Verfahren zum Betrieb einer Flüssigkeitsringpumpe

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsringvakuumpumpe mit vorgeschaltetem Vorverdichter. Die Energie zum Betrieb des Vorverdichters wird aus der Energie der Betriebsflüssigkeit der Pumpe über einen Wärmetauscher entnommen.
Als Betriebsflüssigkeit wird Öl mit einer Betriebstemperatur von 130°C verwendet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitsringvakuumpumpe mit vorgeschaltetem Vorverdichter und nachgeschaltetem Flüssigkeitsabscheider und Wärmetauscher zur Übertragung von Wärme zwischen der zur Pumpe rückführbaren Betriebsflüssigkeit mit im Verhältnis zu Wasser hohem Siedepunkt und Kühlwasser.

[0002] Mit diesem Oberbegriff wird auf ein System Bezug genommen, wie es beispielsweise im Siemens Prospekt E 7251046 beschrieben ist. Hierbei sagt die Vakuumpumpe das Gas an und schiebt es mit einem Teil der Betriebsflüssigkeit, z.B. Öl, in den druckseitig angeordneten Flüssigkeitsabscheider. Das verdichtete Gas verläßt den Abscheider über einen oben liegenden Druckstutzen, während die Betriebsflüssigkeit in die Vakuumpumpe zurückfließt. Die von der Betriebsflüssigkeit durch die Verdichtung und Reibung aufgenommene Wärme wird mittels eines im Betriebsflüssigkeitskreislauf angeordneten Wärmetauschers an Kühlwasser abgeführt. Das Kühlwasser von z.B. 15°C wird bei den normalerweise verwendeten Betriebsflüssigkeitstemperaturen dabei auf 25 bis 30°C aufgewärmt und ist im allgemeinen nicht mehr für einen weiteren Prozeß verwendbar, wenn man nicht die Temperatur durch eine aufwendige Wärmepumpe auf ein höheres Niveau bringt. Die Reibungs- und Verdichtungswärme, die letzten Endes vom Betriebsmotor der Vakuumpumpe stammt, geht also im Regelfall verloren.

[0003] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, zumindest einen Teil dieser Wärme für das Gesamtsystem im Sinne einer Energieoptimierung nutzbar zu machen.

[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Betriebstemperatur der Betriebsflüssigkeit in Pumpe und Abscheider über dem Siedepunkt des Kühlwassers liegt und aus dem im Wärmetauscher erzeugten Dampf Energie für den Betrieb des Vorverdichters entnehmbar ist. Auf diese Weise kann nicht nur die durch Verdichtung des Fördermediums und durch Reibung anfallende Wärme ohne großen Aufwand erneut nutzbar gemacht werden, sondern (bei allen "nassen" Vakuumprozessen) auch der im abgesaugten Dampfanteil enthaltene Wärmeinhalt.

[0005] Wird in bekannter Weise als Vorverdichter ein Strahler verwendet, so kann der so erzeugte Dampf als Treibmittel des Strahlers dienen. Wird als Vorverdichter in an sich bekannter Weise ein Seitenkanal-Gasringverdichter verwendet, kann der Dampf als Antriebsmittel einer mit dem Verdichter gekuppelten Strömungsmaschine, z.B. einer Turbine, verwendet werden.

[0006] Um die Pumpe nicht unnötig zu belasten, wird vorteilhafterweise der im System anfallende Dampf in einem zwischen Vorverdichter und Pumpe liegenden Kondensator so weit als möglich abgeschieden.

[0007] Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sie die Erfindung näher erläutert:

Das z.B. bei 20 millibar Druck mit einer Temperatur T₄ von 50°C abzusaugende Dampfgasgemisch 1 soll in dem System auf atmotphärischen Druck verdichtet werden und als relativ sauberes Gas 9 in die Atmosphäre treten. Hierzu wird in einem Dampfstrahler 2 das Gemisch 1 zunächst um den Faktor 1,5 vorverdichtet und gelangt dann in einen Kondensator 3, in dem so weit als möglich der Dampf kondensiert wird. Die abgeschiedene Flüssigkeit wird über ein barometrisches Fallrohr 31 abgeführt. Vom Kondensator 3 aus gelangt das nicht kondensierte Gasdampfgemisch mit 50°C in die Flüssigkeitsringvakuumpumpe 4. Diese Flüssigkeitsringvakuumpumpe 4 hat als Betriebsflüssigkeit 5 Öl mit einem Siedepunkt von z.B. 500°C. Diese Betriebsflüssigkeit 5 wird durch die Verdichtungsarbeit und Reibung auf T₁ ≈ 130°C aufgewärmt. In der Flüssigkeitsringvakuumpumpe 4 wird das Dampfgasgemisch 1 auf atmosphärischen Druck verdichtet und gelangt zusammen mit einem Teil der Betriebsflüssigkeit 5 mit einer Temperatur von T₁ ~ 130°C in den Flüssigkeitsabscheider 6. Hier wird die Betriebsflüssigkeit vom Gas getrennt. Das so gereinigte Gas von atmosphärischen Druck wird dann noch über einen Immissionskühler 63 geführt, wodurch noch Restfeuchtigkeit ausgeschieden wird und gelangt dann als gereinigtes Gas 9 von atmosphärischen Druck in das Freie. Ebenso wäre es natürlich auch denkbar, das Gas einer weiteren Behandlungsstufe zuzuführen.

[0008] Die im Abscheider 6 anfallende Betriebsflüssigkeit 5 wird über eine Pumpe 62 mit der Temperatur von 120°C in die Pumpe 4 zurückgeführt.

[0009] Bei dem vorstehend beschriebenen System wird die Energie zum Betrieb des Strahlers 2 im wesentlichen aus der Energie der Betriebsflüssigkeit entnommen. Dies geschieht in der Weise, daß Kühlwasser 8 mit einer Temperatur T₂ von z.B. 15⁰C zunächst im Kondensator 3 mittels eines Wärmetauschers 32 auf 40°C vorgewärmt wird. Von hier gelangt es dann über einen Wärmetauscher 64 im Immissionskühler 63 zu einem Wärmetauscher 61 im Abscheider 6. Das den Wärmetauscher 61 durchfließende Kühlwasser von z.B. 60°C verdampft aufgrund der Temperatur von 130°C der Betriebsflüssigkeit 5 und gelangt als Sattdampf 81 von der Temperatur T₃ ≈ 120°C über die Leitung 7 als Treibmittel zum Strahler 2.

[0010] Durch diese vorstehend geschilderte Auswertung der anfallenden Verdichterverluste zum Antrieb des Strahlers erhält man ein Gesamtsystem, das etwa um ein Drittel weniger Energie verbraucht, als ein entsprechendes bisheriges System aus Pumpe und Vorverdichter.

[0011] Als Vorverdichter kann, wie bereits erwähnt, statt des Strahlers auch ein Gasring-Seitenkanalverdichter verwendet werden, dessen Antriebsmaschine vom erzeugten Dampf angetrieben wird. In einem solchen Fall kann der Kondensator 3 auch als der Strömungsmaschine nachgeschalteter Kondensator dienen.

Ansprüche

1. Flüssigkeitsringvakuumpumpe mit vorgeschaltetem Vorverdichter und nachgeschaltetem Flüssigkeitsabscheider und Wärmetauscher zur Übertragung von Wärme zwischen der zur Pumpe rückführbaren Betriebsflüssigkeit mit im Verhältnis zu Wasser hohem Siedepunkt und Kühlwasser, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebstemperatur (T₁) der Betriebsflüssigkeit (5) in Pumpe (4) und Abscheider (6) über dem Siedepunkt des Kühlwassers (8) liegt und aus dem im Wärmetauscher (61) erzeugten Dampf (81) Energie für den Betrieb des Vorverdichters (2) entnehmbar ist.

2. Flüssigkeitsringvakuumpumpe nach Anspruch 1, bei der als Vorverdichter ein Strahler vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, . daß der Dampf (81) als Treibmittel des Strahlers (2) dient.

3. Flüssigkeitsringvakuumpumpe nach Anspruch 1, bei der als Vorverdichter ein Seitenkanal-Gasringverdichter vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf (81) als Antriebsmittel einer mit dem Verdichter gekuppelten Strömungsmaschine dient.

4. Flüssigkeitsringvakuumpumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß dem Vorverdichter (2) ein Kondensator (3) nachgeschaltet ist und die im Kondensator anfallende Wärme zur zusätzlichen Vorwärmung des Kühlwassers (8) dient.

5. Flüssigkeitsringvakuumpumpe nach Anspruch 1, bei der dem Abscheider ein Immissionskühler für das verdichtete Medium nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die im Immissionskühler (63) anfallende Wärme zur Vorerwärmung des Kühlwassers (8) dient.

Zeichnung