DE1110810B

DE1110810B - Gegenlauf-Verdichter oder -Pumpe

Info

Publication number: DE1110810B
Application number: DEL23872A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Richard Stroehlen
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1956-01-19
Filing date: 1956-01-19
Publication date: 1961-07-13

Description

Gegenlauf -Verdichter oder -Pumpe Die Erfindung betrifft einen Gegenlauf-Verdichter oder eine Gegenlauf-Pumpe mit Schaufeln von Tragfiügelprofil.
Beim bekannten Verdichter dieser Art wird jeder Läufer von je einem Elektromotor angetrieben und haben die Elektromotoren veränderliche, einander gleiche Drehzahl. Motoren stetig veränderlicher Drehzahl gestatten freilich beliebige Förderhöhe und beliebige Fördermenge des Verdichters, nämlich beliebige Verschiebung der Fördermengen-Förderhöhen-Kennlinie des Verdichters; aber sie sind teuer. Motoren stetig veränderlicher Drehzahl entbehrlich zu machen, ist Aufgabe der Erfindung.
Stetige Veränderung der Charakteristik ist in gewissem Umfang durch Drallregelung möglich, doch reicht dieser Umfang oft nicht aus. Die Erfindung benutzt daher in erster Linie ein anderes Mittel.
Die Erfindung setzt voraus, daß eine gewisse Beschränkung der Betriebsmöglichkeiten zulässig ist, nämlich daß nicht unendlich viele, sondern nur drei Kennlinien nötig, daß also bei gegebener Fördermenge drei voneinander verschiedene Förderhöhen ausreichend sind.
Die Erfindung besteht darin, daß jeder Läufer unabhängig vom anderen angetrieben und stillgesetzt werden kann und daß die Förderhöhe des einen Läufers etwa halb so groß wie diejenige des anderen Läufers ist. Bei gegebener Fördermenge beträgt also die Förderhöhe der Maschine dann, wenn nur der erste Läufer in Betrieb ist, nur ein Drittel und dann, wenn nur der zweite Läufer rotiert, zwei Drittel, aber dann, wenn beide Läufer gedreht werden, drei Drittel der Gesamtförderhöhe.
Der Antrieb kann auf zweierlei Art geschehen: Entweder dadurch, daß beide Läufer von ein und demselben Motor getrieben werden und jeder von ihnen unabhängig vom anderen mit dem Motor gekuppelt und entkuppelt werden kann, oder aber dadurch, daß in an sich bekannter Weise jeder Läufer mit je einem Motor fest gekuppelt ist. Die erste dieser Arten erfordert ein Wendegetriebe und zwei lösbare Kupplungen und ist deshalb nicht so günstig; die zweite Art ist vorzuziehen.
Es empfehlen sich um der Einfachheit und Billigkeit willen Kurzschlußankermotoren, wie bei Verdichtern bis zu großen Leistungen üblich.
Wenn drei voneinander verschiedene Förderhöhen bei gegebener Fördermenge, also drei Kennlinien, nicht ausreichen, kann man polumschaltbare Motoren nehmen; man erreicht dann sechs (bei einfacher Polumschaltung) oder noch mehr (bei mehrfacher Polumschaltung) Kennlinien. Es empfiehlt sich radiale, und zwar z. B, zentripetale Durchströmung der Läufer, letzte insbesondere bei Verdichtern, weil dann die Strömungsquerschnitte sich etwa dem Volumen entsprechend vermindern. Jedoch ist auch die zentrifugale Bauart günstig; denn wenn dann, wie von einem anderen Radialverdichter bekannt, die Läufer von ein und derselben Seite angetrieben werden und die Welle des einen Läufers in der hohlen Welle des anderen Läufers gelagert ist, läßt sich an der antriebsfreien Seite der Läufer in an sich bekannter Weise ein Drallregler anordnen.
Die Zeichnung zeigt mehrere Bauarten erfindungsgemäßer Radialverdichter.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen zwei- stufigen, zentrifugal durchströmten Radialverdichter. An der Scheibe 1 sind die Laufschaufeln 2 der ersten Stufe befestigt. Die Scheibe 1 wird durch die Innenwelle 3 angetrieben. Diese Welle 3 befindet sich innerhalb einer Hohlwelle 4, an der die Scheibe 5 mit den Laufschaufeln 6 für die zweite, also die äußere Stufe befestigt ist. Ein Lager 7 für die Innenwelle 3 befindet sich innerhalb der Hohlwelle 4, das andere Lager 8 im Gehäuse 9 des Verdichters. Die Hohlwelle 4 wird über ein Kegelradgetriebe 10, das im Verhältnis 1. : 3 ins Langsame übersetzt, vom Elektromotor 11 angetrieben. Der Antrieb der Innenwelle 3 erfolgt direkt durch den Elektromotor 12. In der Zuströmung, also im Zuführungsstutzen 13, ist ein Eintritts-Drallregler 14 für die Regelung im Teillastgebiet vorgesehen. Fest mit dem Gehäuse 9 verbunden sind die Leitschaufeln 15, die sich zwischen den Laufschaufeln 2 und 6 befinden. Die Läufer dieses Verdichters werden also von ein und derselben Seite angetrieben. Der zweistufige, zentrifugal durchströmte Radialverdichter gemäß Fig.2 (Längsschnitt durch einen Teil der Maschine) und Fig. 3 (Querschnitt durch die Schaufeln) weist auch zwei gegenläufige Scheiben mit Laufschaufeln auf, aber keine Leitschaufeln. Der radial innere Laufkranz besteht aus den Laufschaufeln 16, die an der Scheibe 18 befestigt sind, der äußere Laufkranz aus den Laufschaufeln 17, die an der Scheibe 19 befestigt sind. Die Scheibe 18 ist mit der Innenwelle 20 und die Scheibe 19 mit der Hohlwelle 21 fest verbunden. 22 ist ein zwischen den beiden Wellen 20, 21 vorgesehenes' Lager. Mit 23 ist das Verdichtergehäuse, mit 24 der Zuführungsstutzen und mit 25 der Eintritss-Drallregler bezeichnet. -Die beiden Wellen 20 und 21 können wie beim Verdichter gemäß Fig. 1 von zwei getrennten Kraftmaschinen angetrieben werden. Aus Fig. 3 sind die Tragftügelprofilform der Schaufeln 16, 17 und die Drehrichtungen (s. die beiden Pfeile 38 und 39) ersichtlich.
In Fig.4 sind für den Verdichter gemäß Fig.2 und 3 die Geschwindigkeitsdreiecke für die beiden Stufen 1 und Il jeweils für den Eintritt in die Laufschaufeln und den Austritt aus der Laufschaufel dargestellt. Die Förderhöhe ist H=1lg (u@2 c",-u, c",). Weiterhin ist c.,, = w111.
In Fig. 5 sind über der Fördermenge V die Drosselkurven für einen zweistufigen Radialverdichter gemäß der Erfindung mit Förderhöhen gemäß der Erfindung dargestellt. Mit dem radial inneren Laufrad wird die Kurve a gefahren, mit dem radial äußeren Laufrad die Kurve b und bei Betrieb mit beiden Rädern die dritte Kurve ° a + b. Somit können der Optimalpunkt C und die beiden Punkte A und B gefahren werden.
Mindestens einer der Läufer kann zwei Schaufelkränze haben. zwischen denen ein Schaufelkranz des anderen Läufers angeordnet ist. Dies ist gemäß Fig. 6 und 7 der Fall. Dort handelt es sich um einen Zentripetalverdichter mit je zwei Stufen pro gegenläufige Scheibe. In Fig. 6 ist ein Teil des Verdichters im Längsschnitt dargestellt. Fig. 7 zeigt einen Querschnitt durch die Schaufeln. Die beiden über die Innenwelle32 betriebenen Stufen sind von den beiden über die Hohlwelle 33 betriebenen Stufen unabhängig arbeitsfähig. Auch hier kann wie im Falle der Fig. 1 und 2 getrennter Antrieb der beiden Wellen durch zwei Antriebsmaschinen vorliegen.
Das Medium strömt durch die Leitschaufeln 36 und anschließend durch die Laufschaufeln 26, 29, 27 und 30 und verläßt den Verdichter über den Abführungsstutzen37. Die Laufkränze mit den Schaufeln 26 und 27 sind an der Scheibe 28 und die Laufkränze mit den Schaufeln 29 und 30 an der Scheibe 31 befestigt. Die Scheibe 28 ist mit der Hohlwelle 33 und die Scheibe 31 ist mit der Innenwelle 32 fest verbunden. Zwischen den beiden Wellen 32 und 33 ist ein Lager 34 vorgesehen. Das Verdichtergehäuse ist mit 35 bezeichnet. Auch hier können die beiden Wellen 32 und 33 von zwei getrennten Kraftmaschinen angetrieben werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Gegenlauf-Verdichter oder -Pumpe mit Schaufeln von Tragffügelprofil, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Läufer unabhängig vom anderen angetrieben und stillgesetzt werden kann und daß die Förderhöhe des einen Läufers etwa halb so groß wie diejenige des anderen Läufers ist.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Läufer von ein und demselben Motor getrieben werden und jeder von ihnen unabhängig vom anderen mit dem Motor gekuppelt und entkuppelt werden kann.
3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise jeder Läufer mit je einem Motor (11, 12) fest gekuppelt ist (Fig. 1).
4. Maschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor bzw. die Motoren Kurzschlußanker hat bzw. haben.
5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor bzw. die Motoren Polumschaltung hat bzw. haben.
6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Läufer radial durchströmt werden (Fig. 1 bis 4, 6, 7).
7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Läufer von ein und derselben Seite angetrieben werden und die Welle (3) des einen Läufers in der hohlen Welle (4) des anderen Läufers gelagert ist (Fig. 1, 2, 6). B.
Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Hohlwelle (4) über ein Kegelradgetriebe (10) angetrieben wird (Fig. 1).
9. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Läufer zentripetal durchströmt werden (Fig. 7, 8).
10. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Läufer zentrifugal durchströmt werden und ein Drallregler (14, 25) in der Zuströmung (Zuführungsstutzen 13, 25) angeordnet ist (Fig. 1, 3).
11. Maschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Läufer zwei Schaufelkränze (26, 27; 29, 30) hat, zwischen denen ein Schaufelkranz (29, 27) des anderen Läufers angeordnet ist (Fig. 7). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 169 854; britische Patentschrift Nr. 135 676; französische Patentschrift Nr. 524173; schweizerische Patentschrift Nr. 310 936; USA.-Patentschrift Nr. 2 712 895; P f 1 e i d e r e r, »Die Kreiselpumpen für Flüssigkeiten und Gase«, Verlag Springer, 1949, S. 172.