DE2115330A1

DE2115330A1 - Multi-stage compressor of radial or semi-radial design

Info

Publication number: DE2115330A1
Application number: DE19712115330
Authority: DE
Inventors: Janez Dipl.-Ing. Ljubljana Pogacar (Jugoslawien); Perkavec, Marko, Dipl.-Ing., 4100 Duisburg. P
Original assignee: Demag AG
Current assignee: Mannesmann Demag AG
Priority date: 1971-03-30
Filing date: 1971-03-30
Publication date: 1972-10-19

Description

Mehrstufiger Verdichter radialer oder halbradialer Bauart Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen Verdichter radialer oder halbradialer Bauart mit Kühlung des Arbeitsmittels zwischen mindestens zwei Verdicbterstufen Bei den bekannten zwei oder mehrstufigen Verdichtern sind die Laufräder einzelner Stufen entweder alle oder jeweils zu einigen auf einer Welle hintereinander angeordnet. Das bedingt bei Einwellenausführung eine erhebliche axiale Baulänge und bei Mehrwellen-Getriebeverdichtern eine erhebliche Baugröße des Verdichters. Auch muß bei Einwellenverdichtern die Welle, auf der die Laufräder angebracht sind, im Verdichtergehäuse mindestens zweimal gelagert werden. Der Einlauf zu den Laufrädern von einzelnen Stufen kann nicht oder sehr schwer axial ausgeführt werden. Das Anbringen von Regelorganen vor und/oder hinter einzelne Laufräder (z. B. Dralldrosseln) ist oft mit einem großen konstruktiven Aufwand verbunden.Multistage compressor of radial or semi-radial design The invention relates to a multistage compressor of radial or semi-radial design with cooling of the working medium between at least two Verdicbterstufen In the known two or multi-stage compressors, the impellers of individual stages are either all or some of them are arranged one behind the other on a shaft. That depends on Single-shaft version has a considerable axial length and in multi-shaft gear compressors a considerable size of the compressor. In the case of single-shaft compressors, the Shaft on which the impellers are mounted in the compressor housing at least twice be stored. The inlet to the impellers of individual stages can not or very difficult to run axially. The attachment of control organs in front of and / or Behind individual impellers (e.g. swirl throttles) is often with a large constructive Effort involved.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, diese Einschränkungen möglichst weitgehend abzubauen und darüber hinaus einen zwei- oder mehrstufigen Verdichter kompakter Bauart zu schaffen, der entweder als eine selbständige Einhalt ode als zusätzliches Baukastenelement bei Verdichtern be kannter Bauart verwendet werden kann. Auch soll es möglich sein, an bereits gebaute Verdichter (z. B. Getriebeverdichter) eine zusätzliche Einheit anzuflanschen und dadurch die Stufen zahl des Verdichters und somit den Enddruck zu erhöhen.The object of the invention is to reduce these restrictions as much as possible largely dismantle and also a two- or multi-stage compressor to create a compact design, which can either be used as a stand-alone component or as additional modular element can be used for compressors of known type can. It should also be possible to use already built compressors (e.g. gear compressors) to flange an additional unit and thereby the number of stages of the compressor and thus to increase the final pressure.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Laufschaufeln mehrerer Verdichterstufen mindestens auf einer Seite der für diese Verdichterstufen gemeinsamen Radscheibe vorgesehen sind und das die zu diesen Laufschaufeln führenden Saugleitungen ineinanderliegen.The object is achieved according to the invention in that rotor blades several compressor stages at least on one side of the for these compressor stages common wheel disc are provided and the leading to these blades Suction lines lie one inside the other.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die auf der Radscheibe befestigten Laufschaufeln einer Stufe in an sich bekannter Weise mit einer Deckscheibe versehen und die Laufschaufeln der weiteren Stufe sind an dieser Deckscheibe angeordnet. Somit entsteht ein mehrstufiges Laufrad. Die Laufschaufeln der weiteren Stufe können wiederum mit einer Deckscheibe versehen sein, die Laufschaufeln einer weiteren Verdichterstufe tragen kann. Die äußeren Laufschafeln der zweiten oder weiteren Verdichterstufe können wiederum mit einer Deckscheibe abgedeckt sein.According to a further feature of the invention are those on the wheel disc fixed blades of a stage in a known manner with a cover disk provided and the blades of the further stage are arranged on this cover disk. This creates a multi-stage impeller. The blades of the further stage can again be provided with a cover disk, the blades of a further compressor stage can carry. The outer blades of the second or further compressor stage can in turn be covered with a cover disk.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind mehrere für je mehrere Verdichterstufen gemeinsame laufräder auf einer Welle angebracht. Es können auch mehrere Wellen mit je einem oder je mehreren für je mehrere Verdichterstufen gemeinsamen Luafrädern vorgesehen sein.According to a further feature of the invention, several are for several Compressor stages common impellers mounted on a shaft. It can too several shafts each with one or several common for several compressor stages Luafrräder be provided.

In einer anderen Ausführung des erfindungsgemäßen Verdichters ist zusätzlich zumindest ein einstufiges Laufrad vorgesehen Gemat einer Weiterbildung der Erfindung ist es möglich, auch Vorstufen axialer Bauart vorzusehen.In another embodiment of the compressor according to the invention is in addition, at least one single-stage impeller is provided according to a further development According to the invention, it is also possible to provide preliminary stages of an axial design.

Zur üii1ung des Arbeitsmittels können als Zwischenkühler Ringkühler vorgesehen sein. Dabei ist es möglich, zumindest einen Kühler ganz oder teilweise außerhalb des Verdichtergehäuses vorzusehen.Ring coolers can be used as intercoolers to cool the working medium be provided. It is possible to have at least one cooler in whole or in part to be provided outside the compressor housing.

Die erfindungsgemäße Anordnung der Saugleitungen einzelner Stufen und das mehrstufige Laufrad ermöglichen eine wesentliche Verminderung des Bauvolumens eines mehrstufigen Verdichters mit Zwischenkühlung und erlauben axiale Zuströmung des Mediums zu jeder Stufe. Auch ist die Anbringung der verstellbaren Leitschaufeln oder anderer Leit- oder Regelorgane vor oder nach dem Laufrad relativ einfach. Das Laufrad kann fliegend angebracht werden, was im Falle, daß der erfindungsgemäße Verdichter als ein Baukastenelement an einem mehrstufigen Einwellen- oder einem Getriebeverdichter angeflanscht wird, von besonderem Vorteil ist. Vor allem im letzten Falle ist dabei eine Drehzahloptimierung denkbar.The inventive arrangement of the suction lines of individual stages and the multi-stage impeller enable a significant reduction in the construction volume a multi-stage compressor with intercooling and allow axial inflow of the medium at each stage. Also is the attachment of the adjustable guide vanes or other guiding or regulating organs before or after the impeller relatively simple. That Impeller can be mounted overhung, which in the event that the invention Compressor as a modular element on a multi-stage single-shaft or a Gear compressor is flanged, is of particular advantage. Especially in the last one In this case, a speed optimization is conceivable.

Die Erfindung wird anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt Figur 1 einen erfindungsgemäßen Verdichter mit einem zweistufigen Laufrad in geschnittener Ansicht, Figur 2 eine Ausführung des erfindungsgemäßen Verdichters mit einem-dreistufigen Laufrad und zwei Dwischenkühlern, Figur 3 eine Ausführung des erfindungsgemäßen Verdichters mit zwei zweistufigen Laufrädern und mit zwei im Verdichtergehäuse und einem außerhalb dessen vorgesehenen Zwischenkühlern, Figur 4 einen Verdichter mit zwei auf einer Welle angebrachten mehrstufigen Laufrädern und einem inneren für zwei Stufen gemeinsamen und einem äußeren Kühler, Figur 5 einen Verdichter gemäß der Erfindung mit auf zwei Wellen angebrachten Laufrädern und einem kombinierten Kühlungsystem, Figur 6 eine Ausführung des erfindungsgemäßen Verdichters mit einem mehr- und einem einstufigen Laufrad, Figur 7 Ausführungen des erfindungsgemäßen Verbis 10 dichters mit axialen Vorstufen.The invention is explained in more detail with reference to the schematic drawings. FIG. 1 shows a compressor according to the invention with a two-stage impeller in a sectional view, Figure 2 shows an embodiment of the compressor according to the invention with a three-stage impeller and two intermediate coolers, Figure 3 shows an embodiment of the compressor according to the invention with two two-stage impellers and with two in the compressor housing and an intercooler provided outside it, FIG 4 shows a compressor with two multi-stage impellers mounted on a shaft and an inner cooler common for two stages and an outer cooler, figure 5 shows a compressor according to the invention with impellers mounted on two shafts and a combined cooling system, Figure 6 shows an embodiment of the invention Compressor with a multi-stage and a single-stage impeller, Figure 7 versions of the Verbis 10 according to the invention more densely with axial precursors.

Geiäß Figur 1 besteht das an einer Welle 1 fliegend angeordnete zweistufige Laufrad aus einer Radscheibe 2, an der Laufschaufeln 3 der ersten Stufe angebracht und mit einer Deckscheibe 4 abgedeckt sind, die Laufschaufeln 5 der zweiten Stufe trägt, welche wiederum durch eine Deckscheibe 6 abgedeckt sind. Durch eine axial verlaufende Saugleitung 8 gelange das Arbeitsmittel in das Teilrad der ersten Stufe 2, 3, 4, wird dort verdichtet und durch einen schaufellosen 11 und einen beschaufelten 10 Ringdiffusor, einen Umlenkungs teil 12, an Leitblechen 13 entlang und durch einen Zwischenkühler 14 (in der Zeichnung als Ringkühler vorgesehen) in die Saugleitung 15 der zweiten Stufe gebracht. Das Laufrad der zweiten Stufe,4, 5, 6 verdichtet das zurückgekühlte Arbeitsmittel auf den Enddruck und fördert es durch eine Spirale 16 und einen Druckstutzen 17 in die Druckleitung.According to FIG. 1, there is a two-stage overhung on a shaft 1 Impeller from a wheel disk 2, attached to the blades 3 of the first stage and are covered with a cover disk 4, the rotor blades 5 of the second stage which in turn are covered by a cover plate 6. Through an axial running suction line 8 get the working fluid into the partial wheel of the first stage 2, 3, 4, there is compressed and by a vane-less 11 and a bladed 10 ring diffuser, a deflection part 12, along baffles 13 and through one Intercooler 14 (provided as a ring cooler in the drawing) into the suction line 15 brought the second stage. The second stage impeller, 4, 5, 6 compressed the cooled working medium to the final pressure and conveys it through a spiral 16 and a pressure port 17 in the pressure line.

In der in Figur 2 dargestellten Ausfiihrung des Verdichters ist auf einer fliegend gelagerten Welle 18 ein dreistufiges Laufrad 19 angebracht, wobei auf der einen Seite der Radscheibe 7 lsaufschaufeln 20 der ersten Stufe und auf der anderen Seite der Radscheibe Lauf schaufeln 21, 22 der zwei weiteren Stufen angeordntt sind. Uber eine in Figur 2 rechts befindliche Saugleitung 9 kommt das zu verdichtende Arbeitsmittel in das Teilrad 20, wird dort vorverdichtet und über die Umlenkung 23 durch einen Zwischenkühler 25 in eine Saugleitung 26 der zweiten Stufe gefördert; nach weiterer Verdichtung im Teilrad 21 der zweiten Stufe wird es über eine Leitung 24 und den Zwischenkühler 27 ia das Teilrad 22 der dritten Stufe und von dort aus in die Druckleitung 29 des Verdichters gefordert.In the embodiment of the compressor shown in FIG. 2, it is open an overhung shaft 18, a three-stage impeller 19 is attached, wherein on one side of the wheel disk 7 oil blades 20 of the first stage and on the other side of the wheel disc barrel blades 21, 22 of the two other stages are arranged. This comes via a suction line 9 located on the right in FIG working fluid to be compressed in the partial wheel 20, is there pre-compressed and over the Deflection 23 through an intercooler 25 into a suction line 26 of the second stage promoted; after further compression in the part 21 of the second stage, it is over a line 24 and the intercooler 27 ia the partial wheel 22 of the third stage and demanded from there into the pressure line 29 of the compressor.

In dem in Figur 3 dargestellten Verdichter sind zwei zweistufige, auf einer gemeinsamen Welle 30 angebrachte Laufräder 31, 34, 35 bzw. 32, 37, 38 vorgesehen. Das Arbeitsmittel wird über die in Figur 3 rechts dargestellte Saugleitung 33 angesaugt, in Teilrädern 34 und 35 des ersten Laufrades hintereinander verdichtet und in einen Zwischenkühler 14a zurückgekühlt, dann weiter durch eine nicht gezeichnete Leitung und einen außerhalb des Verdichtergehäuses angeordneten Zwischenkühler 14b und über eine saugleitung 36 zum Teilrad 37 des zweiten Laufrades gefördert, in des es weiter verdichtet wird, Vor Teilrad 37 wird des Arbeitsmittel durch den Zwischenkühler 14c zum Teilrad gefördert, in der es Wetter verdichtet und anschließend in die 1)rnckleitung 39 des Verdichters gefördert wird.In the compressor shown in Figure 3, two two-stage, Running wheels 31, 34, 35 or 32, 37, 38 mounted on a common shaft 30 intended. The working fluid is supplied via the suction line shown on the right in FIG 33 sucked in, compressed one behind the other in partial wheels 34 and 35 of the first impeller and cooled back in an intercooler 14a, then further through a not shown Line and an intercooler 14b arranged outside the compressor housing and conveyed via a suction line 36 to the partial wheel 37 of the second impeller, in des it is further compressed, before part wheel 37 is the working fluid through the intercooler 14c conveyed to the partial wheel, in which it compresses the weather and then into the 1) return line 39 of the compressor is promoted.

In Figur 4 ist ein Verdichter mit zwei mehrstufigen, auf einer gemeinsamen Welle 40 angebrachten Laufrädern 41, 42 mit einem Zwischenkühlungssystem 43 und einem außerhalb des Verdichtergehäuses angebrachten Außenkühler 44 schematisch dargestellt.In Figure 4 is a compressor with two multi-stage, on a common Shaft 40 attached impellers 41, 42 with an intercooling system 43 and an external cooler 44 attached outside the compressor housing is shown schematically.

Der fünfstufige Verdichter gemäß Figur 5 weist zwei mit ein Getriebe 45 verbundene Wellen 46, 47 auf. Auf der Welle 46 ist ein zweistufiges Laufrad 48 und auf der Welle 47 ein dreistufiges Laufrad 49 angebracht. Der Kühler 44 zwischen der zweiten und der dritten Stufe ist außerhalb des V.rdichtergehäuse vorgesehen.The five-stage compressor according to Figure 5 has two with one gear 45 connected shafts 46, 47. A two-stage impeller 48 is located on the shaft 46 and a three-stage impeller 49 is mounted on the shaft 47. The cooler 44 between the second and the third stage are provided outside the V-seal housing.

In der Ausführung gemäß Figur 6 sind auf einer Welle 50 zwei Laufräder angebracht, und zwar ein einstufiges Rad 51 und ein zweistufiges Rad 52.In the embodiment according to FIG. 6, there are two running wheels on a shaft 50 a single-stage wheel 51 and a two-stage wheel 52 are attached.

In Figur 7 sind mehrere axiale Vorstufen 53 dargestellt, die die erste radiale Stufe ersetzen.In Figure 7, several axial preliminary stages 53 are shown, the first replace radial step.

Figur 8 stellt ein Schema einer Anordnung dar, in der auf einer gemeinsamen Welle die axialen Vorstufen 53, ein zweistufiges Laufrad 54 und ein einstufiges Laufrad 55 angebracht sind.Figure 8 shows a diagram of an arrangement in which on a common Shaft the axial preliminary stages 53, a two-stage impeller 54 and a single-stage Impeller 55 are attached.

In axialen Vorstufen 56 des in Figur 9 dargestellten Verdichters wird das Arbeitsmittel vorverdichtet, im unmittelbar folgenden einstufigen radialen Laufrad 57a weiter verdichtet und durch einen gemeinsamen Zwischenkühler 59 zun zweistufigen Laufrad 57b gefördert.In axial preliminary stages 56 of the compressor shown in FIG the working fluid is pre-compressed in the immediately following single-stage radial impeller 57a is further compressed and becomes two-stage through a common intercooler 59 Impeller 57b promoted.

Eine ähnliche Anordnung stellt Figur 10 datr, mit dem Unterschied, daß nach der axialen Vorstufe 56 ein sweistufiges Laufrad 58 vorgesehen ist.A similar arrangement is shown in FIG. 10, with the difference that that after the axial preliminary stage 56, a two-stage impeller 58 is provided.

Claims

Patent pending

1. Multistage compressor of radial or semi-radial design with cooling of the working medium between at least two compression stages, characterized in that that blades (3.5) of several compressor stages at least on one side of the for these compressor stages common wheel disc (2) are provided and that the 5 suction lines (8, 15) leading to these dew blades (3, 5) lie one inside the other.

2. Multi-stage compressor according to claim 1, characterized in that that the rotor blades (3) attached to the wheel disk (2) are known per se Way are provided with a cover plate (4) and that the blades (5) of the further stage on this cover plate (4) are arranged.

3. Multi-stage compressor according to claim 1 and 2, characterized in that that the blades of the next stage are again provided with a cover disk carrying blades of the next following stage.

4. Compressor according to claim 1 to 3, characterized in that the outer rotor blades of the second or a further compressor stage with a Cover disk (6) are covered.

5. Compressor according to one or more of the preceding claims, characterized in that several impellers common to several compressor stages each are mounted on a shaft.

6. Compressor according to one or more of the preceding claims, characterized in that several waves each with one or more for each several compressor stages common impellers are provided.

7. Compressor according to one or more of the preceding claims characterized in that at least one single-stage impeller is additionally provided is.

8. Compressor according to one or more of the preceding claims, characterized in that preliminary stages of an axial type are provided.

9. Compressor according to claim 1, characterized in that Fls intercooler ring coolers are provided for cooling the working medium.

10. Compressor according to Claims 1 and 9, characterized in that that at least one cooler is provided wholly or partially outside the compressor housing is.

L e r s e i t e