CH492130A - Das Laufrad eines Zentrifugalverdichters koaxial umschliessender, für die Anströmung mit Überschallgeschwindigkeit bestimmter Leitapparat - Google Patents

Description

  Das Laufrad eines     Zentrifugalverdichters    koaxial umschliessender, für die     Anströmung     mit Überschallgeschwindigkeit bestimmter     Leitapparat       Die Erfindung betrifft einen das Laufrad eines       Zentrifuaalverdichters    koaxial     urnschliessenden        Leitap-          parat    mit einem für die     Anströmung,    mit Überschallge  schwindigkeit durch das aus dem Laufrad austretende  Strömungsmittel bestimmten Kranz von drehbaren  Leitschaufeln, welche sich in Umfangsrichtung soweit  überdecken,

   dass jeweils das an die Eintrittskante     an-          schliessende    Anfangsteil der Schaufel mit dem in die  Austrittskante übergehenden Endteil der in     Drehrich-          tuno    des Laufrades vorangehenden Schaufel einen  Kanal begrenzt, in welchem die Strömung von     über-          schall"eschwindi±!1,eit    auf     Unterschalllgeschwindigkeit          verzöoert    wird.  



  <B>C</B>  Bei einem bekannten Leitapparat dieser Art liegen  die Drehachsen der für die     Anströmung    mit     Oberschall-          geschwindi   <B>'</B>     gkeit    bestimmten Schaufeln im Bereiche  ihrer Austrittskanten. welche daher bei der Drehung  der Schaufeln um ihre Achsen ihre Lage nicht oder  nur wenig ändern.

   Dieser Schaufelkranz ist von einem  in Strömungsrichtung nachfolgenden zweiten Schaufel  kranz     um-eben,    der die weitere     Verzö2eruno,    der Strö  mung im     Unterschallbereich    zu bewirken hat und eine  dem ersten     SchaLifelkranz    entsprechende Anzahl von  festen Leitschaufeln     aufweist,von    denen -jede bei     nor-          mal,#eöffneter        Stellun-    des ersten Schaufelkranzes an  eine der Schaufeln des letzteren anschliesst und deren  kontinuierliche Fortsetzung, bildet.  



  Beim Schliessen des     Leitapparatcs    wird bei diesem  bekannten Leitapparat eine Verengung des Kanals  hauptsächlich dadurch bewirkt, dass sich die Eintritts  kante der in Drehrichtung des Laufrades nachfolgen  den Schaufel von der     Nlaschinenachse    aus gesehen  nach aussen bewegt.

   Das     Strömun.gsmittel    durchströmt  dann nach dem     Äustritt    aus dem Laufrad einen in  radialer Richtung vergrösserten freien Ringraum, be  vor es in den Leitapparat eintritt, was insofern     ungün-          stia    ist,     a!s    dieser freie     Rinoraum    für die Druckerzeu  gung wenig wirksam ist, sondern vielmehr wegen der       Vergrösserung    des vom Strömungsmittel mit hoher Ge-         schwiridigkelt    durchlaufenden     Strörnungsweges    erhöhte       Reibungsveriuste    ergibt.  



  Ziel der     Erfindun2    ist es, die     Druckumsetzung   <B>'im</B>  Leitapparat im Bereich verminderter     Durchsatzmenge     zu verbessern. Bei einem Leitapparat der eingangs be  schriebenen Art ist zu diesem Behufe gemäss der Er  findung jede Schaufel derart drehbar, dass der     Ver-          stellweg,    der     Flintrittskante    kleiner ist als derjenige der  Austrittskante.  



  Mit dieser     Xclassnahme    wird erreicht, dass beim       Schliessen    des Leitapparates die Verengung des Kanals  hauptsächlich dadurch bewirkt wird, dass sich die Aus  trittskante der in Drehrichtung des Laufrades vorange  henden Schaufel nach einwärts, das     heisst    in Richtung  gegen die Maschinenachse bewegt.

   Die Eintrittskante  der Schaufel ändert dagegen ihre Lage um höchstens  einen geringen<U>Betrag.</U> so dass der Abstand der     Ein-          tritiseite    des     Leiiapparates    vom Laufrad praktisch  nicht erhöht wird.

       Cberdies        erYibt    sich der Vorteil, dass  sich der mittlere Abstand des Kanalquerschnittes vom  Laufrad beim Schliessen des Leitapparates vermindert,  <B>so</B> dass dieser Kanal in den Bereich höherer     Strö-          munoseeschwindigkeit        -,elanct,    weshalb bei einem     Ver-          diclitun2sstoss    im Kanal ein erhöhter Druck erzeugt  wird,

    Mit     Vor-teil    ist der für die     Anströmung    mit     Cber-          schallgeschwindigkeit    bestimmte Schaufelkranz von ei  nem in Strömungsrichtung nachfolgenden zweiten Schau  felkranz mit vorzugsweise ebenfalls drehbaren     Leit-          schaufeln    umgeben. Es kann     da-nn    z. B. jede Schaufel  des zweiten Schaufelkranzes, wie es an sich bekannt  ist, mit einer Schaufel des ersten Schaufelkranzes starr  verbunden und zusammen     mit    dieser um eine     aerrtein-          same    Achse drehbar sein.

   Eine noch bessere Anpas  sungsmöglichkeit     dor    Schaufelstellungen des zweiten  Schaufelkranzes an die Schaufelstellungen des ersten  Schaufelkranzes     er2ibt    sich dann, wenn., wie im Patent       Nr.    486<B>636</B> beschrieben ist., die Schaufeln der beiden  Schaufelkränze um unterschiedliche Achsen drehbar  sind und die     Di-eilacliscii    der Schaufeln der beiden      Schaufelkränze relativ gegeneinander in deren Um  fangsrichtung verschiebbar sind,  In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele für  einen Leitapparat gemäss der Erfindung vereinfacht  dargestellt.

   Es zeigen:       Fig.   <B>1</B> einen Teilschnitt durch den für die     Anströ-          mung    mit     überschallgeschwindl,-keit    bestimmten  Schaufelkranz       Fig.    2 den Schaufelkranz der     Fig.   <B>1</B> in Verbindung  <B>C</B>     ZD     mit einem zweiten Schaufelkranz mit drehbaren     Leit-          schaufeln          Fig.   <B>3</B> eine weitere Ausführungsform eines     Leitap-          parates    mit zwei Schaufelkränzen.  



       Genläss        Fig.   <B>1</B> weist ein das Laufrad<B>1</B> eines     Zen-          trifugalverdichters        k-oaxial    umgebender Leitapparat  einen für die     Anströmunty    mit     Cberschallgeschwindig-          keit    durch das aus dem Laufrad<B>1</B> austretende     Strö-          munesmittel    bestimmten Kranz<B>21</B> von drehbaren     Leit-          schaufeln   <B>3</B> auf.

   Die Leitschaufeln<B>3</B> haben Profile mit  nach den bekannten Gesetzen der Aerodynamik für       überschallströmuna        an-eschärften    Eintrittskanten 4.  Die Austrittskanten sind mit<B>5</B> bezeichnet. Die     Leit-          schaufeln   <B>3</B> überdecken sich in     Urnfangsrichtung    des  Schaufelkranzes 2 soweit, dass jeweils das an die Ein  trittskante 4 anschliessende     Anfangstell    einer Schaufel  <B>3</B> mit dem in die Austrittskante<B>5</B> übergehenden     End-          teil    der in Drehrichtung des Laufrades t vorangehen  den Schaufeln<B>3</B> einen Kanal<B>6</B>     be(Yrenzt,

      in welchem  die Strömung z. B. durch einen längs einer Linie<B>7</B> ver  laufenden Verdichtungsstoss von     Cberschallgeschwin-          digkeit    auf Unterschallgeschwindigkeit verzögert wird.  



  Die Schaufeln<B>3</B> sind an Tellern<B>8</B> befestigt, welche  um Achsen<B>9</B> drehbar sind. Die Drehachse<B>9</B> jeder  Schaufel<B>3</B> liegt hierbei nahe dem an die Eintrittskante  4 anschliessenden     Anfanesteil    der Schaufel.  



  <B>b</B>  Wird nun eine Verringerung der     Durchtrittsmenge          0ewünscht,    so werden die Schaufeln<B>3</B> im     Uhrzeiger-          drehsinn    um ihre Achsen<B>9</B> gedreht, so dass sie z. B. in  die in     Fig.   <B>1</B> gestrichelt eingetragene Lage<B>3'</B> gelangen.  



  <B>C C C C</B>  Die Eintrittskanten 4 bewegen sich dabei um einen     Be-          tra#,    a nach aussen, die Austrittskanten<B>5</B> dagegen um  einen Betrag<B>b</B> nach innen. Infolge der beschriebenen       Laaeder    Achse<B>9</B> mit Bezug auf den Kanal<B>6</B> ist der       Betrao   <B>b</B> wesentlich     crösser    als der     Betraa    a. Der Zwi  schenraum zwischen dem Laufrad<B>1</B> und dem Kreis,  auf dem die Eintrittskanten<B>-1</B>     lie2en.        ver(Yrössert    sich  daher nur geringfügig.

   Die Verengung des Kanals<B>6</B>  wird hauptsächlich durch die     Einwärtsbewegung    der  Austrittskante<B>5</B> bewirkt. Die Mitte des     eintrittseitigen     Kanalquerschnittes verschiebt sich dabei von einer  Lage<B>10</B> in eine Lage<B>10'</B> gegen innen und gelangt in  den Bereich höherer     Geschwindickeit.    mit dem Vorteil,  dass im Kanal<B>6</B> ein höherer Druck erzeugt werden  kann.  



  Gemäss     Fig.    2 besitzt der Leitapparat ausser dem  Schaufelkranz 2 noch einen diesen     um#-,ebenden    und  ihm in Strömungsrichtung nachfolgenden zweiten       Schaufp,lkranz   <B>11.</B> in welchem das Strömungsmittel in       Unterschallbereich    weiter     verzöoert    wird. Dieser zweite  Schaufelkranz ist durch Leitschaufeln 12 gebildet, die  an Tellern<B>13</B> befestigt und um weiter aussen als die  Achsen<B>9</B>     lie-ende    Achsen 1-4 drehbar sind.

   Ihre     Nei-          2tin±!        -,e2en    die     Urnfangsrichtung    kann daher der     jewei-          fitlen-    der     Leitschaufe)n   <B>3</B> des Kranzes 2     ange-          passt    werden. Zusätzlich ist aber hier noch die<B>Mög-</B>         lichkeit    gegeben, die Drehachsen<B>9</B> und 14 der beiden  Schaufelkränze 2 und<B>11</B> relativ gegeneinander in de  ren     Umfan-srichtung    zu verschieben. Dies kann z. B.  dadurch geschehen, dass der ganze Schaufelkranz 2  mit den Tellern<B>8</B> um die Maschinenachse gedreht  wird.

   Auf diese Weise können bei allen Betriebsbedin  gungen die Schaufeln des zweiten Schaufelkranzes rela  tiv zu dem vom ersten Schaufelkranz     ab-ehenden    Strö  mungsfeld in die bezüglich Wirkungsgrad und insbe  sondere im Hinblick auf die Vermeidung von Strö  mungsablösung an den Schaufeln günstigste Lage<B>ge-</B>  bracht werden. Bei einer     Schliessbewegung    der Schau  feln<B>3</B> und 12 müsste z. B. der     Scl#aufelkranz    2 in       Pfeilrichtuno    um die Maschinenachse     -edreht    werden.  



  Konstruktiv einfacher ist die Ausführungsform     ge-          mäss        Fig.   <B>3.</B> Hier sind die Schaufeln<B>3</B> des inneren  Schaufelkranzes 2 an etwas grösseren Tellern<B>15</B> befe  stigt, deren Drehachsen<B>16</B> wiederum jeweils in der  Nähe des von der betreffenden Schaufel mit der in       Drehrichtune    des Laufrades     voram-),ehenden    Schaufel  -en.

   Die Drehachsen<B>16</B>     lieoen     gebildeten Kanals<B>6</B> lieg     t'     dabei, von der     Nilaschinenachse    aus     eesehen,        ausser-          halb    der     Befestiounosstellen    der Schaufeln<B>3</B> an den  Tellern<B>15.</B> Die Schaufeln<B>12</B> des zweiten Schaufel  kranzes sind bei dieser Ausführungsform, wie dies an  sich bekannt     ist,    Jeweils am gleichen Teller<B>15,

  </B> aber  auf der     GeQenseite    zur Drehachse<B>16</B>     befestiet.    Jede  Schaufel 12 des zweiten Schaufelkranzes<B>11</B> ist somit  mit einer Schaufel<B>3</B> des ersten Schaufelkranzes 2 starr  verbunden und mit dieser um die     clemeinsame    Achse  <B>16</B> drehbar.  



  Diese     Ausführunosform        er(2ibt    zwar bei einer  Schliessbewegung des Leitapparates in einem für die  Strömung günstigen Sinne eine     2e\,#,isse    Verschiebung  des inneren Schaufelkranzes relativ zum äusseren  Schaufelkranz in dessen     Umfangsrichtung.    Die Anpas  sungsmöglichkeit ist aber beschränkt, da diese     Relativ-          verschiebuno    nur infolge der exzentrischen Lage der  Schaufeln mit     Bezue    auf die Drehachsen erhalten wird  und überdies stets eine Drehung der Schaufeln der bei  den Schaufelgitter um den gleichen     Betra    erzwungen  <B>9</B>  wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCEI Das Laufrad eines Zentrifugalverdichters k-oaxial umschliessender Leitapparat mit einem für die Anströ- mung mit Cberschallgeschwindiezkeit durch das aus dem Lauf rad austretende Strömun,-,smittel bestimmten Kranz von drehbaren Leitschaifeln, welche sich in Umfangsrichtung soweit überdecken.

   dass jeweils das an die Eintrittskinte anschliessende Anfanasteil der Schaufel mit dem in die Austrittskante übergehenden Endleil der in Drehrichtung- des Laufrades vorangehen den Schaufel einen Kanai beorenzt, in welchem die Strömuno von auf Unter- schall-escliwindi2#-eit %,erzÖucrt wird, dadurch ekenn- C <B>9</B> zeichnet. dass<B>jede</B> Schaufel (-' derart drehbar ist.

   dass der Verstellwec, der Eintrittskante (4) kleiner ist als derjenige der Austrittskante<B>(5).</B> UNTERANSPRCICHE <B>1.</B> Leitapparat nach Patentanspruch. dadurch<B><U>ge-</U></B> kennzeichnet, dass der für die Anströmun g mit Cber- schallf!eschwindiekeit bestimmte Schaufelkranz (2) von einem in Strömun2srichtun2 nachfolaenden zweiten Schaufelkranz<B>(11)</B> umgeben ist, 2. Leitapparat nach Unteranspruch<B>1,</B> dadurch ge- kennzeichnet, dass der zweite Schaufelkranz<B>(11)</B> eben falls drehbare Leitschaufeln (12) hat.

   <B>3.</B> Leitapparat nach Unteranspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die Drehachsen (14) der Schaufeln (12) des zweiten Schaufelkranzes<B>(11)</B> ausserhalb der Drehachsen<B>(9)</B> der Schaufeln<B>(3)</B> des ersten Schaufel kranzes (2) liegen und die Drehachsen der Schaufeln der beiden Schaufelkränze relativ gegeneinander in de ren Umfangsrichtung verschiebbar sind (Fig. 2). 4. Leitapparat nach Unteranspruch 2, dadurcÜ ge. kennzeichnet, dass jede Schaufel (12) des zweiten Schaufelkranzes<B>(11)</B> mit einer Schaufel<B>(3)</B> des ersten Schaufelkranzes (2) starr verbunden und zusammen mit dieser um eine gemeinsame Achse<B>(16)</B> drehbar ist (Fig. <B>3).</B>