DE919838C - Zentrifugalkompressor - Google Patents

Zentrifugalkompressor

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DE919838C
DE919838C DEG878A DEG0000878A DE919838C DE 919838 C DE919838 C DE 919838C DE G878 A DEG878 A DE G878A DE G0000878 A DEG0000878 A DE G0000878A DE 919838 C DE919838 C DE 919838C
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Description

  • Zentrifugalkompressor Die Erfindung geht von einer Maschine aus, bei der Gas mit Hilfe der Zentrifugalkraft verdichtet wird, und beschäftigt sich hauptsächlich mit der Schaffung einer solchen Maschine, die bei kleiner Bauart hohe Mengen- und Druckleistung besitzt.
  • Es sind bereits Maschinen dieser Art bekannt, bei denen die Kolben durch die Schwungkraft radial auswärts bewegt und durch gleichmittig zum Schwungrad angeordnete Steuerkurven oder Nocken wieder einwärts gedrückt werden. Solche Maschinen haben den Nachteil, daß die Steuerglieder infolge der hohen Zentrifugalkräfte und wegen der Umlaufgeschwindigkeit mechanisch stark beansprucht werden. Fernerhin sind die wirksamen Kolbenhübe und damit die Volumenleistung der Maschine nur klein. Diese Maschinen eignen, sich also nicht zur Verdichtung großer Gasmengen.
  • Diese Nachteile werden beim Zentrifugalkompressor nach der Erfindung dadurch beseitigt, daß das bewegliche Verdichterorgan, z. B. Kolben, zum Teil aus einer Flüssigkeit besteht, die bei schwungrada,chsnaher Stellung des Verdichterorgans zuführbar und bei dessen schwungradachsferner Stellung abführbar ist, und da.B das Verdichtersystem, z. B. Zylinder und Kolben, um einen außerhalb der Schwungradachse (Hauptachse) gelegenen Drehpunkt (Nebenachse) derart drehbar gelagert ist, daß das Verdichterorgan zusätzlich in seiner Radialbewegung relativ zur Hauptachse eine Drehbewegung um die Nebenachse ausführen kann.
  • Durch diese Verwendung von Flüssigkeit als Masse für das Verdichterorgan wird erreicht, daß das Verdichterorgan auf seinem Arbeitsweg in Richtung der Zentrifugalkraft, also von der Hauptachse weg, eine große und entsprechend leistungsfähige Masse besitzt, während es nach Abführung der Flüssigkeit auf seinem Rückweg zur Hauptachse hin nur einen Bruchteil der Masse besitzt und daher auch nur einen Bruchteil an Rückführungsarbeit benötigt. Die sekundäre Drehbewegung des Verdichterorgans andererseits hat den Vorteil, daß es bei seiner Rückwärtsbewegung zur Hauptachse hin in bezug auf die Nebenachse seine radiale Stellung nicht ändert. Das bedeutet also, daß z. B. bei einem Kolbenverdichter der Kolben schon beim Auswärtshub von der Hauptachse weg- und allein durch die Zentrifugalkraft auch schon wieder in seine Ausgangsstellung zurückgeführt wird, so daß also keine besonderen Rückführungsmittel, wie Nocken, Druckgas od. dgl., erforderlich sind.
  • Wenn auf der Nebenachse nur ein einziges Verdichtersystem umläuft, muß es während seines masseerleichterten Zustandes durch Antrieb von der Nebenachse her in seine hauptachsnahe Stellung zurückgeführt werden.
  • Eine besonders zweckmäßige Weiterentwicklung des Erfindungsgedankens besteht aber darin, daß auf der Nebenachse mehrere V erdichtersysteme starr verbunden gelagert und derart flüssigkeitsfüllbar und -entleerbar sind, daß die sich in bezug auf die Hauptachse auswärts bewegenden Systeme insgesamt mehr Arbeitsflüssigkeit enthalten und daher auf die Nebenachse ein größeres Drehmoment ausüben als die in bezug auf die Hauptachse einwärts gehenden Systeme. In diesem Falle ist kein besonderer Antrieb erforderlich, die Rückführung erfolgt vielmehr durch die Schwungkraft selbst. Die Arbeitsflüssigkeit wird dabei im Sinne des Grundgedankens der Erfindung in der hauptachsnahen Stellung des Kolbens zugeführt und in hauptachsferner Stellung abgeführt.
  • Die Arbeitsflüssigkeit kann entweder nur die nebenachsnahen oder nur die nebenachsfernen Arbeitskammern der Verdichtersysteme anfüllen. Die zweite Möglichkeit ist in baulicher Beziehung günstiger. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht daher darin, daß die Zu- und Abführungsdurchlässe für die Arbeitsflüssigkeit und das Arbeitsgas derart angeordnet sind, daß die nebenachsfernen Kammern der Verdichtersysteme nur mit Flüssigkeit und die nebenachsnahen Kammern nur mit Gas gefüllt werden. Das taktgemäße Anschließen der gasgefüllten Kammern an die Gaszu- und -ableitungen erfolgt durch Ausbildung der Nabe und Hohlwelle als Schlitzsteuerung. Auf der Seite der flüssigkeitsgefüllten Kammer lassen sich besondere Ventile od. dgl. dadurch ersparen, daß in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Verdichtersysteme nach außen offene nebenachsferne Kammern besitzen und zumindest auf einem Teil der Einwärtsbewegung auf die Hauptachse zu von einer Abdeckwand abgeschlossen sind. Während der Auswärtsbewegung von der Hauptachse weg ist eine Abdeckung grundsätzlich nichterforderlich, da der Flüssigkeitsdruck mit wachsendem Abstand von der Hauptachse zunimmt. Natürlich muß aber zumindest kurz vor Eintritt in den Abführungsdurchlaß eine Abdichtung vorhanden sein. Diese Überlegung führt zu einer Ausführungsform, bei der das Schwungrad derart hohl ausgebildet ist, daß es während des Betriebes als die Verdichtersysteme umgebender Behälter für die Flüssigkeit benutzbar ist. Der grundsätzliche Querschnitt einer solchen Maschine besteht also aus einem das Schwungrad darstellenden großen Kreis, dessen Umfang an drehungssymmetrisch angeordneten Orten von je ein umlaufendes Verdichtersy stem darstellenden kleinen Kreisen innen berührt wird.
  • Das Prinzip der Sekundärdrehbewegung des Verdichtersystems kann in vielfach verschiedener Weise baulich ausgeführt werden. Den vorstehenden grundsätzlichen Erwägungen liegt eine Ausführungsform zugrunde, bei der die nebenachsferne Zylinderkammer nur mit Arbeitsflüssigkeit und die nebenachsnahe Zylinderkammer nur mit Arbeitsgas gefüllt wird. Die Verdichtungsarbeit wird also von der Zentrifugalkraft von Kolben und Füllflüssigkeit in der nebenachsnahen Zylinderkammer geleistet.
  • Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß an Stelle eines Kolben-Zylinder-Systems das Verdichtersystem aus um die Nebenachse sektorenartig angeordneten Kammern und in ihnen schwenkbar beweglichen Klappen besteht. Eine solche Klappe, die vorzugsweise im Bereich des Umfanges einer Sektorenkammer angelenkt ist, teilt ebenso wie, der Kolben im Zylindersystem die Sektorenkammer in zwei Räume, von denen der eine, insbesondere nebenachsferne Raum, die Beschwerungsflüssigkeit und der andere, insbesondere nebenachsnahe, das Arbeitsgas aufnimmt. Die Arbeitsweise dieses Verdichtersystems ist im übrigen die gleiche wie bei dem vorstehend erörterten Kolben-Zylinder-System. Wenn die Klappen im Bereich des Umfanges der Sektorenkammer angelenkt sind, wird die Kammerabdichtung besonders einfach, falls in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die vom Klappenrand bestrichene Kammerwand dem Klappenrand entsprechend um die Klappendrehachse gekrümmt ist.
  • Im Sinne der Erfindung liegt es fernerhin, daß die Klappen auf der von der Füllflüssigkeit berührten Seite eine dem Flüssigkeitsstrom entsprechend gekrümmte Oberfläche besitzen. Durch diese leitflächenartige Ausgestaltung werden einerseits energiefressende und betriebsstörende Flüssigkeitswirbelungen verhindert, und außerdem wird der Flüssigkeitsdurchsatz pro Umdrehung verringert. Diese Durchsatzverringerung ist vorteilhaft, weil die Reibungs- und Strömungsverluste in der angeschlossenen Turbine verringert werden, und sie ist andererseits insofern nicht leistungsverringernd, weil die Verdichtungsleistung nicht von der Flüssigkeitsmenge, sondern nur von ihrem Druck, d. h. ihrer Zentrifugalkraft, abhängt.
  • Um die kinetische Energie der Arbeitsflüssigkeit nicht ungenutzt zu lassen, können zur Abführung der Arbeitsflüssigkeit aus der Maschine die bekannten Mittel angewendet werden. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht also darin, daß das Schwungrad an seinem Umfang zumindest im Bereich der Flüssigkeitsaustrittsstelle der Verdichtersysteme mit Leitschaufeln für die Abführung der Flüssigkeit versehen ist. Die abgeführte Flüssigkeit kann beispielsweise in einer Turbine od. dgl. ausgenutzt «erden.
  • Eine baulich und betrieblich besonders günstige weitere Ausführungsform der Erfindung besteht aber darin, daß die Flüssigkeitseintritts- und -austrittsstellen der Verdichtersysteme miteinander kommunizieren. Dies bedeutet einerseits, daß die Arbeitsflüssigkeit sich auf dem kürzesten Wege oder, in bezug auf den Schwungradhebelarm gesehen, um die kleinstmögliche Hubhöhe zu ihrem wirksamen Arbeitspunkt zurückbewegt. Um diese Rückwärtsbewegung gegen möglichst kleinen hydraulischen Widerstand durchzuführen, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung das Schwungrad nur mit einer Flüssigkeitsfüllung solcher Tiefe betrieben, daß die Verdichtersysteme praktisch gerade noch im Flüssigkeitsring umlaufen. Der den Flüssigkeitsaustritt hemmende Gegendruck des Flüssigkeitsringes wird dabei durch die kinetische Energie der austretenden Flüssigkeit, unterstützt durch die Kolbenenergie, überwunden. Der im vorstehenden beschriebene Flüssigkeitsring erhöht die Masse des Schwungrades, kann also für den Ausgleich der Massenverlagerungen in den Verdichtersystemen ausgenutzt werden. Für die Arbeitsleistung im Verdichtersystem kommen aber praktisch nur die in der Umgebung jedes Systems befindlichen Flüssigkeitsteilchen in Betracht. Man kann also wesentliche Flüssigkeitsmengen einsparen. Die geringste Arbeitsflüssigkeitsmenge wird benötigt, wenn gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung das Verdichtersystem in einem Abdeckgehäuse umläuft, dessen hauptachsferne und hauptachsnahe Flüssigkeitsdurchlässe durch einen flüssigkeitsgefüllten Kanal verbunden sind. Dieser Kanal wird vorzugsweise strömungsgünstig ausgestaltet, um Wirbelungen in der zurücklaufenden Flüssigkeit zu vermeiden und um die Füllung der hauptachsnächsten Arbeitskammer zu beschleunigen.
  • Wird ein Klappensystem verwendet, so besteht fernerhin die Möglichkeit, das durch die Arbeitsflüssigkeit im Klappensystem erzeugte Drehmoment zwecks Energierückgewinnung auszunutzen. Eine Verminderung des Drehmoments ist unter Umständen überhaupt erforderlich, um die Drehzahl des Verdichtersystems in einem gewollten Verhältnis zur Schwungraddrehzahl zu halten. Die Drehmomentausnutzung kann in verschiedener Weise erfolgen: Beispielsweise kann man sie zum Antrieb von Hilfsapparaturen verwenden. Es ist aber auch möglich, einbeispielsweise aus Kolben und Zylinder bestehendes zusätzliches Verdichtersystem anzutreiben, das vorzugsweise ebenfalls auf der Nebenachse angeordnet ist, aber ohne Arbeitsflüssigkeit arbeitet. Bei diesem zusätzlichen Verdichtersystem wird in Gegensatz zu dem Hauptverdichtersystem Arbeitsgas in die nebenachsferne Zylinderkammer angesaugt und dort verdichtet. Das hat den Vorteil, daß das Arbeitsgas am Ende der Verdichtung unter der Einwirkung des größtmöglichen Kolbendrucks steht, da dieser Kolben dann von der Hauptachse seinen größten Abstand und demzufolge seinegrößte Zentrifugalkraft hat. Diese letztbeschriebene Ausführungsform offenbart besonders deutlich das physikalische Prinzip der Grunderfindung. Die Maschine nach der Erfindung ist nämlich ein Kompressorsystem, das in einem übergroßen, durch Zentrifugalkraft aufgebauten Schwerefeld arbeitet. Da die arbeitenden Kompressorelemente, nämlich einerseits Kolben und andererseits Arbeitsflüssigkeit, im Schwerefeld verbleiben und sich bei ihrer Drehung um die Nebenachse in ihm um stets gleiche Beträge heben und senken, belastet diese Drehung um die Nebenachse das Drehmoment des Schwungrades lediglich so viel, wie zum Ausgleich der Reibungsverluste und der Corioliskräfte erforderlich ist.
  • Erfindungsgemäß werden nun die Kompressorelemente bei ihrem Auswärtshub, d. h. beim Anheben im Schwerefeld, durch Flüssigkeitszusatz möglichst schwer gemacht und zur Kompression des Arbeitsgases verwendet. In der höchsten Stellung, d. h. nach maximaler Kompressionsleistung, wird dann die Arbeitsflüssigkeit aus dem Zylinder-Kolben-System entfernt, wofür kaum nennenswerte Beschleunigungsarbeit innerhalb des geschlossenen Flüssigkeitssystems aufzuwenden ist. Der Nebenachse ist dann nur die Arbeit als Drehmoment zuzuführen, die zur Wiederherstellung des Ausgangszustandes, d. h. zur Zurückführung des masseerleichterten Zylinder-Kolben-Systems in seine hauptachsnahe Stellung entgegen seinem Zentrifugalgewicht erforderlich ist. Diese Kompression selbst hat nach dem Vorhergesagten praktisch weder das Drehmoment der Hauptachse noch das der Nebenachse belastet. Das zur Zurückführung des Systems erforderliche Drehmoment wird im übrigen teilweise auf dem Auswärtshubdrehabschnitt dadurch wiedergewonnen, daß durch die Flüssigkeitsfüllung der Systemschwerpunkt in bezug auf die Nebenachse nach außen verlagert wird. Durch diese Energierückgewinnung ist also der Energiebedarf des Kompressorsystems nach der Erfindung wesentlich kleiner als bei den bekannten Systemen.
  • Im Sinne der Erfindung liegt es auch, daß auf einem Schwungrad Verdichtersysteme verschiedener Bauart, beispielsweise einerseits ein Klappensystem und andererseits ein Zylinder mit radial bewegten Kolben, insbesondere in betrieblicher Hintereinanderschaltung, angeordnet sind. Die verschiedenen Verdichtersysteme können sich dabei entweder auf dem gleichen Schwungradius oder auf verschiedenen Radien befinden. Bei Anordnung auf dem gleichen Radius wird man beispielsweise das Niederdrucksystem hauptachsnah und das Hochdrucksystem hauptachsfern anordnen. Es ist aber auch möglich, mehrere Verdichtersysteme auf der gleichen Nebenachse anzubringen und gegebenenfalls ihre Leistungen durch entsprechende bauliche Ausgestaltung aufeinander abzustimmen.
  • In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung in ihrem prinzipiellen Aufbau dargestellt. Es zeigt Fig. i in prinzipiellem Aufbau einen Schwungradkompressor nach der Erfindung im Querschnitt, Fig.2 einen Längsschnitt des Schwungradkompressors nach Fig. i, Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Sektor des Schwungrades mit einem aus Zylinder und Kolben bestehenden Verdichtersystem, Fig. 4. einen Querschnitt durch einen Sektor des Schwungrades mit einem aus Zylinder und Kolben bestehenden Hilfsverdichtersyste.m ohne Flüssigkeitsfüllung, Fig. 5 einen Querschnitt durch einen Sektor des Schwungrades mit einem Verdichtersy stem, das segmentförmige Arbeitskammern und Klappen besitzt, Fig. 6 einen Längsschnitt durch den Sektor des Schwungrades längs der Linie I-II der Fig. 5.
  • Der Schwungradkompressor nach der Erfindung b--sitzt bei allen dargestellten Ausführungsformen ein Schwungrad i, das auf einer hohlen Welle (Hauptachse) i i angeordnet ist und an seinem Umfange Leitschaufeln 12 für die Abführung der Arbeitsflüssigkeit besitzt. Das Schwungrad läuft in einem Flüssigkeitsabführungsgehäuse 13 um, an das eine nicht dargestellte Turbine od. dgl. angeschlossen ist. Das Schwungrad bestellt aus einem allseitig geschlossenen Behälter, dessen Durchmesser im allgemeinen wesentlich größer als seine Breite ist.
  • In diesem Schwungradbehälter sind mehrere Verdichtersysteme 2 angeordnet. Ihre hohlen Achsen (Nebenachsen) 21 sind zum Schwungradumfang symmetrisch und derart angeordnet, daß das Verdichtersystem den Schwungradumfang praktisch berührt, so daß die aus dem Verdichtersystem austretende Arbeitsflüssigkeit direkt in das Leitschaufelsystem übertritt. Sowohl die Hauptachse i i als auch die I\Tebenachse 21 sind hohl ausgebildet. Die Hauptachse dient zur Durchführung der (gestrichelt angedeuteten) Arbeitsflüssigkeit und auch zur Zu- und Ableitung des (punktiert angedeuteten) Arbeitsgases. Dieses wird durch Gaszuführungsrohre oder -kanäle 15 und Gasabfü'hrungsrohre 16 od. dgl. in die Nebenachse 21 geleitet. Während. des Betriebes ist der Schwungradbehälter so weit mit Arbeitsflüssigkeit gefüllt, daß die Verdichtersysteme in ihr umlaufen.
  • Dabei verhindern zwischen Schwungradkranz und Verdichtersystemgehäuse angeordnete Abdichtungen 171 und 17r den direkten tbertritt der durch die Zentrifugalkraft nach außen gedrängten Arbeitsflüssigkeit in das Leitschaufelsystem 12. Die Abdichtung braucht jedoch nicht vollkommen zu sein, da die Energie der Leckflüssigkeit nicht verlorengeht. Dies bedeutet eine bauliche Vereinfachung.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 besteht das Verdichtersystem aus einem scheibenartigen Körper, der beispielweise vier aus Zylinder 22 und Kolben 23 bestehende Verdichtersysteme enthält. Der scheibenartige Körper ist bis auf die Öffnungen der nebenachsfernen Zylinderkammern allseitig geschlossen, so daß die Arbeitsflüssigkeit zu allen äußeren Zylinderkammern freien Zutritt hat, soweit wich .diese nicht zwischen den Abdichtungen 171 und 17r befinden. Das Arbeitsgas andererseits füllt lediglich die nebenachsnahen Zylinderkammern, wobei Zu- und Ableitung durch die Nebenachse 2i und die Rohrleitungen 15 bzw. 16 erfolgen. Die Nebenachse ist zu diesem Zweck mit einer Druckkammer 2¢ und an ihrem Umfang im hauptachsfernen Bereich mit einer weiten Zuführungsöffnung 25 versehen.
  • Das beschriebene Verdichtersystem arbeitet folgendermaßen: Bei umlaufendem Schwungrade befindet sich das Verdichtersystem in einem zur Nebenachse praktisch ruhenden Flüssigkeitsring, dessen Teilchen der Zentrifugalkraft entprechend von innen nach außen unter wachsendem Druck stehen. Da, wie beschrieben, bei jedem der vier Zylinder die nebenachsferne Kammer nach außen offen ist, wird bei jeder Kammer, sobald sie aus dem Bereich der Abdichtung 17r in den Flüssigkeitsring eintritt, der Kolben durch die Flüssigkeit einwärts gedrückt. Da das Verdichtersystem um die Nebenachse immer nur vergleichsweise langsam umläuft, treten keine nennenswerten Zentrifugalkräfte gegen diese Kolbeneinwärtsbewegung auf. Sobald jedoch der Arbeitszylinder aus dem Flüssigkeitsring heraus in das Gebiet hinter die Abdichtung 171, d. h. in das Gebiet der Leitschaufeln 12, eintritt, tritt einerseits eine Druckentlastung auf, weil die Flüssigkeit in das Leitschaufelsystem abfließt, und andererseits wird der entlastete Kolben durch die Zentrifugalkraft nach außen gedrückt, wobei er mit seiner kinetischen Energie die Austrittsenergie der Flüssigkeit erhöht. Dieser Kolbenauswärtsgang erfolgt auf dem Drehwege zwischen den Abdichtungen 171 und 17r. Der Kolben wird also, wie dargestellt, in der Stellung A das Wasser bereits zum Teil und in der Stellung B schließlich ganz herausgedrängt haben. Während dieses Auswärtshubes hat der Kolben in die nebenachsnahe Zylinderkammer Arbeitsgas bis zum größten Kammervolumen angesaugt. Sobald der Arbeitszylinder bei seiner weiteren Drehung aus der Abdichtung 17r heraus wieder in den Flüssigkeitsring eintritt, beginnt das Hineindrücken des Arbeitskolbens. In der Stellung C wird der Kolben zum Teil, in der Stellung D fast völlig und schließlich, wenn er wieder in den Bereich der Abdichtung 171 eintritt, praktisch vollständig einwärts gedrückt sein. Dabei drängt er das Arbeitsgas durch die Öffnung 26 in die Druckkammer 24 der Nebenachse und in die Druckgasleitung 16 hinein. Diese Leitung ist mit einem nicht dargestellten Rückschlagventil versehen.
  • Diesen Arbeitskreislauf durchläuft jeder Arbeitszylinder bei einer Umdrehung um die Nebenachse. Dabei wird im Sinne des Grundprinzips der Erfindung die Kolbenmasse bei der Radialbewegung nach auswärts relativ zur Hauptachse durch Arbeitsflüssigkeit vergrößert und bei Erreichen der radial äußersten Stellung A um dieses Flüssigkeitsgewicht wieder erleichtert. Der Arbeitskolben geht also auf seinem Auswärtsgange von der Hauptachse weg in bezug auf die Nebenachse zunächst einwärts und danach wieder auswärts, während er auf seinem Rückweg zur Hauptachse hin in bezug auf die Nebenachse praktisch stillsteht.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 und 6 besteht das Verdichtersystem aus um die Nebenachse 21 sektorenartig angeordneten Kammern 27 und in ihnen schwenkbar beweglichen Klappen 28. Diese Klappen sind im Bereich des Umfanges jeder Sektorenkammer angelenkt. Die vom Klappenrand bestrichene Kammerwand 29 jedes Sektors ist dabei derart gekrümmt, daß die Krümmungsachse mit der Klappendrehachse zusammenfällt.
  • Die übrige Ausgestaltung des Verdichtersystems und seine Anordnung auf dem Schwungrade entsprechen dem Verdichtersystem nach Fig.3. Jede Klappe 28 unterteilt also die zugehörige Sektorenkammer in einen äußeren Raum, der nur mit Arbeitsflüssigkeit, und einen inneren Raum, der nur mit Arbeitsgas gefüllt wird. Die Arbeitsweise des Verdichtersystems ist ebenfalls genau dieselbe wie bei dem Verdichtersystem nach Fig. 3. Im Bereich des Flüssigkeitsringes «-erden die Klappen 28 nach einwärts gedrückt, wobei das Arbeitsgas in dem nebenachsnahen Sektorenraum verdichtet wird. Im Leitschaufelgebiet zwischen den Abdichtungen 171 und 17'' andererseits fließt die Arbeitsflüssigkeit ab, die Klappen schwenken nach auswärts, und Arbeitsgas wird in die inneren Sektorenkammern eingesaugt. Die Klappen 28 können dünnwandig sein; vorzugsweise werden die Klappen aber auf der von der Arbeitsflüssigkeit berührten Seite 30 leitflächenartig ausgestaltet, damit die Flüssigkeit beim Ein- und Austritt möglichst wirbelfrei bleibt. Die hierdurch gleichzeitig auftretende Verkleinerung des flüssigkeitserfüllten Arbeitsraumes ist vorteilhaft, weil der Flüssigkeitsdurchsatz durch das Verdichtersystem pro Umdrehung verringert wird. Um andererseits eine Verringerung des Volumens des gasgefüllten Innenraumes zu vermeiden, muß die Abdichtungswand 17'' entsprechend zurückgesetzt sein.
  • In der Fig. q. ist ein Verdichtersystem dargestellt, das zwei sich kreuzende Zwillingssysteme enthält. Das System arbeitet ohne Arbeitsflüssigkeit, also ohne Ausnutzung des Erfindungseffektes, und dient, wie weiter oben beschrieben, dazu, bei Verdichtersystemen, etwa gemäß Fig. 3 und 5, die Drehzahl abzubremsen, falls dies bei einem großen Massenunterschied der Kolben in beiden Totpunktstellungen erforderlich sein sollte. Ein solcher Bremsverdichter kann zur Vor- oder Nachverdichtung des Arbeitsgases oder zur Verarbeitung von sonstigem Hilfsgas dienen.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRCCHE: i. Zentrifugalkompressor, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegte Verdichterorgan, z. B. Kolben, zum Teil aus einer Flüssigkeit besteht, die bei schwungradachsnaher Stellung des Verdichterorgans zuführbar und bei dessen schwungradachsferner Stellung abführbar ist, und daß das Verdichtersystem, z. B. Zylinder und Kolben, um einen außerhalb der Schwungradachse (Hauptachse) gelegenen Nebenachse derart drehbar gelagert ist, daß das Verdichterorgan zusätzlich zu seiner Radialbewegung relativ zur Hauptachse eine Drehbewegung um die Nebenachse ausführen kann.
  2. 2. Maschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Nebenachse mehrere Verdichtersysteme starr verbunden gelagert und derart flüssigkeitsfüllbar und -entleerbar sind, daß die sich in bezug auf die Hauptachse auswärts bewegenden Systeme insgesamt mehr Arbeitsflüssigkeit enthalten und dadurch auf die Nebenachse ein größeres Drehmoment ausüben als die in bezug auf die Hauptachse einwärts gehenden Systeme.
  3. 3. Maschine nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- und Abführungszulässe für die Arbeitsflüssigkeit und das Arbeitsgas derart angeordnet sind, daß die nebenachsfernen Kammern der Verdichtersysteme nur mit Flüssigkeit und die nel-#enachsnahen Kammern nur mit Gas gefüllt werden. d.. Maschine nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtersystenie nach außen offene nebenachsferne Kammern besitzen und zumindest auf einen Teil der Einwärtsbewegung auf die Hauptachse zu von einer Abdeckwand abgeschlossen sind. 5. Maschine nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwungrad derart hohl ausgebildet ist, daß es während des Betriebes als die Verdichtungssysteme umgebender Behälter für die Flüssigkeit benutzbar ist. 6. Maschine nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdichtersystem aus um die Nebenachse sektorenartig angeordneten Kammern und in ihnen schwenkbar beweglichen Klappen besteht. 7. :Maschine nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen im Bereich des Umfanges der Sektorenkammern angelenkt sind. B. Maschine nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Klappenrand bestrichene Kammerwand dem Klappenrand entsprechend um die Klappendrehachse gekrümmt ist. g. Maschine nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen auf der von der Füllflüssigkeit berührten Seite eine dem Flüssigkeitszustrom entsprechend gekrümmte Oberfläche besitzen. 1o. Maschine nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdichtersystem nach Art der bekannten Exzentergebläse gebaut, d. h. mit radial längenveränderlichen Schiebern od. d;gl. und mit zur Drehachse exzentrischer Gehäusewandfläche versehen ist. i i. Maschine nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Erhaltung der kinetischen Energie der Arbeitsflüssigkeit das Schwungrad an seinem Umfange zumindest im Bereich der Flüssigkeitsaustrittsstellen der Verdichtersy steme mit Leitschaufeln für die Abführung der Flüssigkeit versehen ist. 12. Maschine nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitseintritts- und -austrittssteilen der Verdichtersvsteme miteinander kommunizieren. 13. Verfahren zum Betrieb der Maschine nach Anspruch i oder folgenden, insbesondere 4, 5 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwungrad mit einer Flüssigkeitsfüllung solcher Tiefe betrieben wird, daß die Verdichtersysteme praktisch gerade noch im Flüssigkeitsring umlaufen. 14. Maschine nach Anspruch i oder folgenden, insbesondere 4 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdichtersystem ini einem Abdeckgehäuse umläuft, dessen hauptachsferne und hauptachsnahe Flüssigkeitsdurchlässe durch einen vorzugsweise strömungsgünstig gestalteten flüssigkeitsgefüllten Kanal verbunden sind. 15. Maschine nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Schwungrad Verdichtersysteme verschiedener Bauart, z. B. einerseits ein Klappersystem und andererseits ein Zylinder mit radial bewegtem Kolben, insbesondere in betrieblicher Hintereinanderschaltung, angeordnet sind. 16. Maschine nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Verdichtersysteme, auf der gleichen Nebenachse angeordnet sind. 17. Maschine nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Schwungrad mehrere Verdichtersysteme angeordnet sind, deren Drehachsen (Nebenachsen) von der Schwungradachse (Hauptachse) radial verschieden weit entfernt sind.
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DE19801714A1 (de) * 1998-01-19 1998-10-08 Arthur Becker Niederdruck-Verdichter

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DE19801714A1 (de) * 1998-01-19 1998-10-08 Arthur Becker Niederdruck-Verdichter
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