Verfahren zum Betrieb eines Strömungsverdichters und Verdichter zur Ausübung des Verfahrens. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines Strö mungsverdichters und auf einen Verdichter zur Aasübung des Verfahrens.
Bei den bekannten Strömungsverdichtern hat man zwischen der halbaxialen, axialen und radialen Bauart zu unterscheiden. Der axiale Typ weist den Vorteil eines geringen Durchmessers im Verhältnis zur Fördermenge auf, dagegen ist die für ein bestimmtes Druckverhältnis nötige Stufenzahl meist hoch. Der radiale- und der halbaxiale Typ er möglichen höhere Druckverhältnisse pro Stufe, sind aber im Durchmesser bedeutend grösser als der entsprechende Axialtyp. Der relativ grosse Durchmesser des Radial; bzw.
Ilalbaxialgebläses rührt zur Hauptsache davon her, dass am Austritt der Laufräder be trächtliche kinetische Energien in der Strö mung stecken, welche in nachgeschalteten Diffusoren in Druck umgewandelt werden müssen. Diese Diffusoren haben immer an sehnliche Vergrösserungen des Durchmessers zur Folge, da eine beträchtliche Erweiterung in radialer Richtung mit Rücksicht auf guten Diffusorwirkungsgrad unerlässlich ist.
Das Verfahren besteht darin, dass in einem ersten Laufrad kinetische Energie er zeugt wird und mindestens ein Teil der ki netischen Energie in einem nachfolgenden Laufrad in Druck umgesetzt wird. Vorzugs weise können die beiden Laufräder gegen läufig angeordnet sein. Gemäss einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens lässt man das Strömungsmedium relativ zum zweiten Laufrad mit Überschallgeschwindigkeit ein strömen, wobei die Schaufeln so geformt wer den, dass in diesem zweiten Laufrad min destens ein Verdichtungsstoss auftritt.
Der Verdichter zur Ausübung des Ver fahrens zeichnet sich dadurch aus, dass der selbe ein Laufrad zur Erzeugung von kineti scher Energie sowie ein zweites Laufrad zur Umsetzung von kinetischer Energie in Druck aufweist. Vorzugsweise kann dem ersten Laufrad ein Leitapparat zur Umlenkung des Strömungsmediums zugeordnet sein.
Auf beiliegender Zeichnung ist ein. Aus führungsbeispiel des zur Ausübtmg des Ver fahrens geeigneten Verdichters dargestellt, und zwar zeigen Fig. 1 eine Prinzipskizze des Verdichters im Radialschnitt, die Fig. 2-4 Geschwindigkeitsdiagramme und Fig. 5 eine Einzelheit.
Nachfolgend wird auch das Verfahren bei spielsweise erläutert.
In der Zeichnung ist mit 1 ein um die Achse 2 rotierendes Laufrad bezeichnet, wel ches als halbaxiales Rad ausgebildet und mit nach vorwärts gebogenen Schaufeln versehen ist, wodurch grosse absolute Geschwindig keiten erzielt werden. Dem .ersten Laufrad ist ein Leitapparat 3 zugeordnet, welcher so ausgebildet und geformt ist; da.ss die Strö mungsrichtung des Mediums. symmetrisch tungelenkt wird. Der Leitapparat könnte auch so ausgebildet sein, dass dort ein oder mehrere senkrechte oder schiefe Verdich tungsstösse auftreten. Die Schaufelform des Leitrades ist aus der Fig. 5 ersichtlich.
Ent sprechend derselben erfolgt eilte Umlenkung im Leitrad symmetrisch bezüglich einer zur yIeridianebene senkrechten Ebene.
Zur Umwandlung der kinetischen Energie in Druck ist an Stelle eines Diffusors ein zweites Laufrad 4 vorgesehen, das koaxial zum Laufrad 1 angeordnet ist. Die beiden Laufräder 1 und 4 sind gleichläufig ange ordnet und rotieren im gleichen Drehsinn mit ungleicher oder gleicher Drehzahl, wobei in letzterem Falle die beiden Laufräder auf derselben Welle angeordnet werden. Die ge nannten Räder können jedoch auch gegen läufig rotierend angeordnet sein, wobei das Leitrad dann wegfällt.
Die -Strömungsverhältnisse sind aus den in den Fig. 2-4 gezeigten Geschwindigkeits diagrammen ersichtlich. Im Geschwindigkeits dreieck für den Eintritt in das erste Lauf rad (Punkt P1) ist mit w1 die Relativ-, mit zcl die Umfangs- und mit cl die Absolut geschwindigkeit bezeichnet. Die Verhältnisse beim Austritt aus dem ersten Laufrad (Punkt P2) sind mit dem Geschwindigkeits dreieck - gebildet aus den Komponenten zc'2, u2 und c2 - charakterisiert.
Die Schau felform und Drehzahl des Laufrades sind so gewählt, dass die absolute Geschwindigkeit beim Austritt aus der Stufe bedeutend grösser ist als beim Eintritt. Zweckmässigerweise übersteigt die absolute Geschwindigkeit c2 die Schallgeschwindigkeit.
Im Leitapparat wird die Strömungsrich tung des Mediinns umgelenkt, woraus die Austrittsgeschwindigkeit c3 resultiert. Die re lative Eintrittsgeschwindigkeit in das zweite Laufrad ist w3. In diesem zweiten Laufrad wird die relative Geschwindigkeit von w3 auf 2i 4 durch auftretende Verdichtungsstösse ver- Meinert. Je nach der Schaufelausbildung dieses Laufrades 4 treten ein oder mehrere senkrechte und/oder schiefe Verdichtungs stösse auf.
Da die Umfangsgeschwindigkeit - infolge des grösseren Durchmessers des Laufrades 4 - bis zum Betrage % > u3 zu nimmt, resultiert schliesslich eine absolute Ge schwindigkeit c4. Infolge der auftretenden Druckstösse und der Fliehkraftwirkung ge langt man zu einem ausserordentlich hohen Druck.
Method for operating a flow compressor and compressor for carrying out the method. The present invention relates to a method for operating a flow compressor and to a compressor for practicing the method.
In the known flow compressors, a distinction has to be made between the semi-axial, axial and radial design. The axial type has the advantage of a small diameter in relation to the flow rate, but the number of stages required for a certain pressure ratio is usually high. The radial and semi-axial types allow higher pressure ratios per stage, but are significantly larger in diameter than the corresponding axial type. The relatively large diameter of the radial; or.
Ilalbaxial blower is mainly due to the fact that there are considerable kinetic energies in the flow at the outlet of the impellers, which have to be converted into pressure in downstream diffusers. These diffusers always result in considerable increases in diameter, since a considerable expansion in the radial direction is essential with regard to good diffuser efficiency.
The method consists in that kinetic energy is generated in a first impeller and at least part of the kinetic energy is converted into pressure in a subsequent impeller. Preferably, the two wheels can be arranged in opposite directions. According to a further embodiment of the method, the flow medium is allowed to flow in relative to the second impeller at supersonic speed, the blades being shaped in such a way that at least one compression shock occurs in this second impeller.
The compressor for performing the method is characterized in that it has an impeller for generating kinetic energy and a second impeller for converting kinetic energy into pressure. A diffuser for deflecting the flow medium can preferably be assigned to the first impeller.
On the accompanying drawing is a. From an exemplary embodiment of the compressor suitable for exercising the method, namely, FIG. 1 shows a schematic diagram of the compressor in radial section, FIGS. 2-4 are speed diagrams and FIG. 5 shows a detail.
The method is also explained below, for example.
In the drawing, 1 denotes a rotating wheel about the axis 2, wel Ches is designed as a semi-axial wheel and is provided with forwardly curved blades, whereby large absolute speeds can be achieved. The first impeller is assigned a diffuser 3 which is designed and shaped in this way; da.ss the direction of flow of the medium. is steered symmetrically. The diffuser could also be designed in such a way that one or more vertical or oblique compression shocks occur there. The blade shape of the stator can be seen from FIG.
Corresponding to the same, rapid deflection takes place in the stator symmetrically with respect to a plane perpendicular to the meridian plane.
To convert the kinetic energy into pressure, instead of a diffuser, a second impeller 4 is provided, which is arranged coaxially to the impeller 1. The two wheels 1 and 4 are arranged in the same direction and rotate in the same direction at unequal or the same speed, in the latter case the two wheels are arranged on the same shaft. However, the wheels mentioned can also be arranged to rotate in opposite directions, in which case the guide wheel is omitted.
The flow conditions can be seen from the speed diagrams shown in FIGS. 2-4. In the speed triangle for entry into the first running wheel (point P1), w1 denotes the relative, zcl the circumferential and cl denotes the absolute speed. The conditions at the exit from the first impeller (point P2) are characterized by the speed triangle - formed from the components zc'2, u2 and c2.
The blade shape and speed of the impeller are selected so that the absolute speed when exiting the step is significantly greater than when entering. The absolute speed c2 expediently exceeds the speed of sound.
The flow direction of the medium is deflected in the diffuser, which results in the exit velocity c3. The relative speed of entry into the second impeller is w3. In this second impeller, the relative speed is reduced from w3 to 2i 4 due to compression shocks. Depending on the blade design of this impeller 4, one or more vertical and / or oblique compression shocks occur.
Since the circumferential speed - due to the larger diameter of the impeller 4 - increases up to the amount%> u3, this ultimately results in an absolute speed c4. As a result of the pressure surges that occur and the effect of centrifugal force, an extraordinarily high pressure is achieved.