Flüssigkeitsringmaschine

Abstract

 Eine Flüssigkeitsringmaschine mit einem Gehäuse, in dem ein Laufrad drehbar angeordnet und mit seiner Achse (6) um ein Exzentrizitätsmaß (8) zur Achse (7) des Gehäuses versetzt ist, soll auf einfache Weise sowohl für Vakuumbetrieb als auch für Kompressorbetrieb optimal einsetzbar sein. Dies wird dadurch erreicht, daß dieses Exzentrizitätsmaß (8) bei Vakuumbetrieb entgegen der Richtung der Schwerkraft und bei Kompressorbetrieb in Richtung der Schwerkraft liegt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsringmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Bei derartigen Flüssigkeitsringmaschinen, die als Vakuumpumpen und als Kompressoren eingesetzt werden, ist die Achse des Laufrades exzentrisch zur Achse des Gehäuses angeordnet. Die beiden entsprechenden Achsen sind in senkrechter Richtung gegeneinander um ein Exzentrizitätsmaß versetzt. Eine für Vakuumbetrieb optimierte Flüssigkeitsringmaschine arbeitet im Kompressorbetrieb nicht optimal.

[0003] Durch das DE-U-89 06 100 ist eine zweistufige Flüssigkeitsringpumpe mit zwei getrennt voneinander wirkenden Laufradbereichen bekannt. Jeder Laufradbereich bildet mit einem gesonderten Gehäuseteil eine Pumpenstufe. Die Achse des Laufrades ist zu den Achsen der Gehäuseteile jeweils um ein Exzentrizitätsmaß versetzt. Um die Lager und die Welle von den auftretenden Querkräften zu entlasten, liegen die Exzentrizitäten der beiden Pumpenstufen genau gegenüber.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Flüssigkeitsringmaschine zu schaffen, die auf einfache Weise sowohl für Vakuumbetrieb als auch für Kompressorbetrieb optimal einsetzbar ist.

[0005] Die Lösung dieser Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs dadurch erreicht, daß bei Vakuumbetrieb die Exzentrizität zwischen der Achse des Laufrades und der Achse des Gehäuses entgegen der Schwerkraft gerichtet ist und daß bei Kompressorbetrieb diese Exzentrizität in Richtung der Schwerkraft liegt.

[0006] Die erfindungsgemäße Flüssigkeitsringmaschine weist sowohl für Vakuumbetrieb (Enddruck gleich Atmosphärendruck) als auch für Kompressorbetrieb (Ansaugdruck größer oder gleich Atmosphärendruck) einen maximalen Wirkungsgrad auf. Da der Druckverlauf im Gasraum die Wasserringkontur beeinflußt, kann eine auf Vakuumbetrieb optimierte Flüssigkeitsringpumpe bei Kompressorbetrieb nicht optimal arbeiten. Eine bessere Anpassung an diese Druckkräfte kann durch Änderung der Richtung des Exzentrizitätsmaßes erreicht werden.

[0007] Damit verringert sich die aus Gewichtskraft und hydrodynamischer Querkraft resultierende Kraft, wodurch sich bei allen Betriebsbedingungen eine höhere Wellensicherheit sowie eine längere Lebensdauer der Wellenlager ergibt. Der Wirkungsgrad ist hierbei unabhängig von dem Aufstellort und der Aufstellart sowie unabhängig von der Kopplung mit dem Antriebsmotor. So kann die erfindungsgemäße Flüssigkeitsringmaschine z.B. in einem Gestell, auf dem Boden stehend oder an der Wand hängend befestigt sein.

[0008] Zum Erreichen einer nochmals verbesserten Kompensation bzw. vereinfachten Umstellung zwischen Vakuumbetrieb und Kompressorbetrieb können verschiedene spezielle Maßnahmen für sich allein oder in Kombination miteinander vorteilhaft sein.

[0009] Bei einer stehenden Montage der Flüssigkeitsringmaschine sind die Achse des Laufrades und die Achse des Gehäuses in senkrechter Richtung gegeneinander um ein Exzentrizitätsmaß versetzt. Der minimale Abstand zwischen Gehäuseinnenseite und Laufrad (Scheitel) ist bei Vakuumbetrieb radial oberhalb der Laufradwelle und bei Kompressorbetrieb radial unterhalb der Laufradwelle angeordnet (Anspruch 2).

[0010] Eine optimale Kompensation der auftretenden hydrodynamischen Querkraft durch die Gewichtskraft der Welle erhält man bei einer Flüssigkeitsringmaschine gemäß Anspruch 3. Demgegenüber ist eine Drehung der Flüssigkeitsringmaschine um 180° (Anspruch 4) eine besonders einfache Kompensationsmaßnahme.

[0011] Die Lage der Exzentrizität zwischen der Achse des Gehäuses und der Achse des Laufrades kann bei einer Flüssigkeitsringmaschine gemäß Anspruch 5 auf besonders einfache Weise geändert werden. Ist für die Änderung der Lage des Exzentrizitätsmaßes nur eine Drehung der Flüssigkeitsringmaschine um 180° vorgesehen, dann ist eine Ausgestaltung der Flüssigkeitsringmaschine gemäß Anspruch 6 besonders vorteilhaft.

[0012] Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung und in Verbindung mit den Ansprüchen 2 bis 6. Es zeigen:

FIG 1

eine Anordnung der Steuerscheibe bei Vakuumbetrieb,

FIG 2

eine Anordnung der Steuerscheibe bei Kompressorbetrieb,

FIG 3

die stirnseitige Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsringmaschine.

[0013] In den FIG 1 und 2 ist mit 1 eine Steuerscheibe bezeichnet, die zusammen mit einem Laufrad im Gehäuse einer Flüssigkeitsringmaschine montiert ist. In der Steuerscheibe 1 sind in bekannter Weise ein Saugschlitz 2, durch den das zu komprimierende Gas in die Zellen des vor der Steuerscheibe 1 befindlichen Laufrades eintritt, und ein Druckschlitz 3, durch den das komprimierte Gas austritt, angeordnet. Mit 4 sind die dem Druckschlitz 3 zugeordneten Steuerschlitze bezeichnet.

[0014] In der Steuerscheibe 1 der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsringmaschine ist ein Wellendurchlaß 5 derart angeordnet, daß die Achse 6 des Laufrades exzentrisch zur Achse 7 des Gehäuses liegt. Wie die Darstellungen in den FIG 1 und 2 erkennen lassen, sind die beiden entsprechenden Achsen 6 und 7 in senkrechter Richtung gegeneinander um ein Exzentrizitätsmaß 8 versetzt.

[0015] Zur Kompensation der aus Ansaugdruck und Verdichtungsdruck resultierenden hydrodynamischen Querkraft F_H liegt das Exzentrizitätsmaß 8 bei Vakuumbetrieb (FIG 1) entgegen der Schwerkraft und damit entgegen der Gewichtskraft F_G, wohingegen das Exzentrizitätsmaß 8 bei Kompressorbetrieb (FIG 2) in Richtung der Schwerkraft liegt. Man erhält damit sowohl bei Vakuumbetrieb als auch bei Kompressorbetrieb jeweils einen maximalen Wirkungsgrad.

[0016] Die Lage des Exzentrizitätsmaßes 8 läßt sich besonders einfach bei dem in FIG 3 in stirnseitiger Ansicht dargestellten Ausführungsbeispiel ändern. Bei dieser Ausführungsform ist die Welle 9 des Laufrades mit ihrem einen Ende in einem am Seitenschild 10 angegossenen Lagerträger 11 gelagert. Das andere Ende der Welle 9 ist ebenfalls in einem in FIG 3 nicht sichtbaren Lagerträger gelagert, der am anderen, ebenfalls nicht sichtbaren Seitenschild angegossen ist.

[0017] Die in FIG 3 gezeigte Flüssigkeitsringmaschine ist - wie aus der Lage des Exzentrizitätsmaßes 8 ersichtlich - für Vakuumbetrieb vorbereitet. Eine Umstellung auf Kompressorbetrieb erfolgt beim gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine Drehung der Flüssigkeitsringmaschine um 180°. Die Flüssigkeitsringmaschine steht dann nicht mehr, wie in FIG 3 gezeigt, auf ihren am Seitenschild 10 angeformten Standfüßen 12 und 13, sondern auf ihren ebenfalls am Seitenschild 10 angeformten Zusatzfüßen 14 und 15. Die Zusatzfüße 14 und 15 sind vorzugsweise identisch mit den Standfüßen 12 und 13.

[0018] Es versteht sich in diesem Zusammenhang von selbst, daß die Standfüße 12 und 13 sowie die Zusatzfüße 14 und 15 auch am Gehäuse angeordnet sein können und daß anstelle von Stand- und Zusatzfüßen auch umlaufende Befestigungsringe und/oder umlaufende Spannbänder vorgesehen sein können. Im letztgenannten Fall kann dann die erfindungsgemäße Flüssigkeitsringmaschine so gedreht werden, daß eine auf die Welle 9 des Laufrades wirkende hydrodynamische Querkraft F_H der Gewichtskraft F_G der Laufradwelle 9 genau entgegengerichtet ist.

Ansprüche

1. Flüssigkeitsringmaschine mit einem Gehäuse und mit einem Laufrad, dessen Achse (6) um ein Exzentrizitätsmaß (8) zur Achse (7) des Gehäuses versetzt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß dieses Exzentrizitätsmaß (8) bei Vakuumbetrieb entgegen der Richtung der Schwerkraft und bei Kompressorbetrieb in Richtung der Schwerkraft liegt.

2. Flüssigkeitsringmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der vom Exzentrizitätsmaß (8) bestimmte minimale Abstand zwischen Gehäuseinnenseite und Laufrad bei Vakuumbetrieb radial oberhalb der Laufradwelle (9) und bei Kompressorbetrieb radial unterhalb der Laufradwelle (9) angeordnet ist.

3. Flüssigkeitsringmaschine nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der minimale Abstand zwischen Gehäuseinnenseite und Laufrad derart gewählt ist, daß eine auf die Laufradwelle (9) wirkende hydrodynamische Querkraft (F_H) der Gewichtskraft (F_G) der Laufradwelle (9) genau entgegengerichtet ist.

4. Flüssigkeitsringmaschine nach einem der Ansprüche 1-3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Änderung der Lage des Exzentrizitätsmaßes (8) durch eine Drehung der Flüssigkeitsringmaschine um deren Gehäuseachse (7), vorzugsweise um 180°, erzielbar ist.

5. Flüssigkeitsringmaschine nach einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet,
daß am Außenumfang des Gehäuses und/oder der Seitenschilde (10) ein umlaufender Befestigungsring oder ein umlaufendes Schlauch- bzw. Spannband angeordnet ist.

6. Flüssigkeitsringmaschine nach einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet,
daß am Gehäuse und/oder an den Seitenschilden (10) Standfüße (12,13) und diesen gegenüberliegende Zusatzfüße (14,15) angeordnet sind.

Zeichnung