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CH242692A - Centrifugal compressor for high stage pressure ratios. - Google Patents

Centrifugal compressor for high stage pressure ratios.

Info

Publication number
CH242692A
CH242692A CH242692DA CH242692A CH 242692 A CH242692 A CH 242692A CH 242692D A CH242692D A CH 242692DA CH 242692 A CH242692 A CH 242692A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
centrifugal compressor
compressor according
blades
dependent
blade
Prior art date
Application number
Other languages
German (de)
Inventor
Christian Dr Meisser
Original Assignee
Christian Dr Meisser
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Christian Dr Meisser filed Critical Christian Dr Meisser
Publication of CH242692A publication Critical patent/CH242692A/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D21/00Pump involving supersonic speed of pumped fluids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  

      Schlenderverdichter    für hohe     Stufendruckvervältnisse.       Die     Erfindung    bezieht sich auf     einen     Schleuderverdichter für hohe Stufendruck  verhältnisse, und sie besteht darin, dass die.

    Schaufeln des Läufers diagonale Erstreckung  besitzen und zwei Zonen aufweisen, wobei in  der     Eintrittszone    der     rückwärtsgekrümmten     Schaufelfläche der     Neigungswinkel    gegen die       Umfangsrichtung    vom Wert für     stossfreien          Eintritt    bei normaler     Belastung    auf einen  Höchstwert     ansteigt,    während in der     Aus-          trittszone    die     rückwärtsgekrümmten    Schau  felflächeneinen     abnehmenden    Neigungswin  kel besitzen,

   dessen     Cosinus    an der Austritts  stelle grösser ist als das     Verhältnis    der rela  tiven     Geschwindigkeit    des Fördermediums  zur doppelten Umfangsgeschwindigkeit des  Läufers, so dass der     Neigungswinkel    vom       Höchstwert    auf einen Wert vermindert wird.  bei welchem die absolute Austrittsgeschwin  digkeit die Schallgeschwindigkeit nicht so  weit übersteigt, dass     1Vlachsche    Schallwellen  sich ausbilden können.  



  Die mit dem Schleuderverdichter gemäss  der     Erfindung    erzielbaren Vorteile sind strö-         mungs-,        herstellungs-    und betriebstechnischer  Art. Durch die Zunahme des Neigungswin  kels der     Schaufeln    gegen die Umfangsrich  tung vom     Eintritt    an in Strömungsrichtung  bis zu einem Höchstwert erfolgt eine von  einem Druckanstieg begleitete Verzögerung  der Relativströmung.

   Infolge des in dieser  Läuferzone     vornehmlich    vorhandenen axialen       Strömungsverlaufes    treten keine     wesentlichen          Einflüsse    der Zentrifugal- und     Coriolis-Be-          schleunigung    in Erscheinung.

   Das. in dieser  Weise der zweiten Läuferzone zuströmende  Medium weist infolge seiner     Vorverdichtung     ein höheres spezifisches Gewicht auf, so dass  durch die Stromführung von kleinerem auf  grössere Durchmesser unter der Wirkung star  ker Zentrifugal- und     Coriolis-Beschleunigun-          gen    eine Erhöhung des     Stufendruckverhält-          nisse.s    ermöglicht wird.  



  In der zweiten,     austrittseitig    gelegenen  Läuferzone mit     rückwärtsgekrümmten    Schau  feln     nimmt    der Schaufelneigungswinkel  gegen die Umfangsrichtung bis     zum    Schau  felaustritt ab, wodurch     neben    der erwünsch-           ten    Herabsetzung der absoluten     Austrittsge-          schwindigkeit    eine relative     Beschleunigung     der Strömung eintritt, die einer     allzuhohen          Schaufelbelastung    und von dieser     bewirkten          Strömungsablösungen    entgegenwirkt.

   Die       Energieübertragung    von den Schaufeln auf  das     Fördermedium    kann sich daher ungestört  vollziehen.  



  Die     beiden    strömungstechnisch verschie  den sich     verhaltenden    Läuferzonen sind in  folge des kleinen Läuferdurchmessers auf der       Eintrittsseite    und der grösser werdenden  Durchmesser gegen die Austrittsseite     hin     stark verschiedenen     Fliehkraftbeanspruchun-          gen        unterworfen.    Der in     Strömungsrichtung     abnehmende     Schaufelwinkelverlauf    kann am  im Durchmesser     zunehmenden    Läuferteil,  z. B. durch konstante     Steigung    der Schaufeln,  erhalten werden.

   Diesen     herstellungs-    und       betriebstechnischen    Verschiedenheiten ist bei  einer bevorzugten Ausführungsform des       Schleuderverdichters    dadurch Rechnung ge  tragen, dass der Läufer in zwei Teile unterteilt  ist, die mit Vorteil aus verschiedenen Werkstof  fen und getrennt hergestellt werden. Der Ein  trittsteil ist     infolgeseineskleinerenDurchmes-          sers    einer geringeren mechanischen Beanspru  chung     ausgesetzt    als der Austrittsteil.

   Zu seiner       Herstellung    kann daher ein Werkstoff von  geringerer Festigkeit bei     weniger    Sorgfalt  erfordernder Herstellungsart verwendet wer  den     als    für-den infolge der hohen     Umfangs-          geschwindigkeiten    höchst beanspruchten und  daher zweckmässig wenigstens     angenähert    als  Scheibe von gleicher Festigkeit ohne zentrale  Bohrung ausgebildeten     Austrittsteil.    So  könnte der     Eintrittsteil    mit,     seiner    Nabe als       Güssstück,    z.

   B. aus     Stahlguss,    Leichtmetall  guss oder dergleichen, ausgeführt     sein.    Es  wäre auch möglich, die     Schaufeln    des     Ein-          trittsteils        zusammen    mit der Nabe als     Press-          stück,    z. B. aus einem Kunststoff, wie Bake  lit,     Pressspan    oder dergleichen, anzufertigen.

    Im     weiteren    könnten die Schaufeln und die  Nabe des     Eintrittsteils    jedes für sich aus     ge-          pressten        Werkstücken    hergestellt sein und       beispielsweise    ' durch     Schweissung    oder mit  tels     Nabennitten    miteinander vereinigt wer-    den. Die Schaufeln des     Eintrittsteils    könn  ten     in        einem    spanabhebenden Arbeitsverfah  ren, z. B. durch Fräsen aus dem vollen oder  vorgeformten Material,     zusammen    mit der  Nabe aus     einem    Stück bestehen.

    



  Die zweiteilige Ausführung des     Ver-          dichterläufers    besitzt     im    weiteren den Vor  teil, dass ein und derselbe Austrittsteil da  durch für verschiedene Betriebsbedingungen  verwendet werden kann, dass mit diesem aus  wechselbare     Eintrittsteil        zusammengebaut     werden, weil nur diese     in        weitem    Rahmen  den wechselnden Betriebsbedingungen anzu  passen sind. Die Schaufelzahl des     Eintritts-          teils    kann gleich, kleiner oder grösser als die  jenige des     Austrittsteils    sein.

   Bei gleicher  Schaufelzahl am     Eintrittsteil    und am Aus  trittsteil können die Schaufeln aneinander an  geschlossen oder gegeneinander versetzt sein.  Sind die Schaufeln am Austrittsteil und am  Eintrittsteil gegeneinander versetzt, so kön  nen die Winkel beider zur     Umfangsrichtung.     an der Versatzstelle gleich oder verschieden  sein. Die Ausbildung der Schaufeln könnte in  Tragflächenform erfolgen.     Konstruktiv    kann  der Schleuderverdichter derart durchgebildet  sein, dass ein rasches Auswechseln des     Ein-          trittsteils    gegen einen solchen von einer an  dern Eintrittscharakteristik möglich ist.

   Fer  ner     können    mehrere Eintrittsteile, deren  Schaufeln zusammen die     Eintrittszone    bilden,  einem     Austrittsteil    vorgebaut     sein.     



  Den Eintrittsteilen könnten feststehende  oder verstellbare Leitschaufeln vorgeschaltet  sein. Sofern dieselben     feststehend    angeordnet  sind, wäre es möglich, sie als mit dem Ein  trittsgehäuse verbundene Tragrippen zur  Aufnahme eines Läuferlagers auszubilden.  



  Um die Zuführung des Fördermediums  zum Eintrittsteil veränderlichen Betriebs  charakteristiken anzupassen und hohe Wir  kungsgrade über     einen    grösseren Betriebs  bereich zu gewährleisten, können die     Leit-          schaufeln    so ausgebildet     sein,    -     däss    sie im  Stillstand oder     während    des Betriebes ver  stellt werden können. Sie können um eine zur  Läuferachse parallele, dieselbe schneidende  oder     windschief    kreuzende Achse drehbar      oder längs einer solchen verschiebbar sein.

    Ausser den     Leitschaufeln    könnten auch die  Schaufeln eines oder mehrerer     Eintrittsteile          in    der genannten Weise verstellbar vor  gesehen sein. Bei selbsttätig während des  Betriebes verstellbaren Schaufeln könnte dies       tmter    Heranziehung von elektrischen,     hydrau-          a          lischen,    magnetischen,     pneumatischen    oder  mechanischen Mitteln und in Abhängigkeit  von einer oder mehreren Betriebsgrössen, z. B.  des Druckes des     Fördermediums,    erfolgen.  



  Sofern die Schaufeln eines     Eintrittsteils     und eines. Leitapparates verstellbar vorgese  hen sind, könnte deren     Verstellmechanismus,     beispielsweise mittels einer     Funktionsscheibe,          miteinander    gekuppelt sein, um einen hohen  Gesamtwirkungsgrad zu erzielen; wobei die       Gesamtverstellung    selbsttätig oder von Hand  vorgesehen sein könnte.  



  Beispielsweise Ausführungsformen des Er  findungsgegenstandes sind auf den beiliegen  den Zeichnungen dargestellt, und zwar zeigt:       Fig.    1 in einem     Längsschnitt    einen  Schleuderverdichter, dessen Läufer aus     einem     Stück besteht und       Fig.    2 eine seitliche Ansicht des Läufers,  während       Fig.    3 die     Schaufelabwicklung    nach der  Linie     I-1    der     Fig.    2     darstellt.     



  In     Fig.    4 ist ein Schleuderverdichter mit  einem zweiteiligen Läufer im Längsschnitt  dargestellt.  



       Fig.    5 und 6 zeigen zweckmässige Schau  felpläne von einem aus einem Eintritts- und  einem Austrittsteil bestehendem Verdichter  läufer in der     Abwicklung    nach der     Schnitt-          linie        II-II    der     Fig.    4.  



       Fig.    7 zeigt einen Schleuderverdichter;  dessen Laufrad vierteilig ausgebildet ist, in  einem Längsschnitt und       Fig.    8     einen    zugehörigen Schaufelplan,  abgewickelt nach der Linie     IH        -IH    von       Fig.    7.  



  Der Schleuderverdichter gemäss     Fig:    1  und 2 weist einen Läufer 1 auf, welcher mit  den     rückwärtsgekrümmten,_,schraubenförmig     angeordneten Schaufeln 2 von diagonaler Er  streckung versehen ist. Zwecks Vermeidung    von Biegebeanspruchungen weisen die Schau  feln in Querschnitten normal zur Läufer  achse radiale Erstreckung auf. Der zentral  nicht durchbohrte Läufer 1 ist an der Welle  3 angeflanscht und fliegend in     einer    oder  mehreren Lagerstellen 4 gelagert. An der       Eintrittsseite    ist am Läufer 1 die Deckhaube  5 angeschlossen.

   Der Täufer 1 ist vom     Ge-          häuse    6 umgeben, welches über einen     Diffu-          sor    7 in die     Austrittsspirale    8 überleitet.  



  Die in diagonaler Erstreckung am Läufer  körper 1 schraubenförmig angeordneten  Schaufeln 2     (Fig:    1, 2' und 3) weisen zwei  Zonen E und F     (Fig.    2 und 3) auf. Im Be  ginn der     Eintrittszone    E schliessen die Schau  feln 2 gegen die Umfangsrichtung     ix    den  Neigungswinkel     ss,    ein, wie er für gegebene       Betriebsbedingungen    bei normaler Belastung       fürstossfreienEintritt    aus dem Eintrittsdreieck  erhalten wird und z. B. 30  aufweise.

   In Strö  mungsrichtung gemäss Pfeil A     nimmt    der       Winkel    bis zu einem     Höchstwert        ss2    zu, der  z. B. 60  betrage. In der     Austrittszone    nimmt  der Winkel, den die     Schaufelflächen    gegen       die        Umfangsrichtung        einschliessen,    auf den       Austrittswinkel        ss3    ab.

   Der     Cosinus    des Win  kels     ss3    ist grösser als das Verhältnis der rela  tiven Geschwindigkeit     des    Fördermediums  zur doppelten Umfangsgeschwindigkeit des  Läufers. Der Winkel wird bei praktisch auf  tretenden Betriebsverhältnissen z. B. etwa  45  betragen.

   Die Trennung der Zonen     E.    und  F in     Fig.    2 und 3 findet     etwa    der Linie     B-B     entlang statt, bei welcher die     Schaufelkrüm-          mung    einen Wendepunkt aufweist.     Zwischen     den     beiden    Zonen könnte eine dritte Zone mit  dem Winkel     ss"    vorgesehen sein.

   Während die  Schaufeln bei vorwiegend axialer Erstreckung  des     Eintrittsteils        eine        zunehmende    Steigung  aufweisen, und einen     zunehmenden    Strö  mungsquerschnitt freigeben, kann der Aus  trittsteil bei stark radialer und     weniger    stark       axialer        Erstreckung    eine konstante Schaufel  steigung     besitzen,    wodurch die erwünschte  Abnahme des Schaufelneigungswinkels gegen  die     Umfangsrichtung    vom Höchstwert     ss2    bis  zum     Austrittswinkel        ss3    gewährleistet ist.  



  Der Schleuderverdichter nach     F'ig.    4 be-      sitzt einen     Austrittsteil    9, welcher mit den       Schaufeln    10 aus dem vollen     Material    gear  beitet     ist.    Als Werkstoffe werden zweck  mässig Leichtmetallegierungen von höchsten       Festigkeitswerten    verwendet, z.

   B.     Dural,     Elektron und dergleichen,     um    die bei Um  fangsgeschwindigkeiten von 400     m/sec    und  darüber auftretende     Fliehkraftbeanspruchung          aufnehmen    zu     können.    Durch     Rückwärts-          schraübung    in axialer Richtung schliessen sie  gegen die     Umfangsrichtung    einen Winkel ein,

    dessen     Cosinus    grösser ist als das Verhältnis  der relativen     Geschwindigkeit    des     Förder-          mediums    zur doppelten Umfangsgeschwindig  keit des     Läufers.    Dadurch lässt sich trotz über  der Schallgeschwindigkeit des Fördermediums  liegender     Läuferumfangsgeschwindigkeit    die  absolute     Austrittsgeschwindigkeit    des     För-          dermediums    unter seine Schallgeschwindig  keit     bringen    und das Auftreten der Mach  sehen     Wellen    verhindern.

   Damit der     Aus-          trittsteil    9 die hohe     Fliehkraftbeanspruchüng          erträgt,    ist er     mindestens    annähernd als  Scheibe gleicher Festigkeit     ausgebildet.    Zur  Vermeidung von gefährlichen Randspannun  gen ist dieser Austrittsteil 9 ohne zentrale  Bohrung ausgeführt und an der Welle 3 an  geflanscht, sowie an der     Eintrittsseite    mit einer       innlaufenden        Zentriernut    11 versehen,     inwelche          der    ringförmige     Fortsatz    der Nabe 12,

   des  mit     Eintrittsschaufeln    13 ausgerüsteten Ein  trittsteils     eingesetzt    und- gegen Drehung rela  tiv zum     Austrittsteil    9 gesichert ist. Mittels  des in der Nabe des     Austrittsteils    9 befestig  ten Bolzens 14 und der an diesem angeordne  ten Deckhaube 15 wird der Eintrittsteil 12,  13 am     Austrittsteil    9 gegen axiale Verschie  bungen gesichert.  



  Die     Eintrittsschaufeln    13     (Fix.    4)     sind     mit Vorteil     tragflügelähnlich    ausgebildet und  nach einem der in     Fig.    5 und 6 dargestellten       Schaufelpläne    angeordnet. Der nur auf der       Austrittsseite    gelagerte Läufer ist vom Ge  häuse 6 umgeben, das in den     Diffusor    7 und  die     Austrittsspirale    8 überführt ist. Die  Schaufelausbildung und Anordnung ent  spricht im wesentlichen     derjenigen    von     Fig.    1,  2 und 3.

      Der in     Fig.    7 gezeigte Schleuderverdich  ter weist einen Austrittsteil 9 auf, welcher  im     wesentlichen    in gleicher Weise ausgebil  det ist     .wie    der in     Fig.    4 gezeigte     Austritts-          teil.    Der Eintrittsteil 15 ist in einer umlau  fenden Nut 11 des Austrittsteils 9 und dem  entsprechend die Eintrittsteile 17 und 18 in       zylindrischen    Vertiefungen 16     zentriert.    Mit  tels des Bolzens 19, der einen Bund 20 auf  weist, sind die     Eintrittsteile    15, 17 und 18  am Austrittsteil 9 befestigt.

   Der Bolzen 19  ist an     ,seinem    freien Ende um den Zapfen 21  verlängert, auf dem die Deckhaube 22 ge  lagert ist. Letztere ist mit Stützrippen 23 am  Gehäuse 6 befestigt.  



  Die     Schaufelung    24 der Eintrittsteile 15,  17 und     1K    (Fix. 7)     können    gemäss dem in       Fig.    8 dargestellten Schaufelplan gitterför  mig gegeneinander versetzt angeordnet sein.  Sie könnten aber auch in stetiger Fortsetzung  über alle drei Eintrittsteile     hinweg    an die  Schaufeln 10 des     Austrittsteils    9 anschliessen.  



  Sind die Schaufeln des     Eintrittsteils    und  des Leitapparates verstellbar, so können     ihre          Verstellvorrichtungen    beispielsweise     mittels     einer Funktionsscheibe miteinander gekuppelt  sein, wobei die Gesamtverstellung selbsttätig  in Abhängigkeit von einer oder mehreren Zu  standsgrössen oder von Hand erfolgen kann.  Dadurch     lä,sst    sich ein hoher Gesamtwirkungs  grad über einen grösseren Betriebsbereich er  zielen.



      Strolling compressor for high stage pressure ratios. The invention relates to a centrifugal compressor for high stage pressure ratios, and it consists in that the.

    The blades of the rotor have a diagonal extension and have two zones, with the angle of inclination against the circumferential direction increasing from the value for shock-free entry under normal load to a maximum value in the entry zone of the backward curved blade surface, while in the exit zone the backward curved blade surfaces have a decreasing angle of inclination ,

   whose cosine at the exit point is greater than the ratio of the relative speed of the conveyed medium to twice the circumferential speed of the rotor, so that the angle of inclination is reduced from the maximum value to one value. at which the absolute exit speed does not exceed the speed of sound so far that Vlach sound waves can develop.



  The advantages that can be achieved with the centrifugal compressor according to the invention are flow, production and operational. Due to the increase in the angle of inclination of the blades against the circumferential direction from the entry in the flow direction up to a maximum value, there is a delay in the pressure, accompanied by an increase in pressure Relative flow.

   As a result of the predominantly axial flow course in this rotor zone, there are no significant influences of the centrifugal and Coriolis acceleration.

   The. The medium flowing into the second rotor zone in this way has a higher specific weight due to its precompression, so that the flow of current from smaller to larger diameter under the effect of strong centrifugal and Coriolis accelerations enables an increase in the stage pressure ratio becomes.



  In the second rotor zone located on the outlet side with backward curved blades, the blade angle of inclination decreases against the circumferential direction up to the blade outlet, whereby, in addition to the desired reduction in the absolute outlet speed, a relative acceleration of the flow occurs, which causes an excessively high blade load and from this Counteracts flow separation.

   The energy transfer from the blades to the pumped medium can therefore take place undisturbed.



  The two rotor zones with different flow characteristics are subjected to very different centrifugal forces due to the small rotor diameter on the inlet side and the increasing diameter towards the outlet side. The blade angle progression, which decreases in the direction of flow, can be applied to the rotor part increasing in diameter, e.g. B. by constant pitch of the blades.

   These manufacturing and operational differences are taken into account in a preferred embodiment of the centrifugal compressor in that the rotor is divided into two parts, which are advantageously made of different materials and manufactured separately. The entry part is exposed to less mechanical stress than the exit part due to its smaller diameter.

   For its manufacture, a material of lower strength with less careful manufacturing method can therefore be used than the exit part which is highly stressed due to the high circumferential speeds and therefore expediently at least approximately as a disk of the same strength without a central bore. So could the entry part with its hub as a casting, z.

   B. cast steel, light metal or the like, be performed. It would also be possible to use the blades of the inlet part together with the hub as a pressed piece, e.g. B. made of a plastic, such as Bake lit, pressboard or the like.

    In addition, the blades and the hub of the inlet part could each be made from pressed workpieces and, for example, be combined with one another by welding or by means of hub centers. The blades of the entry part could th in a machining Arbeitsverfah ren such. B. by milling from the solid or preformed material, together with the hub in one piece.

    



  The two-part design of the compressor rotor also has the advantage that one and the same outlet part can be used for different operating conditions because it can be assembled from exchangeable inlet part because only these have to be adapted to the changing operating conditions over a wide range. The number of blades of the inlet part can be the same, smaller or larger than that of the outlet part.

   With the same number of blades at the entry part and at the exit part, the blades can be closed to one another or offset from one another. If the blades are offset from one another on the outlet part and on the inlet part, the angles of both to the circumferential direction can. be the same or different at the offset point. The blades could be designed in the shape of a wing. In terms of design, the centrifugal compressor can be designed in such a way that the inlet part can be quickly exchanged for one with a different inlet characteristic.

   Furthermore, several inlet parts, the blades of which together form the inlet zone, can be built in front of an outlet part.



  Fixed or adjustable guide vanes could be connected upstream of the inlet parts. If the same are fixedly arranged, it would be possible to train them as support ribs connected to the A occurs housing for receiving a rotor bearing.



  In order to adapt the supply of the pumped medium to the inlet part to changing operating characteristics and to ensure high efficiency levels over a larger operating range, the guide vanes can be designed so that they can be adjusted at standstill or during operation. They can be rotatable about an axis that is parallel to the rotor axis, that intersects the same or that crosses at an angle, or it can be displaced along such an axis.

    In addition to the guide vanes, the vanes of one or more inlet parts could also be seen adjustable in the aforementioned manner. In the case of blades that can be adjusted automatically during operation, this could be achieved by using electrical, hydraulic, magnetic, pneumatic or mechanical means and depending on one or more operating parameters, e.g. B. the pressure of the pumped medium.



  Provided the blades of an inlet part and a. Guide apparatus are adjustable vorgese hen, their adjustment mechanism, for example by means of a functional disk, could be coupled to one another in order to achieve a high overall efficiency; the overall adjustment could be provided automatically or by hand.



  For example, embodiments of the subject invention are shown on the accompanying drawings, namely: Fig. 1 in a longitudinal section of a centrifugal compressor, the rotor consists of one piece and Fig. 2 is a side view of the rotor, while Fig. 3 shows the blade development after Represents line I-1 of FIG.



  In Fig. 4, a centrifugal compressor with a two-part rotor is shown in longitudinal section.



       FIGS. 5 and 6 show useful shuffle plans of a compressor runner consisting of an inlet and an outlet part in the development according to the section line II-II in FIG.



       Fig. 7 shows a centrifugal compressor; the impeller of which is designed in four parts, in a longitudinal section and FIG. 8 an associated blade plan, developed along the line IH -IH from FIG. 7.



  The centrifugal compressor according to FIGS: 1 and 2 has a rotor 1, which is provided with the backward curved, _, helically arranged blades 2 of diagonal He stretch. In order to avoid bending stresses, the blades have a radial extension in cross-sections normal to the rotor axis. The rotor 1, which is not centrally drilled through, is flanged to the shaft 3 and overhung in one or more bearings 4. The cover 5 is connected to the rotor 1 on the inlet side.

   The runner 1 is surrounded by the housing 6, which leads over a diffuser 7 into the outlet spiral 8.



  The blades 2 (Fig: 1, 2 'and 3) arranged in a diagonal direction on the rotor body 1 have two zones E and F (Fig. 2 and 3). At the beginning of the entry zone E, the blades 2 include against the circumferential direction ix the angle of inclination ss, as it is obtained from the entry triangle for given operating conditions under normal load for impact-free entry and z. B. 30 have.

   In the direction of flow according to arrow A, the angle increases up to a maximum value ss2, which z. B. 60 amounts. In the exit zone, the angle that the blade surfaces enclose against the circumferential direction decreases to the exit angle ss3.

   The cosine of the angle ss3 is greater than the ratio of the relative speed of the pumped medium to twice the circumferential speed of the rotor. The angle is practically on occurring operating conditions z. B. be about 45.

   The separation of the zones E. and F in FIGS. 2 and 3 takes place approximately along the line B-B, at which the blade curvature has a turning point. A third zone with the angle ″ could be provided between the two zones.

   While the blades have an increasing pitch with a predominantly axial extension of the inlet part and release an increasing flow cross section, the outlet part can have a constant blade pitch with a strongly radial and less axial extension, whereby the desired decrease in the blade inclination angle against the circumferential direction from the maximum value ss2 is guaranteed up to the exit angle ss3.



  The centrifugal compressor according to Fig. 4 has an outlet part 9 which is processed with the blades 10 from the solid material. As materials, light metal alloys of the highest strength values are used appropriately, z.

   B. dural, electron and the like, in order to be able to absorb the centrifugal force stress occurring at circumferential speeds of 400 m / sec and above. By skewing backwards in the axial direction, they enclose an angle against the circumferential direction,

    whose cosine is greater than the ratio of the relative speed of the conveying medium to twice the circumferential speed of the rotor. In this way, despite the circumferential speed of the rotor, which is higher than the speed of sound of the delivery medium, the absolute exit speed of the delivery medium can be brought below its sound speed and the occurrence of Mach see waves can be prevented.

   So that the outlet part 9 can withstand the high centrifugal force, it is designed at least approximately as a disk of the same strength. To avoid dangerous edge stresses, this outlet part 9 is designed without a central bore and is flanged on the shaft 3, as well as provided on the inlet side with an inner centering groove 11, in which the annular extension of the hub 12,

   of the equipped with inlet blades 13 A stepping part is used and is secured against rotation rela tively to the outlet part 9. By means of the bolt 14 fastened in the hub of the outlet part 9 and the cover 15 arranged thereon, the inlet part 12, 13 on the outlet part 9 is secured against axial displacement.



  The inlet blades 13 (fix. 4) are advantageously designed in the manner of an airfoil and are arranged according to one of the blade plans shown in FIGS. 5 and 6. The runner, which is only supported on the outlet side, is surrounded by the housing 6, which is transferred into the diffuser 7 and the outlet spiral 8. The blade design and arrangement corresponds essentially to that of FIGS. 1, 2 and 3.

      The centrifugal compressor shown in FIG. 7 has an outlet part 9 which is essentially constructed in the same way as the outlet part shown in FIG. The entry part 15 is centered in a circumferential groove 11 of the exit part 9 and accordingly the entry parts 17 and 18 in cylindrical recesses 16. With means of the bolt 19, which has a collar 20, the entry parts 15, 17 and 18 are attached to the exit part 9.

   The bolt 19 is extended to its free end by the pin 21 on which the cover 22 is ge superimposed. The latter is fastened to the housing 6 with support ribs 23.



  The blades 24 of the inlet parts 15, 17 and 1K (fix. 7) can be arranged offset from one another in a grid-like manner according to the blade plan shown in FIG. However, they could also connect continuously to the blades 10 of the outlet part 9 across all three inlet parts.



  If the blades of the inlet part and the diffuser are adjustable, their adjusting devices can be coupled to one another, for example, by means of a functional disk, whereby the overall adjustment can take place automatically depending on one or more state variables or by hand. This enables a high overall efficiency to be achieved over a larger operating range.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Schleuderverdichter für hohe Stufen druckverhältnisse, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln des Läufers diagonale Er- stzeckung besitzen und zwei Zonen aufweisen; wobei in der Eintrittszone der rückwärtsge- krümmten Schaufelfläche der Neigungswin kel gegen. die Umfangsrichtung vom Wert für stossfreien Eintritt bei normaler Bela stung auf einen Höchstwert ansteigt, wäh rend in der Austrittszone die rückwärtsge- krümmten Schaufelflächen einen abnehmen den Neigungswinkel besitzen, PATENT CLAIM: Centrifugal compressor for high stage pressure ratios, characterized in that the blades of the rotor have a diagonal replacement and have two zones; wherein in the entry zone of the backward curved blade surface of the angle of inclination against. the circumferential direction increases from the value for bump-free entry under normal load to a maximum value, while in the exit zone the backward curved blade surfaces have a decreasing angle of inclination, dessen Cosinus an der Austrittsstel_le-grösserist als das Verhält nis der relativen Geschwindigkeit des Förder- mediums zur doppelten Umfangsgeschwindig- keit des Läufers, so dass der Neigungswinkel vom Höchstwert auf einen Wert vermindert wird, bei welchem die absolute Austrittsge- schwindigkeit die Schallgeschwindigkeit nicht so weit überschreitet, whose cosine at the exit point is greater than the ratio of the relative speed of the conveying medium to twice the circumferential speed of the rotor, so that the angle of inclination is reduced from the maximum value to a value at which the absolute exit speed does not equal the speed of sound exceeds, dass Machscbe Schall wellen sich ausbilden können. UNTERANSPRüCHE 1. :Schleuderverdichter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein trittszone und die Austrittszone der Schau feln auf getrennt hergestellten, miteinander verbundenen Läuferteilen angeordnet sind. 2. Schleuderverdichter nach Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer im Bereich des Wendepunktes der Schaufelkurve -unterteilt ist. 3. Schleuderverdichter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet,, dass die Schaufelquerschnitte normal zur Läufer achse eine radiale Erstreckung aufweisen. 4. that Machscbe sound waves can develop. SUBClaims 1.: Centrifugal compressor according to patent claim, characterized in that the entry zone and the exit zone of the blades are arranged on separately manufactured, interconnected rotor parts. 2. Centrifugal compressor according to Unteran claim 1, characterized in that the runner is subdivided in the region of the turning point of the blade curve. 3. Centrifugal compressor according to patent claim, characterized in that the blade cross-sections normal to the rotor axis have a radial extension. 4th Schleuderverdichter nach Patentan spruch und Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Schaufeln des Ein trittsteils mit der Nabe als Gussstück herge stellt sind. 5. Schleuderverdichter nach Patentan spruch und Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Schaufeln des Eintritts teils mit der Nabe als Pressstück hergestellt sind. 6. Schleuderverdichter nach Patentan spruch und Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass getrennt von der Nabe des Eintrittsteils hergestellte Schaufeln an ihr befestigt sind. Centrifugal compressor according to claim and dependent claim 1, characterized in that the blades of the entry part with the hub are Herge as a cast piece. 5. centrifugal compressor according to claim and dependent claim 1, characterized in that the blades of the inlet are partly made with the hub as a pressed piece. 6. centrifugal compressor according to claim and dependent claim 1, characterized in that blades produced separately from the hub of the inlet part are attached to it. 7. Schleuderverdichter nach Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln des Eintrittsteils in spanabheben dem Arbeitsverfahren zusammen mit der Nabe aus einem Stück hergestellt sind. -8. Schleuderverdichter nach Patentan spruch und Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Schaufelung des Ein trittsteils an jene des Austrittsteils ange schlossen ist. 7. Centrifugal compressor according to Unteran claim 1, characterized in that the blades of the inlet part are made in the machining process together with the hub in one piece. -8th. Centrifugal compressor according to claim and dependent claim 1, characterized in that the blades of the inlet part are connected to those of the outlet part. 9., Schleuderverdichter nach Patentan spruch und Unteranspruch 1, dadurch ge- - kennzeichnet, dass die Schaufelung des Ein- trittsteils gegenüber jener des Austrittsteils versetzt ist, wobei die Schaufelwinkel an der Versatzstelle gleich sind. 10. 9. Centrifugal compressor according to claim and dependent claim 1, characterized in that the blades of the inlet part are offset from those of the outlet part, the blade angles being the same at the offset point. 10. Schleuderverdichter nach Patentan spruch und Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Schaufelung des Ein- trittsteils gegenüber jener des Austrittsteils versetzt ist, wobei die Schaufelwinkel des einen Teils und der Schaufelwinkel des an dern Teils an der Versatzstelle verschieden gross sind. 11. Schleuderverdichter nach Patentan spruch und Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass der Eintrittsteil am Aus- trittsteil auswechselbar vorgesehen ist. 12. Centrifugal compressor according to claim and dependent claim 1, characterized in that the blades of the inlet part are offset from that of the outlet part, the blade angle of one part and the blade angle of the other part being different at the offset point. 11. Centrifugal compressor according to claim and dependent claim 1, characterized in that the inlet part is provided interchangeably on the outlet part. 12. Schleuderverdichter nach Patentan spruch und Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass einem Eintrittsteil ein Leitapparat zugeordnet ist. 13. Schleuderverdichter nach Patentan spruch und Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Schaufeln des. Ein- trittsteils verstellbar sind. 14. Schleuderverdichter nach Patentan spruch und Unteranspruch 1, dessen' Ein- trittsteil ein Leitapparat zugeordnet ist, da durch gekennzeichnet, dass die Schaufeln des Leitapparates verstellbar sind. 15. Centrifugal compressor according to claim and dependent claim 1, characterized in that a diffuser is assigned to an inlet part. 13. Centrifugal compressor according to claim and dependent claim 1, characterized in that the blades of the inlet part are adjustable. 14. Centrifugal compressor according to claim and dependent claim 1, the 'inlet part of which is assigned a diffuser, characterized in that the blades of the diffuser are adjustable. 15th Schleuderverdichter nach Patentan spruch und Unteransprüchen 1, 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellvor- richtungen der .Schaufeln des Eintrittsteils und der Leitschaufeln miteinander gekuppelt sind. 16. Schleuderverdichter nach Patentan spruch und Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass der Austrittsteil wenig stens angenähert als .Scheibe gleicher Festig keit ohne zentrale Bohrung ausgebildet ist. 17. Centrifugal compressor according to patent claim and dependent claims 1, 13 and 14, characterized in that the adjusting devices of the .Schaufeln the inlet part and the guide vanes are coupled to one another. 16. Centrifugal compressor according to claim and dependent claim 1, characterized in that the outlet part is formed little at least approximately as a disk of the same strength without a central bore. 17th Schleuderverdichter nach Patentan spruch und Unteransprüchen 1, 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufelver stellung selbsttätig in Abhängigkeit von min destens einer Zustandsgrösse erfolgt. Centrifugal compressor according to claim and dependent claims 1, 13 and 14, characterized in that the blade adjustment takes place automatically as a function of at least one state variable.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2940659A (en) * 1952-01-31 1960-06-14 Edward A Stalker Radial diffusion compressors
DE3334880A1 (en) * 1982-09-30 1984-04-05 General Electric Co., Schenectady, N.Y. MULTI-STAGE RADIAL COMPRESSOR, RADIAL WHEEL AND METHOD FOR COMPRESSING A FLUID
JP2016532043A (en) * 2013-10-01 2016-10-13 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Supersonic compressor and related methods

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