CH343580A - Axialkompressor - Google Patents

Description

      Axialkompressor       Die vorliegende Erfindung betrifft einen Axial  kompressor mit mindestens einem Kranz von Schau  feln, die an ihrem einen Ende am     Stator    oder am  Rotor befestigt und an ihrem andern Ende durch  einen     Abschlussring    miteinander verbunden sind.  



  Wenn bei einem     Leit-    oder     Laufschaufelkranz    die  Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsmediums örtlich  herabgesetzt wird, können Ablösungen entstehen,  wodurch der Wirkungsgrad des Kompressors ver  ringert wird. Die Erfindung hat den Zweck, dem  entgegenzuwirken. Dies soll erfindungsgemäss dadurch  erreicht werden, dass in der Nähe der durch den       Abschlussring    verbundenen Enden Öffnungen vor  handen sind, durch die das Arbeitsmedium von einer  Seite einer Schaufel auf deren andere Seite strömen  kann.  



  Die     Erfindung    geht von der Voraussetzung aus,  dass ein Nutzeffekt bei der Ausführung der Schaufeln,  die an einem Ende einen kleinen Zwischenraum von  den benachbarten Teilen aufweisen, der Tatsache zu  zuschreiben ist, dass durch eine Mischströmung zwi  schen den benachbarten Schaufelkanälen über die  Schaufelspitzen eine Turbulenz im Arbeitsmedium in  der Nähe der Schaufelenden erzeugt wird. Dieser  Effekt wird vermindert, wenn der Zwischenraum an  der Spitze verringert wird. Die Erfindung ist nun  darauf gerichtet, eine Turbulenz im Gebiete der die  Schaufeln verbindenden Teile zu erzielen, wo sie bei  bisherigen Ausführungen üblicherweise stark gehemmt  ist.  



  Im folgenden werden anhand des in der Zeichnung  dargestellten mehrstufigen     Axialkompressors    Ausfüh  rungsbeispiele der Erfindung beschrieben. In der  Zeichnung ist  die     Fig.    1 ein Teil eines Längsschnittes durch die       Axe,    aus welchem die Schaufeln der einzelnen Schau  felkränze ersichtlich sind;    die     Fig.    2 ist ein Schnitt nach der Linie     II-11    der       Fig.    1 und  die     Fig.    3 ein Schnitt nach der Linie     III-III    der       Fig.    1, wobei die Projektionsebene um 180  in die  Zeichnungsebene umgeklappt ist.  



  Der in der Zeichnung dargestellte Kompressor  besitzt ein     Statorgehäuse    1 und einen Rotor 2, die  an und für sich jede bekannte Form aufweisen kön  nen. Das     Statorgehäuse    besitzt einen Kranz von     Ein-          lassleitschaufeln    3 und aufeinanderfolgende Kränze  von     Statorschaufeln    5, 7, 9 und 11, während der  Rotor aufeinanderfolgende Kränze mit     Schaufeln    4, 6,  8, 10 und 12 trägt. Die Schaufeln jedes Kranzes  bilden eine Mehrzahl von     Durchlasskanälen    für das  Arbeitsmedium.  



  Jede     Rotorschaufel    4 besitzt einen     Schaufelfuss    13  mit Vorsprüngen 14, die in einer Rille 15 des Rotors  eingesetzt sind. Am radial äussern Ende der Schau  feln 4 liegt ein     Abschlussring    16. Dieser Ring kann  endlos alle     Schaufeln    4 umgeben, oder er kann an  einer oder mehreren Stellen unterbrochen sein, wobei  nur nötig ist, dass jeder Teil an mehreren     Schaufeln     befestigt ist. Die Endfläche jeder Schaufel 4 hat einen  radial verlaufenden     Fortsatz    17, der durch den Ab  schlussring hindurchgeht und deformiert ist und so den  letzteren an der     Schaufelstirnfläche    festhält.

   Der       Abschlussring    liegt in einem Ringkanal 18 des     Stator-          gehäuses    und begrenzt den Weg des Druckmediums  durch den Kompressor. Entsprechend der Erfindung  weist die Endfläche der Schaufel 4     Aussparungen    19  auf, so dass das Ende der Schaufel mehrere recht  eckige     Endlappen    besitzt, da die Aussparungen durch  die ganze Schaufeldicke     hindurchreichen.    So kann  das Arbeitsmedium frei von einer Schaufelseite zur  andern strömen.  



  Jede     Statorschaufel    5 hat am     Schaufelfuss    einen  Zapfen 20, der in: einer entsprechenden     Ausnehmung         21 des     Statorgehäuses    steckt, wo er mit Hilfe des       Gewindebolzens    22 und der Mutter 23 befestigt ist.  Neben dem Zapfen 20 besitzt die Schaufel einen ge  wissen Abstand vom     Statorgehäuse.    Durch den so ge  bildeten Spalt 24 kann das Arbeitsmedium von der  einen Schaufelseite zur andern strömen.

   Die radial  innen liegenden Enden der     Statorschaufeln    haben  einen     Abschlussring    25, der dem     Abschlussring    16 der       Rotorschaufeln    4 entspricht. Der     Abschlussring    25  liegt ähnlich in einem Kanal 26 des Rotors, und  er ist an jeder Schaufel 5 durch einen vorstehenden  Teil 17 befestigt. Gerade neben dem     Abschlussring     25 weist die Schaufel 5     Ausnehmungen    auf, die so  beidseits des Vorsprunges 17 je einen Spalt bilden.  



  Die     Rotorschaufeln    6 haben     Schaufelfüsse    und  einen     Abschlussring    16 wie die     Rotorschaufeln    4.  Auch dieser liegt in einem Kanal 18. In der Nähe des       Abschlussringes    16 sind Öffnungen in jeder Schaufel  6, die     rund    sein können wie das Loch 28 oder rechteckig  wie das Loch 29 oder die von der Schaufelkante her in  die Schaufel hineinragen, wie die Kerbe 30. Ähnliche       Öffnungen    31 und 32 befinden sich in der Nähe des  Schaufelfusses 13.  



  Jede     Statorschaufel    7 hat einen Schaufelfuss 23  mit Vorsprüngen 34, die in einer entsprechen  den     Ausnehmung    35 am Umfang des     Stator-          gehäuses    eingebettet sind. Die Schaufeln haben einen       Abschlussring    25 wie die Schaufeln 5, der in einem  Kanal 26 des Rotors liegt. In diesem Fall weist der       Abschlussring    voneinander distanzierte Vertiefungen  auf, die in der Umfangsrichtung etwas länger sind  als die Schaufeldicke. Die Vertiefungen sind so an  gebracht, dass sie unter jeder Schaufel hindurch  reichen, damit das Arbeitsmedium frei unter dem  Schaufelende     hindurchströmen    kann.  



  Die     Rotorschaufeln    8 haben ebenfalls Schaufel  füsse 13 und einen     Abschlussring    16 wie die Schau  feln 4 und 6. Der     Abschlussring    16 weist jedoch eine  Mehrzahl von Ausprägungen 37 auf, die axial distan  ziert sind und in Richtung des Umfanges mindestens  über das Gebiet jeder Schaufel reichen. Die     End-          fläche    jeder Schaufel 8 steht so auf einigen Aus  prägungen, dass das Arbeitsmedium unter dem Schau  felende     hindurchströmen    kann. Jeder Schaufelfuss 13  hat ein blindes Loch 38, das von seiner einen Seiten  fläche schräg zum Schaufelprofil verläuft und Ab  zweiglöcher 39 und 40 auf beiden Seiten des Schaufel  profils.

   So kann das Arbeitsmedium durch diese  Löcher von einer Schaufelseite zur andern strömen.  Wenn der     Schaufelfuss    in seiner Rille sitzt, ist das  offene Ende des blinden Loches 38 an der Seite ge  schlossen.  



  Jede     Statorschaufel    9 hat einen Schaufelfuss 33  wie die Schaufeln 7, und diese     Statorschaufeln    9 be  sitzen einen     Abschlussring    25 wie die Schaufeln 5,  der in einem Kanal 26 des Rotors Platz hat. Hier sind  runde Löcher 41 und 42 radial     in    den     Abschlussring     25 gebohrt, die beidseits der Stirnfläche der Schaufel  verteilt angeordnet sind. Auch hier kann daher das    Arbeitsmedium frei durch die Löcher hindurch und  damit von einer Schaufelseite auf die andere strömen.  



  Bei den     Rotorschaufeln    10 entsprechen die Schau  felfüsse 13 und der     Abschlussring    16 den Schaufel  füssen und dem     Abschlussring    bei den Schaufeln 4.  Rechteckige Öffnungen 43 und 44 sind radial in  dem     Abschlussring    so angeordnet, dass sie eine gleiche  Funktion ausfüllen wie die Löcher 40 und 41 der  Schaufeln 9.  



  Bei den     Statorschaufeln    11 entsprechen die Schau  felfüsse 33 und der     Abschlussring    25 den Schaufel  füssen und dem     Abschlussring    bei den Schaufeln 9.  Längliche Schlitze 45 und 46 sind in der Nähe der       Schaufelvorder-    und     -hinterkante    im     Abschlussring    25  angeordnet. Sie erfüllen denselben Zweck wie die  Löcher 41 und 42 bei den Schaufeln 9.  



  Jede der     Rotorschaufeln    12 besitzt einen Schau  felfuss 13 wie die Schaufeln 4, aber diese Schaufel  füsse stossen längs zur     Rotorachse    geneigten Flächen  47 aneinander. Jede Fläche 47 hat radial verlaufende  Ausschnitte 48 und 49, die in axialer Richtung einen  Abstand voneinander haben. Diese Ausschnitte an  benachbarten Schaufelfüssen bilden zusammen Löcher,  die radial in einen Hohlraum 50 am Grund der Schau  felfussrinne reichen. Die Schaufeln 12 haben einen  sie verbindenden     Abschlussring    51 mit längs zur       Rotorachse    geneigten Flächen 52     aneinanderstossen-          den    Teilstücken.

   Die Flächen 52 haben axial von  einander distanzierte Ausschnitte 53 und 54, die mit  dem Kanal 18 verbunden sind, in welchen der Ab  schlussring liegt. Die Flächen 47 und 52 sind so ge  neigt, und die Ausschnitte sind in ihr so angeordnet,  dass in jedem Fall ein Effekt erreicht wird, der dem  jenigen der Löcher 41 und 42 der Schaufeln 9 gleicht.  



  Die bei den     Abschlussringen    16 und 25 der  Schaufeln 4, 5, 6, 7 und 8 angewandten Konstruk  tionen müssen nicht die Dichtungsfunktion des Ab  schlussringes beeinträchtigen, da seine Kanten mit den  Seiten der verschiedenen Kanäle zusammenwirken,  um eine rotierende Dichtung zu bilden. Ausserdem  wird keine dieser beschriebenen Konstruktionen, aus  genommen vielleicht diejenige des     Abschlussringes     25 der Schaufeln 11, den Versteifungseffekt des Ab  schlussringes an den Schaufeln bedeutend verringern.  



  Obwohl die beschriebenen Ausführungsbeispiele  der Zweckmässigkeit halber abwechselnd auf     Rotor-          und        Statorschaufeln    angewendet wurden, können sie  natürlich auch umgekehrt verwendet werden. So kön  nen z. B. die in Zusammenhang mit einer Rotor  schaufel und einem dazugehörigen     Abschlussring    16  beschriebenen Ausführungsbeispiele auch an einer       Statorschaufel    und dem entsprechenden     Abschluss-          ring    25 angewendet werden und umgekehrt.

   Die Aus  führungsbeispiele, die am Ende der     Rotorschaufeln     6, 8 und 12 in der Nähe der Schaufelfüsse vorhan  den sind, können natürlich an den entsprechenden  Enden der andern     Rotorschaufeln    oder an den Enden  der     Statorschaufeln    7, 9 und 11 verwendet werden.  



  Es ist klar, dass sich auch mehrere der beschrie  benen Ausführungsbeispiele gemeinsam bei einer ein-           zigen    Schaufel     verwenden    lassen. Im besonderen  kann jedes Ausführungsbeispiel, das anhand der  Schaufeln 4, 5, 6 und 7 beschrieben ist, in Kom  bination mit einem Ausführungsbeispiel verwendet  werden, wie es anhand der Schaufeln 9, 10 und 11  beschrieben ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Axialkompressor mit mindestens einem Kranz von Schaufeln, die an ihrem einen Ende am Stator oder am Rotor befestigt und an ihrem andern Ende durch einen Abschlussring miteinander verbunden sind, da durch gekennzeichnet, dass in der Nähe der durch den Abschlussring verbundenen Enden Öffnungen vorhan den sind, durch die das Arbeitsmedium von einer Seite einer Schaufel auf deren andere Seite strömen kann. UNTERANSPRÜCHE 1. Axialkompressor nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Öffnungen in den Schaufelrand eingefräste Schlitze sind.

   2. Axialkompressor nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass diese Öffnungen Löcher sind, die durch die Schaufeln hindurchgehen. 3. Axialkompressor nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass diese Öffnungen Ausneh- mungen in der den Schaufeln zugewendeten Fläche des Abschlussringes sind.

   4. Axialkompressor nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Öffnungen Löcher sind, die im Abschlussring auf beiden Seiten jedes an ihm befestigten Schaufelendes vorhanden und durch einen durch den Abschlussring begrenzten Ringraum mitein ander verbunden sind.

   5. Axialkompressor nach Patentanspruch, bei welchem auch die am Stator bzw. am Rotor befestig ten Schaufelenden durch einen Abschlussring mitein ander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass auch in der Nähe der durch diesen Abschlussring ver bundenen Enden Öffnungen vorhanden sind, durch die das Arbeitsmedium von einer Seite einer Schau fel auf deren andere Seite strömen kann.