Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Flüssigkeitsring-Ver¬ dichteraggregat mit horizontaler Welle und einem Verdichter¬ gehäuse, in welchem im Anschluß an die ggf. letzte Ver¬ dichterstufe ein Druckraum in Verbindung mit einem Druck¬ stutzen ausgebildet ist, der durch eine in den geodätisch oberen Bereich des Druckraums,mindestens bis zur Wellen¬ höhe und mindestens bis zu der Höhe der Drucköffnung der Verdichterstufe hochragende Wand aufgeteilt ist in einen ersten und zweiten Bereich, die oberhalb der Wand unter Bildung eines Wegs für das geförderte Medium miteinander verbunden sind, und von denen der zweite mit dem Druck¬ stutzen in Verbindung steht.

Bekanntlich benötigen Flüssigkeitsring-Verdichter eine Be¬ triebsflüssigkeit, die an der Bildung der Verdichterzellen beteiligt ist, Spalten innerhalb der Förderräume abdichtet und zur Abführung der beim Verdichten anfallenden Wärme beiträgt. Es ist unvermeidlich, daß ein Teil der Betriebs¬ flüssigkeit in das geförderte Gas gelangt und mit diesem

durch die Drucköffnung aus dem Förderraum der Verdichter¬ stufe austritt und von dem geförderten Gas weitergeführt wird. Deshalb wird im allgemeinen ein Flüssigkeitsabscheider nachgeschaltet, in welchem die Trennung der mitgeführten Flüssigkeit vom Gasstrom vorgenommen wird, so daß am Aus¬ tritt des Abscheiders zwar mit verdampfter Flüssigkeit ge¬ sättigtes aber ansonsten im wesentlichen flüssigkeits¬ freies Gas austritt. Die im Abscheider zurückbleibende Flüssigkeit wird dann entweder im Kreislauf gekühlt dem Verdichter wieder zugeführt oder aber über einen gesonderten Austritt abgeführt.

Bekannt sind Flüssigkeitsabscheider, die als gesonderte Bauteile dem Verdichter zugeordnet sind. Beispielsweise sind Ausführungen bekannt, bei denen der Flüssigkeitsab¬ scheider in offener oder geschlossener Bauart neben dem Ver¬ dichter aufgestellt ist, womit erheblicher Platzbedarf ver¬ bunden ist. Es ist auch bekannt, den Flüssigkeitsabscheider oberhalb des Verdichters auf den obenliegenden Saug¬ stutzen aufzusetzen; abgesehen von dem beträchtlichen Raum¬ bedarf und der komplizierten Ausführung hat dies den Nach¬ teil, daß durch Regeleinrichtungen dafür gesorgt werden muß, daß nach dem Abschalten des Aggregats nicht zuviel Flüssig¬ keit in den Verdichter zurückfließt, um ein problemloses Wiederanfahren zu gewährleisten.

Bei einer anderen bekannten Ausführung ist der Abscheider in dem Grundrahmen des Aggregats intregriert, was aber kompliziert und aufwendig in der Ausführung ist, wobei auch die Rückführung von Betriebsflüssigkeit nach dem Abschalten des Aggregats in den Verdichter problematisch ist. Ferner ist es bekannt, den Verdichter in einem topf-

artig ausgebildeten Abscheidebehälter anzuordnen, wobei der Abscheideraum den Verdichter umgibt. Dies ist nur bei kleinen Verdichter-Bauarten möglich. Außerdem hat diese Anordnung konstruktive Nachteile, weil entweder Saug- und Druckstutzen auf einer axialen Seite des Verdichters in einem Gehäuseteil angeordnet sein müssen oder - wenn einer der Stutzen am Abscheidebehälter angeordnet ist - der Be¬ hälter entsprechend stabil und also aufwendig ausgeführt sein muß (DE-C 12 93 942) .

Schließlich ist es bekannt (FR-A 22 25 637) unterhalb des Druckraums, der zwecks Umlenkung des Mediumstroms eine Trennwand enthält, innerhalb des Sockels oder der Grund¬ platte des Verdichters eine Wanne anzuordnen, die einen Ab¬ scheidebehälter bildet; da diese Wanne wesentlich tiefer als der Arbeitsraum des Verdichters liegt, ist die Flüssig¬ keitsrückführung nach der Abschaltung problematisch.

Bei Flügelzellenverdichtern sind gleichfalls Flüssigkeits¬ abscheider bekannt. Diese dienen dazu, das zur Schmierung des Verdichters verwendete Öl, soweit dies in den Gas¬ strom gelangt ist, diesem wieder zu entziehen. Jedoch be¬ stehen in der Flüssigkeitsabscheidung bei Flüssigkeitsring¬ verdichtern einerseits und Flügelzellenverdichtern anderer¬ seits prinzipielle Unterschiede. Bei Flüssigkeitsring-. Verdichtern ist die Flüssigkeit an der Bildung der Verdich¬ terzellen unmittelbar beteiligt, wobei infolge des gro߬ flächigen Phasenaustauschs große Mengen der Betriebsflüssig¬ keit mit dem Gasstrom aus dem Arbeitsraum hinausgeführt werden. Demgegenüber sind die ölmengen, die in einem Flügelzellenverdichter in den Gasstrom gelangen, vergleichs¬ weise gering, so daß man mit verhältnismäßig kleinen

Flüssigkeitsabscheidern auskommt. Daher kommt es, daß es Vorschläge zur Verbindung des Flüssigkeitsabscheiders mit dem Verdichter in einem gemeinsamen Gehäuse gibt, wobei man allerdings zu sehr komplizierten und daher auf¬ wendigen Gehäuseformen gelangt (GB-A 393 977, DE-C 459 056, US-A 20 57 381) .

Bei der eingangs dieser Beschreibung geschilderten Bauart eines Flüssigkeitsring-Verdichters (GB-A 377 476) ist kein Flüssigkeitsabscheider vorgesehen. Der Druckraum ent¬ hält eine von unten bis in die Höhe der Drucköffnung der Pumpenstufe aufragende Trennwand, die ihn in zwei Bereiche unterteilt. Sie dient dazu, in dem ersten, der Drucköffnung unmittelbar folgenden Bereich einen Flüssigkeitsvorrat zu halten, der das Rückströmen von Gas in den Beginn der Drucköffnung verhindert. Der hinter der ^" Wand liegende zweite Bereich des Druckraums führt unmittelbar zum Druckstutzen. Bei dieser Ausführung wird die gesamte im geförderten Gas¬ strom enthaltene Flüssigkeitsmenge aus dem Druckraum durch den Druckstutzen hinausgeführt, so daß es erforderlich ist, einen Flüssigkeitsabscheider nachzuschalten. Daß der Druck¬ raum nicht als Flüssigkeitsabscheider verwendbar ist, er¬ kennt man daran, daß keine Vorkehrungen zur Abführung der abgeschiedenen Flüssigkeit gesondert vom Gasstrom getroffen sind. - Gemäß einem anderen bekannten Vorschlag ( DE-B 2036295=

FR-A 21 03 218) ist der Druckraum durch Wände in einen ersten und einen zweiten Bereich derart unterteilt, daß in dem ersten Bereich ständig ein Flüssigkeitsniveau weit oberhalb der Drucköffnung aufrechterhalten wird. Dadurch soll eine Geräuschdämpfung bewirkt werden, indem die un¬ mittelbare Schallverbindung zwischen der Drucköffnung und dem Druckstutzen durch das den ersten Druckraumbereich

füllende Flüssigkeits-Gas-Gemisch verhindert wird. Eine Ab¬ scheidewirkung kann in dem bekannten Druckraum nicht er¬ zielt werden; vielmehr muß die gesamte dort anfallende Flüssigkeit mit dem Gasstrom zu einem gesondert vorzu¬ sehenden Flüssigkeitsabscheider abgeführt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Flüssig¬ keitsring-Verdichter der eingangs genannten Art mit ge¬ ringerem Raum- und Bauaufwand mit einem Flüssigkeitsab¬ scheider auszurüsten.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß der zweite Bereich des Druckraums einen vom Druckstutzen gesonderten Flüssigkeitsüberlauf in mittlerer Höhe aufweist und daß in dem im oberen Bereich des Druckraums angeordneten Weg für das geförderte Medium eine Mehrzahl von Umlenkungen und oder Prallflächen gebildet ist, die den oberhalb des Flüssigkeitsüberlaufs gelegenen Druckstutzen von der Drucköffnung abschirmen.

Teilweise sind diese Merkmale bereits im Stand der Technik bekannt, dienen dort aber jeweils gesonderten Funktionen, während sie im Zusammenhang der Erfindung einander gegen¬ seitig unterstützend zusammenwirken. Die die beiden Bereiche des Druckraums trennende Wand dient zur Aufrechterhaltung eines Wasservorrats vor der Drucköffnung während des Ver¬ dichterbetriebs, um den Rückstrom von Gas auszuschließen.

_G leichzeitig hat sie aber eine im Stand der Technik nicht genutzte, die Abscheidung der Flüssigkeit fördernde Wirkung, indem die aus der Drucköffnung kommende und gegen die Wand prallende Flüssigkeit dazu neigt, sich von dem gleichzeitig aus der Öffnung austretenden Gasstrom zu trennen. - Im zweiten Bereich des Druckraums sammelt sich ein mehr oder weniger beruhigter Flüssigkeitsvorrat, wobei sowohl die Funktion der Bildung eines Flüssigkeitsvorrats als auch der Abführung der abgeschiedenen Flüssigkeit durch einen Über¬ lauf genutzt wird. - Die im oberen Bereich des Druckraums vorgesehenen Rippen haben in bekannter Weise eine die Ab¬ scheidung fördernde Funktion, wobei sie mit der erwähnten auf¬ ragenden Wand und dem die abgeschiedene Flüssigkeit sammelnden Druckraumbereich zusammenwirken und durch Abschirmung des Druckstutzens von der Druckδffnung verhindern, daß ein Teil des Gasstroms den Druckstutzen erreicht, ohne zuvor einer hinreichenden Abscheidewirkung unterworfen worden zu sein.

Der Überlauf des zweiten Druckraumbereichs liegt vorteil¬ hafterweise etwa in Wellenhöhe; jedoch kann er auch an anderer Stelle innerhalb etwa des mittleren Drittels der Druckraumhöhe liegen.

Das Merkmal, daß der Druckraum im Anschluß an die Ver¬ dichterstufe im Verdichtergehäuse gebildet ist, soll im allgemeinen besagen, daß sich der Druckraum und der Arbeits¬ raum der Verdichterstufe im wesentlichen über die gleiche Breite und Höhe innerhalb derselben Gehäusebegrenzungen erstrecken, wobei geringfügige Abweichungen der oberen und/oder der unteren Begrenzungen möglich sind, sofern dadurch die Einheitlichkeit der Gehäuseausbildung nicht in Frage gestellt wird. Die Einheitlichkeit der Gehäuse¬ ausbildung ist mindestens dann gegeben, wenn die Wände

des Druckraums etwa als Fortsetzung der Wände des Arbeits¬ raums, insbesondere in axialer Richtung, betrachtet werden können. Besonders vorteilhaft ist die durchgehend zylindrische Ausführung der Gehäusewände der Pumpenstufe und des Druck¬ raums, wobei der Druckstutzen zweckmäßigerweise oben an den Druckraum angeschlossen ist. Einstückigkeit der den Druck¬ raum und die Pumpenstufe einschließenden Gehäuseteile ist nicht erforderlich.

Zweckmäßigerweise ist der Mediumsweg zwischen den beiden Druckraumbereichen als gekrümmter Kanal ausgebildet. Es wird hierbei innerhalb des gekrümmten Kanals eine Grob¬ trennung von Flüssigkeit und Gas erreicht, die durch die darin und danach angeordneten Leit- und Prallrippen ver¬ bessert und vervollständigt wird.

Mindestens ein Teil der im Druckraum enthaltenen Betriebs¬ flüssigkeit kann von dem zweiten Bereich des Druckraums durch eine für solche Zwecke im Prinzip bekannte Strömmungs- verbindung im Kreislauf in den Arbeitsraum des Verdichters zurückgeführt werden. Es kann auch ein Teil der notwendigen Betriebsflüssigkeit aus dem Druckraum entnommen und ein weiterer Teil aus einer Fremdquelle ständig frisch zuge¬ führt werden, wobei der letztere so kühl temperiert sein kann, daß die Temperatur der Betriebsflüssigkeit auf dem gewünschten Niveau gehalten wird. Es kann auch in an sich bekannter Weise in dem Flüssigkeitsabscheider des Druck¬ raums eine Kühlvorrichtung angeordnet sein.

Die Strömmungsverbindung kann von einer gesonderen Leitung gebildet sein, die von dem zweiten Bereich des Druckraums in einen Teil geringeren Drucks des Arbeitsraums führt. Sie kann auch von einer Öffnung in der den Druckraum auf-

teilenden Wand gebildet sein, durch welche Flüssigkeit in den ersten Bereich des Druckraums und von diesem durch den Druckschlitz oder gesonderte StrömungsVerbindungen in den Arbeitsraum des Verdichters zurückfließt. Unabhängig von einer etwaigen Strömungsverbindung zur Rückführung von Be¬ triebsflüssigkeit in den Arbeitsraum des Verdichters kann in der Wand mindestens eine Niveauausgleichsöffnung geringen Querschnitts vorgesehen sein, die es im Falle der Abschaltung der Maschine gestattet, daß ein Flüssig¬ keitsüberschuß, der im Arbeitsraum beim Wiederanfahren Schwierigkeiten bereiten würde, über den ersten Bereich des Druckraums abfließt. Umgekehrt kann durch diese Öffnung auch in im zweiten Bereich des Druckraums an¬ gesammelter und zum Wiederanfahren der Pumpe benötigter Flüssigkeitsvorrat in den Arbeitsraum zurück eführt werden.

Um bei Betrieb mit Kühlung im Druckraum den Mindestflüssig- keitsstand während des gesamten Betriebes aufrechtzuerhalten kann im Flüssigkeitsabscheider des Druckraums ein Niveau¬ regler vorgesehen sein.

Durch die Erfindung erreicht man, daß bei nur geringfügiger Vergrößerung der äußeren Verdichter-Abmessungen der sonst zusätzlich notwendige Flüssigkeitsabscheider entfallen kann und trotzdem eine ausreichende Trennung von Gas und Flüssig¬ keit erreicht wird.

Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die in einer Figur einen schema¬ tischen Längsschnitt durch einen Verdichter zeigt.

Das Gehäuse des Verdichters wird von dem Saugdeckel 1 , der saugseitigen Steuerscheibe 2, dem Gehäuse 3 der Ver-

dichterstufe, der druckseitigen Steuerscheibe 4 und dem Druckraumgehäuse 5 gebildet. Diese Gehäuseteile haben im Schnitt quer zur Zeichenebene etwa übereinstimmende, kreisförmige Querschnittsgestalt.

Der Saugdeckel 1 enthält den Saugraum 6, dem das zu fördernde Gas über den oben angeordneten Saugstutzen 7 zugeführt wird. Er enthält ferner eine Nabe mit einer Wellenbohrung, die eine Dichtung 8 zur Abdichtung der Rotorwelle 9 einschließt.

Der Saugdeckel 1 ist dicht an die saugseitige Steuer¬ scheibe 2 angeschlossen, die die Saugöffnung 10 an ge¬ eigneter, bekannter Stelle enthält, die mit dem gezeich¬ neten Ort nicht übereinzustimmen braucht.

An die saugseitige Steüerscheibe 2 ist das Gehäuse 3 der Verdichterstufe dicht angeschlossen. Dieses bildet eine ringförmige Gehäusewand, deren Innenfläche 11 exzentrisch zur Welle 9 liegt und mit dem auf der Welle sitzenden Flügelrotor 12 den Arbeitsraum 13 einschließt, in welchem radial außen der gepunktet angedeutete Elüssigkeitsring umläuft, der die Flügelzellen zwischen den Flügeln außen abschließt. Im dargestellten Fall ist der Scheitel des Arbeitsraums 13, d.h. die Stelle geringsten radialen Ab- stands, zwischen der Innenfläche 14 des Gehäuseteils 3 und dem Rotor 12, geodätisch oben angeordnet.

An die Verdichterstufe schließt sich dicht die druckseitige Steuerscheibe 4 an, die die Drucköffnung 15 an bekannter, geeigneter Stelle enthält. Sie liegt stets nahe der inneren Begrenzung 16 der Flügelzellen in Umlaufrichtung kurz vor

dem Scheitel des Arbeitsraums. Im dargestellten Fall hat man sie sich daher oberhalb der Wellenhöhe vorzustellen.

Es folgt mit dichtem Anschluß das Druckraumgehäuse 5, das beispielweise von einem zylindrischen Wandteil 17 und einem ebenen, stirnseitigen Wandteil 18 gebildet ist und an das oben der Druckstutzen 19 angeschlossen ist. Darin ragt vertikal von unten bis in die Höhe der Drucköffnung 15 eine Wand 19 auf, die den ersten Druckraumbereich 20 vom zweiten Druck¬ raumbereich 21 trennt, wobei die axiale Abmessung des ersten Bereichs 20 etwa 1/3 bis 1/2 der axialen Breite des Arbeitsraums 13 beträgt, während die axiale Abmessung des zweiten Bereichs 21 etwa 2 bis 3 mal so groß ist. Der zweite Druckraumbereich 21 weist eine Ablauf- oder Über¬ lauföffnung 22 auf, deren Unterkante den Spiegel 23 im zweiten Druckraumbereich 21 bestimmt, der von der Wand 19 beträchtlich überragt wird.

Eine etwa horizontale Rippe 24 liegt oberhalb des ersten Druckraumbereichs 20 und der Wand 19 und zwingt dadurch dem aus der Drucköffnung 15 austretenden und gegen die Wand 19 prallenden Mediumstrom eine weitere Umlenkung in horizontaler Richtung auf. Es folgt jenseits der Wand 19 eine Rippe 25, die von der Rippe 14 herabragt und den Mediumsstrom nach unten umlenkt. Dort prallt er auf eine Rippe 26, die den Mediumstrom schräg nach oben ablenkt und die im zweiten Druckraumbereich 21 angesammelte Flüssig¬ keit abschirmt, um dadurch zu verhindern, daß bereits abge¬ schiedene Flüssigkeit vom Gasstrom wieder mitgerissen wird. Sie enthält eine oder mehrere Öffnungen 27 für den Durch¬ laß der abgeschiedenen Flüssigkeit nach unten. Ein Teil des von der Rippe 26 nach oben abgelenkten Mediumstroms

trifft auf die horizontale Rippe 28, die eine Fortsetzung der Rippe 24 darstellt, um anschließend von dem oberen Teil der Gehäusewand 17 horizontal umgelenkt zu werden zum Druckstutzen 19. Die Rippen 24, 28 bilden eine wirksame Abschirmung des Druckstutzens 19 von der Druck¬ öffnung 15 und denjenigen Bereichen des Mediumstroms, in welchem noch größere Anteile von mitgerissener Flüssig¬ keit zu vermuten sind.

Die Welle 9 kann innerhalb des Gehäuses an nicht gezeigter Stelle gelagert sein, beispielsweise in den SteuerSchei¬ ben 2, 4.

Der Saugdeckel 1 enthält in geodätisch tiefliegendem Bereich eine durch eine Wand 29 abgeteilte Kammer 30, die über eine Bohrung 31 mit einer nicht dargestellten Frischflüssigkeits- quelle verbunden ist. Die Kammer 30 ist durch eine Bohrung 32 mit dem Arbeitsraum 13 verbunden. Über den Weg 31, 30, 32 kann dem Arbeitsraum der Pumpenstufe daher Frischflüssigkeit in gewünschter Menge zugeführt werden.

Die druckseitige Steuerscheibe 4 enthält an geodätisch tief gelegener Stelle eine kleine Bohrung 33, durch die während des Betriebs aus dem ersten Bereich 20 des Druck¬ raums Betriebsflüssigkeit in den Arbeitsraum 13 zurück¬ strömen kann und die auch bei Verdichter-Stillstand einen Niveau-Ausgleich ermöglicht. Desgleichen enthält die Wand 19 an geodätisch tief gelegener Stelle eine kleine Bohrung 34, die dem Niveau-Ausgleich während des Verdichter-Still¬ stands dient.

Während des Betriebs saugt der Verdichter vom Saug¬ stutzen 7 über den Saugraum 6 und die Saugöffnung 10

Gas an, das im Arbeitsraum 13 verdichtet wird, um durch die Drucköffnung 15 in den ersten Bereich 20 des Druck¬ raums ausgestoßen zu werden. Dort sammelt sich Flüssigkeit an, die durch die Wand 19 vor der Drucköffnung zurückge¬ halten wird, um eine Flüssigkeitssperre gegen das Zurück¬ strömen von Gas in die Drucköffnung zu bilden. Das aus¬ strömende Gas/Flüssigkeit-Gemisch prallt gegen den oberen Teil der Wand 19, wodurch eine Trennung gefördert wird, durchläuft dann den von der Wand 19, der Rippe 24 und der Rippe 25 gebildeten, gekrümmten Kanal, in welchem eine Grobabscheidung stattfindet, um nach weiterer Ab¬ scheidung im Bereich der Rippen 26 und 28 den Druc - tutzen 19 zu erreichen, wobei auf diesem Weg die Rippen sowie die Druckraumwände Umlenkungen und Prallflächen bil¬ den, an denen sich Flüssigkeit abscheidet.

Der im zweiten Bereich 21 des Druckraums anfallende Flüssigkeitsüberschuß strömt durch den Überlauf 22 ab. Ein Teil der im Druckraum befindlichen -Flüssigkeit fließt durch die Öffnung 33 in den Arbeitsraum 13 zurück, während ein anderer Teil des Betriebsflüssigkeitsverlusts durch Frischflüssigkeitszufuhr ausgeglichen wird.

Beim Abschalten des Verdichters kann durch die Öffnungen 33, 34 ein Niveau-Ausgleich stattfinden, der zum einen sicher¬ stellt, daß im Arbeitsraum 13 der Pumpe der zum Wiederan¬ fahren notwendige Mindestflüssigkeitsvorrat vorhanden ist und andererseits dafür sorgt, daß ein etwaiger Flüssigkeits¬ überschuß durch den Überlauf 22 abläuft.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Anordnung be¬ schränkt; vielmehr können Abwandlungen gemäß den Kenntnissen

des Fachmanns vorgenommen werden. Beispielsweise kann der Verdichter mehrstufig ausgeführt sein, wobei an die Stelle der in der Zeichnung dargestellten Verdichterstufe die jeweils letzte Verdichterstufe tritt. Ferner ist die Erfindung auch anwendbar bei solchen Verdiσhterbauarten, bei denen Saug- und Druckstutzen auf derselben axialen Seite der Pumpenstufe angeordnet sind, indem in demselben Gehäuseteil getrennt voneinander sowohl Saug- und Druck¬ räume gebildet werden.