DE244734C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES /k

PATENTAMT.

. CARL PFLEIDERER in

Mit Rücksicht auf -die Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit ist bei Kreiselverdichtern und Gasturbinen eine wirksame Kühlung erforderlich.

Es ist bekannt, diese Kühlung dadurch herbeizuführen, daß in den einzelnen Stufen ringförmige, zur Wellenachse konzentrisch gelegene Hohlräume angeordnet werden, bei welchen das Kühlmittel von außen zu- und

ίο abgeführt wird. Das Kennzeichnende dieser Anordnung ist, daß das Kühlmittel nicht in achsialer oder radialer Richtung, sondern im wesentlichen in Richtung des Umfanges durch die Kühlräume fließt. Da die letzteren nicht unmittelbar unter sich verbunden sind, müssen an jeder einzelnen Stufe besondere Rohranschlüsse vorgesehen werden. Das zu kühlende Gas durchströmt bei den bekannten Ausführungen die Maschine stets im wesentlichen in radialer und achsialer Richtung. Da andererseits das Kühlmittel bei der üblichen Ausführung in Richtung des Umfanges innerhalb der einzelnen Stufen geführt wird, so ist bei der bekannten Anordnung eine genügende Kühlung nicht möglich.

Die Erfindung hat die Erwägung zur Grundlage, daß bei Anwendung einfachster Mittel die günstigste Oberflächenkühlung dann erreicht wird, wenn das Kühlmittel bei größter wirksamer Oberfläche in stetigem Verlauf dem zu kühlenden Körper Wärme abführt. Demzufolge besteht der Erfindungsgedanke darin, daß das Kühlmittel so durch die Maschine geführt wird, daß es im Gegensatz zu der üblichen Art den Gasquerschnitt nicht nur in Richtung des Radius und des Umfanges umspült, sondern auf dem ganzen Wege, dem Verlauf der Gaskanäle folgend, mit den Flächen, welche den Fluß des Gasstromes begrenzen, in Berührung bleibt. Auf diesem Wege wird als wesentlich erkannt, daß eine Übereinstimmung zwischen der Durchflußrichtung des Kühlmittels und der des Gases nicht erforderlich ist, vielmehr bewegen sich Gas und Kühlmittel in einem den Sonderverhältnissen entsprechenden Richtungssinn, d. h. im Gleich- bzw. Gegenstrom. Je nachdem der zu kühlende Körper bereits zu Anfang des Durchflusses durch die Maschine eine hohe Temperatur hat, um während des weiteren Durchganges eine Abkühlung zu erfahren, wie es bei der Gasturbine der Fall ist, wird das Kühlmittel zweckmäßig im Gegenstrom, oder aber, sofern der zu kühlende Körper in kaltem Zustande eintritt und während des weiteren Verlaufes durch die Maschine trotz der Wärmeabfuhr durch das Kühlmittel eine Steigerung seiner Temperatur erleidet, wie es in der Regel bei Kreiselverdichtern der Fall ist, im Gleichstrom geführt.

Zur Vervollkommnung der beabsichtigten Wirkung sind innerhalb der nach dem genannten Prinzip angeordneten Kühlräume Führungsrippen vorgesehen.

Der Erfindungsgedanke wird an Hand der beiden schematischen Zeichnungen 1 und 2

sowie des Ausführungsbeispiels Fig. 3, in dem ein Schnitt in achsialer Richtung durch einen Kreiselverdichter gezeigt wird, dargestellt.

Fig. ι zeigt die bisher übliche Ausführung der Kühlung. 1, 2, 3 und 4 stellen Druckstufen eines Kreiselverdichters dar. Das Laufrad des Verdichters ist der Einfachheit halber nicht eingezeichnet. Die Kühlräume der Druckstufen werden vom Kühlmittel durchflossen. Dieses tritt bei 5 ein, durchfließt die Kühlräume der ersten Druckstufe, wird dann durch das Umführungsrohr 6 in die Kühlräume der zweiten Druckstufe geführt, welche es durch die Umlaufleitung 7 verläßt, um in die Kühlräume der nächsten Stufe einzutreten, usf. Bei 9/ verläßt der Kühlmittelstrom den Kompressor. Der zu kühlende Körper tritt bei 10 beispielsweise ein, durchströmt die einzelnen Druckstufen in Richtung des Pfeiles und verläßt die Maschine bei 11.

Bei dem neuen Verfahren gemäß Fig. 2 tritt bei 5 das Kühlmittel in die für die Druckstufen 1, 2, 3 und 4 vorgesehenen Kühlräume ein, verteilt sich hier in der ersten Kühlkammer und fließt, in vornehmlich achsialer Richtung weiterströmend, durch die Überströmungsrohre 6, 7, 8 und 9 in die Kühlräume der Druckstufe 2 usf. Der zu kühlende Körper bewegt sich wie bei Fig. 1 von 10 in der Pfeilrichtung nach 11. Infolgedessen wird er auf seinem ganzen Wege durch die Maschine der Wirkung des Kühlmittels ausgesetzt. Allenthalben bleibt das Kühlmittel mit den Wandungen, welche den zu kühlenden Körper führen, in Berührung. Außerdem wird innerhalb der einzelnen Stufe hier das Kühlmittel im Gleich- bzw. Gegenstrom geführt. Im Gegensatz dazu vermag bei dem Verfahren gemäß Fig. 1 diese Art der Kühlung nur im ganzen, nicht innerhalb der einzelnen Stufen durchgeführt zu werden.

In dem Ausführungsbeispiel des neuen Verfahrens nach Fig. 3 wird das zu verdichtende Gas durch den Stutzen α angesaugt, durcheilt das Laufrad b, den Leitapparat c, tritt, nachdem es den Umführungskanal d durchflossen hat, in das Laufrad e der zweiten Stufe, durchströmt in gleicher Weise weitere Stufen und wird schließlich durch den Stutzen f abgeführt. Das Kühlmittel tritt vom Stutzen g in den Ringraum h, verteilt sich iri diesem und fließt durch die hohl ausgebildeten Leitschaufeln in den Raum i. Von hier aus wird es durch die ebenfalls mit Durchgangsöffnungen versehenen Rippen k in den Ringraum I und von da durch die hohlen Leitschaufeln der nächsten Stufen weitergeleitet. Um einen vollkommenen Gegenstrom des Kühlmittels zum Gas herbeizuführen, können hier die Hohlräume der Rippen k mit Führungswänden m versehen werden. Durch diese wird auch verhindert, daß das Kühlmittel den strichpunktiert eingezeichneten Verlauf nimmt, bei dem eine Umlauf bewegung des Wassers in den nächst der Welle gelegenen Ringräumen mehr oder weniger ausgeschlossen wäre. Es wird so mit Sicherheit ein Stillstand des Wassers in irgendeinem Teil der Kühlräume vermieden.

Für alle Teile der Maschine läßt sich infolge des eindeutig bestimmten Verlaufs des Kühlmittels die Geschwindigkeit des Kühlmittelstromes rechnungsmäßig ermitteln. Dadurch ist eine gute Unterlage für eine weitere Steigerung der kühlenden Wirkung gegeben.

Natürlich ist es sehr wohl möglich, bei ein und derselben Maschine frisches Kühlmittel an mehreren Stellen zu- bzw. abzuführen. Unter Umständen kann sich die Ausbildung besonderer Körper zur Aufnahme der Verbindungskanäle zwischen den ringförmigen Kühlräumen der einzelnen Druckstufen als zweckmäßig erweisen, z. B. dann, wenn die Leitschaufeln aus sehr dünnwandigem Material bestehen.

Es ist zweckmäßig, zum Zwecke einer weiteren Verbesserung des Umlaufes die Leitschaufeln c gegen die Führungsrippen k um eine halbe Teilung zu versetzen.

Die neue Kühlvorrichtung hat gegenüber den bekannten Anordnungen die folgenden wesentlichen Vorzüge:

1. Das Kühlmittel kann zum Gas stetig im Gleich- bzw. Gegenstrom geführt werden.

2. Die in der Maschine unterzubringende Kühlfläche läßt sich auf das denkbar höchste Maß vergrößern.

3. Das Kühlmittel wird an jeder einzelnen Stelle zwangläufig geführt, so daß es immer mit einer vorauszubestimmenden Geschwindigkeit an den Kühlflächen entlangströmt. Dadurch werden die Räume mit stagnierendem Kühlmittel vermieden und durch die erreichbar hohe Geschwindigkeit die Wirkung der einzelnen Kühlflächen erhöht.

4. Die Anordnung baut sich sehr einfach, da die Notwendigkeit, an jeder Stufe Rohranschlüsse für das Kühlwasser anzubringen, wegfällt.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Kühlvorrichtung für Kreiselverdichter oder Gasturbinen, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel auf dem ganzen Wege durch die Maschine, dem Verlauf der Gaskanäle folgend, mit den Wandungen, welche den Gasstrom führen, in Berührung bleibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinander- iao

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folgenden Verbindungskanäle zwischen den ringförmigen Kühlräumen der einzelnen Druckstufen gegeneinander versetzt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 für den Fall radialer Beaufschlagung, dadurch gekennzeichnet, daß die die Umführungskammern (k) durchsetzenden, in großer, radialer Breite ausgeführten Kanäle mit radial gerichteten Führungszungen (m) versehen sind, durch welche die Bahn des Kühlmittels in der Umführungsrichtung gesichert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.