DE2640392A1

DE2640392A1 - Diffusor fuer zentrifugalkompressor

Info

Publication number: DE2640392A1
Application number: DE19762640392
Authority: DE
Inventors: Alexander Connor Bryans
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1975-12-10
Filing date: 1976-09-08
Publication date: 1977-06-16
Also published as: FR2334856A1; FR2334856B1; BE846100A; GB1561336A; IT1070829B; JPS5271708A; US4027997A

Description

Diffusor für Zentrifugalkompressor

Die Erfindung bezieht sich auf einen Diffusor und insbesondere auf einen Diffusor für einen Zentrifugalkompressor, der zur Optimierung der Strömungsverteilung zu einer Verbrennungskammer geformt und in einer Weise mit engen Toleranzen gefertigt werden kann, die eine Gleichförmigkeit zwischen den Diffusoren sicherstellt.

Der Diffusoi· gemäß der Erfindung umfaßt zahlreiche geradlinige Strömungskanäle j die mit einem ringförmigen Einlaß in Strömungsverbindung stehen, der das Schaufelrad eines Zentrifugalkompressors umgibt. Jeder Strömungskanal geht graduell von einem kreisförmigen Querschnitt an seinem Einlaß zu einem nahezu rechtwinkligen Querschnitt an seinem Auslaß über, der durch zwei

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flache gegenüberliegende parallele Seiten und zwei gegenüberliegende gekrümmte Seiten gebildet wird, die eine rasiermesserscharfe Hinterkante am Diffusorauslaß erzeugen. Die nahezu rechtwinklige Form des Diffusorauslasses optimiert die Strömungsverteilung zu einer ringförmigen Verbrennungskammer, die mit dem Diffusorauslaß in Strömungsverbindung steht. Die Geradlinigkeit und Regelmäßigkeit der Diffusorkanäle ermöglichen, daß der Diffusor mit engen Toleranzen dadurch gefertigt werden kann, daß eine ringförmige Platte unter Verwendung eines einzigen Werkzeuges durch elektrische Entladungen gewalzt werden kann. Dies stellt Gleichförmigkeit und Übereinstimmung zwischen den Diffusoren sicher. Ein Übergangs-und Entwirblerabschnitt kann stromaufwärts ;on dem nahezu rechtwinkligen Auslaß vorgesehen sein, um den Diffusorströmungspfad an die Brennergeometrie anzupassen.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Figur 1 ist eine Teilschnittansicht und zeigt den Diffusor gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung in Verbindung mit einem Zentrifugalkompressor.

Figur 2 zeigt eine Querschnittsarisicht entlang der Linie 2-2 in Figur 1.

Figur 3 zeigt eine Querochnittsansicht entlang der Linie "'. - 3 in Figur 1.

Figur 4 ist eine perspektivische Stirnansicht des Diffusors gemäß der Erfindung.

Figur 5 zeigt eine Teilquerschniutsansicht von einem Werkzeug,. das zur Fertigung des Diffusors gemäß der Erfindung verwendet werden kann.

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Figur 6 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie 6-6 in Figur 5.

In den Figuren 1 bis 4 ist ein Abschnitt von einem Zentrifugalkompressor mit einem Schaufelrad 2 gezeigt. Das Schaufelrad 2 weist zahlreiche, drehbare Schaufeln 4 auf, die auf dem Umfang durch einen ringförmigen Steg 6 im Abstand gehaltert sind. Der Diffusor 8 gemäß der Erfindung weist ein ringförmiges Gehäuse auf j in dem zahlreiche Strömungskanäle 10 angeordnet sind. Jeder Durchlaß 10 weist einen Einlaß 12 neben dem Steg 6 des Schaufelrades 2 auf, um so die äußeren Spitzen der Schaufeln 4 zu umgeben und dadurch die aus dem Schaufelrad 2 ausgestoßenen beschleunigten Gase aufzunehmen. Die Querschnitte der Durchlässe 10 erweitern sich graduell in einer Richtung radial nach außen, um

die hindurchströmenden Gase zu diffundieren und dadurch die hohe kinetische Energie dieser Gase in statische Druckenergie umzuwandeln. Die Strömungskanäle 10 haben zunächst einen kreisförmigen Querschnitt, wie er am besten aus Figur 2 zu ersehen ist, um die Strömungsablösungsverluste auf einem Minimum zu halten, und anschließend gehen sie graduell in einen nahezu rechtwinkligen Querschnitt über, wie er am besten aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich ist. Dadurch wird der Querschnitt dor Auslässe 14 des Strömungjkanales 10 durch zwei ebene gegenüberliegende parallele Seiten 16 und 18 und zwei gegenüberliegende gekrümmte Seiten 20 und 22 gebildet. Die gekrümmten Seiten 20 und 22 erzeugen rasiermesserscharfe Kanten 24 zwischen den geradlinigen Kanten 16 und 18, so daß eine relativ glatte und gleichförmige Strömung aus den Durchlässen 10 austritt.

Um den Diffusor gemäß der Erfindung an eine Vielfalt von Brennerkonfigurationen anzupassen, ka,nn ein Übergangsabschnitt 25 am stromaufwärtigen Ende der Strömungskanäle 10 vorgesehen sein.

Um eine unerwünschte Wirbelbewegung in der aus dem Übergangsbereich 25 austretenden Strömung zu beseitigen, können innerhalb des Über-

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gangsbereiches 55 zahlreiche in Umfangsrichtung beabstandete Entwirblerschaufeln 26 vorgesehen sein. Die aus der Entwirblerschaufel 26 austretende Strömung wird anschließend einer Verbrennungskammer (nicht gezeigt) zugeführt.

Es wird deutlich, daß der Diffusor gemäß der Erfindung sich für relativ billige Fertigungstechniken eignet, die enge Toleranzen und eine Gleichförmigkeit zwischen den Diffusoren einhalten können. Da die Mittellinie und in gleicher Weise die Wände der Diffusordurchlässe 10 geradlinig sind und einen graduellen und glatten Übergang von einem kreisförmigen Querschnitt zu einem nahezu rechtwinkligen Querschnitt durchlaufen, kann der Diffusor auf einfache Weise durch bekannte mit elektrischer Entladung arbeitende Frästechniken gefertigt werden. Somit kann das ringförmige Gehäuse durch elektrische Entladung gewalzt werden, indem ein einziges Werkzeug zur Erzeugung des Diffusors gemäß der Erfindung verwendet wird. Ein mit elektrischer Entladung arbeitendes Walzwerkzeug 28, das zur Erzeugung der Diffusordurchlässe 10 geeignet ist, ist in den Figuren 5 bis 7 dargestellt. Das Werkzeug 28 nimmt einen kreisförmigen Querschnitt an seinem stromaufwärtigen Ende 30 an und geht graduell radial nach außen in einen nahezu rechtwinkligen Querschnitt über, der mit dem gewünschten Auslaßquerschnitt der- Strömungskanäle 10 identisch ist. Das Werkzeug 10 ist mit relativ scharfen Kanten 29 versehen, um die relativ scharfen gegenüberliegenden gekrümmten Seiten 20 und 22 am Durchlaß-Auslaß 14 zu erzeugen.

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Claims

Ansprüche

1. Diffusor zum Diffundieren einer beschleunigten Gasströmung von einem Zentrifugalkompressor zu einer ringförmigen Verbrennungskammer, gekennzeichnet durch ein ringförmiges Gehäuse, das den Zentrifugalkompressor umgibt, zahlreiche Durchlässe (10), die im Abstand um den Umfang des Gehäuses (9)herum angeordnet sind und durch dieses hindurchführen, wobei die Einlasse (12) zu den Durchlässen (LO)einen kreisförmigen Querschnitt haben und derart angeordnet sind, daß sie die aus dem Zentrifugalkompressor austretenden beschleunigten Gase aufnehmen, und die Durchlässe (10) dann graduell in einen nahezu rechtwinkligen Querschnitt an ihren Auslässen (14) übergehen, die jeweils durch zwei ebene gegenüberliegende parallele Seiten (16, 18) und zwei gegenüberliegende gekrümmte Seiten (20, 22) gebildet sind.

2. Diffusor nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet , daß die zwei gegenüberliegenden gekrümmten Seiten (20, 22) eine relativ scharfe Kante bilden.

3. Diffusor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß ein Übergangsbereich (25) stromaufwärts von den Auslassen (14) der Durchlässe (10) vorgesehen ist.

4. Diffusor nach Anspruch 3, dadurch gekenn-, zeichnet , daß zahlreiche in Umfangsrichtung beabstandete Entwirblerschaufeln (26) stromaufwärts von dem Übergangsbereich (25) vorgesehen sind.

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