EP3158198A1 - Fluid ring compressor - Google Patents

Fluid ring compressor

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EP3158198A1
EP3158198A1 EP15729826.6A EP15729826A EP3158198A1 EP 3158198 A1 EP3158198 A1 EP 3158198A1 EP 15729826 A EP15729826 A EP 15729826A EP 3158198 A1 EP3158198 A1 EP 3158198A1
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EP
European Patent Office
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compression stage
impeller
compression
compacting machine
liquid ring
Prior art date
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EP15729826.6A
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German (de)
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EP3158198B1 (en
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Heiner KÖSTERS
Inke WRAGE
Jörg WICKBOLD
Stefan LÄHN
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Sterling Industry Consult GmbH
Original Assignee
Sterling Industry Consult GmbH
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Publication date
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    • F04C19/00—Rotary-piston pumps with fluid ring or the like, specially adapted for elastic fluids
    • F04C19/005—Details concerning the admission or discharge
    • F04C19/007—Port members in the form of side plates
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    • F04C23/001—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids of similar working principle
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    • F04C29/0042—Driving elements, brakes, couplings, transmissions specially adapted for pumps
    • F04C29/0078—Fixing rotors on shafts, e.g. by clamping together hub and shaft

Definitions

  • Liquid ring compacting machine having a first compression stage, which comprises an ex ⁇ centrally mounted in a housing first impeller on ⁇ , and a second compression stage, the up a exzent ⁇ driven mounted in a housing second impeller has. Both compression levels are single-acting.
  • Sealing gap separates the first compression stage of the two ⁇ th compression stage.
  • liquid ring compactors In liquid ring compactors, a liquid ring is kept in motion by the impeller so that the chambers between the vanes' wings are closed by the liquid ring. Since the impeller is mounted eccentrically in the housing, the liquid ⁇ stechniksring penetrates different distances depending on the angular position of the impeller in the chamber and thereby acts as
  • Piston that changes the volume of the chamber.
  • the gas to be compressed enters the chamber.
  • the volume of the chamber decreases and the compressed gas exits at the end of the compression process in a different angular position of the impeller again.
  • the invention is based on the object to present a liquid ⁇ keitsring-compaction machine with improved efficiency. Based on the cited prior art, the object is achieved with the features of claim 1. Advantageous embodiments are specified in the Unteransprü ⁇ Chen. According to the invention, the sealing gap between a Saugab ⁇ section of the first compression stage and a Saugab is ⁇ section of the second compression stage disposed.
  • the sealing gap is designed so that the overlay passage of a medium through the sealing gap therethrough is heavily hindered ⁇ .
  • suction section denotes a peripheral section of the compacting machine. As a chamber of the impeller passes through the suction section, the volume of the chamber trapped between the vanes and the liquid ring increases. In the suction section, the gas to be compressed is supplied to the chamber.
  • the pressure difference which is applied over the sealing gap is minimized.
  • the pressure difference is only as great as the pressure difference between the suction section and the pressure section of the first compression stage. Due to the low pressure difference, the leakage through the sealing gap is kept low, which has a positive effect on the efficiency of the compacting machine.
  • the invention is in contrast to the usual procedure, according to which machines are designed so that the internal forces cancel each other as much as possible. Thereafter, one would arrange the suction sections of the two compression stages offset by 180 °, so that the forces are opposite to each other.
  • the invention has recognized that it is possible to absorb the forces occurring by design measures and that the consequent additional effort is low compared with the advantage that results in the efficiency. Had the compression stages twisted at ⁇ 180 ° to each other, would be between the suction portion of the first compression stage and the pressure section of the second compression stage essen- sentlichen the complete pressure difference between two compression stages via the sealing gap abut. The reduction of the efficiency would be considerable.
  • the two compression stages are preferably driven by a common shaft, so that the wings of the ⁇ compression stages move at the same angular velocity.
  • the compacting machine may include a first control disk associated with the first compression stage and a second control disk associated with the second compression stage.
  • the Steuerschei ⁇ ben have suction slots, through which the gas to be compressed enters the chambers of the impeller.
  • the control discs also have pressure slots through which through the compressed gas exits the chambers of the impeller again.
  • the suction slots are in the suction section of the compacting machine, the pressure slots are arranged in the pressure ⁇ section of the compacting machine.
  • the two compression stages are preferably arranged between the first control disk and the second control disk .
  • the impeller of the first compression stage may be provided at the opposite end of the first control disc with a wall which closes the chambers in the axial direction and which rotates with the impeller.
  • the impeller of the second compression stage may be provided at the opposite end of the second control disc with a wall which closes the chambers in the axial direction.
  • the wall extends in the radial direction in each case at least to the outer end of the wing ⁇ gel.
  • the impeller of the first compression stage and the impeller of the second compression stage may be separated from each other, so that each of the two impellers has a sol ⁇ che wall.
  • the impellers of the two compression stages are elements of a one-piece component.
  • the integral component can be provided with a central partition which gleichzei ⁇ tig completes the chambers of both compression stages.
  • the chambers of the first compression stage can be arranged offset in the circumferential direction to the chambers of the second compression stage. Both compression stages can have the same number of chambers.
  • the sealing gap may be between a peripheral surface of the wall and a terminal surface of the housing adjacent thereto be educated.
  • the radial distance between the peripheral surface of the wall and the end surface of the housing is preferably less than 1 mm, preferably less than 0.5 mm, at room temperature.
  • a sealing element made of a flexible material can be arranged, which terminates with both surfaces.
  • the impeller of the first compression stage may have the same diameter as the impeller of the second compression stage.
  • the invention differs from her ⁇ conventional compaction machines, in which two successive compression stages are regularly equipped with two different diameters according to the different pressure levels and compaction performance.
  • the first compression stage is overdimensioned in comparison to it, whereby it is possible to keep the outlet pressure constant even with reduced suction pressure.
  • the impeller of the first compression stage and the impeller ⁇ wheel of the second compression stage rotate within ei ⁇ nes interior of the housing.
  • the eccentric arrangement be ⁇ moves to this interior.
  • the diameter of the interior may be the same in the first compression stage as in the second compression stage.
  • the interior can have a uniform contour over the first compression stage and the second sealing step .
  • the casing of the compacting machine can have a channel on ⁇ , the input to the side of the second compression stage ⁇ extends from the output side of the first compression stage.
  • the Ka nal extends preferably from the first control disc on the via ⁇ geliza of the two compression stages of time to the second control disc.
  • the channel may further comprise a portion which extends over a peripheral portion of at least 90 °, preferably at least 120 ° of the compacting machine.
  • the compacting machine can be designed so that adjoins the input side of the first compression stage, a single ⁇ opening of the compacting machine.
  • the ⁇ A hole may be formed on a neck which is provided with a flange for connection of a pipe.
  • To the output side of the second compression stage may be followed by an outlet opening of the compacting machine, which may also be formed on such a nozzle.
  • a third compression stage connects to the output side of the second compression stage.
  • the third compression stage also preferably comprises an impeller arranged in a housing.
  • the impeller of the third compression stage can be driven with the same shaft as the impeller of the first compression stage and the impeller of the second Ver ⁇ sealing stage.
  • the third compression stage can be double-acting, meaning that each chamber a complete cycle passes through two compression operations.
  • the third compression stage comprises ⁇ be vorzugt two suction portions and two pressure portions, which are each offset by 180 ° to each other.
  • a channel may be formed, which extends from the pressure slot of the second compression stage to the suction slots of the first compression stage.
  • the impeller of the third compression stage may be enclosed between two control discs. In this case, the suction slots may be formed in one of the control discs and the pressure slots in the other control disc.
  • the output opening of the compacting machine can connect.
  • the impeller of the third compression stage comprises a relief piston, which closes a pressure equalization chamber in the axial direction.
  • the hub of the impeller as a relief piston being ⁇ forms can be.
  • the pressure may be lower than on the output side of the third compression stage, preferably lower than on the input side of the third compression stage.
  • the pressure equalization chamber can be connected via a channel to the input side of the first compression stage who ⁇ .
  • the compaction machine according to the invention comprises preferential ⁇ as a continuous shaft that extends across all compaction ⁇ , levels of time.
  • the shaft can be mounted with a first main bearing and a second main bearing.
  • the two main bearings can be arranged so that they include all compression stages between them. Between the two main bearings, the shaft can be free of other bearings.
  • One of the main bearings may be formed as a tapered roller bearing, wherein the main bearing preferably has two Taper Rollenla ⁇ ger, which are aligned opposite.
  • a main bearing is well designed for absorbing axial forces.
  • the main bearing is formed on the off ⁇ output side of the compacting machine such as Kegelrol ⁇ roller bearing.
  • a main bearing can be used having ei ⁇ ne lower capacity to absorb axial forces.
  • the shaft is preferably held by the main bearing so that it is free of play in the axial direction.
  • the druckseiti ⁇ ge end of the shaft is preferably disposed within the housing. The suction-side end of the shaft may protrude from the Ge ⁇ housing, so that there is a drive motor can be concluded reasonable.
  • the impellers Since the impellers are operated with a very small distance to the control discs, the impellers should have a precisely defined position on the shaft.
  • spacer sleeves are provided, which are arranged between the shaft and the impellers and which define the radial position of the impellers.
  • the spacers may be made of a different material than the shaft. examples For example, the shaft made of plain steel and the Dis ⁇ dance sleeve made of stainless steel.
  • the spacers are preferably designed so that they fit to the shaft, so are free of play in the radial direction and can be moved in the axial direction relative to the shaft. Within the impellers the spacers are also free of play in the radial direction and slidable in the axial direction.
  • Each impeller member may be enclosed between two spacers.
  • the impeller components may for each spacer sleeve have a shoulder on which the spacer sleeve in the axial direction and defines a precise axial position for the spacer sleeve. The impellers and the spacers can thus form a solid unit with respect to forces in the axial direction, in which each element has a defined position.
  • the position of this unit relative to the shaft can be defined, for example, by two shaft nuts, between which the unit is clamped.
  • the unit comprises two outer spacers and one cent ⁇ ral spacer sleeve, wherein the two impellers are each arranged between an outer spacer sleeve and the central spacer sleeve.
  • the spacers may be formed as shaft sleeves that prevent contact by suitable seals between the conveyed medium and the shaft.
  • one of the spacer sleeves can be provided with a weakening, so that the stresses lead to a deformation of the spacer sleeve in the region of Weakening. The other spacers then do not deform so that the vanes are still held in the defined position.
  • the weakening may for example be formed as one or more grooves extending over the circumference of the spacer sleeve.
  • all spacers which are arranged ⁇ between an impeller and the input side of the compacting machine, free of weakening. Is weakened before ⁇ preferably a spacer sleeve which is arranged between the impeller and egg nem-pressure side end of the shaft.
  • the sealing gap between the first compression stage and the second compression stage is used specifically for the supply of the liquid forming the liquid ring.
  • the second compression stage is provided with a supply for operating fluid.
  • the first compression stage may be free of a supply line for operating fluid (apart from the sealing gap).
  • the increase in the efficiency of the present invention results from the fact that the operating fluid is supplied at height ⁇ rem pressure, rather than to promote from the first Ver ⁇ packing stage to the second compression stage.
  • the operating fluid with the required pressure is regularly available by arranged on the pressure side of the compacting liquid separator.
  • the third compression stage can also be provided with a supply for operating fluid.
  • the compacting machine according to the invention can be designed as a liquid ⁇ keitsring compressor, which is designed to deliver the gas on the output side with a pressure well above atmospheric pressure.
  • the outlet pressure is preferably higher than 8 bar, for example between 10 bar and 15 bar.
  • the pressure on the output side of the first compression stage can examples play between 2 bar and 3 bar and the pressure are on the output side of the second compression stage Zvi ⁇ rule 4 bar and 6 bar lie.
  • the invention Kompres ⁇ sor has a high pumping speed, and therefore it can also be operated with a slight throttling without the pressure on the output side drops significantly.
  • Example ⁇ example the pressure at the input side between 200 mbar and 500 mbar are, without the pressure on the output side drops below 10 bar.
  • the invention also relates to a method in which the compressor according to the invention is used in these pressure ranges.
  • the compacting machine according to the invention may also be designed as a liquid ring vacuum pump, which is designed to deliver the gas at about atmospheric pressure.
  • the compaction machine according to the invention may be intended for USAGE ⁇ -making in large industrial plants such as refineries where high flow rates are to be processed.
  • the compacting machine can be designed, for example, for a drive power between 500 kW and 2 MW.
  • the compacting machine can also be designed to draw at atmospheric pressure a volume flow between 800 m 3 / h and 3000 m 3 / h.
  • the diameter of the shaft may for example be between 15 cm and 30 cm.
  • the compression of the gas in the compacting machine according to the invention is essentially isothermal, since the gas is in intensive contact with the liquid ring during compaction. Above the temperature of liquid ⁇ ring the temperature of the exiting gas can be adjusted.
  • the isothermal efficiency is defined as the ratio of the information contained in the gas stream on the output side to ⁇ additionally thermodynamic power and the drive power to the shaft of the compacting machine when the temperature of the gas stream corresponds to the output side of the temperature on the input side.
  • This iso ⁇ thermal efficiency is in the Ver ⁇ sealing machine according to the invention between 30% and 50 ⁇ 6, preferably between 35% and 50%.
  • the isothermal ⁇ efficiency in previous liquid ring compacting machines in the order of 25% to 30%.
  • FIG. 1 is a perspective view of a erfindungsge ⁇ MAESSEN compressor.
  • Fig. 2 is a partially broken away view of the Kompres ⁇ sors of FIG. 1;
  • Fig. 3 is a sectional view of the compressor of Fig. 1;
  • Fig. 4 is a component of the compressor of Fig. 1;
  • Fig. 5 is a sectional view of an alternative embodiment of a compressor according to the invention.
  • FIG. 6 is an enlarged detail of FIG. 5th
  • liquid ring compressor comprises a housing 14, which is four legs 15 on the ground and in which a shaft 16 is rotatably gela ⁇ siege.
  • the shaft 16 extends over the entire County of the compressor. With the shaft 16, the total of three compression stages 17, 18, 19 of the compressor are driven together.
  • a protruding from the housing 14 shaft journal 20 serves to connect a drive motor, not shown.
  • the drive motor may for example have a power of 1 MW.
  • the opposite end of the shaft 16 is disposed within ⁇ half of the housing 14.
  • the compressor comprises an inlet opening 21 which extends through a nozzle, which with a
  • the Flange is provided. Through the inlet opening 21 through the gas is sucked into the compressor.
  • the compressor also includes a correspondingly formed outlet opening 22 through which the compressed gas is discharged again. The compression takes place through the three compression stages 17, 18, 19, which passes through the gas sequentially.
  • a one-piece component is mounted on the shaft 16, on which an impeller 23 of the first compression ⁇ stage 17 and an impeller 24 of the second compression stage 18 are formed.
  • the two impellers 23, 24 are separated by a central wall 26.
  • an impeller 25 of the third compression stage 19 is connected to the shaft 16. Together with the shaft 16, the vanes 23, 24, 25 rotate in the housing 14th
  • the sectional view in Fig. 3 shows that the coperä are ⁇ the stored 23, 24 eccentrically in the housing 14.
  • the distance between the shaft 16 and the upper end of the interior surrounding the vanes 23, 24 is smaller than the distance between the shaft 16 and the lower end of the interior.
  • the interior has a uniform contour, so that the distance between the shaft 16 and the wall of the inner space in each angular position for the first compression stage 17 and the second compression stage 18 is the same.
  • the chambers of the first impeller 23 thus have their smallest volume in the same angular position as the chambers of the second impeller 24. The same applies to the largest volume and the intermediate positions.
  • the angle section in which the volume of the chambers increases is called the suction section.
  • the angle ⁇ section, in which the volume of the chambers is reduced, is referred to as the pressure section.
  • the region lying below the shaft 16 belongs to the suction section 271, 272 and the region above the shaft to the pressure section 281, 282.
  • the first compression stage 17 and the second compression stage 18 are thus single-acting.
  • the compression process extends over more than 180 °.
  • the chambers of the impellers 23, 24 each bounded by a control disk 29, 30.
  • the control discs 29, 30 each have a suction slot in the suction section 271, 272 and a pressure slot in the pressure section 281, 282.
  • the suction slot of the control disk 29 is connected to the input port 21 of the compressor.
  • the gas sucked through the inlet opening 21 passes through this suction slot into the chambers of the vane wheel 23.
  • the volume of the chamber decreases and the compressed gas exits through the pressure slot of the control disk 29 again from the chambers of the impeller 23.
  • the compression process of the first compression stage 17 is completed. If the gas was sucked in at an atmospheric pressure of 1 bar, the pressure at the outlet of the first compression stage can be, for example, between 2 bar and 3 bar.
  • the compressed gas is passed from the pressure slot of the control disk 29 to the suction slot of the control disk 30.
  • the gas enters the chambers of the impeller 24 through the suction slot. With the circulation of the impeller 24, the gas is further compressed.
  • the third vane 25, which constitutes the third compression stage 19 is sandwiched between a third control disk 32 and a fourth control disc 33.
  • the STEU ⁇ erusion 32 comprises two 180 ° offset from one another suction slots.
  • the control disk 33 comprises two pressure slots offset by 180 ° relative to one another.
  • the interior of the housing surrounding the third impeller 25 is designed to form two suction sections and two pressure sections.
  • the impeller 25 thus passes through two suction sections and two pressure sections in a complete circulation and performs there ⁇ with two compression processes.
  • Each Verdichtungsvor ⁇ transition extends over less than 180 °, the third Ver ⁇ seal level is double-acting.
  • the suction slots in the control disk 32 are positioned to provide access to the suction sections. Accordingly, the pressure slots in the control disk 33 are positioned to provide access to the printing sections.
  • the gas is directed to the suction slots in the control disk 32 so that it can enter the chambers of the impeller 25.
  • the gas exits at a pressure between, for example, 10 bar and 15 bar through the pressure slots of the control disk 33 from the third compression stage. From there, the gas is led out through the outlet opening 22 from the compressor.
  • a leakage flow between the chambers of the second impeller 24 and the chambers of the first impeller 23 may form.
  • the leakage flow passes through a sealing gap 28 which, between the partition wall 26 of the impellers 23, 24 and the surrounding housing.
  • the radial distance between the partition 26 and the casing is kept as low as possible and also arranged a sealing ring in the sealing gap 28th
  • the leakage flow can not be completely avoided with these measures.
  • the suction sections 271, 272 and the pressure ⁇ sections 281, 282 of the first compression stage 17 and the second compression stage 18 are each arranged in the same Winkelpo ⁇ position.
  • the pressure difference between the first compression stage 17 and the second compression ⁇ stage 18 is characterized approximately the same in all angular positions and is of the order of only 2 bar to 3 bar. This small pressure difference also counteracts the emergence of a strong leakage flow.
  • the angular position of the suction sections 271, 272 and the pressure sections 281, 282, which coincides in the first two compression stages 17, 18, also result in large forces acting on the shaft 16 in the radial direction. These forces are absorbed by the fact that the shaft 16 is made very solid.
  • the shaft may be composed game at ⁇ made of steel and have a diameter of 20 cm. This dimensioning has proven to be sufficient to prevent the shaft 16 from bending excessively under the forces exerted by the vanes 23, 24. Due to the pressure difference between the chambers of the
  • Impeller 24 and the chambers of the impeller 23 acts au ⁇ ßerdem a large force in the axial direction of the shaft 16, which is directed in Fig. 3 to the left. These forces ⁇ be captured by a large-size main bearing 35th
  • the main bearing 35 is formed as a tapered roller bearing, which can also absorb large axial forces in addition to the radial forces.
  • the second main bearing 34 receives primarily radial forces. Between the two main ⁇ bearings 34, 35, the shaft 16 is not stored.
  • the spacers 36, 37, 38 are made of stainless steel and thus made of a different material than the shaft 16. If the compressor heats up, stresses can occur due to the different thermal expansion coefficients.
  • the spacer sleeve 38, between the third impeller 25 and the pressure side Main bearing 35 is provided with internal grooves 41, which are shown in the enlarged view of FIG.
  • the grooves 41 form a weakening of the spacer sleeve 38, so that deformation takes place by thermal expansion in this area. This targeted deformation is achieved that the axial position of coperä ⁇ 23, 24, 25 only very slightly moves the at a heating of the compressor.
  • the hub 42 of the impeller 25 is designed as Druckentlastungskol ⁇ ben to reduce the axial pressure on the shaft 16.
  • a cylindrical cavity 43 connects to the hub 42, which is sealed off from the hub 42 by a sealing gap 44.
  • the cavity 43 is connected via a line 45 to the suction side of the compressor, is applied to the substantially atmospheric pressure.
  • the second compression stage 18 and the third compaction ⁇ tion stage 19 are each connected to an unillustrated supply line for operating fluid, which are fed by ei ⁇ nem arranged on the pressure side of the compressor liq ⁇ stechniksabborger.
  • the first compression stage 17 ⁇ has no direct supply of operating liquid ⁇ ness. Rather, the supply of the first compression stage with operating fluid takes place through the sealing gap 28.
  • the diameter of the sealing gap is selected such that the desired flow of operating fluid is established.

Abstract

The invention relates to a fluid ring compressor comprising: a first single-acting compression stage (17) having a first impeller (23) eccentrically mounted in a housing (14); and a second single-acting compression stage (18) having a second impeller (24) eccentrically mounted in a housing. The first compression stage (17) and the second compression stage (18) are separated from one another by a sealing gap (28). According to the invention, the sealing gap (28) is arranged between a suction section (271) of the first compression stage (17) and a suction section (272) of the second compression stage (18).

Description

Flüssigkeitsring-Verdichtungsmaschine Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsring-Verdichtungs¬ maschine mit einer ersten Verdichtungsstufe, die ein ex¬ zentrisch in einem Gehäuse gelagertes erstes Flügelrad auf¬ weist, und einer zweiten Verdichtungsstufe, die ein exzent¬ risch in einem Gehäuse gelagertes zweites Flügelrad auf- weist. Beide Verdichtungsstufen sind einfach wirkend. EinLiquid ring compacting machine The invention relates to a liquid ring compression ¬ machine having a first compression stage, which comprises an ex ¬ centrally mounted in a housing first impeller on ¬, and a second compression stage, the up a exzent ¬ driven mounted in a housing second impeller has. Both compression levels are single-acting. One
Dichtspalt trennt die erste Verdichtungsstufe von der zwei¬ ten Verdichtungsstufe. Sealing gap separates the first compression stage of the two ¬ th compression stage.
In Flüssigkeitsring-Verdichtungsmaschinen wird durch das Flügelrad ein Flüssigkeitsring in Bewegung gehalten, so dass die Kammern zwischen den Flügeln des Flügelrads durch den Flüssigkeitsring abgeschlossen werden. Da das Flügelrad exzentrisch in dem Gehäuse gelagert ist, dringt der Flüs¬ sigkeitsring je nach Winkelstellung des Flügelrads unter- schiedlich weit in die Kammer ein und wirkt dadurch alsIn liquid ring compactors, a liquid ring is kept in motion by the impeller so that the chambers between the vanes' wings are closed by the liquid ring. Since the impeller is mounted eccentrically in the housing, the liquid ¬ sigkeitsring penetrates different distances depending on the angular position of the impeller in the chamber and thereby acts as
Kolben, der das Volumen der Kammer verändert. In dem Winkelbereich, in dem das Volumen der Kammer klein ist, tritt das zu verdichtende Gas in die Kammer ein. Mit der Drehung des Flügelrads vermindert sich das Volumen der Kammer und das verdichtete Gas tritt am Ende des Verdichtungsvorgangs in einer anderen Winkelstellung des Flügelrads wieder aus. Piston that changes the volume of the chamber. In the angular region where the volume of the chamber is small, the gas to be compressed enters the chamber. With the rotation of the impeller, the volume of the chamber decreases and the compressed gas exits at the end of the compression process in a different angular position of the impeller again.
Indem in einer Verdichtungsmaschine mehrere Verdichtungs¬ stufen hintereinander geschaltet sind, lässt sich ein ver- größerter Druckunterschied zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite der Verdichtungsmaschine erzeugen. Das auf der Eingangsseite angesaugte Gas wird mit der ersten Verdichtungsstufe verdichtet. Von der Ausgangsseite der ersten Verdichtungsstufe gelangt das Gas zur Eingangsseite der zweiten Verdichtungsstufe, um dort weiter verdichtet zu werden. By several compression ¬ stages are connected in series in a compacting machine, can be produced a comparable größerter pressure difference between the input side and the output side of the compacting machine. The gas drawn in on the inlet side is compressed with the first compression stage. From the output side of the first compression stage, the gas passes to the input side of the second compression stage to be further compressed there.
Indem die erste Verdichtungsstufe und die zweite Verdich¬ tungsstufe lediglich durch einen Dichtspalt voneinander getrennt sind, wird eine kompakte Bauform der Flüssigkeits- ring-Verdichtungsmaschine möglich. By the first compression stage and the second compaction ¬ tion stage are separated from each other only by a sealing gap, a compact design of the liquid ring compacting machine is possible.
Allerdings kann aufgrund des Druckunterschieds zwischen der ersten Verdichtungsstufe und der zweiten Vernichtungsstufe ein Leckfluss durch den Dichtspalt hindurch entstehen. Ein solcher Leckverlust wirkt sich negativ auf den Wirkungsgrad der Verdichtungsmaschine aus. However, due to the pressure difference between the first compression stage and the second destruction stage, a leakage flow through the sealing gap can occur. Such leakage has a negative effect on the efficiency of the compacting machine.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Flüssig¬ keitsring-Verdichtungsmaschine mit verbessertem Wirkungs- grad vorzustellen. Ausgehend vom genannten Stand der Technik wird die Aufgabe gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprü¬ chen angegeben. Erfindungsgemäß ist der Dichtspalt zwischen einem Saugab¬ schnitt der ersten Verdichtungsstufe und einem Saugab¬ schnitt der zweiten Verdichtungsstufe angeordnet. The invention is based on the object to present a liquid ¬ keitsring-compaction machine with improved efficiency. Based on the cited prior art, the object is achieved with the features of claim 1. Advantageous embodiments are specified in the Unteransprü ¬ Chen. According to the invention, the sealing gap between a Saugab ¬ section of the first compression stage and a Saugab is ¬ section of the second compression stage disposed.
Zunächst werden einige Begriffe erläutert. Als Dichtspalt wird der Übergangsbereich zwischen zwei sich relativ zueinander bewegenden Komponenten der Verdichtungsmaschine bezeichnet. Der Dichtspalt ist so gestaltet, dass der Über- gang eines Mediums durch den Dichtspalt hindurch stark be¬ hindert ist. First, some terms are explained. As a sealing gap of the transition region between two relatively moving components of the compacting machine is called. The sealing gap is designed so that the overlay passage of a medium through the sealing gap therethrough is heavily hindered ¬ .
Der Begriff Saugabschnitt bezeichnet einen Umfangsabschnitt der Verdichtungsmaschine. Wenn eine Kammer des Flügelrads den Saugabschnitt durchläuft, vergrößert sich das zwischen den Flügeln und dem Flüssigkeitsring eingeschlossene Volumen der Kammer. In dem Saugabschnitt wird das zu verdichtende Gas zu der Kammer zugeführt. The term suction section denotes a peripheral section of the compacting machine. As a chamber of the impeller passes through the suction section, the volume of the chamber trapped between the vanes and the liquid ring increases. In the suction section, the gas to be compressed is supplied to the chamber.
Bei einer einfach wirkenden Verdichtungsstufe kommt es wäh¬ rend eines vollständigen Umlaufs (360°) einer Kammer des Flügelrads nur zu einem Verdichtungsvorgang. Die Kammer durchläuft also lediglich einen Saugabschnitt und einen Druckabschnitt. Der Verdichtungsvorgang erstreckt sich re¬ gelmäßig über einen Umfangswinkel von mehr als 180°. Im Un¬ terschied dazu werden bei einer doppelt wirkenden Verdichtungsstufe während eines vollständigen Umlaufs zunächst ein erster Saugabschnitt und ein erster Druckabschnitt und dann ein zweiter Saugabschnitt und ein zweiter Druckabschnitt durchlaufen. Der einzelne Verdichtungsvorgang erstreckt sich über weniger als 180°. In a single-acting compression stage it comes currencies ¬ rend a complete rotation (360 °) of a chamber of the impeller only to a compression process. The chamber thus only passes through a suction section and a pressure section. The compression process extends re ¬ gelmäßig over a circumferential angle of more than 180 °. Un ¬ terschied to a first suction section and a first printing section and then a second suction section and a second printing section are first passed through at a double-acting compression stage during a complete revolution. The single compression process extends over less than 180 °.
Indem die Verdichtungsmaschine so gestaltet ist, dass die Saugabschnitte der beiden Verdichtungsstufen aneinander- grenzen, wird die Druckdifferenz minimiert, die über dem Dichtspalt anliegt. Die Druckdifferenz ist lediglich so groß wie die Druckdifferenz zwischen dem Saugabschnitt und dem Druckabschnitt der ersten Verdichtungsstufe. Aufgrund der geringen Druckdifferenz wird der Leckverlust durch den Dichtspalt hindurch gering gehalten, was sich positiv auf den Wirkungsgrad der Verdichtungsmaschine auswirkt. Mit der Erfindung wird in Kauf genommen, dass in radialer Richtung starke Kräfte auf die Welle der Verdichtungsma¬ schine wirken. Indem bei beiden Verdichtungsstufen der Saugabschnitt in demselben Winkelabschnitt der Verdich- tungsmaschine angeordnet ist, üben beide Verdichtungsstufen eine Kraft in derselben Richtung auf die Welle aus. Damit steht die Erfindung im Gegensatz zu der gängigen Vorgehensweise, gemäß der Maschinen so gestaltet werden, dass die internen Kräfte sich möglichst weitgehend gegenseitig auf- heben. Danach würde man die Saugabschnitte der beiden Verdichtungsstufen um 180° versetzt anordnen, so dass die Kräfte einander entgegengesetzt sind. Die Erfindung hat aber erkannt, dass es möglich ist, die auftretenden Kräfte durch konstruktive Maßnahmen aufzufangen und dass der dadurch bedingte Mehraufwand gering ist verglichen mit dem Vorteil, der sich beim Wirkungsgrad ergibt. Wären die bei¬ den Verdichtungsstufen um 180° gegeneinander verdreht, würde zwischen dem Saugabschnitt der ersten Verdichtungsstufe und dem Druckabschnitt der zweiten Verdichtungsstufe im We- sentlichen die komplette Druckdifferenz zweier Verdichtungsstufen über dem Dichtspalt anliegen. Die Verminderung des Wirkungsgrads wäre beträchtlich. By configuring the compacting machine so that the suction sections of the two compression stages adjoin one another, the pressure difference which is applied over the sealing gap is minimized. The pressure difference is only as great as the pressure difference between the suction section and the pressure section of the first compression stage. Due to the low pressure difference, the leakage through the sealing gap is kept low, which has a positive effect on the efficiency of the compacting machine. With the invention, it is accepted that strong forces act in the radial direction of the shaft of the Verdichtungsma ¬ machine. Since, in both compression stages, the suction section is arranged in the same angular section of the compacting machine, both compaction steps exert a force in the same direction on the shaft. Thus, the invention is in contrast to the usual procedure, according to which machines are designed so that the internal forces cancel each other as much as possible. Thereafter, one would arrange the suction sections of the two compression stages offset by 180 °, so that the forces are opposite to each other. However, the invention has recognized that it is possible to absorb the forces occurring by design measures and that the consequent additional effort is low compared with the advantage that results in the efficiency. Had the compression stages twisted at ¬ 180 ° to each other, would be between the suction portion of the first compression stage and the pressure section of the second compression stage essen- sentlichen the complete pressure difference between two compression stages via the sealing gap abut. The reduction of the efficiency would be considerable.
Die beiden Verdichtungsstufen sind vorzugsweise von einer gemeinsamen Welle angetrieben, so dass die Flügel der bei¬ den Verdichtungsstufen sich mit derselben Winkelgeschwindigkeit bewegen. Die Verdichtungsmaschine kann eine erste Steuerscheibe umfassen, die der ersten Verdichtungsstufe zugeordnet ist, sowie eine zweite Steuerscheibe, die der zweiten Verdichtungsstufe zugeordnet ist. Die Steuerschei¬ ben weisen Saugschlitze auf, durch die hindurch das zu verdichtende Gas in die Kammern des Flügelrads eintritt. Die Steuerscheiben weisen außerdem Druckschlitze auf, durch die hindurch das verdichtete Gas wieder aus den Kammern des Flügelrads austritt. Die Saugschlitze sind im Saugabschnitt der Verdichtungsmaschine, die Druckschlitze sind im Druck¬ abschnitt der Verdichtungsmaschine angeordnet. The two compression stages are preferably driven by a common shaft, so that the wings of the ¬ compression stages move at the same angular velocity. The compacting machine may include a first control disk associated with the first compression stage and a second control disk associated with the second compression stage. The Steuerschei ¬ ben have suction slots, through which the gas to be compressed enters the chambers of the impeller. The control discs also have pressure slots through which through the compressed gas exits the chambers of the impeller again. The suction slots are in the suction section of the compacting machine, the pressure slots are arranged in the pressure ¬ section of the compacting machine.
Die beiden Verdichtungsstufen sind vorzugsweise zwischen der ersten Steuerscheibe und der zweiten Steuerscheibe an¬ geordnet. Das Flügelrad der ersten Verdichtungsstufe kann an dem der ersten Steuerscheibe gegenüberliegenden Ende mit einer Wand versehen sein, die die Kammern in axialer Richtung abschließt und die sich mit dem Flügelrad dreht. Das Flügelrad der zweiten Verdichtungsstufe kann an dem der zweiten Steuerscheibe gegenüberliegenden Ende mit einer Wand versehen sein, die die Kammern in axialer Richtung ab- schließt. Vorzugsweise erstreckt sich die Wand in radialer Richtung jeweils mindestens bis zum äußeren Ende der Flü¬ gel . The two compression stages are preferably arranged between the first control disk and the second control disk . The impeller of the first compression stage may be provided at the opposite end of the first control disc with a wall which closes the chambers in the axial direction and which rotates with the impeller. The impeller of the second compression stage may be provided at the opposite end of the second control disc with a wall which closes the chambers in the axial direction. Preferably, the wall extends in the radial direction in each case at least to the outer end of the wing ¬ gel.
Das Flügelrad der ersten Verdichtungsstufe und das Flügel- rad der zweiten Verdichtungsstufe können voneinander getrennt sein, so dass jedes der beiden Flügelräder eine sol¬ che Wand aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Flügelräder der beiden Verdichtungsstufen Elemente eines einstückigen Bauteils. Das einstückige Bauteil kann mit einer zentralen Trennwand versehen sein, die gleichzei¬ tig die Kammern beider Verdichtungsstufen abschließt. Die Kammern der ersten Verdichtungsstufe können in Umfangsrich- tung versetzt angeordnet sein zu den Kammern der zweiten Verdichtungsstufe. Beide Verdichtungsstufen können die gleiche Anzahl von Kammern aufweisen. The impeller of the first compression stage and the impeller of the second compression stage may be separated from each other, so that each of the two impellers has a sol ¬ che wall. In a preferred embodiment, the impellers of the two compression stages are elements of a one-piece component. The integral component can be provided with a central partition which gleichzei ¬ tig completes the chambers of both compression stages. The chambers of the first compression stage can be arranged offset in the circumferential direction to the chambers of the second compression stage. Both compression stages can have the same number of chambers.
Der Dichtspalt kann zwischen einer Umfangsfläche der Wand und einer dazu benachbarten Abschlussfläche des Gehäuses ausgebildet sein. Der radiale Abstand zwischen der Umfangs- fläche der Wand und der Abschlussfläche des Gehäuses ist bei Zimmertemperatur vorzugsweise kleiner als 1 mm, vorzugsweise kleiner als 0,5 mm. In dem Dichtspalt kann ein Dichtelement aus einem flexiblen Material angeordnet sein, das mit beiden Flächen abschließt. The sealing gap may be between a peripheral surface of the wall and a terminal surface of the housing adjacent thereto be educated. The radial distance between the peripheral surface of the wall and the end surface of the housing is preferably less than 1 mm, preferably less than 0.5 mm, at room temperature. In the sealing gap, a sealing element made of a flexible material can be arranged, which terminates with both surfaces.
Das Flügelrad der ersten Verdichtungsstufe kann denselben Durchmesser haben wie das Flügelrad der zweiten Verdich- tungsstufe. Damit unterscheidet sich die Erfindung von her¬ kömmlichen Verdichtungsmaschinen, bei denen zwei hintereinander geschaltete Verdichtungsstufen regelmäßig mit zwei verschiedenen Durchmessern ausgestattet sind entsprechend den verschiedenen Druckniveaus und Verdichtungsleistungen. Erfindungsgemäß ist die erste Verdichtungsstufe im Ver¬ gleich dazu überdimensioniert, wodurch es möglich wird, den Auslassdruck auch bei reduziertem Ansaugdruck konstant zu halten . Das Flügelrad der ersten Verdichtungsstufe und das Flügel¬ rad der zweiten Verdichtungsstufe drehen sich innerhalb ei¬ nes Innenraums des Gehäuses. Die exzentrische Anordnung be¬ zieht sich auf diesen Innenraum. Der Durchmesser des Innenraums kann in der ersten Verdichtungsstufe genauso groß sein wie in der zweiten Verdichtungsstufe. Der Innenraum kann über die erste Verdichtungsstufe und die zweite Ver¬ dichtungsstufe hinweg eine einheitliche Kontur aufweisen. Für jede Winkelposition gilt dann, dass der Abstand von der Wand des Innenraums bis zum Zentrum der Welle in der ersten Verdichtungsstufe genauso groß ist wie in der zweiten Ver¬ dichtungsstufe . Das Gehäuse der Verdichtungsmaschine kann einen Kanal auf¬ weisen, der sich von der Ausgangsseite der ersten Verdichtungsstufe bis zur Eingangsseite der zweiten Verdichtungs¬ stufe erstreckt. In axialer Richtung erstreckt sich der Ka- nal vorzugsweise von der ersten Steuerscheibe über die Flü¬ gelräder der beiden Verdichtungsstufen hinweg bis zur zweiten Steuerscheibe. Der Kanal kann ferner einen Abschnitt umfassen, der sich über einen Umfangsabschnitt von wenigstens 90°, vorzugsweise wenigstens 120° der Verdichtungsma- schine erstreckt. Dadurch kann das Gas von dem Druckschlitz der ersten Verdichtungsstufe bis zu dem in einer anderen Winkelposition angeordneten Saugschlitz der zweiten Verdichtungsstufe geführt werden. Die Verdichtungsmaschine kann so gestaltet sein, dass sich an die Eingangsseite der ersten Verdichtungsstufe eine Ein¬ gangsöffnung der Verdichtungsmaschine anschließt. Die Ein¬ gangsöffnung kann an einem Stutzen ausgebildet sein, der mit einem Flansch zum Anschluss eines Rohrs versehen ist. An die Ausgangsseite der zweiten Verdichtungsstufe kann sich eine Ausgangsöffnung der Verdichtungsmaschine anschließen, die ebenfalls an einem solchen Stutzen ausgebildet sein kann. In einer bevorzugten Ausführungsform schließt sich an die Ausgangsseite der zweiten Verdichtungsstufe eine dritte Verdichtungsstufe an. Die dritte Verdichtungsstufe umfasst vorzugsweise ebenfalls ein in einem Gehäuse angeordnetes Flügelrad. Das Flügelrad der dritten Verdichtungsstufe kann mit derselben Welle angetrieben sein wie das Flügelrad der ersten Verdichtungsstufe und das Flügelrad der zweiten Ver¬ dichtungsstufe. Die dritte Verdichtungsstufe kann doppelt wirkend ausgelegt sein, was bedeutet, dass jede Kammer wäh- rend eines vollständigen Umlaufs zwei Verdichtungsvorgänge durchläuft. Die dritte Verdichtungsstufe umfasst also be¬ vorzugt zwei Saugabschnitte und zwei Druckabschnitte, die jeweils um 180° zueinander versetzt sind. In dem Gehäuse der Verdichtungsmaschine kann ein Kanal ausgebildet sein, der sich von dem Druckschlitz der zweiten Verdichtungsstufe bis zu den Saugschlitzen der ersten Verdichtungsstufe erstreckt . Das Flügelrad der dritten Verdichtungsstufe kann zwischen zwei Steuerscheiben eingeschlossen sein. Dabei können die Saugschlitze in einer der Steuerscheiben und die Druckschlitze in der anderen Steuerscheibe ausgebildet sein. An die Ausgangsseite der dritten Verdichtungsstufe kann sich die Ausgangsöffnung der Verdichtungsmaschine anschließen. The impeller of the first compression stage may have the same diameter as the impeller of the second compression stage. Thus, the invention differs from her ¬ conventional compaction machines, in which two successive compression stages are regularly equipped with two different diameters according to the different pressure levels and compaction performance. According to the invention, the first compression stage is overdimensioned in comparison to it, whereby it is possible to keep the outlet pressure constant even with reduced suction pressure. The impeller of the first compression stage and the impeller ¬ wheel of the second compression stage rotate within ei ¬ nes interior of the housing. The eccentric arrangement be ¬ moves to this interior. The diameter of the interior may be the same in the first compression stage as in the second compression stage. The interior can have a uniform contour over the first compression stage and the second sealing step . For each angular position then applies that the distance from the wall of the interior to the center of the shaft in the first compression stage is the same size as in the second Ver ¬ sealing stage. The casing of the compacting machine can have a channel on ¬, the input to the side of the second compression stage ¬ extends from the output side of the first compression stage. In the axial direction of the Ka nal extends preferably from the first control disc on the Flü ¬ gelräder of the two compression stages of time to the second control disc. The channel may further comprise a portion which extends over a peripheral portion of at least 90 °, preferably at least 120 ° of the compacting machine. As a result, the gas can be guided from the pressure slot of the first compression stage to the suction slot of the second compression stage arranged in another angular position. The compacting machine can be designed so that adjoins the input side of the first compression stage, a single ¬ opening of the compacting machine. The ¬ A hole may be formed on a neck which is provided with a flange for connection of a pipe. To the output side of the second compression stage may be followed by an outlet opening of the compacting machine, which may also be formed on such a nozzle. In a preferred embodiment, a third compression stage connects to the output side of the second compression stage. The third compression stage also preferably comprises an impeller arranged in a housing. The impeller of the third compression stage can be driven with the same shaft as the impeller of the first compression stage and the impeller of the second Ver ¬ sealing stage. The third compression stage can be double-acting, meaning that each chamber a complete cycle passes through two compression operations. Thus, the third compression stage comprises ¬ be vorzugt two suction portions and two pressure portions, which are each offset by 180 ° to each other. In the housing of the compacting machine, a channel may be formed, which extends from the pressure slot of the second compression stage to the suction slots of the first compression stage. The impeller of the third compression stage may be enclosed between two control discs. In this case, the suction slots may be formed in one of the control discs and the pressure slots in the other control disc. On the output side of the third compression stage, the output opening of the compacting machine can connect.
Durch die Druckdifferenz zwischen der ersten Verdichtungsstufe und der zweiten Verdichtungsstufe entsteht eine be¬ trächtliche Kraft in axialer Richtung. Die Verdichtungsma- schine kann mit hinreichend stabilen Hauptlagern ausgestat¬ tet sein, um diese Axialkräfte aufzunehmen. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Flügelrad der dritten Verdichtungsstufe einen Entlastungskolben, der einen Druckausgleichsraum in axialer Richtung abschließt. Insbesondere kann die Nabe des Flügelrads als Entlastungskolben ausge¬ bildet sein. In dem Druckausgleichsraum kann der Druck niedriger sein als auf der Ausgangsseite der dritten Verdichtungsstufe, vorzugsweise niedriger sein als auf der Eingangsseite der dritten Verdichtungsstufe. Insbesondere kann der Druckausgleichsraum über einen Kanal an die Eingangsseite der ersten Verdichtungsstufe angeschlossen wer¬ den. Der axiale Druck auf die Welle wird durch diese Ma߬ nahme beträchtlich vermindert. Die erfindungsgemäße Verdichtungsmaschine umfasst vorzugs¬ weise eine durchgehende Welle, die sich über alle Verdich¬ tungsstufen hinweg erstreckt. Die Welle kann mit einem ers- ten Hauptlager und einem zweiten Hauptlager gelagert sein. Die beiden Hauptlager können so angeordnet sein, dass sie alle Verdichtungsstufen zwischen sich einschließen. Zwischen den beiden Hauptlagern kann die Welle frei von weiteren Lagern sein. Due to the pressure difference between the first compression stage and the second compression stage produces a ¬ be trächtliche force in the axial direction. The machine may be equipped kitchens Verdichtungsma- ¬ tet with sufficiently stable main bearings to accommodate these axial forces. In a preferred embodiment, the impeller of the third compression stage comprises a relief piston, which closes a pressure equalization chamber in the axial direction. In particular, the hub of the impeller as a relief piston being ¬ forms can be. In the pressure equalization space, the pressure may be lower than on the output side of the third compression stage, preferably lower than on the input side of the third compression stage. In particular, the pressure equalization chamber can be connected via a channel to the input side of the first compression stage who ¬ . The axial pressure on the shaft is considerably reduced by this measure ¬ measure. The compaction machine according to the invention comprises preferential ¬ as a continuous shaft that extends across all compaction ¬, levels of time. The shaft can be mounted with a first main bearing and a second main bearing. The two main bearings can be arranged so that they include all compression stages between them. Between the two main bearings, the shaft can be free of other bearings.
Eines der Hauptlager kann als Kegelrollenlager ausgebildet sein, wobei das Hauptlager vorzugsweise zwei Kegelrollenla¬ ger aufweist, die entgegengesetzt ausgerichtet sind. Ein solches Hauptlager ist gut für die Aufnahme axialer Kräfte ausgelegt. Vorzugsweise ist das Hauptlager auf der Aus¬ gangsseite der Verdichtungsmaschine als solches Kegelrol¬ lenlager ausgebildet. Auf der Eingangsseite der Verdich¬ tungsmaschine kann ein Hauptlager verwendet werden, das ei¬ ne geringere Aufnahmefähigkeit für axiale Kräfte hat. Die Welle wird durch die Hauptlager vorzugsweise so gehalten, dass sie in axialer Richtung spielfrei ist. Das druckseiti¬ ge Ende der Welle ist vorzugsweise innerhalb des Gehäuses angeordnet. Das saugseitige Ende der Welle kann aus dem Ge¬ häuse herausragen, so dass dort ein Antriebsmotor ange- schlössen werden kann. One of the main bearings may be formed as a tapered roller bearing, wherein the main bearing preferably has two Taper Rollenla ¬ ger, which are aligned opposite. Such a main bearing is well designed for absorbing axial forces. Preferably, the main bearing is formed on the off ¬ output side of the compacting machine such as Kegelrol ¬ roller bearing. On the input side of the compaction ¬ processing machine a main bearing can be used having ei ¬ ne lower capacity to absorb axial forces. The shaft is preferably held by the main bearing so that it is free of play in the axial direction. The druckseiti ¬ ge end of the shaft is preferably disposed within the housing. The suction-side end of the shaft may protrude from the Ge ¬ housing, so that there is a drive motor can be concluded reasonable.
Da die Flügelräder mit einem sehr geringen Abstand zu den Steuerscheiben betrieben werden, sollten die Flügelräder eine exakt definierte Position auf der Welle haben. Bevor- zugt sind Distanzhülsen vorgesehen, die zwischen der Welle und den Flügelrädern angeordnet sind und die die radiale Position der Flügelräder definieren. Die Distanzhülsen können aus einem anderen Material bestehen als die Welle. Bei- spielsweise kann die Welle aus einfachem Stahl und die Dis¬ tanzhülse aus Edelstahl bestehen. Since the impellers are operated with a very small distance to the control discs, the impellers should have a precisely defined position on the shaft. Preferably, spacer sleeves are provided, which are arranged between the shaft and the impellers and which define the radial position of the impellers. The spacers may be made of a different material than the shaft. examples For example, the shaft made of plain steel and the Dis ¬ dance sleeve made of stainless steel.
Die Distanzhülsen sind vorzugsweise so gestaltet, dass sie zu der Welle passen, also in Radialrichtung spielfrei sind und sich in Axialrichtung relativ zu der Welle verschieben lassen. Innerhalb der Flügelräder sind die Distanzhülsen ebenfalls in Radialrichtung spielfrei und in Axialrichtung verschiebbar. Jedes Flügelrad-Bauteil kann zwischen zwei Distanzhülsen eingeschlossen sein. Die Flügelrad-Bauteile können für jede Distanzhülse einen Absatz aufweisen, an dem die Distanzhülse in axialer Richtung anliegt und der eine genaue axiale Position für die Distanzhülse definiert. Die Flügelräder und die Distanzhülsen können auf diese Weise gegenüber Kräften in Axialrichtung eine feste Einheit bilden, in der jedes Element eine definierte Position hat. Die Position dieser Einheit relativ zu der Welle kann beispielsweise durch zwei Wellenmuttern definiert werden, zwischen denen die Einheit eingespannt ist. Vorzugsweise um- fasst die Einheit zwei äußere Distanzhülsen und eine zent¬ rale Distanzhülse, wobei die beiden Flügelräder jeweils zwischen einer äußeren Distanzhülse und der zentralen Distanzhülse angeordnet sind. Die Distanzhülsen können als Wellenschutzhülsen ausgebildet sein, die durch geeignete Dichtungen einen Kontakt zwischen dem geförderten Medium und der Welle verhindern. The spacers are preferably designed so that they fit to the shaft, so are free of play in the radial direction and can be moved in the axial direction relative to the shaft. Within the impellers the spacers are also free of play in the radial direction and slidable in the axial direction. Each impeller member may be enclosed between two spacers. The impeller components may for each spacer sleeve have a shoulder on which the spacer sleeve in the axial direction and defines a precise axial position for the spacer sleeve. The impellers and the spacers can thus form a solid unit with respect to forces in the axial direction, in which each element has a defined position. The position of this unit relative to the shaft can be defined, for example, by two shaft nuts, between which the unit is clamped. Preferably, the unit comprises two outer spacers and one cent ¬ ral spacer sleeve, wherein the two impellers are each arranged between an outer spacer sleeve and the central spacer sleeve. The spacers may be formed as shaft sleeves that prevent contact by suitable seals between the conveyed medium and the shaft.
Wenn die Distanzhülsen aus einem anderen Material bestehen als die Welle, kann es aufgrund unterschiedlicher Wärmeaus- dehnungskoeffizienten zu Spannungen kommen. Um solche Spannungen kontrolliert aufzunehmen, kann eine der Distanzhül¬ sen mit einer Schwächung versehen sein, so dass die Spannungen zu einer Verformung der Distanzhülse im Bereich der Schwächung führen. Die anderen Distanzhülsen verformen sich dann nicht, so dass die Flügelräder weiterhin der definierten Position gehalten werden. Die Schwächung kann beispielsweise ausgebildet sein als eine oder mehrere Nuten, die sich über den Umfang der Distanzhülse erstrecken. Eine Welle, bei der ein Flügelrad zwischen zwei Distanzhülsen eingespannt ist und bei der eine der Distanzhülsen eine solche Schwächung aufweist, bildet eine eigenständige Er¬ findung . If the spacer sleeves are made of a different material than the shaft, tensions can occur due to different thermal expansion coefficients. In order to record such stresses in a controlled manner, one of the spacer sleeves can be provided with a weakening, so that the stresses lead to a deformation of the spacer sleeve in the region of Weakening. The other spacers then do not deform so that the vanes are still held in the defined position. The weakening may for example be formed as one or more grooves extending over the circumference of the spacer sleeve. A shaft, in which an impeller is fixed between two spacers, and having such a weakening wherein one of the spacers, forming an independent He ¬ invention.
Bevorzugt sind alle Distanzhülsen, die zwischen einem Flügelrad und der Eingangsseite der Verdichtungsmaschine ange¬ ordnet sind, frei von einer Schwächung. Geschwächt ist vor¬ zugsweise eine Distanzhülse, die zwischen Flügelrad und ei- nem druckseitigen Ende der Welle angeordnet ist. Preferably, all spacers, which are arranged ¬ between an impeller and the input side of the compacting machine, free of weakening. Is weakened before ¬ preferably a spacer sleeve which is arranged between the impeller and egg nem-pressure side end of the shaft.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird der Dichtspalt zwischen der ersten Verdichtungsstufe und der zweiten Verdichtungsstufe gezielt für die Versorgung mit der den Flüs- sigkeitsring bildenden Betriebsflüssigkeit genutzt. Dazu ist die zweite Verdichtungsstufe mit einer Zuführung für Betriebsflüssigkeit versehen. Durch den Dichtspalt tritt ein Teil der Betriebsflüssigkeit in die erste Verdichtungs¬ stufe über, um dort den Flüssigkeitsring zu bilden. Die erste Verdichtungsstufe kann (abgesehen von dem Dichtspalt) frei von einer Zuleitung für Betriebsflüssigkeit sein. Die durch den Dichtspalt hindurchtretende Menge an Betriebs¬ flüssigkeit reguliert sich von selbst, da der Druck in der ersten Verdichtungsstufe absinkt, wenn die Menge an Be- triebsflüssigkeit zu gering ist. Bei dieser Ausführungsform ist es nicht erforderlich, den Dichtspalt so klein wie mög¬ lich zu halten, sondern der Dichtspalt kann entsprechend dem gewünschten Fluss von Betriebsflüssigkeit eingestellt werden. Die erfindungsgemäße Erhöhung des Wirkungsgrads ergibt sich daraus, dass die Betriebsflüssigkeit bei höhe¬ rem Druck zugeführt wird, anstatt sie von der ersten Ver¬ dichtungsstufe zur zweiten Verdichtungsstufe zu fördern. Die Betriebsflüssigkeit mit dem erforderlichen Druck steht regelmäßig zur Verfügung durch auf der Druckseite der Verdichtungsmaschine angeordnete Flüssigkeitsabscheider. In one embodiment of the invention, the sealing gap between the first compression stage and the second compression stage is used specifically for the supply of the liquid forming the liquid ring. For this purpose, the second compression stage is provided with a supply for operating fluid. Through the sealing gap, a part of the operating fluid passes into the first compression ¬ stage to form the liquid ring there. The first compression stage may be free of a supply line for operating fluid (apart from the sealing gap). The light passing through the sealing gap amount of operation ¬ liquid regulated by itself, since the pressure in the first compression stage drops when the amount of operating fluid is too low. In this embodiment, it is not necessary to keep the seal gap as small as mög ¬ lich but the sealing gap can be adjusted according to the desired flow of operating fluid become. The increase in the efficiency of the present invention results from the fact that the operating fluid is supplied at height ¬ rem pressure, rather than to promote from the first Ver ¬ packing stage to the second compression stage. The operating fluid with the required pressure is regularly available by arranged on the pressure side of the compacting liquid separator.
Auch die dritte Verdichtungsstufe kann mit einer Zuführung für Betriebsflüssigkeit versehen sein. The third compression stage can also be provided with a supply for operating fluid.
Die erfindungsgemäße Verdichtungsmaschine kann als Flüssig¬ keitsring-Kompressor ausgebildet sein, der dazu ausgelegt ist, das Gas auf der Ausgangsseite mit einem Druck deutlich über Atmosphärendruck abzugeben. Bei einem Atmosphärendruck von etwa 1 bar ist der Ausgangsdruck vorzugsweise höher als 8 bar, beispielsweise zwischen 10 bar und 15 bar. Bei einer Ausführungsform mit drei Verdichtungsstufen kann der Druck auf der Ausgangsseite der ersten Verdichtungsstufe bei- spielsweise zwischen 2 bar und 3 bar liegen und der Druck auf der Ausgangsseite der zweiten Verdichtungsstufe zwi¬ schen 4 bar und 6 bar liegen. Der erfindungsgemäße Kompres¬ sor hat ein hohes Saugvermögen, weswegen er auch mit einer leichten Androsselung betrieben werden kann, ohne dass der Druck auf der Ausgangsseite wesentlich absinkt. Beispiels¬ weise kann der Druck auf der Eingangsseite zwischen 200 mbar und 500 mbar liegen, ohne dass der Druck auf der Ausgangsseite unter 10 bar absinkt. Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Verfahren, bei dem der erfindungsgemäße Kompressor in diesen Druckbereichen verwendet wird. Alternativ kann die erfindungsgemäße Verdichtungsmaschine auch als Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe ausgebildet sein, die dazu ausgelegt ist, das Gas bei etwa Atmosphärendruck abzugeben. Die erfindungsgemäße Verdichtungsmaschine kann zur Verwen¬ dung in großen Industrieanlagen, wie beispielsweise Raffinerien, bestimmt sein, wo hohe Volumenströme zu verarbeiten sind. Die Verdichtungsmaschine kann beispielsweise für eine Antriebsleistung zwischen 500 kW und 2 MW ausgelegt sein. Die Verdichtungsmaschine kann ferner dazu ausgelegt sein, bei Atmosphärendruck einen Volumenstrom zwischen 800 m3/h und 3000 m3/h anzusaugen. Der Durchmesser der Welle kann beispielsweise zwischen 15 cm und 30 cm liegen. The compacting machine according to the invention can be designed as a liquid ¬ keitsring compressor, which is designed to deliver the gas on the output side with a pressure well above atmospheric pressure. At an atmospheric pressure of about 1 bar, the outlet pressure is preferably higher than 8 bar, for example between 10 bar and 15 bar. In an embodiment with three stages of compression, the pressure on the output side of the first compression stage can examples play between 2 bar and 3 bar and the pressure are on the output side of the second compression stage Zvi ¬ rule 4 bar and 6 bar lie. The invention Kompres ¬ sor has a high pumping speed, and therefore it can also be operated with a slight throttling without the pressure on the output side drops significantly. Example ¬ example, the pressure at the input side between 200 mbar and 500 mbar are, without the pressure on the output side drops below 10 bar. The invention also relates to a method in which the compressor according to the invention is used in these pressure ranges. Alternatively, the compacting machine according to the invention may also be designed as a liquid ring vacuum pump, which is designed to deliver the gas at about atmospheric pressure. The compaction machine according to the invention may be intended for USAGE ¬-making in large industrial plants such as refineries where high flow rates are to be processed. The compacting machine can be designed, for example, for a drive power between 500 kW and 2 MW. The compacting machine can also be designed to draw at atmospheric pressure a volume flow between 800 m 3 / h and 3000 m 3 / h. The diameter of the shaft may for example be between 15 cm and 30 cm.
Die Verdichtung des Gases erfolgt in der erfindungsgemäßen Verdichtungsmaschine im Wesentlichen isotherm, da das Gas während der Verdichtung in intensiven Kontakt zu dem Flüs- sigkeitsring steht. Über die Temperatur des Flüssigkeits¬ rings kann die Temperatur des austretenden Gases eingestellt werden. Der isotherme Wirkungsgrad ist definiert als Quotient aus der in dem Gasstrom auf der Ausgangsseite zu¬ sätzlich enthaltenen thermodynamischen Leistung und der An- triebsleistung an der Welle der Verdichtungsmaschine, wenn die Temperatur des Gasstroms auf der Ausgangsseite mit der Temperatur auf der Eingangsseite übereinstimmt. Dieser iso¬ therme Wirkungsgrad liegt bei der erfindungsgemäßen Ver¬ dichtungsmaschine zwischen 30 % und 50 ~6 , vorzugsweise zwi sehen 35 % und 50 %. Im Unterschied dazu liegt der isother¬ me Wirkungsgrad bei bisherigen Flüssigkeitsring-Verdichtungsmaschinen in der Größenordnung von 25 % bis 30%. The compression of the gas in the compacting machine according to the invention is essentially isothermal, since the gas is in intensive contact with the liquid ring during compaction. Above the temperature of liquid ¬ ring the temperature of the exiting gas can be adjusted. The isothermal efficiency is defined as the ratio of the information contained in the gas stream on the output side to ¬ additionally thermodynamic power and the drive power to the shaft of the compacting machine when the temperature of the gas stream corresponds to the output side of the temperature on the input side. This iso ¬ thermal efficiency is in the Ver ¬ sealing machine according to the invention between 30% and 50 ~ 6, preferably between 35% and 50%. In contrast, the isothermal ¬ efficiency in previous liquid ring compacting machines in the order of 25% to 30%.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand vorteilhafter Ausführungsformen beispielhaft beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsge¬ mäßen Kompressors; The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings, given by way of advantageous embodiments. Show it: 1 is a perspective view of a erfindungsge ¬ MAESSEN compressor.
Fig. 2 eine teilweise weggebrochene Ansicht des Kompres¬ sors aus Fig. 1 ; Fig. 2 is a partially broken away view of the Kompres ¬ sors of FIG. 1;
Fig. 3 eine Schnittansicht des Kompressors aus Fig. 1 ; Fig. 3 is a sectional view of the compressor of Fig. 1;
Fig. 4 eine Komponente des Kompressors aus Fig. 1 ; Fig. 4 is a component of the compressor of Fig. 1;
Fig. 5 eine Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kompressors; und  Fig. 5 is a sectional view of an alternative embodiment of a compressor according to the invention; and
Fig. 6 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 5. 6 is an enlarged detail of FIG. 5th
Ein in den Figuren 1 und 2 gezeigter Flüssigkeitsring- Kompressor umfasst ein Gehäuse 14, das über vier Beine 15 auf dem Boden steht und in dem eine Welle 16 drehbar gela¬ gert ist. Die Welle 16 erstreckt sich über die gesamte Län ge des Kompressors. Mit der Welle 16 werden die insgesamt drei Verdichtungsstufen 17, 18, 19 des Kompressors gemeinsam angetrieben. A shown in Figures 1 and 2 liquid ring compressor comprises a housing 14, which is four legs 15 on the ground and in which a shaft 16 is rotatably gela ¬ siege. The shaft 16 extends over the entire County of the compressor. With the shaft 16, the total of three compression stages 17, 18, 19 of the compressor are driven together.
Ein aus dem Gehäuse 14 herausragender Wellenzapfen 20 dient zum Anschluss eines nicht dargestellten Antriebsmotors. Der Antriebsmotor kann beispielsweise eine Leistung von 1 MW haben. Das gegenüberliegende Ende der Welle 16 ist inner¬ halb des Gehäuses 14 angeordnet. A protruding from the housing 14 shaft journal 20 serves to connect a drive motor, not shown. The drive motor may for example have a power of 1 MW. The opposite end of the shaft 16 is disposed within ¬ half of the housing 14.
Der Kompressor umfasst eine Eingangsöffnung 21, die sich durch einen Stutzen hindurch erstreckt, der mit einem The compressor comprises an inlet opening 21 which extends through a nozzle, which with a
Flansch versehen ist. Durch die Eingangsöffnung 21 hindurch wird das Gas in den Kompressor hinein angesaugt. Der Kompressor umfasst außerdem eine entsprechend ausgebildete Ausgangsöffnung 22, durch die hindurch das verdichtete Gas wieder abgegeben wird. Die Verdichtung erfolgt durch die drei Verdichtungsstufen 17, 18, 19, die das Gas nacheinander durchläuft. Flange is provided. Through the inlet opening 21 through the gas is sucked into the compressor. The compressor also includes a correspondingly formed outlet opening 22 through which the compressed gas is discharged again. The compression takes place through the three compression stages 17, 18, 19, which passes through the gas sequentially.
Gemäß Fig. 4 ist auf der Welle 16 ein einstückiges Bauteil befestigt, an dem ein Flügelrad 23 der ersten Verdichtungs¬ stufe 17 und ein Flügelrad 24 der zweiten Verdichtungsstufe 18 ausgebildet sind. Die beiden Flügelräder 23, 24 sind durch eine zentrale Wand 26 voneinander getrennt. Außerdem ist mit der Welle 16 ein Flügelrad 25 der dritten Verdich- tungsstufe 19 verbunden. Zusammen mit der Welle 16 drehen sich die Flügelräder 23, 24, 25 in dem Gehäuse 14. 4, a one-piece component is mounted on the shaft 16, on which an impeller 23 of the first compression ¬ stage 17 and an impeller 24 of the second compression stage 18 are formed. The two impellers 23, 24 are separated by a central wall 26. In addition, an impeller 25 of the third compression stage 19 is connected to the shaft 16. Together with the shaft 16, the vanes 23, 24, 25 rotate in the housing 14th
Die Schnittdarstellung in Fig. 3 zeigt, dass die Flügelrä¬ der 23, 24 exzentrisch in dem Gehäuse 14 gelagert sind. Der Abstand zwischen der Welle 16 und dem oberen Ende des die Flügelräder 23, 24 umgebenden Innenraums ist kleiner als der Abstand zwischen der Welle 16 und dem unteren Ende des Innenraums. Der Innenraum hat eine einheitliche Kontur, so dass der Abstand zwischen der Welle 16 und der Wand des In- nenraums in jeder Winkelposition für die erste Verdichtungsstufe 17 und die zweite Verdichtungsstufe 18 gleich groß ist. Die Kammern des ersten Flügelrads 23 haben also in der gleichen Winkelposition ihr kleinstes Volumen wie die Kammern des zweiten Flügelrads 24. Entsprechendes gilt für das größte Volumen sowie die Zwischenpositionen. The sectional view in Fig. 3 shows that the Flügelrä are ¬ the stored 23, 24 eccentrically in the housing 14. The distance between the shaft 16 and the upper end of the interior surrounding the vanes 23, 24 is smaller than the distance between the shaft 16 and the lower end of the interior. The interior has a uniform contour, so that the distance between the shaft 16 and the wall of the inner space in each angular position for the first compression stage 17 and the second compression stage 18 is the same. The chambers of the first impeller 23 thus have their smallest volume in the same angular position as the chambers of the second impeller 24. The same applies to the largest volume and the intermediate positions.
Der Winkelabschnitt, in dem das Volumen der Kammern sich vergrößert, wird als Saugabschnitt bezeichnet. Der Winkel¬ abschnitt, in dem das Volumen der Kammern sich verkleinert, wird als Druckabschnitt bezeichnet. In der Schnittdarstel¬ lung der Fig. 3 gehört der unterhalb der Welle 16 liegende Bereich zum Saugabschnitt 271, 272 und der oberhalb der Welle liegende Bereich zum Druckabschnitt 281, 282. Während eines vollständigen Umlaufs durchlaufen die Flügelräder 23, 24 genau einen Saugabschnitt 271, 272 und genau einen The angle section in which the volume of the chambers increases is called the suction section. The angle ¬ section, in which the volume of the chambers is reduced, is referred to as the pressure section. In the sectional illustration of FIG. 3, the region lying below the shaft 16 belongs to the suction section 271, 272 and the region above the shaft to the pressure section 281, 282. During a complete cycle through the vanes 23, 24 exactly one suction section 271, 272 and exactly one
Druckabschnitt 281, 282. Die erste Verdichtungsstufe 17 und die zweite Verdichtungsstufe 18 sind also einfach wirkend. Der Verdichtungsvorgang erstreckt sich über mehr als 180°. Pressure section 281, 282. The first compression stage 17 and the second compression stage 18 are thus single-acting. The compression process extends over more than 180 °.
In axialer Richtung werden die Kammern der Flügelräder 23, 24 jeweils durch eine Steuerscheibe 29, 30 begrenzt. Die Steuerscheiben 29, 30 haben jeweils im Saugabschnitt 271, 272 einen Saugschlitz und im Druckabschnitt 281, 282 einen Druckschlitz. Der Saugschlitz der Steuerscheibe 29 ist an die Eingangsöffnung 21 des Kompressors angeschlossen. Das durch die Eingangsöffnung 21 hindurch angesaugte Gas tritt durch diesen Saugschlitz hindurch in die Kammern des Flü- gelrads 23 ein. Mit dem Umlauf des Flügelrads 23 vermindert sich das Volumen der Kammer und das verdichtete Gas tritt durch den Druckschlitz der Steuerscheibe 29 wieder aus den Kammern des Flügelrads 23 aus. Der Verdichtungsvorgang der ersten Verdichtungsstufe 17 ist damit abgeschlossen. Wurde das Gas bei einem Atmosphärendruck von 1 bar angesaugt, so kann der Druck am Ausgang der ersten Verdichtungsstufe beispielsweise zwischen 2 bar und 3 bar liegen. In the axial direction, the chambers of the impellers 23, 24 each bounded by a control disk 29, 30. The control discs 29, 30 each have a suction slot in the suction section 271, 272 and a pressure slot in the pressure section 281, 282. The suction slot of the control disk 29 is connected to the input port 21 of the compressor. The gas sucked through the inlet opening 21 passes through this suction slot into the chambers of the vane wheel 23. With the circulation of the impeller 23, the volume of the chamber decreases and the compressed gas exits through the pressure slot of the control disk 29 again from the chambers of the impeller 23. The compression process of the first compression stage 17 is completed. If the gas was sucked in at an atmospheric pressure of 1 bar, the pressure at the outlet of the first compression stage can be, for example, between 2 bar and 3 bar.
Durch einen in dem Gehäuse 14 ausgebildeten Kanal 31 wird das verdichtete Gas von dem Druckschlitz der Steuerscheibe 29 zu dem Saugschlitz der Steuerscheibe 30 geleitet. Das Gas tritt durch den Saugschlitz hindurch in die Kammern des Flügelrads 24 ein. Mit dem Umlauf des Flügelrads 24 wird das Gas weiter verdichtet. Durch den Druckschlitz der Steu- erscheibe 30 tritt das Gas mit einem Druck zwischen bei¬ spielsweise 4 bar und 6 bar aus der zweiten Verdichtungs¬ stufe 18 wieder aus. Das dritte Flügelrad 25, das die dritte Verdichtungsstufe 19 bildet, ist eingeschlossen zwischen einer dritten Steuerscheibe 32 und einer vierten Steuerscheibe 33. Die Steu¬ erscheibe 32 umfasst zwei um 180° zueinander versetzte Saugschlitze. Die Steuerscheibe 33 umfasst zwei um 180° zu¬ einander versetzte Druckschlitze. Der das dritte Flügelrad 25 umgebende Innenraum des Gehäuses ist so gestaltet, dass er zwei Saugabschnitte und zwei Druckabschnitt bildet. Das Flügelrad 25 durchläuft bei einem vollständigen Umlauf also zwei Saugabschnitte und zwei Druckabschnitte und führt da¬ mit zwei Verdichtungsvorgänge durch. Jeder Verdichtungsvor¬ gang erstreckt sich über weniger als 180°, die dritte Ver¬ dichtungsstufe ist doppeltwirkend. Die Saugschlitze in der Steuerscheibe 32 sind so positioniert, dass sie Zugang zu den Saugabschnitten bieten. Entsprechend sind die Druckschlitze in der Steuerscheibe 33 so positioniert, dass sie Zugang zu den Druckabschnitten bieten. Through a formed in the housing 14 channel 31, the compressed gas is passed from the pressure slot of the control disk 29 to the suction slot of the control disk 30. The gas enters the chambers of the impeller 24 through the suction slot. With the circulation of the impeller 24, the gas is further compressed. Through the vacuum slot of the tax erscheibe 30 enters the gas at a pressure of between at ¬ game instance 4 bar and 6 bar from the second compression stage 18 ¬ again. The third vane 25, which constitutes the third compression stage 19 is sandwiched between a third control disk 32 and a fourth control disc 33. The STEU ¬ erscheibe 32 comprises two 180 ° offset from one another suction slots. The control disk 33 comprises two pressure slots offset by 180 ° relative to one another. The interior of the housing surrounding the third impeller 25 is designed to form two suction sections and two pressure sections. The impeller 25 thus passes through two suction sections and two pressure sections in a complete circulation and performs there ¬ with two compression processes. Each Verdichtungsvor ¬ transition extends over less than 180 °, the third Ver ¬ seal level is double-acting. The suction slots in the control disk 32 are positioned to provide access to the suction sections. Accordingly, the pressure slots in the control disk 33 are positioned to provide access to the printing sections.
Vom Ausgang der zweiten Verdichtungsstufe 18 wird das Gas zu den Saugschlitzen in der Steuerscheibe 32 geleitet, so dass es in die Kammern des Flügelrads 25 eintreten kann. Nach dem Verdichtungsvorgang tritt das Gas mit einem Druck zwischen beispielsweise 10 bar und 15 bar durch die Druckschlitze der Steuerscheibe 33 aus der dritten Verdichtungs- stufe aus. Von dort wird das Gas durch die Austrittsöffnung 22 aus dem Kompressor herausgeführt. From the output of the second compression stage 18, the gas is directed to the suction slots in the control disk 32 so that it can enter the chambers of the impeller 25. After the compression process, the gas exits at a pressure between, for example, 10 bar and 15 bar through the pressure slots of the control disk 33 from the third compression stage. From there, the gas is led out through the outlet opening 22 from the compressor.
Aufgrund der Druckdifferenz zwischen der ersten Verdichtungsstufe 17 und der zweiten Verdichtungsstufe 18 kann sich ein Leckfluss zwischen den Kammern des zweiten Flügelrads 24 und den Kammern des ersten Flügelrads 23 ausbilden. Der Leckfluss geht durch einen Dichtspalt 28 hindurch, der zwischen der Trennwand 26 der Flügelräder 23, 24 und dem umgebenden Gehäuse besteht. Um den Leckfluss gering zu hal¬ ten, wird der radiale Abstand zwischen der Trennwand 26 und dem Gehäuse so gering wie möglich gehalten und zudem ein Dichtring in dem Dichtspalt 28 angeordnet. Ganz vermeiden lässt der Leckfluss sich mit diesen Maßnahmen jedoch nicht. Due to the pressure difference between the first compression stage 17 and the second compression stage 18, a leakage flow between the chambers of the second impeller 24 and the chambers of the first impeller 23 may form. The leakage flow passes through a sealing gap 28 which, between the partition wall 26 of the impellers 23, 24 and the surrounding housing. To the leakage flow to hal ¬ th low, the radial distance between the partition 26 and the casing is kept as low as possible and also arranged a sealing ring in the sealing gap 28th However, the leakage flow can not be completely avoided with these measures.
Erfindungsgemäß trägt zur Verminderung des Leckflusses wei¬ terhin bei, dass die Saugabschnitte 271, 272 und die Druck¬ abschnitte 281, 282 der ersten Verdichtungsstufe 17 und der zweiten Verdichtungsstufe 18 jeweils in derselben Winkelpo¬ sition angeordnet sind. Die Druckdifferenz zwischen der ersten Verdichtungsstufe 17 und der zweiten Verdichtungs¬ stufe 18 ist dadurch in allen Winkelpositionen ungefähr gleich und liegt in der Größenordnung von lediglich 2 bar bis 3 bar. Diese geringe Druckdifferenz wirkt ebenfalls der Entstehung eines starken Leckflusses entgegen. According to the invention contributes to the reduction of the leak flow wei ¬ terhin that the suction sections 271, 272 and the pressure ¬ sections 281, 282 of the first compression stage 17 and the second compression stage 18 are each arranged in the same Winkelpo ¬ position. The pressure difference between the first compression stage 17 and the second compression ¬ stage 18 is characterized approximately the same in all angular positions and is of the order of only 2 bar to 3 bar. This small pressure difference also counteracts the emergence of a strong leakage flow.
Allerdings hat die in den ersten beiden Verdichtungsstufen 17, 18 übereinstimmende Winkelposition der Saugabschnitte 271, 272 und der Druckabschnitte 281, 282 auch zur Folge, dass große Kräfte in radialer Richtung auf die Welle 16 wirken. Diese Kräfte werden dadurch aufgefangen, dass die Welle 16 sehr massiv ausgeführt ist. Die Welle kann bei¬ spielsweise aus Stahl bestehen und einen Durchmesser von 20 cm haben. Diese Dimensionierung hat sich als ausreichend erwiesen, um zu verhindern, dass die Welle 16 sich unter den von den Flügelrädern 23, 24 ausgeübten Kräften übermäßig durchbiegt. Aufgrund des Druckunterschieds zwischen den Kammern desHowever, the angular position of the suction sections 271, 272 and the pressure sections 281, 282, which coincides in the first two compression stages 17, 18, also result in large forces acting on the shaft 16 in the radial direction. These forces are absorbed by the fact that the shaft 16 is made very solid. The shaft may be composed game at ¬ made of steel and have a diameter of 20 cm. This dimensioning has proven to be sufficient to prevent the shaft 16 from bending excessively under the forces exerted by the vanes 23, 24. Due to the pressure difference between the chambers of the
Flügelrads 24 und den Kammern des Flügelrads 23 wirkt au¬ ßerdem eine große Kraft in axialer Richtung auf die Welle 16, die in Fig. 3 nach links gerichtet ist. Diese Kräfte werden durch ein groß dimensioniertes Hauptlager 35 aufge¬ fangen. Das Hauptlager 35 ist als Kegelrollenlager ausgebildet, das neben den radialen Kräften auch große axiale Kräfte aufnehmen kann. Das zweite Hauptlager 34 nimmt in erster Linie radiale Kräfte auf. Zwischen den beiden Haupt¬ lagern 34, 35 ist die Welle 16 nicht weiter gelagert. Impeller 24 and the chambers of the impeller 23 acts au ¬ ßerdem a large force in the axial direction of the shaft 16, which is directed in Fig. 3 to the left. These forces ¬ be captured by a large-size main bearing 35th The main bearing 35 is formed as a tapered roller bearing, which can also absorb large axial forces in addition to the radial forces. The second main bearing 34 receives primarily radial forces. Between the two main ¬ bearings 34, 35, the shaft 16 is not stored.
Um den Leckfluss innerhalb der jeweiligen Verdichtungsstu¬ fen 17, 18, 19 gering zu halten, ist es außerdem erwünscht, dass die Flügel der Flügelräder 23, 24, 25 sich mit mög¬ lichst geringem Abstand zu den Steuerscheiben 29, 30, 32, 33 bewegen. Dies setzt wiederum voraus, dass die Flügelrä¬ der 23, 24, 25 mit hoher Präzision in einer bestimmten Position auf der Welle 16 gehalten werden. Dies geschieht bei dem erfindungsgemäßen Kompressor dadurch, dass zwischen den Flügelrädern und der Welle 16 Distanzhülsen 36, 37, 38 angeordnet sind, die eine exakte Position in Radialrichtung definieren . Die Distanzhülsen 36, 37, 38 definieren außerdem exakte Positionen in Axialrichtung, indem sie in Axialrichtung an geeigneten Vorsprüngen der Flügelräder 23, 24, 25 anliegen. Mit zwei Wellenmuttern 39, 40 wird die Einheit aus Distanz¬ hülsen 36, 37, 38 und Flügelrädern 23, 24, 25 in axialer Richtung gegeneinander gespannt, so dass alle Elemente eine exakt definierte Position haben. In order to keep the leakage flow within the respective Verdichtungsstu ¬ fen 17, 18, 19 small, it is also desirable that the vanes of the vane wheels 23, 24, 25 with mög ¬ lichst small distance from the cam discs 29, 30, 32, 33 move. This in turn requires that the Flügelrä ¬ the 23, 24, 25 are held with high precision in a certain position on the shaft 16. This is done in the compressor according to the invention in that between the impellers and the shaft 16 spacers 36, 37, 38 are arranged, which define an exact position in the radial direction. The spacers 36, 37, 38 also define exact positions in the axial direction by abutting in the axial direction on suitable projections of the vanes 23, 24, 25. With two shaft nuts 39, 40, the unit of distance ¬ sleeves 36, 37, 38 and impellers 23, 24, 25 clamped in the axial direction against each other, so that all elements have a precisely defined position.
Die Distanzhülsen 36, 37, 38 bestehen aus Edelstahl und damit aus einem anderen Material als die Welle 16. Erwärmt sich der Kompressor, können aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten Spannungen auftreten. Um diese kontrolliert aufzunehmen, ist die Distanzhülse 38, die zwischen dem dritten Flügelrad 25 und dem druckseitigen Hauptlager 35 angeordnet ist, mit innen liegenden Nuten 41 versehen, die in der vergrößerten Darstellung der Fig. 6 gezeigt sind. Die Nuten 41 bilden eine Schwächung der Distanzhülse 38, so dass eine Verformung durch Wärmeausdehnung in diesem Bereich stattfindet. Durch diese gezielte Verformung wird erreicht, dass die axiale Position der Flügelrä¬ der 23, 24, 25 sich bei einer Erwärmung des Kompressors nur sehr geringfügig verschiebt. Bei der in Fig. 5 gezeigten alternativen Ausführungsform ist die Nabe 42 des Flügelrads 25 als Druckentlastungskol¬ ben gestaltet, um den axialen Druck auf die Welle 16 zu vermindern. In Richtung Druckseite schließt sich an die Nabe 42 ein zylindrischer Hohlraum 43 an, der durch einen Dichtspalt 44 gegenüber der Nabe 42 abgedichtet ist. Der Hohlraum 43 ist über eine Leitung 45 an die Saugseite des Kompressors angeschlossen, auf der im Wesentlichen Atmosphärendruck anliegt. Indem der Atmosphärendruck auf die Ausgangsseite der dritten Verdichtungsstufe 19 geleitet wird, vermindert sich der axiale Druck und die Welle 16 wird entlastet. The spacers 36, 37, 38 are made of stainless steel and thus made of a different material than the shaft 16. If the compressor heats up, stresses can occur due to the different thermal expansion coefficients. To record this controlled, the spacer sleeve 38, between the third impeller 25 and the pressure side Main bearing 35 is provided with internal grooves 41, which are shown in the enlarged view of FIG. The grooves 41 form a weakening of the spacer sleeve 38, so that deformation takes place by thermal expansion in this area. This targeted deformation is achieved that the axial position of Flügelrä ¬ 23, 24, 25 only very slightly moves the at a heating of the compressor. In the alternative embodiment shown in Fig. 5, the hub 42 of the impeller 25 is designed as Druckentlastungskol ¬ ben to reduce the axial pressure on the shaft 16. In the direction of the pressure side, a cylindrical cavity 43 connects to the hub 42, which is sealed off from the hub 42 by a sealing gap 44. The cavity 43 is connected via a line 45 to the suction side of the compressor, is applied to the substantially atmospheric pressure. By directing the atmospheric pressure to the outlet side of the third compression stage 19, the axial pressure decreases and the shaft 16 is relieved.
Die zweite Verdichtungsstufe 18 sowie die dritte Verdich¬ tungsstufe 19 sind jeweils an eine nicht dargestellte Zu- leitung für Betriebsflüssigkeit angeschlossen, die von ei¬ nem auf der Druckseite des Kompressors angeordneten Flüs¬ sigkeitsabscheider gespeist werden. Die erste Verdichtungs¬ stufe 17 hat keine direkte Zuführung für Betriebsflüssig¬ keit. Vielmehr erfolgt die Versorgung der ersten Verdich- tungsstufe mit Betriebsflüssigkeit durch den Dichtspalt 28 hindurch. Der Durchmesser des Dichtspalts ist so gewählt, dass sich der gewünschte Fluss von Betriebsflüssigkeit ein¬ stellt. The second compression stage 18 and the third compaction ¬ tion stage 19 are each connected to an unillustrated supply line for operating fluid, which are fed by ei ¬ nem arranged on the pressure side of the compressor liq ¬ sigkeitsabscheider. The first compression stage 17 ¬ has no direct supply of operating liquid ¬ ness. Rather, the supply of the first compression stage with operating fluid takes place through the sealing gap 28. The diameter of the sealing gap is selected such that the desired flow of operating fluid is established.

Claims

Patentansprüche claims
Flüssigkeitsring-Verdichtungsmaschine mit einer ersten einfach wirkenden Verdichtungsstufe (17), die ein exzentrisch in einem Gehäuse (14) gelagertes erstes Flü¬ gelrad (23) aufweist, und mit einer zweiten einfach wirkenden Verdichtungsstufe (18), die ein exzentrisch in einem Gehäuse gelagertes zweites Flügelrad (24) aufweist, wobei die erste Verdichtungsstufe (17) und die zweite Verdichtungsstufe (18) durch einen Dicht¬ spalt (28) voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtspalt (28) zwischen einem Saugabschnitt (271) der ersten Verdichtungsstufe (17) und einem Saugabschnitt (272) der zweiten Verdichtungsstufe (18) angeordnet ist. Liquid ring compacting machine with a first single-acting compression stage (17) having a eccentrically mounted in a housing (14) first Flü ¬ gelrad (23), and with a second single-acting compression stage (18), which is mounted eccentrically in a housing second impeller (24), wherein the first compression stage (17) and the second compression stage (18) by a sealing ¬ gap (28) are separated from each other, characterized in that the sealing gap (28) between a suction portion (271) of the first Compression stage (17) and a suction portion (272) of the second compression stage (18) is arranged.
Flüssigkeitsring-Verdichtungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verdichtungs¬ stufe (17) eine erste Steuerscheibe (29) aufweist, dass die zweite Verdichtungsstufe (18) eine zweite Steuerscheibe (30) aufweist, wobei das erste FlügelradLiquid ring compacting machine according to claim 1, characterized in that the first compression ¬ stage (17) has a first control disk (29) that the second compression stage (18) has a second control disk (30), wherein the first impeller
(23) und dass zweite Flügelrad (24) zwischen der ers¬ ten Steuerscheibe (29) und der zweiten Steuerscheibe(23) and that second impeller (24) between the ers ¬ th control disc (29) and the second control disc
(30) angeordnet sind. (30) are arranged.
Flüssigkeitsring-Verdichtungsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Kammern des ersten Flügelrads (23) und den Kammern des zweiten Flügelrads (24) eine Wand (26) ausgebildet ist, die sich mit den Flügelrädern (23, 24) dreht. A liquid ring compacting machine according to claim 1 or 2, characterized in that between the chambers of the first impeller (23) and the chambers of the second impeller (24) is formed a wall (26) which rotates with the impellers (23, 24) ,
Flüssigkeitsring-Verdichtungsmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtspalt (28) zwi- sehen einer Umfangsflache der Wand (26) und einer Ab¬ schlussfläche des Gehäuses (14) angeordnet ist. Liquid ring compacting machine according to claim 3, characterized in that the sealing gap (28) between see a peripheral surface of the wall (26) and a Ab ¬ closing surface of the housing (14) is arranged.
Flüssigkeitsring-Verdichtungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) einen Kanal (31) aufweist, der sich von einer Ausgangsseite der ersten Verdichtungsstufe (17) bis zu einem Eingangsseite der zweiten Verdichtungs¬ stufe (18) erstreckt. Liquid ring compaction machine according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the housing (14) has a channel (31) extending from an output side of the first compression stage (17) to an input side of the second compression ¬ stage (18) extends.
6. Flüssigkeitsring-Verdichtungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich an eine Ausgangsseite der zweiten Verdichtungsstufe6. liquid ring compacting machine according to one of claims 1 to 5, characterized in that on an output side of the second compression stage
(18) eine dritte Verdichtungsstufe (19) anschließt, wobei ein Flügelrad (25) der dritten Verdichtungsstufe(18) connects a third compression stage (19), wherein an impeller (25) of the third compression stage
(19) mit derselben Welle (16) angetrieben wird wie das erste Flügelrad (23) und das zweite Flügelrad (24) . (19) is driven by the same shaft (16) as the first impeller (23) and the second impeller (24).
7. Flüssigkeitsring-Verdichtungsmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Verdichtungs¬ stufe (19) doppelt wirkend ausgelegt ist. 7. Liquid ring compacting machine according to claim 6, characterized in that the third compression ¬ stage (19) is designed double acting.
8. Flüssigkeitsring-Verdichtungsmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Flügelrad (25) der dritten Verdichtungsstufe (19) zwischen einer ersten Steuerscheibe (32) und einer zweiten Steuerscheibe (33) angeordnet ist und dass in der ersten Steuerscheibe (32) Saugschlitze und in der zweiten Steuerscheibe (33) Druckschlitze ausgebildet sind. 8. Liquid ring compacting machine according to claim 6 or 7, characterized in that the impeller (25) of the third compression stage (19) between a first control disk (32) and a second control disk (33) is arranged and that in the first control disk (32 ) Suction slots and in the second control disc (33) pressure slots are formed.
9. Flüssigkeitsring-Verdichtungsmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Flügelrad (25) der dritten Verdichtungsstufe (19) ei¬ nen Entlastungskolben (42) aufweist, der einen Druck- ausgleichsraum (43) in axialer Richtung abschließt, wobei der Druck in dem Druckausgleichsraum (43) niedriger ist als auf der Ausgangsseite der dritten Ver¬ dichtungsstufe (19). 9. Liquid ring compacting machine according to one of claims 6 to 8, characterized in that the impeller (25) of the third compression stage (19) ei ¬ nen relief piston (42) which closes a pressure equalization chamber (43) in the axial direction, wherein the pressure in the pressure compensation chamber (43) is lower than on the output side of the third Ver ¬ sealing step (19).
10. Flüssigkeitsring-Verdichtungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Flügelrad-Bauteil (23, 24, 25) in axialer Richtung zwischen zwei Distanzhülsen (36, 37, 38) eingeschlossen ist. 10. Liquid ring compacting machine according to one of claims 1 to 9, characterized in that each vane member (23, 24, 25) in the axial direction between two spacers (36, 37, 38) is included.
11. Flüssigkeitsring-Verdichtungsmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Distanzhül¬ sen (38) mit einer Schwächung (41) versehen ist. 11. Liquid ring compacting machine according to claim 10, characterized in that one of the Distanzhül ¬ sen (38) with a weakening (41) is provided.
12. Flüssigkeitsring-Verdichtungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verdichtungsstufe (18) mit einer Zuführung für Betriebsflüssigkeit ausgestattet ist und dass die ers¬ te Verdichtungsstufe (17) frei von einer Zuleitung für Betriebsflüssigkeit ist. 12. Liquid ring compacting machine according to one of claims 1 to 11, characterized in that the second compression stage (18) is equipped with a supply for operating fluid and that the ers ¬ te compression stage (17) is free of a supply line for operating fluid.
13. Flüssigkeitsring-Verdichtungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Verdichtungsstufe (19) mit einer Zuführung für Betriebsflüssigkeit ausgestattet ist. 13. Liquid ring compacting machine according to one of claims 1 to 12, characterized in that the third compression stage (19) is equipped with a supply for operating fluid.
14. Flüssigkeitsring-Verdichtungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie für eine Antriebsleistung zwischen 500 kW und 2 MW ausgelegt ist. 14. Liquid ring compacting machine according to one of claims 1 to 13, characterized in that it is designed for a drive power between 500 kW and 2 MW.
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