CH204331A - Einrichtung zur Verhinderung der Strahlablösung bei Turboverdichtern. - Google Patents

Description

  Einrichtung zur Verhinderung der Strahlablösung bei Turboverdichtern.    Bei     Turboverdichtern,        insbesondere        Axial-          bebläsen,    deren Lauf- und Leitschaufeln  Tragflächenprofile aufweisen, tritt an der  äussern und innern Begrenzung der     Förder-          kanäle    das bekannte Ablösen der Grenz  schicht in     Erscheinung.    Die Ablösung des  strömenden     Mediums    von den Kanalwänden  ist eine Folge der     Verluste,

      die beider Um  setzung der     Geschwindigkeitsenergie    in  Druckenergie durch Reibung und Wirbel  bildung der bis auf einen Nullwert verzöger  ten Bewegung der Grenzschicht auftreten.  Durch die Strahlablösung wird das in einer  Stufe des Verdichters erreichbare Druckver  hältnis auf einen Wert von etwa 1,25 be  schränkt. Damit werden zur Erlangung einer  bestimmten Förderleistung eine verhältnis  mässig grosse Anzahl von Verdichtungsstufen  und daher eins grosse Baulänge des     Verdich-          ters    erforderlich.     Des    weiteren werden auch  sehr grosse Wellendurchmesser notwendig,  wenn der Verdichter mit hohen Drehzahlen      trotz der infolge der grossen Baulänge herab  gesetzten kritischen Drehzahl betrieben wer  den soll.

   Die verhältnismässig grosse     Raum-          und        Gewichtsbeanspruchung    ist insbesondere  bei ortsbeweglichen Anlagen sehr nachteilig.  



  Zur Vermeidung dieser Mängel wird vor  geschlagen, die Strahlablösung der     Grenz-          schicht    durch Absaugung, ähnlich der bei  Tragflächen von Flugzeugen versuchten  A bsaugung zu verhindern.  



  Zu diesem Zwecke wird erfindungsgemäss  vorgesehlagen, gleichlaufend zu den     Förder-          kanälen    Absaugkanäle vorzusehen, die Zonen  höheren Druckes mit denen niederen Druckes  verbinden. So kann man beispielsweise eine  Verbindung zwischen dem Spalt auf der Ein  trittsseite des     Fördermittels    in das Laufrad  und dem Spalt auf der     Austrittsseite        bezw.     mit einer dazwischen     liegenden    Zone schaf  fen.

   Die gleiche     Anordnung    kann     auch    hin  sichtlich der     Leiträder    von     Axialverdichtern     -und des     Leitapparates    von     Radialverdichtern         getroffen werden. Hierdurch werden die  energielosen, im wesentlichen laminar strö  menden Teile der Grenzsehicht, die zur     Ab-          lösung        Veranlassung    geben, abgesaugt.

   Der  höhere statische Druck des abgesaugten  Fördermittels wird gleichzeitig dazu benutzt,  an der Wiedereinführungsstelle die     Grenz-          schicht    zu beschleunigen bezw. einen Energie  austausch mit dem Kernstrom herbeizufüh  ren. Infolgedessen kann das in einer Stufe  erreichbare Druclverhältnis von dem oben  angegebenen Wert von 1,25 auf etwa 1,35  bis 1,40 gesteigert werden, wodurch sich eine  Verringerung der Stufenzahl des Verdichters  ergibt und bedeutende Vorteile hinsichtlich  der Raum- und Gewichtsbeanspruchung er  langt werden.  



  In der Zeichnung sind verschiedene Aus  führungsbeispiele des Erfindungsgedankens  dargestellt.  



  Gemäss Abb. 1 ist das Laufrad 1 in Nähe  des Schaufelfusses mit Bohrungen 3 ver  sehen, die eine Verbindung zwischen dem  Spalt 4 an der Eintrittsseite und dem Spalt 5  an der Austrittsseite der von den Schaufeln 6  und dem äussern Gehäuse 7 eingeschlossenen  Förderkanäle 8 herstellen. Ein Teil des  Fördermittels wird auf der Austrittsseite  infolge des auf der Eintrittsseite     herrschen-          den    geringeren Druckes durch diese Kanäle  abgesaugt und durch die zweckmässig     düsen-          förmig    ausgebildete und zur     Strömungsricl-          tung    geneigt angeordnete Mündung 9 dem  geförderten Mittel wieder zugeführt.

   Die  Grenzschicht wird am Ende des Förderkanals  infolge des bis zur Absaugungsstelle eintre  tenden Druckabfalles beschleunigt und der  restliche Überdruck an der Einblasestelle zur  Beschleunigung bezw. Durchwirbelung der       Grenzschicht    benutzt.  



  Abb. 2 zeigt die Anordnung von entspre  chenden Absaugekanälen 13 in dem das  Laufrad 1 aussen begrenzenden Gehäuse 7.  Die Mündungen 9' sind an der Eintrittsseite  des von den Schaufeln     eingeschlossenen     Förderkanals 8 in gleicher Weise     diisenför-          mig    gestaltet.    In den Abb. 3, 4 und 5 ist die Anordnung  von in der Radscheibe 1 vorgesehenen Ab  saugekanälen 11 dargestellt, deren Absauge  öffnungen in dem Förderkanal 8 des Lauf  rades liegen. Die Absaugekanäle 11 sind  Bohrungen oder Sehlitze, die mit den radial  eingeführten Absaugeöffnungen 13 in Ver  bindung stehen. Die Absaugeöffnungen 12  sind vorzugsweise an die Stelle gelegt, an  der mit einer Ablösung der Grenzschicht zu  rechnen ist.

   Die Abb. 5 zeigt die Anordnung  des Absaugekanals bei einem Laufrad, wel  ches aus Schaufeln 14 und der Radscheibe 1  gebildet ist. Hierbei weist der Schaufelfuss  zwischen den Schaufeln eine Ausfräsung 15  auf, die durch den Hohlraum 16 und die  Bohrung 17 mit dem Spalt 4 an der Eintritts  seite verbunden ist.  



  In der Abb. 6 ist eine Einrichtung dar  gestellt, die es ermöglicht, einen Teil des  verdichteten Mittels sowohl unmittelbar aus  dem von den Schaufeln 6 eingeschlossenen  Förderkanal 8 des     Laufrades,    als auch von  der Austrittsseite des Laufrades zur Ein  trittsseite zurückzusaugen. Zu diesem Zwecke  sind Kanäle 3, die die beiden Radseiten mit  einander verbinden und Kanäle 11, die mit  der im Förderkanal     vorgesehenen    Ansauge  öffnung 12 in Verbindung stehen, vor  gesehen.  



  Die Abb. 7 zeigt die Doppelanordnung  der Absaugekanäle sowohl an der innern  als auch an der äussern Kanalbegrenzung.  Die Absaugung wird durch die in dem Lauf  rad 1 vorgesehenen Kanäle 3 und 11 und die  in dem Gehiäuse 7 angeordneten Kanäle 13  und 1.8     bewirkt.    Der Kanal 18 steht hierbei  in     Aeieher    Weise wie der Kanal 11 durch  eine innerhalb des     Förderkanals    8 liegende       >ffnung        ?0    mit diesem in Verbindung.  



       Dio        Absaugekanäle    können, wie in bezug       auf    die     Abb.    1 bis 7 für die Laufräder     be-          chrieben,    auch bei den Leiträdern des Ver  dichters angeordnet ,sein. Dies zeigt     Abb.    B.  Hierbei sind die Leiträder 22,     23    so aus  gebildet:,     dass    ein Teil des verdichteten Mit  tels von der Austrittsseite her durch den  Spalt 4, den Kanal 24 und den Spalt 5 dem      Fördermittel auf der Eintrittsseite des     Leit-          apparates    wieder zugeführt wird.

   Auch in der  äussern Begrenzung 25 des von den     Leit-          schaufeln    26 eingeschlossenen Förderkanals  kann eine Absaugung durch den Kanal 27  herbeigeführt werden.  



  In Abb. 9 ist ein Axialverdichter dar  gestellt, bei dem die Absaugung sowohl  innerhalb der den Förderkanal begrenzenden  Laufschaufeln 6, als auch innerhalb der  Leitschaufeln 26 vorgenommen wird. Die  Ausbildung und Anordnung der Kanäle  kann aber auch in gleicher oder ähnlicher  Weise wie bei den Ausführungen nach den  Abb. 1 bis 7 unter Anpassung an die jewei  lige Ausbildung des Leitapparates und der  Radscheiben erfolgen.  



  Die Absaugung lässt sich, wie Abb. 10  zeigt, auch in vorteilhafter Weise bei Radial  verdichtern zur Anwendung bringen, indem  der Leitapparat 30 mit Absaugekanälen 31,  32 ausgestattet wird, die die Absaugeöffnun  gen 34 im Leitkanal 35 mit der Eintrittsseite  des     Leitapparates    verbinden. Durch eine  solche Bauart wird es möglich, den Aussen  durchmesser des Gehäuses wesentlich herab  zusetzen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Einrichtung zur Verhinderung der Strahl ablösung innerhalb der Förderkanäle von Turboverdichtern, dadurch gekennzeichnet, dass gleiehlaufend zu den Förderkanälen Ab saugekanäle vorgesehen sind, welche Kanal zonen höheren Druckes mit denen niederen Druckes verbinden. UNTERANSPRÜCHE: 1. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Laufrad spalt auf der Eintrittsseite des Förder- mittels mit dem Laufradspalt auf der Austrittsseite durch besondere Absauge kanäle verbunden ist. 2. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Absaugekanäle in der Lauf radscheibe vorgesehen sind, 3.

   Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass Absaugekanäle in dem das Laufrad umgebenden Gehäuseteil an geordnet sind. 4. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Laufrad spalt auf der Eintrittsseite des Förder- mittels mit innerhalb der Laufradkanäle angeordneten Absaugeöffnungen durch Absaugekanäle verbunden sind. 5. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruoh 1, dadurch gekennzeich net, dass die Absaugekanäle sowohl in der Laufradscheibe als auch in dem das Laufrad umgebenden Gehäuseteil an geordnet sind. 6.

   Einrichtung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Laufradspalt auf der Eintrittsseite des Fördermittels mit dem Laufradspalt auf der Austritts seite und ausserdem mit innerhalb der Laufradkanäle angeordneten Absauge öffnungendurch A'bsaugekanäle verbun den ist. 7. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Absauge kanäle in .den Leiträdern vorgesehen .sind. B. Einrichtung nach Patentanspruch- und Unteranspruch 1, dadurch :gekennzeich net, da.ss auch Absaugekanäle in ,den die Leiträder umgebenden Gehäuseteilen an geordnet sind. 9.

   Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1, 7 und 8, dadurch .ge kennzeichnet, dass der Laufradspalt auf der Austrittsseite .des Fördermittels aus dem Laufrad mit innerhalb der Leitrad kanäle angeordneten Absaugeöffnungen durch Absaugekanäle verbunden ist. 10.

   Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, .dass auch Absaugekanäle sowohl im Leitrad, als auch in den das Leitrad um- ,gebenden Gehäuseteilen angeordnet sind. 11. Einrichtung nach Patentanspruch. und den Unteransprüchen 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass auch der Laufrad spalt vor dem Leitrad mit dem Laufrad- spalt hinter dem Leitrad und ausserdem mit innerhalb der Leitradkanäle angeord neten Absaugeöffnungen durch Absauge kanäle verbunden ist. 72.

   Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Absauge kanäle in den Laufrädern und den Leit- rädern angeordnet sind. 13. Einrichtung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündungen der Laufradspalte zur Strömungsrichtung geneigt angeordnet sind. 14. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1, 2 und 13, dadurch gekennzeiehnet, dass die La.ufradspalte auf der Eintrittsseite des abgesaugten Fördermittels als Ringdüsen ausgebildet ist.