Mehrstufiger Axialkompressor. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen mehrstufigen Axialkompressor für Luft oder Gas, der sieh beispielsweise für den Einbau üi einem Gasturbinenaggreäat eignet., in welchem die Turbine den Kompressor ent weder direkt oder über ein Vorgelege an treibt, so dass die Drehzahl des Kompressors entweder die gleiche wie jene der Turbine oder -derselben direkt proportional ist.
Der Kompressor kann einen Hoch- und einen Nie derdruckteil aufweisen, von welchen jeder eine Anzahl Beschaufelungsstufen hat und fördert in eine Verbrennungskammer, aus welcher die Verbrennungsprodukte der Turbine zugeführt werden.
Bei Axialkompressoren ist es in manchen Fällen erwünscht, Mittel vorzusehen, um Luft aus einer Zwischenstufe des Kompressors ab zublasen, wie es z. B. beim Anlassen des Aggre gates der Fall ist, um einen unstabilen Gang des Kompressors unter den beim Anlassen be stehenden Verhältnissen zu verhüten.
Es ist bereits bekannt, das Abblasen der Luft automatisch durch fliehliraftbetätigtc Ventile zu bewirken, welche normalerweise in der Offenstellung gehalten sind und sich unter der Fliehkraftwirkung zu schliessen beginnen, sobald die Drehzahl einen bestimmten Wert; erreicht, und bei höheren Drehzahlen geschlos sen bleiben.
Das Abblasen könnte aber auch durch die Benützung von druckbetätigten Ablassventilen bewirkt werden, welche so angeordnet sind, dass sie sieh schliessen, sobald der Druck einen bestimmten Wert erreicht.
Der mehrstufige Axialkonipressor gemäss der vorliegenden Erfindung, der Mittel zum Abblasen von Luft an mindestens einer Kom- pressorzwischenstufe aufweist, um einen un stabilen Betrieb des Kompressors bei dessen Anlassen ztt verhindern, kennzeichnet sich da dureb, class diese Mittel mindestens eine diver gente Düse aufweisen, deren abgerundeter Einlauf mit der Zwischenstufe verbunden ist.
Im Falle eines Gasauslasses durch eine ge wöhnliche Düse nimmt das Auslassvolumen, be- zo;-en auf den Einlasszustand des Gases, mit zunehmendem Verhältnis des Einlass- zum Auslassdruck zu, bis das kritische Verhältnis erreicht ist, worauf keine beträehtliche Zu nahme des Auslassvolumens mehr eintritt.
Im Falle eines Gasauslasses durch eine divergente Düse wird das Auslassvolumen bei kleinem Verhältnis des Einlass- zum Auslassdruck im wesentlichen durch den Durchmesser des Aus- lassendes der Düse bestimmt., während bei einem grösseren Druckverhältnis, das aber klei ner ist als das kritische Druekverhält.nis einer einfachen Düse, bereits die kritische Ge schwindigkeit, im Hals erreicht wird, so dass das Auslassvolumen hierdurph begrenzt wird.
Als Folge der Verwendung einer oder meh rerer divergenter Düsen ergibt sich, da.ss das Verhältnis des abgeblasenen Volumens zum Ansaugvolumen bei steinender Drehzahl und zunehmendem Druckverhältnis des Kompres- sors abnimmt; diese Abnahme ist jedoch bei einem niedrigeren Verhältnis des.Einlass- zurr Auslassdxuck stärker als bei einer einfachen Düse.
Bei einer Ausführungsform des Erfin- dumgsgegenstandes ist eine Anzahl divergen ter Düsen in Umfangsrichtuung rings um das Gehäuse des Kompressors verteilt angeordnet. Ihre Längsachsen können radial zur Kompres- soraehse liegen. Die Düsen können auch so ge bogen sein, da.ss sie in bezeig auf die Dreh richtung des Kompressors nach rückwärts ragen.
Wenn die Abblasdüsen in zwei Stufen des Kompressors vorgesehen sind, können die Düsen der vorhergehenden Stufe in Serie mit jenen der nachfolgenden Stufe angeord= net sein, so dass beim Erreichen eines gege benen Druckverhältnisses der Fluss durch die Abzweiglöcher der tieferen Stufe unterbro chen wird. In solchen Fällen wird der Druck abfall in der Düse für die obere Stufe gleich der Druckdifferenz zwischen den beiden auf diese Weise angezapften Stufen.
Anstatt die Abblasdüsen dem Gehäuse des Kompressors zuzuordnen, können die selben oder eine einzige innenseits des Rotors oder bei einem gegenläufigen Kompressor innenseits des innern Rotors angeordnet sein, und dem Rotor oder innern Rotor kann eine Umkehrzentrifuigalstife zugeordnet sein zur Speisung der Düse, welche zweckmässigerweise axial im Kompressor angeordnet ist. Die Um kehrstufe ist zweckmässigerweise mit Radial schaufeln zur Vermeidung von Werbelungen ausgebildet.
Ein Teil der so entnommenen Lift kann für die Kühlung der Lager des Kompressors abgeleitet werden.
Die durch die Düse strömende Luft wird vorieilhafterweise zum Einlass der ersten Stufe geleitet.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsge genstandes sind in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt einer divergenten Düse, und Fig. 2, 3 uuid 4.
zeigen Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes in schematischem Längsschnitt durch eine Hälfte. Eine vollständige Erklärung der divergen ten Düse ist einleitend gegeben worden, so dass es genügen dürfte, zur Erklärung der Fig. 1 anzugeben, dass<B>A</B> der Einlass der Düse, B der Hals tuid C der Auslass der Düse ist, wobei die Strömungsrichtung durch den Pfeil angedeutet wird.
Fig. 2 zeigt zwei Düsen 1 und 2 der in Fig. 1 dargestellten Art, welche in verschie denen Stufen des Kompressors 3 angeordnet sind. Das Organ 4 kann entweder in Form eines Zylinders ausgebildet sein, dessen Achse senkrecht zur Kompressor achse steht und der über Abzweiglöcher im Gehäuse des Kompres- sors angeordnet ist, oder es kann ein ring förmiger Kanal sein, um dessen Umfang je eine Anzahl solcher eingeschnürten Düsen an geordnet sind.
Fig. 3 zeigt die in der Einleitung erwähnte Anordnung, bei welcher zwei divergente DTC j sen 1a und 2a in Serie angeordnet sind, wobei die Düsenansätze 4a, welche ringförmig sein können, durch Rohre oder ringförmige Kanäle 5 mit den Abzweiglöchern im Gehäuse des Kompressors verbunden sein können.
Schliesslich ist in Fig. 4 eine einzige diver gente Abblasdüse 1b axial innerhalb des Ro tors des Kompressors angeordnet, falls letzte rer gegenläufig ist, kann innerhalb des innern Rotors eine solche Düse vorgesehen werden. Dem Rotor oder innern Rotor ist eine Um kehrzentrifugalstufe 6 zugeordnet für die Speisung der Düse 1b, welche zweckmässiger weise, wie dargestellt, axial angeordnet ist. Die abgeblasene Luft strömt durch die Kanäle i zum Umkehrkompressor 6.
Der letztere kann in seinem innern Teil Radialschaufeln 8 mir Verhütung von Luftwirbelungen haben.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist der Rotor auf der nichtdargestellten Welle mittels einer Scheibe 9 von gekrümmtem Querschnitt ab gestützt; 10 zeigt einen Teil des Lagergehäu ses, welches mittels einer Scheibe 11 in einem festen Einlassgehäuseteil 12 des Kompressors 3 abgestützt ist.
Ein Teil der die Düse 1b ver lassenden Luft kann durch den innern Teil der Scheibe 9 strömen, um das Kompressor lager 10 zu kühlen, während ein weiterer Teil der aus der Düse 1b ausströmenden Luft durch Löcher 13 in der Scheibe 9 austreten kann, um die äussere Oberfläche des Kompres- sorlagers zu kühlen lind ausserdem, wie durch den Pfeil 14 angedeutet, in das Einlassende des dargestellten Kompressors 3 einzuströmen.
Ferner kann ein Teil der Luft aus dem Umkehrkompressor 6, wie durch den Pfeil 15 angedeutet, durch einen Kanal 16 strömen, um das Turbinenlager zu kühlen, falls der Kompressor durch eine Gasturbine angetrie ben wird.