DE345856C

DE345856C - Centrifugal machine for compressing and conveying gases or liquids with several stages connected in series

Info

Publication number: DE345856C
Application number: DE1920345856D
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1920-02-20
Filing date: 1920-03-03
Publication date: 1921-12-17

Description

Kreiselmaschine zum Verdichten und Fördern von Gasen bzw. Flüssigkeiten mit mehreren hintereinander geschalteten Stufen. Die bisher übliche Ausführungsform von Kreiselmaschinen zum Verdichten bzw. Fördern von Gasen bzw. Flüssigkeiten mit mehreren hintereinandergeschalteten Stufen hat man bereits früher dadurch zu vereinfachen gesucht, daß man die Laufradschaufelkränze der einzelnen Stufen seitlich übereinander legte und so ein einziges, durch mitumlaufende Zwischenwände entsprechend der Stufenzahl in Kammern unterteiltes Laufrad erzielte.Centrifugal machine for compressing and conveying gases or liquids with several stages connected in series. The usual embodiment so far of centrifugal machines for compressing or conveying gases or liquids with Several stages connected one behind the other have to be simplified in this way earlier sought that the impeller blade rings of the individual stages are side by side and so a single one, through circulating partition walls according to the number of steps achieved impeller divided into chambers.

Der Ansporn zu dieser Anordnung wurde hauptsächlich gegeben durch den Wunsch, die verschiedenen Stufen zwecks Erreichung verschiedener Betriebsmöglichkeiten entweder parallel öder in Serie zu schalten, was mit dieser Anordnung leicht möglich ist und womit gleichzeitig die Vorteile wesentlicher Raumersparnis und einfacher Bauart verbunden sind. Dabei hat man* aber eine wesentliche Schwierigkeit unterschätzt, nämlich die Abdichtung zwischen den nebeneinanderliegenden Stufen in den Spalten, die die umlaufenden Wände des Laufrades und die gegenüberstehenden Wände des Gehäuses bzw. der Umkehrkanäle miteinander bildeten. Und weil man den Hauptvorteil dieser Anordnung, nämlich den Wegfall der Radreibung, gar nicht erkannt hatte, wurde der Vorschlag weiter nicht mehr verfolgt. Zum besseren Verständnis sei auf beiliegende Zeichnung verwiesen. Sind zwei Räume a und b (Abb. i), in denen Gas bzw. Flüssigkeit - im nachfolgenden sei Luft angenommen - verschiedener Drücke und P2 vorhanden'ist, durch eine feste Wand c und eine um die Achse x-x drehbare Wand d getrennt, so tritt von der Seite a des höheren Druckes P1 ein Teil der Luft durch den Spalt s auf die Seite b hinüber, wo der niedrigere Druck P, herrscht. Um diesen Verlust möglichst klein zu halten, kann die Spaltgröße s auf ein praktisch zulässiges Mindestmaß beschränkt oder die Spaltlänge y möglichst groß gemacht werden. Vielfach wird die Dichtung auch als sogenannte Labyrinthdichtung ausgeführt, die aber ebenfalls eine verhältnismäßig große Länge in Anspruch nimmt, teurer ist und auch bei großer Zackenzahl die Verluste nicht völlig aufheben kann. Die genannten Vorfeile der eingangs beschriebenen Kreiselmaschine würden also bei Anwendung dieser Spaltdichtungen verlorengehen, bzw. es würden Nachteile, die bei den bekannten Kreisehnäschinen mit nebeneinanderliegenden besonderen Laufrädern für jede Stufe nicht bzw. nicht in dem Maße vorhanden sind, die Vorteile überwiegen und die Marktfähigkeit der Maschine ausschließen.The incentive for this arrangement was mainly given by the desire to connect the various stages either in parallel or in series in order to achieve different operating possibilities, which is easily possible with this arrangement and which at the same time has the advantages of substantial space savings and a simple design. In doing so, one major difficulty was underestimated, namely the sealing between the adjacent steps in the gaps that formed the circumferential walls of the impeller and the opposing walls of the housing or the reversing channels. And because the main advantage of this arrangement, namely the elimination of wheel friction, had not been recognized at all, the proposal was no longer pursued. For a better understanding, please refer to the accompanying drawing. If two rooms a and b (Fig. I), in which gas or liquid - in the following, assume air - of different pressures and P2 is present, are separated by a fixed wall c and a wall d that can be rotated about the axis xx a part of the air passes from the side a of the higher pressure P1 through the gap s to the side b, where the lower pressure P1 prevails. In order to keep this loss as small as possible, the gap size s can be restricted to a practically permissible minimum or the gap length y can be made as large as possible. In many cases, the seal is also designed as a so-called labyrinth seal, which, however, also takes up a relatively large length, is more expensive and cannot completely cancel out the losses even with a large number of teeth. The above-mentioned advantages of the gyroscopic machine described at the beginning would be lost if these gap seals were used, or disadvantages that are not or not to the extent present in the known rotary machines with adjacent special impellers for each stage would outweigh the advantages and the marketability of the Exclude machine.

Nun ist es bei Dampfüberdruckturbinen mit Deckbändern auf den ScUäufelenden schon bekannt, die kinetische Energie des Dampfes, also des Arbeitsmittels selbst, zur Vermeidung der Spaltverluste auszunutzen, indem am Spalt auf der Seite höheren Druckes eine Saugwirkung und auf der Seite niedrigeren Druckes eine Druckwirkung erzeugt wird, derart, daß sich. beide Wirkungen gegenseitig möglichst aufheben.Now it is with steam pressure turbines with shrouds on the ends of the scoops already known, the kinetic energy of the steam, i.e. the working medium itself, to avoid the Take advantage of gap losses by opening up the gap suction on the higher pressure side and suction on the lower pressure side a pressure effect is generated, such that. both effects reciprocally as possible lift.

Die Vereinigung einer Spaltdichtungsbauart, bei der ebenfalls hiervon Gebrauch gemacht wird, mit einer Kreiselmaschine der in der Einleitung erwähnten Art macht .eine solche Maschine erst praktisch möglich und bildet den Gegenstand der vorliegenden Erfindung.The union of a gap seal design, which also includes one of these Use is made with a gyroscope of the type mentioned in the introduction Art makes such a machine possible in practice and forms the object of the present invention.

In Abb. 2 der Zeichnung ist beispielsweise ein zweistufiger Verdichter mit hintereinandergeschalteten Stufen im gleichen Laufrad im Schnitt in seiner oberen Hälfte dargestellt. Wie in Abb. = ist a die Seite höheren und b die niederen Druckes, die nur durch die mitumlaufende Zwischenwand d des Laufrades voneinander getrennt sind. Der Weg der zu verdichtenden Luft ist aus den eingezeichneten Pfeilen zu ersehen. Die Luft wird also zuerst in den Schaufeln auf der Seite b in erster Stufe verdichtet, gelangt dann in den Umführungskanal e und von dort auf die Seite a höheren Druckes, wo sie von den Schaufeln dieser zweiten Stufe weiterverdichtet und durch den Kanal f abgeleitet wird.In Fig. 2 of the drawing, for example, a two-stage compressor with stages connected in series in the same impeller is shown in section in its upper half. As in Fig. = A is the side with higher pressure and b is the lower pressure, which are only separated from each other by the rotating partition d of the impeller. The path of the air to be compressed can be seen from the arrows drawn. The air is first compressed in the blades on side b in the first stage, then passes into bypass channel e and from there to side a of higher pressure, where it is further compressed by the blades of this second stage and diverted through channel f.

Die Dichtung zwischen den Wänden c und d kann beispielsweise nach den Ausführungsformen gemäß Abb. 3 bis 5 erfolgen.The seal between the walls c and d can, for example, according to the embodiments according to Fig. 3 to 5 take place.

In Abb. 3 verläuft der Spalt s schräg zu den Seitenflächen der Wände, und es sind diese Wände derart gegeneinander versetzt, daß der Luftstrom von höherem Drucke p, auf der Seite a über den Spalt hinwegbläst, also auf den Spaltinhalt eine Saugwirkung ausübt, während der Luftstrom von niedrigerem Drucke f2 auf der anderen Seite b in den Spalt hineinbläst, also auf dessen Inhalt eine Druckwirkung ausübt.In Fig. 3 the gap s runs obliquely to the side surfaces of the walls, and these walls are offset from one another in such a way that the air flow is higher Print p, blows over the gap on side a, i.e. on the contents of the gap one Exerts suction while the air flow of lower pressures f2 on the other Side b blows into the gap, thus exerting a pressure effect on its contents.

Nach der Ausführungsform des Spaltes gemäß Abb. q. werden dieselben Wirkungen erzielt, indem zwar der eigentliche Spalt senkrecht zu den Wänden und Strömungen verläuft, aber mit dem einen Ende nach der Seite a höheren Druckes hin, senkrecht zur Strömungsrichtung steht und etwas in die Strömung hineinragt, während auf der anderen Seite b das Spaltende gegen die Strömung gerichtet ist, wie etwa ein Pitotrohr. Es ist bekannt, daß ein solches Rohr den statischen Druck Ps vermehrt um die Geschwindigkeitsenergie mißt, während auf ein senkrecht zur Strömung stehendes gerades Rohr, welches in Abb. q. von dem rechten Spaltende dargestellt werden soll, eine Saugwirkung von gleicher Größe ausgeübt wird, so daß dieses einen Druck mißt, wobei y das spezifische Gewicht des mit der Geschwindigkeit c vorbeiströmenden Mediums, also hier z. B. Luft, ist. An der gegen die Strömung gerichteten Spaltöffnung auf Seite b wird also ein Druck und auf der Seite a an der Spaltöffnung ein Druck vorhanden sein. Die Differenz dieser beiden Drücke wirkt somit der Differenz pi p2 der statischen Drücke entgegen, und es ist der Grenzfall möglich, bei welchem diese beiden einander entgegengerichteten Drücke gleich groß sind, so daß eine Strömung durch den Spalt gar nicht eintreten kann. Drücke und Geschwindigkeiten haben dann folgender Bedingung zu genügen Dieses Mittel zur Verhütung oder Verminderung der Spaltverluste kann für sich allein verwendet werden oder in Verbindung mit irgendeiner Dichtungsart. So zeigt Abb. 5 beispielsweise die Kombination mit Labyrinthdichtung. Es brauchen nicht immer am gleichen Spalt Saug- und Drucköffnung vorhanden zu sein, wenn man die Öffnung auf Seite a als Saugöffnung und die Öffnung auf Seite b als Drucköffnung bezeichnet.According to the embodiment of the gap according to Fig. Q. The same effects are achieved in that the actual gap is perpendicular to the walls and flows, but with one end facing the side a of higher pressure, perpendicular to the direction of flow and protruding slightly into the flow, while the end of the gap on the other side b directed against the flow, such as a pitot tube. It is known that such a pipe measures the static pressure Ps increased by the velocity energy, while at a right angle to the flow standing straight pipe, which is shown in fig. q. is to be represented by the right end of the column, a suction effect of the same size is exerted, so that this a pressure measures, where y is the specific weight of the medium flowing past at speed c, i.e. here z. B. air is. There is therefore pressure at the gap opening on side b, which is directed against the flow and a print on side a at the gap opening to be available. The difference between these two pressures thus counteracts the difference pi p2 of the static pressures, and the limit case is possible in which these two opposing pressures are equal so that a flow through the gap cannot occur at all. Pressures and speeds then have to satisfy the following condition This means of preventing or reducing gap losses can be used on its own or in conjunction with any type of seal. For example, Fig. 5 shows the combination with a labyrinth seal. It is not always necessary to have the suction and pressure opening at the same gap if the opening on side a is called the suction opening and the opening on side b is the pressure opening.

So können die Spalte der beiden äußeren umlaufenden und feststehenden Wände, an denen also in der Regel nur auf der inneren Seite eine Strömung herrscht, nur an diesem inneren Ende entsprechend ausgebildet sein.So the column of the two outer circumferential and fixed Walls, on which there is usually only a current on the inner side, only be designed accordingly at this inner end.

Abb. 6 zeigt in vergrößertem Maßstabe den die Spalte enthaltenden Teil der Abb. 2 und läßt die Saugöffnungen g und h der äußeren Wände erkennen, während der Spalt der Zwischenwände c, d sowohl eine Drucköffnung (links im Bilde) als auch eine Saugöffnung (rechts) sehen läßt. a ist wieder die Seite höheren und b die Seite niedrigeren Druckes.Fig. 6 shows on an enlarged scale the one containing the gaps Part of Fig. 2 and reveals the suction openings g and h of the outer walls while the gap between the partitions c, d both a pressure opening (left in the picture) and a suction opening (right) can be seen. a is again the side higher and b the side lower pressure.

Es steht nun ferner die Möglichkeit offen, Kreiselmaschinen mit mehreren hintereinandergeschalteten Stufen im gleichen Laufrad in der verschiedensten Reihenfolge der Schaltung dieser Stufen zu bauen bzw. mehrere solcher Laufräder auf dieselbe Welle zu setzen usw.It is now also possible to use gyroscopes with several stages connected one behind the other in the same impeller in the most varied of order to build the circuit of these stages or several such wheels on the same Wave to set etc.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Centrifugal machine for compressing and conveying gases or liquids with several stages connected one behind the other, characterized in that chambers formed by partition walls of the same internally acted impeller are connected in series in a known manner by reversing channels and at the transition points of impeller chambers and reversing channels against each other by gaps with suction or Pressure openings towards the chambers are sealed in such a way that the kinetic energy of the media flowing past has a sucking effect on the higher pressure side and a pressing effect on the interior of the gap on the lower pressure side.

2. Centrifugal machine according to claim i, characterized in that at least a stationary wall and a circumferential wall that forms a gap with it against each other are shifted laterally that the gap opening on the side of higher pressure the The current is turned away and facing the current on the side of lower pressure.

3. Centrifugal machine according to Claims i and 2, characterized in that the gap is inclined runs to the side surfaces of the walls forming it between them, q ..

Gyroscope according to claim i, characterized in that the edges of the gap opening according to the On the higher pressure side, they are pushed forward a little and protrude into the stream.

5. Gyroscope according to claim i, characterized in that the gap is lower towards the side Pressure runs out in a curve against the current.

6. centrifugal machine according to claim i to 5 characterized in that labyrinths are arranged between the gap ends are.