DE2219417A1

DE2219417A1 - Radialverdichter mit ueberschallaufrad

Info

Publication number: DE2219417A1
Application number: DE19722219417
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Ing Bischoff
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-04-20
Filing date: 1972-04-20
Publication date: 1973-10-31

Description

Antrag auf erteilung eines Patentes Gegenstand: Radialverdichter mit Uberschallaufrad Es sind Axial-und Radialverdichter bekannt@ in denen zur Erzeugung hoher Stufendruckverhältnisse Überschallgeschwindigkeiten mit anschliessenden Verdichtungsstössen, Verzögerung auf nterschallgeschwindigkeit und dem daraus resultierenden Druckanstieg erzeugt werden.
A. nei Axialverdichtern können Verdichtungsstösse sowohl im Laufrad als auch im Leitrad erzeugt werden.
Diese Maschinen sind als Überschall-Axialverdichter" bekannt geworden.Esexistieren bisher jedoch nur Versuchsprototypen, die dib angeatrebten Leistungen nicht erreicht haben,hauptsächlich, weil das dem Beschaufelungsentwurf zugrunde gelegte Strömungsfeld sich nicht verwirklichen liess. Die Schwierigkeit liegt darinRdie radiale Variation sämtlicher btrömungsparameter im Zustand radialen Gleichgewichts genau genug vorauszusagen.
Erfolgreich waren bisher nur die Transsonischen" Axialverdichter,die jedoch nur verhältnismässig schwache verdichtungsstösse zulassen.
B. @ei bekannten Radialverdichtern treten Überschallströmungen, deren Verzögerung wesentlich zum Druckgewinn beiträgt,nur im Leitapparat auf. Diese ist jedoch wegen Ungleichförmigkeit aer aus dem Laufrad austretenden Strömung mit erheblichen Verlusten verbunden.
Als Nebenerscheinung kann es sich ergeben,dass bei hohem Luftdurchsatz die relative Eintrittsgesch/windigkeit lokal überschall erreicht, dies ist Jedoch nur eine Verlustquelle, denn die Druckerhöhung im Laufrad wird durch eine Vergrösserung der Tangentialgeschwindigkeit erreicht , die die Strömung beim Durchlaufen des Laufrades erfährt. Wegen der grossen Umlenkungen und der unvermeidbaren Strömungsablösungen in den Laufradkanälen lassen sich jedoch keine hohen Wirkungsgrade erreichen.
Es lässt sich also für die Überschall-Axialverdichter ( Abschnitt A )und die Hochleistungs-Radialverdichter ( Abschnitt B ) resümieren, dass erstere aus Gründen der Dreidimensionalität der Strömung/ und letztere wegen der Ungleichmässigkeit, bedingt durch die hohen Umlenkungen, sich nur schwer beherrschen lassen.
Um das Prinzip des Druckgewinns durch Verzögerung einer Überschallströmung durch Verdichtungsstösse möglichst ohne die oben erwähnten Nebenerscheinungen in einer Strömungsmaschine außzunutzCn wird ein Radialverdichter mit den folgenden Merkmalen vorgeschlagen: 1. Drehzahl und Schaufeleintrittsradius R1 ( siehe Bild 1 werden so gewählt, dass sich die relative Eintrittsgeschwindigkeit Wi als Überschallgeschwindigkeit ergibt.
2. Die Schaufeln. die als rückwärts gekrümmt zu bezeichnen sind, sind grade oder nur wenig

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( s =0°...30°) ES handelt sich um ebene Schaufeln, der Vorderteil ist als Uberschallprofil ausgebildet.
3. Die Schaufeleintrittskanten K1 liegen parallel zur Verdichterachse @@.
4. In Höhe des Schaufeleintrittsradius R1 bilden die Schaufeleintrittskanten K1 mit der vorderen Laufradwand Dz und ebenfalls mit der hinteren Wand rechte Winkel .3. W=90°) 5. Der Radius der Ansaugöffnung Re ist kleiner als der Schaufeleintrittsradius R1, die sich damit bildende Einlaufkontur E ist so geformt, dass die Eintrittsgeschwindigkeit entlang der Eintrittskante K1 möglichst konstant bleibt.
Mit Massnahmen 3,4 und 5 soll erreicht werden, dass die relative Eintrittsgeschwindigkeit W1 entlang der Eintrittskante K1 in Ebenen liegt, die senkrecht auf der Achse AA stehen, also keine axiale Komponente besitzt, sodass die Schaufelkanalströmung im wesentlichen zweidimensionalen Charakter annimmt und sich damit ähnlich derjenigen verhält,die im Mehrstossdiffusor vorliegt.
Um die zur Erreichung von Überschall-Relativgeschwindigkeit notwendige hohe Umfangsgeschwindigkeit herabzusetzen, kann ein Vorleitrad V vorgesehen werden, dasg der in dass Laufrad eintretenden Strömung einen Drall verleiht, der dem Laufraddrehsinn entgegengesetzt ist.
( Bild 2 ) Der Leitapparat des hier vorgeschlagenen Radialverdichters ist von herkömmlicher Bauart und Funktionsweise.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Es wird ein Radialverdichter von an sich bekannter Bauart vorgeschlagen, dessen Laufrad von folgenden Merkmalen gekennzeichnet ist: 9 Drehzahl und Schaufeleintrittsradius R1 (Bild 1) werden so gewählt, dass sich die relative Eintrittsgeschwindigkeit W1 als Uberschallgeschwindigkeit ergibt.
2. Die Schaufeln, die als rückwärts gekrümmt zu bezeichnen sind, sind grade oder nur wenig gebogen ( Winkel s=0°...30°). ES handelt sich um ebenb Schaufeln, deren Vorderteil als Überschallprofil aus@ebildet ist.
3.Die Schaufeleintrittskanten K1 sind parallel. oder nahezu parallel/ zur Verdichterachse AA.
4. @n Höhe des Schaufeleintrittsradius R1 bilden die Schaufeleintrittskanten Ki mit der vorderen Laufradwand 1)und ebenfalls mit der hinteren wand rechter oder nahezu rechte Winkel( W=9o).
So Der Hadius der Ansaugöffnung Ke ist kleiner als der Schaufeleintrittsradius R1.
6. Ein Laufrad mit den in den ansprüchen 1 bis 5 beschriebenen Merkmalen, dem ein vorleitrad vorgeschaltet ist, das der in das Laufrad eintretenden Strömung eine Ablenkung verleiht, die @em Laufraddrehsinn entgegengesetzt ist ( siehe Bild 2 ).