[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Flüssigkeitsringkompressor gemäss
dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs. Zur Verminderung von Turbulenzen und zur
Vermeidung von Flüssigkeitsstaus sind im Ausgang der ersten Stufe geeignete Mittel
vorgesehen, sodass man eine gute Trennung des Gases von der Flüssigkeit erhält und
Leistungsverluste verringert.
[0002] Gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es vorgesehen, im Bereich des
Ausgangs aus dem Schaufelrad der ersten Stufe eine Scheidewand zwischen Flüssigkeit
und Gas auszubilden, sodass die zwei Fluide getrennt zur zweiten Stufe geführt werden.
[0003] Auf diese Weise ist es möglich, bei einem zweistufigen oder mehrstufigen Flüssigkeitsringkompressor
die Fluide mit verminderter durch Turbulenz oder Flüssigkeitsstaus verursachter Beeinträchtigung
des Füllgrades und damit des Wirkungsgrades der Maschine von der ersten in die zweite
Stufe zu befördern. Bei einem einstufigen Flüssigkeitsringkompressor kann die Ausgangsturbulenz
vermindert werden.
[0004] Es ist bekannt, daß die Flüssigkeitsringkompressoren im wesentlichen ein Gehäuse
mit ovalem Querschnitt aufweisen, mit einem zum Gehäuse koaxialen Schaufelrad, das
um seine Achse drehbar ist.
[0005] Das Gehäuse wird mit einer geeigneten Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, gespeist,
welche denjenigen Bestandteil darstellt, der mechanisch auf das Gas wirkt, um es zu
komprimieren.
[0006] Beim Rotieren des Schaufelrads überträgt dieses seine Drehbewegung auf die in das
ovale Gehäuse eingespeiste Flüssigkeit, die sich infolge der Zentrifugalkraft entlang
der Gehäusewand verteilt, wobei die Flüssigkeit die Form des Gehäuses, d. h. eines
ovalen Ringes 4 annimmt ( siehe Fig. 1).
[0007] Das Profil des Flüssigkeitsringes entspricht in Wirklichkeit nicht genau dem theoretischen
Profil. Der von der Schaufelradachse am weitesten entfernte Flüssigkeitsoberflächenpunkt
liegt in Wirklichkeit nicht auf der Gehäuseachse, sondern im Schaufeldrehsinn weiter
nach vorne verschoben, sodass der Querschnitt des vom Gas eingenommenen Raumes ein
asymmetrisches Profil annimmt.
[0008] In jedem Falle werden im Bereich der kleineren Gehäuseachse die Schaufeln ganz in
die Flüssigkeit getaucht, während sie im Bereich der größeren Gehäuseachse nur mit
ihren äußeren Enden in die Flüssigkeit getaucht werden.
[0009] Bei der Drehung des Schaufelrads und damit der Flüssigkeit nimmt der zwischen den
Schaufeln und der Flüssigkeitsoberfläche entstehende Raum zu je mehr man sich von
der kleineren Gehäuserachse entfernt, und verringert sich dann wieder, bis er beim
Anlangen an die kleinere Achse auf der gegenüberliegenden Seite null wird.
[0010] Im wesentlichen entfernt und nähert sich die Flüssigkeitsoberfläche während der Drehung
rhythmisch zum Schaufelfrad, wodurch die Gaskompression bewirkt wird. Das Gas strömt
durch eine Öffnung eines im Inneren des Schaufelrads angeordneten, meistens konischen
ausgestalteten Verteilers/Sammlers aus den Kanälen E1 (siehe Fig. 1) und E'1 in die
sich vergrößernden Räume 5 zwischen den Schaufeln und wird nach weiterer Drehung und
sich damit wieder verkleinernden Räumen durch eine nach der ersten Öffnung angeordnete
zweite Öffnung in die Kanäle C1 und C'1 ausgeschoben.
[0011] In Fig. 1 ist ein doppelwirkender Flüssigkeitsringkompressor bekannter Bauart schematisch
dargestellt. In dieser Figur bezeichnet man mit 1' den Kompressor in seiner Gesamtheit,
welcher in seinem Inneren zwei symmetrisch gegenüberliegende Gaseintrittskanäle E1
und E'1 und zwei ebenfalls symmetrisch gegenüberliegende Gasaustrittskanäle C1 und
C'1 aufweist. Ferner ist eine mit zwei Abzweigungen 3 versehene Zentralleitung 2 vorgesehen,
durch welche die Flüssigkeit den Saugkammern zugeführt wird. Die Flüssigkeit tritt
durch die Kanäle C1 und C'1 zusammen mit dem verdichteten Gas wieder aus.
[0012] Obwohl diese Art von Kompressoren bemerkenswerte Vorteile aufweist, wie vor allem
die Möglichkeit der sicheren Verdichtung entzündbarer oder explosiver Gase, was durch
die Abwesenheit von beweglichen einander berührenden metallischen Teilen und die Anwesenheit
der kühlenden Flüssigkeit ermöglicht wird, weisen sie auch den Nachteil eines im Vergleich
zu anderen Kompressortypen niedrigeren Wirkungsgrades auf.
[0013] Der Wirkungsgrad der Maschine wird unter anderem durch die im Gasstrom durch die
Flüssigkeit verursachte Turbulenz und Flüssigkeitsstaus sowie der damit verbundenen
Beeinträchtigung des Füllgrades negativ beeinflußt.
[0014] Man sucht daher neue Lösungen, um den Wirkungsgrad zu verbessern.
[0015] Bei bekannten Flüssigkeitsringkompressoren sind Lösungen verwirklicht worden, die
in der besonderen Anordnung des Flüssigkeitseintritts liegen. Diese optimierte Lösung
kann jedoch nur bei einstufigen Kompressoren angewandt werden, bei denen die Flüssigkeit
von außen zugeführt wird.
[0016] Das Turbulenz - und Wasserstauproblem bleibt aber insbesondere im Falle von zwei-
oder mehrstufigen Kompressoren bestehen.
[0017] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteil zu vermeiden. Es soll ein
Flüssigkeitsringkompressor vorgeschlagen werden, bei welchem die Turbulenz verringert
und Flüssigkeitsstaus vermieden werden, sodass ein höherer Wirkungsgrad erzielt wird.
[0018] Der diese Aufgabe lösende Flüssigkeitsringkompressor ist durch die Merkmale des unabhängigen
Anspruchs gekennzeichnet.
[0019] Erfindungsgemäss wird also ein Flüssigkeitsringkompressor vorgeschlagen mit mindestens
einer ersten Stufe, die einen Gaseinlass für den Eintritt des Gases, einen Flüssigkeitseinlass
für den Eintritt der Flüssigkeit, und einen Ausgang aufweist. Es sind Mittel zur Trennung
des Gases von der Flüssigkeit im Ausgang vorgesehen.
[0020] Der erfindungsgemässe Flüssigkeitsringkompressor kann sowohl als einstufiger als
auch als zwei- oder mehrstufiger Kompressor ausgestaltet sein. Im Folgenden wird hauptsächlich
auf den für die Praxis besonders relevanten Fall eingegangen, dass der Kompressor
als zweistufiger Flüssigkeitsringkompressor ausgestaltet ist.
[0021] Durch die erfindungsgemässen Mittel, die im Bereich des Austritts des Gases und der
Flüssigkeit aus dem Schaufelrad zu deren Trennung führen, ist es möglich, die zwei
Fluide getrennt der zweiten Stufe zuzuführen, sodass die Beeinträchtigung des Füllgrades
des Gases in der zweiten Stufe vermieden wird. Die Flüssigkeit und das Gas treten
also nicht mehr gemeinsam aus der ersten Stufe aus. Ferner werden die Turbulenzen
insbesondere im Bereich des Ausgangs aus der ersten Stufe deutlich reduziert. Insgesamt
resultiert somit ein deutlich höherer Wirkungsgrad.
[0022] Vorzugsweise weist der Ausgang der ersten Stufe einen separaten Gasausgangskanal
und einen separaten Flüssigkeitsausgangskanal auf, die so angeordnet und ausgestaltet
sind, dass die aus der ersten Stufe austretende Flüssigkeit in den Flüssigkeitsausgangskanal
geführt wird, und das aus der ersten Stufe austretende Gas in den Gasausgangskanal
geführt wird. Somit werden das Gas und die Flüssigkeit bereits bei ihrem Austreten
aus der ersten Stufe voneinander separiert und in getrennte Kanäle geführt.
[0023] Als Mittel zur Trennung des Gases von der Flüssigkeit ist vorzugsweise eine den Flüssigkeitsausgangskanal
und den Gasausgangskanal trennende Scheidewand vorgesehen, die im wesentlichen aus
einer radial verlaufenden Wand besteht, welche im Bereich der Flüssigkeits/Gastrennzone
im Ausgang der ersten Stufe angeordnet ist. Die Scheidewand ist also derart angeordnet,
dass sich ihr radial äusseres Ende in dem Bereich des Ausgangs befindet, in welchem
im Betriebszustand die Trennzone zwischen dem Flüssigkeitsring und dem Gas in Richtung
der Achse des Schaufelrads zurückgedrückt wird.
[0024] Eine vorteilhafte Massnahme besteht darin, daß die genannte Scheidewand im Bereich
der Flüssigkeits/Gastrennzone, also an ihrem radial äusseren Ende, derart ausgebildet
ist, insbesondere eine solche Vergrösserung aufweist, dass die aus der ersten Stufe
austretende Flüssikeit auch bei kleinen Veränderungen der Form des Flüssigkeitsrings
in den Flüssigkeitsausgangskanal geführt wird.
[0025] Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Flüssigkeitsringkompressors ist eine zweite
Stufe vorgesehen, die mindestens einen Gaseinlass für den Eintritt des Gases in die
zweite Stufe und einen Flüssigkeitseinlass für den Eintritt der Flüssigkeit in die
zweite Stufe aufweist, wobei der Gaseinlass der zweiten Stufe mit dem Gasauslasskanal
der ersten Stufe verbunden ist, und der Flüssigkeitseinlass der zweiten Stufe mit
dem Flüssigkeitsauslasskanal der ersten Stufe verbunden ist, sodass das Gas und die
Flüssigkeit voneinander getrennt vom Ausgang der ersten Stufe in die zweite Stufe
gelangen. Hierdurch wird ein zweistufiger Flüssigkeitsringkompressor ermöglicht, der
einen im Vergleich zu bekannten Flüssigkeitsringkompressoren deutlich erhöhten Wirkungsgrad
aufweist, weil die Flüssigkeit und das Gas unmittelbar beim Austreten aus der ersten
Stufe voneinander getrennt werden und getrennt der zweiten Stufe zugeführt werden,
sodass Flüssigkeitsstaus vermieden und Turbulenzen deutlich vermindert werden.
[0026] Bevorzugt hat der Kompressor einen bezüglich des Schaufelrads bzw. der Schaufelräder
innenliegenden Verteiler zur Fluidführung, welcher alle Gaseinlässe, den Flüssigkeitseinlass
für die erste Stufe, und die Auslasskanäle umfasst.
[0027] Der Flüssigkeitseinlass für die zweite Stufe kann an dem Verteiler vorgesehen sein.
Es ist aber auch möglich, die Flüssigkeit an einer anderen Stelle, also nicht von
dem Verteiler aus, in die zweite Stufe einzuspeisen.
[0028] In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Flüssigkeitseinlass für die zweite Stufe
so angeordnet, dass er eine Flüssigkeitsansaugzone bildet, welche die Beförderung
der am Ausgang aus der ersten Stufe vom Gas getrennten Flüssigkeit bewirkt. Hierfür
kann der Flüssigkeitseinlass für die zweite Stufe so im Verteiler angeordnet werden,
dass er in Drehrichtung des Schaufelrads der zweiten Stufe vor der Gasansaugzone bzw.
dem Gaseintritt liegt, wodurch eine Saugwirkung entsteht, welche die Flüssigkeit in
die zweite Stufe hineinzieht.
[0029] Gemäss einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens eine Stufe des
Kompressors doppelwirkend, das heisst mit zwei im wesentlichen getrennten Kompressionsräumen
ausgestaltet. Dazu umfasst der Gaseinlass dieser Stufe ein Paar symmetrisch zur Drehachse
des Schaufelrads angeordneter Kanäle, der Flüssigkeitseinlass dieser Stufe umfasst
ein Paar symmetrisch angeordneter Öffnungen, und es sind zwei symmetrisch angeordnete
Ausgänge vorgesehen, in denen jeweils die Flüssigkeit und das Gas voneinader getrennt
werden und separat abgeführt werden. Bei einem zweistufigen Kompressor sind vorzugsweise
beide Stufen oder nur die zweite Stufe doppelwirkend ausgebildet.
[0030] Eine weitere vorteilhafte Massnahme besteht darin,den Flüssigkeitseinlass in die
erste und/oder zweite Stufe so auszubilden, dass die Flüssigkeit in radialer Richtung
in die jeweilige Stufe eintritt. Durch diese Massnahme wird einer Durchmischung von
Flüssigkeit und Gas beim Einbringen in die jeweilige Stufe effizient entgegengewirkt.
[0031] Weitere vorteilhafte Massnahmen und bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben
sich aus den abhängigen Ansprüchen.
[0032] Die vorliegende Erfindung wird jetzt anhand von Beispielen und unter Bezugnahme auf
die Zeichnung genau beschrieben. In der schematischen, nicht massstäblichen Zeichnung
zeigen:
- Fig. 1:
- einen zur Achse des Schaufelrads senkrechten Schnitt durch einen bekannten Flüssigkeitsringkompressor,
- Fig. 2:
- einen zur Achse des Schaufelrads senkrechten Schnitt durch die erste Stufe eines Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemässen Flüssigkeitsringkompressors im Bereich der Austrittszone
aus der ersten Stufe,
- Fig. 3:
- einen Längsschnitt des Ausführungsbeispiels entlang einer durch die Achse des Schaufelrads
gehenden Ebene im Bereich der Fluidführung zwischen der ersten und der zweiten Stufe,
und
- Fig. 4:
- einen zur Achse des Schaufelrads senkrechten Schnitt durch die zweite Stufe des Ausführungsbeispiels
im Bereich der Eintrittszone in die zweite Stufe.
[0033] Im Folgenden wird die Erfindung anhand des in den Fig. 2-4 dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Dieses Ausführungsbeipiel ist ein zweistufiger Flüssigkeitsringkompressor,
bei dem beide Stufen doppelwirkend, also mit jeweils zwei im wesentlichen voneinander
getrennten Kompressionsräumen ausgestaltet ist. Der Kompressor ist in seiner Gesamtheit
mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet.
[0034] In Figur 2 ist das Gehäuse des Flüssigkeitsringkompressors 1 mit dem Bezugszeichen
10 bezeichnet, welches in seinem Inneren einen ovalen Raum 11 aufweist, in welchem
sich ein mit 12 bezeichnetes Schaufelrad befindet, das zum Gehäuse 10 koaxial angeordnet
ist. Die grosse und die kleine Gehäuseachse sind mit den Bezugszeichen A bzw. B bezeichnet.
Die Drehrichtung des Schaufelrads 12 ist durch den Pfeil D angedeutet und die Achse
des Schaufelrads 12 mit C bezeichnet.
[0035] Das Schaufelrad 12 ist mit einer Vielzahl von Schaufeln bestückt, deren Enden einen
Kreis beschreiben, dessen Radius im wesentlichen mit der kleineren Achse B des Gehäuses
10 identisch ist. Im Inneren des Schaufelrads 12 ist ein Verteiler 13 angeordnet,
in dem ein Paar zur Achse C symmetrisch angeordneter und mit 14 bezeichneter Eintrittskanäle
für das in die erste Stufe eintretende Gas vorgesehen sind und zwei ebenfalls symmetrische
Kanäle 15, in die das in der ersten Stufe verdichtete Gas ausgeschoben wird.
[0036] Der Gaseinlass der ersten Stufe umfasst also die beiden Kanäle 14 während die Kanäle
15 die Gasausgangskanäle der ersten Stufe bilden.
[0037] Im Bereich der Achse C dienen zwei Abzweigungen 16a von einer zentral angeordneten
Leitung 16 zur Flüssigkeitsversorgung. Die Flüssigkeit tritt durch die Öffnungen der
Abzweigungen 16a im Bereich der Gasansaugzonen in die Räume zwischen den Schaufeln
des Schaufelrads 12 ein.
[0038] Die Abzweigungen 16a erstrecken sich von der zentral angeordneten Leitung 16 im wesentlichen
radial nach aussen und bilden den Flüssigkeitseinlass in die erste Stufe.
[0039] Ein Merkmal der Erfindung besteht in der Trennung von Gas und Flüssigkeit beim Austritt
aus der ersten Stufe im Bereich der in Figur 2 mit dem Kreis 17 hervorgehobenen Grenzzone
zwischen Flüssigkeit und Gas.
[0040] Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß wie in Figur 2 gezeigt zuerst das
Gas und dann, in darauffolgender Winkellage, die Flüssigkeit austritt.
[0041] Die Position der Trennungszone zwischen Flüssigkeit und Gas hängt von verschiedenen
Parametern wie z.B. Gasart, Dichte und charakteristischen Merkmalen der Flüssigkeit,
Geschwindigkeit der Schaufeln, usw. ab. Wenn der Normalbetrieb erreicht worden ist,
bleibt diese Trennungszone dann jedoch stabil genug.
[0042] Von dieser Erkenntnis geht die Erfindung aus, die daher im Bereich der Gas/Flüssigkeitsaustrittszone
die Anordnung einer in Figur 2 mit 18 bezeichneten Scheidewand vorsieht, welche zur
Trennung des Gases und der Flüssigkeit und deren getrennter Ableitung zu den Eintrittskammern
der zweiten Stufe geeignet ist.
[0043] In Figur 2 und 3 sind die Kanäle, in die das Gas ausgeschoben wird - also die Gasausgangskanäle
-, mit der Nummer 15 bezeichnet, während die Flüssigkeitsausgangskanäle, also die
Kanäle, in die die Flüssigkeit ausgeschoben wird, in Fig. 2 die Nummer 19 tragen.
Die Scheidewand 18 kann aus einer einfachen, flachen oder gebogenen Wand bestehen,
und weist im Bereich des oberen, das heisst radial äusseren Endes vorzugsweise eine
Abschrägung und/oder Vergrößerung auf, welche die Trennung von Gas und Flüssigkeit
erleichtert. Diese Abschrägung und/oder Vergrösserung ist in der vereinfachten Darstellung
der Fig. 2 nicht eingezeichnet. Somit wird die aus dem Schaufelrad 12 austretende
Flüssigkeitsschicht immer, auch im Falle von durch z.B. kleine Änderungen in der Drehgeschwindigkeit
verursachten kleinen Änderungen der Flüssigkeitsringform, in die für die Flüssigkeit
vorgesehene Öffnung 19 gelenkt.
[0044] Die Scheidewand 18, die sich im wesentlichen in radialer Richtung erstreckt, teilt
also den Ausgang aus der ersten Stufe in zwei separate, voneinander getrennte Kanäle
auf, nämlich in den Gasausgangskanal 15 und in den Flüssigkeitsausgangskanal 19. Die
Scheidewand 18 ist so angeordnet, dass ihr radial äusseres Ende im normalen Betriebszustand
in der Grenz- oder Trennzone zwischen dem Flüssigkeitsring und dem Gas liegt, und
zwar dort, wo der Flüssigkeitsring in Richtung der Achse C des Schaufelrads 12 zurückgedrückt
wird. Durch diese Massnahme wird die Flüssigkeit bei ihrem Austritt aus der ersten
Stufe in den Flüssigkeitsausgangskanal 19 geführt und das Gas in den Gasausgangskanal
15, sodass die beiden Fluide unmittelbar beim Verlassen des ovalen Raums 11 voneinander
separiert und in getrennte Kanäle 15,19 geführt werden. Somit können die beiden Fluide
voneinander getrennt der zweiten Stufe zugeführt werden.
[0045] Das aus der ersten Stufe austretende Gas gelangt durch die Kanäle 15 zur Eingangszone
20 der zweiten Stufe (Fig. 4), die den Gaseinlass für den Eintritt des Gases in die
zweite Stufe bildet.
[0046] Die von der ersten Stufe durch den Kanal 19 geführte Flüssigkeit tritt durch die
Öffnungen 23 des Flüssigkeitseinlasses für die zweite Stufe in die zweite Stufe ein.
Um deren Eintritt zu fördern, wird gemäss einem Aspekt der Erfindung im Schaufelrad
12 der zweiten Stufe eine Flüssigkeitsansaugzone vorgesehen, die in Drehrichtung des
Schaufelrades vor der Gasansaugzone angeordnet werden kann. Der Flüssigkeitseinlass
in die zweite Stufe ist dabei so angeordnet, dass eine Saug- bzw. Pumpwirkung auf
die aus der ersten Stufe ausgetretene Flüssigkeit entsteht, welche diese Flüssigkeit
in die zweite Stufe saugt. Die Flüssigkeitsansaugzone kann auch an einer anderen Stelle
vorgesehen sein.
[0047] Abweichend von dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel sind auch solche
Ausgestaltungen möglich, bei denen die relative Anordnung des Flüssigkeitseinlasses
23 und des Gaseinlasses 20 in die zweite Stufe bezüglich der Darstellung in Fig. 4
vertauscht sind, das heisst der Flüssigkeitseinlass in die zweite Stufe liegt dann
in Drehrichtung des Schaufelrads gesehen hinter dem Gaseinlass in die zweite Stufe.
[0048] Ferner ist es möglich, den Flüssigkeitseinlass in die zweite Stufe so auszugestalten,
dass die Flüssigkeit nicht aus dem Verteiler heraus in radialer Richtung in die zweite
Stufe gelangt. Beispielsweise kann die aus der ersten Stufe austretende Flüssigkeit
durch die Trennung bzw. die Dichtung zwischen der ersten und der zweiten Stufe geführt
werden. Von dieser Dichtung zwischen den beiden Stufen ist in Fig. 3 der Spalt 30
dargestellt. Durch entsprechend angeordnete Bohrungen oder Durchführungen, die diesen
Spalt 30 mit dem Flüssigkeitsausgangskanal 19 der ersten Stufe verbinden, gelangt
die aus der ersten Stufe ausgetretene Flüssigkeit aus dem in Fig. 3 nicht sichtbaren
Flüssigkeitsausgangskanal 19 in den Spalt 30 und von dort zum Schaufelrad 12 der zweiten
Stufe.
[0049] Der Ausgang der zweiten Stufe kann in sinngemäss gleicher Weise ausgestaltet sein
wie der Ausgang der ersten Stufe.
[0050] Es ist aber auch möglich, wie in Fig. 4 gezeigt, den Ausgang 24 aus der zweiten Stufe,
bzw. im allgemeinen Fall eines mehrstufigen Kompressors den Ausgang 24 aus der letzten
Stufe, ohne die Scheidewand 18 auszugestalten.
[0051] Der Strömungsweg des Gases durch die beiden Stufen des Kompressors 1 ist in Fig.
3 durch die Pfeile ohne Bezugszeichen symbolisch angedeutet.
[0052] Dank der Möglichkeit, Gas und Flüssigkeit zu trennen, ist es jetzt möglich, die Turbulenz
im Gasstrom zu verringern, Flüssigkeitsstaus zu vermeiden und freien Gaseintritt in
die zweite Stufe zu gewährleisten, wobei Verluste im Füllgrad der zweiten Stufe reduziert
werden und die Leistung der Maschine daher vergrößert wird.
[0053] Natürlich kann diese Lösung, nämlich die Trennung von Flüssigkeit und Gas unmittelbar
am Ausgang einer Stufe des Flüssigkeitsringkompressors, in analoger Weise auch auf
einstufige Kompressoren angewandt werden, um die Ausgangsturbulenz zu vermindern.
[0054] Es versteht sich, dass ein erfindungsgemässer Flüssigkeitsringkompressor auch mehr
als zwei Stufen aufweisen kann. Ferner ist es möglich, bei einem erfindungsgemässen
Kompressor eine oder mehrere Stufen einfach wirkend auszugestalten.
[0055] Um einer Durchmischung der beiden Fluide beim Einbringen in die jeweilige Stufe entgegenzuwirken,
können die Flüssigkeitseinlässe 16a, 23 so ausgebildet sein, dass die Flüssigkeit
in radialer Richtung in die jeweilige Stufe eintritt.
[0056] Durch die vorliegende Erfindung wird ein ein- oder mehrstufiger Flüssigkeitsringkompressor
vorgeschlagen, bei welchem die beiden Fluide unmittelbar beim Austreten aus der ersten
Stufe voneinander separiert werden und dann voneinader getrennt abgeführt werden.
Durch diese Massnahme lassen sich Turbulenzen deutlich reduzieren und Flüssigkeitsstaus
vermeiden, wodurch der Wirkungsgrad des Kompressors erhöht wird.
[0057] Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist ein zweistufiger Flüssigkeitsringkompressor
der Art, die mindestens ein Paar symmetrischer Kammern bzw. Kanäle für den Eingang
des Gases in die erste Stufe, mindestens ein Paar symmetrischer Spalten bzw. Öffnungen
für den Eingang der Flüssigkeit in die erste Stufe und den Eingängen der zweiten Stufe
zugewandte Kammern bzw. Kanäle für den Ausgang aus der ersten Stufe aufweist, wobei
Mittel, die zur Trennung des Gases von der Flüssigkeit beim Ausgang aus der ersten
Stufe und zu deren getrennten Leitung in Richtung der entsprechenden Eingänge der
zweiten Stufe geeignet sind, vorgesehen sind. Die genannten Mittel bestehen vorzugsweise
aus einer Scheidewand, welche die Ausgangsleitung aus der ersten Stufe in zwei Leitungen
bzw. Kanäle trennt, von denen die eine zur Sammlung des Gases und die andere zur Sammlung
der Flüssigkeit bestimmt ist, wobei die genannte Scheidewand im wesentlichen aus einer
im Bereich der Flüssigkeit/Gastrennzone am Ausgang aus der ersten Stufe gelagerten
Radialwand besteht.
[0058] Es sind auch solche Ausgestaltungen möglich, bei denen die Spalte bzw. Öffnungen
für den Eingang der Flüssigkeit in die erste und/oder zweite Stufe derart sind, dass
sie zur Einleitung der Flüssigkeit in die jeweilige Stufe mit einer zur Schaufeloberfläche
tangentialen Relativgeschwindigkeit geeignet sind, sodass eine stosslose Einführung
der Flüssigkeit in die erste und/oder zweite Stufe möglich ist.
1. Flüssigkeitsringkompressor mit mindestens einer ersten Stufe, die einen Gaseinlass
(14) für den Eintritt des Gases, einen Flüssigkeitseinlass (16a) für den Eintritt
der Flüssigkeit, und einen Ausgang (15,19) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel
(18) zur Trennung des Gases von der Flüssigkeit im Ausgang (15,19) vorgesehen sind.
2. Flüssigkeitsringkompressor nach Anspruch 1, bei welchem der Ausgang (15,19) der ersten
Stufe einen separaten Gasausgangskanal (15) und einen separaten Flüssigkeitsausgangskanal
(19) aufweist, die so angeordnet und ausgestaltet sind, dass die aus der ersten Stufe
austretende Flüssigkeit in den Flüssigkeitsausgangskanal (19) geführt wird, und das
aus der ersten Stufe austretende Gas in den Gasausgangskanal (15) geführt wird.
3. Flüssigkeitsringkompressor nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine den Flüssigkeitsausgangskanal
(19) und den Gasausgangskanal (15) trennende Scheidewand (18) vorgesehen ist, die
im wesentlichen aus einer radial verlaufenden Wand besteht, welche im Bereich der
Flüssigkeits/Gastrennzone im Ausgang (15,19) der ersten Stufe angeordnet ist.
4. Flüssigkeitsringkompressor nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß
die genannte Scheidewand (18) im Bereich der Flüssigkeits/Gastrennzone derart ausgebildet
ist, insbesondere eine solche Vergrösserung aufweist, dass die aus der ersten Stufe
austretende Flüssikeit auch bei kleinen Veränderungen der Form des Flüssigkeitsrings
in den Flüssigkeitsausgangskanal (19) geführt wird.
5. Flüssigkeitsringkompressor nach einem der Ansprüche 1-4 mit einer zweiten Stufe, die
mindestens einen Gaseinlass (20) für den Eintritt des Gases in die zweite Stufe und
einen Flüssigkeitseinlass (23) für den Eintritt der Flüssigkeit in die zweite Stufe
aufweist, wobei der Gaseinlass (20) der zweiten Stufe mit dem Gasauslasskanal (15)
der ersten Stufe verbunden ist, und der Flüssigkeitseinlass (23) der zweiten Stufe
mit dem Flüssigkeitsauslasskanal (19) der ersten Stufe verbunden ist, sodass das Gas
und die Flüssigkeit voneinander getrennt vom Ausgang der ersten Stufe in die zweite
Stufe gelangen.
6. Flüssigkeitsringkompressor nach einem der Ansprüche 1-5 mit einem innenliegenden Verteiler
(13) zur Fluidführung, welcher alle Gaseinlässe (14,20), den Flüssigkeitseinlass (16a)
für die erste Stufe, und die Auslasskanäle (15,19) umfasst.
7. Flüssigkeitsringkompressor nach Anspruch 6 mit zwei Stufen, bei welchem der Flüssigkeitseinlass
(23) für die zweite Stufe am Verteiler vorgesehen ist.
8. Flüssigkeitsringkompressor nach Anspruch 7, bei welchem der Flüssigkeitseinlass (23)
für die zweite Stufe so angeordnet ist, dass er eine Flüssigkeitsansaugzone bildet,
welche die Beförderung der am Ausgang aus der ersten Stufe vom Gas getrennten Flüssigkeit
bewirkt.
9. Flüssigkeitsringkompressor nach einem der Ansprüche 1-8, bei welchem mindestens eine
Stufe doppelwirkend ausgestaltet ist, wobei der Gaseinlass dieser Stufe ein Paar symmetrisch
angeordneter Kanäle (14;20) umfasst, der Flüssigkeitseinlass (16a, 23) dieser Stufe
ein Paar symmetrisch angeordneter Öffnungen umfasst, und zwei symmetrisch angeordnete
Ausgänge vorgesehen sind.
10. Flüssigkeitsringkompressor nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem der
Flüssigkeitseinlass (16a;23) in die erste und/oder zweite Stufe so ausgebildet ist,
dass die Flüssigkeit in radialer Richtung in die jeweilige Stufe eintritt.