Zuleitvorrichtung an einem Zentrifugalkompressor Die Erfindung betrifft eine Zuleitvorrichtung an einem Zentrifugalkompressor mit verstellbaren Leit- schaufeln, die das zu komprimierende Gas radial nach innen dem Kompressorlaufrad zuführen.
Bekanntlich gestattet eine solche Vorrichtung, den Förderdruck und die Fördermenge des Kompressors regeln zu können, und zwar besonders bei Zentrifu- galkompressoren, die von einem Motor konstanter Geschwindigkeit, z. B. einem Synchronmotor, ange trieben werden.
Es sind viele Vorschläge für Vorrichtungen ge macht worden, mit denen sich die Einlassleitschau- feln bewegen lassen, um die Speisung des Kompressor laufrades zu verändern und um hierdurch die Arbeits bedingungen des Zentrifugalkompressors zu beein flussen. Die bekannten Vorrichtungen haben aber verschiedene Nachteile.
In erster Linie sind sie kom pliziert und erfordern viel Raum, so dass die Kosten und die Abmessungen des Zentrifugalkompressors wachsen; ausserdem bestehen Schwierigkeiten bezüg lich der Schmierung, da das komprimierte Gas durch das Schmiermittel verunreinigt wird und sämtliche Teile der beweglichen Vorrichtung nicht genügend geschmiert sind.
Zweck der Erfindung ist, die genannten Nachteile zu vermeiden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig. 1 ist eine Ansicht der Rückseite der Vor richtung, wobei einzelne Teile weggebrochen sind, um den Aufbau der Vorrichtung in verschiedenen von einander getrennten Ebenen besser zu veranschauli chen.
Fig.2 ist ein Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1; in dieser Darstellung ist die Vorrichtung in dem Gehäuse des Zentrifugalkompressors angeordnet, d. h. in der Betriebsstellung, in der sie mit dem Zentri- fugalkompressor zusammenarbeitet, und Fig. 3 ist ein Teilschnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 1 in grösserem Massstab wie Fig. 2;
in Fig.3 ist die Vorrichtung ausserhalb des Gehäuses des Zentri- fugalkompressors dargestellt.
Gemäss der Fig. 1 sind eine Anzahl von verstell baren Einlassleitschaufeln 10 im Umfangssinne ver- teilt auf einer Scheibe 11 angebracht, die entlang dem waagrechten Durchmesser 12 in zwei Hälften geteilt ist und die eine kreisförmige Öffnung 13 in der Mitte hat, so dass die beiden Hälften der Scheibe 11 mit den verstellbaren Schaufeln 10 um die (nicht dargestellte) Welle des Zentrifugalkompressors gelegt werden kann.
Die Scheibe 11 geht an der Stelle 14 allmählich in einen die Mittelöffnung urigebenden trichterartigen Fortsatz über, !so dass .das Gas, welches vom äussern Umfang der Scheibe 11 radial nach innen strömt, von dem trichterartigen Teil 14 in die axiale Richtung umgelenkt und in die Einlassöffnung des benachbarten Laufrades (nicht dargestellt) geführt wird.
In Fig.2 würde die Öffnung des Laufrades neben der ringför- migen Öffnung angeordnet sein, die zwischen dem kreisförmigen Rand 15 der Wand 16 und dem Rand 17 der Scheibe 11 liegt. Jede der beweglichen Schau feln 10 ist mittels eines Lagerzapfens 18 in der Scheibe<B>11</B> drehbar gehaltert. Die Lagerzapfen 18 der Schaufeln erstrecken sich durch die Scheibe 11 und tragen je ein an ihren Enden durch zwei Schrauben 9 befestigtes Zahnrad.
Zwischen jedem Zahnrad 19 und der Scheibe 11 ist eine Unterlagscheibe 40 angeordnet. Die Zahn räder sind je in eine kreisförmige Ausnehmung 20 der Scheibe 11 eingesetzt. Zur Abkürzung wird im folgenden die Seite der Scheibe 11 mit den Schaufeln 10 als Vorderseite und die gegenüberliegende Seite als Rückseite der Scheibe 11 bezeichnet. Die Rück seite der Scheibe 11 ist entlang ihrem ganzen äussern Umfang so weit abgesetzt, dass die Absetzung 21 noch einen Teil der Ausnehmungen 20 auf der Rückseite der Scheibe 11 erfasst,
so dass eine Flüssigkeitsver bindung zwischen der Absetzung 21 und den Aus nehmungen 20 entsteht, wie dies in Fig. 1 bei 22 dar gestellt ist. Ein in der Absetzung 21 angeordneter geteilter Zahnkranz 23 mit Innenverzahnung kämmt mit den Zahnrädern 19. Der Zahnkranz 23 ist von einem auf die Scheibe 11 aufgesetzten geteilten Ring 27 umgeben. Wie aus Fig. 1 an der Stelle 23A und 23B hervorgeht, ist die Teilfuge des Zahnkranzes 23 gegenüber derjenigen des Ringes um ein Geringes im Uhrzeigersinn versetzt, um die beiden Hälften des Ringes 27 zu zentrieren.
Auf jeder Hälfte des Zahnkranzes 23 sind einige Zähne im Bereiche der Teilfuge 12 der Scheibe 11 weggelassen; hierdurch wird verhindert, dass die Zähne der Zahnräder 19 in der Nähe der Fuge 12 mit dem innern Zahnkranz 23 in Eingriff kommen, weil es hierdurch schwierig würde, die eine Hälfte der Schaufelanordnung von der andern zu trennen.
Der geteilte Zahnkranz 23 ist an seiner untern Hälfte an seinem äussern Rand mit einer Anzahl von Zähnen 24 versehen, die mit den Zähnen eines Zahn radsegmentes 25 in Eingriff stehen. Das Segment 25 sitzt in einer kreisförmigen Ausnehmung 26 des Ringes 27, der mit dem äussern Rand der Scheibe 11 durch Feder und Nut 28 verbunden ist. Der Ring 27 ist vorzugsweise mit einem Kranz von festen Leitschau- feln 29 versehen, die den Gasstrom den beweglichen Schaufeln 10 zuführen.
Es ist auch zweckmässig, den Kranz der festen Schaufeln 29 gegenüber demjenigen der beweglichen Schaufeln 10 nm Umfangssinne zu versetzen und die Schaufeln 29 radial nach innen so weit wie möglich ragen zu lassen, ohne dass sie die Bewegung der Schaufel 10 stören, wie am besten aus Fig. 1 hervorgeht.
Die einander zugekehrten Flä chen des Ringes 27 und der Wandung 16 sind so gekrümmt, dass sie einen sich nach innen verengen den Ringkanal bilden, welcher das zu kompri mierende Gas ohne wesentliche Turbulenz durch den Kranz der festen Schaufeln 29 und der beweglichen Schaufeln 10 nach der Einlassöffnung des nicht dar gestellten benachbarten Laufrades hin lenkt.
Im allge meinen bestehen die benachbarten Hälften des Rin ges 27 und der Wandung 16 mit den zwischen ihnen angeordneten festen Leitschaufeln 29 aus einem ein zigen Gussstück. Dabei trägt die Wandung 16, die in .dem Kompressorgehäuse 8 durch eine Feder und Nut verbindung 48 festgehalten wird, über die festen Schaufeln 29 und den Ring 27 die ganze Zuleitvor- richtung.
Die beiden Teile des Ringes 27 werden durch die Hälften einer geteilten ringförmigen Deckplatte 30 zusammengehalten, welche mittels Schrauben 31 mit der Scheibe 11 und mittels Schrauben 32 mit dem Ring 27 verbunden ist. Die Rückseite des Ringes 27 ist am innern Rand bei 33 abgesetzt, und zwar gegen- über der äussern Absetzung 21 der Scheibe 11, so dass die Absetzungen 21 und 33 eine ringförmige Nut bilden, in welcher der Zahnkranz 23 angeordnet und durch die Deckplatte 30 festgehalten ist.
Die Absetzung 33 des Ringes 27 enthält eine Nut, die einen .Schmierkanal 34 am äussern Umfang des Zahn- kranzes 23 bildet. Dieser Schmierkanal 34 ist an der waagrechten Teilfuge 12, wie aus Fig.l bei 34A hervorgeht, abgeschlossen, um zu verhindern, d'ass das Schmiermittel von der obern Hälfte des Ringes 27 zur untern Hälfte fliesst und um auch ein Austreten desselben an der waagrechten Teilfuge 12 zu verhin dern.
Das Schmiermittel wird über eine Leitung 35 zugeführt, die durch die Wandung 36 des Kom- pressorgehäuses hindurchgeht und die durch eine Rohrleitung 37, ein Anschlussstück 38 und einen Durchlass 39 mit dem Kanal 34 verbunden ist. Der Durchlass 39 besteht aus einem Loch, das radial durch den Ring 27 gebohrt ist. Wie aus Fig. 1 her vorgeht, wird dem Kanal 34 oben und unten Schmier mittel zugeführt.
Eine Anzahl von radialen Löchern 51 in dem Zahnkranz 23 bilden Durchlässe, durch welche das Schmiermittel den Zähnen des Zahn kranzes 23 und von da den Zahnrädern 19 zufliesst.
Aus der Beschreibung geht hervor, dass die Scheibe 11, der Ring 27 und die Deckplatte 30 eine Einheit bilden, welche dank je engen Montagetoleranzen den Zahnkranz 23 und sämtliche Zahnräder 19 prak tisch dicht einschliesst, und während einer langen Be triebsdauer nur ein Minimum an Schmiermittel er fordert. Das Schmiermittel in dem Kanal 34 benetzt alle Teile des Zahnkranzes 23, fliesst in die Ausneh- mungen 20 und umspült die in diesen angeordneten Zahnräder 19. Der Durchtritt des Schmiermittels von den Ausnehmungen 20 an den Lagerzapfen 18 der beweglichen Schaufeln 10 entlang zur Vorderseite der Scheibe 11 wird durch die Scheiben 40 verhin dert.
In ähnlicher Weise verhindert die Nutverbindung 28 zwischen der Scheibe 11 und dem Ring 27, dass das Schmiermittel an der Vorderseite der Scheibe 11 austritt, wo es das zu komprimierende Gas verunrei nigen könnte. Aus dem gleichen Grunde sind an den einander zugekehrten Seiten der Deckplatte 30 bzw. ,des Ringes 27 und der Scheibe 11 bei 41 und 42 ineinandergreifende Absetzungen vorgesehen, so dass .das Schmiermittel gehindert wird, durch die Fugen zwischen Deckplatte 30 und Ring 27 bzw. Scheibe 11 auszutreten. Die das Segment 25 aufnehmende Aus- nehmung 26 des Ringes 27 ist ebenfalls durch die Deckplatte 30 abgedichtet.
Das Schmiermittel, welches um den Zahnkranz 23 her-umfliesst und das Segment 25 erreicht, kann die Ausnehmung 26 infolge der engen Fuge zwischen dem Segment 25 und den Wan dungen der Ausnehmung 26 nicht verlassen. Die Be wegung des Segmentes 25 ist so begrenzt, dass seine Zähne niemals die Ecken 50 der Ausnehmung 26 über schreiten, so dass das Schmiermittel zurückgehalten wird.
Im allgemeinen beträgt das Spiel zwischen den beweglichen Teilen der Zuleitvorrichtung, überall dort, wo das Schmiermittel nicht durchtreten soll, grössen- ordnungsmässig<B>0,125</B> mm, und überall dort, wo das Schmiermittel durchtreten soll, etwa 0,3 mm.
Das Segment 25 hat einen Arm 43, der durch eine Gelenkstange 44 mit der innern Kurbel 45 ver bunden ist, die ihrerseits an einem Ende einer Kur belwelle 46 befestigt ist. Die Kurbelwelle 46 erstreckt sich durch das Gehäuse des Zentrifugalkompressors und trägt auf der äussern Seite eine äussere Kurbel 47, die mit einer von Hand oder automatisch zu betäti- genden nicht dargestellten Vorrichtung verbunden ist, um die beweglichen Schaufeln in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsbedingungen des Zentrifu- galkompressors zu verstellen.
Eine Schwenkung der äussern Kurbel 47 bewirkt durch die Kurbelwelle 46, die innere Kurbel 45 und die Gelenkstange 44 eine Schwenkung des Segmentes 25, wobei durch Schwen ken des Segmentes 25 im Uhrzeigersinn dem Zahn kranz 23 eine Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn und umgekehrt erteilt wird. Eine Drehung des Zahn kranzes 23 bewirkt eine Drehung der Zahnräder 19 im gleichen Drehsinn.
Wie in Fig. 1 bei 49 gestrichelt dargestellt, können dabei die verstellbaren Schaufeln 10 von einer im wesentlichen radialen Stellung um etwa 90 etwa in die tangentiale Richtung verstellt werden, wobei der Durchlass zwischen den Schaufeln von einem maximalen Wert allmählich reduziert und schliesslich vollständig geschlossen wird. Fig. 1 zeigt die Schaufeln 10 in einer Zwischenlage. In manchen Fällen kann ein Verstellwinkel benutzt werden, der grösser als 90 ist, um die Schaufeln aus der vollstän dig geschlossenen Stellung bis über die radial offene Stellung hinaus zu verstellen.
Beim Betrieb übt der Gasstrom auf jede Schaufel 10 ein Kippmoment aus, welches vom zwischen der Scheibe 40 bzw. der Scheibe 11 und der Deckplatte 30 gehaltenen Zahn rad 19 aufgefangen wird. Hierdurch werden die La gerzapfen 18 am Verklemmen in der Scheibe 11 ge hindert. Die Teile 47, 46, 45, 44, 43 und 25 sind über den-Zahnkranz 23 mit den Zahnrädern 19 so verbun den, dass eine maximale Drehkraft ausgeübt wird, wenn die beweglichen Schaufeln 10 sich in der Nähe der geschlossenen Stellung befinden.
Die beschriebene Vorrichtung ist von gedrängter Bauweise und arbeitet zuverlässig. Die Antriebsorgane für die Schaufeln 10 sind reichlich geschmiert, dabei jedoch gekapselt, so dass in die Gasleitungen des Zen- trifugalkompressors kein Schmiermittel eindringen kann. Es sei bemerkt, dass die raumsparende Bauweise so weit getrieben werden kann, dass die Vorrichtung in den ringförmigen Einlasskanal in dem Gehäuse des Zentrifugalkompressors eingebaut werden kann.
verstellbaren Schaufeln in einem die Einlassöffnung des Laufrades umgebenden Kranz angeordnet und je mittels eines zur Laufradachse parallelen Lagerzapfens auf einer Scheibe drehbar gehaltert sind, wobei die Lagerzapfen die Scheibe durchsetzen und je ein auf der Rückseite der Scheibe angeordnetes Zahnrad tra gen, welche Zahnräder mit einem Zahnkranz mit Innenverzahnung kämmen, der gegenüber der Scheibe drehbar gelagert ist, und wobei der Zahnkranz und die Zahnräder flüssigkeitsdicht gekapselt und von einem Schmiermittel umgeben sind.
UNTERANSPRÜCHE 1. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Zahnräder (19) in Ausnehmun- gen (20) auf der Rückseite ,der Scheibe eingesetzt sind.
2. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass ein Zahnradsegment (25) in ge- trieblichem Eingriff mit dem Zahnkranz (23) steht und einen sich radial nach aussen ,erstreckenden Be tätigungsarm (43) aufweist.
3. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Scheibe und der Zahnkranz entlang einem Durchmesser geteilt sind, wobei die Teilfuge des Zahnkranzes gegenüber derjenigen der Scheibe verdreht ist und wobei der Zahnkranz im Bereiche der Teilfuge keine Zähne aufweist.
4. Vorrichtung nach Patentanspruch, gekennzeich net durch einen die verstellbaren Schaufeln umgeben den Kranz fester Leitschaufeln (29), welche einen die Scheibe (11) umgreifenden Ring (27) und eine mit diesem einen ringförmigen Einlasskanal bildende Wan dung (16) zu einer Einheit verbinden.
5. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Zahnkranz (23) in einer von einer Absetzung der Scheibe (11) und einem an letzterer befestigten Ring (27) gebildeten Ringnut .drehbar gelagert ist, wobei der Ring eine am Umfang des Zahnkranzes offene Schmiernut (34) aufweist, die über eine Schmiermittelleitung (39) mit einer äussern Schmiermittelquelle in Verbindung steht, und wobei eine an der Stirnseite der Scheibe und des Ringes anliegende Platte (30) mit den besagten Teilen eine flüssigkeitsdichte Kapselung bildet.
6. Vorrichtung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zahnradsegment (25) schei benförmig ist und in einer an seinem Umfang dichten den Ausnehmung (26) des Ringes (27) drehbar ge lagert ist.
7. Vorrichtung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (27) mit dem äussern Rand der Scheibe (11) über eine Feder und Nutver- bindung (28) in Verbindung steht.
B. Vorrichtung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die festen Leitschaufeln (29) mit -der Scheibe (11) über den Ring (27) verbunden sind.