Flüssigkeitsringverdichter

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsringverdichter, mit einem ein Schaufelrad (5) umgebenden Gehäuse (2), an dessen Stirnseiten Lagerschilde (6) angeordnet sind, in denen das Schaufelrad (5) exzentrisch gegenüber dem Gehäuse (2) gelagert ist, bei welchem Verdichter (1) an mindestens einem Lager­schild (6) je ein Saug- und Druckstutzen und zwischen diesem Lagerschild (6) und dem Schaufelrad (5) ein Steuerelement (8 bzw.17) vorgesehen ist, welches zur Verbindung des Saugstutzens (7) mit den sich jeweils im Ansaugbereich befindlichen Schaufelkammern des Schaufelrades (5) mindestens eine Saugöff­nung (9) und zur Verbindung des Druckstutzens mit den sich jeweils im Verdichtungsbereich befindlichen Schaufelkammern eine Drucköffnung (10) sowie mehrere in bezug auf die Verdich­tungsrichtung (11) der Drucköffnung 10 vorgeschaltete, mit Rückschlagventilen versehene Zusatzöffnungen (12 bzw.22) auf­weist. Eine Verminderung von Druckverlusten läßt sich bei einem solchen Verdichter dadurch erreichen, daß in Richtung auf die Drucköffnung (10) hin die Durchtrittsfläche der einzelnen Zusatzöffnungen (12 bzw.22) derart verkleinert ist, daß die Gesamtdurchtrittsfläche der beim Verdichtungsvorgang jeweils von den Rückschlagventilen freigebenenen Zusatzöffnungen (12 bzw.22) in bezug auf das jeweilige Nenndruckverhältnis des Verdichters (1) der in den Schaufelkammern vorhandenen Gasmasse zumindest angenähert proportional ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsringverdichter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Ein solcher Flüssigkeitsringverdichter ist durch die DE-C-32 10 161 bekannt. Bei diesem Verdichter sind vor der Drucköffnung mehrere, gleich große als Schlitze ausgebildete Zusatzöffnungen vorgesehen.

[0003] Es hat sich gezeigt, daß es bei einer solchen Ausbildung der Zusatzöffnungen insbesondere bei höheren Ansaugdrücken und im Überdruckbereich, d.h. bei einem gegenüber dem Atmosphärendruck höheren Verdichtungsdruck, doch noch zu nennenswerten Druckver­lusten beim Durchströmen der Zusatzöffnungen kommt.

[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Flüssig­keitsringverdichter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiterzubilden, daß die Druckverluste der vorstehend genannten Art weiter reduziert werden.

[0005] Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch die im Kenn­zeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Durch die be­schriebene Bemessung der Durchtrittsfläche der einzelnen Zusatzöffnungen steht an jeder Stelle des Auslaßbereiches eine jeweils den an dieser Stelle vorliegenden Verhältnissen (Gas­masse, Verdichtungsdruck) entsprechende Durchtrittsfläche zur Verfügung, so daß sich nur noch minimale Verluste ergeben.

[0006] Bei einem Flüssigkeitsringverdichter mit einer ebenen Steuer­scheibe ist es besonders vorteilhaft, daß sich die Zusatzöff­nungen in radialer Richtung derart bis zu dem Flüssigkeitsring erstrecken, daß die Hüllkurve über die radial außenliegenden Enden der Zusatzöffnungen zumindest angenähert dem sich bei dem Nenndruckverhältnis des Verdichters einstellenden Verlauf des Flüssigkeitsringes entspricht. Hierdurch wird ferner eine bessere Verträglichkeit von saugseitiger Flüssigkeitsmitförde­rung erreicht. Überschüssige Flüssigkeit kann durch die bis zum Flüssigkeitsring reichenden Zusatzöffnungen bereits vor der eigentlichen Drucköffnung ausgestoßen werden, so daß es im Bereich des Scheitelpunktes des Verdichters nicht mehr zu uner­wünschten, Leistungsverluste verursachenden Pressungen kommt.

[0007] Die gewünschte Bemessung der Durchtrittsfläche der Zusatzöff­nungen wird bei einem Flüssigkeitsringverdichter mit einem konusförmig ausgebildeten Steuerelement dadurch erreicht, daß die Zusatzöffnungen als geradlinige Schlitze ausgebildet sind, deren Länge zur Drucköffnung hin abnimmt.

[0008] Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei­spieles wird der Anmeldungsgegenstand nachfolgend näher be­schrieben. Es zeigt:

FIG 1 in einem Teilschnitt einen Flüssigkeitsringverdichter mit einer ebenen Steuerscheibe,

FIG 2 eine für bestimmte Nenndruckverhältnisse ausgebildete ebene Steuerscheibe in Draufsicht,

FIG 3 eine für ein anderes Nenndruckverhältnis ausgebildete ebene Steuerscheibe in Draufsicht,

FIG 4 in einem Teilschnitt einen Flüssigkeitsringverdichter mit einem konusförmig ausgebildeten Steuerelement,

FIG 5 ein konusförmiges Steuerelement in abgewickelter Darstellung,

FIG 6 ein konusförmiges Steuerelement in Stirnansicht,

FIG 7 einen Teilschnitt des konusförmigen Steuerelementes entlang der Linie VII-VII in FIG 6.

[0009] Bei dem in einem Teilschnitt dargestellten Flüssigkeitsring­verdichter 1 ist mit 2 das Verdichtergehäuse bezeichnet, das ein mit seiner Wellenachse 3 exzentrisch gegenüber der Gehäuse­achse 4 versetztes Schaufelrad 5 umschließt. Die Lagerung des Schaufelrades 5 erfolgt in an dem Verdichtergehäuse 2 ange­bauten Lagerschilden 6. An dem in der Zeichnung dargestellten einen Lagerschild 6 ist jeweils ein Saug- und Druckstutzen angeordnet, von denen in der Schnittdarstellung beispielsweise nur der Saugstutzen 7 sichtbar ist. Zwischen dem Lagerschild 6 und dem Verdichtergehäuse 2 ist eine ebene Steuerscheibe 8 ein­gefügt. Diese Steuerscheibe 8 weist mindestens eine Saugöffnung 9 und eine Drucköffnung 10 auf. Über diese Saug- und Drucköff­nung 9 und 10 stehen der Saug- und der Druckstutzen mit den jeweiligen, sich mit der Saug- und Drucköffnung 9 und 10 deckenden Schaufelkammern in Verbindung. Dadurch kann über den Saugstutzen 7 und die Saugöffnung 9 Gas in die betreffenden Schaufelkammern eingesaugt und über die Drucköffnung 10 und den Druckstutzen Gas aus den jeweiligen Schaufelkammern ausgestoßen werden.

[0010] Wie die Darstellung in den FIG 2 und 3 zeigt, sind an der ebenen Steuerscheibe 8 in bezug auf die Verdichtungsrichtung (Pfeil 11) vor der Drucköffnung 10 mehrere Zusatzöffnungen 12 vorgesehen. Diese Zusatzöffnungen 12 sind auf der dem Schaufel­rad 5 abgewandten Seite der Steuerscheibe 8 durch Rückschlag­ventile abgedeckt. Diese Rückschlagventile geben die jeweilige Zusatzöffnung 12 frei, sobald in der an ihr vorbeistreichenden Schaufelkammer ein geringfügig höherer Druck als am Druck­stutzen herrscht. Damit kann das in der betreffenden Schaufel­kammer verdichtete Gas ausströmen. Die Zusatzöffnungen 12 sind in radialer Richtung mit unterschiedlicher Länge ausgebildet, wobei die Länge der Zusatzöffnungen 12 zu der Drucköffnung 10 hin abnimmt. Damit weisen diese Zusatzöffnungen 12 eine zur Drucköffnung hin abnehmende Durchtrittsfläche auf, da nämlich ihre Breite konstant bleibt und nur geringfügig breiter bzw. gleich oder kleiner als die Dicke der Schaufeln des Schaufel­ rades 5 bemessen ist. Desgleichen sind die Zusatzöffnungen 12 in ihrem radialen Verlauf dem radialen Verlauf der Schaufeln angepaßt, so daß beim Vorbeistreichen einer Schaufel die jewei­lige Zusatzöffnung 12 vollständig abgedeckt wird. Auf diese Weise lassen sich Rückströmungen über die Zusatzöffnungen 12 zwischen zwei verschiedenen Schaufelkammern vermeiden.

[0011] Mit 13,14 und 15 ist in den FIG 2 und 3 der sich bei verschie­denen Nenndruckverhältnissen einstellende Verlauf des Flüssig­keitsringes in dem Verdichter angedeutet. Bei einem Flüssig­keitsringverdichter mit einem niedrigen Nenndruckverhältnis, beispielsweise 2:1, ergibt sich der mit 13 bezeichnete Verlauf. Ein Verdichter mit einem mittleren Nenndruckverhältnis von etwa 5:1 weist den mit 14 angedeuteten Verlauf des Flüssigkeits­ringes auf. Bei einem für hohe Druckverhältnisse ca. 30-40:1 ausgelegten Flüssigkeitsringverdichter stellt sich der mit 15 bezeichnete Verlauf des Flüssigkeitsringes ein.

[0012] Die Zusatzöffnungen 12 sind in ihrer radialen Länge so bemessen, daß sie sich mit ihrem radial außenliegenden Ende 16 bis zu dem sich entsprechend dem Nenndruckverhältnis des Flüssigkeitsring­verdichters einstellenden Verlauf 13 bzw.14 bzw.15 des Flüssig­keitsringes erstrecken. Hierdurch wird eine maximale Durch­trittsfläche sowohl für jede einzelne Zusatzöffnung 12 als auch eine maximale Gesamtdurchtrittsfläche für die bei den jeweili­gen Druckverhältnissen durch die Rückschlagventile freigegebenen Zusatzöffnungen 12 erreicht. Die jeweils zur Verfügung stehende Durchtrittsfläche ist damit in erster Näherung zu der in den Schaufelkammern vorhandenen Gasmasse proportional, so daß infolge dieser Anpassung die Druckverluste wesentlich vermin­dert sind.

[0013] Dadurch, daß sich die Enden 16 der Zusatzöffnungen 12 bis zu dem eine Hüllkurve für diese Enden 16 bildenden Flüssigkeits­ring erstrecken, kann eventuell überschüssige Flüssigkeit bereits durch die von der Drucköffnung weiter entfernt liegen­den Zusatzöffnungen 12 ausgestoßen werden. Damit wird ein ent­sprechender Flüssigkeitsstau vor dem Scheitelpunkt des Ver­dichters und der damit verbundene Leistungsverlust vermieden.

[0014] Bei dem in der FIG 4 dargestellten Flüssigkeitsringverdichter 1 ist statt einer ebenen Steuerscheibe 8 ein konusartiges Steuer­element 17 vorgesehen. Dieses Steuerelement erstreckt sich koaxial zur Welle 18 des Verdichters und untergreift das Schaufelrad 19 auf einer axialen Teillänge. An der Konusfläche 20 dieses Steuerelementes 17 sind, wie die Abwicklung nach FIG 5 zeigt, wiederum je eine Saug- und eine Drucköffnung 9 und 10 vorgesehen. Der Drucköffnung sind mehrere Zusatzöffnungen 22 vorgeschaltet. Die Breite 21 dieser Zusatzöffnungen 22 ist entweder geringfügig breiter oder gleich bzw. kleiner als die Dicke der Schaufeln am Schaufelgrund gewählt, so daß wiederum eine vollständige Überdeckung der einzelnen Zusatzöffnungen 22 durch die vorbeistreichenden Schaufeln erreicht wird. In axia­ler Richtung sind die einzelnen Zusatzöffnungen 22 zu der Drucköffnung 10 hin gegenüber der jeweils vorhergehenden Zusatzöffnung 22 verkürzt. Damit wird die notwendige Verklei­nerung der Durchtrittsfläche der näher zur Drucköffnung 10 liegenden Zusatzöffnungen 22 erreicht. Die Verkleinerung von Zusatzöffnung zu Zusatzöffnung ist so gewählt, daß die Gesamt­durchtrittsfläche der jeweils durch die Rückschlagventile freigegebenen Zusatzöffnungen 22 der in den jeweiligen Schau­felkammern vorhandenen Gasmasse annähernd proportional ist. Durch das Nenndruckverhältnis des Verdichters wird das Maß der Verkleinerung von Zusatzöffnung zu Zusatzöffnung bestimmt.

[0015] Wie aus den FIG 6 und 7 zu ersehen ist, mündet jede Zusatzöff­nung 22 in einen im Konuskörper 23 des konusförmigen Steuer­elementes 17 ausgebildeten Kanal 24. Die Kanäle 24 sind bis auf ihre auf der Stirnseite 25 des konusartigen Steuerelementes 17 liegende Auslaßöffnung 26 in sich geschlossen und gegenein­ ander abgegrenzt. Durch diese Kanäle 24 steht für die abzufüh­rende Gasmasse ein ausreichender Strömungsquerschnitt zur Ver­fügung, so daß keine zusätzlichen Druckverluste auftreten.

[0016] Es besteht ferner die Möglichkeit die auf der Stirnseite 25 liegenden Auslaßöffnungen 26 durch ein Rückschlagventil abzu­decken. Gemäß der Darstellung in FIG 7 besteht dieses Rück­schlagventil aus einer auf der Auslaßöffnung 26 aufliegenden elastischen Ventilplatte 27. Um die Auslenkung der Ventil­platte 27 zu begrenzen, ist in einem bestimmten Abstand zu dieser eine Fangplatte 28 angeordnet, an der die Ventilplatte 27 zur Anlage kommt (gestrichelt dargestellt), wenn über die betreffende Zusatzöffnung 22 und den Kanal 24 Gas und/oder Flüssigkeit ausgestoßen wird. Anstelle der in FIG 7 darge­stellten Anordnung des Rückschlagventiles ist auch eine An­ordnung möglich, bei der die Ventilzungen in den Konus hinein­ragen und die Zusatzöffnungen direkt abdecken. Hierdurch ent­fällt der zwischen den Zusatzöffnungen und den Ventilzungen liegende, von Gas ausgefüllte Raum gemäß der in FIG 7 gezeig­ten Anordnung.

[0017] Mit einer solchen Ausgestaltung des konusartigen Steuerelemen­tes 17 gelingt eine stetige, feingestufte Anpassung an wech­selnde Verdichtungsverhältnisse trotz nur einer Konstruktions­form des Steuerelementes. Unterschiedliche Konusausführungen für unterschiedliche Druckverhältnisse sind nicht erforderlich.

Ansprüche

1. Flüssigkeitsringverdichter, mit einem ein Schaufelrad (5) umgebenden Gehäuse (2), an dessen Stirnseiten Lagerschilde (6) angeordnet sind, in denen das Schaufelrad (5) exzentrisch gegenüber dem Gehäuse (2) gelagert ist, bei welchem Verdichter (1) mindestens an einem Lagerschild (6) je ein Saug- und Druck­stutzen und zwischen diesem Lagerschild (6) und dem Schaufel­rad (5) ein Steuerelement (8,17) vorgesehen ist, welches zur Verbindung des Saugstutzens (7) mit den sich jeweils im Ansaug­bereich befindlichen Schaufelkammern des Schaufelrades (5) mindestens eine Saugöffnung (9) und zur Verbindung des Druck­stutzens mit den sich jeweils im Verdichtungsbereich befind­lichen Schaufelkammern eine Drucköffnung (10) sowie mehrere in bezug auf die Verdichtungsrichtung der Drucköffnung (10) vorge­schaltete, mit Rückschlagventilen versehene Zusatzöffnungen (12 bzw. 22) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß in Richtung auf die Drucköffnung (10) hin die Durchtritts­fläche der einzelnen Zusatzöffnungen (12 bzw.22) derart ver­kleinert ist, daß die Gesamtdurchtrittsfläche der beim Verdich­tungsvorgang jeweils von den Rückschlagventilen freigegebenen Zusatzöffnungen (12 bzw.22) in bezug auf das jeweilige Nenn­druckverhältnis des Verdichters (1) der in den Schaufelkammern vorhandenen Gasmasse zumindest angenähert proportional ist.

2. Flüssigkeitsringverdichter nach Anspruch 1, mit einem als ebene Steuerscheibe (8) ausgebildeten Steuerelement,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Zusatzöffnungen (12) in radialer Richtung derart bis zu dem Flüssigkeitsring (13,14,15) erstrecken, daß die Hüllkurve über die radial außenliegenden Enden (16) der Zusatz­öffnungen (12) zumindest angenähert dem sich bei dem Nenndruck­verhältnis des Verdichters (1) einstellenden Verlauf (13,14,15) des Flüssigkeitsringes entspricht.

3. Flüssigkeitsringverdichter nach Anspruch 1, mit einem konus­artig ausgebildeten, die Welle (8) des Verdichters (1) auf einer axialen Teillänge konzentrisch umgebenden Steuerelement (17),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zusatzöffnungen (22) als geradlinige Schlitze ausgebil­det sind, deren Länge zur Drucköffnung (10) hin abnimmt.

4. Flüssigkeitsringverdichter nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß jede Zusatzöffnung (22) in einen bis auf eine auf der Stirnseite (25) des konusförmigen Steuerelementes (17) liegende Auslaßöffnung (26) geschlossenen Kanal (24) mündet, die durch ein Rückschlagventil (27) abgedeckt ist.

5. Flüssigkeitsringverdichter nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Rückschlagventil als Plattenventil (27) ausgebildet ist.

Zeichnung