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Turbokompressor für Gas oder Luft mit inneren Wasser-Kühlkammern.
Die Erfindung betrifft die Anordnung von Kühlkammern und -kanälen in den Statoren
von Turbokompressoren für Luft oder Gas.
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Am wirksamsten ist die Kühlung des der Kompression unterworfenen.
Gases in einem Turbokompressor, wenn die Kühlung an den verschiedenen Diffusoren
vorgesehen wird. Es ergeben sich aber Konstruktionsschwierigkeiten bei der Anordnung
innerer Wasserkammern innerhalb der Wandungen, die zwischen den Difftusoren und
den von den Diffusoren zum Laufrad führenden Rückkehrkanälen liegen. Man hat zwar
solche Wasserkammern in den Zwischenwänden untergebracht, zugleich mit Kanälen,
die durch die die Zwischenwände tragenden Schaufeln zu -den äußeren Wasserkammern
führen; aber einerseits war .die Herstellung dieser Kammern und Kanäle konstruktiv
schwierig und mit Flickarbeiten verbunden; andererseits waren die so hergestellten
inneren Wasserkammern und -kanäle unzugänglich. Sie konnten nicht gereinigt werden,
wenn sie, wie es bei schmutzigem Kühlwasser leicht vorkommt, durch abgesetzte Unreinigkeiten
verstopft waren.
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Mit Rücksicht auf diese Schwierigkeiten hat man im allgemeinen überhaupt
von .der zellenartigen Kühlung abgesehen und hat Zwischenkühler vorgesehen, die
außerhalb des Kompressorgehäuses liegen und durch die das Gas während der Kompression
zwischen einzelnen Kompressionsstufen hindurchgeleitet wird. Man hat auch vorgeschlagen,
Zwischenkühler innerhalb des Kompressorgehäuses in den Rückkehrkanäien, die von
den Diffusoren zurück zu den das Laufrad bildenden Treiborganen führen, vorzusehen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die, wie oben erwähnt, günstigste
Lage der Kühlung an den Diffusoren beibehalten. Durch die Erfindung ist eine Anordnung
des Statorgehäuses geschaffen, bei welcher durch Gießen herstellbare und dabei zugängliche
Wasserkühlkammern in .den Abteilwänden der Diffusoren vorgesehen sind, ohne Saß
dadurch die Strömung der Gase gestört wird.
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Nach der Erfindung sind die Wasserkühlkammern in den Abteilwänden
zwischen den Diffusoren und den Rüekkehrkanälen so angeordnet, daß in der Achsialebene
schräg nach außen gerichtete Verbindungskanäle zwischen den äußeren und den inneren
Kühlkammern des Gehäuses vorgesehen sind. Es wird also, statt die inneren Wasserkammern
mit dem äußeren Wasserraum des Gehäuses durch achsiale Kanäle in den Verbindungsrippen
zu verbinden oder statt in einer anderen bekannten Art die Verbindung in radialer
Richtung durch Einfügung dünner Rohre zu bewirken, nach der Erfindung die Verbindung
mit den inneren Wandkammern durch gleichzeitig radial und achsial "sich erstreckende
Kanäle bewirkt, die in entsprechend gerichteten Armen liegen. Außerdem erweitert
sich der Ouerschnitt dieser Kanäle in der Längsrichtung, so daß dadurch nicht nur
das radiale Eingreifen mittels einer Reinigungskratze, eines Schabeisens o. dgl.
in die innere Wasserkammer ermöglicht ist, sondern auch eine schräge Arbeit mit
dem Werkzeug rings in allen Teilen der Kammer zwischen den Kanälen.
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Auf der Zeichnung ist ein Teil eines Turbokompressors, bei welchem
die Erfindung angewendet ist, als Ausführungsbeispiel dargestellt.
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Abh. r zeigt einen Längsschnitt, Abb. a einen Querschnitt; Abb. 3
und 4 sind Schnitte nach 3-3 und 4-4 von Abb. i.
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Auf der Laufradwelle a sitzen die Laufräder
b, von
denen zwei hintereinander arbeitende auf der Zeichnung dargestellt sind. Von dem
Laufrad b wird die zu komprimierende Luft in die Diffusoren gedrückt. Von einem
Diffusor c führt der Rückkehrkanal d zum nächsten Laufrad b.
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Der Diffusor c wird durch eine äußere, im :Maschinengehäuse gebildete
Wasserkammer e und durch eine innere Wasserkammer f gekühlt, die in der Abteilwandung
g zwischen dem Diffusor c und dem Rückkehrkanal d gebildet ist. Die Wandung g wird
von radialachsial sich erstreckenden Armen 1a getragen, die in gewissen Winkelabständen
voneinander angeordnet sind.
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Die äußere Wasserkammer e ist mit der inneren Wasserkammer
f durch Kanäle i verbunden, die sich im wesentlichen in radialachsialer
Richtung erstrecken, und zwar durch die in Abständen angeordneten Arme h hindurch..
In der Längsrichtung erweitert sich der Querschnitt der Kanäle i nach rückwärts
(s. Abb. q.), d. h. in der Richtung zum Austrittsende des Kompressörs, und infolgedessen
auch in der Richtung zu der zugehörigen äußeren Wasserkammer e. Durch die radiale
Zugänglichkeit der Kanäle i ist es ermöglicht, ein Kratzwerkzeug in die innere Wasserkammer
f einzuführen, und der V-förinige Querschnitt der Kanäle i. erlaubt es, mit dem
Werkzeug in und rings um diejenigen Teile der inneren Wasserkammer zu gelangen,
die zwischen den inneren Enden der Kanäle i liegen. Da außerdem der volle V-Querschnitt
in dem Eingang zum Rückkehrkanal d vorhanden ist, so wird die Gasströmung beim Eintritt
in den Kanal nicht gehemmt. Bei der inneren Wasserkammer ist die V-förmige Gestalt
verlorengegangen,wie Abb. 3 zeigt.
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Die untere Hälfte des Kompressors (bei allen derartigen Kompressoren
liegt die Verbindung in der horizontalen Mittellinie) wird so mit Leichtigkeit gereinigt,
und der Schmutz fällt aus den inneren Kammern f nach dem Lossahaben in die äußeren
Kammern e, von wo er durch die durch Klappen verschlossenen Reinigungsöffnungen
j entfernt wird. Die obere Hälfte des Kompressors kann in üblicher Weise gelöst
und umgelegt werden, so daß dann der Schmutz ebenso wie aus der unteren Hälfte entfernt
werden kann.
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Die Kühlung der Luft in den Diffusoren c durch das Wasser in den inneren
Kammern f wird erleichtert, wenn man alle Deckel fl der inneren Kammern aus Messing
oder einem anderen Material herstellt, das besser wärmeleitend ist als Gußeisen.
Derartige Deckel f1 können dünner hergestellt werden als solche aus Gußeißen; die
Diffusorschaufeln cl (Abb. 3 und ¢), die zusammen mit den Dekkeln f l. gegossen
werden, wirken als Verstärkungsrippen.
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Es ist allgemein üblich bei der Konstruktion von Kompressoren, am
Ausgang des eigentlichen Diffusors einen Leitkanal vorzusehen, der mit einer glatten
Gleitfläche ringsherum versehen ist, zum Zwecke, die Austrittgeschwindigkeit des
Gases aufrechtzuerhalten und sie zum nächsten Laufrad b zu übertragen. Statt dessen
ist ein breiter Hohlraum k (Abb. i) für den Teil, den man als Ultradiffusor bezeichnen
kann, und darin in bekannter Weise eine große Zahl angegossener Flossen
1, m vorgesehen, so daß die bei gedrosselter Druckleitung des Kompressors
erzeugte Hitze (zum Unterschied von der Wärme der adiabatischen Kompression, die
zum größten Teil in den Diffusoren c entzogen werden soll, obwohl natürlich die
beiden Wärmearten meist zusammen erzeugt werden) leichter entzogen werden kann,
ohne daß die Wandflächen auf Kosten der in Längsrichtung vorhandenen Druckfestigkeit
unangemessen vergrößert zu werden brauchen. Gleichzeitig dienen die rippenartigen
Flossen 1, m zur Verstärkung der normalen Druckfestigkeit.