-
Kreiselgebläse mit begrenzter Hilfsflüssigkeitsmenge. Die Erfindung
betrifft eine Maschine mit Kreiselrad, in dem mittels Hilfsflüssigkeit von begrenzter
und zweckmäßig regelbarer Menge Luft oder ein beliebiges anderes Gas verdichtet
wird. Die Hilfsflüssigkeit wirkt hierbei nicht durch Mitreißen der Luft nach Art
des Ejektors in Düsen, sondern; .durch Verdrängen, d. h. also durch: Nachziehen
der Luft in einem Raum mit Unterdruck oder durch Vorsichherschieben der Luft.
-
Gemäß der Erfindung ist dafür gesorgt, daß die Hilfsflüssigkeit keine
oder nur so viel Energie verbraucht, als zum Verdichten der Luft erforderlich
ist. Zu diesem Zweck wird die Hilfsflüssigkeit, die, unter der P.umpwirkung des
Kreiselrades nach außen geschleudert, die Luft o.,dgl. in die frei werdenden Laufradkanäle
nachsaugt, in einem Leitkanal umgelenkt, so daß die Flüssigkeit beim Wiedereintritt
in die Laufradkanäle treibend auf die Laufschaufeln wirkt. Hierbei verdichtet sie
zugleich die in dem Kanal enthaltene vorher angesaugte Luft. Ein die .innere Öffnung
des Laufrades ausfüllender Verteiler sorgt dafür, daß diejenigen Laufschaufelkanäle,
aus denen die Hilfsflüssigkeit durch die Pumpwirkung nach außen geschleudert wird,
mit der anzusaugenden Luft in Verbindung stehen, während diejenigen Laufradschaufeln,
in denen das Verdichten der Luft erfolgt, mit der Auslaßöffnung für die Druckluft
verbunden werden.
-
Die Zeichnung veranschaulicht in Abb. i ein Ausführungsbeispiel der
neuen Kreiselmaschine im Achsialschnitt. Die Vorrichtung ist hierbei mit einem Kreiselpumpenrade
in der Weise verbunden, daß sie die im Saugrohr der Hauptkreiselpumpe enthaltene
Luft absaugt und auf Atmosphärendruck verdichtet, so daß die Hauptkreiselpumpe selbst
ansaugend wird.
-
Abb.2 zeigt den Kreiselverdichter im radialen Querschnitt, während
Abb.-3 schematisch die Geschwindigkeitsverhältnisse am Laufradumfang beim Aus-und
Eintritt der Hilfsflüssigkeit darstellt.
-
Ein Laufrad a ist mit Schaufeln a7 ausgerüstet, in deren Kanälen eine
begrenzte Menge von Hilfsflüssigkeit b, beispielsweise Wasser, sich bewegen kann.
Die Innenöffnung des Laufrades a wird durch einen; Verteiler c ausgefüllt. Dieser
Verteiler besteht aus abwechselnd angeordneten Räumen c, die mit der Saugluft gefüllt
sind, und Räumen c~, welche die verdichtete Luft weiterleiten. A1n Außenumfange
des Laufrades a sind Leitkanäle d angeordnet, welche bei d1 das aus dem Laufrad
austretende Wasser aufnehmen und es nach Umlenkung bei d. als Aufschlagwasser dem
Laufradkanal wieder zuführen. Zwischen dem Eintritt dl und' dem Austritt d. des
Leitkanals liegt eine Zunge d3, welche eine Reihe von Laufradkanälen überdeckt.
-
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist die folgende: Die in den Laufradkanälen
enthaltene Wassermenge kann unter der Pumpwirkung der Schaufeln a1 bei d, in den
Leitkanal d austreten. Flierbei saugt das Wasser aus dem Raume cl des Verteilers
Luft in den nach innen hin gelegenen Teil b, des Schaufelkanals b nach. Das Ansaugen
der Luft erreicht sein Ende, sobald die Zunge d3 des Verteilers den Austritt :des
Wassers- aus dem Schaufelkanal b verhindert. In dieser Stellung des Laufradkanals
ist er auf seinem nach außen hin gelegenen Teil mit Wasser und auf seinem inneren
Teil mit Luft gefüllt. Durch fortschreitende Drehung gelangt der Laufrad= kanal
auf seiner Außenseite unter die Wirkung der Austrittsseite d. des Leitkanals, aus
welchem das umgelenkte Wasser treibend in den Schaufelkanal strömt. Zugleich ist
die Innenseite mit dem Druckraum c2 des Verteilers in Verbindung gekommen, so daß
die am Außenumfang eintretende Wassermenge die innenliegende Luft .im Laufrade verdichtet
und in den Raum c2 des Verteilers drängt. Ist die Verdichtung der Luft vollständig
bewirkt, so kann sich der Arbeitsvorgang wiederholen.
-
Abb. 3 enthält die Aus- und Eintrittsdiagramme, die für die Bemessung
der Leitkanäle d maßgebend und ohne weiteres verständlich sind. Es ist ersichtlich,
daß ein und dieselbe Wassermenge sich stetig aus dem Laufrade heraus in den Leitkanal
bewegt und aus diesem wieder in das Laufrad zurücktritt. 1n dem Ausführungsbeispiel
(vgl. besonders Abb. i) steht der Raum c, des Verteilers durch eine Bohrung e, nlit
dem Saugraume e, eines Kreiselpumpenrades e in Verbindung. Beim Anlassen der Hauptpumpe
e tritt die in
dem Saugraum f enthaltene Luft durch die Öffnung
e1 in den Verteilerraum c, ein und wird beim Herausschleudern des Wassers aus den
Laufradkanälen b in das Verdichterlaufrad a eingesaugt und beim Wiedereintritt des
Wassers in die Schaufelräume b durch den Druckraum c., des Verteilers in den zur
Außenluft führenden Stutzen g abgeführt.
-
Da die gleiche Wassermenge, welche die Pumpenseite des Verdichterlaufrades
b in den Leitkanal fördert, bei d2 unter Turbinenwirkung wieder in das gleiche Laufrad
eintritt, ein Energieverlust aber inzwischen stattgefunden hat, kann das Wasser
in .die als Turbine arbeitenden Schaufelkanäle b nicht bis zu der gleichen Tiefe
wieder einströmen, in welcher es bei Beginn der P.umpwirkung in den Schaufelkanälen
vorhanden war. Hatte also bei Beginn des Wasseraustritts aus den Kanälen b. das
Wasser den Schaufelkanal bis zum Verteilerschleifring c3 ausgefüllt, so wird der
später als Turbine wirkende Laufradkanal einen schädlichen Raum übrig lassen, der
sich ständig vergrößert, bis die Schwingungen des gesamten Wasserkolbens vollständig
gedämpft werden. Dieser schädliche Raum würde außerdem den volumetrischen Wirkungsgrad
herabsetzen. Gemäß der Erfindung wird dieser Übelstand dadurch vermieden, daß dem
hin und her schwingenden Wasser neue Energie zugeführt wird, .die beispielsweise
einer Hilfspumpe entnommen wird, welche eine Zusatzmenge an Wasser unter Druck hält.
In der dargestellten Ausführung befindet sich das unter höherem Druck stehende Zusatzwasser
in einem neben dem Leitkanal d liegenden Kanal 1a, durch welchen es beim Vorbe.iwandern
des nicht ganz gefüllten Laufschaufelkanals in das Laufrad übertritt und hier die
vollständige Auffüllung des Schaufelkanals mit Wasser besorgt.
-
Der Druck, :der sich in dem für die Pump-und Turbinenwirkung gemeinsamen
Leitkanal d einstellt, ist von der Füllung des Laufrades a mit Wasser abhängig.
Je größer diese Füllung ist, um so höher wird auch der Druck im Leitkanal d werden,
um so kleiner wird je-
doch auch die Luftmenge, welche im Innern des Laufrades
angesaugt werden kann. Um die Fördermenge an Luft und auch den Veridichtungsdruck
nach Belieben zu ändern, wird gemäß der Erfindung die Füllung der gesamten Maschine
mit Hilfsflüssigkeit regelbar eingerichtet. Dies kann ohne Störung des Energieaustausches
der Pump- und der Turbinenwirkung dadurch erfolgen, daß in dem Leitkanal
d eine Bohrung d, angeordnet wird, durch die der Inhalt an Hilfsflüssigkeit
des gesamten Systems mit einem Vorratsbehälter für diese Flüssigkeit in Verbindung
geibracht werden kann. Nunmehr kann sich in dem Leitkanal nur derjenige Druck einstellen,
der in dem Vorratsbehälter vorgesehen ist. Bei Benutzung des Kreiselverdichters
als Entlüftungsvorrichtung; wie dies die Zeichnung veranschaulicht, ist es zweckmäßig,
den Vorratsbehälter mit der Atmosphäre zu verbinden. In diesem Falle wird sich die
Menge an arbeitender Flüssigkeit auf ein solches Maß einstellen, daß sich .der Laufschaufelkanal
in dem Grade entleeren kann, wie es dem betreffenden Vakuum entspricht, d. h. der
noch im Laufrad verbleibende Flüssigkeitsring wird in seiner nach außen gerichteten
Kraft gerade dem Vakuum das Gleichgewicht halten. Wird das Vakuum größer, so kann
sich die arbeitende Flüssigkeitsmenge durch die Leitkan.albohrung d4 aus dem Vorratsbehälter
selbsttätig wieder in dem Maße vergrößern, wie dies zum Betriebe der Vorrichtung
erforderlich ist.
-
Der Energieaustausch zwischen Pumpe und Turbine wird um so größer,
je steiler die Schaufeln am Umfange stehen. Bei radial stehenden Schaufelenden wird
.die Ausbildung der Leitvorrichtung symmetrisch, wobei gegebenenfalls die Zunge
d3 beliebig verkleinert werden kann.