DE2430117B1 - Mehrstufiger Axialverdichter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen Axialverdichter mit einem sich zwischen einem Saug- und einem Druckstutzen erstreckenden, mit Leitschaufeln zusammenwirkenden, beschaufelten Rotor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Axialverdichter der genannten Art zu schaffen, der es ermöglicht, gleichzeitig mehrere Saugstellen mit unterschiedlichem Druck zu bedienen. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Leitschaufeln über mindestens zwei Abschnitte verteilt sind, so daß eine entsprechende Anzahl Verdichtungsabschnitte gebildet ist, und daß zwischen je zwei Verdichtungsabschnitten ein zusätzlicher Saugstutzen vorgesehen ist.

Es sind zwar Radialverdichter mit zusätzlichen Saugstutzen bekannt, aber möglicherweise haben die bei einem Axialverdichter zu erwartenden schwierigen Anströmungsprobleme die Fachwelt bisher davon abgehalten eine solche Lösung für einen Axialverdichter in Betracht zu ziehen; bei einem Radialverdichter sind die Strömungsverhältnisse unproblematisch. Bei großen Fördervolumen hat der Axialverdichter jedoch bekanntlich gegenüber dem Radialverdichter die wichtigen Vorteile der kleineren Abmessungen und größeren Wirkungsgrades. Sind mehrere Saugstellen zu bedienen, so war man bisher angewiesen auf den Einsatz einer entsprechenden Anzahl Axialverdichter, was einen großen Nachteil darstellt. Ein Beispiel hierfür ist eine Verflüssigungsanlage für Erdgas, in welcher bekanntlich große Gasvolumen zu bewältigen und mehrere Saugstellen mit verschiedenen Drucken zu bedienen sind. Der Erfindungsgedanke war daher offenbar nicht

ίο naheliegend.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich, wenn der Leitschaufelträger eines folgenden Verdichtungsabschnittes mit dem Leitschaufelträger des vorangehenden Verdichtungsabschnittes einen Einlaufdiffusor bildet, der mit dem zugehörigen zusätzlichen Saugstutzen in Verbindung steht.

Die Leitschaufeln der ersten Verdichtungsstufe eines jeden Verdichtungsabschnittes können verstellbar ausgeführt sein.

Die Leitschaufeln der ersten Verdichtungsstufe eines folgenden Verdichtungsabschnittes können zwei Bereiche aufweisen, die unterschiedliche Schaufel-Profilfamilien besitzen, wobei der untere Bereich das durch den zugehörigen zusätzlichen Saugstutzen angesaugte Arbeitsmittel, der obere Bereich des im vorangehenden Verdichtungsabschnitt verdichtete Arbeitsmittel leitet.

Es ist vorteilhaft, den Einlaufdiffusor mit einem Leitschaufelkranz zu versehen. Auch dessen Leitschaufeln können verstellbar angeordnet sein.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird im folgenden an Hand der Zeichnung, die einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Axialverdichter zeigt, beschrieben.

Ein mit Laufschaufeln 1 besetzter Rotor 2 befindet sich in einem Gehäuse 3, das einen Saugstutzen 4 für das anzusaugende und einen Druckstutzen 5 für das verdichtete Arbeitsmittel aufweist. Der Verdichtungsweg zwischen dem Saugstutzen und dem Druckstutzen besteht aus drei Verdichterabschnitten A, B und C. Der Verdichtungsabschnitt A wird gebildet durch einen Leitschaufelträger 8 mit Leitschaufeln 9 und einen sich über dessen Länge erstreckenden Teil 10 des Rotors 2. Der Verdichtungsabschnitt A saugt das Arbeitsmittel unmittelbar aus dem Saugstutzen 4 an. Die Leitschaufein 11 der ersten Verdichtungsstufe des Verdichtungsabschnittes A sind verstellbar ausgeführt. Sie sind dazu mit einem Verstellmechanismus 12 versehen. Der Verdichtungsabschnitt A endet mit einem Kranz von Laufschaufeln 13. Das im Verdichtungsabschnitt A verdichtete Arbeitsmittel strömt dem folgenden Verdichtungsabschnitt B zu.

Der Verdichtungsabschnitt B wird gebildet durch einen Leitschaufelträger 20 mit Leitschaufeln 21 und einen sich über dessen Länge erstreckenden Teil 22 des Rotors 2. Der Leitschaufelträger 20, der über eine kegelförmige Rippe 3a vom Gehäuse 3 getragen wird, weist einen ausgebogenen Kragen 23 auf, der den vorangehenden Leitschaufelträger 8 zum Teil überlappt und dort mit diesem einen ringförmigen Einlaufdiffusor 24 bildet. Die Leitschaufeln 25 der ersten Verdichtungsstufe dieses Verdichtungsabschnittes B sind verstellbar ausgeführt. Die Verstellbarkeit ist in der Zeichnung durch eine strichpunktierte Linie 26 zum Ausdruck gebracht. Die Leitschaufeln 25 weisen zwei Bereiche 25a und 256 auf, die unterschiedliche Schaufel-Profilfamilien besitzen. Der untere Bereich 25a der Leitschaufeln erstreckt sich über die Höhe Ai₁ die der Einlaufdiffusor 24 am Ende des Verdichtungsabschnittes A aufweist.

Der obere Bereich 256 der Leitschaufeln erstreckt sich über die Höhe hi des Endteiles 27 des ersten Leitschaufelträgers 8. Im Einlaufdiffusor 24 ist ein Kranz von Leitschaufeln 28 angebracht, die ebenfalls verstellbar ausgeführt sind. Auch hier ist die Verstellbarkeit durch eine strichpunktierte Linie 29 angedeutet. Der Einlaufdiffusor 24 steht mit einem eigenen Saugstutzen 30 in Strömungsverbindung, der seinerseits mit einer (nicht gezeichneten) Ansaugquelle in Verbindung steht. Der Druck der Ansaugquelle soll dem Druck des den Verdichtungsabschnitt A verlassenden Arbeitsmittels entsprechen und somit höher sein als der Ansaugdruck im Saugstutzen 4. Das Arbeitsmittel, das den Verdichtungsabschnitt B durch den Einlaufdiffusor 24 erreicht, wird von diesem, zusammen mit dem aus dem Verdichtungsabschnitt A zuströmenden, dort bereits verdichteten Arbeitsmittel, verdichtet.

Der Verdichtungsabschnitt B endet mit einem Kranz von Laufschaufeln 31. Das im Verdichtungsabschnitt B verdichtete Arbeitsmittel strömt dem Verdichtungsabschnitt Czu.

Der Verdichtungsabschnitt C, der in den Druckstutzen 5 mündet, ist ähnlich aufgebaut wie der Verdichtungsabschnitt B. Er wird gebildet durch einen Leitschaufelträger 35 mit Leitschaufeln 36 und einen sich über dessen Länge erstreckenden Teil 37 des Rotors 2. Der Leitschaufelträger 35, der über eine scheibenförmige Rippe 36 vom Gehäuse 3 getragen wird, weist einen ausgebogenen Kragen 38 auf, der den vorangehenden Leitschaufelträger 20 zum Teil überlappt und von dort mit diesem einen ringförmigen Einlaufdiffusor 39 bildet. Die Leitschaufeln 40 der ersten Verdichtungsstufe dieses Verdichtungsabschnittes C sind verstellbar ausgeführt, was durch eine strichpunktierte Linie 41 angedeutet ist. Wie für die Leitschaufeln 25 des Verdichtungsabschnittes B beschrieben, weisen auch die Leitschaufeln 40 zwei Bereiche 40a und 406 auf, weiche unterschiedliche Profilfamilien besitzen. Der untere Bereich 40a erstreckt sich über die Höhe la des Einlaufdiffusor 39 am Anfang der Verdichtungsstufe C. Der obere Bereich 406 erstreckt sich über die Höhe //4 des Endteiles 42 des vorangehenden Leitschaufelträgers 20. Im Einlaufdiffusor 39 ist ein Kranz von Leitschaufeln 43 angeordnet, die ebenfalls verstellbar ausgeführt sind. Der Einlaufdiffusor 39 steht mit einem Saugstutzen 44 in Verbindung, der seinerseits mit einer (nicht gezeichneten) Ansaugquelle in Verbindung steht. Der Druck dieser Ansaugquelle soll dem Druck des den Verdichtungsabschnitt B verlassenden Arbeitsmittels entsprechen und somit höher sein als der Druck im Saugstutzen 30. Der Verdichtungsabschnitt C endet mit einem Kranz von Laufschaufeln 45. Das Arbeitsmittel, das den Verdichtungsabschnitt C durch den Einlaufdiffusor 39 erreicht, wird von diesem, zusammen mit aus dem Verdichtungsabschnitt B zuströmenden, dort bereits verdichteten Arbeitsmittel verdichtet und durch den Druckstutzen 5 aus dem Axialverdichter abgeführt.

Obschon die Leitschaufeln 25 und 40 als mit zwei Bereichen 25a, 256 bzw. 40a, 406 unterschiedlicher Profilfamilien versehen, beschrieben sind, können diese auch nur eine einzige, kontinuierliche Profilfamilie aufweisen.

Weiterhin können die Leitschaufeln 28 und 43 in den Einlaufdiffusoren 24 bzw. 39 statt wie beschrieben, verstellbar, fest angeordnet sein. Eventuell kann auf Leitschaufeln in diesen Einlaufdiffusoren überhaupt verzichtet werden.

Obschon hier ein Ausführungsbeispiel mit drei Verdichtungsabschnitten beschrieben wurde, können selbstverständlich zwei oder mehr als drei solcher angeordnet sein.

Statt der beschriebenen und gezeigten Ausführungsform, wobei auf dem Gehäuse abgestützte Leitschaufelträger vorgesehen sind, sind auch Ausführungsformen möglich, wobei das Gehäuse selbst Leitschaufelträger ist und die zusätzlichen Saugstutzen an das Gehäuse angeschlossen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Mehrstufiger Axialverdichter mit einem sich zwischen einem Saug- und einem Druckstutzen erstreckenden, mit Leitschaufeln zusammenwirkenden, beschaufelten Rotor, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln (9, 21, 36) über mindestens zwei Abschnitte verteilt sind, so daß eine entsprechende Anzahl Verdichtungsabschnitte (A, B Q gebildet ist, und daß zwischen je zwei Verdichtungsabschnitten ein zusätzlicher Saugstutzen (39,44) vorgesehen ist,

2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitschaufelträger (20, 35) eines folgenden Verdichtungsabschnittes (B, Q mit dem Leitschaufelträger (8, 20) des vorangehenden Verdichtungsabschnittes (A, B) einen Einlaufdiffusor (24, 39) bildet, der mit dem zugehörigen zusätzlichen Saugstutzen (30,44) in Verbindung steht.

3. Verdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln (ti, 25, 40) der ersten Verdichtungsstufe eines jeden Verdichtungsabschnittes (A, B, Q verstellbar ausgeführt sind.

4. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln (25, 40) der ersten Verdichtungsstufe eines folgenden Verdichtungsabschnittes (B, Q zwei Bereiche (25a, 256; 40a, 40ό) aufweisen, die unterschiedliche Schaufel-Profilfamilien besitzen, wobei der untere Bereich (25a, 40a) das durch den zugehörigen zusätzlichen Saugstutzen (30, 44) angesaugte Arbeitsmittel, der obere Bereich (256,40£>) das im vorangehenden Verdichtungsabschnitt (A, B) verdichtete Arbeitsmittel leitet.

5. Verdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Einlaufdiffusor (24, 39) ein Kranz von Leitschaufeln (28,43) befindet.

6. Verdichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln (28, 43) verstellbar angeordnet sind.