DE856688C - Axialverdichter - Google Patents

Axialverdichter

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DE856688C
DE856688C DEM998D DEM0000998D DE856688C DE 856688 C DE856688 C DE 856688C DE M998 D DEM998 D DE M998D DE M0000998 D DEM0000998 D DE M0000998D DE 856688 C DE856688 C DE 856688C
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DE
Germany
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axial compressor
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compressor
compressor according
axial
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Expired
Application number
DEM998D
Other languages
English (en)
Inventor
Alexander Garve
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAN AG
Original Assignee
MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
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Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of DE856688C publication Critical patent/DE856688C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/522Casings; Connections of working fluid for axial pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/524Casings; Connections of working fluid for axial pumps especially adapted for elastic fluid pumps shiftable members for obturating part of the flow path

Description

  • Axialverdichter Die Erfindung betrifft ciiieii elxialverdichter und befaßt sich finit der Regelung desselben. Der Axialverdic'hter steht bisher mit Recht in dem Ruf, ein besonders ungünstiges Regelverhalten z>q besitzen. Die einfachsten bekannten Verfahren zum Verringern der Luftmenge bei sonst unveränderten lietriehsverli:iltnissen sind das Drosseln und das Umführen. @-@'enti inan den überflüssigen Teil des Fördervolumens unter Umgehung des Gebläses aus der Druck- in die Saugleitung zurückströmen läßt, so kann die Maschine nahezu unter normalen Betriebsverhältnissen trotz der verringerten Liefermenge weiterarbeiten. Dies ist zwar vom Standpunkt der Betriebssicherheit aus als günstig zu bezeichnen, hat jedoch den Nachteil, daß trotz geringeter Nutzleistung die aufzuwendende Leistung unverändert bleibt. Das Drosseln ist ebenfalls kein vorteilhaftes Regelungsverfahren; denn erstens ist der Regelbereich infolge der Eigenart der Kennlinien sehr begrenzt, und zweitens ist auch hier eine Leistungsersparnis kaum vorfanden, ja es kann sogar der Leistungsbedarf trotz verminderter Nutzleistung zunehmen. Auch dieser Nachteil hängt mit der Charakteristik des Axialverdichters zusammen. 1:r ist bei Radialverdichtern nicht im gleichen Maße vorhanden. Zu diesen beiden Regelungsarten gehören auch die Verkleinerung des Durehfiußquerschnittes unmittelbar an den Laufrädern mit Hilfe von Irisblenden, wie sie bei Raumlüftern üblich ist, sowie die Absaugung zurückgeförderter Luirt in den hinteren Stufen eines vielstufigen Axialverdiohters bereits innerhalb der Beschaufelung derart, daß der Effekt der Spaltabsaugung entsteht.
  • Während die beiden soeben genannten Verfahren mit erheblichen Verlusten verbunden sind, braucht dies nicht der Fall zu sein, wenn man die Drehzahl dem Luftbedarf anpaßt, was jedoch nicht bei jedem Antrieb möglich ist. Bei Regelung der Drehzahl ändert sich nicht nur die Menge, sondern auch nach bekanntem Gesetz sehr stark der Lieferdruck, wenn der Wirkungsgrad ein Optimum bleiben soll. Diese Gesetzmäßigkeit kann erwünscht sein; in den meisten Fällen braucht man jedoch einen unabhängig von der Menge konstanten Lieferdruck, und dann verliert auch diese sonst so ideal erscheinende Regelungsart ihren Wert. Die zuerst von K a p 1 a n bei Wasserturbinen angewandte Schaufelverdrehung unterliegt fast der gleichen Gesetzmäßigkeit, d. h. auch hier ist zwangsläufig eine flache Stellung der Laufschaufeln nicht nur mit einer kleineren Menge, sondern auch mit einer kleineren Förderhöhe verknüpft. Außerdem sind die mechanischen Schwierigkeiten bei verdrehbaren Laufschaufeln für die hier erforderlichen hohen Umfangsgeschwindigkeiten sdhr groß und das Verdrehen der Leitschaufeln allein ist nicht genügend wirkungsvoll. Schließlich beeinträchtigt die bei verdrehbaren Schaufeln notwendige kugelförmige Begrenzung des Strömungsweges an Nabe und Gehäuse infolge des unstetigen Strömungsverlaufes auch den Wirkungsgrad.
  • Zur Vermeidung der Nachteile der genannten, im Verdichterbau bisher üblichen Regelungsarten wird nach der Erfindung die Regelung des Axialverdichters durch Abdecken einzelner Schaufelkanäle vorgenommen, derart, daß eine partielle Beaufscdhlagung des Rades entsteht. Diese Regelung ist an sich bei Dampfturbinen bekannt und bestens bewährt. Die teilweise Abdeckung ermöglicht es, die Fördermenge zu verkleinern und dabei die Leistung etwas zu senken, obgleich die Förderhöhe nicht abnimmt. Diese Leistungsersparnis ist jedoch infolge Wirkungsgradverschlechterung noch verhältnismäßig gering. Die Strömungsverhältnisse sind bei teilweiser Abdeckung der Besehaufelung für den umlaufenden und für den feststehenden Teil der Beschaufelung verschieden. Von den feststehenden Schaufelkanälen ist ein gewisser, je nach Regelstellung verschieden großer Anteil abgedeckt, während der Rest gleichmäßig durchströmt wird. Die innlaufenden Kanäle hingegen werden ungleichmäßig durchströmt; es tritt beim Vorbeigang vor der Abdeckung eine Verzögerung, vor dien offenen Leitkanälen jedoch eine Beschleunigung ein,. Dieser Wechsel ist ungünstig, denn kaum hat sich die Strömung im Laufkanal ausgebildet, da wird; sie schon wieder unterbrochen. Eine einwandfreie Strömung durch das Laufrad ist ,aber für den gewünschten Effekt der Verdichtung besonders wichtig, da bei dien meistens angewandten Besdhaufelungen der Druckanstieg zum größten Teil, u. a. sogar restlos, im Laufrad erfolgt. Da im Leitrad also kaum ein Druckanstieg entsteht, ist hier die Strömung weniger gegen Ungleichmäßigkeiten empfindlich. Deshalb ist es günstiger, wenn man nicht eine stillstehende, sondern eine mit der Drehzahl des Laufrades umlaufende Abdeckung vorsieht. Obgleich eine solche umlaufende Abdeckung, die im Betrieb verstellbar ist, nur schwer zu verwirklichen ist, kann eine solche Bauart doch Bedeutung haben, insbesondere bei einstufigen Verdichtern, und zwar dann, wenn eine Verstellbarkeit nicht im Betrieb, sondern nur in größeren Zeitabständen bei Stillstand gefordert wird. Unter Umständen ist sogar eine partielle Abdeckung ohne jede Regelmöglichkeit vorteilhaft, nämlich dann, wenn sich ohne diese Maßnahme zu kleine Schaufellängen ergeben würden, die sich ungünstig auf den Wirkungsgrad auswirken.
  • Damit nun die stoßweise wechselnde Durchströmung auch bei feststehender Abdeckung nur in solchen Schaufelkanälen erfolgt, in denen kein Druckanstieg vorhanden ist, arbeitet in Weiterausbildung der Erfindung die feststehende Abdeckung mit einer Beschaufelung zusammen, bei der die Rolle von Lauf- und Leitschauteln in strömungstechnischer Beziehung gegenüber dem bisher üblichen miteinander vertauscht ist. Eine derartige Beschaufelung ist Gegenstand des Patentes 855 891-Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschaufeln annähernd senkrecht zur Umfangsrichtung und die Leitschaufeln schräg dazu gestellt sind, so daß eine Gleichdruckwirkung erzielt wird. Die Leitschaufeln weisen tragflügelartige Form auf, während die Laufschaufeln aus einfachen Blechen hergestellt sind. Zur Erzeugung einer `hohen Umfangskomponente der Absolutgeschwindigkeit ist ein Lauf- und Leitrad vorgeschaltet, bei dem in bekannter Weise die Laufschaufeln tragflügelartig profiliert und die Leitschaufeln aus einfachen Blechen hergestellt sind. Diese Kombination der Schaufelkanalabdeckung mit der Verlegung der Druckerhöhung und die Leitradbeschaufelung ergeben eine außerordentlich günstige Regelung des Axialverdichters und beseitigen damit für diesen einen Nachteil, der seine praktische Anwendbarkeit in weiten Gebieten der Technik bisher ausschloß. Weitere Einzelheiten der Erfindung sind an Hand des nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Axialverdichters nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen Längsschnitt durch den Verdichter, Abb. 2 einen Querschnitt nach der Linie 11-II in Abb. i in verkleinertem Maßstab, Abb. 3 einen Querschnitt nach der Linie III-III in Abb. i in verkleinertem Maßstab, wobei die rechte Hälfte die Laufschaufeln und die linke Hälfte die Leitschaufeln zeigt, Abb.4 eine Ansicht eines Abdeckbleehes von vorn in vergrößertem Maßstab, Abb. 5 einen Schnitt durch ein Abdeckblech nach der Linie V-V in Abb. 4, Abb. 6 eine Ansicht des Abdeckbleches in Richtung des Pfeiles A. Bei dem in der Abb. i dargestellten sechsstufigen Verdichter sind die Laufräder i auf der Welle 2 angeordnet. Die Leitschaufeln 3 sind an feststehenden Ringen 4 befestigt. Diese Ringe 4 sind in Längsrichtung gegegeneinander gespannt und durch einen Keil 6 (s. Abb.3) gegen Verdrehen gesichert. Außerdem sind sie mit radial gerichteten geraden Nuten versehen, in denen die Abdeckbleche 7 durch einen besonderen Falz 8 geführt sind. Die Anzahl der Abdeckbleche 7 und der geraden Nuten ist gleich der Zahl der Leitschaufeln, so daß jeweils ein Leitkanal durch ein Blech abgedeckt wird. Zwischen den festen Ringen 4 befinden sich die verdrehbaren, außen mit einem Zahnkranz versehenen Ringe 9. In den Ringen ist seitlich eine kurvenförmige Nut io angeordnet, in die ein am Abdeckblech 7 befindlicher Zapfen i i eingreift. Je nach der Winkelstellung der Ringe 9 befindet sich der Zapfen i i außen oder innen und der Kanal ist frei oder abgedeckt. Das Verdrehen der Ringe 9 geschieht über eine mit Ritzeln 12 versehene, von außen betätigte Spindel 13. Die Winkelstellung der Einzelteile des Verstellmechanismus in den hintereinanderliegenden Stufen ist so gewählt, daB die gleichzeitig geöffneten Leitkanäle sich dem Weg eines Luftteilchens durch den Verdichter anpassen. Sie bilden also eine Wendel.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Axialverdichter, dadurch gekennzeichnet, .daß an den Lauf- oder Leiträdern einzelner oder aller Verdichterstufen verschiebbare Abdeckbleche (7) angeordnet sind, die eine veränderbare Teilbeaufschlagung der Räder ermöglichen.
  2. 2. Axialverdichter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daB die Abdeckbleche (7) an den festen Leiträdern (3) angeordnet sind und die Leitradbeschaufelung so ausgebildet ist, daB in ihr die wesentliche Drucksteigerung der Verdichterstufe stattfindet.
  3. 3. Axialverdichter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die radial geführten, segmentförmigen Abdeckbleche (7) jeder Verdichterstufe mit einem Zapfen (i i) in die kurvenförmige Nut (io) eines drehbaren Ringes (12) eingreifen, so daß sie bei der Drehung des Ringes (9) durch den sich in der Kurvennut (io) bewegenden Zapfen (i i) radial verschoben werden und sich dabei vor den Schaufelkanal schieben bzw. diesen freigeben.
  4. 4. Axialverdichter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daB die Verstellringe (9) mit einem Zahnkranz versehen sind, mit dem sie in entsprechende Ritzel (12) einer gemeinsamen Verstellwelle (13) eingreifen.
  5. 5. Axialverdichter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daB die einzelnen Verstellringe (9) jeweils in einem solchen Winkel gegenüber ,dem vorhergehenden bzw. dem nachfolgenden verdreht sind, daß die einander zugehörigen, offenen Leitkanäle sich dem Weg eines Luftteilchens durch den Verdichter anpassen, d. h. eine Wendel bilden.
DEM998D 1944-10-12 1944-10-12 Axialverdichter Expired DE856688C (de)

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