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Radial-Turboverdichter Die Erfindung bezieht sich auf einen Radial-Turboverdichter
mit einem doppelflutigen, von beiden Seiten auf die Radmitte zu angeströmten Eingangslaufrad,
dem ein einflutiges Laufrad einer zweiten Stufe nachgeschaltet ist oder dem mehrere
einflutige Laufräder mehrerer Stufen nachgeschaltet sind, wobei alle Laufräder auf
einer gemeinsamen Welle innerhalb zweier Wellenlager angeordnet sind.
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Es ist bekannt, einem doppelflutigen Laufrad je ein einstufiges Eingangslaufrad
vorzuschalten. Die diesem doppelflutigen Laufrad nachgeschalteten einflutigen Laufräder
werden nicht in Richtung zu den Eingangslaufrädern bzw. zum doppelflutigen Laufrad
hin, sondern in der von diesen Laufrädern wegweisenden Richtung angeströmt. Die
Wellendichtungen sind nicht an allen Stellen im Einlauf der vorhandenen Laufräder
anzuordnen; deswegen ist die Welle nicht kurz zu halten.
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Ferner ist es bekannt, das Laufrad der letzten Stufe doppelflutig
auszubilden. Die übrigen, vor dieser letzten Stufe liegenden Stufen «eisen je zwei
entgegengesetzt angeströmte, einflutige Laufräder auf. Eine Verringerung des Abstandes
zwischen den beiden Wellenlagern wird auch bei diesem Verdichter nicht erzielt.
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Des weiteren ist ein drei- oder mehrstufiger Radialverdichter mit
einem einflutigen Eingangslaufrad bekannt. Bei diesem Verdichter wird außerdem nur
eines der diesem Eingangslaufrad nachgeschalteten Laufräder, und zwar das der dritten
Stufe, in Richtung zur Eingangsstufe hin angeströmt. Dagegen wird das Laufrad der
zweiten Stufe von der Eingangsstufe weg angeströmt. Die Wellenlänge
ist
bei dieser Verdichterbauart ebenfalls nicht kleinzuhalten.
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Bei einem bekannten zweistufigen kadialverdichter ist zwar als Eingangsstufe
ein doppelflutiges Laufrad vorgesehen, jedoch wird das fliegend gelagerte einflutige
Laufrad der zweiten Stufe durch ein Lager von dem doppelflutigen Eingangslaufrad
getrennt. Obwohl das einstufige Laufrad der zweiten Stufe in Richtung zur Eingangsstufe
hin angeströmt wird, ist nicht daran gedacht worden, alle Laufräder des Verdichters
innerhalb der Lager anzuordnen, um durch diese Bauart eine günstige kurze Welle
zu erhalten.
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Bei einem weiteren bekannten Verdichter ist in der zweiten Stufe ein
doppelflutiges Laufrad vorgesehen. Als erste Stufe sind zwei einflutige Laufräder
dem doppelflutigen Laufrad vorgeschaltet und werden zu diesem Laufrad hin angeströmt.
Den beiden ersten Stufen sind weitere, aus einflutigen Laufrädern bestehende Stufen
nachgeschaltet, die teils in Richtung von den Einlaufrädern weg und teils in Richtung
auf die Eingangslaufräder hin angeströmt werden.
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Bei einer abgewandelten Ausführungsform dieser Verdichterbauart entfallen
die beiden einflutigen Eingangslaufräder und werden durch eine L;Tbergangsstopfbüchse
ersetzt, so daß man ein doppelflutiges Eingangslaufrad erhält. Die nachgeschalteten
einflutigen Laufräder der weiteren Stufen werden jedoch ebenfalls teils in Richtung
von der Eingangsstufe weg angeströmt.
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Durch die beiden letztgenannten Verdichterbauarten ist die Welle ebenfalls
nicht kurz zu halten, und es bleibt auch bei der abgewandelten Ausführungsform die
Länge der Welle unverändert erhalten.
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Des weiteren ist noch ein einstufiges, zweiflutiges Gebläse und eine
dreistufige, doppelflutige Kesselspeisepumpe bekannt, die allein schon in bezug
auf Problem- und Aufgabenstellung mit dem Erfindungsgegenstand nicht vergleichbar
sind, da sie nicht als Vorbild dienen, wie man einflutige Laufräder anordnen soll,
um eine möglichst kurze Welle zu erhalten.
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Ferner sind noch eine mehrstufige Pumpe mit nur einflutigen Laufrädern
und eine Kombination einer einstufig-zweiflutigen Umwälzpumpe mit einer aus hintereinandergeschalteten
einflutigen Laufrädern bestehenden Speisewasserpumpe bekannt. Weder die eine noch
die andere Pumpenbauart können als Vorbild für eine Wellenverkürzung gedient haben,
obwohl bei der letztgenannten Bauart die einflutigen Laufräder in Richtung auf das
doppelflutige Laufrad angeströmt werden. Der Strömungskreislauf der kombinierten
Pumpen ist jedoch voneinander getrennt und zwischen den einzelnen Laufrädern in
Labyrinth-Stopfbüchsen angeordnet, die die Welle eher verlängern, anstatt sie zu
verkürzen.
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Nach der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist bei einem Radial-Turboverdichter
mit einem doppelflutigen Eingangslaufrad, dem ein oder mehrere einflutige Laufräder
weiterer Stufen nachgeschaltet sind, wobei alle Laufräder auf einer gemeinsamen
`Felle innerhalb zweier Wellenlager angeordnet sind, der Lagerabstand so weit zu
verringern, daß durch eine möglichst kurze Welle eine hohe kritische Drehzahl erreicht
wird. Mit der günstigen hohen kritischen Drehzahl sind die Vorteile einer hohen
Betriebsdrehzahl, kleiner Raddurchmesser, eines guten Wirkungsgrades und der Bau
einer verhältnismäßig kleinen, billigen Maschine verbunden.
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Erfindungsgemäß wird das einflutige Laufrad bzw. werden die einflutigen
Laufräder zum Eingangslaufrad hin angeströmt, und jede Wellendichtung ist konzentrisch
innerhalb des Einlaufs eines Laufrades angeordnet.
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Bei mehr als zwei dem doppelflutigen Eingangslaufrad nachgeschalteten
einflutigen Laufrädern ist eines der mit seiner einen Seite einem Wellenlager benachbarten
einflutigen Laufräder auf seiner anderen Seite einem einflutigen Laufrad benachbart,
das ihm im Strömungsverlauf nachgeschaltet ist.
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Des weiteren können bei einem Radial-Turboverdichter mit spiraligen
Ein- und Austrittskanälen in den einzelnen Stufen die Kanäle gegeneinander in Umfangsrichtung
so versetzt angeordnet sein, daß sie sich an der Stelle geringen Querschnitts überschneiden.
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Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung an Hand von zwei Beispielen
schematisch dargestellt; und zwar zeigt Abb. i einen dreistufigen Radial-Turboverdichter
und Abb. 2 eine fünfstufige Maschine, beide mit einem doppelflutigen Eingangslaufrad
versehen.
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Bei dem dreistufigen Verdichter gemäß Abb. i ist i das doppelflutige
Eingangslaufrad, das zwischen zwei einflutigen Laufrädern 2 und 3 auf der gemeinsamen
Welle q. sitzt, wobei die Stufen 2 und 3 gleichsinnig mit den benachbarten Hälften
des Laufrades i durchströmt werden. Mit 5 sind jeweils die Dichtungen der einzelnen
Stufen bezeichnet, von denen die gegen Außenluft dichtenden Wellendichtungen in
den Einläufen der einflutigen Laufräder 2 und 3 liegen. 6 und 7 sind Zwischenkühler
in den zugehörigen Kanälen, von denen an den Wellenenden die Kanäle 8 und g als
Ausbuchtungen über die den Lagerabstand kennzeichnenden Lager io und ii herausstehen.
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In Abb. 2 ist eine fünfstufige Maschine gemäß der Erfindung dargestellt.
Ein doppelflutiges Eingangslaufrad i sitzt wieder zwischen den einflutigen Stufen
2 und 3, während sich außen noch die weiteren Stufen 12 und 13 auf der gleichen
Welle. anschließen, wobei das funktionell letzte, kleinste Laufrad 13 zwischen den
Stufen 3 und 12 angeordnet ist.
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DieDurchströmungsrichtung der Stufen 2 bzw. 3, 13 und 12 entspricht
derjenigen der Hälften des doppelflutigen Laufrades i. Mit 5 sind wiederum die jeweiligen
Dichtungen der Stufen bezeichnet. Zu den Kühlern 6 und 7 sind noch die beiden weiteren
Kühler 1.4 und 15 hinzugekommen. Die Kanäle 8 und 16 liegen jetzt an den Stirnflächen
der Maschine in Ausbuchtungen außerhalb der Lager
io und i r, wobei
der Kanal 16 größer ist als der im Innern der 'Maschine liegende Kanal 17, der zu
der funktionell letzten, kleinsten Stufe 13 gehört.