NO115471B - - Google Patents

Description

Flertrinnet radialkompressor.

Denne oppfinnelse vedrører en flertrinnet radialkompressor av den konstruk-sjon hvor det hele aggregat er bygget inn i et hus og består i at minst det første trinn er utført med et åpent løpehjul og de øvrige trinn med lukkede løpehjul. Særlig kan da alle løpehjul ha den samme ytre diameter. Fortrinnsvis er rotorakslens aksiallager anordnet i nærheten av det første trinns åpne løpehjul.

Ved radialkompressorer med åpne lø-pehjul er løpeskovlene anbrakt ensidig på en løpeskive eller utført sammen med denne. Den aksiale begrensning for skovlkanalen dannes på den ene side av løpeski-ven og på den annen side av en faststående del av huset. Disse løpehjul kan rotere med forholdsvis høy omløpshastighet og frembringer derfor ganske betraktelige trykkøkninger. Deres maksimale pådragskapasitet («Schluckfåhigkeit») avhenger mindre av innløpstverrsnittet, som er for-anderlig innen vide grenser, men i det vesentlige av utløpstverrsnittet, da skovlbredden ved en gitt omløpshastighet ikke må overskride en bestemt grense av sving-ningstekniske grunner.

Som mangler ved disse radialkompressorer med åpne løpehjul, særlig når man ville utføre dem flertrinnet, skal nevnes at de har et meget lite arbeidsfelt, at altså trykket ved en liten øking av gjennomløps-mengden faller sterkt, resp. at pumpe-grensen nåes allerede ved eri liten minsking av gjennomløpsmengden. Ennvidere er åpne løpehjul mer ømfintlige like overfor aksiale forskyvninger som oppstår på grunn av forskjellige varmeutvidelser. En-ten glir skovlene mot de faststående deler av huset, hvilke begrenser skovlkanalen, eller spalten mellom disse deler og skovlene blir så stor at spaltetapet nedsetter virkningsgraden i urimelig grad. Også lø-pehj ulenes diameter måtte ved de bakre trinn reduseres betydelig, da ellers skovlene, på grunn av det forminskede volum som oppstår ved den forutgående trykk-øking, ved en stor diameter ville bli meget smale og derfor igjen spaltetapene ville bli store. Man kan altså ikke i det hele tatt utnytte den maksimalt mulige trykkøking.

Av alle disse grunner blir ved flertrin-nede radialkompressorer i det vesentlige alle trinn utført med lukkede løpehjul. Da blir imidlertid skovlene forbundet ensidig med en løpeskive, som samtidig danner skovlkanalens aksiale begrensning, mens den annen side av skovlkanalen begrenses av en dekkskive som også er fast forbundet med skovlene. Det kan altså i denne skovlkanal ikke lenger opp-stå spaltetap. Dekkskiven har på sin indre omkrets en vulst som først og fremst er nødvendig av styrkegrunner. Mellom denne og akslen blir det fritt et ringformet rom, gjennom hvilket mediet kan strømme inn i skovlsystemet. Den maksimalt tillatelige periferihastighet ved et lukket løpehjul er mindre enn ved et åpent, fordi de av sentrifugalkreftene frembrakte spenninger i den gjennomhul-lede dekkskives vulst ikke må overskride en bestemt tillatelig verdi. Da de lukkede løpehjul for det meste har bakoverkrum-mede skovler, må der også tas hensyn til de bøyningspåkjenninger av skovlene som vokser med stigende periferihastighet. Ved det samme omløpstall har altså et lukket løpehjul ved optimal utnyttelse en mindre diameter enn et åpent løpehjul. Den maksimale pådragskapasitet av et lukket løpe-hjul kan avhenge av utløpstversnittet, da på grunn av bøyningspåkjenningene en tillatelig skovlbredde ikke må overskrides. I første rekke avhenger imidlertid den maksimale pådragskapasitet av det ring-formede innløpstverrsnitt som ligger mellom dekkskivens vulst og akselen. Dette tverrsnitt lar seg ikke øke vilkårlig, da på den ene side en svekkelse av akslen på grunn av minskingen hos det kritiske gjen-nomløpstall neppe kan tas i betraktning og på den annen side en utvidelse av vulsten både ville trekke med seg ekstra økede spenninger i vulsten og dessuten skovl-lengden ville nedsettes på grunn av den begrensede ytre diameter, så der ikke lenger kunne oppnås noen tilstrekkelig trykk-øking.

Da pådragskapasiteten hos et lukket løpehjul er begrenset og dermed arbeidsmediets gjennomløpsmengde for en flertrinnet radialkompressor med lukkede løpehjul i det første trinn avhenger av opptagningsevnen, er man meget interes-sert i å skaffe midler til å øke gjennom-løpsmengden hos en slik radialkompressor. Selvfølgelig kan man bruke en større type og man kan kople parallelt to kompresso-rer eller en lavtrykks- og en høytrykks-kompressor etter hverandre med forskjellig omløpstall. Dette krever imidlertid ik-ke bare større plass, men også økede om-kostninger. Det er allerede kjent å ut-forme i det minste første trinn av en flertrinnet radialkompressor med to gjennom - løpsveier med lukkede løpehjul, så der visstnok kan komprimeres en økt gjennom-løpsmengde, mens også på grunn av fordob-lingen av det første trinn strømningsmot-standen, plassbehovet og omkostningene forøkes. Når f. eks. den dobbelte gjen-nomløpsmengde skal befordres, må i det minste begge de første trinn ha dobbelt gjennomløp for at mediet skal komprimeres så meget at det svarer til pådragskapasiteten hos det etterfølgende trinn med et enkelt gjennomløp. ,

En øking av gjennomløpsmengden un-der samtidig unngåelse av disse vanskelig-heter er mulig ved hjelp av foreliggende oppfinnelse. Forestiller man seg for enkel-hets skyld en gitt flertrinnet radialkompressor med lukkede løpehjul, hvis første trinn er således innrettet at det bevirker en passende trykkøking og derved har en optimal pådragskapasitet, så kan gjennom-løpsmengden økes betraktelig ved foran-kopling av et trinn med et åpent løpehjul i samme hus, og det vesentlig sterkere enn det ville ha vært mulig med et forankoplet dobbelt gjennomløpstrinn med lukkede løpehjul. Da den maksimale pådragskapasitet hos et åpent løpehjul kan anta den flerdobbelte verdi av pådragskapasiteten hos et lukket hjul, er det uten vanskelig-het mulig å utføre det åpne hjul slik at den fra dette uttredende komprimerte mengde av arbeidsmediet har et volum som nettopp svarer til pådragskapasiteten hos det etterfølgende trinn som er utført med et lukket løpehjul.

Hvis det av kompressoren ved siden av økingen i gjennomløpsmengden ikke samtidig kreves en ekstra trykkøking, så kan det bli tale om for dette forutkoplede åpne løpehjul å sløyfe i det minste kompressorens siste trinn. Da på den ene side et åpent løpehjul fører til en større trykk-øking enn et lukket løpehjul med samme diameter og da på den annen side kompressorens første trinn har mindre løpe-hjulsdiameter og dermed også fører til en mindre trykkøking enn de første trinn (fordi ellers skovlbredden på grunn av den ved kompresjonen betingede minsking av utløpstverrsnittet ville bli for liten), kan i mange tilfelle for det ene forankoplede trinn med åpent løpehjul to av de siste trinn med lukket løpehjul sløyfes, så hele kompressoren blir kortere. De siste trinn kan nå på grunn av den økte gjennomløps-mengde forsynes med tilstrekkelig brede skovler, også om disse løpehjuls ytterdiameter ikke nedsettes. Således kan også kompressorens trinn utstyres med løpehjul som har samme ytterdiameter, hvilket be-tyr en stor forenkling.

Det er å anbefale å anordne rotorakse-lens aksiallager etter det første trinn. Ved en oppvarmning av kompressoren ville da på grunn av forskjellig varmeutvidelse i det første trinn de minste aksiale forskyvninger opptre, så den allerede omtalte øm-fintlighet av et åpent løpehjul ikke kan gjøre seg gjeldende like overfor sådanne forskyvninger. I alle tilfelle er det unngått at skovlene hos det åpne løpehjul kan slepe mot de faststående deler av huset — hvilket kunne føre til skovlbrudd — da ved den foreslåtte anordning i det høyeste spalten mellom skovlene og delen av huset bare kan utvide seg i liten grad.

Et utførelseseksempel på oppfinnelsen — en firetrinns radialkompressor hvis før-ste trinn er utført med et åpent løpehjul og hvis tre andre trinn er utført med lukkede løpehjul — er vist på tegningen.

Arbeidsmediet føres inn i kompressoren gjennom et innløp 2 i huset 1. Det sty-res fra forsatsløperen 3 inn i skovlkanalen 4 for det første trinn, som er utført med åpent løpehjul. Skovlkanalen begrenses i aksial retning på den ene side av løpeski-ven 5 som er forbundet med skovlene og på den annen side av en del 6 av huset. Deretter går arbeidsmediet inn i den faststående dif f usørinnsats 7, hvori en del av arbeidsmediets dynamiske trykk omsettes i statisk trykk. Deretter strømmer arbeidsmediet gjennom den sammen med huset utformede tilbakeføringskanal 8 radialt innover og blir igjen omstyrt og kommer inn i det annet trinns skovlkanal 9 med et lukket løpehjul. Skovlene er på den ene side forbundet med løpeskiven 10 og på den annen side med dekkskiven 11. Den indre periferi av denne dekkskive 11 er forsterket med en vulst 12. Til skovlkanalen 9 slutter seg igjen en faststående dif-fusørinnsats 13. De to følgende trinn er ut-ført på liknende måte som det annet trinn med delene 8 til 13. Arbeidsmediet forlater kompressoren gjennom det også i huset 1 utformede utløp 14, som kan være et ring-rom eller et spiralrom.

Løpeskivene 5 resp. 10 sitter på akselen 15, idet der eventuelt anvendes innsat-ser 16 som avstandsstykker. Akselen 15 holdes på den ene side støttet i radiallageret 17 som igjen er støttet i lagerhuset 18 og på den annen side i radiallageret 19 som igjen støttes i lagerhuset 20. Sammen med radiallageret 19 er det på siden av det første trinn utformet et aksiallager 21. Akselen 15 kan ved en kopling 22 forbindes med en arbeidsmaskin. Kompressorens indre rom tettes utad ved hjelp av tetnin-gen 23. Dessuten bruker man gjerne et

stempel 24 til å utlikne forskyvningen.

Hvis det kritiske omdreiningstall tilla-ter en større lengde på akselen, kan denne kompressor også utføres med fem eller fle-re trinn. En liten forkortning i aksial retning kan ennå oppnås ved at man ute-later forsatsløperen 3 og istedenfor denne utformer skovlene 4 som innløp, således at de omstyrer drivmidlet støtfritt inn i det første trinns skovlkanal. Radialkompresso-ren ifølge oppfinnelsen har løpehjul hvori arbeidsmediet komprimeres ved en beve-gelse i det vesentlige i radial retning. Her-ved er imidlertid aksiale komponenter ikke utelukket, så der også kan brukes diago-nalhjul.

Skulle den ved hjelp av et åpent løpe-hjul befordrede mengde av arbeidsmediet ennå være for liten, så kan også det annet trinn utføres med åpent løpehjul. Mer enn to trinn med åpne løpehjul vil man for-beholde seg for særtilfelle.

Claims (3)

1. Flertrinnet radialkompressor inne-bygget i ett hus, karakterisert ved at minst det første trinn er utført med et åpent løpehjul og de øvrige trinn med lukkede løpehjul.

2. Flertrinnet radialkompressor ifølge påstand 1, karakterisert ved at alle løpe-hjul har samme ytterdiameter.

3. Flertrinnet radialkompressor ifølge påstand 1, karakterisert ved at rotorakse-lens aksiale lager er anordnet i nærheten av første trinns åpne løpehjul.