DE2010542C3 - Zentnfugalkompressor mit Flussigkeitsbandern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Zentrifugalkompres-Kor mit Flüssigkeitsbändern zum Verdichten eines Fluidums, mit einem mit Düsen versehenen Rotor, dem Flüssigkeit zur Bildung von verjüngend verlaufenden Flüssigkeitsbändern zugeführt wird, welche das Fluidum verdichten.

Kompressoren dieser Gattung sind etwa aus den deutschen Patentschriften 220 894 und 271626 bekannt. Die Bänder werden dabei durch eine strömende Flüssigkeit gebildet, die mit hoher Geschwindigkeit durch öffnungen in einem schnell rotierenden Rotor nach außen tritt.

Durch die zwischen den Vorder- und Rückseiten der auf diese Weise gebildeten zurückgebogenen Bändern bestehenden Druckunterschiede wird auf das zwischen jeweils zwei Bändern eingeschlossene Fluidum Leistung übertragen. Im Hinblick auf eine Leistungsübertragung mit hohem Wirkungsgrad muß dafür Sorge getragen werden, daß diese Druckunterschiede über die Bänder so gut wie möglich aufrechterhalten werden; es darf also keine Leckage von der Seite niedrigen Drucks zur hohen Druckseite der Bänder stattfinden.

Der Abstand zwischen den beiden den Kompressorraum begrenzenden Wänden muß deshalb mindestens der Höhe der Bänder entsprechen, die die Wand berühren müssen.

Da diese Wände bei den Kompressoren nach dem Stand der Technik aber stillstehen oder mit einer bedeutend niedrigeren Geschwindigkeit rotieren als die Tlüssigkeitsbänder, wird die unmittelbar an die Wände grenzende Flüssigkeit der Bänder abgebremst und bleibt anfangs als eine dünne Schicht darauf zurück.

Die Flüssigkeitsbänder bewegen sich dadurch mit ihren Seiten nicht nur an den Wänden entlang, sondem auch durch eine dünne Flüssigkeitsschicht. Dies verursacht nun einen viel größeren Verlust an Arheitsleistung als wenn die Reibung der Flüssigkeitsbänder an den Wänden allein auftreten würde. Der Verlust macht sich an einer Flüssigkeitsmenge be-

i-< merkbar, die den Flüssigkeitsbändern entzogen wird und auf den Wänden zurückbleibt.

Bei einem größeren Verlust bleibt mehr Flüssigkeit zurück, und die Schicht ist dicker. Die anfangs an den Wänden gebildete dünne Flüssigkeitsschicht ist

auf diese Weise die Ursache dafür, daß diese Schicht /um größeren Durchmesser des Kompressorraumes hin schnell dicker wird.

Dies hat zur Folge, daß die Flüssigkeitsbänder dünner sind und dadurch nur einen kleineren Druckunterschied zwischen den Vorder- und Rückseiten aufrechterhalten können.

Außerdem wird durch die Dicke der auf den Wänden zurückbleibenden Flüssigkeitsschichten ein Teil des Kompressordurchgangs-Volumens eingenommen.

Dies hat zwangläufig zur Folge, daß der Wirkungsgrad des Kompressors insgesamt sehr unerwünscht abgesenkt wird.

Der Erfindung liegt damit nach Feststellen der Ursachen für den verminderten Wirkungsgrad solcher Kompressoren die Aufgabe zugrunde, eine konstruktive Lösung zu finden, die eine wesentliche Erhöhung des Kompressionswirkungsgrads erwarten läßt.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß der Einfluß der Flüssigkeitsschichten aufgehoben werden kann, wenn die den Kompressorraum begrenzenden Wände nicht parallel zueinander konstruiert werden,-

Die Erfindung besteht bei einem Zentrifugalkompressor der eingangs genannten Gattung darin, daß der Abstand zwischen den den Raum, in welchem die Flüssigkeitsbänder gebildet und fortbewegt werden, begrenzenden Wänden vom Zentrum des Kompressors aus in radialer Richtung zunimmt.

In welchem Maße die Wände divergieren müssen, hängt selbstverständlich von mehreren Parametern, wie Banddicke, Bandhöhe, Bänderzahl, Tourenzahl usw. ab, weil danach gestrebt werden muß, daß die Seiten der Flüssigkeitsbänder die Flüssigkeitsschichten weiterhin berühren, um der bereits vorher erwähnten Leckage vorzubeugen.

Da die Flüssigkeitsbänder jetzt unter idealeren Verhältnissen wirksam sind, nämlich als ob sie allein nur Reibung mit den Wänden haben und der Durchgang des Kompressorraumes durch die zurückblei-

benden Flüssigkeitsschichten nicht verkleinert wird, kann bedeutend mehr Leistung auf das zu verdichtende Fluidum übertragen werden.

Auch läßt sich die Wirkung des erfindungsgemäßen Zentrifugalkompressors mit Flüssigkeitsbändern noch weiter verbessern, wenn die auf den Wänden des Kompressorraumes zurückbleibende Flüssigkeitsschicht während des Verdichtungsvorganges entfernt wird.

Vorzugsweise kann in der Fläche der Wände, kon·· zentrisch mit dem Rotor eine wohl oder nicht unterbrochene schlitzförmige öffnung zum Ableiten der auf den Wänden zurückgebliebenen Flüssigkeit angeordnet sein, wobei der Abstand zwischen den

Wänden unmittelbar nach der schlitzförmigen Öffnung wieder dem Abstand im Zentrum direkt nach dem Rotor entsprechen kann.

Es kann auch Vorteile haben, wenn mehrere derartige schlitzförmige öffnungen konzentrisch ineinander in der Fläche der Wände angeoracht werden.

Die auf diese Weise abgeführten Flüssigkeitsschichten können in bekannter Weise zusammen mit der Flüssigkeit der Flüssigkeitsbänder aus dem Kompressor in einem Flüssigkeitsbehälter gesammelt werden, von. wo die Flüssigkeit über eine Pumpe wieder in den Arbeitsprozeß zurückgeführt werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen, in denen beispielsweise eine Ausführungsform dargestellt wird, näher erläutert. Dabei /L-igt

F i g. 1 einen vertikalen Querschnitt durch einen schematisch dargestellten Zentrifugalkompressor mit Flüssigkeitsbändern,

Fig. 2 ein Detail des Kompressors aus F i g. 1 in stark vergrößertem Maßstab.

Der in Fig. 1 dargestellte Kompressor besteht aus einem Kompressorgehäuse 1, das mit einem Flüssigkeilsgehäuse 2 zusammengebaut ist.

Zentral im Kompressorgehäuse 1 ist ein Rotor 3 aufgestellt, der fest mit einer Welle 4 verbunden ist. die über die Zahnräder 5 und 6 von einem Elektromotor? angetrieben wird. Der Rotor 3 ist mit Schaufeln 8 besetzt zum Ansaugen eines zu verdichtenden Fluidums, z.B. Luft, durch ein Ansaugmundstück 9. Weiter ist der Rotor 3 mit Düsen 10 versehen, die an eine Flüssigkcitszufuhrleitung 11 angeschlossen sind.

welche über eine Regelung; 12 mit einer Pumpe 13 gekoppelt ist, d.e an das HussigK y

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falls mit dem Flüssigkeitsgehause 2 in offener \ .r

^verdichtete gasfönr.ge F.uKlum wirci in,bekannter Weise im Gehäuse 2 mit Hilfe ^n Sei e.de wänden 28 von der Flüssigkeit getrennt und danach über den Austritt 27 abgeführt M-wutab ein

In Fi E 2 wird in stark vergrößertem Maßstab e η Detail dc^gs Kompressors dargestellt, aus dem deut ^h hervoreeht. daß das aus dem Rotor 3 tretende Hus

zwischen den Wänden 14 und 15 wieder dem Ab stand zwischen den Wänden in der Naht.d«.Rotors 3 entspricht, in den Sammelraum 22 des Korn pressors geschleudert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Zentrifugalkompressor mit Flüssigkeitsbändern zum Verdichten eines Fluidums, mit einem mit Düsen versehenen Rotor, dem Flüssigkeit zur Bildung von verjüngend verlaufenden Flüssigkeitsbändern zugeführt wird, welche das Fluidum verdichten, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den den Raum, in welchem die Flüssigkeitsbänder gebildet und fortbewegt werden, begrenzenden Wänden (14, 15) \om Zentrum des Kompressors aus in radialer Richtung zunimmt.

2. Zenlriiiigalkompressor nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Wand (14, 15) konzentrisch zum Rotor (8) mindestens eine unterbrochene oder nicht unterbrochene schlitzförmige öffnung (16, 17) zum Abführen der auf den Wänden (14, 15) zurückgebliebenen Flüssigkeit vorgesehen ist und daß der Abstand zwischen den Wänden unmittelbar hinter der schlitzförmigen öffnung dem Wandabstand im Zentrum entspricht.

3. Zentr:^rugalkompressor nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß mehrere schlitzförmige öffnungen (16. Ϊ7) konzentrisch zueinander in jeder Wand (14, 15) ,orges'hen sind.