Zentrifugalkompressor für Verbrennungsmaschine. Die Erfindung bezieht sich auf Zentri- fugalkompressoren, welche für das Verdich ten von Luft für Verbrennungsmaschinen, wie Luftfahrzeugmascliiinen, benutzt werden, die über einen grossen Höhen- und Drehzahl bereich arbeiten müssen. Bei der Ausbildung eines Zentrifugalkompressors für eine solche Maschine ist es erw ünscbt, dass ihre Charak teristik zu derjenigen der Maschine passt, um einen optimalen Nutzen zu erhalten.
Im Fall einer Kolbenmaschine wird der maximale Nutzen der erhöhten Leistungsabgabe der Ma schine bei grossen Höhen, z. B. 6000 in oder höher, erreicht, indem ein Kompressor von sehr grosser sekundlicher Durehflussmenge vor gesehen wird; eine Erhöhung der sekund lichen Dureliflussmenge jedoch bis zu einem geeigneten Ausmass führt zum Auftreten des Pumpeffektes bei niedrigen Maschinendreh zahlen, infolge der an sieh verschiedenen Strö mungsmenge/ Drehzahl-Charakteristiken eines Zentrifugalverdichters und einer Kolben maschine.
Im Fall einer Gasturbine jedoch sind die Bedingungen insofern umgekehrt., als der Kompressor bestrebt ist, bei hohen Dreh zahlen und grossen Höhen den Pumpeffekt hervorzurufen. In beiden Fällen würde daher ein Kompressor mit veränderlicher sekund licher Durehflussnienge erwünscht sein.
Es ist. aus verschiedenen Gründen vorteil haft, einen Zweistufenkompressor zu benut zen, und eine der Eigenschaften eines Zwei stufenkompressors besteht darin, dass die erste Stufe den Pumpeffekt hei niedrigen Dreh zahlen und auch die maximal mögliche Durch flussmenge bei hohen Drehzahlen beeinflusst, wogegen die zweite Stufe den Pumpeffekt bei hohen Drehzahlen und die maximale Durch flussmenge bei niedrigen Geschwindigkeiten beeinflusst.
Dies ist eine Folge des veränder lichen Dichtverhältnissesund der sich mit der Erhöhung oder Verminderung der Drehzahl des Verdichters ändernden Druek-VOlllillen- Cha.rakteristik der beiden Stufen. Die Erfin dung betrifft demgemäss einen Zweistufen- Zentrifu-alkoinpressor für eine Verbrennungs maschine, welcher Mittel für die Veränderung der sekundlichen Durchflussmenge einer Stufe besitzt, während die andere Stufe keine solche Mittel besitzt.
Bei einer Kolbenmaschine kann die Veränderung in der ersten Stufe des Kompressors erfolgen, wogegen sie bei einer Gasturbine in der zweiten Stufe erfolgen kann.
Vorteilhaft. wird die Veränderung der se kundlichen Durchflussmenge einer Stufe des Kompressors durch Änderung der Durch trittsfläche der Diffusorkanäle bewirkt.
Bei einer Konstruktion kann die Durch trittsfläche geändert. werden, indem jede Schaufel versehwenkt wird, wobei die Schwenk achse jeder Schaufel vorteilhaft im Druelz- zentrum liegt, um das Drehmoment auf die Zapfen und somit die Belastungen in dem Betätigungsgestänge zu verringern. Das Schwenken \ um die vordere Kante jeder Schaufel kann erwünscht sein, um einen kon stanten radialen Abstand zwischen Eintritts kanten der Diffusorschaideln und den Aus trittsenden der Rotorschaufeln aufrechtzuhal- ten.
Andere Arten der Änderung der Durch trittsfläche, wie es nachfolgend beschrieben ist, können auch benutzt werden.
Vorteilhaft kann die Einstellung der se kundlichen Durchflussmenge der veränder lichen Kompressorstufe selbsttätig gemacht sein, indem sie z. B. entweder durch einen Regulator in Abhängigkeit von der Drehzahl des Kompressors gesteuert wird oder durch die Änderung im Kompressionsverhältnis bei Änderung der Drehzahlen.
In den beiliegenden rein schematischen Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig.1 ist eine Seitenansicht einer Kolben maschine mit einem Zweistufen-Zentrifugal- kompressor für die Speisung der Zylinder; Fig. 2 stellt eine Gasturbinen-Strahlvor- triebseinheit dar, welche mit einem Zweistu- fen-Zentrifugalkompressor ausgerüstet ist;
Fig. 3, 4 und 5 sind Teilschnitte und zei gen verschiedene Arten der Einstellung der Diffusorleitschaufeln eines Zentrifugalkom- pressors; Fig.6 zeigt schematisch eine Einrichtung zur Betätigung der einstellbaren Leitschau- feln; Fig. 7 ist ein Teilschnitt einer noch andern Einstellvorrichtung für die der Leitschaufeln; Fig. 8 ist ein Teilschnitt einer noch andern Konstruktion, bei welcher die wirksame Durchtrittsfläehe durch Änderung ihrer axia len Breite verändert wird;
Fig. 9 ist ein Schnitt nach der Linie 9-9 der Fig.8; Fig.10 ist eine schematische Darstellung der selbsttätigen Mittel für die Steuerung der einstellbaren Leitschaufeln in Abhängig keit der Drehzahl des Kompressors, und Fig. 11 ist eine weitere schematische Dar stellung der selbsttätigen Mittel für die Steue rung der einstellbaren Leitschaufeln in Ab- hängigkeit des Druckverhältnisses, bei wel chem der Kompressor arbeitet.
Der Zentrifugalkompressor kann z. B. als Lader einer Kolbenmaschine verwendet wer den, wie es schematisch in Fig. 1 dargestellt ist; die Maschine ist durch die Bezugszahl 15 angedeutet und der durch die Maschine ange triebene Kompressor ist von Zentrifugalbau- art mit zwei Stufen, von welchen die erste Stufe 16 Luft durch den Einlass 17 ansaugt und sie der zweiten Stufe 18 des Kompressors zuführt, welche ihrerseits die komprimierte Luft der Ansaugleitung der Maschine zuführt.. Der Kompressor kann über ein Drehzahl wechselgetriebe von der Maschine angetrieben werden, welches Getriebe z. B. drei verschie dene Übersetzungsverhältnisse einzustellen ge stattet.
Die Auswahl dieser Übersetzungsstu fen kann von Hand durch den Piloten des Luftfahrzeuges erfolgen, in welches die Ma schine eingebaut ist, oder die Auswahl kann selbsttätig in Abhängigkeit von der Höhe und andern Bedingungen erfolgen, bei welchen die Maschine arbeitet.
Wie vorstehend erwähnt ist, wird in dein Fall einer Kolbenmaschine die sekundliche Durchflussmenge der ersten Stufe des Kom pressors veränderlich gemacht, in dem Fall einer Verbrennungsturbine jedoch, -wie es schematisch in Fig. 2 dargestellt ist, speist die erste Stufe 19 des Kompressors die zweite Stufe 20, und es ist die sekundliche Durch flussmenge dieser zweiten Stufe, welche ver änderlich gemacht wird. Die komprimierte Luft wird von der zweiten Stufe des Kom- pressors dem Verbrennungssystem 21 zuge führt. Die Verbrennungsgase expandieren in der Turbine 22 und werden im Fall der Ver wendung als Strahltriebwerk aus der Turbine durch das Strahlrohr 23 ausgestossen.
Die Veränderung der sekundlichen Durch flussmenge eines Kompressors kann unabhän gig davon, ob es die erste Stufe wie in Fig.1 oder die zweite Stufe wie in Fig.2 ist, so erfolgen, wie es in Fig. 3 gezeigt ist.
Die Dif- fusorleitschaufeln 24 sind bei dieser Konstruk tion je auf einer Achse 25 in ungefähr der Mitte ihrer Länge schwenkbar gelagert, so dass, wenn die Schaufeln aus der in vollen Linien gezeigten Lage in die in strichpunk tierten Linien gezeigte Lage versehwenkt wer den, die Eintrittskante 26 jeder Schaufel sich der nächsten benachbarten Schaufel nähert, wodurch die wirksame Durcbtrittsfläche ver kleinert wird.
Eine alternative Konstruktion der einstell baren Schaufel ist in Fig.4 dargestellt. In diesem Fall ist jede Schaufel aus zwei Teilen hergestellt-, von welchen einer die Eintritts kante 27, den vordern Teil 28 der Schaufel und einen gegenüber dem vordern Teil dün neren Teil 29 des hintern Teils der Schaufel bildet. An diesen dünnern Teil 29 schliesst bündig der zweite Teil 30 der Schaufel an, welcher schwenkbar gelagert ist.
Wenn der Teil 30 einwärts gegen die näehste benaeh- barte Schaufel in die Lage 31 verschwenkt wird, wird die wirksame Durehtrittsfläehe herabgesetzt.
Bei noch einer andern Konstruktion von einstellbaren Leitschaufeln besitzt, wie in Fig.5 veranschaulicht, jede Schaufel 32 am Eintritt 33 eine zv Endrische Abrundung und ist um die Achse dieser Abrundung, sehwenk- bar gelagert, so dass ein konstanter Zwischen raum zwischen den Eintrittsenden der Diffu- sorsehaufeln und den Austrittsenden der Ro- torschaufein aufrechterhalten wird, und so dass jede Schaufel einwärts verschwenkt wer den kann,
um den Abstand zwischen ihrer konkaven Fläche 34 und dem Eintrittsende 33 der nächsten benachbarten Sehaufel zri ver mindern.
Bei den drei vorstehend beschriebenen Konstruktionen der einstellbaren Schaufel wird die Einstellung durch eine Schwenk bewegung jeder Schaufel oder eines Teils derselben bewirkt, und diese Sehwenkbewe- gung kann so bewirkt werden, wie es schema tisch in F!-.6 dargestellt ist.
.Jede Schaufel 35 ist mit einem Drehzapfen 36 versehen oder auf einem solchen angeord net, welcher sieh durch die Seitenwand der Dif- fusorkammer erstreckt und ein Kettenrad 37 trägt. Eine Kette 38 erstreckt sieh um den äanzen Satz von Kettenrädern, so dass sie miteinander bewegt werden können. Um den Zusammenbau und das richtige und gleiche Einstellen aller Schaufeln zu erleichtern, ist eine Spannvorriehtung 39 zwischen je zwei benachbarten Kettenrädern vorgesehen: die Hauptsteuerung kann auf irgendeine passende eise auf die Kette 38 ausgeübt werden, wie z.
B. durch eines der Kettenräder, welehes in Eingriff mit ihr steht.
Fig. 7 veranschaulicht, eine alternative Konstruktion von einstellbaren Diffusorsehau- feln, bei welcher die Schaufeln 40 kreisbogen förmig sind. Jede Schaufel 40 ist so angeord net, dass sie in Nuten 41 der Seitenwände der Diffusorkaminer gleiten kann, so dass die vordere Kante bis zum Umfang der Rotor- kamrner vorgerückt oder aus dieser heraus gezogen werden kann.
t m diese Bewegung hervorzurufen, ist. jede Schaufel mit einem oder mehreren Stiften 42 versehen, welche sich durch Öffnungen 43 in den Nuten 41 und durch die Seitenwände der Diffttsorkammer erstrecken, um in einen Schlitz 44 eines Rin ges 45 einzugreifen, welcher eine Verdreh bewegung in bezug auf die Diffusorkammer ausführen kann; diese Bewegung kann durch ein Antriebsgetriebe 46 bewirkt werden, wel- ehes in die auf dem Ring 45 gebildete Ver zahnung 47 eingreift.
Die Schlitze 44 sind angenähert radial im Ring 45 angeordnet, und diese Konstruktion ermöglicht, dass eine Ver- drehbewegun- des Ringes eine Bewegung der Stifte 42 längs der Öffnungen 43 bewirkt und dadurch die Einstellung der Schaufeln in den Nuten 41.
Fig. 8 und 9 veranschaulichen noch eine andere Einrichtung zur Veränderung der wirksamen Durchtrittsfläehe im Diffusor, und in diesem Fall erfolgt die Veränderung durch eine Änderung der axialen Breite des Durch trittes. Fig.8 ist ein radialer Schnitt. eines Teils des Kompressors mit den Rotorsehaufeln 48 und den Diffusorschaufeln bei 49.
Eine Seitenwand 50 der DiffLrsorkammer nimmt ein ringförmiges Glied 51 auf, welches die Diffu- sorschaufeln, die entweder ein Stück mit ihm bilden oder daran befestigt sind, trägt;
die andere Seiten wand 52 der Diffusorkammer ist jedoch mit einer Ausnehmung 53 ver sehen, in welcher ein Ring 54 liegt, der Schlitze aufweist, um die Enden der Schau feln 49 aufzunehmen und der axial zur Kom- pressorwelle aus der angedeuteten Lage, in welcher er beinahe ganz innerhalb der Aus- nehmung 53 liegt, auswärts gegen die andere Wand 50 der Diffusorkammer beweglich ist.
Die radial innere Ecke des Ringes 54 ist. bei 56 abgerundet, um eine günstige Einströ- inung der Luft von dem Rotor zu den Diffu- sorsehaufeln bei irgendeiner Einstellung des Ringes 54 zu erhalten.
Die axiale Bewegung des Ringes 54 wird dadurch bewirkt, dass an ihm eine Reihe von im Abstand angeordneten Vorsprüngen 57 vorgesehen sind, welche sich durch Öffnun gen 58 am Boden der Ausnehmung 52 er strecken und nahe ihrem äussern Ende je mit einem Einschnitt 60 versehen sind, in wel chen eine schraubenförmig angeordnete Rippe 61 eingreift, die auf einem Ring 62 vorhan den ist. Der Ring ist mittels eines Stirnrades 63 oder auf irgendeine andere geeignete Weise über einen kleinen Winkelbereich dreh bar, um die schraubenförmige Rippe 61 zu verstellen und damit über den Schlitz 60 im Vorsprung 57 auch den Ring 54 in axialer Richtung einzustellen.
Bei der Steuerung der einstellbaren Leit- schaufeln genügt es gewöhnlich, sie so anzu ordnen, dass sie nur in den beiden Grenz- lagen eines bestimmten Bewegungsbereiches eingestellt werden können, das heisst auf eine maximale oder minimale Durchtrittsfläche, aber es ist zu beachten, dass es auch möglich ist, Zwischeneinstellungen vorzusehen.
Bei ge wissen Konstruktionen kann eine automa tische Steuerung vorgesehen sein, und eine Ausführungsform einer solchen Einrichtung ist schematisch in Fig. 10 dargestellt. GTemäss dieser Figur treibt die bei 64 angedeutete Ma schine einen Zentrifugalregulator 65, welcher das Steuerventil 66 eines hydraulischen Servo motors 67 betätigt.
Der Servomotor wird durch eine Pumpe 68 gespeist, die durch die lZaschine angetrieben wird, und der Kolben 69 des Servomotors ist bei dieser besonderen Konstruktion mit einem Kniegelenk eines Kniehebels verbunden, der einen bei 71 ge lagerten Lenker 70 und einen bei 73 gelager ten in seiner Länge durch eine Feder verän derbaren Lenker 72 aufweist. Die Anwen dung des unter Federkraft. stehenden Len kers 72 gewährleistet., dass der Kniehebel in die beiden Grenzlagen bewegt wird, wenn im mer der Kolben 69 ihn über seine gestreckte Lage hinaus bewegt.
Der Lenker 70 ist am Drehzapfen 71 einer Diffusorleitschaufel 7s befestigt, so dass sie, wie z. B. in der in bezug auf Fig.3 beschriebenen Weise versehwenkt wird; es ist jedoch zu beachten, dass der Servomotor bei irgendeiner Konstruktion an gewendet werden kann, welche eine Drehbewe gung der Leitschaufeln bedingt, oder er kann bei irgendeiner passenden mechanischen Ver bindung vom Kolben 69 angewendet werden, um das Getrieberad 46 der Fig. 7 oder 63 der Fig.8 zu betätigen.
Wie in Fig.10 gezeigt ist, wird durch die Verschwenkbewegung des Lenkers 70 die Diffusorleitschaufel ver- schwenkt, mit welcher er verbunden ist; und eine gleiche Bewegung wird auf alle andern Schaufeln durch ein einfaches Gestänge 75 übertragen.
Wenn der Kompressor durch ein Drehzahl wechselgetriebe angetrieben wird, ist es er- wünscht, dass keine Verstellungen der Diffn- sorschaufeln bei niedrigen und mittleren Dreh zahlbereichen vorgenommen werden, da diese Bereiche normalerweise nur unter Bedingun gen benutzt werden sollten, unter welchen die maximale sekundliche Durchflussmenge des Kompressors nicht benötigt wird.
Zu diesem Zweck kann, wie in Fig.10 gezeigt ist, eine Kurvenscheibe 76 vorgesehen sein, welche auf das Ventil 66 wirkt; die Kurvenscheibe 76 ist mit dem Wechselgetriebe so verbunden, dass das Ventil 66 nicht verschoben werden und damit keine Leitschaufelverstellung ein treten kann, solange die Übersetzungsstufe für niederen Drehzahlbereich oder die Stufe für mittleren Drehzahlbereieh eingeschaltet ist.
Eine alternative Konstruktion der selbst tätigen Steuereinrichtung ist in Fig.11 darge stellt, bei welcher die Einstellung der Diffii- sorschaufeln durch das Verhältnis von An saug- zu Förderdruck des Kompressors ge steuert wird. Zii diesem Zweck sind zwei Kammern vorgesehen, von welchen eine,<B>77,</B> dem Ansaugdruck des Kompressors und die andere, 78, dem Förderdruck ausgesetzt. ist.
Irgendeine geeignete Vorrichtung, wie eine evakuierte Kapsel 79 oder ein Kolben, ist in jeder Kammer vorgesehen, welche auf den darin herrschenden :Druck anspricht, und diese zwei Vorrichtungen sind mit gegenüberliegen den Enden eines Hebels 80 verbunden, wel cher auch mit dem Steuerventil 81 eines Servomotors verbunden ist.
Die zwei Arme des Hebels sind in der Länge ungleich, indem das Verhältnis ihrer Längen gleich dem Druckverhältnis ;-eniaclit ist, bei welchem es gewünscht wird, dass das hydraulische Steuer ventil betätigt werden soll. Der kürzere Arm des Hebels ist. mit der Vorrichtung verbun den, welcher dem Förderdruck des Kompres sors ausgesetzt ist. Wenn es z. B. erwünscht ist, die Steuerung zu betätigen, wenn ein Druckverhältnis von 6:1 im Kompressor er reicht wird, dann werden die zwei Arme des Hebels auch im Verhältnis von<B>6:1</B> gemacht.
Solange das Druckverhältnis des Gebläses we niger als 6:1 ist, überwiegt das von der dem Ansaugdruck ausgesetzten Kapsel 79 erzeugte Drehmoment, so dass der Hebel aus der dar gestellten Lage im Uhrzeigersinn verdreht. wird und das Steuerventil 81 nach abwärts bewegt. Wenn das Druckverhältnis 6:1 er reicht., sind die beiden Druekniomente ausge glichen; wenn schliesslich das Druckverhält nis 6:1 übersteigt, wird der Hebel im Gegen uhrzeigersinn verseliwenkt und das Steuer ventil 81 wieder nach oben bewegt. Der Hebel ist gleich wie in Fig. 10 mit dem Steuerventil 81 eines hydraulischen Servo motors verbünden.
Eine sehwache Feder 82 kann vorgesehen sein, um dem Hebel eine Vorbelastung zu erteilen.
Centrifugal compressor for internal combustion engine. The invention relates to centrifugal compressors which are used for compressing air for internal combustion engines, such as aircraft machines, which have to work over a large altitude and speed range. When designing a centrifugal compressor for such a machine, it is desirable that its characteristics match that of the machine in order to obtain optimum use.
In the case of a piston machine, the maximum benefit of the increased power output of the machine is achieved at great heights, e.g. B. 6000 in or higher, achieved by seeing a compressor of very large secondary flow rate before; However, increasing the secondary flow rate to a suitable extent leads to the occurrence of the pumping effect at low machine speeds, due to the different flow rate / speed characteristics of a centrifugal compressor and a piston machine.
In the case of a gas turbine, however, the conditions are reversed in that the compressor strives to produce the pumping effect at high speeds and high altitudes. In both cases, a compressor with a variable secondary flow rate would therefore be desirable.
It is. It is advantageous to use a two-stage compressor for various reasons, and one of the properties of a two-stage compressor is that the first stage affects the pumping effect at low speeds and also the maximum possible flow rate at high speeds, while the second stage influences the pumping effect at high speeds and the maximum flow rate at low speeds.
This is a consequence of the changing sealing ratio and the pressure-full-scale characteristics of the two stages that change with the increase or decrease in the speed of the compressor. The invention accordingly relates to a two-stage Zentrifu-Alkoinpressor for an internal combustion machine, which has means for changing the secondary flow rate of a stage, while the other stage has no such means.
In the case of a piston machine, the change can take place in the first stage of the compressor, whereas in the case of a gas turbine it can take place in the second stage.
Advantageous. the change in the secondary flow rate of a stage of the compressor is caused by changing the passage area of the diffuser channels.
The passage area can be changed in a construction. are by pivoting each blade, the pivot axis of each blade is advantageously in the Druelz- zentrum in order to reduce the torque on the pin and thus the loads in the actuating linkage. The pivoting about the leading edge of each blade may be desirable in order to maintain a constant radial distance between the inlet edges of the diffuser shells and the outlet ends of the rotor blades.
Other ways of changing the passage area, as described below, can also be used.
Advantageously, the setting of the se second flow rate of the changeable union compressor stage can be made automatically by z. B. is controlled either by a regulator depending on the speed of the compressor or by the change in the compression ratio when the speeds change.
In the attached, purely schematic drawings, exemplary embodiments of the subject of the invention are shown.
Fig.1 is a side view of a piston machine with a two-stage centrifugal compressor for feeding the cylinders; 2 shows a gas turbine jet propulsion unit which is equipped with a two-stage centrifugal compressor;
3, 4 and 5 are partial sections and show different types of adjustment of the diffuser guide vanes of a centrifugal compressor; FIG. 6 shows schematically a device for actuating the adjustable guide vanes; Fig. 7 is a fragmentary sectional view of yet another device for adjusting that of the guide vanes; Fig. 8 is a partial section of yet another construction in which the effective passage area is changed by changing its axial width;
Figure 9 is a section on line 9-9 of Figure 8; FIG. 10 is a schematic representation of the automatic means for controlling the adjustable guide vanes as a function of the speed of the compressor, and FIG. 11 is a further schematic representation of the automatic means for controlling the adjustable guide vanes as a function of the pressure ratio at which the compressor works.
The centrifugal compressor can, for. B. used as a loader of a piston engine who, as shown schematically in Fig. 1; The machine is indicated by the reference number 15 and the compressor driven by the machine is of the centrifugal type with two stages, of which the first stage 16 draws in air through the inlet 17 and supplies it to the second stage 18 of the compressor, which in turn feeds it feeds compressed air to the suction line of the machine. The compressor can be driven by the machine via a speed change gear, which gear z. B. three different gear ratios set ge equipped.
The selection of these translation stages can be done by hand by the pilot of the aircraft in which the machine is installed, or the selection can be made automatically depending on the altitude and other conditions at which the machine is working.
As mentioned above, in the case of a reciprocating machine, the secondary flow rate of the first stage of the compressor is made variable, in the case of a combustion turbine, however, as shown schematically in FIG. 2, the first stage 19 of the compressor feeds the second Stage 20, and it is the secondary flow rate of this second stage that is made variable. The compressed air is fed to the combustion system 21 from the second stage of the compressor. The combustion gases expand in the turbine 22 and, in the case of use as a jet engine, are expelled from the turbine through the jet pipe 23.
The change in the secondary flow rate of a compressor can take place regardless of whether it is the first stage as in FIG. 1 or the second stage as in FIG. 2, as shown in FIG.
The diffuser guide vanes 24 in this construction are each pivotably mounted on an axis 25 in approximately the middle of their length, so that when the vanes are pivoted from the position shown in full lines into the position shown in dash-dot lines, the Leading edge 26 of each vane approaches the next adjacent vane, thereby reducing the effective passage area.
An alternative construction of the adjustable blade is shown in Fig.4. In this case, each blade is made of two parts, one of which forms the entry edge 27, the front part 28 of the blade and a part 29 of the rear part of the blade that is thinner than the front part. The second part 30 of the shovel, which is pivotably mounted, is flush with this thin part 29.
When the part 30 is pivoted inwardly against the closest vane to be approached into the position 31, the effective passage area is reduced.
In yet another construction of adjustable guide vanes, as illustrated in FIG. 5, each vane 32 has a final rounding at the inlet 33 and is mounted so that it can pivot about the axis of this rounding, so that a constant gap between the inlet ends of the Diffuser blades and the outlet ends of the rotor blades is maintained, and so that each blade can be pivoted inwards,
to reduce the distance between its concave surface 34 and the inlet end 33 of the next adjacent Sehaufel zri ver.
In the three adjustable blade constructions described above, the adjustment is effected by a pivoting movement of each blade or a part thereof, and this viewing pivoting movement can be effected as it is shown schematically in FIG.
.Each blade 35 is provided with a pivot pin 36 or is arranged on such a pivot which extends through the side wall of the diffuser chamber and carries a sprocket 37. A chain 38 extends around the entire set of sprockets so that they can be moved together. In order to facilitate the assembly and the correct and equal adjustment of all the paddles, a tensioning device 39 is provided between every two adjacent sprockets: the main control can be exerted on the chain 38 in any suitable way, e.g.
B. by one of the sprockets which is in engagement with it.
FIG. 7 illustrates an alternative construction of adjustable diffuser shells in which the blades 40 are circular arc-shaped. Each blade 40 is arranged so that it can slide in grooves 41 in the side walls of the diffuser chimneys so that the front edge can be advanced to the circumference of the rotor chamber or pulled out of it.
t m to cause this movement is. each blade provided with one or more pins 42 which extend through openings 43 in the grooves 41 and through the side walls of the diffuser chamber to engage in a slot 44 of a Rin 45 which can perform a rotational movement with respect to the diffuser chamber; this movement can be brought about by a drive gear 46 which engages in the toothing 47 formed on the ring 45.
The slots 44 are arranged approximately radially in the ring 45, and this construction enables a twisting movement of the ring to cause the pins 42 to move along the openings 43 and thereby the setting of the blades in the grooves 41.
Figs. 8 and 9 illustrate yet another means for changing the effective passage area in the diffuser, and in this case the change is made by changing the axial width of the passage. Fig.8 is a radial section. part of the compressor with the rotor blades 48 and the diffuser blades at 49.
A side wall 50 of the diffuser chamber receives an annular member 51 which carries the diffuser vanes which are either integral with or attached to it;
the other side wall 52 of the diffuser chamber is however seen with a recess 53 in which a ring 54 is located, which has slots to accommodate the ends of the blades 49 and which is axially to the compressor shaft from the position indicated in which it is lies almost entirely within the recess 53, is movable outwards against the other wall 50 of the diffuser chamber.
The radially inner corner of the ring 54 is. rounded at 56 in order to obtain a favorable inflow of air from the rotor to the diffuser blades with any setting of the ring 54.
The axial movement of the ring 54 is caused by the fact that a row of spaced projections 57 are provided on it, which extend through openings 58 at the bottom of the recess 52 and are each provided with an incision 60 near their outer end, in wel chen a helically arranged rib 61 engages, which is on a ring 62 IN ANY. The ring is rotatable by means of a spur gear 63 or in any other suitable manner over a small angular range in order to adjust the helical rib 61 and thus also to adjust the ring 54 in the axial direction via the slot 60 in the projection 57.
When controlling the adjustable guide vanes, it is usually sufficient to arrange them in such a way that they can only be set in the two limit positions of a certain range of motion, that is to say to a maximum or minimum passage area, but it should be noted that it is also possible to provide intermediate settings.
Automatic control may be provided in known constructions, and one embodiment of such a device is shown schematically in FIG. According to this figure, the machine indicated at 64 drives a centrifugal regulator 65 which actuates the control valve 66 of a hydraulic servomotor 67.
The servomotor is fed by a pump 68, which is driven by the machine, and the piston 69 of the servomotor is connected in this particular construction to a toggle joint of a toggle lever, which has a handlebar 70 mounted at 71 and one mounted at 73 Has length changeable by a spring handlebar 72. The application of the spring force. The standing handlebar 72 ensures that the toggle lever is moved into the two limit positions whenever the piston 69 moves it beyond its extended position.
The handlebar 70 is attached to the pivot 71 of a diffuser guide vane 7s, so that they, such. B. is pivoted in the manner described with reference to Figure 3; It should be noted, however, that the servomotor can be used in any construction which causes the vanes to rotate, or it can be used in any suitable mechanical connection from the piston 69 to the gear wheel 46 of FIGS. 7 or 63 to operate the Fig.8.
As is shown in FIG. 10, the diffuser guide vane to which it is connected is pivoted by the pivoting movement of the link 70; and the same movement is transmitted to all the other blades by a simple linkage 75.
If the compressor is driven by a speed change gearbox, it is desirable that no adjustments of the diffuser blades are made at low and medium speed ranges, since these ranges should normally only be used under conditions under which the maximum secondary flow rate of the compressor is not required.
For this purpose, as shown in FIG. 10, a cam disk 76 can be provided which acts on the valve 66; the cam plate 76 is connected to the gearbox in such a way that the valve 66 cannot be moved and therefore no guide vane adjustment can occur as long as the transmission stage for the low speed range or the stage for the medium speed range is switched on.
An alternative construction of the self-operating control device is shown in FIG. 11, in which the setting of the diffuser blades is controlled by the ratio of suction to discharge pressure of the compressor. For this purpose, two chambers are provided, one of which, 77, is exposed to the suction pressure of the compressor and the other, 78, is exposed to the delivery pressure. is.
Any suitable device, such as an evacuated capsule 79 or a piston, is provided in each chamber which is responsive to the pressure therein, and these two devices are connected to opposite ends of a lever 80, which is also connected to the control valve 81 of one Servomotor is connected.
The two arms of the lever are unequal in length in that the ratio of their lengths is equal to the pressure ratio; -eniaclit at which it is desired that the hydraulic control valve should be operated. The shorter arm of the lever is. verbun with the device, which is exposed to the delivery pressure of the compressor. If it is z. B. is desired to operate the control when a pressure ratio of 6: 1 in the compressor it is reached, then the two arms of the lever are also made in the ratio of 6: 1.
As long as the pressure ratio of the fan is less than 6: 1, the torque generated by the capsule 79 exposed to the suction pressure predominates, so that the lever rotates clockwise from the position shown. and the control valve 81 moves downward. When the pressure ratio is 6: 1, the two pressure moments are balanced; when the pressure ratio finally exceeds 6: 1, the lever is pivoted counterclockwise and the control valve 81 is moved upwards again. The lever is the same as in Fig. 10 connect with the control valve 81 of a hydraulic servo motor.
A weak spring 82 may be provided to preload the lever.