DE102011005105B4 - Outlet collecting housing for a centrifugal compressor - Google Patents
Outlet collecting housing for a centrifugal compressor Download PDFInfo
- Publication number
- DE102011005105B4 DE102011005105B4 DE102011005105.8A DE102011005105A DE102011005105B4 DE 102011005105 B4 DE102011005105 B4 DE 102011005105B4 DE 102011005105 A DE102011005105 A DE 102011005105A DE 102011005105 B4 DE102011005105 B4 DE 102011005105B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- flow
- annular cavity
- centrifugal compressor
- radial
- compressor
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
- F04D29/4206—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/30—Exhaust heads, chambers, or the like
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D9/00—Stators
- F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
- F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
- F01D9/045—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector for radial flow machines or engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
- F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
- F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
- F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
- F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/444—Bladed diffusers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2250/00—Geometry
- F05D2250/50—Inlet or outlet
- F05D2250/52—Outlet
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Gehäuseanordnung für einen Radialverdichter sowie ein Verfahren zur Strömungsführung eines Strömungsmediums in einem Radialverdichter.
Diese Gehäuseanordnung für den Radialverdichter weist einen ersten, im Wesentlichen radial ausgerichteten, ringförmigen Hohlraum sowie einen zweiten, im Wesentlichen axial ausgerichteten, ringförmigen Hohlraum auf, welche über eine Umlenkanordnung miteinander verbunden sind. In dem zweiten, im Wesentlichen axial ausgerichteten, ringförmigen Hohlraum ist ein Leitgitter angeordnet.
Bei dem Verfahren zur Strömungsführung eines Strömungsmediums in einem Radialverdichter wird das Strömungsmedium im Wesentlichen in einer Radialrichtung nach außen geführt. Anschließend wird das Strömungsmedium im Wesentlichen in eine Axialrichtung umgelenkt und im Wesentlichen in der Axialrichtung weitergeführt. Bei Weiterströmung des Strömungsmediums in der im Wesentlichen Axialrichtung wird der Strömung ein Drall zumindest zum Teil entzogen.The invention relates to a housing assembly for a radial compressor and a method for flow guidance of a flow medium in a centrifugal compressor.
This housing arrangement for the centrifugal compressor has a first, substantially radially oriented, annular cavity and a second, substantially axially aligned, annular cavity, which are connected to one another via a deflection arrangement. In the second, substantially axially aligned, annular cavity, a guide grid is arranged.
In the method for guiding the flow of a flow medium in a radial compressor, the flow medium is guided to the outside substantially in a radial direction. Subsequently, the flow medium is deflected substantially in an axial direction and continued substantially in the axial direction. Upon further flow of the flow medium in the substantially axial direction of the flow, a swirl is at least partially removed.
Description
Die Erfindung betrifft eine Gehäuseanordnung für einen Radialverdichter sowie ein Verfahren zur Strömungsführung eines Strömungsmediums in einem Radialverdichter.The invention relates to a housing assembly for a radial compressor and a method for flow guidance of a flow medium in a centrifugal compressor.
Radialverdichter sind bekannt, beispielsweise aus der
Solche Radialverdichter bestehen aus einem eine Verdichterstufe bildenden, um eine Drehachse rotierenden Lauf- bzw. Flügelrad mit einem – bezüglich der Drehachse des Laufrades – axialen Eintritt und einem radialen Austritt. Zu verdichtendes Gas strömt axial in das Laufrad der Verdichterstufe und wird dann nach außen (radial bzw. in Radialrichtung) abgelenkt, wobei es aus dem Laufrad mit hoher Geschwindigkeit und mit Drall behaftet austritt.Such centrifugal compressors consist of a compressor stage forming, rotating about a rotational axis impeller with a - with respect to the axis of rotation of the impeller - axial inlet and a radial outlet. Gas to be compressed flows axially into the impeller of the compressor stage and is then deflected outwards (radially or in the radial direction), emerging from the impeller at high speed and with swirling.
Kinetische Energie des mit hoher Geschwindigkeit und mit Drall radial austretenden und zu verdichtenden Gases wird dann (gewinnbringend) in einem Diffusor in potenzielle Energie in Form von Druck umgewandelt.Kinetic energy of the high velocity and radially outgoing gas to be compressed is then (beneficially) converted into potential energy in the form of pressure in a diffuser.
Ein solcher Diffusor wird meist durch zwei nichtrotierende, einen ringförmigen Hohlraum bzw. einen Ringraum ausbildende Ringe gebildet, welcher Ringraum sich an den Laufradaustritt radial anschließt bzw. welche Ringe bzw. ringförmige Wände/Seitenfläche sich an den Laufradaustritt radial anschließen und in der Regel senkrecht zur Drehachse des Laufrades oder zu dieser in einem sehr stumpfen Winkel stehen.Such a diffuser is usually formed by two non-rotating, an annular cavity or an annular space forming rings, which annular space radially adjoins the impeller outlet or which rings or annular walls / side surface radially adjoin the impeller outlet and usually perpendicular to Rotary axis of the impeller or stand at a very obtuse angle to this.
Das aus dem Laufrad austretende Gas wird in diesem Ringraum zwischen diesen beiden ringförmigen Wänden radial nach außen geführt und gelangt zu einem Sammler und/oder einer Spirale, über welche das komprimierte Gas gesammelt und aus dem Radialverdichter ausgeleitet wird.The gas emerging from the impeller is guided radially outward in this annular space between these two annular walls and reaches a collector and / or a spiral via which the compressed gas is collected and discharged from the centrifugal compressor.
Eine solche Spirale, auch Spiralgehäuse genannt, nimmt durch einen über einen Umfang der Spirale anwachsenden Querschnitt kontinuierlich das auszuleitende Gas auf und führt es in einen Austrittsstutzen, an welchem sich in der Regel ein Rohrleitungssystem zur Weiter- bzw. Ableitung des komprimierten Gases anschließt.Such a spiral, also called a spiral casing, continuously receives the gas to be discharged through a cross-section growing over a circumference of the spiral and leads it into an outlet connection, which is usually followed by a piping system for the forwarding or discharging of the compressed gas.
Auf Grund des über dem Umfang anwachsenden Querschnitts in der Spirale wird das dort durchströmende Gas kontinuierlich gesammelt. Im sich anschließenden (konischen) Austrittsdiffusor wird die Strömung weiter verzögert und somit ein Teil deren kinetischer Energie in potentielle Energie, d. h. in Druck, umgewandelt (Druckgewinn bzw. Druckrückgewinn).Due to the over the circumference growing cross-section in the spiral, the gas flowing through it is continuously collected. In the adjoining (conical) outlet diffuser, the flow is further retarded and thus part of its kinetic energy is converted into potential energy, ie. H. in pressure, converted (pressure gain or pressure recovery).
Um weiter eine möglichst hohe Druckerhöhung bzw. Verdichtung des Fluids zu erreichen, können mehrere solcher Verdichterstufen hintereinander geschaltet werden, wobei zum Sammeln und Ausleiten des komprimierten Gases aus der letzten Verdichterstufe oder von einer Verdichterstufe zur nächsten Verdichterstufe ebenfalls eine solche Spirale wie beschrieben eingesetzt wird.To further achieve the highest possible pressure increase or compression of the fluid, a plurality of such compressor stages can be connected in series, wherein for collecting and discharging the compressed gas from the last compressor stage or from a compressor stage to the next compressor stage also such a spiral is used as described.
Während meist einwellige Maschinen zum Einsatz kommen, sind bei (mehrstufigen) Getriebeturboverdichtern (kurz im Folgenden auch nur Getriebeverdichter) die einzelnen Verdichterstufen um ein Großrad herum gruppiert, wobei mehrere parallele (Ritzel-)Wellen, die jeweils ein oder zwei – in solche als Gehäuseanbauten realisierten Spiralgehäusen aufgenommene – Laufräder (an freien Wellenenden der Ritzelwellen angeordnete Turbolaufräder) tragen, von einem großen, im Gehäuse gelagerten Antriebszahnrad, einem Großrad, angetrieben werden.While usually single-shaft machines are used, in (multi-stage) Getriebeturboverdichtern (shortly below only gear compressor), the individual compressor stages are grouped around a large wheel, with several parallel (pinion) shafts, each one or two - in such as housing attachments realized spiral housings recorded - run wheels (arranged at free shaft ends of the pinion shafts turbocharger wheels), are driven by a large, mounted in the housing drive gear, a large wheel.
Ein solcher Getriebeverdichter, ein Getriebeverdichter der Firma Siemens mit der Bezeichnung STC-GC, eingesetzt für die Luftzerlegung, ist aus
http://www.energy.siemens.com/hq/de/verdichtung-expansion-ventilation/turboverdichter/getriebeturboverdichter/stc-gc.htm (erhältlich am 18.02.2011) bekannt.Such a transmission compressor, a transmission compressor from Siemens called STC-GC, used for air separation, is out
http://www.energy.siemens.com/hq/en/compression-expansion-ventilation/turbo-compressor/transmission-boosting-coilers/stc-gc.htm (available on 18.02.2011).
Solche für die Strömungsführung und Druckrückgewinnung bei ein- oder mehrstufigen Radialverdichtern eingesetzten Spiralen bzw. Spiralgehäuse weisen allerdings den Nachteil auf, dass sie technisch aufwendig zu fertigen sind.However, such spirals or spiral housings used for the flow guidance and pressure recovery in single-stage or multistage centrifugal compressors have the disadvantage that they are technically complicated to manufacture.
Weiterhin sind sogenannte Leitgitter bekannt. Unter Leitgitter werden in Strömungsmaschinen eingesetzte, feststehende Gitter aus profilierten Schaufeln verstanden, die einem in der Strömungsmaschine strömendem Medium entweder einen Drall versetzen und dabei einen Druck verringern (z. B. Turbinen) oder dem Strömungsmedium einen Drall entziehen und dabei einen Druck erhöhen (Druckrückgewinn) (z. B. Verdichter).Furthermore, so-called guide grids are known. Under Leitgitter be used in turbomachines, fixed grids understood profiled blades that either swirl a medium flowing in the turbomachine and thereby reduce a pressure (eg turbines) or withdraw the fluid flow a swirl and thereby increase pressure (pressure recovery ) (eg compressor).
Aus der
Die Radialverdichter aus der
Die
Die
Es liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung sowie ein Verfahren zu schaffen, welche bei einem Radialverdichter einen möglichst hohen Druckrückgewinn ermöglicht. Auch soll die Erfindung einfach und kostengünstig zu realisieren, den vorhandenen Bauraum optimal nutzen sowie flexibel an unterschiedliche Strömungen in Radialverdichtern anpassbar bzw. bei unterschiedlichen Strömungen in Radialverdichtern einsetzbar sein.It is the object of the invention to provide an arrangement and a method which enables the highest possible pressure recovery in a centrifugal compressor. Also, the invention should be simple and inexpensive to implement, make optimal use of the available space and be flexibly adaptable to different flows in radial compressors or be used in different flows in centrifugal compressors.
Die Aufgabe wird durch eine Gehäuseanordnung für einen Radialverdichter sowie ein Verfahren zur Strömungsführung eines Strömungsmediums in einem Radialverdichter mit den Merkmalen gemäß dem jeweiligen unabhängigen Patentanspruch gelöst.The object is achieved by a housing arrangement for a radial compressor and a method for flow guidance of a flow medium in a centrifugal compressor with the features according to the respective independent claim.
Die Gehäuseanordnung für den Radialverdichter weist einen ersten, im Wesentlichen radial ausgerichteten, ringförmigen Hohlraum sowie einen zweiten, im Wesentlichen axial ausgerichteten, ringförmigen Hohlraum auf, welche über eine Umlenkanordnung miteinander verbunden sind. In dem zweiten, im Wesentlichen axial ausgerichteten, ringförmigen Hohlraum ist ein Leitgitter angeordnet.The housing arrangement for the radial compressor has a first, substantially radially aligned, annular cavity and a second, substantially axially aligned, annular cavity, which are connected to one another via a deflection arrangement. In the second, substantially axially aligned, annular cavity, a guide grid is arranged.
Bei dem Verfahren zur Strömungsführung eines Strömungsmediums in einem Radialverdichter wird das Strömungsmedium im Wesentlichen in einer Radialrichtung nach außen geführt. Anschließend wird das Strömungsmedium im Wesentlichen in eine Axialrichtung umgelenkt und in der im Wesentlichen Axialrichtung weitergeführt. Bei dieser Weiterführung bzw. Weiterströmung des Strömungsmediums in der im Wesentlichen Axialrichtung wird der Strömung ein Drall zumindest zum Teil entzogen.In the method for guiding the flow of a flow medium in a radial compressor, the flow medium is guided to the outside substantially in a radial direction. Subsequently, the flow medium is deflected substantially in an axial direction and continued in the substantially axial direction. In this continuation or further flow of the flow medium in the substantially axial direction of the flow, a swirl is at least partially removed.
Diese dem Strömungsmedium dabei entzogene kinetische Energie wird in potenzielle Energie in Form von Druck, d. h. einer (gewünschten) Druckerhöhung des Strömungsmediums, umgewandelt. Daher wird angestrebt, der Strömung möglichst allen Drall zu entziehen. D. h., nach der Strömungsführung soll das Strömungsmedium, beispielsweise ein Prozessgas, drallfrei sein.This kinetic energy withdrawn from the flow medium is converted into potential energy in the form of pressure, i. H. a (desired) pressure increase of the flow medium, converted. Therefore, it is desirable to withdraw the flow of all possible twist. D. h., According to the flow guide, the flow medium, for example, a process gas to be swirl-free.
Die Begriffe „radial” und „axial” sind dabei erfindungsgemäß in Bezug auf eine Drehachse eines Laufrades des Radialverdichters bzw. der Radialverdichterstufe zu verstehen. Mit der Begrifflichkeit „im Wesentlichen” soll erfindungsgemäß zum Ausdruck gebracht werden, dass die solchermaßen bezeichnete Richtung Abweichungen zulässt, welche im Bereich von bis zu 45° liegen können.The terms "radial" and "axial" are to be understood according to the invention with respect to an axis of rotation of an impeller of the radial compressor or the radial compressor stage. The term "substantially" is to be expressed according to the invention that the direction thus designated permits deviations, which may be in the range of up to 45 °.
Des Weiteren ist erfindungsgemäß der Begriff „ausgerichtet” – verwendet beispielsweise für den radial ausgerichteten, ringförmigen Hohlraum bzw. den axial ausgerichteten, ringförmigen Hohlraum – im Sinne einer Strömungsrichtung, beispielsweise einer durch den Hohlraum definierten bzw. realisierten Strömungsrichtung des Strömungsmediums, zu verstehen.Furthermore, according to the invention, the term "aligned" - used for example for the radially oriented, annular cavity or the axially aligned, annular cavity - in the sense of a flow direction, for example, defined by the cavity or realized flow direction of the flow medium to understand.
So bedeutet unter der radialen Ausrichtung des radial ausgerichteten Hohlraums, dass dieser Hohlraum derart ausgebildet ist, beispielsweise über eine im Vergleich zu seiner axialen Erstreckung wesentlich größere radiale Erstreckung, dass sich in diesem Hohlraum eine radiale Strömung des Strömungsmediums ausbildet bzw. dass dieser Hohlraum durch das Strömungsmediums radial durchströmt wird. Entsprechend bedeutet unter der axialen Ausrichtung des axial ausgerichteten Hohlraums, dass dieser Hohlraum derart ausgebildet ist, beispielsweise über eine im Vergleich zu seiner radialen Erstreckung wesentlich größere axiale Erstreckung, dass sich in diesem Hohlraum eine axiale Strömung des Strömungsmediums ausbildet bzw. dass dieser Hohlraum durch das Strömungsmediums axial durchströmt wird.Thus, under the radial orientation of the radially aligned cavity means that this cavity is formed such, for example, over a substantially larger compared to its axial extent radial extent that forms a radial flow of the flow medium in this cavity or that this cavity through the Flow medium is flowed through radially. Accordingly, under the axial orientation of the axially aligned cavity means that this cavity is formed such, for example, over a much larger compared to its radial extent axial extent that forms an axial flow of the flow medium in this cavity or that this cavity through the Flow medium is flowed through axially.
Die erfindungsgemäße Gehäuseanordnung sowie deren Weiterbildungen sind insbesondere für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet.The housing arrangement according to the invention and its developments are particularly suitable for the method according to the invention.
Dabei durchströmt das Strömungsmedium, meist ein Prozessgas, den ersten, im Wesentlichen radial ausgerichteten, ringförmigen Hohlraum radial nach außen, wird durch die Umlenkvorrichtung in die im Wesentlichen Axialrichtung umgelenkt und durchströmt den zweiten, im Wesentlichen axial ausgerichteten, ringförmigen Hohlraum in der im Wesentlichen Axialrichtung. Bei Durchströmung dieses zweiten Hohlraums wird der Strömung unter Verwendung des Leitgitters ein Drall zumindest zum Teil, nach Möglichkeit weitgehend bis annähernd vollständig, bevorzugt vollständig, entzogen.In this case, flows through the flow medium, usually a process gas, the first, substantially radially oriented annular cavity radially outward, is deflected by the deflection in the substantially axial direction and flows through the second, substantially axially aligned, annular cavity in the substantially axial direction , When flowing through this second cavity of the flow using the guide grid, a twist at least in part, if possible, largely to approximately completely, preferably completely removed.
Die Erfindung nutzt somit ein – beispielsweise von einer Rückführstufe bei einer mehrstufigen Strömungsmaschine, wie einem mehrstufigen Radialverdichter, her bekanntes – (Nach-)Leitgitter. Das Nachleitgitter bzw. dessen Profilierung (Beschaufelung) bewirkt hierbei, dass dem Strömungsmedium der vom Laufrad des Radialverdichters aufgeprägte Drall entzogen und in Druck umgewandelt wird (Umwandlung von kinetischer in potenzielle Energie).The invention thus uses a (downstream) guide grille known, for example, from a recirculation stage in a multi-stage turbomachine, such as a multistage radial compressor. The Nachleitgitter or its profiling (blading) in this case causes the flow medium of the impeller of the centrifugal compressor impressed Swirl is removed and converted into pressure (conversion of kinetic into potential energy).
Hierbei wird bei der Erfindung das Nachleitgitter jedoch nicht – wie bei der bekannten Rückführstufe – zentripetal durchströmt, sondern erfindungsgemäß in axialer Richtung.In this case, however, in the invention, the Nachleitgitter not - as in the known feedback stage - centripetally flows through, but according to the invention in the axial direction.
Dadurch erweist sich bei der Erfindung von besonderem Vorteil, dass vom Einsatz bekannter, bei konstruktiven Gegebenheiten, wie Bauraumbeschränkungen, nur schwer realisierbaren Spiralen bzw. Spiralgehäusen zur Strömungsführung und Druckrückgewinnung abgewichen werden kann – ohne dass auf eine Druckrückgewinnung verzichtet werden muss. Stattdessen ermöglicht die Erfindung durch ihre Strömungsführung bzw. deren konstruktive Ausführung mit Druckrückgewinnung eine bei eingeschränktem Bauraum diesen effizient nutzende Lösung.This proves to be particularly advantageous in the invention that can be deviated from the use of known, in structural conditions, such as space limitations, difficult to realize spirals or volute casings for flow guidance and pressure recovery - without having to do without a pressure recovery. Instead, the invention allows by their flow guidance or their structural design with pressure recovery in a limited space this efficiently using solution.
Auch ermöglicht die Erfindung durch ihre, im Vergleich zu einer spiralförmigen Strömungsführung, einfachere Strömungsführung des Strömungsmediums eine erheblich kontrollierte Behandlung bzw. Führung der Strömung.The invention also makes possible a considerably controlled treatment or guidance of the flow through its, compared to a spiral flow guide, simpler flow guidance of the flow medium.
Des Weiteren vermag das erfindungsgemäße Leitgitter der Drall behafteten Strömung den Drall zu entziehen und diesen in eine Druckerhöhung umzusetzen (Druckrückgewinnung), was eine Spirale bzw. ein Spiralgehäuse nicht vermag. Dort verbleibt der Drall – für eine Druckrückgewinnung ungenutzt – in der Strömung.Furthermore, the guide grid according to the invention of the swirl-affected flow can withdraw the swirl and implement this in an increase in pressure (pressure recovery), which is not able to a spiral or a volute casing. There remains the swirl - unused for pressure recovery - in the flow.
Weiterhin erweist sich bei der Erfindung von Vorteil, dass sie eine flexible Anpassung eines Radialverdichters an verschiedene Auslegungsfälle, d. h. unterschiedliche Volumenströme beim Strömungsmedium, ermöglicht. So kann alleine über eine einfach zu realisierende Anpassung des Nachleitgitters eine Anpassung an einen bestimmten Volumenstrom des Strömungsmediums vollzogen werden. Das Gehäuse des Radialverdichters selbst kann dabei für eine Maschinengröße jeweils unverändert bleiben.Furthermore, it proves to be advantageous in the invention that they provide a flexible adaptation of a radial compressor to different design cases, d. H. different volume flows in the flow medium allows. Thus, an adaptation to a specific volume flow of the flow medium can be carried out solely by means of an adaptation of the guide grid that is easy to implement. The housing of the centrifugal compressor itself can remain unchanged in each case for a machine size.
So kann beispielsweise über einen Vorderkantenwinkel eines verwendeten Profils bei dem Leitgitter dieses an die Strömung bzw. die Strömung über eine Kanalhöhe bzw. über eine Höhe des zweiten Hohlraums an den Vorderkantenwinkel angepasst werden.For example, over a leading edge angle of a profile used in the guide grid, this can be adapted to the flow or the flow over a channel height or over a height of the second cavity to the leading edge angle.
Auch stellt die Erfindung, insbesondere in Kombination mit einem Sammelgehäuse, eine konstruktiv vorteilhaftere und einfachere wie auch wirtschaftlichere Lösung für ein Sammeln und Ausleiten eines Strömungsmediums aus einem Radialverdichter mit Druckrückgewinnung dar als eine Spirale bzw. als ein Spiralgehäuse. So bedingt eine oft gegossene Ausführung der Spirale lange Lieferzeiten. Darüber hinaus ergeben sich bei einer geschweißten Spirale hohe Strömungsverluste, welche durch die einfache Strömungsführung bei der Erfindung vermindert sein können.Also, the invention, in particular in combination with a collecting housing, a structurally advantageous and simpler as well as more economical solution for collecting and discharging a flow medium from a radial compressor with pressure recovery as a spiral or as a spiral housing. Thus, a frequently cast version of the spiral requires long delivery times. In addition, high flow losses occur in a welded spiral, which can be reduced by the simple flow guidance in the invention.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Preferred developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein radialer Auslass eines Laufrads des Radialverdichters bzw. einer Verdichterstufe des Radialverdichters mit einem radialen Einlass des ersten, im Wesentlichen radial ausgerichteten, ringförmigen Hohlraums verbunden. So kann die beschleunigte und mit Drall behaftete Strömung – vom Laufrad kommend – radial nach außen abgeführt werden.In a preferred embodiment, a radial outlet of an impeller of the radial compressor or of a compressor stage of the radial compressor is connected to a radial inlet of the first, substantially radially oriented, annular cavity. Thus, the accelerated and swirling flow - coming from the impeller - can be discharged radially outward.
In diesem ersten, im Wesentlichen radial ausgerichteten, ringförmigen Hohlraum, kurz auch nur Ringraum oder Diffusor, wird das vom Laufrad beschleunigte Strömungsmedium, beispielweise ein Prozessgas, das eine hohe kinetische Energie hat, auf Grund eines sich radial erweiternden Querschnitts des Diffusors verlangsamt und dabei die kinetische Energie des Strömungsmediums in Druck umgesetzt.In this first, substantially radially aligned, annular cavity, in short, only annular space or diffuser, the accelerated by the impeller flow medium, for example, a process gas having a high kinetic energy, slowed due to a radially expanding cross-section of the diffuser and the kinetic energy of the flow medium is converted into pressure.
Dazu kann weiterhin vorgesehen sein, dass dieser Ringraum eine, gegebenenfalls verstellbare, Beschaufelung aufweist, durch welche sich der Druckrückgewinn steigern lässt.For this purpose, it can further be provided that this annulus has an optionally adjustable blading through which the pressure recovery can be increased.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass an einem axialen Auslass des zweiten, im Wesentlichen axial ausgerichteten, ringförmigen Hohlraums ein, insbesondere ringförmiger, Sammelraum, insbesondere mit einem über einen Umfang des ringförmigen Sammelraums konstanten Querschnitt, angeordnet ist (konzentrische Anordnung). Auch ein Sammelraum mit sich über dem Umfang ändernden Querschnitten ist möglich (exzentrische Anordnung). In dem Sammelraum wird die vom Nachleitgitter kommende, drallfreie bzw. annähernd drallfreie Strömung aufgenommen.In a further preferred embodiment, it is provided that an, in particular annular, collecting space, in particular with a constant over a circumference of the annular collecting space cross section is arranged at an axial outlet of the second, substantially axially aligned, annular cavity (concentric arrangement). Also, a collecting space with over the circumference changing cross sections is possible (eccentric arrangement). The swirl-free or nearly swirl-free flow coming from the secondary lattice is absorbed in the collecting chamber.
Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass an einer vorgegebenen Umfangsposition des Sammelraums ein Austrittsdiffusor (Druckstutzen), insbesondere ein im Wesentlichen radial ausgerichteter Austrittsdiffusor, mit dem Sammelraum verbunden ist. Bevorzugt ist der Austrittsdiffusor konisch ausgebildet.Furthermore, the invention provides that at a predetermined circumferential position of the collecting space an outlet diffuser (discharge nozzle), in particular a substantially radially aligned outlet diffuser, is connected to the collecting space. Preferably, the outlet diffuser is conical.
Auch ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass an einer vorgegebenen Umfangsposition des Sammelraums eine Trennrippe angeordnet ist, welche eine in den Sammelraum eintretende Strömung in zwei annähern gleiche Strömungen teilt.It is also provided according to the invention that a barrier rib is arranged at a predetermined circumferential position of the collecting space, which divides a flow entering into the collecting space into two approximately equal flows.
In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist dieser Austrittsdiffusor, insbesondere unter Verwendung eines Austrittsflansches, mit einem Rohrleitungssystem verbunden, wodurch das verdichtete Strömungsmedium aus dem Radialverdichter aus- und weitergeleitet werden kann. Dabei weist das Strömungsmedium meist einen vorgegebenen bzw. angestrebten Druck, beispielsweise 6 bis 8 bar, auf. Auch wird vorgesehen, dass das Strömungsmedium mit einer vorgegebenen Strömungsgeschwindigkeit aus dem Radialverdichter aus- bzw. in das Rohrleitungssystem eintritt. Diese Vorgabe an eine Strömungsgeschwindigkeit kann auf konstruktiven Randbedingungen, wie Belastungsgrenzen im Rohrleitungssystem, beruhen. In a further preferred development of this outlet diffuser, in particular using an outlet flange, connected to a piping system, whereby the compressed flow medium from the centrifugal compressor off and can be forwarded. In this case, the flow medium usually has a predetermined or desired pressure, for example 6 to 8 bar. It is also provided that the flow medium with a predetermined flow rate from the centrifugal compressor off or enters the piping system. This specification of a flow velocity can be based on structural boundary conditions, such as load limits in the pipeline system.
Bevorzugt ist eine Anpassung der Strömungsführung an unterschiedliche Volumenströme bei dem Strömungsmedium unter Verwendung bzw. über das (Nach-)Leitgitter vorgesehen.An adaptation of the flow guidance to different volume flows in the flow medium is preferably provided by using or via the (after-) guide grid.
So kann hier bevorzugt vorgesehen sein, dass ein Profil des Leitgitters bzw. einer Leitgitterbeschaufelung über einen Vorderkantenwinkel des Profils an eine Strömung eines Strömungsmediums in dem zweiten, im Wesentlichen axial ausgerichteten, ringförmigen Hohlraum angepasst ist und/oder dass die Strömung über einen Querschnitt bzw. eine (Kanal-)Höhe des zweiten, im Wesentlichen axial ausgerichteten, ringförmigen Hohlraums an den Vorderkantenwinkel des Profils des Leitgitters angepasst ist.Thus, it can be provided here preferably that a profile of the guide grid or a Leitgitterbeschaufelung is adapted over a leading edge angle of the profile to a flow of a flow medium in the second, substantially axially aligned annular cavity and / or that the flow over a cross section or a (channel) height of the second, substantially axially aligned, annular cavity is adapted to the leading edge angle of the profile of the guide grid.
Bevorzugt kann die Gehäuseanordnung eingesetzt werden in einem ein- oder mehrstufigen Radialverdichter. Ein solcher mehrstufiger Radialverdichter kann auch als Getriebeverdichter realisiert sein.Preferably, the housing assembly can be used in a single or multi-stage radial compressor. Such a multi-stage centrifugal compressor can also be realized as a transmission compressor.
Wenn auch das Gehäuse in Bezug auf einen Radialverdichter beschrieben ist, so kann die Erfindung überall dort bei Strömungsmaschinen zum Einsatz kommen, wo ein Strömungsmedium radial aus oder auch in eine Strömungsmaschine zu führen ist. Beispielsweise auch bei Radialturbinen, wo die Strömungsrichtung des Strömungsmediums dann entsprechend angepasst ist. D. h., das Strömungsmedium durchströmt dort zunächst den zweiten Hohlraum, wird dann in Radialrichtung umgelenkt und durchströmt den ersten Hohlraum radial nach innen.Although the housing is described in relation to a radial compressor, the invention can be used everywhere in turbomachines where a flow medium is to be led radially out of or into a turbomachine. For example, in radial turbines, where the flow direction of the flow medium is then adjusted accordingly. D. h., The flow medium flows through there first the second cavity, is then deflected in the radial direction and flows through the first cavity radially inwardly.
In Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, welche im Weiteren näher erläutert werden.In figures, embodiments of the invention are shown, which are explained in more detail below.
Es zeigenShow it
Ausführungsbeispiele: Radialverdichter und Austrittssammelgehäuse von RadialverdichternEmbodiments: Radial compressor and outlet header of radial compressors
Dieser Radialverdichter
Das – mit Strömungsrichtung
Die Schaufeln
An den Auslass
Der Ringraum bzw. Diffusor
Der radialen Tragwand
Die Aufgabe des Diffusors
Wie die
Anschließend wird dem in einem axialen Ringkanal
Die Anpassung erfolgt dabei über einen Vorderkantenwinkel
Der axiale Ringkanal
In dem Sammelraum
Über den Austrittsdiffusor
Gemäß dem in
Eine Ausführung nach
Des Weiteren ist bei dem Austrittssammelgehäuse
Gemäß dem in
Eine Besonderheit bei diesem Radialverdichter
Das Nachleitgitter
Hierbei wird das Nachleitgitter
Das verwendete Profil
Die beschriebene Strömungsführung bzw. das beschriebene Gehäuse
Eine Anpassung an verschiedene Auslegungsfälle (unterschiedliche Volumenströme) bei dem Radialverdichter
Dies und die Tatsache, dass das Nachleitgitter
Im Folgenden werden verschiedene Alternativen des beschriebenen Ausführungsbeispiels genannt.In the following, various alternatives of the described embodiment are mentioned.
So kann die beschriebene Strömungsführung bzw. das beschriebene Gehäuse
Dabei kann ein solcher mehrstufiger Radialverdichter auch ein Getriebeverdichter sein.In this case, such a multi-stage centrifugal compressor can also be a transmission compressor.
Claims (9)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102011005105.8A DE102011005105B4 (en) | 2011-03-04 | 2011-03-04 | Outlet collecting housing for a centrifugal compressor |
PCT/EP2012/053496 WO2012119914A1 (en) | 2011-03-04 | 2012-03-01 | Outlet collecting housing for a radial compressor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102011005105.8A DE102011005105B4 (en) | 2011-03-04 | 2011-03-04 | Outlet collecting housing for a centrifugal compressor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102011005105A1 DE102011005105A1 (en) | 2012-09-06 |
DE102011005105B4 true DE102011005105B4 (en) | 2016-05-12 |
Family
ID=45808854
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102011005105.8A Expired - Fee Related DE102011005105B4 (en) | 2011-03-04 | 2011-03-04 | Outlet collecting housing for a centrifugal compressor |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102011005105B4 (en) |
WO (1) | WO2012119914A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102022120820A1 (en) | 2022-08-17 | 2024-02-22 | Rolls-Royce Solutions GmbH | Compressor housing, radial compressor with such a compressor housing, radial compressor arrangement, exhaust gas turbocharger and internal combustion engine |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3612412A1 (en) * | 1985-04-29 | 1986-10-30 | Teledyne Industries, Inc., Los Angeles, Calif. | TURBINE WITH RADIAL BLOWER AND DIFFUSER AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
US5076758A (en) * | 1990-07-18 | 1991-12-31 | Ingersoll-Rand Company | Centrifugal pumps |
DE4219249C2 (en) * | 1992-06-12 | 1994-03-31 | Kuehnle Kopp Kausch Ag | Radial compressor, especially a turbocharger |
US5722813A (en) * | 1996-10-28 | 1998-03-03 | Alliedsignal Inc. | Segmented composite compressor deswirl |
US7025566B2 (en) * | 2003-11-04 | 2006-04-11 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Hybrid vane island diffuser |
EP1356168B1 (en) * | 2000-12-21 | 2006-08-30 | Dresser-Rand Company | Fluid pressurizing device |
EP1882821A1 (en) * | 2006-07-19 | 2008-01-30 | Snecma | Nozzle-synchronising ring assembly for a turbomachine |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3832089A (en) * | 1972-08-28 | 1974-08-27 | Avco Corp | Turbomachinery and method of manufacturing diffusers therefor |
US6834501B1 (en) * | 2003-07-11 | 2004-12-28 | Honeywell International, Inc. | Turbocharger compressor with non-axisymmetric deswirl vanes |
DE102008025249A1 (en) * | 2008-05-27 | 2009-12-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Collecting room and process for production |
-
2011
- 2011-03-04 DE DE102011005105.8A patent/DE102011005105B4/en not_active Expired - Fee Related
-
2012
- 2012-03-01 WO PCT/EP2012/053496 patent/WO2012119914A1/en active Application Filing
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3612412A1 (en) * | 1985-04-29 | 1986-10-30 | Teledyne Industries, Inc., Los Angeles, Calif. | TURBINE WITH RADIAL BLOWER AND DIFFUSER AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
US5076758A (en) * | 1990-07-18 | 1991-12-31 | Ingersoll-Rand Company | Centrifugal pumps |
DE4219249C2 (en) * | 1992-06-12 | 1994-03-31 | Kuehnle Kopp Kausch Ag | Radial compressor, especially a turbocharger |
US5722813A (en) * | 1996-10-28 | 1998-03-03 | Alliedsignal Inc. | Segmented composite compressor deswirl |
EP1356168B1 (en) * | 2000-12-21 | 2006-08-30 | Dresser-Rand Company | Fluid pressurizing device |
US7025566B2 (en) * | 2003-11-04 | 2006-04-11 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Hybrid vane island diffuser |
EP1882821A1 (en) * | 2006-07-19 | 2008-01-30 | Snecma | Nozzle-synchronising ring assembly for a turbomachine |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
http://www.energy.siemens.com/hg/de/verdichtung-expansion-ventilation/turboverdichter/getriebeturboverdichter/stc-gc.htm (erhältlich am 18.02.2011) * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2012119914A1 (en) | 2012-09-13 |
DE102011005105A1 (en) | 2012-09-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0581978B1 (en) | Multi-zone diffuser for turbomachine | |
DE4422700A1 (en) | Diffuser for turbomachinery | |
EP2824282A1 (en) | Gas turbine with high pressure turbine cooling system | |
EP0265633A1 (en) | Axial turbine | |
EP2499375B1 (en) | Intermediate floor for a radial turbine engine | |
DE102008047506A1 (en) | Radial compressor, in particular for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine | |
DE1904438A1 (en) | Abstroemgehaeuse an axial turbo machine | |
DE1428191A1 (en) | Centrifugal blower | |
DE1528762A1 (en) | Multi-stage centrifugal pump or compressor | |
DE846802C (en) | Turbine for gas or vapor pressure medium | |
WO2019063384A1 (en) | Diffuser for a compressor | |
EP0799973A1 (en) | Wall contour for an axial turbomachine | |
EP0702129B1 (en) | Cooling the rotor of an axial gasturbine | |
WO2020099034A1 (en) | Compact diagonal fan with outlet guide vane device | |
CH714392A2 (en) | Centrifugal compressor and turbocharger. | |
DE102015111746A1 (en) | Cooled turbine wheel, in particular for an aircraft engine | |
EP0118769A2 (en) | Shrouded multistage turbine | |
EP2818724A1 (en) | Fluid flow engine, casing treatment and method | |
DE4232385A1 (en) | Gas turbine with flanged exhaust housing | |
EP3164578B1 (en) | Discharge region of a turbocharger turbine | |
EP3009682A1 (en) | Axial fan having outer and inner diffuser | |
DE102012001777A1 (en) | Gas turbine annular combustion chamber | |
DE19814627C2 (en) | Extraction of cooling air from the diffuser part of a compressor in a gas turbine | |
DE102011005105B4 (en) | Outlet collecting housing for a centrifugal compressor | |
EP2532898A1 (en) | Axial turbo compressor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |