DE2217767B2 - Mehrstufiger Axialverdichter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen mehrstufigen Axiglverdichter mit einem Reaktionsgrad im Bereich von 100%.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Energieumsetzung innerhalb relativ kleiner Bauabmessungen durch die Wahl geeigneter Gitteranordnungen für die Lauf- und Leiträder zu erhöhen. Dabei wird angestrebt, die Baulänge und den Umfang der Beschaufelung gegenüber Axialverdichtern mit konventioneller Einzelgitterbauweise bei guten Wirkungsgraden zu verringern.

Die Erfahrung geht von der Erkenntnis aus, daß bei Axialverdichtern mit relativ großer Reaktion im Bereich von etwa 100% die Strömung im wesentlichen in den Laufrädern verzögert wird. Hinter den Laufrädern wird die Strömung dann durch Gleichdruckgitter oder mit Hilfe nur wenig verzögernder Leiträder wieder umgelenkt.

Auf Grund dieser Überlegungen wird bei den gattungsgemäßen mehrstufigen Axialverdichtern erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß jede Verdichterstufe aus einem Tandemgitter mit zwei hintereinanderliegenden Laufschaufelkränzen und einem Leitschaufelkranz besteht.

Durch diese Maßnahme wird gegenüber der bekannten Einzelgitter-Bauweise dieser Axialverdichter der Vorteil erreicht, daß bei zunächst gleicher Umfangsarbeit für die Einzelgitter der Tandemgitteranordnung gegenüber zwei Einzelgitterstufen jeweils ein Leitradschaufelkranz eingespart wird. Daraus ergibt sich der Vorteil, daß sich die Beschaufelung um etwa 45% und die beschaufelte Baulänge um etwa 30% verringert, so daß auch die Länge der Läuferwelle entsprechend verkürzt wird. Als weiterer Vorteil kommt hinzu, daß bei der vorgeschlagenen Tandemgitter-Bauweise im Gegensatz zu den bisher üblichen Einzelgitter-Verdichtern bei entsprechender Auslegung die Vor- und Nachleiträder entfallen können, so daß hierdurch der Aufwand für die Beschaufelung weiter verringert und die Baulänge zusätzlich verkürzt werden kann.

Darüber hinaus sind mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Beschaufelung noch weitergehende Vorteile erzielbar, und zwar sind die Tandemgitter im Vergleich zu Einzelgittern gegenüber Anströmwinkeländerungen wesentlich unempfindlicher. Daraus ergibt sich, daß Tandemgitter-Verdichter ein günstigeres Verhalten im Teillastbereich zeigen, nämlich ein beachtlich breiteres Kennfeld und einen relativ flachen Kennlinienverlauf, wie unter anderem auch aus der Dissertation TH Dresden, 1963, von I h 1 e η f e I d, hervorgeht.

Außerdem wurde bei Axialgebläsen festgestellt, daß die Anordnung von Tandemgittern sich auf die Sekundär- und Spaltverluste günstig auswirkt, so daß bei der Gestaltung von mehrstufigen Axialverdichtern nach der Erfindung durch die Verwendung von Tandemgittern auch eine Verbesserung des inneren Verdichterwirkungsgrades zu erzielen ist (s. I h 1 e η f e I d in Maschinenbautechnik, 1966, S. 15 und 16). Bereits früher waren von Linnemann Untersuchungen über Tandemgitter bei einstufigen Axialgebläsen angestellt und dabei war gefunden worden, daß die Lage der Pumpgrenze durch die Verwendung von Tandem-Lauf rädern günstiger beeinflußt wurde als durch Tandem-Leiträder (Linnemann, Konstruktion, 1964, S. 128 ff.). Daher

ist auch auf das günstigere Pumpverhalten bei der Anwendung von Tandemgittern nach der Erfindung bei den gattungsgemäßen Axialverdichtern hinzuweisen.

Es darf unter diesen Gesichtspunkten daher hervorgehoben werden, daß durch die erfindungsgemäße Aus-

bildung der Beschaufelung außer den Vorteilen, die sich aus der Lösung der Aufgabenstellung ergeben, nämlich außergewöhnlich große Ersparnisse an technischem Aufwand, noch weitere günstige Ergebnisse zu erzielen sind, durch welche sich der mehrstufige Axialverdichter nach der Erfindung als grundlegende Neugestaltung der gauungsgemäßen Bauart erweist.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher be^rch.-ieben. Es zeigt

¥ i g. 1 eine schematisierte Anordnung von Lauf- und Leiträdern bei herkömmlichen Axialverdichtern,

F i g. 2 die erfindungsgemäße Anordnung von Leit- und Tandemgitter-Laufrädern,

F i g. 3 eine mit F i g. 1 vergleichbare Anordnung im Schnitt,

F i g. 4 die Anordnung nach F i g. 2 im Schnitt,
F i g. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verdichters.

In F i g. 1 ist ein herkömmlicher Axialverdichter schematisiert dargestellt, wobei die Leit- und Laufräder in alternierender Folge angeordnet sind. Die Leiträder sind mit 1 und die Laufräder mit 2 bezeichnet. Nach der erfindungsgemäßen Anordnung, wie sie aus F i g. 2 hervorgeht, ist gegenüber F i g. i jedes zweite Laufrad 1 fortgelassen. Die Beschaufelung der aufeinanderfolgenden Laufräder 2a, 2b ist derart gestaffelt, daß mindestens das gleiche Druckverhältnis erreicht wird, wie mit zwei Stufen der herkömmlichen Anordnung. Die Beschaufelung ist aus F i g. 4 ersichtlich. Die erfindungsgemäße Anordnung eignet sich besonders für die Auslegung mit relativ hohem Reaktionsgrad, etwa im Bereich von 100%, da in diesem Fall die Strömung von den Leiträdern 1 umgelenkt oder nur schwach verzögert wird. Dabei müssen die Leiträder 1 eine größere Umlenkung verwirklichen als bei den bekannten Anordnungen. Aus dem Vergleich der F i g. 3 mit den F i g. 4 und 5 sind die möglichen Einsparungen an Baulänge bei Anwendung der Erfindung ersichtlich. Nach den F i g. 4 und 5 sind zwei Varianten der erfindungsgemäßen Anordnung möglich. Die Anordnung nach F i g. 4 ist ohne Vorleitrad und ohne Nachleitrad ausgeführt. Die in F i g. 5 dargestellte Lösung sieht ein Vorleitrad 3 und ein Nachleitrad 4 vor, während in der Maschine nur Tandemgitter-Lauf räder 2a, 2b eingesetzt sind. Die Einsparung an beschaufelter Baulänge beträgt in jedem Fall etwa 30% der Länge der bisher bekannten Maschinenausführung. Die Lösung nach F i g. 5 ist besser geeignet für die Erreichung eines breiten Kennfeldes, da schon vor der ersten Laufradkombination eine bessere Anpassung an die geforderten Betriebsverhältnisse durch die Vorleitschaufelverstellung erreicht werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Mehrstufiger Axialverdichter mit einem Reaktionsgrad im Bereich von 100%, dadurch gekennzeichnet, daß jede Verdichterstufe aus einem Tandemgitter mit zwei hintereinanderliegenden Laufschaufelkränzen (2a, 2b) und einem Leitschaufelkranz (1) besteht.