EP0945621A1

EP0945621A1 - Liquid ring compressor

Info

Publication number: EP0945621A1
Application number: EP99104921A
Authority: EP
Inventors: Peter Fischer; Robert Dipl.-Ing. Siebenwurst (FH); Jürgen Dipl.-Ing. Bross (FH); Ottmar Dipl.-Ing. Hahm (FH); Rudi Dr. Dittmar
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-03-24
Filing date: 1999-03-11
Publication date: 1999-09-29
Also published as: DE19812976A1; DE19812976C2

Abstract

The compressor has at least one drive shaft (2) fitted with a wheel (3) which rotates within a housing (11) and cooperates with a control disc (7) fitted to one side of the housing. The wheel is free to move axially relative to the drive shaft within the housing , with means for preventing contact between the end face (12) of the wheel and the control disc, e.g. similar magnets attached to the wheel and the control disc for providing a magnetic repulsion force.

Description

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsringverdichter mit mindestens einer Antriebswelle, einem Arbeitsraumgehäuse mit einem darin umlaufenden, auf der Antriebswelle befindlichen Laufrad und einer Steuerscheibe.The invention relates to a liquid ring compressor at least one drive shaft, a work space housing with a revolving one located on the drive shaft Impeller and a control disc.

Bei den bisher bekannten Flüssigkeitsringverdichtern, die in der EP 0 517 277 A1 und der EP 0 645 521 A1 beschrieben sind, handelt es sich jeweils um ein einseitig fliegend gelagertes Laufrad, bei dem die Spalteinstellung und die axiale Befestigung durch eine Spezialschraube erfolgt. Diese Spalteinstellungen gestalten sich bei Montage und Reparaturarbeiten als sehr zeitaufwendig und kompliziert.In the previously known liquid ring compressors, which in EP 0 517 277 A1 and EP 0 645 521 A1 are described, each is a one-sided cantilever Impeller, where the gap adjustment and the axial attachment done by a special screw. These column settings are designed as assembly and repair work very time consuming and complicated.

Ausgehend davon, besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die zeitaufwendige Axialspalteinstellung des Laufrades im Gehäuse sowohl bei der Montage als auch bei Wartungs- und Reparaturarbeiten zu vereinfachen.Based on this, the object of the invention is that time-consuming axial gap adjustment of the impeller in the housing both during assembly and during maintenance and repair work to simplify.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt dadurch, daß das Laufrad auf der Antriebswelle und innerhalb des Arbeitsraumgehäuses axial frei beweglich ist und daß wenigstens auf der Laufradstirnseite und auf dem ihr gegenüberliegenden Teil der Steuerscheibe gleichnamige Magnetpole einander zugeordnet sind. Durch die axiale, frei bewegliche Laufradbefestigung wird insbesondere der Montagezeitaufwand des Laufrades auch bei Wartungsarbeiten auf ein Minimum reduziert, da keine Spalteinstellung mehr vorgenommen werden muß, sondern sich diese im Betrieb der Flüssigkeitsringpumpe konstruktionsbedingt selbst ergibt. Gleichnamige Magnetpole in der Laufradstirnseite und auf oder in dem ihr gegenüber liegenden Teil der Steuerscheibe verhindern eine Berührung von Laufradstirnseite und Steuerscheibe und tragen so außerdem zur Spalteinstellung bei. Damit wird eine Berührung von Laufradstirnseite und Steuerscheibe, sowohl im Stillstand als auch im Betrieb, aufgrund der abstoßenden Kräfte gleichnamiger Magnetpole verhindert. Die Magnete sind in Vertiefungen der Laufradstirnseite und der Steuerscheibe plaziert. Die Vertiefungen können als axial durchgehende Öffnungen oder sacklochartige Ausnehmungen ausgeführt sein. Die Fixierung der Magnete kann durch eine erhärtende Masse erfolgen, die den Gasen und Flüssigkeiten im Betrieb standhält. Die Anordnung der Magnetpole muß so gewählt werden, daß

rastmomentähnliche" Drehmomentverläufe des Laufrades vermieden werden. Dabei müssen die Kräfteverhältnisse derart ausgebildet sein, daß die magnetischen Kräfte größer oder gleich der Summe der achsparallelen hydrodynamischen Kräfte während des Betriebs des Flüssigkeitsringverdichters in Richtung Steuerscheibe sind.The solution to the problem is achieved in that the impeller on the drive shaft and within the working space housing is axially freely movable and that at least on the impeller end face and on the opposite part of the control disk magnetic poles of the same name are assigned to each other. The axial, freely moveable impeller attachment in particular reduces the assembly time required for the impeller to a minimum even during maintenance work, since there is no longer any need to adjust the gap, but this results from the construction itself when the liquid ring pump is in operation. Magnetic poles of the same name in the impeller face and on or in the part of the control disk opposite to it prevent contact of the impeller face and the control disk and thus also contribute to the gap setting. This prevents contact between the front of the impeller and the control disc, both at standstill and during operation, due to the repulsive forces of the magnetic poles of the same name. The magnets are placed in recesses on the impeller face and the control disc. The depressions can be designed as axially continuous openings or blind hole-like recesses. The magnets can be fixed by a hardening mass that withstands the gases and liquids during operation. The arrangement of the magnetic poles must be chosen so that

Locking torque-like "torque profiles of the impeller must be avoided. The force ratios must be such that the magnetic forces are greater than or equal to the sum of the axially parallel hydrodynamic forces during operation of the liquid ring compressor in the direction of the control disk.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt auch dadurch, daß das Laufrad auf der Antriebswelle und innerhalb des Gehäuses axial frei beweglich ist und daß die Antriebswelle eine Wellenschulter aufweist, die gegenüber der dem Laufrad zugewandten Seite der Steuerscheibe axial vorsteht. Damit wird ebenfalls eine Berührung zwischen Laufradstirnseite und Steuerscheibe verhindert.The problem is also solved in that the impeller on the drive shaft and inside the housing is axially freely movable and that the drive shaft is a shaft shoulder has that opposite to the impeller Side of the control disc protrudes axially. So that too a contact between the impeller face and the control disc prevented.

Diese Ausführung der Erfindung ist besonders fertigungstechnisch einfach herzustellen und vermeidet ebenso wie die oben beschriebene Lösung eine Berührung von Laufradstirnseite und Steuerscheibe.This embodiment of the invention is particularly manufacturing technology easy to manufacture and avoids just like the one above described solution a touch of the impeller face and Control disc.

Eine axial frei bewegliche Lagerung des Laufrades auf der Antriebswelle wird durch an sich bekannte Polygon-, Paßfederverbindungen oder andere bekannte Welle-Nabe-Verbindungen realisiert. An axially freely movable bearing of the impeller on the drive shaft is through known polygon, feather key connections or other known shaft-hub connections realized.

Die beschriebenen Mittel zur Vermeidung der Berührung zwischen Laufradstirnseite und Steuerscheibe sind insbesondere für Laufrader mit konischer Nabe vorzusehen, da dort die achsparallele hydrodynamische Kraft in Richtung Steuerscheibe besonders ausgeprägt ist.The means described to avoid contact between The impeller face and control disc are special to be provided for impellers with a conical hub, since there the axially parallel hydrodynamic force in the direction of the control disc is particularly pronounced.

In einer weiteren Ausführungsform weist zumindest eine Stirnseite des Laufrades kantenbildende Vertiefungen auf. Damit können Ablagerungen im Gehäuse während des Betriebs des Flüssigkeitsringverdichters kontinuierlich abgetragen werden. Dadurch wird eine Klemmung des Laufrades und eine Reduzierung des Wirkungsgrades des Flüssigkeitsringverdichters vermieden. Die kantenbildenden Vertiefungen können als Sacklochbohrungen, Schlitze oder durchgehende Bohrungen ausgeführt sein.In a further embodiment, at least one end face of the impeller edge-forming depressions. In order to can build up deposits in the housing during operation of the liquid ring compressor be continuously removed. Thereby becomes a jam of the impeller and a reduction the efficiency of the liquid ring compressor avoided. The edge-forming depressions can be used as blind holes, Slots or through holes.

Die Antriebswelle ist in einer an sich bekannten Weise durch ein Axiallager axial gesichert. Dies ist insbesondere dann notwendig, wenn die Antriebswelle nicht die axiale Verlängerung der Motorwelle bildet, also der Antrieb des Flüssigkeitsringverdichters, z.B. über einen Riemen, erfolgt.The drive shaft is through in a manner known per se an axial bearing axially secured. This is especially so necessary if the drive shaft is not the axial extension the motor shaft, i.e. the drive of the liquid ring compressor, e.g. via a strap.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert; darin zeigen:

FIG 1: einen Längsschnitt eines Flüssigkeitsringverdichters, dessen Antriebswelle eine Wellenschulter aufweist;
FIG 2: einen Längsschnitt eines Flüssigkeitsringverdichters, dessen Laufradstirnseite und Steuerscheibe mit Magneten versehen ist;
FIG 3: ein Laufrad mit kantenbildenden Vertiefungen.

The invention and further advantageous embodiments of the invention according to the features of the subclaims are explained in more detail below with the aid of schematically illustrated exemplary embodiments in the drawing; show in it:

FIG. 1: a longitudinal section of a liquid ring compressor, the drive shaft has a shaft shoulder;
FIG 2: a longitudinal section of a liquid ring compressor, the impeller end face and control disc is provided with magnets;
FIG 3: an impeller with edge-forming depressions.

FIG 1 zeigt im Längsschnitt einen Flüssigkeitsringverdichter 1 mit einem auf einer Antriebswelle 2 einer nicht näher dargestellten Antriebseinheit befindlichen Laufrad 3, dessen Laufradnabe 4 und einer Wellendichtungsvorrichtung 5. Die Antriebskräfte der Antriebswelle 2 werden durch eine Paßfederverbindung 6 über die Laufradnabe 4 auf das Laufrad 3 übertragen. Eine axiale Sicherung der Antriebswelle 2 ist nicht vorgesehen, da bei derartig aufgebauten Flüssigkeitsringverdichtern 1 die axiale Sicherung durch Lager der Antriebseinheit erfolgt. Eine Steuerscheibe 7 zeigt Druck- 8 und Saugöffnungen 9, die in einen Pumpendeckel 10 münden. Die dargestellten Druck- 15 bzw. Saugräume 16 sind voneinander getrennt und münden jeweils in nicht näher dargestellte Druck- bzw. Saugstutzen. Das konisch ausgebildete Laufrad 3 wird von einem schematisch dargestellten Gehäuse 11 umgeben. Zwischen Steuerscheibe 7 und Laufrad 3, als auch zwischen Gehäuse 11 und Laufrad 3 befinden sich Spalte S1 und S2. Diese Spalte stellen sich konstruktionsbedingt bei Betrieb dieses Flüssigkeitsringverdichter 1 aufgrund der hydrodynamischen Druckverhältnisse des Flüssigkeitsrings selbständig ein. Eine Berührung der Laufradstirnseite 12 mit der Steuerscheibe 7 wird aufgrund einer bezüglich der Steuerscheibe 7 axial vorstehenden mitdrehenden Wellenschulter 13 vermieden.1 shows a longitudinal section of a liquid ring compressor 1 with a on a drive shaft 2 a not shown Drive unit located impeller 3, the Impeller hub 4 and a shaft seal device 5. The driving forces the drive shaft 2 are by a feather key connection 6 via the impeller hub 4 to the impeller 3. Axial securing of the drive shaft 2 is not provided, since in liquid ring compressors constructed in this way 1 the axial securing by the drive unit bearing he follows. A control disc 7 shows pressure 8 and suction openings 9, which open into a pump cover 10. The illustrated Pressure chambers 15 and suction chambers 16 are separated from one another and each end in pressure or Suction port. The conically shaped impeller 3 is from surrounded a schematically illustrated housing 11. Between Control disc 7 and impeller 3, as well as between the housing 11 and impeller 3 are columns S1 and S2. This column are due to the design of this liquid ring compressor 1 due to the hydrodynamic pressure conditions of the liquid ring independently. A touch the impeller face 12 with the control disc 7 due to an axially protruding with respect to the control disc 7 rotating shaft shoulder 13 avoided.

FIG 2 zeigt im Längsschnitt einen Flüssigkeitsringverdichter 1 mit einem auf einer Antriebswelle 2 einer nicht näher dargestellten Antriebseinheit befindlichen Laufrad 3. Die Stirnseiten des Laufrades 3 und die Steuerscheibe 7 weisen an und/oder auf den ihnen gegenüberliegenden Seiten gleichnamige Magnete 20 (gegenüberstehende Nord- oder Südpole) auf, die im Betrieb des Flüssigkeitsringverdichters 1 eine Berührung der Laufradstirnseite 12 mit der Steuerscheibe 7 vermeiden. Insbesondere bei einem Laufrad 3 mit im wesentlichen zylindrischer Nabe 4 sind vorzugsweise auch auf der der Steuerscheibe 7 gegenüberliegenden Stirnseite des Gehäuses 11 ebenfalls gleichnamige Magnete 20 vorgesehen Da bei einer zylindrischen Nabe 4 des Laufrades 3 die hydrodynamische Kraft F in Richtung Steuerscheibe 7 verhältnismäßig gering ist, wird dadurch auch der Kontakt zwischen Laufradstirnseite 12 ind dem Gehäuse 11 vermieden. Die Magnete 20 sind in Vertiefungen 21 der Laufradstirnseite 12 und der Steuerscheibe 7 plaziert. Die Vertiefungen 21 können als axial durchgehende Öffnungen oder sacklochartige Ausnehmungen ausgeführt sein. Die Fixierung der Magnete 20 in den Vertiefungen 21 erfolgt vorzugsweise durch eine erhärtende Masse, die den Gasen und Flüssigkeiten im Betrieb des Flüssigkeitsringverdichters 1 standhält. Die Anordnung der Magnetpole ist so gewählt, daß rastmomentähnliche" Umdrehungen des Laufrades 3 vermieden werden. Es liegen also insbesondere in Umfangsrichtung keine äquidistanten Vertiefungen 21 vor. Die Kräfteverhältnisse sind so ausgebildet, daß die magnetischen Kräfte größer oder gleich der Summe der achsparallelen hydrodynamischen Kraft F während des Betriebes des Flüssigkeitsringverdichters 1 in Richtung Steuerscheibe 7 sind.2 shows in longitudinal section a liquid ring compressor 1 with an impeller 3 located on a drive shaft 2 of a drive unit (not shown in detail) South poles), which avoid contact of the impeller face 12 with the control disk 7 during operation of the liquid ring compressor 1. Particularly in the case of an impeller 3 with an essentially cylindrical hub 4, magnets 20 of the same name are also preferably provided on the end face of the housing 11 opposite the control disc 7, since the hydrodynamic force F in the direction of the control disc 7 is relatively small in the case of a cylindrical hub 4 of the impeller 3, contact between the impeller end face 12 and the housing 11 is thereby avoided. The magnets 20 are placed in recesses 21 of the impeller end face 12 and the control disk 7. The depressions 21 can be designed as axially continuous openings or blind hole-like recesses. The magnets 20 are preferably fixed in the depressions 21 by means of a hardening mass which withstands the gases and liquids during operation of the liquid ring compressor 1. The arrangement of the magnetic poles is chosen so that Locking-torque-like "rotations of the impeller 3 can be avoided. There are therefore no equidistant recesses 21, in particular in the circumferential direction. The force relationships are designed such that the magnetic forces are greater than or equal to the sum of the axially parallel hydrodynamic force F during the operation of the liquid ring compressor 1 in the direction of the control disk 7 are.

FIG 3 zeigt ein Laufrad mit kantenbildenden ähnlichen Vertiefungen 22, die im Betrieb des Flüssigkeitsringverdichters 1 schädliche Ablagerungen im Gehäuse 11 insbesondere an den Dichtflächen 23 abtragen und durch eine nicht näher dargestellte Schmutzabführöffnung im Gehäuse 11 oder über die Drucköffnungen 8 nach außen ableiten. Die Vertiefungen 21 tragen vorzugsweise ebenfalls zur Verringerung des schädlichen Schichtwachstums bei. Die Vertiefungen 21, 22 sind vorzugsweise versetzt angeordnet, um einen strömungsmäßigen Kurzschluß" in radialer Richtung zu vermeiden.3 shows an impeller with edge-forming recesses 22 which remove harmful deposits in the housing 11, in particular on the sealing surfaces 23, during operation of the liquid ring compressor 1 and discharge them to the outside through a dirt discharge opening (not shown in the housing 11) or via the pressure openings 8. The depressions 21 preferably also contribute to reducing the harmful layer growth. The depressions 21, 22 are preferably arranged offset in order to flow Avoid short circuit "in the radial direction.

Die beschriebenen Mittel zur Vermeidung der Berührung von Laufradstirnseite 12 und Steuerscheibe 7 sind speziell für Flüssigkeitsringverdichter 1 mit konischer Habe 4 des Laufrades 3 vorteilhaft, da die hydrodynamische Kraft F aufgrund der konischen Habe 4 des Laufrades 3 im Betrieb in Richtung Steuerscheibe 7 stark ausgeprägt ist. The means described to avoid touching Impeller face 12 and control disc 7 are especially for Liquid ring compressor 1 with conical hub 4 of the impeller 3 advantageous because the hydrodynamic force F due the conical property 4 of the impeller 3 in operation in the direction Control disc 7 is very pronounced.

Es versteht sich, daß der geschilderte erfinderische Gedanke auch auf mehrstufige oder mehrflutige Flüssigkeitsringverdichter übertragbar ist.It is understood that the inventive idea described also on multi-stage or multi-flow liquid ring compressors is transferable.

Claims

Liquid ring compressor (1) with:

a) at least one drive shaft (2),

b) a housing (11) with an impeller (3) rotating therein and located on the drive shaft (2),

c) a control disc (7),
characterized in that the impeller (3) on the drive shaft (2) and within the housing (11) is freely movable axially and that at least on the impeller end face (12) and on the opposite part of the control disk (7) magnetic poles of the same name are assigned to one another are.

Liquid ring compressor (1) with:

a) at least one drive shaft (2),

c) a control disc (7),
characterized in that the impeller (3) is freely axially movable on the drive shaft (2) and within the housing (11) and in that the drive shaft (2) has a shaft shoulder (13) which is opposite the side of the control disk () facing the impeller 7) protrudes axially.

Liquid ring compressor (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the impeller (3) has a conical hub (4).

Liquid ring compressor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one end face of the impeller (3) has edge-forming depressions (22).