CH262885A - Schleuderverdichter für hohes Stufendruckverhältnis. - Google Patents

Schleuderverdichter für hohes Stufendruckverhältnis.

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CH262885A
CH262885A CH262885DA CH262885A CH 262885 A CH262885 A CH 262885A CH 262885D A CH262885D A CH 262885DA CH 262885 A CH262885 A CH 262885A
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CH
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blades
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centrifugal compressor
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pressure ratio
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Inventor
Aktiengesellschaft Gebr Sulzer
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Sulzer Ag
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/284Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for compressors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description


  Schleuderverdichter für hohes     Stufendruckverhältnis.       Die     Erfindung    bezieht sieh auf einen  Schleuderverdichter für hohes Stufendruck  verhältnis, dessen Laufrad zusammen mit den  Schaufeln aus einem     Stiiek    hergestellt ist.  und bestimmt ist, mindestens im Bereich des  äussern     Umfanges    mit einer über der Schall  geschwindigkeit des     Fördermediums    liegenden  Geschwindigkeit umzulaufen, wobei die  Schaufeln zur     biegungslosen    Aufnahme     der     Fliehkräfte in zur Läuferachse senkrechten  Ebenen radial gerichtete Schnitte aufweisen.  



  Das durch einen Schleuderverdichter er  reichbare     Druekverhältnis    wurde im Laufe  der     Entwieklung    hauptsächlich durch Steige  ;     rung    der Umfangsgeschwindigkeit des Läu  fers ständig erhöht. Die mechanische Bean  spruchung des Läufers neuester Bauarten von  Schleuderverdichtern liegt der schon in den  Bereich der Schallgeschwindigkeiten fallen  den     Umfangsgeschwindigkeiten    wegen recht  hoch, weshalb die Läufer nur noch mit. rein  radialer Erstreckung sowohl der Schaufeln  wie auch der Strömung ausgeführt. wurden.

    Da die absolute     Austrittsgesehwindigkeit    des  verdichteten Gases bei radialer Richtung der  Schaufelkanäle noch grösser als die Rad  umfangsgeschwindigkeit ausfällt., liegt sie um  einen bedeutenden Betrag über der Sehall  geschwindigkeit.     Rückwärtsgekrümmte        @cliau-          feln,    welche bekanntlich die Austrittsgeschwin  digkeit bei gegebener Umfangsgeschwindig  keit vermindern, wurden lange vor Errei  chung der Schallgeschwindigkeiten - haupt  sächlich aus     Erwägungen    über die Festigkeit    - absichtlich verlassen.

   Der Wunsch nach  grösseren     Umfangsgeschwindigkeiten    und er  höhten Förderdrücken liess sich nur durch       Verwendung    rein radialer Laufschaufeln     ver-          wirkliehen    und die hierbei sieh einstellende  Steigerung der     Austrittsgesehwindigkeit    über  die Schallgeschwindigkeit hinaus wurde als  unwichtig     betraebtet.     



  Die Erfindung geht von der neuen Er  kenntnis aus, dass mit dem Ansteigen der     Ge-          sehwindigkeit    des     Fördermediums    über seine  Schallgeschwindigkeit hinaus von den     Schau-          felaustrittskant.en    ausgehend     Machsche    Druck  wellen sich ausbilden, welche den Wirkungs  grad eines Verdichters weit mehr vermindern,  als bisher angenommen wurde.

   Die Vermin  derung des Wirkungsgrades wächst mit stei  gender Strömungsgeschwindigkeit, sie hat bis  her einer weiteren Erhöhung des Druckver  hältnisses eine Grenze     gesetzt.    Die Erfindung  zeigt einen Weg, das     Druekverhält.nis    von       Schleuderverdiehtern    durch weitere Steige  rung der     Umfangsgescluvindigkeit    noch er  höhen zu können,

   ohne indessen eine     Vermin-          derung    des     Wirkungsgrades    in Kauf nehmen       zii        müssen.        \ach    der Erfindung sollen die       Sehaufeln    bei einer zur Läuferachse geneigten  Richtung der Schaufelkanäle eine solche       R:iiekwärtskrümmung    aufweisen, dass die ab  solute     Austrittsgesehwindigkeit    des verdichte  ten Mittels dessen Schallgeschwindigkeit nicht  so weit überschreitet,     da.ss        Machsche    Druck  wellen sich ausbilden.

   Bei so ausgebildetem  Läufer lässt sich die Umfangsgeschwindigkeit      eines     Verdichterläufers    weit über die Schall  geschwindigkeit hinaus erhöhen, ohne dass eine  Einbusse des     Wirkungsgrades    in Kauf genom  men werden muss. . Das erreichbare Stufen  druckverhältnis wächst ungefähr mit der  zweiten Potenz der Erhöhung der Umfangs  geschwindigkeit, so     da.ss    bei     Uindangsgeschwin-          digkeiten    im Bereich von über 400     m/sek.    in  einer einzigen Stufe ohne     Schwierigkeit    ein  Druckverhältnis vom Betrag 2 und darüber  bewältigt werden kann.  



  Halbaxiale Läuferformen mit rückwärts  gekrümmten     Schraubenschaufeln    sind für       langsamlaufende    Ventilatoren bekannt, bei  denen aus Blech oder aus gegossenem Baustoff  bestehende Schaufeln so gestellt sind, dass die  zur Drehachse senkrechten Querschnitte un  gefähr radial gerichtet sind. Hiermit wurden  gewisse Vorteile für die Blechbearbeitung und  für die     Schweissung    oder für die Giesserei er  reicht. Für die bei diesen Verdichtern weit  unter der     Schallgeschwindigkeit    sich abspie  lenden     Strömungsvorgänge    bleibt diese halb  axiale Form jedoch bedeutungslos.

   Erst bei       Anwendung    des halbaxialen Läufers auf Ver  dichter, bei denen die     SchauTelumfangsge-          schwindigkeit    die Schallgeschwindigkeit über  schreitet - wobei das Mass der     Rückwärts-          krümmiing    so zu wählen ist, dass keine Mach  sehen     Druckwellen    sich ablösen können   entsteht die Möglichkeit, das in einem Lauf  rad erreichbare Druckverhältnis weiter ver  grössern zu können, ohne unzulässige Verluste  in Kauf nehmen zu müssen.    Bei dem nach der     Erfindung    ausgebildeten  Läufer lassen sich .auch noch Zwischenschau  feln anordnen oder die Schaufeln unterbre  chen und versetzt fortführen.

   Dadurch wird  noch eine weitere Verbesserung des     Läufer-          wirkungsgrades        insofern@erreicht,    als die beim  Überschreiten der     Schallgeschwindigkeit    er  höhte Gefahr der Strömungsablösung vermie  den wird.  



  Die Erfindung ist nachstehend an Hand  der Zeichnung beispielsweise erläutert.     Fig.    1  zeigt vereinfacht einen einstufigen Schleuder  verdichter und die     Fig.    2     lind    3 stellen den    Läufer nach     Fig.    1 dar.     Fig.    4 und 5 veran  schaulichen einen Läufer mit     Zwischenschau-          feln,    und endlich lassen     Fig.6    und 7 einen  Läufer mit unterbrochenen und versetzt fort  geführten Schaufeln erkennen.  



  Der Schleuderverdichter nach     Fig.    1 be  sitzt einen Läufer 1, der mit den Schaufeln 2  zum Beispiel durch Schmieden und Fräsen  aus dein vollen Material hergestellt ist und  fliegend auf der Welle 3 sitzt. Die Luft oder  ein anderes Gas wird aus dem Kanal 9 ange  saugt und in verdichtetem Zustand durch das       Spiralgehäuse    5 abgeführt.  



  Im Betrieb laufen die Schaufeln 2 (Fug.     \'     und 3) des Läufers 1 mit einer     Umfangs-          geschwindigkeit,    die mindestens an den Aus  trittskanten 6 die Schallgeschwindigkeit des  verdichteten Mittels überschreitet. Um die  hierbei erhöhten Fliehkräfte ohne Biegespan  nung aufnehmen zu können, sind die Schau  feln 2 so ausgeführt, dass sämtliche zur Achse  X des Läufers senkrecht gelegten Schnitte I,       II,        III    genau in     Richtung    der Radien     r1,        r..     bzw.     a-"    verlaufen.

   Die     Strömungsrichtung    in  den zwischen den Schaufeln entstehenden  Strömungskanälen ist nicht radial gerichtet,  sondern erfährt im Sinn des Pfeils 7 eine       Neigung    hinsichtlich der Läuferachse X. Da  durch wird es ermöglicht, den Schaufeln eine  solche hinsichtlich der Drehrichtung 8 rück  wärtsgerichtete Krümmung zu erteilen, dass  die absolute     Austrittsgeschwindigkeit    des ver  dichteten Mittels seine Schallgeschwindigkeit  nicht überschreitet.

   Diese     R.ückwärtskrüm-          inung    ermöglicht, mit einem solchen Rad ein  Verdichtungsverhältnis von über 2,0     zu    errei  chen, ohne hierbei Störungen     durch        Machsche          Druckwellen    - die im Bereich über der  Schallgeschwindigkeit entstehen würden - in  Kauf nehmen zu müssen.

      Der Läufer     nach    den     Fig.    4 und 5 besitzt  zwischen den Hauptschaufeln 2 noch zusätz  liche Zwischenschaufeln 9, welche die Strö  mung des zu verdichtenden Mittels besser lei  ten und     damit    eine ungleiche     Verteilung    des  zu verdichtenden Mittels innerhalb der Strö  mungskanäle verhüten.      Der Läufer nach den     Fig.    6 und 7 besitzt.  Schaufeln 10, die an den Stellen 11 unter  brochen und versetzt fortgeführt sind. Da  durch wird ein Ablösen der Strömung - was  bei den hohen Geschwindigkeiten leicht ein  treten könnte - vermieden.  



  Es ist. möglich, bei gewissen Betriebsbe  dingungen die Strömungsgeschwindigkeit des  verdichteten Mittels in geringem Mass über  die     Schallgeschwindigkeit    steigen zu lassen,  wenn noch keine Störungen des Betriebes  durch     Machsche    Wellen verursacht werden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Schleuderverdichter für hohes Stufen- druckvei-hältnis, dessen Laufrad zusammen mit den Schaufeln aus einem Stück herge stellt ist und bestimmt ist, mindestens im Bereich des äussersten Umfanges mit einer über der Schallgeschwindigkeit des Förder- mediums liegenden Geschwindigkeit umzulau fen, wobei die Schaufeln zur biegungslosen Aufnahme der Fliehkräfte in zur Läuferachse senkrechten Ebenen radial gerichtete Schnitte aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln bei einer zur Läuferachse geneig ten Richtung der Schaufelkanäle eine solche Rückwärtskrümmiing aufweisen,
    dass die ab solute Austrittsgeschwindigkeit des verdich teten Mittels dessen Schallgeschwindigkeit nicht. so weit überschreitet, dass Machsche Druckwellen sich ausbilden. UNTERANSPRüCHE 1. Schleuderverdichter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Hauptschaufeln Zwischenschaufeln ange ordnet sind, deren Schnitte senkrecht zur Achse gleichfalls radial verlaufen. 2. Schleuderverdichter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln unterbrochen und versetzt fortge führt sind, zum Zweck, Strömungsablösungen zu verhüten.
CH262885D 1942-02-21 1942-02-21 Schleuderverdichter für hohes Stufendruckverhältnis. CH262885A (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10020878A1 (de) * 2000-04-28 2001-11-15 Verax Ventilatoren Gmbh Lüfter insbesondere zur Belüftung von elektronischen Geräten

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10020878A1 (de) * 2000-04-28 2001-11-15 Verax Ventilatoren Gmbh Lüfter insbesondere zur Belüftung von elektronischen Geräten
DE10020878C2 (de) * 2000-04-28 2002-05-02 Verax Ventilatoren Gmbh Lüfter insbesondere zur Belüftung von elektronischen Geräten

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