Schleuderverdichter. Die Erfindung bezieht sich auf einen Schleuderverdichter, bei welchem die Strö mungskanäle des Läufers mindestens auf einer Seite ahne Zwischenlage einer Deck scheibe unmittelbar an die Wand des fest stehenden Gehäuses grenzen.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeich net, dass der Teil der Schaufelaustrittskante, welcher in der durch die feststehende Wand des Gehäuses gestörten Strömung liegt, gegenüber dem in der ungestörten Strömung liegenden Teil einen derart vergrösserten Drehungshalbmesser besitzt, dass die gestörte Strömung infolge der vermehrten Energie zufuhr mindestens annähernd mit dem glei chen Energieanhalt aus dem Rad austritt wie die ungestörte Strömung.
Sind die Strömungskanäle des Läufers zur Läuferachse schief gestellt, so empfiehlt es sich, die Schaufelaustrittskante gegen die Läuferachse so zu neigen, dass sie in der Nähe der feststehenden Gehäusewand einen grö sseren Drehungshalbmesser aufweist als in der Nähe der mitlaufenden Oberfläche des Läu- ferkörpers. Für Verdichter, bei welchen nur die eine Seite eines Strömungskanals unmit telbar an die feststehende Gehäusewand grenzt, während die andere Seite von der Oberfläche des Läuferkörpers begrenzt ist, kann es Vorteile bieten, die Schaufelaustritts kante auch in der Nähe der Oberfläche des Läuferkörpers mit einem grösseren Drehungs halbmesser auszuführen als in ihrem mitt leren Bereich, in welchen die ungestörte Strö mung austritt.
Drei Ausführungsbeispiele des Erfin dungsgegenstandes sind nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Fig. 1 zeigt einen Längssehnitt durch ein erstes Ausfüh rungsbeispiel. Fig. 2 stellt den in eine Ebene umgeklappten Schnitt eines Strömungskanals im Läufer des Verdichters nach Fig. 1 und 3 einen Querschnitt nach der Linie III-III der Fig. 2 in vergrössertem Massstab dar. Fig. 4 und 5 veranschaulichen zwei weitere Aus'führungsbeispiele.
Der Verdichter (Fig. 1-2) besitzt einen Läufer 1, der mit .den Söhaufeln 2 durch Schmieden und Fräsen aus einem Stück her gestellt ist und fliegend auf der Welle 3 sitzt. Die durch die Schaufeln gebildeten Strömungskanäle 4 des Läufers sind zur Läuferachse 5 schief angeordnet. Sie be sitzen auf der äussern Seite keine Deckscheibe und grenzen deshalb unmittelbar an die fest stehende Wand 6 des Gehäuses 7, während sie auf der innern Seite durch die Oberfläche 10 des Läuferkörpers begrenzt sind.
Luft oder ein anderes Gas oder ein Dampf wird aus dem Kanal 8 angesaugt und in verdichte tem Zustand durch den Kanal 9 abgeführt.
Die Energie, welche dem zu verdichten den Mittel durch den Läufer zugeführt wird, ist nicht für alle Teile eines zylindrischen Schnittes (beispielsweise IV-IV) gleich gross, trotzdem alle Teile die gleiche Um fangsgeschwindigkeit aufweisen. Die Strö mungskanäle 4 des Läufers drehen sich mit sehr grosser Umfangsgeschwindigkeit. Das durch den Strömungskanal geführte Mittel besitzt deshalb gegenüber der Gehäusewand fläche 6 eine bedeutende relative Geschwin digkeit, die wesentlich grösser ist als die Rela tivgeschwindigkeit gegenüber der Läuferober fläche 10. In der Umgebung der Gehäuse wand 6 entsteht eine die Strömung hemmende Reibung.
Die in der Nähe der Gehäusewand 6 geführten Strömungsteile besitzen infolge des Energieentzuges eine kleinere Energie menge als die in der Nähe der Oberfläche 10 oder die im Innern des Strömungskanals 4 geführten Strömungsteile.
An der Stelle 12 des zylindrischen Schnittes IV wird das zu verdichtende Mittel trotz gleicher Umfangsgesehwindigkeit eine g o eringere Energie besitzen als an der Stelle 13. Die Sehaufelaustrittskante 14 ist deshalb zur Läuferachse 5 geneigt angeordnet. An der Stelle 15 in der Nähe der Gehäusewand weist sie den grössten Drehungshalbmesser auf. Die Strömungsteile, welche nahe der Ge häusewand 6 entlanggeführt werden, ver lassen den Strömungskanal im Bereich einer grösseren Schaufelgeschwindigkeit. Dem der Gehäusewand entlang strömenden Teil des zu verdichtenden Mittels wird noch zusätzliche Energie zugeführt.
Bei geeigneter Schräg- legung der Kante 14 wird so viel zusätzliche Energie zugeführt, dass auch die gestörten Strömungsteile an der Stelle 15 der Austritts kante 14 im wesentlichen mit dem gleichen Energieinhalt austreten wie die übrigen, weni ger oder gar nicht gestörten Strömungsteile. Dadurch wird eine gleichmässige störungs freie Strömung im Diffusor gesichert.
Um besonders hohe Verdichtungsverhält nisse einzuhalten, können die Strömungs kanäle 4 mit einer Umfangsgeschwindigkeit laufen, die mindestens im Bereich der Aus trittskante 14 die Schallgeschwindigkeit des verdichteten Mittels überschreitet. Um die hierbei erhöhten Fliehkräfte biegungslos auf nehmen zu können, sind die Schaufeln 2 so geformt, dass zur Läuferachse senkrechtge- legte Schnitte mindestens im Bereich der hohen Umfangsgeschwindigkeiten radial ge richtet sind. Gegenüber der Drehrichtung des Läufers besitzen die Schaufeln eine schrau benförmig rückwärtsgekrümmte Richtung.
Hierdurch lässt sich erreichen, dass die abso lute Austrittsgeschwindigkeit des verdich- teten Mittels trotz der über der Scha.ll- gesehw-indigkeit liegenden Umfangsgeschwin digkeit des Läufers die Schallgeschwindigkeit nicht; oder wenigstens nicht wesentlich über- -"breitet.
Der Läufer 1 des Verdichters nach Fig. 4 besitzt radiale Schaufeln 2, welche ohne Zwi schenlage einer Deckscheibe unmittelbar an die Wand 6 des feststehenden Gehäuses 7 # ant, -renzen. Die Austrittskante 14 besitzt in ihrem in der Nähe der feststehenden Gehäuse wand befindlichen Teil 15 gegenüber dem in der Nähe des Läuferkörpers liegenden Teil 13 einen grösseren Drehungshalbmesser.
Die Ver grösserung ist so gewählt, dass die durch die Reibung an der Gehäusewand 6 gestörte Strö mung infolge der vermehrten Energiezufuhr durch die auf einen grösseren Austrittsradius hinausreichende Schaufel ungefähr mit dem gleichen Energieinhalt aus dem Rad austritt wie die ungestörte Strömung in der Mitte des Schaufelkanals 4. Sollte die Strömung der 01x rfläehe des Läuferkörpers 1 entlang eben- falls eine fühlbare Störung erfahren, so kann die Schaufelaustrittskante 14 auch im Be reich der Stelle 13 gegenüber den mittleren Teilen einen etwas grösseren Drehungshalb messer aufweisen.
Dadurch wird die der Läu feroberfläche entlang strömende Grenzschicht so beschleunigt, dass sie ebenfalls mit dem gleichen Energieinhalt wie die ungestörte Strömung in der Mitte des Strömungskanals austritt.
Der Verdichter nach Fig. 5 besitzt einen Läufer 1 mit Doppelschaufeln 2, welche zu beiden Seiten ohne Zwischenlage einer Deck scheibe unmittelbar an die Wand 6 des fest stehenden Gehäuses 7 angrenzen. Die Aus trittskante 14 besitzt deshalb zu beiden Seiten an den Stellen 15 einen grösseren Drehungs halbmesser als in der Mitte. Hierdurch wird die durch die Reibung an der Gehäusewand 6 gestörte Strömung so beschleunigt, dass sie mit dem gleichen Energieinhalt wie die mitt lere ungestörte Strömung aus dem Laufrad austritt.
Zweckmässig wird der Läufer aus dem vollen Baustoff durch Fräsen hergestellt. Zur Verminderung der Zerspannungsarbeit kann der Läufer zum Beispiel in einem Gesenk vor gepresst werden. Als Baustoffe sind solche ge eignet, bei denen ein möglichst günstiges Ver hältnis zwischen spezifischem Gewicht und Festigkeit gegeben ist. Besonders geeignet erweisen sich Leichtmetalle und deren Legie rungen.