Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsringverdichter gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Stand der Technik

Die Druckschrift EP 0 565 232 Bl offenbart in Figur 1 1 einen zweistufigen Flüssigkeitsringverdichter, wobei die beiden Stufen in Drehrichtung nacheinander angeordnet sind, sodass der

Flüssigkeitsringverdichter zwei in Umfangsrichtung beabstandet angeordnete Kompressionszonen aufweist. Der

Flüssigkeitsringverdichter weist ein elliptisch verlaufendes Gehäuse auf, innerhalb welchem der Rotor der Pumpe angeordnet ist. Dieser Flüssigkeitsringverdichter weist den Nachteil auf, dass deren Wirkungsgrad nicht optimal ist. - -

Darstellung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es einen wirtschaftlich vorteilhafteren Flüssigkeitsringverdichter zu bilden, welche insbesondere einen verbesserten Wirkungsgrad aufweist.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Flüssigkeitsringverdichter aufweisend die Merkmale von Anspruch 1. Die Unteransprüche 2 bis 10 betreffen weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen.

Die Aufgabe wird insbesondere gelöst mit einem

Flüssigkeitsringverdichter umfassend ein Ringgehäuse sowie ein Schaufelrad, wobei das Schaufelrad innerhalb des Ringgehäuses angeordnet ist und um eine Drehachse und in eine Drehrichtung drehbar gelagert ist, wobei das Schaufelrad eine Mehrzahl von in Drehrichtung gegenseitig beabstandet angeordnete Schaufeln aufweist, und wobei das Ringgehäuse eine zum Schaufelrad hin ausgerichtete, in Umfangsrichtung verlaufende Gehäuseinnenwand aufweist, wobei die Gehäuseinnenwand einen ersten Teilabschnitt und einen dritten Teilabschnitt aufweist, die bezüglich der Drehachse gekrümmt, vorzugsweise kreisförmig und mit einem

Exzentrizitätskrümmungsradius verlaufen, und die bezüglich der Drehachse gegenüberliegend und gegenseitig symmetrisch verlaufend angeordnet sind, und wobei die Gehäuseinnenwand einen zweiten Teilabschnitt aufweist, der den ersten Teilabschnitt mit dem dritten Teilabschnitt verbindet, und wobei der zweite Teilabschnitt zwischen dem ersten Teilabschnitt und dem dritten Teilabschnitt einen

Exzentrizitätspunkt aufweist, welcher in zur Drehachse radialen Richtung bezüglich einer durch die Aussenkanten der Schaufeln definierten Kreisbahn einen maximalen Abstand aufweist, und wobei - -

der zweite Teilabschnitt zwischen dem Exzentrizitätspunkt und dem dritten Teilabschnitt in Drehrichtung aus einem fünften und einem sechsten Teilabschnitt besteht, wobei der fünfte Teilabschnitt einen gekrümmten Verlauf aufweist mit Krümmungsradien die grösser sind als der Exzentrizitätskrümmungsradius des ersten Teilabschnittes, und wobei der sechste Teilabschnitt einen gekrümmten Verlauf aufweist mit Krümmungsradien die kleiner sind als der

Exzentrizitätskrümmungsradius des ersten Teilabschnittes, und wobei der fünfte und sechste Teilabschnitt an deren Übergangsstelle gegenseitig tangential verlaufen, und wobei innerhalb des

Ringgehäuses eine Ein- und Auslassvorrichtung angeordnet ist, welche eine Auslassöffnung aufweist, wobei sich die Auslassöffnung innerhalb des Bereichs zwischen dem Exzentrizitätspunkt und dem dritten Teilabschnitt in Drehrichtung streckt. Die sich in

Drehrichtung erstreckende Auslassöffnung erstreckt sich

vorzugsweise entlang eines Teilabschnittes des Bereichs zwischen dem Exzentrizitätspunkt und dem dritten Teilabschnitt.

Der Verlauf der Gehäuseinnenwand des erfmdungsgemässen

Flüssigkeitsringverdichters weist den Vorteil auf, dass das

Ausstossen im Bereich der Auslassöffnung vorteilhafter erfolgt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Volumen des

Flüssigkeitsringverdichters im Bereich der Auslassöffnung in

Drehrichtung zunehmend verkleinert, was zur Folge hat, das das vom Flüssigkeitsringverdichter zu pumpende Fluid im Bereich der

Auslassöffnung eine Druckerhöhung erfährt, sodass das zu

pumpende Fluid mit einem höheren Druck zur Auslassöffnung hin gefördert wird. - -

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die

Gehäuseinnenwand des erfmdungsgemässen

Flüssigkeitsringverdichters derart ausgestaltet, dass sich der

Ansaugraum des Flüssigkeitsringverdichters im Bereich der

Einlassöffnung in Drehrichtung zusätzlich vergrössert, was zur Folge hat, dass der Flüssigkeitsringverdichter ein grösseres

Ansaugvolumen aufweist, sodass eine grössere Menge des zu pumpenden Fluids über die Einlassöffnung in das Ansaugvolumen gelangt.

Der erfindungsgemässe Flüssigkeitsringverdichter könnte auch als Flüssigkeitsringpumpe, Flüssigkeitsringvakuumpumpe oder

Flüssigkeitsringkompressor oder Flüssigkeitsringvakuumkompressor bezeichnet bzw. eingesetzt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen im Detail erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die zur Erläuterung der Ausführungsbeispiele verwendeten

Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen senkrecht zur Achse des Schaufelrades verlaufenden Schnitt durch einen Flüssigkeitsringverdichter umfassend ein

Gehäuse sowie einen Rotor;

Fig. 2 einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines

Flüssigkeitsringverdichters;

Fig. 3 eine Detailansicht des linken Teils der in Figur 2 dargestellten Flüssigkeitsringverdichters; - -

Fig. 4 eine Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiel eines

Flüssigkeitsringverdichters;

Fig. 5 einen Schnitt durch Figur 1 entlang der Schnittlinie B-B. Grundsätzlich sind in den Zeichnungen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Wege zur Ausführung der Erfindung Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen erfmdungsgemässen

Flüssigkeitsringverdichter 1. Der Flüssigkeitsringverdichter 1 umfasst ein Flüssigkeitsringverdichtergehäuse 2 mit einem

Innenraum 2a, wobei im Innenraum 2a ein drehbares Schaufelrad 4 angeordnet ist, wobei das Schaufelrad 4 eine Vielzahl von in

Umfangsrichtung gegenseitig beabstandet angeordnete Schaufeln 4a aufweist, und wobei das Schaufelrad 4 um ein Drehzentrum 4b drehbar gelagert ist. In Zentrum des Flüssigkeitsringverdichters 1 ist eine fest stehende Ein- und Auslassvorrichtung 6 angeordnet, welche zwei in Umfangsrichtung verlaufende Einlassöffnungen 7 und zwei in Umfangsrichtung verlaufende Auslassöffnungen 8 aufweist. Die Ein- und Auslassvorrichtung 6 wird auch als innerer Verteiler bezeichnet. Der Flüssigkeitsringverdichter 1 ist im dargestellten

Ausführungsbeispiel als zweiflutige Pumpe ausgestaltet, indem diese zwei Einlassöffnungen 7, zwei Auslassöffnungen 8 und zudem zwei gegenseitige Kompressionsräume 10a aufweist. Der Innenraum 2a ist in Umfangsrichtung durch eine Gehäuseinnenwand 3 begrenzt, welche das Schaufelrad 4 in Umfangsrichtung von Aussen

umschliesst, wobei die Gehäuseinnenwand 3 zum Schaufelrad 4 hin ausgerichtet ist. Die Gehäuseinnenwand 3 umfasst eine Mehrzahl von Teilabschnitten 3a - 3n, welche gemeinsam die in - -

Umfangsrichtung verlaufende Gehäuseinnenwand 3 ausbilden. Im Innenraum 2a befindet sich eine Flüssigkeit, welche vom Schaufelrad 4 in Drehrichtung 5 gefördert wird, und welche einen Flüssigkeitsring 9 mit einer Grenzlinie 9a ausbildet. Der Raum zwischen der

Grenzlinie 9a und der Ein- und Auslassvorrichtung 6 bildet einen Förderraum 10, innerhalb welchem ein Gas von der Einlassöffnung 7 zur Auslassöffnung 8 gepumpt wird. Wie in Figur 1 dargestellt, ist der Förderraum 10 in Umfangsrichtung in eine Mehrzahl nacheinander folgende und durch jeweils eine Schaufel 4a gegenseitig begrenzte Teilförderräume 10a aufgeteilt, wobei sich das Volumen der

Teilförderräume 10a im Bereich der Einlassöffnung 7 in Richtung 9b vergrössert und dadurch eine Saugbewegung ausführt, und wobei sich das Volumen der Teilförderräume 10a zur Auslassöffnung 8 hin in Richtung 9c verkleinert, wodurch eine Kompressionsbewegung ausgeführt wird. Dieser Pumpvorgang findet sowohl in dem in Figur 1 links oben dargestellten Förderraum 10 beziehungsweise den

Teilförderräumen 10a als auch in dem rechts unten dargestellten Förderraum 10 beziehungsweise den Teilförderräumen 10a statt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Gehäuseinnenwand 3 einen ersten Teilabschnitt 3d und einen dritten Teilabschnitt 3f auf, welche konzentrisch zum Drehzentrum 4b des Schaufelrades 4 verlaufen und zum Drehzentrum 4b einen Abstand R

beziehungsweise einen Exzentrizitätsradius R _e , auch als

Exzentrizitätskrümmungsradius R _e bezeichnet, aufweisen. Ein zweiter Teilabschnitt 3e verläuft zwischen dem ersten Teilabschnitt 3d und dem dritten Teilabschnitt 3f. Ein vierter Teilabschnitt 3g verläuft zwischen dem dritten Teilabschnitt 3f und dem ersten

Teilabschnitt 3d. Die Gehäuseinnenwand 3 weist an den Übergängen der Teilabschnitte 3d,3e,3f,3g jeweils eine Knickstelle Kl , K2, K3, K4 - -

auf. Diese können kantig, eckig oder auch abgerundet ausgestaltet sein. Der Flüssigkeitsringverdichter 1 weist ein ersten Zentrum I Ia sowie ein zweites Zentrum I Ib auf, welche bezüglich dem

Drehzentrum 4b des Schaufelrades 4 um dieselbe Länge beabstandet sind. Die strichlierte Linie 1 1c zeigt einen Kreis mit erstem Zentrum I Ia und Exzentrizitätsradius R _e . Die strichlierte Linie 1 ld zeigt einen Kreis mit zweitem Zentrum I Ib und Exzentrizitätsradius R _e . Die Gehäuseinnenwand 3 weist zudem zwei gegenüberliegende

Exzentrizitätspunkte 3h auf, an welchen die Gehäuseinnenwand 3 bezüglich dem Drehzentrum 4b den grössten Abstand aufweist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung verläuft die Gehäuseinnenwand 3 entlang des zweiten Teilabschnittes 3e derart, dass der zweite

Teilabschnitt 3e keine Knickstellen aufweist, und dass der zweite Teilabschnitt 3e Abschnitte mit unterschiedlichen Krümmungsradien aufweist. In der am meisten bevorzugten Ausgestaltung weist die Gehäuseinnenwand 3 entlang des zweiten Teilabschnittes 3e im Bereich des Öffnungspunktes 7a der Einlassöffnung 7 und / oder im Bereich des Schliesspunktes 8b der Auslassöffnung 8

Krümmungsradien Rl, Rk auf, die kleiner ist als der

Exzentrizitätsradius R _e , wogegen der zweite Teilabschnitt 3e

dazwischen Krümmungsradien Rm, Ri aufweist, die grösser sind als der Exzentrizitätsradius R _e . Diese Ausgestaltung des Verlaufs der Gehäuseinnenwand 3 hat zur Folge, dass die Saugbewegung 9b der Grenzlinie 9a vergrössert beziehungsweise verstärkt wird, und dass die Kompressionsbewegung 9c der Grenzlinie 9a vergrössert beziehungsweise verstärkt wird, was eine Vergrösserung der

Pumpleistung des Flüssigkeitsringverdichters 1 zur Folge hat. Die Radien Ri, Rk, Rl, Rm können sich in Umfangsrichtung verändern. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann jeder der Radien Ri, Rk, Rl, Rm jedoch auch einen konstanten Wert aufweisen. - -

Figur 2 zeigt in einem Schnitt senkrecht zur Drehachse 4b ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Flüssigkeitsringverdichters 1 mit Gehäuse 2 und Gehäuseinnenwand 3, wobei die

Flüssigkeitsringpump 1 ausser Betrieb ist und sich deshalb im

Innenraum des Flüssigkeitsringverdichters 1 kein Fluid befindet. Der Flüssigkeitsringverdichter 1 weist, wie bereit in Figur 1 beschrieben, eine Gehäuseinnenwand 3 mit in Umfangsrichtung nacheinander verlaufend angeordnetem ersten, zweite, dritten und vierten

Teilabschnitt 3d,3e,3f,3g und dazwischen angeordneten Knickstellen beziehungsweise Übergangsbereiche K1 ,K2,K3,K4 auf. In diesem Ausführungsbeispiel weisen im Teilabschnitt 3e alle vier Radien Ri, Rk, Rl, Rm einen konstanten Wert auf. Die beiden Radien Rm und Ri sind grösser als der Exzentrizitätsradius R _e , wogegen die beiden Radien Rk und Rl kleiner sind als der Exzentrizitätsradius R _e . In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Teilabschnitt 3e keine Knickstellen auf, was bedeutet, dass die Teilabschnitte mit Radien Rl, Rm, Ri, Rk an deren Übergangsstellen ul , 3h und u4 in

Drehrichtung 5 gegenseitig tangential verlaufen, sodass diese

Übergangsstellen ul , 3h und u4 keinen Knick beziehungsweise keine Unstetigkeit aufweisen.

Figur 3 zeigt eine Detailansicht des linken oberen Teils der in Figur 2 dargestellten Flüssigkeitsringverdichters 1. Der zweite Teilabschnitt 3e umfasst die folgenden vier in Drehrichtung 5 nacheinander folgenden Abschnitte, einen siebten Teilabschnitt 31 mit

Krümmungsradius Rl, einen achten Teilabschnitt 3m mit

Krümmungsradius Rm, welcher nach der Übergangsstelle u4 folgt, einen fünften Teilabschnitt 3i mit Krümmungsradius Ri, welcher nach dem Exzentrizitätspunkt 3h folgt, und einem sechsten - -

Teilabschnitt 3k mit Krümmungsradius Rk, welcher nach der

Übergangsstelle ul folgt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung verläuft der zweite Teilabschnitt 3e spiegelsymmetrisch bezüglich einer durch die Punkte 3h und 4b verlaufenden Achse. Die Kreisbahn K stellt die durch die Aussenkante (4c) der Schaufeln 4a des Schaufelrades 4 beschriebenen Kreises dar. Der Abstand A zwischen der Kreisbahn K und der Gehäuseinnenwand 3 nimmt ausgehend vom Bereich des Öffnungspunktes 7a der Einlassöffnung 7 in Drehrichtung 5 zu, und weist im Exzentrizitätspunkt 3h den grössten Wert AI auf. Der Abstand A reduziert sich daraufhin bis zum Bereich des

Schliesspunktes 8b der Auslassöffnung 8. Figur 3 zeigt auch die Kreislinie 1 1c, welche durch eine Kreis mit Exzentrizitätsradius R _e und dem ersten Zentrum I Ia definiert ist. Die Gehäuseinnenwand 3 verläuft nun entlang des fünften und sechsten Teilabschnittes 3i, 3k derart, dass der Krümmungsradius Ri einen grösseren Wert aufweist als der Exzentrizitätsradius R _e , sodass sich der fünfte Teilabschnitt 3i weiter von der Kreislinie 1 1c entfernt, und dass der

Krümmungsradius Rk einen kleineren Wert aufweist als der

Exzentrizitätsradius R _e , sodass sich der sechste Teilabschnitt 3k der Kreislinie 1 1c wieder annähert. Der sechste Teilabschnitt 3k ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung wie in Figur 3 dargestellt entlang der Auslassöffnung 8 verlaufend angeordnet, um durch den Verlauf der Gehäuseinnenwand 3 entlang des sechsten Teilabschnittes 3k eine erhöhte Kompressionsbewegung 9c auf den Flüssigkeitsring 9 beziehungsweise auf dessen Grenzlinie 9a zu bewirken, um dadurch die Förderwirkung zur Auslassöffnung 8 hin zu erhöhen.

Figur 4 zeigt ein weiters Ausführungsbeispiel eines Verlaufs der Gehäuseinnenwand 3. Im Wesentlichen ist die linke Hälfte des zweiten Teilabschnittes 3e dargestellt, welche einen fünften - -

Teilabschnitt 3i und einen sechsten Teilabschnitt 3k umfasst. Der fünfte Teilabschnitt 3i weist einen Krümmungsradius Ri mit

Drehzentrum zi auf. Der sechste Teilabschnitt 3k weist einen

Krümmungsradius Rk mit Drehzentrum zk auf. Die Radien Ri,Rk und die Drehzentren zi,zk sind derart bemessen und angeordnet, dass die Tangenten des fünften und sechsten Teilabschnittes 3i,3k an der Übergangsstelle ul identisch sind, sodass die Übergangsstelle ul keinen Knick beziehungsweise keine Unstetigkeit aufweist. Zum besseren Verständnis ist in Figur 4 zudem noch strichliert die

Kreislinie 1 1c mit Exzentrizitätsradius R _e und Drehzentrum I Ia dargestellt, sowie strichliert die Kreislinie 4c mit Drehzentrum 4b des Schaufelrades 4 und mit Exzentrizitätsradius R _e . Die beiden

Krümmungsradien Ri, Rk weisen im dargestellten

Ausführungsbeispiel einen konstanten Wert auf, wobei Ri grösser als R ist und wobei Rk kleiner als R ist. Die Radien Ri,Rk und die

Drehzentren zi,zk können in einer Vielzahl von Möglichkeiten bemessen und angeordnet sein, derart, dass die Tangenten des fünften und sechsten Teilabschnittes 3i,3k an der Übergangsstelle ul identisch sind. Die Krümmungsradien Ri, Rk könnten in

Drehrichtung 5 jedoch auch variierende Werte aufweisen,

vorzugsweise derart, dass die Radien Ri grösser sind als R und dass die Radien Rk kleiner sind als R, und vorzugsweise derart, dass die Tangenten des fünften und sechsten Teilabschnittes 3i,3k an der Übergangsstelle ul identisch sind.

Figur 5 zeigt eine Teilansicht eines Schnittes durch den in Figur 1 dargestellten Flüssigkeitsringverdichter 1 entlang der Schnittlinie B- B. Daraus ist der Verlauf des Schaufelrades 4 mit Schaufel 4a innerhalb des Gehäuses 2 ersichtlich.