Kreiselradverdichter mit axialem Fördergutdurchtritt. Die Erfindung betrifft einen Kreiselrad- verdichter mit axialem Fördergutdurchtritt und befasst sich mit -der Regelung desselben. Wenn der Verdichter bei unveräuderter Drehzahl eine kleinere als,die normale Luft menge verdichten soll, wird bisher in der Saug- oder Druckleitung der Durchfluss- querschnitt,durch eine Drossel irgendwelcher Art verringert.
Dass hierbei; der Wirkungs grad und,der Lieferdruck sich in unerwünsch ter Weise ändern, ist bekannt. Da alle Teile der Läuferbes-chaufelung nach wie vor dem Luftstrom -ausgesetzt bleiben., sind sie auch weiterhin an der Förderung beteiligt.
Da jedoch der verringerte Leitungsquerschnitt nur weniger Luftdurchtritt durch den Ver dichter gestattet, entstehen an den Schaufeln Ablösungserscheinungen, und ausserdem tritt an der Nabe Rückströmen der am äussern Umfang geförderten Luft ein.
Um dies zu vermeiden, sind erfindungs- g o emäss zwiechen Leitschaufeln und Lauf- schaufeln verstellbare Abdeckvorrichtungen, z.
B. in Gestalt der bekannten Irisblenden, angeordnet, die den ringförmigen Durchtritts- querschnitt für das Fördergut auf verschie den grosse konzentrische Querschnitte zu ver engen gestatten.
Baut man ferner in die Leitschaufel- und in die: Laufich .ufelkanäle Führungsbleche ein:, die die Schaufelkanäle in konzentrische Abschnitte unterteilen, dann arbeitet ein, solcher Verdichter bei ver- kleinerter Fördermenge *wie ein Verdichter mit entsprechend verkürzten Schaufeln, hei dem der äusslere Teil des Läufers leer mitläuft.
Daher ist seine Wirkungsweise auch faste ebenso gut wie bei einem entsprechend klei neren Verdichter im normalen Betriebs- punkt; sie unterscheidet sich nur durch un- wesentlich: höhere Rad!reibungs- und Aus tauschverluste. Auch bei verkleinerter Luft menge ändern sich die Strömungsformen an den beaufschlagten Teilen des Rades nicht.
Dieses Konetanth@alten der Ein- und Aus, trittsdreiecke bedeutet, dass auch die Förder- höhe (spez._ Verdichtungsarbeit) nahezu un- verändert bleibt. Der Verdichter bekommt damit eine flache Kennlinie; der grösste Nach teil des einfachen Axialverdichters ist damit vermieden.
Es können nun jedoch- je nach dem Ver- wendun,o"szweck - noch andere Anforderun gen an das Betriebsverhalten des Verdieh.ter:s, z. B. der Wunsch nach gleichzeitiger Ver änderung der Förderhöha, gestellt werden.
Eine derartige weitgehendeebelunbs-'' möglichkeit wird erreicht, wenn man die ver stellbaren Abdeckvorrichtungen derart auis- bi.ldet, dass der ringförmige Durchtrit.tsquer- schnitt abwechselnd bei einem Rad von aussen nach innen, beim nächsten Rad von innen nach aussen verengt werden kann. Diese Art der Läuferabdeckung ermöglicht es, bei verkleinerter Luftmenge je nach Wunsch auch andere Förderhöhen zu erzie len.
Die gewöhnlich mit tragflügelähnlichen Profilen versehene Laufschaufel wird nicht mehr in :achsparallelen Zylinderflächen, son dern schräg dazu durchströmt. Ihr Verhalten ähnelt damit dem des bekannten "schieben den Flügels". Entsprechend den andern Eigenschaften dieses Flügels müssen die Ein- und Austrittsdrücke der Strömung anders sein als bisher, wenn die Verdichtung mit den kleinstmöglichen Verlusten erfolgen soll.
Die Förderhöhe H hängt aber in bekann ter Weise von der Art .de=r Zu- und Abströ- mung und der Umfangsgeschwindigkeit ab gemäss der Formel:
EMI0002.0028
(Eulersche Gleichung).
Hierbei ist bekannt lich g die Erdbeschleunigung, u1, u#. die Umfangvges-chwindigkeit a.m Rad eintritt be@zw. Austritt des betrachte ten Luftteilchens, C"", c3,
1 die Umfangskomponente der Absolut g esa huindig o keit des betrachteten Luft- , teilchens am Ein- bezw. Austritt.
Wie erwähnt, können die Grössen c"" und c3" durch das schräge Anströmen der Schaufeln
EMI0002.0055
gegenüber <SEP> dein <SEP> Normalbetrieb <SEP> geändert <SEP> wer den, <SEP> ohne <SEP> dass <SEP> Ablösuiib <SEP> und <SEP> die <SEP> damit <SEP> ver-.
<tb> bundene <SEP> jVirkunbsgradverschlechterung <SEP> ein tritt. <SEP> Die <SEP> Förderhöhe <SEP> kann <SEP> also <SEP> auf <SEP> diese
<tb> Weise <SEP> in <SEP> 4schrä.nkteni <SEP> Masse <SEP> geändert <SEP> wer den. <SEP> Eine <SEP> wesentlich <SEP> wirksamere <SEP> Förder höhen@ä.aderung <SEP> lässt <SEP> sich <SEP> jedoch <SEP> dadurch <SEP> er reichen, <SEP> dass <SEP> nach <SEP> dem <SEP> letzten <SEP> Vorschlag <SEP> ver schiedeneWerte <SEP> <I>tr_.
<SEP> c.;"</I> <SEP> mit <SEP> verschiedenenWer ten <SEP> 241 <SEP> . <SEP> c"" <SEP> verknüpft <SEP> werden. <SEP> Durch <SEP> eine <SEP> der artige <SEP> Verknüpfung <SEP> ist <SEP> eine <SEP> sehr <SEP> weitgehende
<tb> Änderung <SEP> der <SEP> Förderhöhe <SEP> nach <SEP> oben <SEP> oder
<tb> unten <SEP> möglich, <SEP> je <SEP> nachdem, <SEP> ob <SEP> die <SEP> Strömung
<tb> ,durch <SEP> das <SEP> Rad <SEP> schräg <SEP> nach <SEP> aussen <SEP> oder <SEP> innen
<tb> erfolgt, <SEP> und <SEP> je <SEP> nachdem, <SEP> ob <SEP> die <SEP> @esehwindib keiten <SEP> c.;
" <SEP> und <SEP> c"" <SEP> im <SEP> Sinne <SEP> der <SEP> Drehbewe bung <SEP> (positives <SEP> Vorzeichen) <SEP> oder <SEP> entgegen gesetzt <SEP> berichtet <SEP> sind <SEP> (negatives <SEP> Vorzeichen).
<tb> Wenn <SEP> man <SEP> beispielsweise <SEP> bei <SEP> der <SEP> verkleiner ten <SEP> Fördermenge, <SEP> für <SEP> die <SEP> diese <SEP> Regelung <SEP> wie
<tb> ersichtlich <SEP> nur <SEP> möglieli <SEP> ist, <SEP> eine <SEP> besonders
<tb> grosse <SEP> Förderhöhe <SEP> anstrebt <SEP> und <SEP> die <SEP> Werte
<tb> c"" <SEP> und <SEP> e"" <SEP> positiv <SEP> sind, <SEP> so <SEP> muss <SEP> ic.@ <SEP> im <SEP> Ver h;
ältnis <SEP> zu <SEP> u1 <SEP> möglichst <SEP> gross <SEP> sein. <SEP> Die <SEP> Luft
<tb> muss <SEP> also <SEP> innen <SEP> ein- <SEP> und <SEP> aussen <SEP> austreten.
<tb> Die <SEP> im <SEP> Normalfall <SEP> als <SEP> Axialverdichter <SEP> arbei tende <SEP> Maschine <SEP> nähert <SEP> sich <SEP> dadurch <SEP> dem
<tb> Radialverdichter <SEP> mit <SEP> seiner <SEP> bekanntlich <SEP> be sonders <SEP> grossen <SEP> Förderhöhe.
<tb> In <SEP> der <SEP> Zeichnung <SEP> sind <SEP> zwei <SEP> Ausführungs beispiele <SEP> von <SEP> Verdichtern <SEP> nach <SEP> der <SEP> Erfindung
<tb> dargestellt, <SEP> und <SEP> zwar <SEP> zeigen
<tb> F'ig. <SEP> 1. <SEP> einen <SEP> Längsschnitt <SEP> durch <SEP> einen
<tb> Teil <SEP> des <SEP> Verdieliters <SEP> mit:
<SEP> ständig <SEP> axialem
<tb> Förderbu.Idurehtritt,
<tb> Fib. <SEP> \? <SEP> einen <SEP> Quersehnitt <SEP> nach <SEP> der <SEP> Linie
<tb> II-II <SEP> der <SEP> Fi,g. <SEP> 1,
<tb> F'ib. <SEP> 3 <SEP> einen <SEP> @ärigsschnitt <SEP> durch <SEP> einen
<tb> Teil <SEP> des <SEP> Verdiieliters <SEP> mit <SEP> teilweise <SEP> radialem
<tb> Fördergutdurchtritt <SEP> bei <SEP> Verminderung <SEP> der
<tb> Fördermenge.
<tb> Die <SEP> Fit(),. <SEP> 1 <SEP> zeigt <SEP> einen <SEP> Teil <SEP> eines <SEP> mehr stufigen <SEP> Verdichters, <SEP> und <SEP> zwar <SEP> einen <SEP> Kranz
<tb> von <SEP> Laufschaufeln <SEP> 1, <SEP> die <SEP> an <SEP> der <SEP> Welle <SEP> \? <SEP> be festigt <SEP> sind, <SEP> und <SEP> zwei <SEP> benachbarte <SEP> Kränze
<tb> von <SEP> Leitschaufeln <SEP> 3, <SEP> die <SEP> ain <SEP> Gehäuse <SEP> 4 <SEP> be festigtsind.
<SEP> Die <SEP> Abdeckvorrichtung <SEP> kann <SEP> so- wohl bei einstufigen als. auch bei Verdichtern mit beliebig vielen Stufen Verwendung finden, wobei bei mehrstufigen Verdichtern ent@vecler alle oder nur ein Teil der Lauf räder abgedeckt werden können.
Die Abdech- vorrichtung weist die Form einer Irisblende auf und besteht aus den bogenförmigen Blechen 5, die einerseits. mittels der Zapfen v", :m Ring 7 und arnden:eits mittels der Zapfen 8 in Langlöchern 9 des Gehäuses 1 drehbar geluagert sind.
Beim Verdrehen dass Ringes mittels des Hebels 10 werden die Bleche 5 durch ihre Zapfen 8 :o in :den Lünglöchern 9 geführt, dass sich die Enden mit den Zapfen 8 nach aussen bezw. innen bewegen und dabei den freien Durchströmquerschnitt vergrössern bezw. verkleinern. Zur Verstellung der Blecha 5 kann natürlich auch jede andere be- lie'bige Vers-tellmöglichkeit verwendet wer den, z.
B. eine Schraubenspindel oder Zahn räder. Die Verstellung erfolgt entweder für jede Irisblende einzeln oder für alle gemein sam von Hand oder durch einen Regler.
Die Leitsch;aufelkanäle sind :durch :die Führungsbleche 11 unterteilt, welche es er möglichen, die abgedeckten Schaufelteile vom Fördergutdurchtritt vollkommen auszu schalten, so dass störende Nebenströmungen in den abgedeckten Schaufelteilen vermieden werden. Bei den Laufschaufeln ist eine so weitgehende Unterteilung wie bei den Leit- schaufeln praktisch nicht gut durchführbar, weil die Fliehkräfte an den Leitblechen in dien äussern Kanalteilen zu gross wären.
Durch die weitgehende Unterteilung der Leit- schaufedkanäle ist :eine entsprechende Unter teilung :der Laufschaufelkanäle auch kaum erforderlich. Lediglich für die unterste Ab decks:tufe, also für :die geringste Förder menge, ist ein Führungsblech 12 in den Lauf - .schaufelkanälen vorgesehen. Neben der guten Führung aller Luft besteht ein weiterer Vor teil der Führungsbleche 11 und 12 :
darin, dass sie ein Abweichen der Strömung vom soggenannten "Drallsatz" ermöglichen, ohne dass wesentliche mit Verlusten verbundene Querströmungen in radialer Richtung auf treten. Ein solches Abweichen vom Drallsatz kann aber auch bereits bei dem Normal- betriebspunkt :des Verdichters erwünscht sein.
Die Fig. B zeigt einen. Schnitt durch einen Verdichter, bei dem :die aus den Blechen 5 gebildeten Irisblenden vor und hinter jedem Laufrad 1 :derart. angeordnet sind, :
dass in einem Fall der Durchsströmquem,chnitt von aussen nach innen verkleinert und im andern Falle edier Durchströmquerschnitt, der am äussern Umfang liegt, von innen nach aussen verkleinert werden kann.. Die Verstellung der Blendenbleche 5 erfolgt wieder :durch d:
reh- bare Ringe 7 für die Blenden, die von aussen nach innen abdecken, und @durehdrehbare Ringe 13, 14 und 15 für die Blenden, die von innen nach aussen abdecken. Der Teil 3a der Leitschiaufel 3 wird mit dem Ring 13 etwas verdreht.
Die Wirkung der Leitrad- bes,chaufeluung wird -dadurch jedoch nicht beeinflusst, sonclerndurch Anwendung des Spaltflügelpxinzipes unter Umständen sogar verbessert. Die Bleche 5 der durch den Ring 13 verstellten Blende werden durch einen Teil 16 .des Kranzes 17 ,gehalten, :der über die Leitschaufeln 3 mit dem Gehäuse 4 in Verbindung steht.
Bei den beiden Blenden mit,den Versstellringen 14 und 15 werden die Bleche dagegen durch Rippen 18 und 19 ge halten, die am Gehäuse 4 angeordnet sind. Während die Ringe 13 und 14 nur einen Teil der Leitschaufeln 3 verdrehen, wird beim Ring 15 der gesamte Leits,ehaufelkranz ver- idreht. Irr dem @dargestellten Ausführung#s,
- beispiel sind also mehrere Möglichkeiten be- züglich der Blendenverstellung gezeigt. Selbstverständlich wird man bei einem Ver dichter immer nur eine der Ausführungs- formen für alle Blenden und Leiträder ver wenden. Die Verstellung der Blenden erfolgt einzeln oder gemeinsam entweder von Hand durch Handgriffe 20 :oder durch einen Regler.
Bei :dem dargestellten Ausführungsbei-, spiel ist die Luft entsprechend .der eingetra genen Pfeile so geführt, :dass: sie in jedem Laufe,chaufelkranz 1 von innen nach aussen .strömt, wodurch der Druckanstieg vergrössert wird. Umgekehrt strömt in den Leitschaufel- kränzen 3 bezw. 3a. das Fördergut von aussen nach innen.
In dem vorletzten dargestellten Leitrad wird die Luft durch Bo irungen 21 im Leit- appa,rat noch weiter nach innen geleitet als die Beschaufelung reicht.
Durch entspre chende Bohrungen 22 und 23 im Laufrad- körper gelangt die Luft zu den Laufschau feln 1 und wird schliesslich durch einen als Diffusor 24 ausgebildeten Abführungskanal abgeführt. Die Strömung des Fördergutes geht hier wie in einem normalen Radialver- dichter vor sich, so dass die Verdichtung be sonders stark iet. Die Bohrungen 21 und 23,
die naturgemäss auch wie gewöhnliche Schau felkanäle gekrümmt a.usgebild-et sein können, sowie der Diffusar 24 können beim Normal betrieb -des Verdichters, das heisst bei axialem Fördert tdizrchtritt, abgedeckt werden.