DE2645305C3 - Flüssigkeitsring-Verdichter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsring-Verdichter mit einem Gehäuse und einem im Gehäuse umlaufenden Kotor und einem Flüssigkeitsring, der durch ein von einer im Gehäuse angeordneten Spulenanordnung indziertes Wanderfeld in Umlauf versetzt wird, wobei der rotierende Flüssigkeitsring zu einem Umlaufen des Rotors führt.

Herkömmliche Flüssigkeitsring-Verdichter weisen einen exzentrisch in einem Gehäuse angeordneten Rotor auf, wobei der Rotor über eine Welle vermittels eines außerhalb des Gehäuses angeordneten Motor angetrieben wird. Eine Dichtungsflüssigkeit in dem Gehäuse bildet beim Umlaufen des Rotors einen Ring, der an der inneren Oberfläche des Gehäuses unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft anhaftet. Der Rotor weist Flügel auf und da derselben exzentrisch bezüglich des Gehäuses angeordnet ist, wird bei einem Umlaufen des Rotors die innere Oberfläche des Flüssigkeitsrings abwechselnd in Richtung auf und weg von der Rotorachse geführt, wodurch sich eine Verdichtungsoder Pumpwirkung in den Arbeitskammern des Rotors ergibt, die durch die Flügel begrenzt sind.

Es ist nun insbesondere ein Flüssigkeitsring-Verdichter nach der GB-PS 11 61 950 bekannt geworden, der für die Ausbildung des Flüssigkeitsrings mit einer elektrisch leitfähigen Dichtungsflüssigkeit arbeitet. Ein derartiger Verdichter ist jedoch nur für ein Arbeiten unter Hochtemperaturbedingungen geeignet und dient dazu einen relativ hohen Druckanstieg ein einem heißen Gas auszubilden. Die elektrisch leitfähige Dichtungsflüssigkeit besteht aus einem geschmolzenen Metall, insbesondere in Form von Zinn oder Natrium, also Metallen, die nicht ferromagnetisch sind. Als Antriebsmotor ist ein Induktionsmotor vorgesehen, wobei mit dem Rotor ein entgegengerichtetes Magnetfeld aufgebaut wird. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, an dem umlaufenden magnetischen Wandlerfeld einen umlaufenden Strom auszubilden, wobei der umlaufende Strom in dem Rotor ein Magnetfeld erzeugt, das mit dem Umlaufen des Statorfeldes in Wechselwirkung tritt unter Ausbilden eines Umlaufens der Rotorflüssigkeit. Damit die induzierten elektrischen Ströme die erforderlichen Rotormagnetfelder aufbauen können, sind hierbei zwei Arbeitsarten für eine derartige Anordnung vorgesehen, und zwar eine erste dergestalt, daß die elektrischen Ströme direkt in der Rotorflüssigkeit induziert werden und eine zweite dergestalt, daß Kontakte an dem Motor direkt den Strom auf die elektrisch leitfähige Flüssigkeit beaufschlagen.

Flüssigkeitsring-Verdichter dieser Art sind mit Nachteilen behaftet, die in einer begrenzten Anwendbarkeit und relativ aufwendiger Bauart zu sehen sind.

Dies wird bedingt unter anderem durch die hohen Arbeitstemperaturen, die eine erhebliche Aggressivität von geschmolzenem Zinn und Natrium bedingen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Flüssigkeitsring-Verdichter der angegebenen Art so auszubilden, daß die mit dem geschilderten Stand der Technik verbundenen Nachteile vermieden werden und insbesondere eine einfache und wenig störanfällige Anordnung geschaffen wird.

ίο Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für die Flüssigkeit für die Ausbildung des Flüssigkeitsrings eine solche angewandt wird, die eine elektrisch nicht leitende ferromagnetische Flüssigkeit ist, die als solche vorbekannt ist.

ι ϊ Derartige Flüssigkeiten bestehen im wesentlichen aus kolloidalen magnetischen Teilchen, die in einer Trägerflüssigkeit dispergiert sind. Diese Flüssigkeiten sind ultrastabil und daher setzer sich die magnetischen Teilchen nicht aus der Trägerflüssigkeit unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft ab, der dieselben in den Verdichtern unterworfen sind. Die erfindungsgemäß angewandten elektrisch nicht leitenden ferromagnetischen Flüssigkeiten werden so ausgewählt, daß dieselben leidglich der zu verdichtenden Gase inert sind. Zu 2S diesem Zweck steht eine Vielzahl an Flüssigkeiten als Träger für die kolloidal suspendierten Teilchen zur Verfugung, z. B. Diester, Kohlenwasserstoffe, Fluorkohlenwasserstoffe, Ester, Wasser, Polyphenyläther usw. Vorzugsweise wendet man eine solche Flüssigkeit an, ίο die auch eine gewisse Schmierwirkung zeigt. Diesbezügliche Einzelheiten finden sich in den "Februar- und Aprilausgaben des Fahres 1975 der Veröffentlichung »Mechanical Engineering«.

Die erfindungsgemäß erzielten Vorteile bestehen

i"> darin, daß nunmehr ein Flüssigkeitsring-Verdichter vorliegt, der sich durch besonders einfachen Aufbau auszeichnet; so sind herkömmliche Motor- und die Kupplung zwischen der Motorwelle und dem Rotor nicht mehr erforderlich, wodurch sich eine kompakte

-to Bauweise ergibt. Dadurch, daß Stopfbuchsen und andere Dichtungselemente in Fortfall kommen, ergibt sich eine geringere Wartung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher *"> beschrieben. Es zeigt

Fig. I einen axialen Querschnitt durch einen Flüssigkeitsring-Verdichter;

Fig. 2 einen radialen Querschnitt durch den F.üssigkeitsring-Verdichter nach der Fig. 1 gemäß der Linie 2-2.

Der Flüssigkeitsring-Verdichter nach den Fig. I und 2 kann auch vermittels geringfügiger Abwandlungen als eine Vakuumpumpe angewandt werden. Der Flüssigkeitsring-Verdichter weist einen Lagerträger mit einem Unterteil 12 auf und in dem Lagerträger ist ein Paar Lagerflächen 14 und 16 vorgesehen, in denen Lager 18 und 20 für das Tragen der Welle 22 angeordnet sind. An der Welle 22 ist ein Rotor 24 mit einer Nabe 26 verkeilt, und es liegt eine Mehrzahl allgemein radialer, sich längsseitig erstreckender Flügel 28 vor, deren axiale Kanten 30 im lichten Abstandsverhältnis oder in Gleitberührung mit der Oberfläche 32 des Lagerträgers 10 vorliegen, und das Gleiche gilt bezüglich der Oberfläche der Öffnungsplatle und des Rohrverbinders M 34.

An den gegenüberliegenden axialen Ende des Rotors liegt die Üffnungsplatte und der Rohrverbinder 34 vor, und in dieser Öffnungsplatte ist eine Auslaßöffnung 36,

die zu dem Auslaßkanal 38 führt und eine Einlaßplatte 40, der zu pumpendes Gas durch den Einlaßkanal 42 zugeführt wird, ausgebildet

Es ist ein kreisförmiges einen Raum begrenzendes Gehäuse 44 zwischen dem Lagerträger 10 und der Öffnungsplatte (Rohrverbinder 34) vorgesehen und längs einer Achse zentriert, die gegenüber der Achse der Welle 22 versetzt ist.

Um dieses Gehäuse 44 herum liegt ein ringförmiges Spulengehäuse 46 vor, in dem Wicklungen 48 der Spule angeordnet sind. Die,c Wicklungen sind so angeschlossen, daß dieselben die Spulen darstellen als die Statorwicklung eines Mehrphasenmotors und der Rotor dieses Motors wird durch die erfindungsgemäß vorgesehene elektrisch nicht leitende, ferromagnetische Flüssigkeit gebildet, die in das den Raum begrenzende Gehäuse eingeführt wird.

Sobaid die Spulen erregt werden, wird in der elektrisch nicht leitenden, ferromagnetischen Ringflüssigkeit in dem Gehäuse 44 ein Feld induziert, und diese Flüssigkeit bildet einen an der inneren Oberfläche des Gehäuses 44 anhaftenden umlaufenden Ring. Die Wechselwirkung zwischen dem Ring und den Flügeln des Rotors führt dazu, daß sich der Rotor dreht, und da das Gehäuse und der Motor exzentrisch sind, wird der Ring sich bezüglich der Nabe des Rotors auf dieselben zu- und wegbewegen, wodurch eine Pumpwirkung in den Kammern des Rotors, begrenzt durch die benachbarten Flügel ausgebildet wird. Hierdurch wird Gas längs des Kanals 42 angesaugt, tritt durch die so Öffnung 40 hindurch und in die Kammern hinein, sowie anschließend durch die Auslaßöffnung 36 und längs des Auslaßkanals 38 aus.

In Abhängigkeit von der angewandten elektrisch nicht leitenden ferromagnetischen Ringflüssigkeit kann es sich als zweckmäßig oder sogar erforderlich erweisen, dafür Sorge zu tragen, daß keine nachteilige Beeinflussung durch ein Kondensat aus dem durch den Verdichter gehandhabten Medium eintritt. Zu diesem Zweck kann man jede geeignete Vorrichtung zum Trocknen des Mediums vor der Einführung in den Verdichter anwenden, z. B. einen Kondensator und man kann dort, wo es die Zustände zulassen, den Verdichter heiß laufen lassen, so daß jede flüssige Komponente des Mediums verdampft wird oder man kann das Kondensat aus der ferromagnetischen Flüssigkeit im Anschluß an den Durchtritt dieser Materialien durch den Verdichter abtrennen.

Die Spulenwicklungen werden in Abhängigkeit von den entsprechenden Erfordernissen des speziellen Verdichters ausgewählt Die zweckmäßigste Anordnung ist eine Mehrphasenwicklung, jedoch sind auch Einphasenwicklungen oder sogar Gleichstromwicklungen geeignet.

Da die elektrich nicht leitende ferromagnetische Flüssigkeit des Rings recht kostspielig ist, ist es erforderlich, eine Anordnung vorzusehen, durch die der Teil des Rings zurückgewonnen wird, der durch die Auslaßöffnung zusammen mit dem gepumpten Gas austritt. Für diesen Zweck kann ein Separator vorgesehen werden, der eine herkömmliche Ausführungsform aufweisen kann, wie ein üblicher Flüssigkeits-Gas-Separator, und im Hinblick auf die magnetische E-genschaft der Flüssigkeit kann auch ein magnetischer Separator zur Anwendung kommen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Flüssigkeitsring-Verdichter- mit einem Gehäuse und einem im Gehäuse umlaufenden Rotor und einem Flüssigkeitsring, der durch ein von einer im Gehäuse angeordneten Spulenanordnung induziertes Wanderfeld in Umlauf versetzt wird, wobei der rotierende Flüssigkeitsring zu einem Umlaufen des Rotors führt, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit für den Flüssigkeitsring aus einer an sich bekannten, elektrisch nicht leitenden ferromagnetischen Flüssigkeit besteht