ExAialverdichter mit veränderbarem Abströmquerschnitt. Die Brfindung
besteht sich auf Radial- oder annähernd radial. endende Vordiohter und Insbesondere
auf eine Vorrichtung zur Berabsetzu der Pumpgrenze. Trägt »n von einem iait a.Bo
konstanter Drehzahlangetriebenen Radialverdichter die Betriebskennlinieg, d.h.
die Förderhöhe In Abhängigkeit v« Fördervoluxen auf und verfolgt sie
In Sinne einer Vermindeder Pörder»nge, so erreicht mm bei einem bestimten
Volumen
die sogenannte Punpgrenset An dieser Stelle beginnt die Druckerzeugung
instabil zu worden; es.kommt zur
Ablösung
des Förderetromes von den Wänden
und.zu Druckstönnen, die pulsierend wo starke Schwingungen erregen könnenp daes
nie bei sinkenden Wirkungegraden bzw. wachsenden Verluntenerglen bis zur Zerstörung
den Verdiohters führen können. Diese Pmpgrenze liegt normalerweise bei etwa
60 bis 70% der Nennftördermengee
In der Praxis kommt
es sehr häufig vor, dase die an
den Vordichter angeschlossenen Verbraucher
zeitweise sehr viel niedriger* Fördermengen abnebnen als sie der Förderung an der
11#mpg»nze entspricht. Der binfachste
p aber auch unwirtachaftlichste Wegg
um das Auftreten von Pumperscheinungen zu vermeiden, besteht darin, die Pumpgrenze
dadurch zu umgeheni
denn stets eine oberhalb von ihr liegende grösSere Fördemenge
erzeugt und unter Inkaufnahme entsprechend groseer Verluste einen Teil der Fördermenge
abgeblasen bzw. über einen Beipaso wieder in den Verdichter zurückgeleitet wire.
En'eind, auch Verfahren bekannt# mit denen die Pumpgrenze und/oder Aer wirkungegrad
bei Teillief ermengen beeinflusst werden können.
Es ist z.B. vorgeschlagen
wordeng bei Gebläsen und Verdichtern in Ringdiffunor hinter dem Laufrad Leltschaufeln
anzuordnen, um durch Verschwenken derselben die Pmpgrenne auf kleinere Fördermengen
zu verlegen und zugleich In diesen Bereichen die Wirkungegrade«zu verbessern., Diese
bekannten Ausführungen haben den Nachteil# daso eine grönnere Anzahl Leitschaufeln
gemeinsam verstellt werden muse und
zum anderen unterliegen die Leitachaufeln
am Eintritt dem schädlichen Einfluse von Gasstössen umso mehrg
je kleiner
die Fördernenge wird. Die Wirksamkeit-aolcher aufwendigen Einrichtung ist daher
bekanntlich sehr gering.
Um den schädlichen Einflune der
Ganstösee au vermindern, ist vorgeschlagen'wordeng-in Bereich derveretellbaren (oder
auch fenten) Leitschaufeln zusätzlich den Meridianquerschnitt durch, axial' verechiebbare
Wände und Ausschnitte, in den
die
Leitechtufeln,gefUhrt eindv zu verändern.
Derartige AusfUhzvM*n eind:teuer wegen der vielen ineinandergreifenden beweglIchen
Teile-j,
die mich infolge unterschiedlicher Temperaturen verschieden ausdehnen#
störanfällig und in ihrer Wirkeankeft-#*etahrungegemänn auch nur begrenzt.; d.h.
die PumpSrenz
- o wird nur, unwesentlich herabgesetzt, Die Anwendung von
Leitschaufeln im Ringdiffuaor hinter
dem
Laufrad istgrundsätzlich nachteilig"
wenn die Machzahl der Absolutströmungen in Raum vor den Leitschaufeln nahe eine
oder,grönner ist. In diesen Fällen treten verlußtreiche Vor. dichtungestönse auft
die sogar zu Querschnittaveraperrungen führen können. Leitechaufeln werden also
- wenn überhaupt
-
sinnvoll nur bei Gebläsen oder Verdichtern mit nicht
besondere hohen Stutendruckverhältnissen eingebaut. Bei ein- und mehrstufigen Grenzleistungeverdichterng
deh. Verdichtern mit hohen Stufendruckverhältnieseng findet man daher auch in der
Praxis nie Leitschaufeln.
Es sind auch Verfahren bekanntg die den Kennlinienverlauf
beeinflueo*n sollen. So ist vorgeschlagen worden# den Strömungequerschnitt
den schaufellosen Eingdiffusors durch eine starre, axial verechiebbare oder
durch eine elastische# membranähnliche Wand zu verändern.
En ist weiter vorgeschlagen
worden,
den Querschnitt am Austritt den Ringdiffuäorn oder unmittelbar
hinter dem laufrad durch rohrblendenförmige Einrichtungen zu verengen. Alle diese
Verfahren beeinflussen die Pumpgrenze nur unwesentlich9 sie verschieben im wesentlichen
nur die Schluckgrenze eines Gebläsen oder Verdichters.
Es ist zur Verbesserung
den Wirkungegrades und zur He-rabaetzung der Pumpgrenze bei Gebläsen weiterhin vorgeschlagen
worden# den wirksamen Strömungequerechnitt von Teilspiralgehäusen und anachliessenden
Bohrdiffunoren durch verstellbare wände zu verändern. Bei derartigen Gebläsen beginnen
die Teilspiralgehäuse dicht hinter dem Laufrad. Solche Gebläse .sind alsog wenn
schädliche Verdichtungsatdeae, die von den Zungen am Eintritt in die Rohrdiffusoren
ausgeheng vermieden werden sollen, auf mässige Stufendruckverhältnisse begrenzt.
Ferner sind Vorschläge bekennt geworden, im Laufradv in Diffusor und In der Spirale
gemeinsam QuerBchnittsänderungen mittols einer mit dem Laufrad rotierenden axial
verschiebliehen Wand vorzunehmen. Hierzu* sind in den Wänden Aussparungen vorgesehen,
die dem Schaufelquerschnitt entsprechen. Dies setzt jedoch vorausg daas die Schaufeln
mindewtens auf der Länge des Verschiebewegeo axial prismatisch eindv d.h. daso daz
Schaufelprofil 1-a axialer Richtung konstant und nicht verwundeu ist. Dadurch wird
es aber unmögliche den Schaufeleintritt den Zuströmverhältnissen anzupaeseng dohe
die Schaufeln zu verwinden, wie eo mit Rücksicht auf einen guten Wirkungsgracl.
erforderlich wäre oder gar die avhaufein
Iß
den «JA« EiaUuttell
vorsusieheng
um Z.B, Turbineutrieb,-»rke mit Spitzenwirkungegraden zu erzielen.
Die mit Auespg. rungen versthemem Winde eind
zudem den Wesen nach
lochaohei.
beug die
bei Rotation hohe Spamungeopitzen an
den lochrändern haben. Sowohl die""hierdurch bedingte stärkere Sobwinga sempfindliohkeit
&In auch
die von den Lagerungsverhältnionen und Toleranzen bedingten
Unwuchten begrenzen die Anwendungen derartiger Konstruktionen auf nieder* UaUufgeschwindigkeiten,
bei denen ohnehin erfahrungegengen noch gute Teillantwirkungsgrade erzielt
und durch Wandveretellungen keine nennenswerten Verluste eingenpart worden könnene
Der Erfindung liegt
die Aufgabe zugrunde# Radial- oder annähernd radial endende
Vordiehter
In einer besondere vorteilhafteng :Mr viele Verwendungszwecke,
und daher für eine rationell* Berientertigung geeignete Bauart zu schaffen und geht
dabei von der Erkenntnis aus# dann die
der optimal« Auslegung der Verdichter
bei der Nennlieferwenge
entaproeheam-
den Arbeitsbedingungen der Strömung
In festen
Teil hinsichtlich der Richtungen, Geschwindigkeiten und
der Verluste unabhängig von der Veränderung der Liefermenge erhalten
bleiben
müssen,
um für
jede Teilliefermenge
die gleichen optimalen Verhältnisse erreichen
zu können. Erfindungegemäas wird dies dadurch erreichtg dann sowohl in leitschaufelloseng
die Machsahl der Absolutströmung 0985 herabsetzenden Ringdiffunor, als auch
In der Spirale von
ein-
ander unabhängig, in axialer Richtung einstellbar*
Seitenwände
angeordnet sind und
dann Ihre Verntellwege einander
vorzuge weine proportional sind. Dementsprechend nuse die radiale Begrenzung der
Spirale mindestens in Verntellbereich ihrer axial-einetellbaren Seitenwand acheparallel
verlaufen. ZwVerzeidung von plötzlichen Querschnittaveränderungen wird in einem
rechteckigen Ubergangentück zwischen derL Auotrittequerechnitt der-Spirale und Rohrdiftuaor
eine schwenkbare oder elastiaohe Viand vorgesehene welche auf der einen Seite an
der einstellbaren Seitenwand der Spirale befestigt und auf der anderen Seite
In Übergangsatück längebeweglich geführt ist. Die Lösung der gentellten Aufgab«
bereitet konstruktiv erheblich* Schwierigkeiten# wenn eine ausführungsmässig vor.
teilhaft* Konstruktion geschaffen worden solle bei der die Verstellwege einander
Im Ringdiffunor und In der Spirale vorzugeweine proportional sein sollen.
Diene Schwierigkeiten konnten dadurch behoben worden# daas die unabhängig
von der einstellbaren Seitenwand der Spirale einstellbare Seitenwand
den
Ringdiffunore zwischen einer Gleitdiehtung an der Spiralwand und einer festangeordneten
Gleitdiahtung geführt iste welche
Im mittleren Bereich der radialen Hingdiffunorerstreckang
angeordnet ist. Dient Anordnung bildet wesentliche Vorteile-. Da im Diffunorapalt
die Strömungegeachwiadigkeit in Druck umgesetzt wirdg wirken radial nach
auenen quer zur Förderrichtung wachsende
DrÜckt auf die einstellbare
Diffunorwand. Die im Gehäuse fest angeordnete Gleitdichtung befindet sich auf einem
solchen Radiusq dann die auf die Teilseitenwand des Diffusors wirkenden 1-ruckkräfte*abzüglich
der auf ihre Rückseiten wirkenden Entlantungedrücke sich annähernd koapensiereng
um die aufzubringenden Verstellkräfte möglichst klein halten zu können.
Die Erfindung ist in den beigefügten Abbildungen beispielnhalber dargestellt,
Und zwar zeigt schematisch Abb.
1 Axialachnitt durch den Verdichter mit parallelwandig«
Dittunorg Abb. 2 Azialsohnitt durch den Verdichter, Abb.
3 Querschnitt durch
die Spirale und das fibergangestück. Wie Abb.
1 zeigt# besteht
das Druckgehäuse aus den raumfesten Seitenwänden
1 und 2 und der äuseeren
achsparallelen Spiralwand
3. An der Seitenwand 2 ist die Abdeckung-4 des
Lautraden
5 angeflanaoht. In dem DruckgehäUse
1, 2 und
3 befinden
sich die axial gegenüber der festangeordneten Seitenwand 2 einstellbaren Seitenwände
6 und
8 des Ringdiffusors
7 und der Spirale
9. An der
Druckgehäusowand 2 sind die Verstelleinrichtungen
10 fUr die Seitenwand
8 der ßpirale
9 sowie die auf der Mittellinie 11 nicht dargestellt@#
gegenüber der Veretelleinrichtung
10
radial versetzt angeordneten Verstelleinrichtung
für die einstellbare Seitenwand
6 den Diffunorn montiert. Als Verstelleinrichtung
kann
jede bekannte geeignete Bauform verwendet
worden. Es
empfiehlt sich# bei der Verstelleinrichtung eine den Hub anzeigende Vorrichtung,
z*B. einen in axialer Richtung bewegten Stift 12, vorzusehen# um die augenblickliche
Lage der einstellbaren Seitenwand
8 anzeigen und als Impulageber für reglungstechnische
Aufgaben benützt werden zu können. Die einstellbare Seitenwand
6 des Diffusors
7 gleitet zwischen der Dichtung
13 gegenüber dem im Druckgehäuse fest
angeordneten Führungsring 14 und der Dichtung
15 gegenüber der einstellbaren
Seitenwand
8 der Spirale
9. Die Gleitdichtung
13 und der Führungsring
14 befinden sich auf einem solchen-Radius, daos die Differenz-Druckkräfte Po-P
16 und Pu-"17 auf die Bückseiten der einstellbaren Seitenwand
6 den
Diffusers
7 wirkenden Drücke sind. Hierdurch können die für die Verstellungen
erforderlichen leiotungen sehr klein gehalten werdeng so daso die Kosten einer gegebenenfalls
automatisohon Regluang entsprechend niedrig werden. Wand Iß aue
elastischem
Material beotehtg welchen sich auf dementsprechend Sofamten Haltekörper
6 abetützt# welcher sonst völlig d8r- einntellbaren Seitenwand
6 der Abb.
1 ent-
| aprichte wobGi der äußEare Umfang der koniaohen elastischen |
Die Variante nach Abb" 2
- unterscheidet sich gegenüber der Abb.
1 ledigliah, dadurclig daso der äussere Abschnitt des Ringdiffmove
7 in der LängsachGe der Verdichterwelle einen konischen Quozaohnitt aufweist
und meine axial einstellbare Büitenwand LO auf der einstellbaren Seitenw&
d 8 der Spirale
befestigt inte Durch Bohrungen beispielsweise
19 kam die Rückseite der koniaohen elastischen Seitenwand,
18 entweder
aus dem Raum
17 (wie dargestellt) oder aus dem Raum
15 druckentlantet
werden.
In Abb.
3 ist der Vordiehter quer zur
Achse den Laufrades
in der Mittellinie
den Diffunorn I
- I der Abb.
1 geschnitten
mit Sicht auf dieverntellbaren Seitenwände
6 den Diffunorn und
8 der Spirale. Der erforderliche Abechluse
des Ende* der Spirale
9 von dem Anfang kann auf der verstellbaren Seitenwand
8 beispielsweise
durch ein aufgebreichten Kurvenblech
25 erfolgen. In dem am Austritt der
Spirale 22'anachliessenden rechteckigen Übergangestück 20 zum Rohrdiffunor 24 ist
eine auf der axial verstellbaren Seitenwand
8 der Spirale
9
befestigte
Wand 21 angeordnet# welche
bei 23 im Übergang*-stück
19 längebeitglich
geführt ist* Patentanaprüches