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Einrichtung an radialen Kreiselverdichtern und -pumpen zur Umsetzung
von kinetischer Energie des Strömungsmittels in Druckenergie Die Erfindung betrifft
eine Einrichtung an radialen Kreiselverdichtern und -pumpen zur Umsetzung von kinetischer
Energie des Strömungsmittels in Druckenergie, welche in Strömungsrichtung sich erweiternde
Verzögerungskanäle aufweist, die sich ans Laufrad ohne vorgelagerte Teilspiralen
anschließen.
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Bei radialen Kreiselverdichtern, nachstehend kurz »Radialverdichter«
genannt, macht die kinetische Austrittsenergie des Strömungsmittels aus dem Laufrad
in der Regel noch einen verhältnismäßig hohen Anteil der gesamten Arbeitsaufnahme
des Rades aus. Es ist daher wichtig, daß diese kinetische Energie soviel wie möglich
und bei kleinsten Verlusten in Druckenergie umgesetzt wird.
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Zu diesem Zwecke ist die Geschwindigkeitsenergie schon in beschaufelten
Austrittsleitapparaten in Druckenergie umgesetzt worden. Solche beschaufelte Leitapparate
weisen eine verhältnismäßig große Anzahl von in Strömungsrichtung sich erweiternden
Verzögerungskanälen auf, welche am Laufradumfang dicht aufeinanderfolgen und sich
ohne vorgelagerte Teilspiralen ans Laufrad anschließen. Es sind derartige Leitapparate
bekanntgeworden, bei denen die Teilung auf dem Eintrittskreis weniger als das Dreifache
der lichten Austrittsbreite der Laufradkanäle beträgt. Das mit
hoher
Geschwindigkeit aus dem Laufrad austretende Fördermittel hat daher in Umfangsrichtung
einen im Vergleich zur Kanalbreite nur kurzen Weg zu durchlaufen, bis es in die
Verzögerungskanäle gelangt.
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Bei derartigen beschaufelten Leitapparaten bisher bekannter Art weisen
die Querschnitte der Verzögerungskanäle in der Regel Rechteckform auf. In den Ecken
solcher Rechtecke sammeln sich aber die Grenzschichten der aneinanderstoßenden Wände
an, was zu einer frühzeitigen Ablösung der Strömung in den betreffenden Gebieten
und zusammenhängend damit zu einer Verschlechterung des Umsetzungsgrades der Geschwindigkeitsenergie
in Druck führt.
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Bei solchen Leitapparaten ist schon vorgeschlagen worden, die Schaufelzahl
derart zu wählen, daß der Eintrittsquerschnitt des Verzögerungskanals quadratisch
wird. Auch wenn die lichte Weite des Leitapparates in axialer Richtung, wie es oft
üblich ist, etwas größer gewählt wird als die lichte Austrittsbreite der zugehörigen
Laufradkanäle, ist dann die Fläche des Eintrittsquerschnittes des Verzögerungskanals
kleiner als die doppelte Fläche des mit der erwähnten lichten Austrittsbreite gebildeten
Quadrates. Mit der quadratischen Form des Eintrittsquerschnittes wird wohl erreicht,
daß der Anfang des Kanals strömungsmäßig günstig ist. Da aber die Kanäle zur Erreichung
einer bestimmten Verzögerung trotz erhöhter Schaufelzahl nicht verkürzt werden können,
ergibt sich im gesamten eine Erhöhung der von der Strömung bestrichenen Oberfläche
und damit auch eine Erhöhung der Reibungsverluiste. Außerdem gehen die quadratischen
Querschnitte allmählich in Rechteckquerschnitte über, was sich bei geraden Verzögerungskanälen
in dem Sinne ungünstig auswirkt, daß die Strömung dazu neigt, sich gegen eine der
Schmalseiten des Rechtecks anzuliegen, wobei an der gegenüberliegenden Seite sogar
Rückströmung auftreten kann. Die Verzögerungswirkung wird dabei beeinträchtigt.
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Soll der Strömung im Leitapparat noch eine Ablenkung in Richtung des
Radumfanges erteilt werden, so sind die schon anfänglich oder zumindest in ihrem
weiteren Verlauf rechteckige Form annehmenden Kanalquerschnitte so zur Krümmung
orientiert, daß die schmale Seite der Rechtecke senkrecht zur Krümmungsachse steht.
Solche Hochkantkrümmer weisen aber bekanntlich hohe Strömungsverluste auf.
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Eine andere bekannte Maßnahme für die Umsetzung der kinetischen Energie
des Strömungsmittels in Druckenergie besteht darin, die Strömung nach dem Austritt
aus dem Laufrad in einem Spiralgehäuse zu sammeln und sie darauf in einem an das
Spiralgehäuse anschließenden geradachsigen Verzögerungskanal von Kreisquerschnitt
zu verlangsamen. In Anlehnung an solche Bauweisen ist auch schon vorgeschlagen worden,
das Strömungsmittel nach dem Austritt aus dem Laufrad in mehrere am Umfang verteilte
Teilspiralen gelangen zu lassen, an welche sich geradachsige Verzögerungskanäle
von vorzugsweise Kreisquerschnitt oder gegebenenfalls auch von elliptischem Querschnitt
anschließen, deren große Achse jede Lage haben kann. Auch sind Ausführungen bekanntgeworden,
bei denen das Fördermittel nach Durchlaufen von Teilspiralen in Verzögerungskanäle
mit gekrümmter Achse und verschiedener Querschnittsform, wie trapezförmig, mehr
oder weniger rechteckig, oval oder kreisrund, gelangt.
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Im weiteren ist bei einem Schleuderverdichter mit konisch schraubenförmigem
Strömungsverlauf schon vorgeschlagen worden, das Fördermittel nach dem Austritt
aus dem Laufrad durch Auffangkanäle bei annähernd gleichbleibender Geschwindigkeit
in annähernd achsenpar allele Richtung umzulenken und darauf in geradachsigen Verzögerungskanälen
von Kreisquerschnitt zu verlangsamen.
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Solche Anordnungen ergeben in den Verzögerungskanälen selbst wohl
günstige Verhältnisse, dagegen werden die Teilspiralen bzw. die das Fördermittel
in die achsenparalle Richtung umlenkenden Auffangkanäle, insbesondere bei schmalen
Rädern, im Verhältnis zu ihrem lichten Durchmesser ziemlich lang und ergeben dann,
insbesondere da sie sich an den Stellen der größten Geschwindigkeit befinden, noch
ins Gewicht fallende, zusätzliche Verluste, die zu jenen, die in den eigent-1ichen
Verzögerungsikamälien aruftreten, hinzukommen.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, eine Einrichtung zu schaffen,
bei welcher die Vorteile eines praktisch unmittelbaren Übertritts der Strömung vom
Laufrad in die Verzögerungskanäle unter Vermeidung von mit hoher Geschwindigkeit
durchströmten Teilspiralen mit einer strömungstechnisch günstigen Form der Verzögerungskanäle
selbst vereinigt sind und bei welcher sich die Energieumsetzung auch bei kleinsten
Abmessungen, also bei kleinstem Werkstoffaufwand, erreichen läßt. Eine Einrichtung
an radialen Kreiselverdichtern und -pumpen zur Umsetzung der kinetischen Energie
des Strömungsmittels in Druckenergie mit sich ans Laufrad ohne vorgelagerte Teilspiralen
anschließenden und in Strömungsrichtung sich erweiternden Verzögerungskanälen, bei
welcher die Teilung auf dem Eintrittskreis der Verzögerungskanäle höchstens das
Dreifache der lichten Austrittsbreite der Laufradkanäle beträgt und der Eintrittsquerschnitt
des einzelnen Verzögerungskanals eine Fläche hat, die kleiner ist als die doppelte
Fläche des mit der lichten Austrittsbreite der zugeordneten Laufradkanäle gebildeten
Quadrates, weist nun erfindungsgemäß die folgenden Merkmale auf Der Eintrittsquerschnitt
des einzelnen Verzögerungskanals hat mindestens angenähert Kreisform, und der Austrittsquerschnitt
des einzelnen Verzögerungskanals beträgt mindestens das Dreifache seines Eintrittsquerschnittes.
Die Verzögerungskanäle sind ferner entweder mit gerader Achse unter Beibehaltung
mindestens angenähert kreisförmigen Querschnittes ausgebildet oder mit gekrümmter
Achse
und einem vom Ein- bis zum Austritt der Strömung von angenähert Kreisform in eine
ellipsenähnliche Form übergehenden Querschnitt, deren größere Achse senkrecht zur
Krümmungsebene steht und zur kleineren Achse ein Verhältnis hat, welches das Verhältnis
des gesamten Ablenkungswinkels zu einem rechten Winkel um mindestens den Wert i
übertrifft.
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Eine solche Ausbildung der Verzögerungskanäle gestattet auch eine
Anpassung an verschiedene Erfordernisse für die Weiterführung des Strömungsmittels,
sei es dessen Ablenkung in eine den Verzögerungskanälen nachgeschaltete Spirale
oder zu einer nachfolgenden Stufe. Bei genau kreisförmigem Eintrittsquerschnitt
würden natürlich zwischen den einzelnen Kanälen am Eintritt seitlich verdickte Stege
entstehen. Diese werden aber zweckmäßig zugeschärft, so daß der Kanalquerschnitt
unmittelbar am Eintritt etwas von der Kreisform abweicht und sich mehr einem Quadrat
nähert.
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Bei der Ausführung der Verzögerungskanäle mit gerader Achse erhalten
diese somit auf ihrer ganzen Länge mindestens angenähert kreisförmigen Querschnitt.
Die Kanäle erweitern sich also in beiden Querrichtungen, und es wird nun eine rasche
Verzögerung des Strömungsmittels erreicht, so daß trotz einer Erweiterung auf mindestens
den dreifachen Eintrittsquerschnitt die Kanäle wesentlich kürzer werden als bei
den bisher bekannten beschaufelten Leitapparaten. Es wird so die von der Strömung
bestrichene gesamte Kanaloberfläche und damit auch der Reibungsverlust vermindert.
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Die erfindungsgemäße Verzögerungseinrichtung weist also, im Gegensatz
zu den bekannten Einrichtungen mit Teilspiralen, Verzögerungskanäle mit verhältnismäßig
kleinem Eintrittsquerschnitt auf, dessen Durchmesser in die Größenordnung der Austrittsbreite
des zugeordneten Laufrades fällt. Die Kanallängen werden auch entsprechend kurz.
Es ist möglich, auch bei starker Verzögerung des Strömungsmittels, d. h. bei einem
Austrittsquerschnitt des Kanals, der größer als das Dreifache seines Eintrittsquerschnittes
ist, mit geringen Dimensionen der Verzögerungseinrichtung und somit auch des Maschinengehäuses
auszukommen. Besonders bei hohen Drücken des Arbeitsmittels wirkt sich dies in zweifacher
`'eise im Sinne einer Ersparnis von Werkstoff aus. indem sowohl der Durchmesser
des Gehäuses als auch die zur Aufnahme eines bestimmten Druckes aus Festigkeitsgründen
erforderliche Wandstärke kleiner werden.
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Für die Strömung ergibt sich auch der Vorteil, daß infolge der Vielzahl
der Kanäle das Strömungsmittel sich gleichmäßig über den Austrittsquerschnitt der
Verzögerungseinrichtung verteilt.
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Untersuchungen an Verzögerungskanälen haben gezeigt, daß eine Beibehaltung
des kreisförmigen oder angenähert kreisförmigen Querschnittes über die ganze Kanallänge
nur bei einem Kanal mit gerader Achse von Vorteil ist. Ist die Achse dagegen gekrümmt,
so erweist es sich, daß die Strömung dazu neigt, sich auf der vom Krümmungsmittelpunkt
abgewendeten Seite des Kanals anzulegen, während sich auf der Innenseite ein Rückströmgebiet
ausbilden kann. Der Umsetzungswirkungsgrad der Verzögerungseinrichtung vermindert
sich dabei beträchtlich. Eine solche Erscheinung kann indessen dadurch vermieden
werden, daß man den Querschnitt des Verzögerungskanals in der Strömungsrichtung
allmählich von einem kreisförmigen oder angenähert kreisförmigen Querschnitt in
einen ellipsenähnlichen Querschnitt übergehen läßt, wobei dessen größere Achse senkrecht
zur Krümmungsebene steht. Es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, bei einer
Ablenkung der Strömung im Verzögerungskanal um 9o° das Verhältnis der größeren Achse
zur kleineren Achse des ellipsenähnlichen Querschnittes auf mindestens den Wert
2 festzulegen. Bei geringeren Ablenkungen des Strömungsmittels im Verzögerungskanal
ist auch ein Übergang auf einen weniger langgestreckten ellipsenähnlichen Querschnitt
erforderlich.
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Dadurch, daß nun bei der erfindungsgemäßen Einrichtung auch Bauarten
mit Verzögerungskanälen eingeschlossen sind, welche eine gekrümmte Achse aufweisen
und mit einem vom Einbis zum Austritt der Strömung von angenähert Kreisform in eine
ellipsenähnliche Form übergehenden Querschnitt ausgebildet sind, deren größere Achse
senkrecht zur Krümmungsebene steht und zur kleineren Achse ein Verhältnis hat, welches
das Verhältnis des gesamten Ablenkungswinkels zu einem rechten Winkel um mindestens
den Wert i übertrifft, wird nun die Möglichkeit gegeben, in den Verzögerungskanälen
selbst schon die Strömung in eine gewünschte Abströmrichtung mit bestem Wirkungsgrad
abzulenken. Damit können besondere Schaufelgitter, welche beispielsweise den Drall
des Fördermittels bei einer Zuleitung zu einer nachfolgenden Stufe aufzuheben oder
ihn gegebenenfalls bei der Überführung in ein Spiralgehäuse noch zu vergrößern hätten,
entbehrt werden.
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In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
veranschaulicht, an Hand welcher das Wesen der Erfindung nun erläutert werden soll.
Es zeigt Fig. i einen Teil eines axialen Schnittes nach der Linie 1-I der Fig. 2
durch die beiden letzten Stufen eines mehrstufigen Radialverdichters, wobei die
Verzögerungseinrichtung der letzten Stufe der Fig. 2 und diejenige der zweitletzten
Stufe als Variante der Verzögerungseinrichtung der Fig.7 entspricht, Fig.2 einen
Teil eines Schnittes nach der Linie II-II der Fig. i, Fig. 3 einen Schnitt nach
der Linie III-III der Fig. 2, Fig. q. einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig.
2, Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. i,
Fig. 6 einen
Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. i und Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie
VII-VII der Fig. i ; Fig. 8 und 9 zeigen Schnitte durch zwei weitere Ausbildungen
von Verzögerungskanälen; Fig. io, ii und i2 zeigen eine Verzögerungseinrichtung,
die insbesondere für die Umlenkung des Fördermittels in eine nachfolgende Verdichterstufe
geeignet ist, wobei Fig. io einen Schnitt nach der Linie X-X der Fig. ii durch die
Verdichterachse, Fig. i i einen Schnitt nach der Linie XI-XI der Fig. io und Fig.
12 einen Schnitt nach der Linie XII-XII der Fig. i zeigt.
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Es wird vorerst auf die Fig. i bis 6 Bezug genommen. In diesen Figuren
bezeichnet i das zweitletzte und 2 das letzte Laufrad eines mehrstufigen Radialverdichters,
der ein Medium in Richtung der Pfeile A fördert. Diese Laufräder i und 2 drehen
sich in Richtung des Pfeiles B der Fig. 2. Jeder Verdichterstufe ist ein das Laufrad
der betreffenden Stufe in der Umfangsrichtung umgebender Kanalkörper zugeordnet.
Der dem Laufrad i zugeordnete Kanalkörper ist mit dem Bezugszeichen, und der dem
Laufrad 2 zugeordn@°teKanalkörper mit dem Bezugszeichen 4 belegt. Diese Kanalkörper
3 und 4 sind zweiteilig ausgebildet, wobei die Trennebene zweckmäßig in der waagerechten
Ebene durch die Verdichterachse liegt. 5, 6 und 7 bezeichnen Zwischenwände. Die
Zwischenwände 5 und 7 sowie der Kanalkörper 4 ragen mit Ringfedern 51 bzw. 71 und
41 in das in der Umfangsrichtung in zwei Hälften unterteilte Verdichtergehäuse B.
Dabei tragen die Versatzungen 41 des Kanalkörpers 4 dazu bei, das Auseinanderklaffen
der Teile des Gehäuses 8, welche einen spiralförmigen Sammelraum 9 begrenzen, in
Richtung der Verdichterachse zu verhindern, indem der Kanalkörper ,4 einen von dem
ihn umgebenden Verdichtergehäuse 8 zu übertragenden Zug aufnimmt.
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In den Kanalkörpern 3 und 4. ist eine größere Anzahl von Kanälen io
bzw. i i vorgesehen, in denen das durchströmende Fördermichte',l infolge
be-
sonderer Ausbildung dieser Kanäle eine Verzögerung auf kürzestem Wege
und bei bestem Energieumsetzungsgrad erfährt. Der Eintrittsquerschnitt iol (Fig.
7) bzw. i il (Fig 3) der Kanäle io und i i hat mindestens angenähert Kreisform und
eine Fläche, die kleiner ist als die doppelte Fläche des mit der lichten Austrittsbreite
a1 bzw. a.2 (Fig. i) der Kanäle des Laufrades i bzw.2 gebildeten Quadrates. Die
Teilung t (Fig. 2) auf dem Eintrittskreis der Verzögerungskanäle io und ii beträgt
höchstens das Dreifache der erwähnten lichten Austrittsbreiten a1 bzw. a2. Der Austrittsquerschnitt
io2 (Fig. 7) bzw. 112 (Fig.4) der einzelnen Verzögerungskanäle io und i i beträgt
nun, im Gegensatz zu den bekannten Einrichtungen dieser Art, mindestens das Dreifache
ihres Eintrittsquerschnittes i o1 bzw. i i 1. Bei den in Strömun:gsrichtung sich
erweiternden Kanälen i i ist außerdem deren Achse gekrümmt, und der Querschnitt
geht vom Ein- bis zum Austritt der Strömung von angenähert Kreisform (Fig.3) in
eine ellipsenähnliche Form (Fig. 4) über. Die größere Achse c dieser ellipsenähnlichen
Form steht dabei senkrecht zur Krümmungsebene, und sie hat zur kleineren Achse b
ein Verhältnis, welches das Verhältnis des gesamten Ablenkungswinkels a (Fig. 2)
zu einem rechten Winkel um mindestens den Wert i übertrifft.
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Wie insbesondere in Fig. 7 veranschaulicht ist, haben dagegen die
Kanäle io die Form eines Kreiskegels mit gerader Achse, der, falls er nach der Spitze
hin verlängert wäre, im Schnittpunkt seiner Achse mit dem Außenumfang il einen Durchmesser
d hätte, der kleiner ist als die lichte Austrittsbreite a1 des Laufrades i.
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Auf der Eintrittsseite der Kanäle io und ii werden die zwischen den
einzelnen Kanälen liegenden Wände der Körper 3 bzw. 4 zweckmäßig so zugeschärft,
daß keine Stöße des Strömungsmittels an diesen Wänden am Eintritt auftreten.
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Die Verzögerungskanäle können somit grundsätzlich gerade oder gekrümmt-
sein. Bei geraden Kanälen wird die Kreisform oder angenäherte Kreisform des Querschnittes
vom Anfang bis zum Ende des Einzelkanals beibehalten. Bei gerader Kanalachse wird
aber im Verlauf der Strömung der Winkel, den diese mit dem Radius einschließt, kleiner.
Schließt sich indessen an den Austritt der Kanäle ein ring- oder spiralförmiger
Sammelkanal an, so kann es erwünscht sein, die Strömung mehr in die tangentiale
Richtung abzulenken. In diesem Falle ist es vorteilhaft, den Verzögerungskanal selbst
mit gekrümmter Achse auszuführen, und man läßt dann den Querschnitt von einer am
Eintritt mindestens angenäherten Kreisform allmählich in eine abgeplattete (ellipsenähnliche)
Form übergehen und sorgt dafür, daß die größere Achse der ellipsenähnlichen Form
senkrecht zur Krümmungsebene steht, und plattet den Endquerschnitt so weit ab, daß
das Verhältnis der größeren Achse zur kleineren Achse dieser ellipsenähnlichen Form
das Verhältnis des gesamten Ablenkungswinkels a (Fig. 2) der Strömung von ihrer
Anfangsrichtung zu einem rechten Winkel um mindestens den Wert i übertrifft.
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Herstellungsmäßig kann es günstig sein, dem ellipsenähnlichen Querschnitt
der Verzögerungskanäle die Form eines Rechtecks mit durch Kreisbogen abgerundeten
Ecken zu geben. Dabei können zweckmäßig die Radien dieser Kreisbogen gleich dem
Radius des kreisförmigen Kanaleintrittsquerschnittes sein. Es ergibt dies den Vorteil,
daß die Kanäle trotz des Überganges in eine abgeplattete Form mittels eines Fräswerkzeuges
mit einem und demselben Rundungsradius hergestellt werden können, sofern die einzelnen
Kanäle durch einen durch die Kanalachse geführten Schnitt geteilt sind.
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Die in Fig.7 gezeigte krümmungslose Kanalform gestattet bereits die
mittlere Strömungsgeschwindigkeit
auf verhältnismäßig kurze Distanz
stark herabzusetzen, so daß es unter Umständen angängig ist, auf eine Ablenkung
der Strömung in den Kanälen zu verzichten, da bei der verhältnismäßig geringen Austrittsgeschwindigkeit
eventuelle Stoßverluste nur wenig ins Gewicht fallen. Eine gerade Ausbildung der
Verzögerungskanäle ermöglicht nämlich deren verhältnismäßig einfache werkstattmäßige
Herstellung. Es können hierbei die Kanäle aus einem vollen Stück konisch ausgebohrt
werden, wobei es bei der in Fig. 7 gezeigten Kanalform selbst möglich ist, verschieden
große Kanäle mit dem gleichen konischen Bearbeitungswerkzeug auszuführen, das dann
nur mehr oder weniger tief in den Kanal einzuführen wäre. Der am Eintrittsende der
Kanäle möglicherweise vorstehende Teil des Werkzeuges wird Seitenwände des Zwischenraumes
zwischen Laufradumfang und Eintritt der Verzögerungskanäle, die im Abstand der lichten
Austrittsbreite a1 des Laufrades i voneinander entfernt sind, z. B. im Falle, wo
die Verzögerungskanäle die Form eines Kreiskegels mit gerader Achse haben, dann
nicht bis zum Laufradumfang hin anschneiden, wenn der Kegel, falls er nach seiner
Spitze hin verlängert würde, im Schnittpunkt seiner Achse mit dem Außenumfang des
zugeordneten Laufrades einen Durchmesser hätte, der kleiner ist als die lichte Austrittsbreite
dieses Laufrades.
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Auch im Falle geradachsiger Verzögerungskanäle kann es zweckmäßig
sein, um deren Austrittsquerschnitt noch besser einem ringförmigen Sammelkanal anpassen
zu können, den lichten Eintrittskreisquerschnitt 2o in der in Fig. 8 gezeigten Weise
in .Strömungsrichtung bis zum Austritt angenähert in einen quadratischen Querschnitt
21 mit abgerundeten Ecken übergehen zu lassen. In diesem Falle ist es zweckmäßig,
die Verzögerungskanäle von einzelnen Teilstücken begrenzen zu lassen, deren Trennflächen
z. B. die Kanalachsen schneiden. Die Herstellung solcher Kanäle läßt sich gleichfalls
noch dadurch vereinfachen, daß die Ecken des quadratischen, lichten Querschnittes
durch Kreisbogen abgerundet werden, deren Radien gleich dem Radius des kreisförmigen
Eintrittsquerschnittes sind.
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An der Eintrittsseite der Verzögerungskanäle tritt infolge der Kanalzwischenwände
eine Verengung des in radialer Richtung gesehenen Strömungsquerschnittes ein. Es
ist daher zweckmäßig, diese Verengung durch eine entsprechende Verkleinerung des
Strömungswinkels ß (Fig. 2) gegen den Radius zu kompensieren, d. h. den Winkel ß,
den die Achse jedes sich erweiternden Kanals i i an seinem Eintritt mit der radialen
Richtung (auf die Verdichterachse bezogen) einschließt, kleiner zu wählen als den
Winkel y, den die Richtung der absoluten Geschwindigkeit der Strömung am Austritt
:aus dem Laufraid 2 mit der radialen Richtung einschließt.
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Auf der Austrittsseite der Verzögerungskanäle lassen sich Stoßverluste
der Strömung dadurch vermindern, daß die Dicke der Zwischenwand zwischen zwei benachbarten
Kanälen möglichst klein gewählt und am Austrittsende der Kanäle nicht größer als
am Eintrittsende gemacht wird.
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Wie in Fig. i gezeigt ist, liegen die Verhältnisse auf der Austrittsseite
der Kanalkörper 3 und q. insofern nicht ganz gleich, als die aus den Kanälen io
des Körpers 3 austretenden Teilströme in die nachfolgende Verdichterstufe umzulenken
sind, während die aus den Kanälen i i des Körpers 4. austretenden Teilströme unmittelbar
in den spiralförmigen Sammelraum 9 gelangen. In beiden Fällen sind die Kanäle io
bzw. i i in der in Fig. i und im Zusammenhang mit den Kanälen io auch in Fig.5 gezeigten
Weise durch Zwischenwände getrennt, die je nach der Form der Verzögerungskanäle
einen mehr oder weniger großen Teil des Gesamtquerschnittes einnehmen. Nach dem
Austritt der Strömung aus den Kanälen io und ii vergrößert sich somit der lichte
Querschnitt plötzlich. Es ist daher zweckmäßig, an den Austritt der Kanäle io in
der in Fig. i gezeigten Weise einen Sammelkanal 12 mit düsenartiger VerengUng 13
ausschließen zu lassen :und diieAuslegung so zu treffen, daß ein an der engsten
Stelle dieses Sammelkanals 12 koaxial zur Verdichterachse gelegter zylindrischer
SchuItt VI-VI in bezug auf jeden Kanal io eine Fläche m-n-o-p (Fig.6) ergibt, die
höchstens gleich der freien Durchtrittsfläche eines entsprechenden Schnittes (Fig.5)
unmittelbar vor dem Austritt aus dem Kanal io ist.
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Die Zwischenwände der Kanäle können sich auch, allmählich auslaufend,
bis gegen die engste Stelle in die düsenartige Verengung hinein erstrecken.
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Im Zusammenhang mit den im Kanalkörper q. vorgesehenen Kanälen i i,
an die unmittelbar der spiralförmige Sammelkanal 9 anschließt, ist es dagegen zur
Erzielung einer gleichmäßigen Strömung auf seinem ganzen Umfang zweckmäßig, den
lichten Querschnittsverlauf dieses Kanals 9 so zu bemessen, daß der Drall der Strömung
konstant und gleich dem Drall der Strömung am Austritt aus den Einzelkanälen i i
ist. Bezogen auf die in Fig. 2 eingetragenen Radien r und r1 und tangentialeu Geschwindigkeitskomponenten
u und u1 heißt das, das r * u = r1 - tsl sein soll, wobei
r und u sich auf jeden beliebigen Punkt des spiralförmigen Sammelkanals 9
beziehen, r1 und u1 dagegen auf den Austrittsquerschnitt der Kanäle ii.
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Ist dagegen die Strömung nach dem Austritt aus einer Verdichterstufe
in eine folgende ohne Eintrittsdrall einzuführen, so ist es möglich, nach dem Austritt
aus beispielsweise geradlinigen Verzögerungskanälen gemäß Fig. 7 oder 8 die Strömung
vorerst durch einen unbeschaufelten Sammelkanal (z. B. 12- in Fig. i) unter
Beibehaltung des Dralles im wesentlichen in eine Richtung gegen die Achse zu führen
und erst nach dieser Umlenkung durch eine im Rückführungkanal 1q. (Fig. i) angeordnete
Schaufelung mit verhältnismäßig geringem Ablenkungswinkel den Drall aufzuheben.
Der Ablenkungswinkel, der für diese Schaufelung nötig ist, kann dadurch verkleinert
werden, daß die
Breite des Sammelkanals 12 in Richtung der Umlenkung
fortschreitend verkleinert wird.
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Es kann aber auch die Strömung schon in sich erweiternden Verzögerungskanälen
15 (Fig. 9) vorerst in radiale Richtung nach außesi gelenkt werden, wobei nachher
nur noch in einem anschließenden Sammelkanal die Umlenkung in radiale Richtung nach
innen ohne Drall zu erfolgen hat. In diesem Falle ist dem lichten Querschnitt der
Verzögerungskanäle gegen das Austrittsende hin allmählich eine ellipsenähnliche
Form zu erteilen.
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In Fällen, bei denen die Strömung in eine nachfolgende Verdichterstufe
umzulenken ist, läßt sich die Ausbildung in der in den Fig. io, i i und 12 gezeigten
Weise auch so treffen, daß die Strömung innerhalb der Verzögerungskanäle 16 in die
Richtung der Verdichterachse 17 (Fig. i i), d. h. in Richtung des Pfeiles i8 der
Fig. io und 12, umgelenkt und hernach ohne Verzögerung in einem Sammelkanal i9 in
Richtung radial nach innen gegen die Verdichterachse 17 gelenkt wird, wobei in der
Umlenkung der Kanalquerschnitt in eine ellipsenähnliche Form 22 (Fig. i i) übergeht.
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Eine Einrichtung nach der Erfindung läßt sich sowohl an radialen Kreiselverdichtern
als auch an radialen Kreiselpumpen anbringen.