DE1503632C

DE1503632C - Guide device for a centrifugal compressor

Info

Publication number: DE1503632C
Application number: DE19651503632
Authority: DE
Inventors: John Charles Longueuil Quebec Vrana (Kanada)
Original assignee: United Aircraft of Canada Ltd
Current assignee: Pratt and Whitney Canada Corp
Priority date: 1964-11-12
Filing date: 1965-04-01
Publication date: 1973-08-16

Description

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Die Erfindung betrifft eine Leitvorrichtung für einen Zentrifugalverdichter, die aus einem den Rotor desselben umgebenden, ringförmigen, eine Mehrzahl von unter übereinstimmenden Winkeln zu seinem Umfang schräg angeordneten Diffusorkanälen besteht, die mindestens auf einem Teil ihrer Länge tangential zu einem Kreis verlaufen, der einen mit dem Außendufchmesser des Rotors angenähert übereinstimmenden Durchmesser hat.The invention relates to a guide device for a centrifugal compressor, which consists of a rotor surrounding it, ring-shaped, a plurality of at corresponding angles to its The circumference of obliquely arranged diffuser channels is made tangential over at least part of its length run to a circle which approximately coincides with the outer diameter of the rotor Has diameter.

Bei bekannten Leitvorrichtungen dieser Art (britisehe Patentschrift 170 815) können an den Eintrittskanten der sich völlig voneinander getrennt unmittelbar an den Laufradumfang anschließenden Diffusorkanäle Eintrittsstöße und Turbulenzerscheinungen auftreten, die dazu führen, daß infolge der entsprechenden Energieverluste Kompressoren der bekannten Bauweise nur ein verhältnismäßig begrenztes Verdichtungsverhältnis aufwiesen.In known guide devices of this type (British Patent specification 170 815) can be directly separated from each other at the leading edges Diffuser channels adjoining the impeller circumference, ingress impacts and turbulence phenomena occur, which lead to the fact that as a result of the corresponding energy losses, compressors of the known Construction only had a relatively limited compression ratio.

Man hat sich zwar bemüht (USA.-Patentschrift 2967 013), die erwähnten Energieverluste durch Minderung der an den Eintrittskanten der einen viereckigen Querschnitt aufweisenden Diffusorkanäle auftretenden Eintrittsstöße abzumildern, indem ein Verlauf der Diffusoreintrittskanten mit etwa elliptischen Führungskanten, vorgesehen wurde. Dies führt jedoch zu einem beträchtlichen Aufwand für die entsprechende Formgebung der Diffusorkanäle.Efforts have been made (USA. Patent 2967 013) to reduce the energy losses mentioned Reduction in the number of diffuser channels at the leading edges of the quadrangular cross-section Mitigate occurring entry impacts by a course of the diffuser entry edges with approximately elliptical Leading edges, was provided. However, this leads to a considerable effort for the corresponding Shaping of the diffuser channels.

Bekannt ist es auch (deutsche Patentschrift 883 033), das aus dem Laufrad austretende Fluid vorerst in einen schaufellosen, dieses umfassenden zylindrischen Raum austreten zu lassen, an den erst sich die Diffusorkanäle mit gekrümmt verlaufendem Einlaß und anschließender konischer Erweiterung anschließen. Auch dabei ergeben sich im Zusammenhang mit der inneren Bearbeitung, insbesondere der gekrümmt verlaufenden Teile, der Diffusorkanäle Schwierigkeiten, die man dadurch zu verringern sucht, daß man die Diffusorkanäle quer zur Drehachse der Maschine durch die Leitvorrichtung hindurch getrennt ausbildet, um sie so für die Bearbeitung zugänglich zu machen, nach der die Hälften der Leitvorrichtung aufeinandergelegt und miteinander verschraubt werden müssen, was insgesamt ebenfalls einen beträchtlichen Aufwand bei der Herstellung dieser bekannten Zentrifugalverdichter erforderte.It is also known (German patent specification 883 033) that the fluid emerging from the impeller for the time being in a shovelless, cylindrical space encompassing this, to which first the diffuser channels with a curved inlet and subsequent conical widening connect. This also results in connection with the internal machining, in particular the curved parts, the diffuser channels difficulties that one thereby reduce seeks that the diffuser channels are transverse to the axis of rotation of the machine through the guide device trained separately in order to make them accessible for processing, after which the halves of the Guide device must be placed one on top of the other and screwed together, which is also a total of required considerable effort in the manufacture of these known centrifugal compressors.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die an den Eintrittskanten der Diffusorkanäle der Leitvorrichtung von Zentrifugalverdichtern auftretenden Eintrittsstöße und Turbulenzerscheinungen zu verringern, ohne daß dabei ein nennenswerter Aufwand für die maschinelle Vorbearbeitung oder sonstige Formgebung der Diffusorschaufeln erforderlich wird.The invention is based on the object that at the entry edges of the diffuser channels of the guide device to reduce ingress impacts and turbulence phenomena caused by centrifugal compressors, without a significant effort for the machine preprocessing or other Shaping of the diffuser blades is required.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Leitvorrichtung er eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß die Achsen benachbarter Diffusorkanäle sich in einem nach außen liegenden Abstand von dem Kreis schneiden, der gleich oder kleiner als der Radius der Diffusorkanäle ist.According to the invention, this object is achieved in a guide device of the type mentioned at the outset solved that the axes of adjacent diffuser channels are at an outward distance of intersect the circle equal to or smaller than the radius of the diffuser channels.

Dadurch wird der Vorteil erzielt, daß neben einer Steigerungsmöglichkeit des Verdichtungsverhältnisses des Zentrifugalverdichters über das bisher im allgemeinen erreichbar gewesene Verhältnis von 4: i die Diffusorkanäle durch einen einfachen Bohr- und gegebenenfalls auch Aufreibvorgang, also mit denkbar geringem Fertigungsaufwand hergestellt werden können.This has the advantage that in addition to the possibility of increasing the compression ratio of the centrifugal compressor via the previously generally achievable ratio of 4: i the diffuser channels by a simple drilling process and possibly also a reaming process, so conceivable can be produced with little manufacturing effort.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Leitvorrichtung ist in der Weise ausgebildet, daß die Diffusorkanäle Begrenzungswände aufweisen, die die Begrenzungswände der benachbarten Diffusorkanäle schneiden, wobei an den Schnittstellen elliptische Führungskanten innerhalb des Diffusorraums ausgebildet sind.A preferred embodiment of the guide device is designed in such a way that the diffuser channels Have boundary walls that the boundary walls of the adjacent diffuser channels cut, with elliptical guide edges being formed within the diffuser space at the interfaces are.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines in F i g. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigtThe invention is illustrated below with reference to one in FIG. 1 to 3 illustrated embodiment in more detail explained. It shows

F i g. 1 eine Ansicht des Rotors und der Leitvorrichtung im Teilschnitt in Strömungsrichtung hinter dem Rotor mit den sich schneidenden Diffusorkanälen der Leitvorrichtung, .F i g. 1 shows a view of the rotor and the guide device in partial section in the direction of flow behind the rotor with the intersecting diffuser channels of the guide device,.

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 in F i g. 1 undF i g. 2 shows a section along line 2-2 in FIG. 1 and

F i g. 3 eine vergrößerte Einzelansicht eines Teiles der in F i g. 1 dargestellten Leitvorrichtung zur deutlicheren Veranschaulichung der sich schneidenden Diffusorkanäle.F i g. 3 is an enlarged detail view of part of the FIG. 1 shown guide device for clearer Illustration of the intersecting diffuser channels.

Gemäß F i g. 1, in der ein Teil eines Zentrifugalverdichters veranschaulicht ist, ist ein Rotor 10 um eine Mittelwelle 12 drehbar angeordnet. Der Rotor 10 ist mit Schaufeln 13 versehen.According to FIG. 1, in which part of a centrifugal compressor As illustrated, a rotor 10 is rotatably disposed about a central shaft 12. The rotor 10 is provided with blades 13.

Ein Hauptmerkmal der Erfindung liegt in der Ausbildung einer Vielzahl von Diffusorkanälen 14 in der ringförmigen Leitvorrichtung 16 in der Weise, daß jeder Diffusörkanal, wie aus F i g. 3 ersichlich, in den benachbarten Diffusörkanal hinein verläuft. Obwohl die Diffusorkanäle als gerade zylindrische Bohrungen dargestellt sind, können sie, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, auch konisch, pyramidenförmig oder von beliebiger sonstiger Form sein. Wie vorstehend erörtert, verlaufen die Mittellinien der Diffusorkanäle 14 im Querschnitt zu einem gemeinsamen Kreis tangential. Jedoch können die Mittellinien der Diffusorkanäle 14 in Bezug auf die Ebene dieses Kreises in einem mäßigen Winkel schräggestellt sein. Jeder angrenzende benachbarte Diffusorkanal 14 b schneidet einen vorangehendenA main feature of the invention is the formation of a plurality of diffuser channels 14 in the annular guide device 16 in such a way that each diffuser channel, as shown in FIG. 3 can be seen, runs into the adjacent diffuser channel. Although the diffuser channels are shown as straight cylindrical bores, they can, without departing from the scope of the invention, also be conical, pyramidal or of any other shape. As discussed above, the centerlines of the diffuser channels 14 are tangential in cross section to a common circle. However, the center lines of the diffuser channels 14 may be inclined at a moderate angle with respect to the plane of this circle. Each adjacent adjacent diffuser channel 14 b intersects a preceding one

Diffusorkanal 14 a in einem geringen Abstand d' von dem gemeinsamen Tangentenkreis. Der Abstand d' muß gleich oder kleiner als der Radius r' der Diffusorkanäle 14 sein. Sofern d' größer als r' wäre, würde der Schnittpunkt der Diffusorkanäle zwischen den durch die einander benachbarten Diffusorkanäle gebildeten Öffnungen ein massives Segment belassen. Dadurch, daß sich die Diffusorkanäle 14 erfindungsgemäß in vorstehend beschriebener Weise schneiden, entsteht um die Rotorschaufeln 13 herum ein durchgehender ununterbrochener Diffusorraum oder -bereich 20. Die eigentlichen, im wesentlichen der Strömungsverteilung dienenden Vorder- oder Leitkanten werden von den durch die sich kreuzenden oderDiffuser channel 14 a at a small distance d ' from the common tangent circle. The distance d ' must be equal to or smaller than the radius r' of the diffuser channels 14. If d 'were greater than r', the point of intersection of the diffuser channels between the openings formed by the adjacent diffuser channels would leave a solid segment. Because the diffuser channels 14 intersect according to the invention in the manner described above, a continuous, uninterrupted diffuser space or area 20 is created around the rotor blades 13

schneidenden Diffusorkanäle belassenen Kanten gebildet. intersecting diffuser channels left edges formed.

Die Anzahl der in der ringfömigen Leitvorrichtung 16 vorgesehenen Diffusorkanäle ist von dem Volumen und dem Zustand des durchzusetzenden Fluidstroms abhängig. Es kann jede beliebige, innerhalb des Bereichs der eingangs angeführten Aufgabenlösung bleibende Anzahl von Diffusorkanälen vorgesehen werden.The number of diffuser channels provided in the annular guide device 16 is different from that Volume and the state of the fluid flow to be enforced. It can be any, within The number of diffuser channels remaining in the range of the problem solution listed at the beginning are provided.

Jeder dieser Diffusorkanäle 14 ist an seinem äußeren Ende zur Aufnahme einer von einer Vielzahl von kegeligen, trompetenartigen Düsen 18 erweitert, die auf der ringförmigen Leitvorrichtung angeordnet sind. .Each of these diffuser channels 14 is at its outer end for receiving one of a plurality expanded by conical, trumpet-like nozzles 18, which are arranged on the annular guide device are. .

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Guide device for a centrifugal compressor, which consists of a ring-shaped, surrounding the rotor of the same, a plurality of diffuser channels arranged obliquely at matching angles to its circumference, which run tangential to a circle over at least part of their length, one with the outer diameter of the Rotor has approximately the same diameter, characterized in that the axes of adjacent diffuser channels (14) intersect at an outward distance (d ^r ) from the circle which is equal to or smaller than the radius (/) of the diffuser channels (14).

2. Guide device according to claim 1, characterized in that the diffuser channels (14) delimiting walls which intersect the boundary walls of the adjacent diffuser channels, with elliptical guide edges at the intersections are formed within the "diffuser space (20).

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