CH189934A - Ein- oder mehrgehäusiger, vielstufiger Axialverdichter mit mindestens einem aussenliegenden Zwischenkühler. - Google Patents

Description

      Ein-    oder     mehrgehäusiger,    vielstufiger     Agialverdichter    mit     mindestens    einem  aussenliegenden Zwischenkühler.    Die Erfindung betrifft einen ein- oder       mehrgehäusigen,    vielstufigen     Axialverdichter     mit mindestens einem aussenliegenden Zwi  schenkühler.  



  Bekanntlich strebt man bei Gas- und  Luftverdichtern darnach, eine möglichst     iso-          thermische    Verdichtung zu erreichen, da  dann bei gegebenen Druckverhältnissen die  aufzuwendende Verdichtungsarbeit am klein  sten ist. Dieses Ziel wird unter anderem da  durch zu erreichen versucht, dass nach ein  zelnen Stufen oder Stufengruppen Zwischen  kühler eingeschaltet werden. Je mehr Zwi  schenkühler verwendet werden, desto näher  kann man dem angestrebten Ziele     isother-          mi8cher    Verdichtung kommen.

   Bei wachsen  der     Zwischenkühlerzahl    werden jedoch die  Verluste beim Ein- und Austritt in die     bezw.          aus    den Kühlern und beim Ein- und Aus  tritt in die     bezw.    aus den Maschinenteilen  auch gross, so dass eine Erhöhung der     Zwi-          schenkühleranzahl    über einen bestimmten    Wert hinaus keine wirtschaftlich noch trag  bare Verbesserungsmöglichkeit mehr ergibt.

    Derartige Verluste machen sich bei viel  stufigen     Axialverdichtern    mit aussenliegenden  Zwischenkühlern besonders bemerkbar, weil  dann die aus dem     Verdichtergebäuse    abzu  führende Strömung von der axialen     Durch-          strömrichtung    in eine im wesentlichen radiale  umzulenken ist. Will man eine solche Um  lenkung nun in gewohnter Weise mittels  entsprechend geformter     Krümmergehäuse    er  reichen, so ist dazu viel Platz erforderlich.

    Zudem     I    ist eine solche Umlenkung von der  axialen in eine radiale oder angenähert ra  diale Richtung mit grossen, unerwünschten  Verlusten verbunden, weil besonders bei       Axialverdichtern    die     Durchströmgeschwindig-          keiten    im Vergleich zu den Radumfangs.       geschwindigkeiten    gross sind.  



       Qin    die erwähnten Mängel zu beheben,  erfolgt nun bei einem     Axialverdichter    der  eingangs erwähnten Art gemäss vorliegender      Erfindung die Umlenkung der axialen     Durch-          trittsströniung    in die Zuleitung zum Zwi  schenkühler mittels eines     Hilfsschleuderrades.     Die Umlenkung erfolgt also unter Arbeits  leistung durch das     Hilfsschleuderrad,    letz  teres allerdings nur soweit, als es für eine  Umlenkung auf kleinstem Raum nötig ist.

    Infolge der Einwirkung des Hilfsrades auf  das Arbeitsmittel erhält dieses eine drehende  Bewegung in einer Ebene, die, je nachdem  dieses Rad als reines Radial- oder     Halb-          radialr-ad    ausgebildet ist, d. h. je nach der  Grösse der     Radialkompnnente    der Strömung  am Austritt aus diesem Hilfsrad, mehr oder  weniger senkrecht zur     Maschinenaxe    steht.  Diese Drehbewegung kann in der an das  Hilfsrad sich anschliessenden Zuleitung zum  Zwischenkühler, welche zweckmässig als ein  als     Diffusor    wirkendes     Spiralgehäuse    aus  gebildet ist, teilweise in Druck umgewandelt  werden.  



  Da das     Hilfsschleuderrad    von den vor  hergehenden     Axialgtufen    bereits mit grosser       Einlaufgeschwindigkeit        beaufschlagt    wird,  kann es mit gutem Wirkungsgrad arbeiten,  so dass also auch der Übergang in den Zwi  schenkühler fast ohne Verluste vor sich geht.  Die Bauart nach der Erfindung bedingt so  mit neben einer bedeutenden Platzersparnis  und einfacher) Bauweise eine wesentliche Ver  lustverringerung bei zwischengekühlten Axial  verdichtern.  



  Es sind allerdings bereits vielstufige Turbo  verdichter bekannt, welche sich aus in einem  einzigen Gehäuse angeordneten axialen und  radialen Rädern aufbauen. Dabei sind selbst  Bauarten dieser Art bekannt, bei denen ein       Radialrad    zwischen Gruppen) von     Axialstufen     geschaltet ist. Beiden betreffenden Maschinen  war jedoch nie eine Zwischenkühlung vor  gesehen, so dass das Arbeitsmittel     wäLrend     des ganzen Verdichtungsvorganges das Ma  schinengehäuse nie zu verlassen hatte.

   Zweck  der     betreffenden    zwischen- oder nachgeschal  teten     Radialräder    oder Gruppen solcher Räder  neben den     Axialstufen    war lediglich, erstens  im Gebiete niedriger Drücke und grosser  Volumen die für solche     Verhältnisse    gün-         stigeren        Axialräder    zu verwenden und im  Hochdruckteil, d. h. bei grösserer Dichte, die  gewöhnlichen     Radialräder.    Der ganze Ver  dichter konnte infolgedessen kleiner gebaut  werden, weil die     Axialatufen    keinen Platz  für grosse radiale     Diffusoren    beanspruchen.

    Zweitens erwartete man vor allem von einer  abwechslungsweisen Verwendung von radialen  und axialen Stufen eine Verlagerung oder  gar Verhinderung der sogenannten     Jump-          grenze".    Im     Gegensatze    hierzu wird mit vor  liegender Erfindung nur in Verbindung mit  Zwischenkühlern bezweckt, auf geringstem  Raum mit Hilfe zwischengeschalteter     Hilfs-          schleuderräder    eine verlustfreie Um- und Zu  lenkung zum Küble), sowie allenfalls auch  noch eine Rückgewinnung von kinetischer  Austrittsenergie zu erreichen und so die axiale  Bauart auch für den Betrieb mit Zwischen  kühlung geeignet zu machen.  



  Auf der Zeichnung ist ein Ausführungs  beispiel des Erfindungsgegenstandes veran  schaulicht, und zwar ist:       Fig.    1 teilweise ein Längsschnitt und teil  weise eine Ansicht eines     eingebäusigen,    viel  stufigen     Axialverdichters    mit zwei Zwischen  kühlern,       Fig.    2 ein Schnitt nach der Linie     H-II     der     Fig.    1 und       Fig.    3 ehre in bezug auf     Fig.    1 von links  gesehene     Endansicbt    des Verdichters.  



  1, 2 und 3 bezeichnen drei Gruppen       hintereinandergeschalteter        Axialstufen    eines       eingehäusigen    Verdichters. Ferner bezeichnet  4 den Saug-, 5 den Druckstutzen und 6 das  Gehäuse dieses Verdichters. 7 und 8 sind  zwei ausserhalb des Gehäuses 6 angeordnete,  zwischen die Stufengruppen 1; 2     bezw.    2, 3  geschaltete Zwischenkühler. Die Zuleitung  zum Zwischenkühler 7 ist mit 9 und die  das Arbeitsmittel aus diesem Zwischenkühler  7 der Stufengruppe 2 zurückführende Lei  tung mit 10 bezeichnet, während die Zu  leitung zum Zwischenkühler 8 mit 11 und  die das Arbeitsmittel aus diesem Kühler der  Stufengruppe 3 zurückführende Leitung mit  12 bezeichnet ist.

   Die Umlenkung der axialen       Durchtrittsströmung    in die Zuleitung 9 zum      Zwischenkühler 7 und in die Zuleitung 11  zum Zwischenkühler 8 erfolgt je mittels eines  radialen     Hilfaschleuderrades    13     bezw.    14.  Diese Räder 13, 14 ermöglichen auf klein  stem Raun und bei möglichst kleinen Ver  lusten eine Umlenkung des Arbeitsmittels in  die Zuleitungen 9,<B>11,</B> wobei sie erst noch  imstande sind, dem Arbeitsmittel während  der Umlenkung Leistung abzugeben. In diesen  Schleuderrädern 13, 14 wird dem Arbeits  mittel eine drehende Bewegung in Ebenen  senkrecht zur     Maschinenaxe    erteilt.

   Um diese  Bewegungen in den Zuleitungen 9, 11 zu  den Zwischenkühlern 7     bezw.    8 in Druck  umzusetzen, werden diese     Zuleitungen    zweck  mässig wenigstens auf einem Teil ihrer Aus  dehnung als     Diffusoren    wirkende     Spiralge-          häuse    ausgebildet.  



  Auf der Austrittsseite eines solchen     Hilfs-          schleuderrades    und vor dein Eintritt in die  als     Spiralgehäuse    ausgebildete Zuleitung kann  in bekannter Weise noch ein     Diffusor    vor  gesehen werden.  



  Die Erfindung lässt sich auch anwenden,  wenn die verschiedenen axialen Stufen in  verschiedenen Gehäusen untergebracht sind  und wenn in Verbindung mit jedem dieser  Gehäuse mindestens ein aussenliegender Zwi  schenkühler vorgesehen ist.  



  An Stelle von     Hilfsschleuderrädern,    die  als reine     Radialräder    ausgebildet sind, bei    denen also die Strömung am Austritt in einer  Ebene senkrecht zur     Maschinenaxe    verläuft,  können auch     Hilfsschleuderräder    vorgesehen  werden, welche die Strömung in Ebenen  weniger als um 90   umlenken, dieser aber  immer noch eine     Radialkomponente    mit der  damit verbundenen Schleuderwirkung - auf  zwingen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Ein- oder mehrgehäusiger, vielstufiger Axialverdichter mit mindestens einem aussen liegenden Zwischenkühler, dadurch gekenn zeichnet, dass die Umlenkung der axialen Durchtrittsströniung in die Zuleitung zum Zwischenkühler mittels eines Eilfsschleuder- rades geschieht.

   UNTERANSPRUCH: Ein- oder mehrgel)äusiger, vielstufiger Axialverdichter nach Patentanaprucb, da durch gekennzeichnet, dass die Zuleitung zum Zwischenkühler wenigstens auf einem Teil ihrer Ausdehnung als ein als Diffusor wir kendes Spiralgehäuse ausgebildet ist, so dass in diesem Teil die Austrittsgeschwindigkeit des das Hilfsachleuderrad verlassenden Ar beitsmittels teilweise in Druck umgesetzt wird.