraden parallelen Kanal, aber von verringertem Durchmesser
vor und besitzt einen konischen Reduktionsteil c an seinem vorderen Binde, während
der Schwanzabschnitt D von sich nach außen erweiternder oder kegliger Gestalt mit
einer geringsten t)ffnung gleich dem Durchmesser des Kanals in dem angrenzenden
Abschnitt ist.
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Die Fig. 4, 5, 6 und 7 verdeutlichen andere Anordnungen, die befriedigend
gearbeitet haben. Die in den Fig. 3 bis 7 gezeigte Anordnung kann mit
einem
Auflader gebraucht werden, in welchem Fall Düsen von kleineren Öffnungen als in
dem Fall, wo kein Auflader vorgesehen ist, erforderlich sind.
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Gute Ergebnisse sind jedoch mit einem zusammenwirkenden Kegel erzielt
worden, der an seinem vorderen Ende mit einem geraden parallelen Abschnitt versehen
ist und sich nach hinten entweder entlang allmählich verlaufender Kurven oder in
absatzweiser Ausbildung erweitert. In Fig. 8 ist eine billige Konstruktion eines
kombinierten Kegels von absatzweiser Ausbildung gezeigt, die von einer Mehrzahl
von Reduktionsstücken 37 und kurzen Rohrlängen 38 gebildet ist. Die größte Rohrlänge
38 taucht in einen Druckkasten 39, von wo das Strömungsmittel durch eine Pumpe 2
zu dem Behälter I gepumpt wird.
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Wo ein begrenzter Raum die Benutzung eines Förderkegels oder eines
vereinigten Kegels verhindert, der um eine gerade Achse herum angeordnet ist, kann
ein derartiger vereinigter Kegel zusammengedrängt werden, indem er in Form von einer
schraubenförmigen Windung oder von mehreren schraubenförmigen Windungen gebaut wird.
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Die gemäß der vorliegenden Erfindung gebauten Kompressoren können
von Antriebsmaschinen oder Elektromotoren angetrieben werden, und da keine Einheiten
zum Starten unter Last vorhanden sind, brauchen keine besondere Startvorkehrungen
getroffen zu werden.
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Der Druck und die Geschwindigkeit der Flüssigkeit, die von dem Behälter
in die Düse geleitet wird, können durch eine Hilfsvorrichtung oder durch irgendeine
zweckmäßige Pumpe erhöht werden, die benutzt werden kann, um die Pumpvorrichtung
zu vermeiden, die zwischen dem Strahlinjektor und dem Druckbehälter angeordnet ist.