Schlenderverdichter mit Ikonisch-schraubenförmigem Strömungsverlauf. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schleuderverdichter mit konisch schraubenförmigem Strömungsverlauf für ein hohes Stufendruckverhältnis und mit einer dem Laufrad in axialer Richtung nach geschalteten Diffusoreinrichtung. Die Erfin dung besteht darin, dass die Läuferschaufeln zwecks Vermeidung von Biegebeanspruchun gen in Schnitten senkrecht zur Läuferachse eine radiale Erstreckung aufweisen,
und dass das aus dem Läufer windschief zu dessen Achse ausströmende Medium zunächst bei an nähernd gleichbleibender Geschwindigkeit mittels eines Richtkanäle aufweisenden Über gangsstückes in eine annähernd aohsen- parallele Richtung gelenkt und anschliessend in Diffusoren mit mindestens angenähert ge raden Mittellinien zwecks Druckerzeugung verlangsamt wird.
Die Diffusoren weisen zweckmässig einen runden Querschnitt auf. Die Kanäle des die Strömung umlenkenden Übergangsstückes können läuferseitig einen viereckigen und diffusorseitig einen runden Querschnitt von mindestens annähernd gleicher Flächengrösse aufweisen.
Es ist vorteilhaft, die räumlich gekrümmten Richtkanäle und die an diese angeschlossenen Diffusoren zwischen einem in bezug auf die Läuferachse rotationssym metrischen Leitkörper und einem Leitge- häuse anzuordnen. Die Achsen der Diffusoren könnten die Läuferachse im Endlichen oder im Unendlichen schneiden oder windschief zu ihr angeordnet sein.
Bei der Energieumsetzung im Zentrifu- galgebläse spielt der Wirkungsgrad des Dif- fusors eine bedeutende Rolle, da bekanntlich bis zum Austritt des Laufrades nur ungefähr die Hälfte bis drei Viertel des.
Förderdruckes erzeugt wird, während der Rest in Form von kinetischer Energie im austretenden Förder medium vorhanden ist, welche im Diffusor weitmöglichst in Druck umzusetzen ist.
Den besten Wirkungsgrad aller Diffu- sorausbildungen weisen jene auf, die aus einem sich konisch erweiternden Rohr mit gerader Mittellinie und rundem Querschnitt bestehen.
Es ist bei Radialverdichtern be kannt, den am Laufrad austretenden Luft strom mittels einer passend unterteilten Leit- spirale in einzelne Ströme aufzuteilen und dieselben in Ebenen senkrecht zur Läufer achse umzulenken, tun hierauf diese Ströme in Diffusoren unter Druckrückgewinnung zu verlangsamen,
wobei die verlangsamte Strö mung gegebenenfalls nach einer weiteren Umlenkung in Ebenen senkrecht zur Läufer achse in den schaufelfreien Spiralgehäuse- teil austritt und dem Austrittsstutzen zuge leitet wird. Solche mit geraden Diffusoren versehene Spiralen ergeben grosse Durch messer und beanspruchen daher in radialer Richtung viel Platz, so dass es., abgesehen vom Nachteil der Gewichtserhöhung und der hohen Herstellungskosten derartiger Spira len, schwierig ist, einen solchen Verdichter als Hilfsmaschine in eine Anlage einzubauen.
Zudem .sind solche bekannte mit Diffusoren ausgerüstete Austrittsspiralen nur für Krei selmaschinen mit radialem Strömungsverlauf verwendungsfähig. Zwecks Verkleinerung des Spiralgehäusedurchmessers ist es nahe liegend, den Diffusor mit krummer Mittel linie auszubilden.
Dadurch treten aber zu sätzliche Zentrifugalkräfte im Fördermedium in Erscheinung, die ablösungsfördernd auf die Strömung einwirken und daher immer einen schlechteren Diffusorwirkungsgrad er geben als gerade Diffusoren. Auch Diffuso- ren mit nicht runden Querschnitten stellen sich bezüglich des erzielbaren Wirkungs grades im Betriebe ungünstiger, weil die Strömung in den vorhandenen Gehäusewin keln von zwei Seiten her der bremsenden Wirkung der Wände ausgesetzt sind.
Die Nachteile von Gehäusedurchmessern mit verhältnismässig grosser radialer Ausdehnung oder von schlechten Diffusorwirkungsgraden lassen sich mit der vorliegenden Erfindung vermeiden.
Eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist auf der bei liegenden Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 einen Axialschnitt, während die Fig. 2, 3 und 4 Querschnitte nach den Linien I-I, II-II und III-III in grösse rem Massstab darstellen. Die Welle 1 des Läufers ? ist in den Lagern 3 und 4 gelagert. Das Lager 3 ist im Einlaufgehäuseteil 5 und das Lager 4 im Leitkörper 6 angeordnet. Auf der Seite des Einlaufes i-,t die Welle 1 über eine Kupp lung 7 mit einer nicht gezeichneten Antriebs maschine, z.
B. einer Turbine oder einem Elektromotor, verbunden. Der Läufer 2 ist mit konisch-sehraubenförmigen Schaufeln 8 versehen. die zwecks Vermeidung von durch Zentrifugalkräfte verursachten Biegebean spruchungen in Schnitten senkrecht zur Läu ferachse x eine radiale Erstreckung aufwei sen. Damit zur Erzielung eines hohen Stu- fendruelzverhiiltnisses der Läufer 2 mit einer entsprechend hohen, unter Umständen über der Schaligeschwi.ndiglzeit des Förder mediums liegenden Geschwindigkeit, z.
B. mit 330 msec und mehr, \betrieben werden kann, ohne dass die absolute Austrittsge schwindigkeit des Fördermediums aus dem Läufer ? diese Schallgeschwindigkeit erreicht oder übersteigt, ist die konische Sehraubung der Schaufeln 8 im dem Läuferdrehsinn ent gegengesetzten Drehsinn vorgesehen, die einen dieser Forderung entsprechenden Aus trittswinkel am Laufrad ? gewährleistet.
Auf der Austrittsseite des Läufers ? ist der in betu- auf die Läuferachse x rotations symmetrische Leitkörper 6 angeordnet. So wohl der Läufer ?<I>als</I> auch der Leitkörper 6 sind vorn Gehäuse J umgeben, welches ein- laufseitig über Stützrippen 10 mit dem Ein laufgehäuseteil i und über die Zwischen wände 11 finit dein Leitkörper 6 verbunden ist.
Das zwischen der Schnittflächen 1-I und 11-II gelegene Übergangsstück ist mit Richtkanälen 12 versehen, die vom Gehäuse ;-i, dem Leitkörper 6 und den Zwischenwän- den 11 gebildet sind.
Es wäre möglich, im Cbergangsstüch die kanalbildenden Zwi- scUenwände als Schaufelgitter auszubilden, die insbesondere für spezifische Langsam läufer, deren aus dem Läufer austretende Strömung einer starken Umlenkung bedarf, spaltfl_ügelartig geformt sein könnten.
Die Kanäle 12 sind derart räumlich gekrümmt, dass das aus dem Läufer windschief zu des- sen Achse ausströmende Medium in eine an nähernd achsenparallele Richtung umge lenkt wird. An der Einlaufseite des Über gangsstückes besitzen die Kanäle 12 einen viereckigen Querschnitt, wodurch die Zwi schenwände dünn ausfallen und dem anströ menden Medium nur geringen Widerstand entgegensetzen.
Der Querschnitt des Kanals 12 ändert seine Form entlang der Strömungs achse stetig, um in der Schnittfläche II-II gemäss Fig. 3 einen kreisrunden Querschnitt von mindestens annähernd gleicher Grösse wie der viereckige Querschnitt zu bilden.
Durch Verzicht auf eine Diffusorwir- kung in diesem Umlenkstück lassen sich Strömungsablösungen weitgehend verhindern. Ungefähr vom Schnitt II-II an führen die Kanäle 12 in zwischen dem Gehäuse 9 und dem Leitkörper 6 angeordnete Diffusoren 13 mit mindestens angenähert gerader Mittel linie und allmählich sich erweiternden kreis förmigen Querschnitten über, so dass die Um setzung von Geschwindigkeitsenergie in Druck unter den günstigsten Voraussetzun gen vor sich geht.
Die Achsen der Diffusoren 13 können dabei die Läuferachse x im End lichen oder Unendlichen schneiden oder wind schief zu ihr angeordnet sein. Aus den Dif- fusoren 13 gelangt das Fördermedium mit überwiegender achsenparalleler Geschwin digkeitskomponente gerichtet in den Ring raum 14 zwischen dem Leitgehäuse 9 und dem Leitkörper 6 und verlässt denselben durch die zur Verbrauchsstelle führende Leitung 15.
Sind die Mittellinien der Diffusoren par allel zur Läuferachse gerichtet, oder schnei den sie dieselbe, oder ist ihre Richtung nur unbedeutend windschief zur Achse, so ist die Strömung beim Eintritt in die Verbrauchs leitung drallfrei oder doch sehr drallarm, was den Wegfall der oft benötigten Strahl- richtkreuze ermöglicht.
Stroll compressor with iconic, helical flow. The present invention relates to a centrifugal compressor with a conical, helical flow course for a high stage pressure ratio and with a diffuser device connected in the axial direction after the impeller. The invention consists in that the rotor blades have a radial extension in sections perpendicular to the rotor axis in order to avoid bending stresses,
and that the medium flowing out of the rotor skewed to its axis is initially directed at an almost constant speed by means of a transition piece having straightening channels in an approximately aohsen- parallel direction and is then slowed down in diffusers with at least approximately straight center lines for the purpose of generating pressure.
The diffusers expediently have a round cross section. The channels of the transition piece deflecting the flow can have a square cross-section on the rotor side and a round cross-section on the diffuser side with at least approximately the same surface area.
It is advantageous to arrange the spatially curved straightening channels and the diffusers connected to them between a guide body that is rotationally symmetrical with respect to the rotor axis and a guide housing. The axes of the diffusers could intersect the rotor axis at finite or at infinity, or could be arranged skewed to it.
The efficiency of the diffuser plays an important role in the conversion of energy in the centrifugal blower, since it is known that only about half to three quarters of the flow rate up to the exit of the impeller.
Delivery pressure is generated, while the rest is present in the form of kinetic energy in the exiting delivery medium, which is to be converted as far as possible into pressure in the diffuser.
The best efficiency of all diffuser designs are those that consist of a conically widening tube with a straight center line and a round cross-section.
With centrifugal compressors it is known to divide the air flow exiting the impeller into individual flows by means of a suitably subdivided guide spiral and to divert them into planes perpendicular to the rotor axis, then to slow down these flows in diffusers with pressure recovery,
wherein the slowed down flow emerges into the vane-free volute casing part after a further deflection in planes perpendicular to the rotor axis and is fed to the outlet connection. Such spirals provided with straight diffusers result in large diameters and therefore take up a lot of space in the radial direction, so that it is difficult to install such a compressor as an auxiliary machine in a system, apart from the disadvantage of the increase in weight and the high production costs of such spirals.
In addition, such known outlet spirals equipped with diffusers can only be used for rotary machines with a radial flow course. In order to reduce the spiral casing diameter, it is obvious to form the diffuser with a curved center line.
As a result, however, additional centrifugal forces appear in the pumping medium, which have a detachment-promoting effect on the flow and therefore always give a worse diffuser efficiency than straight diffusers. Diffusers with non-round cross-sections are also less favorable in terms of the degree of efficiency that can be achieved in operation, because the flow in the existing housing angles is exposed to the braking effect of the walls from two sides.
The disadvantages of housing diameters with a relatively large radial extent or of poor diffuser efficiency can be avoided with the present invention.
An example embodiment of the subject matter of the invention is shown in the accompanying drawing, namely: Fig. 1 shows an axial section, while FIGS. 2, 3 and 4 show cross-sections along lines II, II-II and III-III on a larger scale . Wave 1 of the runner? is stored in warehouses 3 and 4. The bearing 3 is arranged in the inlet housing part 5 and the bearing 4 in the guide body 6. On the side of the inlet i-, t the shaft 1 via a hitch be 7 with a drive machine, not shown, z.
B. a turbine or an electric motor connected. The rotor 2 is provided with conical, very dome-shaped blades 8. to avoid bending stresses caused by centrifugal forces in sections perpendicular to the Läu ferachse x a radial extent aufwei sen. In order to achieve a high step pressure ratio of the rotor 2 at a correspondingly high speed, which may in some cases exceed the shell speed of the conveying medium, e.g.
B. with 330 msec and more, \ can be operated without the absolute Austrittsge speed of the pumped medium from the rotor? reaches or exceeds this speed of sound, is the conical viewing of the blades 8 provided in the opposite direction of rotation to the rotor direction, which gives a corresponding angle from the impeller? guaranteed.
On the exit side of the runner? the guide body 6, which is rotationally symmetrical in relation to the rotor axis x, is arranged. So probably the runner? <I> as </I> also the guide body 6 are surrounded by the housing J, which is connected on the inlet side via support ribs 10 to the running housing part i and finitely your guide body 6 via the intermediate walls 11.
The transition piece located between the cut surfaces 1-I and 11-II is provided with directional channels 12, which are formed by the housing; -i, the guide body 6 and the partition walls 11.
It would be possible to design the channel-forming intermediate walls in the transition fabric as blade grids, which could be shaped like a split-wing, especially for specific slow runners whose flow emerging from the runners requires a strong deflection.
The channels 12 are spatially curved in such a way that the medium flowing out of the rotor skewed to its axis is deflected in a direction approximately parallel to the axis. At the inlet side of the transition piece, the channels 12 have a square cross-section, which means that the intermediate walls are thin and offer little resistance to the incoming medium.
The cross-section of the channel 12 changes its shape along the flow axis steadily to form a circular cross-section of at least approximately the same size as the square cross-section in the section II-II according to FIG. 3.
By dispensing with a diffuser effect in this deflection piece, flow detachments can largely be prevented. Approximately from section II-II on, the channels 12 lead into diffusers 13 arranged between the housing 9 and the guide body 6 with at least approximately a straight center line and gradually expanding circular cross-sections, so that the conversion of velocity energy into pressure is below the most favorable Prerequisites is going on.
The axes of the diffusers 13 can intersect the rotor axis x in the end union or infinity or be arranged at an angle to it. From the diffusers 13, the conveying medium arrives with a predominantly axis-parallel speed component directed into the annular space 14 between the guide housing 9 and the guide body 6 and leaves the same through the line 15 leading to the point of consumption.
If the center lines of the diffusers are parallel to the rotor axis, or if they intersect the same, or if their direction is only slightly skewed to the axis, the flow when entering the consumption line is swirl-free or at least very little swirl, which means that the jet that is often required is no longer necessary - Alignment crosses made possible.