Verfahren zum Betreiben Yon mehrstufigen Agialverdiehtern und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zum Betreiben von mehrstufigen Axialverdichtern und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Das Verfahren besteht darin, dass beim Absinken der Drehzahl des Verdichters eine Teilmenge des zu verdichtenden Mediums an mindestens einer Zwischenstufe abgeführt wird. Die erfindungsgemässe Einrichtung weist an mindestens einer Zwischenstufe min destens eine verschliessbare Abs.trömöffnunig auf, um dieselbe bei Drehzahlabnahme des Verdichterläufers öffnen und damit einen Teil :des Mediums abführen zu können.
Das Öffnen und Schliessen dieser Abströmöffnun- gen kann entweder von Hand oder aber auto- manisch in Abhängigkeit von der Läufer- drehzahl, von der Fliehkraft, von den in den zugehörigen Stufen auftretenden Drücken oder vom Zusammenwirken einzelner oder aller dieser Kräfte geschehen.
So ist z. B: bei vielstufigen Agialver- dichtere für grosse Förderhöhen,die Erschei nung zu beobachten, @dass dann, wenn die Förderhöhe durch Absinken der Drehzahl stark heruntergeht, der Verlauf der Schaufel höhen ein anderer sein müsste als bei einer hohen Drehzahl, da infolge der geringeren Kompression :das spezifische Volumen am Ende der Trommel !grösser ist als bei voller Drehzahl und voller Verdichtung.
Aus diesem Grunde sind .die Durchtritts- querschnitte der letzten Stufen zu klein, eo dass die Strömung nicht wie beabsichtigt verzögert, sondern eher beschleunigt wird, so dass in den letzten :
Steifen eine Turbinen wirkung auftritt, die durch ,die zwangläufig grösser werdende Axialkomponente der Strö mung und die dadurch völlig anders werden den Anstellwinkel der Beschaufelung verur- aacht wird.
Dieser Übelstand kann durch die erwähn ten Abströmöffnungen in der Weise beseitigt werden, -dass dann, wenn die vorstehend ge- schilderte Erscheinung aufzutreten droht, die Abströmquerschnitte freigegeben werden. Die Abströmöffnungen führen eine Teilmenge des zu verdichtenden Mediums z. B.. nach innen oder nach aussen ab, wodurch die Ver- dichterwirkung der darauffolgenderi Stufen wieder gewährleistet wird.
An einer Stufe kann entweder eine oder es können mehrere Abströmöffnun!gen vorgesehen werden. Solche Abströmöffnungen können auch an mehreren Stufen angeordnet werden.
Auf der Zeichnung, an Hand welcher auch das Verfahren beispielsweise erläutert wird, ist. ,die erfindungsgemässe Einrichtung in mehreren Ausführungsbeispielen darge stellt, und zwar zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen mehrstufigen Axialverdichter, Fig. 2 eine im Verdichtergehäuse ange ordnete Abströmäffnung mit einem federbe lasteten Ventil im Querschnitt, Fig. 31 eine im Läufer angeordnete Ab- strömöffnung.
Die Fig. 2 und 3 sind gegenüber der Fig. 1 in einem grösseren Massstab pezeichnet. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zeigt ein Axialgebläse mit vier umlaufen den Schaufelgruppen 1 bis 1c zwischen fest stehenden Leibschaufeln 2 bis 2c. Hinter dem vierten Schaufelkranz 2a ist eine Abström- öffnung. 3 vorgesehen, in deren Leitung ein Absperrglied, z. B. eine Drosselklappe 4, an geordnet ist.
Der federbelastete Stellhebel 5 der Drosselklappe 4 steht über einen doppel armigen Hebel<B>6</B> unter dem Einfluss eines Fliehkraftpendels 7, das vom Läufer ange- trieben wird. Der Hebel 5 ist über den doppel- armigen Hebel 6@ mit .dem Fliehkraftpendel 7 derart verbunden, dass die Drosselklappe 4 bei abnehmender Läuferdrehzahl geöffnet wird, und umgekehrt .diese sich mit zuneh mender Drehzahl schliesst.
Durch eine Ver änderung der Spannung der Feder 8 oder durch eine Verstellung der Gewichte 7a am Fliehkraftpendel kann die Grenze bestimmt werden, bei welcher Läuferdrehzahl die Dros selklappe 4 sich zu öffnen beginnt bezw. ganz offen ist. Die Wirkungsweise dieser Anordnung -er gibt sich an Hand der oben geschilderten Aufgabe ohne weiteres: Sobald die Drehzahl des Läufers unter eine gewisse Grenze sinkt, beginnt sich die Drosselklappe 4 zu öffnen und es wird die Öffnung 3 freigegeben. Dadurch vermag ein Teil des verdichteten Mediums durch die Öffnung 3 abzuströmen und die Verdichter wirkung .der darauffolgen@den Läuferstufe wird wieder hergestellt.
An Stelle der Drosselklappe kann auch ein rein auf Druck ansprechendes Ventil vor gesehen werden. Eine solche Anordnung zeigt die Fig. 2. Dort wird ein Ventilteller 9 durch eine Feder 10 gegen an der Abström- öffnung 3 vorgesehene Anschläge 11 ge drückt.
In dieser Ventilstellung kann .da=s zu verdichtende Medium aus dem Schaufelraum 12 durch die Öffnung 3 in die Abzugsleitung <B>13</B> übertreten. Solange :der Läufer mit einer normal hohen Drehzahl umläuft, also mit normal hohem Druck fördert, hebt dieser Druck das Ventil 9 gegen die Kraft der Feder 10 in seine obere Schliesslage und drückt es gegen die Sitzfläche 14. Sobald die Drehzahl des Läufers jedoch unter eine be stimmte Grenze sinkt, senkt sich auch der Druck vor der Öffnung 3 und die Feder 10 öffnet den Durchlass 3, 13, sobald dieser Druek eine untere Grenze überschritten hat.
Man kann aber auch das Medium in das Innere des Läufers hinein abströmen lassen. Die Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer solchen Anordnung. Bei dieser ist im Läufer 16 eine Abströmöffnung 17 mit einer Ausnehmung 18 vorgesehen. In dieser Aus nehmung liegt eine Schliessplatte 19, die einerseits unter dem Einfluss der Fliehkraft und anderseits unter dem Einfluss der Drücke auf beiden .Seiten dieser Platte steht. Sinkt nun bei einem Drehzahlabfall des Läu fers 16 die Fliehkraft stärker ab als der Druck im Schaufelraum 20, so drückt der Druck des Mediums im Schaufelraum die Sehliessplatte 19 z.
B. gegen zwei untere An schläge 21 nach unten, so dass das Medium durch die Öffnung 17 abströmen kann. In sinngemässer Anordnung kann die Anordnung umgekehrt auch so getroffen werden, dass dann, wenn -damit zu rechnen ist, dass der Druck im Schaufelraum rascher abnimmt als die Fliehkraft, die Schliessplatte 1,9 bei schwindendem Druck im Schaufelraum 20 durch die Fliehkraft gegen einen obern An schlag gedrückt und der Durchlass auf .diese Weise geöffnet wird.
Tritt die Notwendigkeit auf, dass bei mehreren verschiedenen Betriebszuständen des Verdichters die Abströmöffnungen ge schlossen bezw. geöffnet werden müssen, so wäre dies beispielsweise durch eine Nocken steuerung bei einer Anordnung nach Fig. 1 ohne weiteres möglich. Die abgeblasene Luft kann man je nach Ausbildung der Gesamt anlage für verschiedene beliebige Zwecke ausnützen, z. B. zur Kühlung, zur Erzeugung von Energie, Mischung mit andern Luft oder Gasströmen usw.
Die Drosselklappe kann auch durch einen Drehschieber oder der gleichen ersetzt werden. Ebenso kann man das Fliehkraftpendel durch einen andern drehzahlabhängigen Regler, z. B. durch eine Luft- oder Flüssigkeitspumpe, ersetzen.
Process for the operation of multi-level agialists and facility for carrying out the process. The invention relates to a method for operating multi-stage axial compressors and a device for performing the method.
The method consists in that when the speed of the compressor drops, a portion of the medium to be compressed is discharged at at least one intermediate stage. The device according to the invention has at least one closable Abs.trömöffnunig at at least one intermediate stage in order to open the same when the speed of the compressor rotor decreases and thus to be able to discharge part of the medium.
The opening and closing of these outflow openings can be done either manually or automatically depending on the rotor speed, the centrifugal force, the pressures occurring in the associated stages or the interaction of individual or all of these forces.
So is z. B: With multi-stage agial compressors for high delivery heads, observe the phenomenon @ that if the delivery head drops sharply due to a drop in speed, the progression of the blade heights would have to be different than at a high speed, because of the lower speed Compression: the specific volume at the end of the drum! Is greater than at full speed and full compression.
For this reason, the passage cross-sections of the last stages are too small, so that the flow is not slowed down as intended, but rather accelerated, so that in the last:
If a turbine effect occurs, this is caused by the inevitably increasing axial component of the flow and the completely different angle of incidence of the blades.
This inconvenience can be eliminated by the outflow openings mentioned in such a way that the outflow cross-sections are released when the phenomenon described above threatens to occur. The outflow openings lead a subset of the medium to be compressed z. B. inwards or outwards, whereby the compressing effect of the following stages is guaranteed again.
Either one or more outflow openings can be provided at a step. Such outflow openings can also be arranged at several stages.
On the drawing, on the basis of which the method is also explained, for example, is. , the device according to the invention in several exemplary embodiments Darge, namely show: Fig. 1 a longitudinal section through a multi-stage axial compressor, Fig. 2 an outflow opening arranged in the compressor housing with a spring loaded valve in cross section, Fig. 31 an outlet arranged in the rotor. flow opening.
FIGS. 2 and 3 are drawn on a larger scale compared to FIG. The embodiment of Fig. 1 shows an axial fan with four revolve the blade groups 1 to 1c between fixed body blades 2 to 2c. Behind the fourth blade ring 2a is an outflow opening. 3 provided, in the line of a shut-off member, for. B. a throttle valve 4, is arranged on.
The spring-loaded control lever 5 of the throttle valve 4 is under the influence of a centrifugal pendulum 7, which is driven by the rotor, via a double-armed lever <B> 6 </B>. The lever 5 is connected to the centrifugal force pendulum 7 via the double-armed lever 6 @ in such a way that the throttle valve 4 is opened when the rotor speed decreases, and vice versa, it closes as the speed increases.
By changing the tension of the spring 8 or by adjusting the weights 7a on the centrifugal pendulum, the limit can be determined at which rotor speed the throttle valve 4 begins to open or. is completely open. The mode of operation of this arrangement is readily apparent from the task described above: As soon as the speed of the rotor falls below a certain limit, the throttle valve 4 begins to open and the opening 3 is opened. As a result, part of the compressed medium is able to flow out through the opening 3 and the compression effect .the subsequent rotor stage is restored.
Instead of the throttle valve, a valve that responds purely to pressure can also be seen. Such an arrangement is shown in FIG. 2. There, a valve disk 9 is pressed by a spring 10 against stops 11 provided on the outflow opening 3.
In this valve position, the medium to be compressed can pass from the blade space 12 through the opening 3 into the discharge line 13. As long as: the runner rotates at a normal high speed, i.e. promotes with normal high pressure, this pressure lifts the valve 9 against the force of the spring 10 into its upper closed position and presses it against the seat surface 14. However, as soon as the speed of the runner falls below a Be certain limit decreases, the pressure in front of the opening 3 also decreases and the spring 10 opens the passage 3, 13 as soon as this pressure has exceeded a lower limit.
But you can also let the medium flow into the interior of the rotor. Fig. 3 shows an embodiment of such an arrangement. In this case, an outflow opening 17 with a recess 18 is provided in the rotor 16. In this recess there is a closing plate 19 which is on the one hand under the influence of centrifugal force and on the other hand under the influence of the pressures on both sides of this plate. If the centrifugal force drops more than the pressure in the blade space 20 when the speed of the runner 16 drops, the pressure of the medium in the blade space pushes the closing plate 19 z.
B. against two lower hits 21 down, so that the medium can flow through the opening 17. In an analogous arrangement, the arrangement can also be made in such a way that, if it is to be expected that the pressure in the blade space will decrease more rapidly than the centrifugal force, the closing plate 1,9 with decreasing pressure in the blade space 20 by the centrifugal force against an upper one Pressed the stop and the passage is opened in this way.
If there is a need for the outflow openings to be closed with several different operating states of the compressor. have to be opened, this would be easily possible for example by a cam control in an arrangement according to FIG. The blown air can be used for various purposes, depending on the design of the overall system, eg. B. for cooling, generating energy, mixing with other air or gas flows, etc.
The throttle valve can also be replaced by a rotary valve or the same. Likewise, the centrifugal pendulum can be controlled by another speed-dependent controller, e.g. B. by an air or liquid pump, replace.