DE885454C

DE885454C - Centrifugal compressor with conical, helical flow

Info

Publication number: DE885454C
Application number: DES1916D
Authority: DE
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1944-10-02
Filing date: 1944-11-05
Publication date: 1953-11-12
Also published as: CH243902A; US2609141A; GB604378A; NL67267C; FR914420A

Description

Schleuderverdichter mit konisch schraubenförmigem Strömungsverlauf Die Erfindung bezieht sich auf einen Schleuderverdichter mit konisch schraubenförmigem Strömungsverlauf und hohem Stufendruckverhältnis sowie einer dem Laufrad in axialer Richtung nachgeschalteten Diffusoreinrichtung. Die Erfindung besteht darin, daß die Diffusöreinrichtung Richtkanäle mit vorwiegend gleichbleibender Ouerschnittsflächengröße aufweist, welche Kanäle das schief zur Laufradachse aus dem Laufrad ausströmende Fördermittel in vorwiegend geradachsige Diffusoren leiten, deren Richtung um weniger als 2o°' von der Richtung der Laufradachse abweicht.Centrifugal compressor with a conical, helical flow course The invention relates to a centrifugal compressor with a conical helical Flow course and high stage pressure ratio as well as one of the impeller in the axial direction Direction of the downstream diffuser device. The invention consists in that the diffuser device directional channels with predominantly constant cross-sectional area size has which channels are flowing out of the impeller at an angle to the impeller axis Funds are directed into predominantly straight-axis diffusers, the direction of which is less than 2o ° 'deviates from the direction of the impeller axis.

Der geradachsige Diffusor weist zweckmäßig einen runden OOuerschnitt auf. Der Richtkanal kann auf der Seite des Laufrades einen ungefähr viereckigen und auf der Seite des Diffusors einen runden Ouerschnitt von vorwiegend der gleichen Querschnittsflächengröße aufweisen.The straight-axis diffuser expediently has a round cross-section on. The straightening channel can be roughly square on the side of the impeller and on the side of the diffuser a circular cross-section of mostly the same Have cross-sectional area size.

Gegenüber bekannten Schleuderverdichtern ermöglicht es die Erfindung, den Vorteil eines kleinen Gehäusedurchmessers mit einem speziell auch bei großen Umfangsgeschwindigkeiten sehr guten Wirkungsgrad zu vereinigen. Richtungs-und Geschwindigkeitsänderung finden völlig getrennt statt, und zwar jedes gesondert durch speziell dafür geeignete Bauelemente.Compared to known centrifugal compressors, the invention enables the advantage of a small housing diameter with a particularly large one Unite circumferential speeds very good efficiency. Change of direction and speed take place completely separately, each separately by means of specially adapted ones Components.

Die Richtungsänderung geschieht durch Richtkanäle, die mit gleichbleibender O'uerschnittsflächengröße ausgeführt sind und die infolgedessen dem Fördermittel in seiner Strömungsrichtung weder eine Verzögerung noch eine Beschleunigung erteilen. Eine Verzögerung würde zum Schaden des Wirlcungsgrades ein Ablösen der Strömung im Richtkanal begünstigen. Eine Beschleunigung würde den dynamischen Druck vergrößern, der durch den darauffolgenden Difftisor in statischen Druck umgesetzt werden muß, und würde so die Diffusorverluste erhöhen. Insbesondere aber würde sie bei Verdichtern für sehr hohe Drücke und Umfangsgeschwindigkeiten die Geschwindigkeit des Fördermittels zu sehr in die Nähe der Schallgeschwindigkeit oder sogar darüber hinaus bringen und dadurch erhebliche Verluste verursachen.The change of direction happens through straightening channels, which with constant O the cross-sectional area size and the consequent the conveying means give neither a deceleration nor an acceleration in its flow direction. A delay would cause the flow to break away, to the detriment of the efficiency in the Favor straightening channel. An acceleration would be the dynamic one Increase the pressure, which is converted into static pressure by the subsequent diffuser must be, and would so increase the diffuser losses. But especially she would the speed for compressors for very high pressures and peripheral speeds of the conveyor too close to or even above the speed of sound bring out and thereby cause considerable losses.

Die Gesch@vindigkeitsänderung geschieht durch geradachsige Diffusoren, die vorwiegend in der Richtung der Verlängerung der Laufradachse, diese trommelförmig umgebend, angebracht sind, derart, daß sie sich anschließend ohne nennenswerte Richtungs- oder beachtliche weitere Geschwindigkeitsänderung zum Druckstutzen des Verdichters vereinigen und insgesamt einen Gehäusekörper von kleinem Durchmesser erfordern.The speed change occurs through straight-axis diffusers, which are mainly in the direction of the extension of the impeller axis, this drum-shaped surrounding, are attached in such a way that they then move without any significant directional or considerable further speed change to the discharge connection of the compressor unite and require a total of a housing body of small diameter.

Eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung dargestellt. Fig. i zeigt einen Axialschnitt, während die Fig. 2, 3 und q. Schnitte in den Ebenen I-I, II-II und III-III darstellen.An example embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawing. Fig. I shows an axial section, while Fig. 2, 3 and q. Show sections in planes I-I, II-II and III-III.

Die Welle i des Läufers 2 ist in den Lagern 3 und q. gelagert. Das Lager 3 ist im Einlaufgehäuseteil 5 und das Lager q. im Leitkörper 6 angeordnet. Auf der Seite des Einlaufes ist die Welle i über eine Kupplung 7 mit einer nicht gezeichneten Antriebsmaschine, z. B. einer Turbine oder einem Elektromotor, verbunden. Der Läufer :2 ist mit konisch schraubenförmigen Schaufeln 8 versehen, die zur Vermeidung von durch Fliehkräfte verursachten Biegebeanspruchungen in Schnitten senkrecht zur Läuferachse x eine radiale Erstreckung aufweisen.The shaft i of the rotor 2 is in the bearings 3 and q. stored. That Bearing 3 is in the inlet housing part 5 and the bearing q. arranged in the guide body 6. On the inlet side, the shaft i is via a coupling 7 with a not drawn prime mover, z. B. a turbine or an electric motor connected. The runner: 2 is provided with conical helical blades 8, which to avoid of bending stresses caused by centrifugal forces in sections perpendicular to the The rotor axis x have a radial extension.

Auf der Austrittsseite des Läufers 2 ist der in bezug auf die- Läuferachsex rotationssymmetrische Leitkörper 6. angeordnet. Sowohl der Läufer .2 als der Leitkörper 6 sind vom ' Gehäuse g, umgeben, welches einlaufseitig über Stützrippen :(o mit dem Einlaufgehäuseteil 5 und über die Zwischenwände i i mit dem Leitkörper 6 verbunden ist. Das zwischen den Schnittebenen I-I und II-II gelegene übergangsstück ist mit Richtkanälen 12 versehen, die vom Gehäuse g., dem Leitkörper 6 und den Zwischenwänden i i gebildet werden.On the exit side of the rotor 2 is with respect to the rotor axis x rotationally symmetrical guide body 6th arranged. Both the runner .2 and the guide body 6 are surrounded by the housing g, which is supported on the inlet side by means of support ribs: (o with the inlet housing part 5 and connected to the guide body 6 via the intermediate walls i i is. The transition piece located between the cutting planes I-I and II-II is with Directional channels 12 provided by the housing g., The guide body 6 and the partition walls i i are formed.

Die Kanäle 12 sind derart räumlich gekrümmt, daß sie das aus dem Läufer ausströmende Mittel in die Richtung der an - sie- sich anschließenden Diffusoren 13 umlenken. An der Einlaufseite des Übergangsstückes besitzen die Kanäle 12 einen viereckigen Querschnitt, wodurch die Zwischenwände dünn ausfallen und dem anströmenden Mittel nur geringen Widerstand entgegensetzen. Der Querschnitt des Kanals 12 ändert seine Form längs der Strömungsachse stetig, um in der Schnittebene II-II- gemäß Fig. 3 einen kreisrunden Querschnitt von ungefähr gleicher Größe wie der viereckige Querschnitt zu bilden.The channels 12 are spatially curved in such a way that they get that out of the runner outflowing means in the direction of the adjoining diffusers 13 redirect. On the inlet side of the transition piece, the channels 12 have a square cross-section, as a result of which the partition walls are thin and the incoming flow Oppose only slight resistance to means. The cross section of the channel 12 changes its shape along the flow axis steadily, according to in the section plane II-II Fig. 3 shows a circular cross-section of approximately the same size as the square To form cross-section.

Durch Verzicht auf eine Diffusorwirkung in diesem Umlenkstück lassen sich Strömungsablösungen weitgegend verhindern. Ungefähr vom Schnitt II-II an führen die Kanäle 12 in vorwiegend geradachsige, zwischen Gehäuse g und Leitkörper 6 eingebettete Diffusoren 13 mit allmählich sich erweiternden kreisförmigen Querschnitten über, so daß die Umsetzung von Geschwindigkeitsenergie in Druck unter den günstigsten Voraussetzungen vor sich geht.Leave in this deflector by dispensing with a diffuser effect largely prevent flow separation. Lead approximately from section II-II the channels 12 in predominantly straight-axis, embedded between housing g and guide body 6 Diffusers 13 with gradually widening circular cross-sections over, so that the conversion of velocity energy into pressure under the most favorable Prerequisites is going on.

Die Achsen der Diffusoren 13 sind so gerichtet, daß die Diffusoren 13 die Verlängerung der Laufradachse X etwa trommelförmig umgeben, daß das sie umschließende Gehäuse g eine ungefähr zylindrische Gestalt von kleinem Durchmesser erhält und sie sich anschließend ohne nennenswerte Richtungs- oder beachtliche weitere Geschwindigkeitsänderung zum Druckstutzen 1q. und Druckrohr 15 des Verdichters vereinigen. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, empfiehlt es sich hierzu, die Richtungen der Achsen der Diffusoren 13 nur wenig, und zwar um weniger als 2o"' von der Richtung der Laufradachse X abweichen zu lassen, wobei die Achsen der Diffusoren 13 die Laufradachse X im Endlichen oder Unendlichen schneiden oder windschief zu ihr angeordnet sein können.The axes of the diffusers 13 are directed so that the diffusers 13 surround the extension of the impeller axis X approximately drum-shaped that it enclosing Housing g is given an approximately cylindrical shape of small diameter and they then move without any significant change in direction or considerable further speed change to the pressure port 1q. and pressure pipe 15 of the compressor unite. As from the drawing apparent, it is recommended to do this, the directions of the axes of the diffusers 13 deviate only slightly, namely by less than 2o "'from the direction of the impeller axis X. to let, the axes of the diffusers 13 the impeller axis X in the finite or Infinite intersecting or skewed to it can be arranged.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Centrifugal compressor with conical helical Flow course and high stage pressure ratio as well as one of the impeller in the axial direction Direction of the downstream diffuser device, characterized in that the diffuser device Has straightening channels with predominantly constant cross-sectional area size, which Channels the conveying medium flowing out of the impeller at an angle to the impeller axis predominantly straight-axis diffusers lead whose direction is less than 2o '° from deviates from the direction of the impeller axis.

2. centrifugal compressor according to claim i, characterized in that the straight-axis diffuser has a round cross-section.

3. centrifugal compressor according to claim i, characterized in that the straightening channel on the side of the impeller an approximately square one and on the side of the diffuser has a round cross-section of predominantly the same cross-sectional area size.