EP0685038B1 - Flussigkeitsringmaschine und verfahren zu ihrem betrieb - Google Patents

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EP0685038B1
EP0685038B1 EP94906852A EP94906852A EP0685038B1 EP 0685038 B1 EP0685038 B1 EP 0685038B1 EP 94906852 A EP94906852 A EP 94906852A EP 94906852 A EP94906852 A EP 94906852A EP 0685038 B1 EP0685038 B1 EP 0685038B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
liquid ring
ring machine
liquid
working chamber
impeller
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP94906852A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0685038A1 (de
Inventor
Peter Trimborn
Kurt-Willy Mugele
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP0685038A1 publication Critical patent/EP0685038A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0685038B1 publication Critical patent/EP0685038B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C28/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
    • F04C28/06—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids specially adapted for stopping, starting, idling or no-load operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C19/00—Rotary-piston pumps with fluid ring or the like, specially adapted for elastic fluids
    • F04C19/004—Details concerning the operating liquid, e.g. nature, separation, cooling, cleaning, control of the supply

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a liquid ring machine and a liquid ring machine for performing the method.
  • the work space is divided into two equal work spaces by a wall part axially dividing the impeller and by an intermediate wall of the housing shell arranged in the same plane with this wall part. During operation, a liquid ring is formed in each work area.
  • Separate suction and discharge ports are assigned to each work area. Furthermore, the sub-work rooms in the lower area are connected to one another by openings in order to be able to simultaneously empty both sub-work rooms through a common outlet. With such a pump, two different gases, different pressures, can be pumped simultaneously.
  • CH-A-285 570 discloses a two-stage liquid ring pump, the first stage of which is designed for a larger delivery volume than the second downstream stage. Difficulties generally arise with such pumps when they have to operate in a low vacuum.
  • the volume of funding in the first stage is significantly greater than that in the second stage.
  • the second stage cannot process the quantity delivered by the first. This causes congestion, which reduce the performance of the pump and can also damage the pump.
  • This operating point must be run through each time the pump starts up. This is why provided in this known pump to make the second stage (high pressure stage) ineffective by withdrawing operating fluid until the ratio of the suction volume to the final volume corresponds to the ratio of the delivery volume of the first stage to that of the second stage. So much operating fluid is drawn from the second stage that its delivery is interrupted. This means that the liquid ring remains in the second liquid stage, which requires a corresponding amount of energy to drive it.
  • the object of the invention is to specify a method for adapting a liquid ring machine to different load cases and to create a liquid ring machine for carrying out the method.
  • This object is achieved by a method for operating a liquid ring machine, the apex of which lies in the geodetically upper region of the working area and whose working area is divided into at least two partial working spaces, in which method at least one partial working space of the liquid ring machine is separated from the operating fluid supply and at least as far as it is emptied from the operating fluid is that the part of the impeller rotating in this partial working space does not come into engagement with the operating fluid, and this partial working space is shut off on the suction and / or pressure side.
  • the position of the apex in the geodetically upper area of the working area ensures that the eccentricity of the impeller is selected so that in the geodetically lower area of the working area there is a sufficient distance between the free blade ends of the impeller and the housing inner wall of the working area in which can collect any sump liquid without engaging the free blade ends of the impeller.
  • the regulation of the internal pressure according to claim 2 has the effect that the energy consumption of the part of the impeller which is idling in a switched off working area is minimized.
  • the axial force which arises as a result of the pressure differences existing between the partial working spaces is also exerted on the impeller and thus also kept negligibly small on the impeller shaft.
  • the interactions at the gap between the impeller of the liquid ring machine and the intermediate wall surrounding the impeller are significantly reduced.
  • a further energy saving results in that the sump liquid collecting in the geodetically lower region of a switched-off partial working space is kept at such a level that the sump liquid does not come into engagement with the impeller of the liquid ring machine.
  • the method can be carried out in an advantageous manner with a liquid ring machine designed according to claim 4.
  • the setting of the internal pressure of at least one switched off working area approximately equal to the internal pressure of at least one remaining working area can be achieved in a particularly simple manner by at least on one side of the liquid ring machine the arranged suction nozzle is also in flow connection via an external connecting line with a partial working area adjacent to the other side .
  • the negative pressure prevailing in the suction area of the partial work space in operation causes the switched off part of the work space to be evacuated without further aids.
  • the external connecting line has a pressure reducing device, it is possible to regulate the internal pressure of a switched-off partial work space in the desired manner.
  • a pressure network or vacuum network which is often already present, can be used to regulate the pressure balance of a switched-off work area.
  • the impeller shaft is supported by a double-acting tapered roller bearing.
  • This bearing can absorb increased axial forces in addition to the radial forces.
  • each part of the working area can be connected to a liquid discharge device, it is advantageous to provide the operating liquid supply with a shut-off element on at least one machine side so that in the event of a partial switch-off, operating liquid is not even unnecessarily supplied.
  • the shut-off of the operating fluid supply can also be controlled.
  • the shaft seals of the liquid ring machine designed according to claim 11 limit the atmospheric gas entry into a switched-off partial working space. Otherwise, the passive part of the Atmospheric gas pressure setting the work space impair the efficiency of the liquid ring machine, or unnecessarily burden the regulation of the pressure balance for this partial work space.
  • a partial emptying of the liquid ring machine can take place particularly quickly through a separate emptying opening in each work area, so that the partial shutdown can be carried out immediately if necessary.
  • the operating fluid flowing out of the switched-off partial working space during a partial shutdown is supplied to the operating fluid supply of an operating partial working space in that the emptying opening at least one partial work space is connected to the operating fluid supply of at least one other partial work space.
  • the sump liquid that collects in the geodetically lower area of the switched off part of the work space is automatically sucked into the remaining work space because it is in the compression area of the part work space that is in operation the prevailing pressure is below the pressure which arises in a switched-off work area, provided that no additional means for adjusting the internal pressure are provided for the switched-off work area. This means that no further precautions are required to drain the sump liquid.
  • An adequate way to automatically return the sump liquid in a partial work space in operation is to connect the drain opening of at least one partial work space to the suction area of at least one other partial work space.
  • connections leading away from the outlet openings of the partial working spaces are most conveniently designed as closed conduit channels. These can then be arranged either inside or outside the machine housing.
  • a faster and more effective emptying of the part work area provided for the shutdown, as well as the regulation of the sump liquid flowing into this part work area to a constant level, is possible by connecting at least one controllable extraction pump to the part work rooms.
  • the gap between the impeller and the intermediate wall surrounding the impeller is provided with a non-contact seal, the interactions at this gap, in particular the overflow of operating fluid, between a part of the working area that remains in operation and a switched off part of the working area are kept low.
  • Such a non-contact seal can advantageously be designed according to the features of claim 21.
  • a working space is formed by a machine housing 3 which is closed off at the end by flat control disks 2.
  • an impeller 4 provided with blades, the axis of which is arranged eccentrically with respect to the axis of the machine housing 3.
  • the shaft 5 of the impeller 4 is rotatably supported on the end face in side plates 6 of the liquid ring machine 1 connected to the machine housing 3.
  • 6 stuffing box packings are provided in the side plates, not visible in the drawing.
  • the impeller 4 is axially divided in the middle by a wall part 8 which extends over the entire circumference of the impeller 4 and extends in the radial direction from the impeller hub to the free ends of the blades of the impeller 4.
  • a wall part 8 With the wall part 8 lying in one plane, an intermediate wall 9 is provided which concentrically surrounds the impeller 4 and is fixedly connected to the machine housing 3. There is an operationally necessary gap 14 between the wall part 8 and the intermediate wall 9.
  • the wall part 8 and the intermediate wall 9 divide the working space into two equally large partial working spaces 10, 11, furthermore between a switched off partial working space; a distinction is made between the passive sub-work space 11 and a sub-work space in operation, the active sub-work space 10.
  • the two sub-work rooms 10, 11 are designed identically and each sub-work room 10, 11 can therefore be used as an active or passive sub-work room 10 or 11.
  • a partial work space is shown as a passive partial work space 11.
  • This passive sub-work space 11 is provided with an emptying opening 12 which is suitable for its total emptying and which has a a connecting line 19 is in flow connection.
  • a sump drain 21 with a relief connection 13 is arranged in the geodetically lower region of the partial working space 11.
  • Both sub-work rooms 10, 11 are each provided with pressure and suction ports 20, only the suction port 20 being visible in the drawing.
  • the passive sub-work space 11 is connected via an evacuation line 22 to the suction port 20 of the active sub-work space 10.
  • the evacuation line 22 is provided with a control valve 23. A possible connection of the active sub-work space 10 with the suction connection 20 adjacent to the passive sub-work space 11 is not shown.
  • the connection of the corresponding machine side 1 to the pumped medium is first interrupted via the pressure and suction ports 20.
  • the separate operating fluid supply of one part of the work space 11 is also switched off.
  • the emptying opening 12 is opened, so that the operating liquid of the now passive partial working space 11 can flow out.
  • the outflowing operating fluid of the passive partial working space 11 can be supplied to the operating fluid supply of the active partial working space 10 via the connecting line 19.
  • the liquid ring machine 1 After the passive partial working space 11 has been emptied, the liquid ring machine 1 operates in the partially switched-off state. Now flows through the operationally necessary gap 14 between the wall part 8 and the intermediate wall 9 Operating fluid from the active workspace 10 into the passive workspace 11. As a result, a sump liquid 15 collects in the lower region of the passive partial working space 11, the level 16 of which, if possible, should not reach the blade region 17 of the impeller 4. For this reason, separate outlet openings are provided in order to derive the sump liquid 15 in both partial working spaces 10 and 11, which are shown only for the passive partial working space 11. In the embodiment shown in the drawing, several options for designing the outlet openings are shown, which can be used individually or together.
  • a sump drain 21 provided in the geodetically lower region of the machine housing 3 serves as the outlet opening.
  • the sump liquid 15 flowing out here can also be supplied to the operating fluid of the active partial working space 10 via a further relief connection 13.
  • the sump drain 21 can also be connected to a barometric downpipe, the height of which is determined by the internal pressure and the level of the sump liquid.
  • a connection opening 18 located in the intermediate wall 9 also fulfills the function of an outlet opening for the sump liquid 15.
  • the passive partial working space 11 When operating the liquid ring machine 1 according to claim 2, it is necessary to regulate the internal pressure of the passive partial working space 11 so that it is less than or at most equal to the internal pressure of the active partial working space 10. This is achieved in a simple manner in that the passive partial working space 11 is connected to the suction port 20 of the active partial working space 10 via an evacuation line 22. The negative pressure prevailing at this point then also arises in the passive partial working space 11. A further intervention possibility is provided via a control valve 23 in the evacuation line 22. The internal pressure of the passive partial working space 11 can thus be set such that any sump liquid flows out through the outlet openings provided for this, as already described.

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Abstract

Verfahren zum Betrieb einer Flüssigkeitsringmaschine (1), bei dem ein Teilarbeitsraum (10 oder 11) der Flüssigkeitsringmaschine (1) von der Betriebsflüssigkeitszufuhr abgetrennt und soweit von der Betriebsflüssigkeit entleert wird, daß der in diesem Teilarbeitsraum (10 oder 11) umlaufende Teil des Laufrades (4) nicht mit der Betriebsflüssigkeit in Eingriff gelangt, und dieser Teilarbeitsraum (10 oder 11) saug- und/oder druckseitig abgesperrt wird. Durch dieses Verfahren ist eine wahlweise Teilabschaltung der Flüssigkeitsringmaschine (1) und damit eine Anpassung an die jeweiligen Prozeßanforderungen möglich. Dadurch werden die Investitionskosten bei der Anschaffung und der Energieverbrauch im Betrieb einer solchen Flüssigkeitsringmaschine (1) gesenkt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Flüssigkeitsringmaschine sowie eine Flüssigkeitsringmaschine zur Durchführung des Verfahrens.
  • Bei einer aus der DE-C- 961 653 bekannten Flüssigkeitsringmaschine ist der Arbeitsraum durch ein das Laufrad axial unterteilendes Wandteil und durch eine mit diesem Wandteil in gleicher Ebene angeordnete Zwischenwand des Gehausemantels in zwei gleich große Teilarbeitsräume unterteilt. Während des Betriebes bildet sich in jedem Teilarbeitsraum ein Flüssigkeitsring.
  • Jedem Teilarbeitsraum sind separate Saug- und Druckstutzen zugeordnet. Ferner sind die Teilarbeitsräume im unteren Bereich miteinander durch Öffnungen verbunden, um eine gleichzeitige Entleerung beider Teilarbeitsräume durch einen gemeinsamen Auslaß vornehmen zu können. Mit einer solchen Pumpe können, zwei voneinander verschiedene Gase, unterschiedlichen Drucks, gleichzeitig gefördert werden.
  • Durch die CH-A-285 570 ist eine zweistufige Flüssigkeitsringpumpe bekannt, deren erste Stufe für ein größeres Fördervolumen ausgelegt ist als deren zweite nachgeschaltete Stufe. Bei solchen Pumpen treten generell Schwierigkeiten auf, wenn sie bei niederem Vakuum arbeiten müssen.
  • In diesem Falle ist das Fördervolumen der ersten Stufe wesentlich größer als das der zweiten Stufe. Die zweite Stufe kann die von der ersten geförderten Menge nicht verarbeiten. Es treten dadurch Stauungen auf, die die Leistungsfähigkeit der Pumpe mindern und auch zu einer Schädigung der Pumpe führen können. Dieser Betriebspunkt muß bei jedem Anfahrvorgang der Pumpe durchlaufen werden. Aus diesem Grunde ist bei dieser bekannten Pumpe vorgesehen, die zweite Stufe (Hochdruckstufe) durch Entnahme von Betriebsflüssigkeit solange unwirksam zu machen, bis das Verhältnis des Ansaugvolumens zum Endvolumen dem Verhältnis des Fördervolumens der ersten Stufe zu demjenigen der zweiten Stufe entspricht. Es wird der zweiten Stufe so viel Betriebsflüssigkeit entnommen, daß deren Förderung unterbrochen ist. Damit bleibt in der zweiten Flüssigkeitsstufe noch der Flüssigkeitsring bestehen, der zu seinem Antrieb eine entsprechende Energiemenge benötigt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es dagegen, ein Verfahren zur Anpassung einer Flüssigkeitsringmaschine an unterschiedliche Belastungsfälle anzugeben sowie eine Flüssigkeitsringmaschine zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betrieb einer Flüssigkeitsringmaschine gelöst, deren Scheitel im geodätisch oberen Bereich des Arbeitsraumes liegt und deren Arbeitsraum in mindestens zwei Teilarbeitsräume unterteilt ist, bei welchem Verfahren wenigstens ein Teilarbeitsraum der Flüssigkeitsringmaschine von der Betriebsflüssigkeitszufuhr abgetrennt und wenigstens soweit von der Betriebsflüssigkeit entleert wird, daß der in diesem Teilarbeitsraum umlaufende Teil des Laufrades nicht mit der Betriebsflüssigkeit in Eingriff gerät, und dieser Teilarbeitsraum saug- und/oder druckseitig abgesperrt wird. Durch die Lage des Scheitels im geodätisch oberen Bereich des Arbeitsraumes ist sichergestellt, daß die Exzentrizität des Laufrades so gewählt ist, daß im geodätisch unteren Bereich des Arbeitsraumes ein ausreichender Abstand zwischen den freien Schaufelenden des Laufrades und der Gehäuseinnenwand des Arbeitsraumes vorhanden ist, in dem sich eine etwaige Sumpfflüssigkeit sammeln kann, ohne mit den freien Schaufelenden des Laufrades in Eingriff zu gelangen.
  • Hierdurch gelingt eine vollständige Teilabschaltung der Flüssigkeitsringmaschine. Damit ist eine ebenso einfache wie wirksame Anpassung des Saugvermögens einer Flüssigkeitsringmaschine an die erforderlichen Betriebsbedingungen gegeben. Diese Anpassungsmöglichkeit an die tatsächlichen Betriebsbedingungen ist deshalb von besonderem Vorteil, weil sich bei solchen Anlagen die tatsächlichen Betriebsbedingungen nicht exakt vorherbestimmen lassen. Insofern ist es leicht möglich, daß eine eventuell überdimensionierte Flüssigkeitsringmaschine installiert wird. Durch die Teilabschaltung einer solchen Flüssigkeitsringmaschine lassen sich dann die Betriebskosten erheblich senken. Bisher war eine solche Anpassung nur bei einem Betrieb mit mehreren Flüssigkeitsringmaschinen möglich. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet demgegenüber eine erhebliche Einsparung bei den Investitionskosten. Darüber hinaus ist auch der Platzbedarf für nur eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebene Flüssigkeitsringmaschine wesentlich geringer.
  • Die Regelung des Innendrucks gemäß Anspruch 2 bewirkt, daß der Energieverbrauch des in einem abgeschalteten Teilarbeitsraum leerlaufenden Teiles des Laufrades minimiert wird. Bei einer solchen Druckregelung wird auch die sich infolge der zwischen den Teilarbeitsräumen bestehenden Druckunterschiede einstellende Axialkraft auf das Laufrad und damit auch auf die Laufradwelle vernachläßigbar klein gehalten. Im übrigen werden die Wechselwirkungen an dem zwischen dem Laufrad der Flüssigkeitsringmaschine und der das Laufrad umschließenden Zwischenwand betriebsnotwendig bestehenden Spalt erheblich reduziert.
  • Eine weitere Energieersparnis ergibt sich, in dem die sich im geodätisch unteren Bereich eines abgeschalteten Teilarbeitsraumes sammelnde Sumpfflüssigkeit auf einem solchen Pegel gehalten wird, daß die Sumpfflüssigkeit nicht mit dem Laufrad der Flüssigkeitsringmaschine in Eingriff gelangt.
  • Das Verfahren kann in vorteilhafter Weise mit einer gemäß Anspruch 4 ausgebildeten Flüssigkeitsringmaschine durchgeführt werden.
  • Die Einstellung des Innendrucks wenigstens eines abgeschalteten Teilarbeitsraumes etwa gleich dem Innendruck wenigstens eines im Betrieb verbleibenden Teilarbeitsraumes gelingt in besonders einfacher Weise, indem mindestens auf einer Seite der Flüssigkeitsringmaschine der angeordnete Saugstutzen zusätzlich über eine externe Verbindungsleitung mit einem der jeweils anderen Seite benachbarten Teilarbeitsraum in Strömungsverbindung steht. Der im Ansaugbereich des im Betrieb befindlichen Teilarbeitsraumes herrschende Unterdruck bewirkt eine Evakuierung des abgeschalteten Teils des Arbeitsraumes ohne weitere Hilfsmittel.
  • Dadurch, daß die externe Verbindungsleitung eine Druckminderungseinrichtung aufweist, ist es möglich den Innendruck eines abgeschalteten Teilarbeitsraumes in der gewünschten Weise zu regeln.
  • Für bestimmte Einsatzfälle kann es vorteilhaft sein, mindestens einen Teilarbeitsraum mit einem Anschluß für eine Evakuierungseinrichtung zu versehen. So kann beispielsweise ein oft schon vorhandenes Drucknetz oder Vakuumnetz zur Regelung des Druckhaushaltes eines abgeschalteten Teilarbeitsraumes benutzt werden.
  • Bei einer gemäß Anspruch 8 ausgestatteten Flüssigkeitsringmaschine ist es auch möglich, daß erfindungsgemäße Verfahren ohne zusätzliche Einrichtungen zur Regelung des Druckhaushaltes eines abgeschalteten Teilarbeitsraumes durchzuführen. Die bei nicht geregeltem Innendruck auftretenden Axialkräfte werden dann von der entsprechend ausgebildeten Lagerung aufgenommen.
  • In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird gemäß Anspruch 9 die Laufradwelle durch ein doppelt wirkendes Kegelrollenlager gelagert. Diese Lagerung kann zusätzlich zu den radialen Kräften erhöhte axiale Kräfte aufnehmen.
  • Obgleich jeder Teilarbeitsraum für sich mit einer Flüssigkeitsabführeinrichtung verbindbar ist, ist es vorteilhaft die Betriebsflüssigkeitszufuhr auf mindestens einer Maschinenseite mit einem Absperrglied zu versehen, um im Falle einer Teilabschaltung gar nicht erst unnötig Betriebsflüssigkeit zuzuführen. Die Absperrung der Betriebsflüssigkeitszufuhr kann auch gesteuert erfolgen.
  • Die gemäß Anspruch 11 ausgelegten Wellendichtungen der Flüssigkeitsringmaschine begrenzen den atmosphärischen Gaseintritt in einen abgeschalteten Teilarbeitsraum. Andernfalls könnte der sich in diesem passiven Teil des Arbeitsraumes einstellende atmosphärische Gasdruck den Wirkungsgrad der Flüssigkeitsringmaschine beeinträchtigen, oder unnötig die Regelung des Druckhaushaltes für diesen Teilarbeitsraum belasten.
  • Um frei wählen zu können, welcher Teilarbeitsraum abgeschaltet wird, ist eine Unterteilung in gleichgroße Teilarbeitsräume gemäß Anspruch 12 vorteilhaft. Eine solche Unterteilung bietet zusätzliche fertigungstechnische Vorteile, da beide Teilarbeitsräume gleichdimensioniert ausgeführt werden können.
  • Es ist vorteilhaft, eine Flüssigkeitsringmaschine zur Durchführung des Verfahrens zu verwenden, bei der der Scheitel im geodätisch oberen Bereich des Arbeitsraumes liegt. Hierdurch ist sichergestellt, daß die Exzentrizität des Laufrades so gewählt ist, daß im geodätisch unteren Bereich des Arbeitsraumes ein ausreichender Abstand zwischen den freien Schaufelenden des Laufrades und der Gehäuseinnenwand des Arbeitsraumes vorhanden ist, in dem sich eine etwaige Sumpfflüssigkeit sammeln kann, ohne mit den freien Schaufelenden des Laufrades in Eingriff zu gelangen.
  • Eine teilweise Entleerung der Flüssigkeitsringmaschine kann durch eine gesonderte Entleerungsöffnung in jedem Teilarbeitsraum gemäß Anspruch 14 besonders schnell erfolgen, so das die Teilabschaltung im Bedarfsfall unverzüglich durchführbar ist.
  • Die bei einer Teilabschaltung aus dem abgeschalteten Teilarbeitsraum ausströmende Betriebsflüssigkeit wird der Betriebsflüssigkeitsversorgung eines in Betrieb befindlichen Teilarbeitsraumes dadurch zugeführt, daß die Entleerungsöffnung wenigstens eines Teilarbeitsraumes jeweils mit der Betriebsflüssigkeitszufuhr wenigstens eines anderen Teilarbeitsraumes verbunden ist.
  • Dadurch, daß die Entleerungsöffnung wenigstens eines Teilarbeitsraumes mit dem Verdichtungsbereich wenigstens eines anderen Teilarbeitsraumes verbunden ist, wird die sich im geodätisch unteren Bereich des abgeschalteten Teiles des Arbeitsraumes sammelnde Sumpfflüssigkeit selbsttätig in den im Betrieb befindlichen Restarbeitsraum gesaugt, da der im Verdichtungsbereich des in Betrieb befindlichen Teilarbeitsraumes herrschende Druck unterhalb des sich in einem abgeschalteten Teilarbeitsraum einstellenden Druckes liegt, sofern keine zusätzlichen Mittel zur Einstellung des Innendrucks für den abgeschalteten Teilarbeitsraum vorgesehen sind. Damit sind keine weiteren Vorkehrungen zur Abführung der Sumpfflüssigkeit erforderlich.
  • Eine adäquate Möglichkeit, die Sumpfflüssigkeit in einem in Betrieb befindlichen Teilarbeitsraum selbsttätig zurückzuführen, ist die Verbindung der Entleerungsöffnung wenigstens eines Teilarbeitsraumes mit dem Ansaugbereich wenigstens eines anderen Teilarbeitsraumes. In Folge des Druckunterschiedes zwischen dem Ansaugbereich eines in Betrieb befindlichen Teilarbeitsraumes und eines abgeschalteten Teilarbeitsraumes strömt die Sumpfflüssigkeit in einen in Betrieb befindlichen Teilarbeitsraum.
  • Die obengenannten, von den Auslaßöffnungen der Teilarbeitsräume wegführenden Verbindungen sind am zweckmäßigsten als geschlossene Leitungskanäle ausgeführt. Diese können dann wahlweise innerhalb oder außerhalb des Maschinengehäuses angeordnet werden.
  • Eine schnellere und wirksamere Entleerung des zur Abschaltung vorgesehenen Teilarbeitsraumes, so wie die Regelung der in diesen Teilarbeitsraum überströmenden Sumpfflüssigkeit auf einen konstanten Pegel, ist durch den Anschluß von wenigstens einer steuerbaren Extraktionspumpe an die Teilarbeitsräume möglich.
  • Dadurch, daß der Spalt zwischen dem Laufrad und der das Laufrad umschließenden Zwischenwand mit einer berührungsfreien Dichtung versehen ist, werden die Wechselwirkungen an diesem Spalt, insbesondere das Überströmen von Betriebsflüssigkeit, zwischen einem im Betrieb verbleibenden Teilarbeitsraum und einem abgeschalteten Teilarbeitsraum gering gehalten.
  • Eine solche berührungsfreie Dichtung kann vorteilhaft gemäß den Merkmalen des Anspruchs 21 beschaffen sein.
  • Wenn keine Regelung des Druckhaushaltes für einen abgeschalteten Teilarbeitsraum vorgesehen ist, stellt sich in diesem allmählich ein gegenüber einem in Betrieb befindlichen Teilarbeitsraum herrschenden Druck erhöhter Innendruck ein. Dieser Druckunterschied kann gemäß Anspruch 22 zur Abführung der Sumpfflüssigkeit genutzt werden. Dadurch, daß eine die Teilarbeitsräume abteilende Zwischenwand im geodätisch unteren Bereich eine durchgehende Verbindungsöffnung aufweist, strömt die Sumpfflüssigkeit dem sich einstellenden Druckgefälle folgend durch diese Öffnung in einen im Betrieb befindlichen Teilarbeitsraum zurück.
  • Die Erfindung wird anhand einer in der Zeichnung im Längsschnitt als Ausführungsbeispiel dargestellten Flüssigkeitsringmaschine näher erläutert.
  • Bei der gezeigten Flüssigkeitsringmaschine 1 wird durch ein stirnseitig von ebenen Steuerscheiben 2 abgeschlossenes Maschinengehäuse 3 ein Arbeitsraum gebildet. Innerhalb dieses Arbeitsraumes ist ein mit Schaufeln versehenes Laufrad 4 vorgesehen, dessen Achse gegenüber der Achse des Maschinengehäuses 3 exzentrisch angeordnet ist. Die Welle 5 des Laufrades 4 ist stirnseitig in mit dem Maschinengehäuse 3 verbundenen Seitenschilden 6 der Flüssigkeitsringmaschine 1 drehbar gelagert. Zur Wellenabdichtung sind, in der Zeichnung nicht sichtbar, in den Seitenschilden 6 Stopfbuchspackungen vorgesehen.
  • Das Laufrad 4 ist mittig durch ein sich über den gesamten Umfang des Laufrades 4 erstreckendes Wandteil 8, das in radialer Richtung von der Laufradnabe bis zu den freien Enden der Schaufeln des Laufrades 4 reicht, axial unterteilt. Mit dem Wandteil 8 in einer Ebene liegend, ist eine das Laufrad 4 konzentrisch umschließende mit dem Maschinengehäuse 3 fest verbundene Zwischenwand 9 vorgesehen. Zwischen dem Wandteil 8 und der Zwischenwand 9 besteht ein betriebsnotwendiger Spalt 14.
  • Durch das Wandteil 8 und die Zwischenwand 9 ist eine Unterteilung des Arbeitsraumes in zwei gleich große Teilarbeitsräume 10, 11 gegeben, wobei im weiteren zwischen einem abgeschalteten Teilarbeitsraum; dem passiven Teilarbeitsraum 11, und einem im Betrieb befindlichen Teilarbeitsraum, dem aktiven Teilarbeitsraum 10, unterschieden wird. Üblicherweise sind beide Teilarbeitsräume 10, 11 gleich ausgeführt und somit jeder Teilarbeitsraum 10, 11 für sich jeweils als aktiver oder passiver Teilarbeitsraum 10 oder 11 einsetzbar. In der Zeichnung ist nur ein Teilarbeitsraum als passiver Teilarbeitsraum 11 dargestellt. Dieser passive Teilarbeitsraum 11 ist mit einer zu dessen Totalentleerung geeigneten Entleerungsöffnung 12 versehen, die mit einer einer Verbindungsleitung 19 in Strömungsverbindung steht. Im geodätisch unteren Bereich des Teilarbeitsraumes 11 ist ein Sumpfablaß 21 mit einer Entlastungsverbindung 13 angeordnet.
  • Beide Teilarbeitsräume 10, 11 sind jeweils mit Druck- und Saugstutzen 20 versehen, wobei in der Zeichnung nur der Saugstutzen 20 sichtbar ist. Der passive Teilarbeitsraum 11 ist über eine Evakuierungsleitung 22 mit dem Saugstutzen 20 des aktiven Teilarbeitsraumes 10 verbunden. Die Evakuierungsleitung 22 ist mit einem Steuerventil 23 versehen. Eine etwaige gleichwirkende Verbindung des aktiven Teilarbeitsraumes 10 mit dem dem passiven Teilarbeitsraum 11 benachbarten Saugstutzen 20 ist nicht eingezeichnet.
  • Bei einer Teilabschaltung der Flüssigkeitsringmaschine 1 wird zunächst die Verbindung der entsprechenden Maschineseite 1 mit dem Fördermedium über die Druck- und Saugstutzen 20 unterbrochen. Die gesonderte Betriebsflüssigkeitszufuhr des einen Teilarbeitsraumes 11 wird ebenfalls abgeschaltet. Gleichzeitig wird die Entleerungsöffnung 12 geöffnet, so daß die Betriebsflüssigkeit des nunmehr passiven Teilarbeitsraumes 11 ausströmen kann. Die ausströmende Betriebsflüssigkeit des passiven Teilarbeitsraumes 11 kann über die Verbindungsleitung 19 der Betriebsflüssigkeitszufuhr des aktiven Teilarbeitsraumes 10 zugeführt werden.
  • Nach der Entleerung des passiven Teilarbeitsraumes 11 arbeitet die Flüssigkeitsringmaschine 1 im teilabgeschalteten Zustand. Durch den betriebsnotwendigen Spalt 14 zwischen dem Wandteil 8 und der Zwischenwand 9 strömt nun Betriebsflüssigkeit aus dem aktiven Teilarbeitsraum 10 in den passiven Teilarbeitsraum 11 über. Infolgedessen sammelt sich im unteren Bereich des passiven Teilarbeitsraumes 11 eine Sumpfflüssigkeit 15, deren Pegel 16 nach Möglichkeit nicht den Schaufelbereich 17 des Laufrades 4 erreichen sollte. Aus diesem Grund sind zur Ableitung der Sumpfflüssigkeit 15 in beiden Teilarbeitsräumen 10 und 11 gesonderte Auslaßöffnungen vorgesehen, die nur für den passiven Teil arbeitsraum 11 eingezeichnet sind. In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel sind mehrere Möglichkeiten zur Ausgestaltung der Auslaßöffnungen gezeigt, die einzeln oder gemeinsam eingesetzt werden können. Als Auslaßöffnung dient ein im geodätisch unteren Bereich des Maschinengehäuses 3 vorgesehener Sumpfablaß 21. Auch kann die hier ausströmende Sumpfflüssigkeit 15 über eine weitere Entlastungsverbindung 13 der Betriebsflüssigkeit des aktiven Teilarbeitsraumes 10 zugeführt werden. Der Sumpfablaß 21 kann auch mit einem barometrischen Fallrohr, dessen Höhe nach dem Innendruck und dem Pegel der Sumpfflüssigkeit bestimmt wird, verbunden werden. Ebenfalls die Funktion einer Auslaßöffnung für die Sumpfflüssigkeit 15 erfüllt eine in der Zwischenwand 9 befindliche Verbindungsöffnung 18. Durch diese Verbindungsöffnung 18 strömt die Sumpfflüssigkeit 15 unmittelbar in den aktiven Teilarbeitsraum 10 über, da trotz einer verbesserten Wellenabdichtung durch entsprechend ausgelegte Stopfbuchspackungen, ein Druckanstieg im passiven Teilarbeitsraum 11 stattfinden kann und sich damit ein Druckgefälle von dem passiven Teilarbeitsraum 11 hin zu dem aktiven Teilarbeitsraum 10 einstellt, dem die Sumpfflüssigkeit 15 folgt.
  • Bei einem Betrieb der Flüssigkeitsringmaschine 1 gemäß Anspruch 2 ist es erforderlich, den Innendruck des passiven Teilarbeitsraumes 11 so zu regeln, daß er kleiner oder höchstens gleich dem Innendruck des aktiven Teilarbeitsraumes 10 ist. Dies wird in einfacher Weise dadurch bewirkt, daß der passive Teilarbeitsraum 11 über eine Evakuierungsleitung 22 mit dem Saugstutzen 20 des aktiven Teilarbeitsraumes 10 verbunden wird. Der an dieser Stelle herrschende Unterdruck stellt sich dann auch in dem passiven Teilarbeitsraum 11 ein. Über ein Steuerventil 23 in der Evakuierungsleitung 22 ist eine weitere Eingriffsmöglichkeit gegeben. Damit kann der Innendruck des passiven Teilarbeitsraumes 11 so eingegestellt werden, daß etwaige Sumpfflüssigkeit durch die dafür vorgesehenen Auslaßöffnungen, wie bereits beschrieben, ausströmt.

Claims (21)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Flüssigkeitsringmaschine (1), deren Scheitel im geodätisch oberen Bereich des Arbeitsraumes liegt und deren Arbeitsraum in mindestens zwei Teilarbeitsräume unterteilt ist, bei welchem Verfahren wenigstens ein Teilarbeitsraum (10 oder 11) der Flüssigkeitsringmaschine (1) von der Betriebsflüssigkeitszufuhr abgetrennt und wenigstens so weit von der Betriebsflüssigkeit entleert wird, daß der in diesem Teilarbeitsraum umlaufende Teil des Laufrades (4) nicht mit der Betriebsflüssigkeit in Eingriff steht, und dieser Teilarbeitsraum (10 oder 11) saug- und/oder druckseitig abgesperrt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Innendruck eines abgeschalteten Teilarbeitsraumes (10 oder 11) so eingestellt wird, daß er etwa gleich dem Ansaugdruck wenigstens eines im Betrieb verbleibenden Teilarbeitsraumes (10 oder 11) ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Pegel (16) einer sich aus der aus einem im Betrieb befindlichen Teilarbeitsraum überströmenden Betriebsflüssigkeit im geodätisch unteren Bereich des abgeschalteten Teilarbeitsraumes (10 oder 11) sammelnden Sumpfflüssigkeit (15) auf einem solchen Stand gehalten wird, daß die Sumpfflüssigkeit (15) nicht mit dem Laufrad (4) der Flüssigkeitsringmaschine (1) in Eingriff gelangt.
  4. Flüssigkeitsringmaschine (1) zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 3, bei der innerhalb ihres Maschinengehäuses (3) ein mit Schaufeln versehenes Laufrad (4) mit seiner Laufradwelle (5) in beiderseits des Maschinengehäuses (3) angeordneten Seitenschilden (6) derart drehbar gelagert ist, daß der Scheitel der Flüssigkeitsringmaschine im geodätisch oberen Bereich des Arbeitsraumes liegt, bei welcher Flüssigkeitsring-maschine (1) dadurch Teilarbeitsräume (10,11) gebildet sind, daß am Laufrad (4) wenigstens ein sich über dessen vollen Umfang von der Laufradnabe bis zu den freien Schaufelenden erstreckendes Wandteil (8) und am Maschinengehäuse (3) mindestens eine mit dem Wandteil (8) des Laufrades (4) radialfluchtende zwischenwand (9) vorgesehen ist und bei welcher Flüssigkeitsringmaschine (1) ferner an jedem Seitenschild (6) ein Druckund Saugstutzen (20) vorgesehen ist, welche Stutzen jeweils über ein mit einem Saug- und Druckschlitz versehenes Steuerelement mit dem jeweiligen Teilarbeitsraum (10 oder 11) in unterbrechbarer Strömungsverbindung stehen und ferner jeder Teilarbeitsraum (10,11) für sich mit einer Flussigkeitsabführeinrichtung verbindbar und mit einer getrennten Betriebsflüssigkeitszufuhr versehen ist.
  5. Flüssigkeitsringmaschine (1) nach Anspruch 4 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, bei der mindestens der auf einer Seite der Flüssigkeitsringmaschine (1) anordnete Saugstutzen (20) auf einer Seite der Flüssigkeitsringmaschine (1) zusätzlich über eine externe Evakuierungsleitung (22) mit einem der jeweils anderen Seite benachbarten Teilarbeitsraum (10 oder 11) in Strömungsverbindung steht.
  6. Flüssigkeitsringmaschine (1) nach Anspruch 5, bei der die externe Evakuierungsleitung (22) eine Druckminderungseinrichtung aufweist.
  7. Flüssigkeitsringmaschine (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 - 6 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, bei der mindestens ein Teilarbeitsraum (10 oder 11) mit einem Anschluß für eine Evakuierungseinrichtung versehen ist.
  8. Flüssigkeitsringmaschine (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 - 7, bei der mindestens auf einer Seite die 5 Lagerung der Laufradwelle (5) zusätzlich zu den radialen Kräften erhöhte axiale Kräfte aufzunehmen vermag.
  9. Flüssigkeitsringmaschine (1) nach Anspruch 8, bei der die Laufradwelle (5) in mindestens einem Seitenschild (6) durch ein doppeltwirkendes Kegelrollenlager gelagert ist.
  10. Flüssigkeitsringmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 - 9 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Betriebsflüssigkeitszufuhr auf mindestens einer Maschinenseite mit einem Absperrglied versehen ist.
  11. Flussigkeitringmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 - 10, bei der die in den Seitenschilden (6) befindlichen Wellendichtungen derart ausgelegt sind, daß ein etwaiger atmosphärischer Gaseintritt zumindest begrenzt ist.
  12. Flüssigkeitsringmaschine (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 - 11, bei der die axiale Laufradunterteilung (8) und die Zwischenwand (9) vorzugsweise in der Maschinenmitte angeordnet sind.
  13. Flüssigkeitsringmaschine (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 - 12, bei der jeder Teilarbeitsraum (10,11) eine zu dessen Totalentleerung geeignete Entleerungsöffnung (12) aufweist.
  14. Flüssigkeitringmaschine (1) nach Anspruch 13, bei der die Entleerungsöffnung (12) wenigstens eines Teilarbeitsraumes (10 oder 11) jeweils mit der Betriebsflüssigkeitszufuhr wenigstens eines anderen Teilarbeitsraumes (11 oder 10) verbunden ist.
  15. Flüssigkeitsringmaschine (1) nach Anspruch 13 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 3, bei der die Entleerungsöffnung (12) wenigstens eines Teilarbeitsraumes (10 oder 11) mit dem Verdichtungsbereich wenigstens eines anderen Teilarbeitsraumes (11 oder 10) verbunden ist.
  16. Flüssigkeitsringmaschine (1) nach Anspruch 13 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 3, bei der die Entleerungsöffnung (12) wenigstens eines Teilarbeitsraumes (10 oder 11) mit dem Ansaugbereich wenigstens eines anderen Teilarbeitsraumes (11 oder 10) verbunden ist.
  17. Flüssigkeitsringmaschine (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 - 16, bei der für die von der oder den Entleerungsöffnungen (12) wegführende Verbindung geschlossene Leitungskanäle vorgesehen sind, die wahlweise im Maschinengehäuse (3) und/oder im Seitenschild (6) integriert sind, oder außerhalb des Maschinengehäuses (3) getrennt anschließbar angeordnet sind.
  18. Flüssigkeitsringmaschine (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 - 17 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 oder 3, bei der zumindestens ein Teil der Flüssigkeitsabführeinrichtungen an wenigstens eine steuerbare Extraktionspumpe angeschlossen sind.
  19. Flüssigkeitsringmaschine (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 - 18, bei der der Spalt (14) zwischen dem Laufrad (4) und der das Laufrad (4) umschließenden Zwischenwand (9) mit einer berührungsfreien Dichtung versehen ist.
  20. Flüssigkeitsringmaschine (1) nach Anspruch 19, bei der die radial innenliegende Kante der Zwischenwand (9) mit einer Befestigungsnut für ein Teflonband versehen ist, dessen Breite in etwa der Breite des zwischen Laufrad (4) und Zwischenwand (9) befindlichen Spaltes (14) entspricht.
  21. Flüssigkeitsringmaschine (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 - 20 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 3, bei der die Zwischenwand (9) im geodätisch unteren Bereich eine durchgehende Verbindungsöffnung (18) aufweist.
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