DE345856C - Kreiselmaschine zum Verdichten und Foerdern von Gasen bzw. Fluessigkeiten mit mehreren hintereinander geschalteten Stufen - Google Patents

Description

• Kreiselmaschine zum Verdichten und Fördern von Gasen bzw. Flüssigkeiten mit mehreren hintereinander geschalteten Stufen. Die bisher übliche Ausführungsform von Kreiselmaschinen zum Verdichten bzw. Fördern von Gasen bzw. Flüssigkeiten mit mehreren hintereinandergeschalteten Stufen hat man bereits früher dadurch zu vereinfachen gesucht, daß man die Laufradschaufelkränze der einzelnen Stufen seitlich übereinander legte und so ein einziges, durch mitumlaufende Zwischenwände entsprechend der Stufenzahl in Kammern unterteiltes Laufrad erzielte.
• Der Ansporn zu dieser Anordnung wurde hauptsächlich gegeben durch den Wunsch, die verschiedenen Stufen zwecks Erreichung verschiedener Betriebsmöglichkeiten entweder parallel öder in Serie zu schalten, was mit dieser Anordnung leicht möglich ist und womit gleichzeitig die Vorteile wesentlicher Raumersparnis und einfacher Bauart verbunden sind. Dabei hat man* aber eine wesentliche Schwierigkeit unterschätzt, nämlich die Abdichtung zwischen den nebeneinanderliegenden Stufen in den Spalten, die die umlaufenden Wände des Laufrades und die gegenüberstehenden Wände des Gehäuses bzw. der Umkehrkanäle miteinander bildeten. Und weil man den Hauptvorteil dieser Anordnung, nämlich den Wegfall der Radreibung, gar nicht erkannt hatte, wurde der Vorschlag weiter nicht mehr verfolgt. Zum besseren Verständnis sei auf beiliegende Zeichnung verwiesen. Sind zwei Räume a und b (Abb. i), in denen Gas bzw. Flüssigkeit - im nachfolgenden sei Luft angenommen - verschiedener Drücke und P2 vorhanden'ist, durch eine feste Wand c und eine um die Achse x-x drehbare Wand d getrennt, so tritt von der Seite a des höheren Druckes P1 ein Teil der Luft durch den Spalt s auf die Seite b hinüber, wo der niedrigere Druck P, herrscht. Um diesen Verlust möglichst klein zu halten, kann die Spaltgröße s auf ein praktisch zulässiges Mindestmaß beschränkt oder die Spaltlänge y möglichst groß gemacht werden. Vielfach wird die Dichtung auch als sogenannte Labyrinthdichtung ausgeführt, die aber ebenfalls eine verhältnismäßig große Länge in Anspruch nimmt, teurer ist und auch bei großer Zackenzahl die Verluste nicht völlig aufheben kann. Die genannten Vorfeile der eingangs beschriebenen Kreiselmaschine würden also bei Anwendung dieser Spaltdichtungen verlorengehen, bzw. es würden Nachteile, die bei den bekannten Kreisehnäschinen mit nebeneinanderliegenden besonderen Laufrädern für jede Stufe nicht bzw. nicht in dem Maße vorhanden sind, die Vorteile überwiegen und die Marktfähigkeit der Maschine ausschließen.
• Nun ist es bei Dampfüberdruckturbinen mit Deckbändern auf den ScUäufelenden schon bekannt, die kinetische Energie des Dampfes, also des Arbeitsmittels selbst, zur Vermeidung der Spaltverluste auszunutzen, indem am Spalt auf der Seite höheren Druckes eine Saugwirkung und auf der Seite niedrigeren Druckes eine Druckwirkung erzeugt wird, derart, daß sich. beide Wirkungen gegenseitig möglichst aufheben.
• Die Vereinigung einer Spaltdichtungsbauart, bei der ebenfalls hiervon Gebrauch gemacht wird, mit einer Kreiselmaschine der in der Einleitung erwähnten Art macht .eine solche Maschine erst praktisch möglich und bildet den Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
• In Abb. 2 der Zeichnung ist beispielsweise ein zweistufiger Verdichter mit hintereinandergeschalteten Stufen im gleichen Laufrad im Schnitt in seiner oberen Hälfte dargestellt. Wie in Abb. = ist a die Seite höheren und b die niederen Druckes, die nur durch die mitumlaufende Zwischenwand d des Laufrades voneinander getrennt sind. Der Weg der zu verdichtenden Luft ist aus den eingezeichneten Pfeilen zu ersehen. Die Luft wird also zuerst in den Schaufeln auf der Seite b in erster Stufe verdichtet, gelangt dann in den Umführungskanal e und von dort auf die Seite a höheren Druckes, wo sie von den Schaufeln dieser zweiten Stufe weiterverdichtet und durch den Kanal f abgeleitet wird.
• Die Dichtung zwischen den Wänden c und d kann beispielsweise nach den Ausführungsformen gemäß Abb. 3 bis 5 erfolgen.
• In Abb. 3 verläuft der Spalt s schräg zu den Seitenflächen der Wände, und es sind diese Wände derart gegeneinander versetzt, daß der Luftstrom von höherem Drucke p, auf der Seite a über den Spalt hinwegbläst, also auf den Spaltinhalt eine Saugwirkung ausübt, während der Luftstrom von niedrigerem Drucke f2 auf der anderen Seite b in den Spalt hineinbläst, also auf dessen Inhalt eine Druckwirkung ausübt.
• Nach der Ausführungsform des Spaltes gemäß Abb. q. werden dieselben Wirkungen erzielt, indem zwar der eigentliche Spalt senkrecht zu den Wänden und Strömungen verläuft, aber mit dem einen Ende nach der Seite a höheren Druckes hin, senkrecht zur Strömungsrichtung steht und etwas in die Strömung hineinragt, während auf der anderen Seite b das Spaltende gegen die Strömung gerichtet ist, wie etwa ein Pitotrohr. Es ist bekannt, daß ein solches Rohr den statischen Druck Ps vermehrt um die Geschwindigkeitsenergie mißt, während auf ein senkrecht zur Strömung stehendes gerades Rohr, welches in Abb. q. von dem rechten Spaltende dargestellt werden soll, eine Saugwirkung von gleicher Größe ausgeübt wird, so daß dieses einen Druck mißt, wobei y das spezifische Gewicht des mit der Geschwindigkeit c vorbeiströmenden Mediums, also hier z. B. Luft, ist. An der gegen die Strömung gerichteten Spaltöffnung auf Seite b wird also ein Druck und auf der Seite a an der Spaltöffnung ein Druck vorhanden sein. Die Differenz dieser beiden Drücke wirkt somit der Differenz pi p2 der statischen Drücke entgegen, und es ist der Grenzfall möglich, bei welchem diese beiden einander entgegengerichteten Drücke gleich groß sind, so daß eine Strömung durch den Spalt gar nicht eintreten kann. Drücke und Geschwindigkeiten haben dann folgender Bedingung zu genügen Dieses Mittel zur Verhütung oder Verminderung der Spaltverluste kann für sich allein verwendet werden oder in Verbindung mit irgendeiner Dichtungsart. So zeigt Abb. 5 beispielsweise die Kombination mit Labyrinthdichtung. Es brauchen nicht immer am gleichen Spalt Saug- und Drucköffnung vorhanden zu sein, wenn man die Öffnung auf Seite a als Saugöffnung und die Öffnung auf Seite b als Drucköffnung bezeichnet.
• So können die Spalte der beiden äußeren umlaufenden und feststehenden Wände, an denen also in der Regel nur auf der inneren Seite eine Strömung herrscht, nur an diesem inneren Ende entsprechend ausgebildet sein.
• Abb. 6 zeigt in vergrößertem Maßstabe den die Spalte enthaltenden Teil der Abb. 2 und läßt die Saugöffnungen g und h der äußeren Wände erkennen, während der Spalt der Zwischenwände c, d sowohl eine Drucköffnung (links im Bilde) als auch eine Saugöffnung (rechts) sehen läßt. a ist wieder die Seite höheren und b die Seite niedrigeren Druckes.
• Es steht nun ferner die Möglichkeit offen, Kreiselmaschinen mit mehreren hintereinandergeschalteten Stufen im gleichen Laufrad in der verschiedensten Reihenfolge der Schaltung dieser Stufen zu bauen bzw. mehrere solcher Laufräder auf dieselbe Welle zu setzen usw.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Kreiselmaschine zum Verdichten und Fördern von Gasen bzw. Flüssigkeiten mit mehreren hintereinandergeschalteten Stufen, dadurch gekennzeichnet, daß durch Zwischenwände gebildete Kammern desselben innen beaufschlagten Laufrades in an sich bekannter Weise durch Umkehrkanäle hintereinandergeschaltet und an den Übergangsstellen von Laufradkammern und Umkehrkanälen gegeneinander durch Spalte mit Saug- bzw. Drucköffnungen nach den Kammern hin abgedichtet sind, derart, daß die kinetische Energie der vorbeiströmenden Medien auf der Seite höheren Druckes saugend und auf der Seite niedrigeren Druckes drückend auf das Spaltinnere wirkt.
2. 2. Kreiselmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine feststehende und eine einen Spalt mit ihr bildende umlaufende Wand so gegeneinander seitlich verschoben sind, daß die Spaltöffnung auf der Seite höheren Druckes dem Strom abgewendet und auf der Seite niedrigeren Druckes dem Strom zugewendet ist.
3. 3. Kreiselmaschine nachAnspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt schräg zu den Seitenflächen der ihn zwischen sich bildenden Wände verläuft, q..
4. Kreiselmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder der Spaltöffnung nach der Seite höheren Druckes etwas vorgestülpt sind und in den Strom hineinragen.
5. 5. Kreiselmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt nach der Seite niedrigeren Druckes hin in einer Kurve gegen den Strom ausläuft.
6. 6. Kreiselmaschine nach Anspruch i bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Spaltenden noch Labyrinthe angeordnet sind.