-
Die
Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsringverdichter
und/oder eine Vakuumpumpe, umfassend ein rotierendes Verdichtergehäuse mit
einem Achszapfen, der exzentrisch relativ zu der Rotationsachse des
Verdichtergehäuses
angeordnet ist. Um den Achszapfen rotiert ein Verdichterschaufelrad
oder rotieren mehrere Verdichterschaufelräder mit zumindest einer Schaufel,
mit dem Ergebnis, dass, wenn das Verdichtergehäuse rotiert wird, ein Flüssigkeitsring
gegen die Innenwand des rotierenden Verdichtergehäuses erzeugt
wird, wobei der Flüssigkeitsring zusammen
mit dem Verdichterschaufelrad Verdichterkammern bildet, an denen
Einlass- und Auslasskanäle
vorhanden sind.
-
Verdichter,
welche das Prinzip eines Flüssigkeitsrings
in dem Verdichtergehäuse
verwenden und bei denen die Verdichterkammern durch den Flüssigkeitsring
und die Schaufeln des Verdichterschaufelrads gebildet sind, sind
von zwei Typen. Ein Typ weist ein statisches Verdichtergehäuse auf,
mit einem Flüssigkeitsring,
der in dem statischen Verdichtergehäuse erzeugt wird. Mit einer
derartigen Lösung
geht ein großer
Energieverlust aufgrund der Reibung zwischen dem statischen Verdichtergehäuse und
dem rotierenden Flüssigkeitsring
einher. In einem zweiten Ausführungstyp
ist das Verdichtergehäuse
rotierbar gestaltet, welches aufgrund von „Zentrifugalkräften" dadurch einen Flüssigkeitsring
entlang der Innenwand des Verdichtergehäuses erzeugt. In dem Verdichtergehäuse ist
dort weiter ein frei drehbares, exzentrisch montiertes Verdichterschaufelrad
angeordnet. Das Verdichterschaufelrad weist Schaufeln auf, welche
sich in den Flüssigkeitsring
erstrecken. Wenn das Verdichtergehäuse rotiert wird und einen
Flüssigkeitsring
erzeugt, welcher der Rotation des Verdichtergehäuses folgt, wird das Verdichterschaufelrad entlang
der Rotation aufgrund der Tatsache gezogen, dass die Schaufeln sich
in den Flüssigkeitsring
erstrecken. Das Volumen der Kammern, die zwischen den Schaufeln
des Verdichterschaufelrads und dem Flüssigkeitsring gebildet sind,
verändert
sich mit der Rotation des Verdichterschaufelrads, da das Verdichterschaufelrad
exzentrisch relativ zu der Rotationsachse des Verdichtergehäuses montiert
ist, und eine Kompression oder eine Vakuumerzeugung wird erzielt.
-
Ein
Problem, welches mit einem solchen Aufbau entsteht, ist, dass in
einigen Fällen
das Verdichterschaufelrad eine geringere Rotationsgeschwindigkeit
aufweist, als das Verdichtergehäuse.
Dies tritt zum Beispiel auf, wenn der Verdichter gegen einen hohen
Druck oder bei einer niedrigen Rotationsgeschwindigkeit arbeitet.
Wenn das Verdichterschaufelrad eine niedrigere Rotationsgeschwindigkeit
als das Verdichtergehäuse
aufweist, resultiert daraus ein Zusammenbrechen des Flüssigkeitsrings,
was wiederum dazu führen
kann, dass die Flüssigkeit
aus den Auslasskanälen
oder dem Auslasskanal herausgezwängt
wird. Dies kann dazu führen,
dass zu wenig Flüssigkeit
in dem Verdichtergehäuse
verbleibt, um einen effektiven Flüssigkeitsring zu erhalten,
mit dem Ergebnis, dass die Kompressionskapazität verringert ist, bis ein Rückführsystem
die Flüssigkeit
zu dem Verdichtergehäuse
zurückführt. Eine
solche Reduzierung der Rotationsgeschwindigkeit des Verdichterschaufelrads
relativ zu dem Verdichtergehäuse führt zu einem
Verlust und verringerter Effizienz für den Verdichter.
-
Verschiedene
Ansätze
(siehe zum Beispiel DE-U-296 19 930) wurden unternommen, um Lösungen für den Transfer
der Rotationsenergie zwischen dem Verdichtergehäuse und dem Verdichterschaufelrad
zu finden, um diese mit gleicher Geschwindigkeit zu rotieren. Mechanische
Lösungen
wurden ausgetestet, jedoch sind solche Lösungen hoch komplex und schwerfällig aufgrund
der Tatsache, dass das Verdichterschaufelrad exzentrisch in dem
Verdichtergehäuse montiert
ist und deshalb nicht sehr geeignet für diese Zwecke ist.
-
In
GB 1 562 828 ist ein Flüssigkeitsringverdichter
beschrieben, bei dem ein Ansatz unternommen wurde, einige der vorstehenden
Probleme zu lösen.
In diesem Flüssigkeitsringverdichter
mit einem rotierenden Verdichtergehäuse wird eine ferromagnetische
Flüssigkeit
in dem Flüssigkeitsring
verwendet, wobei das umgebende Verdichtergehäuse eine Elektrische-Spulen-Einrichtung
umfasst, um ein elektrisches Feld in dem Verdichtergehäuse zu erzeugen, so
dass die ferromagnetische Flüssigkeit,
die durch das elektrische Feld gehalten wird, das Verdichterschaufelrad
antreibt. In dieser Lösung
wurde gewährleistet,
dass der Flüssigkeitsring
eine gewünschte Konfiguration
relativ zu dem Verdichtergehäuse
beibehält.
Obwohl die Flüssigkeit
eine gewünschte
Konfiguration aufgrund des Magnetismus aufweist, kann, unter Berücksichtigung
ihrer Flüssigkeitseigenschaften,
die Flüssigkeit
nichts desto trotz nicht gewährleisten,
dass das Verdichterschaufelrad die gleiche Rotationsgeschwindigkeit
wie das Verdichtergehäuse
aufweist.
-
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Flüssigkeitsringverdichter
bereit zustellen, der gewährleistet,
dass das Verdichterschaufelrad des Flüssigkeitsringverdichters dem
Rotationsmuster des Verdichtergehäuses in dem größtmöglichen
Ausmaß folgt.
Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, dass der
Energietransfer von dem Verdichtergehäuse zu der Verdichterschaufel
einfach, effizient und so wartungsfrei wie möglich sein soll. Es ist auch
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Flüssigkeitsringverdichter zu
schaffen, in dem Probleme, die mit dem Erwärmen der Schaufeln verbunden
sind, so weit wie möglich
vermieden werden.
-
Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale der Erfindung, die in den folgenden
Ansprüchen
gekennzeichnet ist, gelöst.
-
Der
Flüssigkeitsringverdichter
gemäß der Erfindung
kann als herkömmlicher
Verdichter/als herkömmliche
Pumpe oder als Vakuumpumpe verwendet werden. Der Flüssigkeitsringverdichter
gemäß der Erfindung
umfasst ein rotierendes Verdichtergehäuse. Das Verdichtergehäuse kann
zwei Endwände umfassen,
die mittels zweier Lager in zwei Lagerböcken und einem Basisrahmen
montiert sind. Zu einem großen
Maß liegt
es im Bereich des Könnens des
Fachmanns, die Montage des Verdichtergehäuses relativ zu einer Basis
anzuordnen und anzupassen, abhängig
von dem Anwendungsgebiet des Verdichters. Die tatsächliche
Montage des Verdichtergehäuses
bildet keinen Teil der Erfindung und wird hier deshalb nicht weiter
erläutert.
-
Das
Verdichtergehäuse
weist eine Rotationsachse A auf. In Bezug auf diese Rotationsachse umfasst
das Verdichtergehäuse
einen exzentrisch angeordneten Achszapfen mit einer Mittelachse
B. Der Achszapfen weist ein umgebendes Lager auf. Dieses Lager kann
ein standardmäßiges Kugellager sein
oder es kann ein magnetisches Lager sein, zum Montieren einer inneren
Oberfläche
von zumindest einem Verdichterschaufelrad. Das Verdichterschaufelrad,
das frei rotierbar an dem Achszapfen in dem Verdichtergehäuse montiert
ist, weist zumindest eine nach außen hervorragende Schaufel
auf. Die Schaufeln an dem Verdichterschaufelrad können in
ihrer Form gerade oder gekrümmt
sein. Die Form und die Anzahl der Schaufeln an dem Verdichterschaufelrad hängen von
dem Anwendungsgebiet für
den Verdichter genauso wie von der Größe und dem Arbeitsdruck des
Verdichters ab.
-
Wenn
das Verdichtergehäuse
rotiert wird, wird ein Flüssigkeitsring
gegen die Innenwand des rotierenden Verdichtergehäuses erzeugt.
Die Schaufeln des Verdichterschaufelrads erstrecken sich nach außen und
in den Flüssigkeitsring.
Das Verdichterschaufelrad wird dadurch umrundend durch den erzeugten
Flüssigkeitsring
gezogen. Die Verdichterkammern in dem Verdichter werden durch den
Flüssigkeitsring
gemeinsam mit dem Verdichterschaufelrad und dessen Schaufeln gebildet.
Unter Berücksichtigung
der exzentrischen Montage des Verdichterschaufelrads um eine Rotationsachse
B in dem Verdichtergehäuse
variiert das Volumen der Verdichterkammern mit einer Rotation des
Verdichtergehäuses
und des Verdichterschaufelrads. Das Verdichtergehäuse weist
Einlass- und Auslasskanäle
von den Verdichterkammern auf.
-
Gemäß der Erfindung
umfasst der Flüssigkeitsringverdichter
weiter zumindest ein magnetisches Element, welches in dem Verdichtergehäuse montiert
ist. Das magnetische Element ist (die magnetischen Elemente sind)
benachbart zu dem Verdichterschaufelrad angeordnet, mit dem Ergebnis, dass,
wenn das Verdichtergehäuse
rotiert wird, das magnetische Element (die magnetischen Elemente) das
freilaufende Verdichterschaufelrad zum Rotieren mit der gleichen
Rotationsgeschwindigkeit wie das Verdichtergehäuse veranlasst. Diese Art der
gewährleisteten
Rotationsbewegung zwischen Verdichtergehäuse und Verdichterschaufelrad
wird für
einen Verdichter gemäß der Erfindung
mittels einer einfachen Konstruktion hergestellt. Ein guter Energietransfer von
dem Verdichtergehäuse
zu dem Verdichterschaufelrad ohne signifikante Verluste wird ebenfalls erreicht,
da der Energietransfer über
kontaktfreie Oberflächen
stattfindet, das heißt,
es gibt keine Reibungsverluste in dem System. Die Konstruktion weist ebenfalls
minimale Wartungsanforderungen auf, da in dem System kein Verschleiß vorliegt.
-
Das
magnetische Element (die magnetischen Elemente), das gewährleistet,
dass das Verdichterschaufelrad und das Verdichtergehäuse mit der
gleichen Geschwindigkeit rotieren, kann an verschiedenen Punkten
an dem Verdichtergehäuse montiert
sein, jedoch immer in einer solchen Weise, dass diese(s) benachbart
zu dem Verdichterschaufelrad angeordnet sind (ist). Eine Alternative
ist, dass ein magnetisches Element an der Seite des Verdichterschaufelrads
in Längsrichtung
der Rotationsachse des Verdichterschaufelrads angeordnet ist. Ein
magnetisches Element dieser Art kann nahe der Rotationsachse für das Verdichterschaufelrad
oder entlang eines Umfangsrings mit einem Radius, der im Wesentlichen
zu einem äußeren Radius
der Schaufeln an dem Verdichterschaufelrad korrespondiert, oder entlang
eines Umfangs, der in dem Bereich zwischen diesen beiden Extremen
angeordnet ist, angeordnet werden. Einzelne magnetische Elemente
können
für jede
Schaufel an dem Verdichterschaufelrad vorgesehen werden, das an/in
dem Verdichtergehäuse montiert
ist. Die magnetischen Elemente können auch
radial außen
montiert von dem Verdichterschaufelrad in der inneren Umfangswand
des Verdichtergehäuses,
gegen welches der Flüssigkeitsring erzeugt
ist, vorgesehen werden.
-
Der
Verdichter gemäß der Erfindung
kann magnetische Elemente an beiden Seiten eines Verdichterschaufelrads
in der Längsrichtung
der Rotationsachse für
das Verdichterschaufelrad umfassen. Ein Vorteil, magnetische Elemente
auf beiden Seiten des Verdichterschaufelrads vorzusehen, ist, dass
die axialen Kräfte
an dem Verdichterschaufelrad ausgeglichen werden. Ein weiterer Vorteil
ist, dass der Verdichter ausgelegt werden kann, um größere Rotationskräfte zu übertragen.
-
Das
an dem Verdichtergehäuse
montierte magnetische Element ist bevorzugt ein Magnetring. Die
Ringform des magnetischen Elements gewährleistet, dass das Verdichterschaufelrad
kontinuierlich entlang seines gesamten Umfangs beeinflusst wird, wodurch
ein zuverlässigerer
Betrieb des Flüssigkeitsringverdichters
geschaffen ist. Aus Sicht der Produktion ist es auch bevorzugt,
das magnetische Element als Magnetring auszubilden. Der Magnetring kann
alternierende Nordpol- und Südpolzonen
entlang seines Umfangs aufweisen. Der Magnetring kann zusammengebaut
sein aus magnetischen Elementen mit einem Nordpol und einem Südpol oder
er kann als nicht-magnetisierter Ring aus einem Material gefertigt
werden, welches Komponenten, Fasern oder Pulver beinhaltet, die
magnetisiert werden können,
und wobei nach der Produktion der Ring in der erforderlichen Weise
in einem gewünschten
Muster behandelt und magnetisiert werden kann, in Abhängigkeit
von dem Verdichterschaufelrad, dessen Anzahl an Schaufeln, dem Anwendungsbereich
des Verdichters etc. Wie das magnetische Elemente magnetisiert wird,
ist auch von dem Aufbau der Schaufeln abhängig.
-
Magnetringe
auf beiden Seiten des Verdichterschaufelrads können die gleichen Polzonen
direkt über
einander oder um den Umfang relativ zueinander versetzt aufweisen.
-
Teile
des oder das gesamte Verdichterschaufelrad(s) können in einem Muster magnetisiert werden,
korrespondierend zu den magnetischen Elementen, die an dem Verdichtergehäuse montiert sind.
Dies kann zum Beispiel implementiert werden durch die Schaufeln
an dem Verdichterschaufelrad mit einem magnetischen Element an deren äußerer Kante
oder durch Schaufeln, die aus einem Material gefertigt sind, das
magnetisiert werden kann, wie zum Beispiel einem Metall oder einem
Verbundwerkstoff, wobei dort Faser/Pulver-Elemente vorhanden sind,
die magnetisiert werden können,
oder einem Kunststoffmaterial, welches magnetisierbares Pulver umfasst.
-
Die
magnetischen Elemente können
direkt an dem Verdichtergehäuse
montiert sein oder können
in Ausnehmungen in dem Verdichtergehäuse angeordnet sein. Ein Grund
für das
Platzieren der magnetischen Elemente in Ausnehmungen ist, die magnetischen
Elemente vor Verschleiß etc.
zu schützen. Zum
Beispiel kann ein ringförmiges
magnetisches Element in einer ringförmigen Ausnehmung in dem Verdichtergehäuse montiert
sein, dort wo die ringförmige
Ausnehmung ein Zentrum aufweist, welches zu der Rotationsachse des
Verdichterschaufelrads korrespondiert, oder mit einem Zentrum, welches
zu der Rotationsachse des Verdichtergehäuses korrespondiert. Wenn das
Element in einer ringförmigen
Ausnehmung montiert wird, kann auch ein Stahlring in der Ausnehmung
in solch einer Weise montiert werden, dass der Magnetring benachbart
zu dem Verdichterschaufelrad angeordnet ist und der Stahlring an
der gegenüberliegenden
Seite des Magnetrings relativ zu dem Verdichterschaufelrad angeordnet
ist. Der Stahlring agiert dann als ein Rückhalt für die magnetischen Kraftlinien
von dem Magnetring.
-
Die
magnetischen Elemente werden normalerweise mit einem Spalt von etwa
0,25–0,5
mm zwischen dem Verdichterschaufelrad und den magnetischen Elementen
montiert. Dies gewährleistet
eine kontaktfreie Konstruktion ohne Reibungsoberflächen, welches
dadurch auch wartungsfrei ist.
-
Die
Komponenten des Flüssigkeitsringverdichters
können
ganz oder teilweise aus unterschiedlichen Materialien wie zum Beispiel
Kunststoff, Aluminium, Stahlverbindungen oder Verbundwerkstoffen hergestellt
sein. Die Teile des Flüssigkeitsringverdichters,
die magnetisiert werden sollen, können aus einem magnetisierbaren
Material hergestellt werden. Dies schließt Metalle und auch Kunststoffe
oder Verbundwerkstoffe ein, die mit Partikeln oder Fasern gemischt
sind, die magnetisierbar sind.
-
Das
Material des Verdichterschaufelrads kann ein Material sein, welches
ein sehr guter Leiter für
die magnetischen Kraftlinien ist, zum Beispiel weicher Stahl, kann
jedoch auch ein Chromstahl sein, wenn der Bedarf an einer rostfreien
Konstruktion besteht. Das Material in den Endwänden des Verdichtergehäuses kann
variiert werden, in Abhängigkeit von
dem Anwendungsgebiet für
den Verdichter, kann aber gut ein Aluminium sein.
-
Wenn
eine wesentliche Rotationsenergie von den magnetischen Elementen,
die in dem rotierenden Verdichtergehäuse montiert sind, an das freilaufende
Verdichterschaufelrad transferiert werden soll, zum Beispiel dort,
wo das Verdichterschaufelrad sehr weit ist oder der Verdichter gegen
extrem hohen Druck arbeiten muss, kann der Energietransfer durch Gestalten
des Verdichterschaufelrads mit einem Material, welches auch magnetisiert
werden kann, verstärkt
werden. Eine andere Alternative ist es, einen zentralen Teil des
Verdichterschaufelrads relativ zu der Rotationsachse, hergestellt
aus einem nicht-magnetischen Material, vorzusehen, und die zwei
Endteile, welche jeweils zu einem magnetischen Element weisen, aus
einem magnetischen Material herzustellen, wobei diese Endteile in
einem Muster magnetisiert sind, welches zu den benachbarten magnetischen
Elementen korrespondiert. Um eine für die magnetischen Linien und
für eine
geringere Wärmeerzeugung
in den Schaufeln gute Leitung zu erhalten, können in einem Ausführungsbeispiel
die Schaufeln des Verdichterschaufelrads mit einer laminierten Struktur
ausgebildet sein. Die laminierte Struktur kann mit Schichten ausgebildet
sein, die in eine Richtung parallel zu oder quer zu der Rotationsachse
des Verdichterschaufelrads unterteilt sind.
-
Der
Verdichter gemäß der Erfindung
weist eine Anzahl an Einsatzgebieten auf. Einige Beispiele, die
aufgeführt
werden können,
sind: als Teil einer Einheit zum Erwärmen, Kühlen und/oder Belüften von Räumen, Gebäuden – private
Häuser
oder Geschäftsgebäude –, Wohnhäusern, mobilen
Wohnungen, Booten, Fahrzeugen wie Automobile, Züge etc. Der Verdichter kann
auch als Teil einer Einheit für kommerzielle
Kühlung/Tiefkühlung wie
zum Beispiel für
Kühlschränke, Kältespeicherkammern,
Gefrieranlagen verwendet werden. Der Verdichter gemäß der Erfindung
kann auch in Einheiten verwendet werden, die Wärme/Kälte bereit stellen, in Abhängigkeit
von der Umgebungstemperatur, wie thermische Einheiten, die zum Beispiel
vorgegebene Temperaturen für Lebensmittel beibehalten.
In dem gewerblichen Bereich kann der Verdichter gemäß der Erfindung
dort verwendet werden, wo es erforderlich ist, überschüssige Wärme auszunutzen und/oder von
einem Medium auf ein anderes zu transferieren, oder dort, wo ein Medium
von einem Druckniveau auf ein anderes komprimiert werden soll, oder
um einen Gegendruck zu erzeugen, oder ein Medium von einer Stelle
zu einer anderen zu bewegen, zum Beispiel in der Lebensmittelindustrie,
der pharmazeutischen Industrie oder der verarbeitenden Industrie.
Der Verdichter kann auch einen Teil einer Klimaanlage, einer Wärmepumpe
oder einer Lüftungszentrale
bilden.
-
Die
Erfindung wird nun detaillierter durch eine Ausführungsform mit Bezug auf die
begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
-
1 eine
Längsansicht
entlang der Rotationsachse für
einen Flüssigkeitsringverdichter
gemäß der Erfindung
ist,
-
2 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie X-X in 1 ist,
-
3 ein
Ausführungsbeispiel
des Flüssigkeitsringverdichters
mit einer laminierten Struktur in den Schaufeln darstellt,
-
4 ein
zweites Ausführungsbeispiel
des Flüssigkeitsringverdichters
mit einer laminierten Struktur der Schaufeln darstellt, und
-
5 ein
drittes Ausführungsbeispiel
des Flüssigkeitsringverdichters
mit einer laminierten Struktur der Schaufeln darstellt.
-
Wie
in 1 dargestellt, umfasst der Flüssigkeitsringverdichter gemäß der Erfindung
ein zylindrisch geformtes, rotierendes Verdichtergehäuse 1. Das
Verdichtergehäuse
umfasst zwei Endwände 2, 3,
welche eine Orientierung aufweisen, die im Wesentlichen senkrecht
zu der Rotationsachse für
das Verdichtergehäuse
ist. An ihrem zylindrischen Äußeren kann
das Verdichtergehäuse
Rippen aufweisen, wie in 1 gekennzeichnet, um eine gute
Wärmeübertragung
von dem Verdichtergehäuse
an die Umgebung aufzuweisen. Die Endwände 2, 3 sind
jeweils um ein Stützlager 4 beziehungsweise 5 montiert
und ermöglichen
es so, dass das Verdichtergehäuse 1 mit den
Endwänden 2, 3 um
eine Rotationsachse, die mit A in den Fig. gekennzeichnet ist, rotiert.
Die Stützlager 4, 5 sind
jeweils an einem Lagerbock 11 beziehungsweise 12 montiert
und die Lagerböcke 11 und 12 sind
mit einem Basisrahmen 13 befestigt. Für die Übersichtlichkeit ist die Antriebseinheit
zum Rotieren des Verdichtergehäuses
nicht in den Fig. dargestellt.
-
In
den Lagerböcken 11 und 12 ist
ein exzentrisches Teil befestigt, umfassend zwei zylindrische, an
den Lagerböcken 11, 12 befestigte
Rohrstutzen 6 und 7, von denen jeder mit einem
Stützlager 4, 5 verbunden
ist. Die Längsrichtung
der Rohrstutzen und die Mittelachsen sind im Wesentlichen zusammenfallend
mit der Rotationsachse des Verdichtergehäuses ausgebildet. In der Verlängerung
der gegenüberliegenden
Enden der Rohrstutzen 6, 7 sind zwei zylindrische
Kammern 8 beziehungsweise 9 befestigt. Diese zylindrischen
Kammern weisen ebenfalls Mittelachsen auf, welche mit der Rotationsachse
des Verdichtergehäuses
zusammenfallen. Zwischen den zwei Zylinderkammern 8, 9 ist
ein Verdichterschaufelrad 14 montiert. Das Verdichterschaufelrad 14 ist in
einer frei drehbaren Weise an einem Radlager 15 montiert
und das Radlager 15 ist um einen Achszapfen 10 montiert.
Der Achszapfen 10 ist an den Zylinderkammern 8, 9 befestigt
und weist eine Mittelachse auf, die mit B in 1 bezeichnet
ist, die parallel zu der Rotationsachse A des Verdichtergehäuses ausgebildet
ist, jedoch dazu exzentrisch angeordnet ist. Dieses führt dazu,
dass das Verdichterschaufelrad, das um die Rotationsachse B rotiert,
exzentrisch relativ zu der Rotationsachse A des Verdichtergehäuses ist.
-
Wie
in 2 dargestellt, umfasst das Verdichterschaufelrad 14 zwölf radial
nach außen
hervorragende Schaufeln 21. In dem Verdichtersgehäuse befindet
sich eine Flüssigkeit,
welche, wenn das Verdichtergehäuse 1 rotiert
wird, einen Flüssigkeitsring 20 entlang
der Innenwand des rotierenden Verdichtergehäuses 1 erzeugt. Die
Schaufeln des Verdichterschaufelrads 21 erstrecken sich
radial nach außen
und in den Flüssigkeitsring 20.
Die Verdichterkammern des Verdichters sind durch das Verdichterschaufelrad 14,
dessen Schaufeln 21 und den Flüssigkeitsring 20 und
die Richtung der Rotationsachsen durch das Verdichtergehäuse 1 und
die Zylinderkammern 8, 9 festgelegt. Aufgrund
der exzentrischen Montage des Verdichterschaufelrads verändert sich das
Volumen der Verdichterkammern mit der Rotation des Verdichtergehäuses 1 und
des Verdichterschaufelrads 14. Zumindest sind an zwei unterschiedlichen
Punkten entlang der Rotationskurve der Verdichterkammern ein Einlasskanal 22 und
ein Auslasskanal 23 vorhanden, oder mit anderen Worten, ein
Kanal 22 für
das Ansauggas und ein Anschluss 23 für das Druckgas. Diese Kanäle 23, 23 führen von den
Verdichterkammern zu den zwei Zylinderkammern 8 beziehungsweise 9,
wobei in eine normale Durchflussrichtung ein Fluid von der Zylinderkammer 8,
welche für
das Verdichterschaufelrad eine Ansaugkammer bildet, durch den Kanal 22 in
die Verdichterkammern gefördert
wird, und das Fluid wird weiter von den Verdichterkammern durch
den Kanal 23 in die Zylinderkammer 9, welche eine
Druckkammer ist, gefördert.
Alternativ erfolgt dies in umgekehrte Richtung, wenn die Einrichtung
als eine Vakuumpumpe verwendet wird.
-
In
dem Verdichtergehäuse 1 ist
an jeder Seite benachbart zu dem Verdichterschaufelrad 14 eine ringförmige Ausnehmung
ausgebildet, in der ein Stahlring 16 an dem Boden der Ausnehmung,
und außerhalb
dieses Stahlrings, benachbart zu dem Verdichterschaufelrad 14 ein
Magnetring 17 angeordnet ist. Wie in 2 dargestellt,
kann dieser Magnetring 17 eine Mittelachse aufweisen, die
zu der Mittelachse des Verdichtergehäuses 17 korrespondiert.
Alternativ kann die Mittelachse ähnlich
zu der Mittelachse des Verdichterschaufelrads 14 ausgebildet
sein. Die Größe des Magnetrings
ist so, dass diese mit den äußeren Teilen
der Schaufeln 21 des Verdichterschaufelrads ausgerichtet
ist. Die radiale Breite des Magnetrings 17 ist auch so,
dass er benachbart zu der Seite der Schaufeln 21 des Verdichterschaufelrads
entlang des gesamten Umfelds des Magnetrings angeordnet ist, selbst
obwohl das Verdichterschaufelrad 14 und der Magnetring 17 unterschiedliche
Mittelachsen aufweisen. Wie in 1 dargestellt,
sind magnetische Ringe mit einem Stahlring 16 montiert,
der in Relation zu dem Verdichterschaufelrad an beiden Seiten hinter
dem Verdichterschaufelrad angeordnet ist.
-
Der
Magnetring 17 umfasst alternierende Nordpolzonen 18 und
Südpolzonen 19,
und eine geeignete Unterteilung des Magnetrings in Nord- und Südpolzonen
für ein
Verdichterschaufelrad mit zwölf geraden
Schaufeln ist in den Fig. dargestellt. Das Muster in dem magnetischen
Element/Ring variiert in Abhängigkeit
von der Anzahl der Schaufeln und der Form der Schaufeln. Die Nordpol-
und Südpolzonen können auf
den Magnetring nach der Herstellung in dem für den betreffenden Verdichter
erforderlichen Muster aufgebracht werden.
-
Wie
in 3–5 dargestellt,
sind in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
die Schaufeln 21 aus einer laminierten Struktur zusammengesetzt. Wenn
magnetische Kräfte
für einen
zuverlässigeren Betrieb
eines Flüssigkeitsringverdichters
verwendet werden, falls die Schaufeln aus einem einheitlichen Material
verwendet werden, tritt im Allgemeinen ein Problem eines unerwünschten
Erwärmens
der Schaufeln und von Wirbelströmen
in den Kraftlinien um die magnetischen Elemente auf. Durch Ausbilden der
Schaufeln 21 des Verdichterschaufelrads 14 mit einer
laminierten Struktur, mit dünnen
Lagen an leitendem Material mit Isolierungen zwischen den Lagen,
wird ein Leiten der Flusslinien durch die Schaufeln erzielt, wodurch
das Problem des Erwärmens und
des Bildens von Wirbelströmen
in den Kraftlinien reduziert wird. Die Schaufeln 21 können durch
Ausbilden einer laminierten Struktur parallel zu der Rotationsachse
ausgebildet sein, wie in 3 dargestellt, oder durch Ausbilden
der laminierten Struktur quer zu der Rotationsachse, wie in 4 und 5 dargestellt.
In 3 ist jede Schaufel mit einer laminierten Struktur
ausgebildet, so dass die Kraftlinien von einem Punkt an dem Verdichtergehäuse zu einem zweiten
Punkt an dem Verdichtergehäuse
auf der gleichen Seite wie der erste Punkt, geführt werden. In 4 und 5 weisen
die Schaufeln 21 eine laminierte Struktur auf, welche in
einer Richtung quer zur Rotationsachse ausgebildet ist, mit dem
Ergebnis, dass, neben anderen Dingen, die Kraftlinien von einer
Seite des Verdichtergehäuses
zu einer anderen Seite des Verdichtergehäuses durch die Schaufeln geführt werden.
In 5 ist ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Schaufeln dargestellt, in dem ein Paar an Schaufeln aus einem
herkömmlich laminierten
Element hergestellt ist. Eine Lage in der laminierten Struktur erstreckt
sich durch eine Schaufel, hinein durch einen geraden Teil in dem
Inneren des Verdichterschaufelrads und heraus in die zweite Schaufel,
mit dem Ergebnis, dass, wenn das laminierte Strukturelement von
einer Seite betrachtet wird, dieses ein U-förmiges Element bildet. Der
Boden des U-förmigen
Elements ist an dem Verdichterschaufelrad befestigt und die Schenkel
des U's bilden die
Schaufeln. Die Enden der Schaufeln in diesem Ausführungsbeispiel
sind mit einem abfallenden Abschluss ausgebildet und bilden somit
eine größere Abschlussfläche für die Schichten
in der laminierten Struktur, was vorteilhaft ist, um eine gute Leitung
der Kraftlinien zu erhalten. Durch paarweises Bereitstellen der
Schaufeln auf diese Weise werden Kraftlinien in zwei Richtungen
durch die Schaufelstruktur von einer Seite zu der anderen Seite
und durch die U-Form von einer Schaufel zu der anderen Schaufel
erhalten. Durch paarweises Ausbilden der Schaufeln anhand von herkömmlichen
laminierten Strukturelementen lässt
sich auch eine einfache Befestigung der Schaufeln mit dem Verdichterschaufelrad
erhalten. Die U-Form kann in einer komplementären U-förmigen Ausnehmung in dem Verdichterschaufelrad
angeordnet und gesichert sein. Dies kann zum Beispiel mit einer
Ausnehmung erreicht werden, die sich nach innen von einer Seite
des Verdichterschaufelrads in einer solchen Weise erstreckt, dass
das Schaufelelement in die Ausnehmung durch Bewegen dieses in die
Ausnehmung mit einer Bewegung parallel zu der Rotationsachse des
Verdichterschaufelrads eingefügt
ist und bei dem die Schaufeln durch Befestigen eines Halteelements
an der Seite des Verdichterlaufrads in Position gehalten werden.
Ein Halteelement diese Art kann als Halteelement für ein Paar,
mehrere oder alle Paare an Schaufeln wirken.
-
Die
laminierte Struktur in den Schaufeln kann zum Beispiel zusammengesetzt
sein aus einem Plattenkern, der an beiden Seiten lackiert ist. Blech
ist ein sehr guter Leiter für
Kraftlinien und eine Schicht an Lack an der Oberfläche des
Blechs, welche zu einer zweiten Platte weist, stellt die notwendige
Isolierung zwischen den Blechschichten bereit. Andere Materialien
können
natürlich
vorgesehen werden, um sowohl die Kraftlinien zu leiten als auch
als Isolierung zwischen den Schichten zu wirken. Die Materialwahl hängt natürlich von
der Verwendung des Flüssigkeitsringverdichters
und dessen Größe ab.
-
In
dem Vorstehenden ist die Erfindung durch ein Ausführungsbeispiel
erläutert.
Eine Anzahl an Varianten von diesem kann innerhalb des Geltungsbereichs
der Erfindung, wie sie in den folgenden Ansprüchen festgelegt ist, vorgesehen
werden. Eine Vielzahl an Verdichterschaufelrädern kann vorgesehen werden,
die in dem Verdichtergehäuse
in Längsrichtung
der Rotationsachse montiert sind, wodurch eine mehrstufige Verdichtereinheit
bereitgestellt ist, oder es können
mehrere solcher Verdichterlaufräder vorhanden
sein. Die Innenwand des Verdichtergehäuses mit den Einlass- und Auslasskanälen und
das Verdichterschaufelrad können
in einer solchen Weise ausgelegt werden, dass eine Rotation des
Verdichtergehäuses
zwei „Kompressionszyklen" pro Rotation ergibt.
Der Flüssigkeitsringverdichter
muss mit Abdichtungen zwischen den einzelnen Teilen ausgerüstet sein.
Die Wahl der Dichtungsart hängt
nicht von der Erfindung ab und liegt im Können des Fachmanns.