DE1110810B - Counter-rotating compressor or pump - Google Patents

Description

Gegenlauf -Verdichter oder -Pumpe Die Erfindung betrifft einen Gegenlauf-Verdichter oder eine Gegenlauf-Pumpe mit Schaufeln von Tragfiügelprofil.Counter-rotation compressor or pump The invention relates to a counter-rotation compressor or a counter-rotating pump with blades from a supporting wing profile.

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.In the known compressor of this type, each rotor is of one Electric motor driven and the electric motors have variable, equal to each other Rotational speed. Motors of continuously variable speed of course allow any delivery height and any delivery rate of the compressor, namely any shift in the delivery rate-delivery head characteristic of the compressor; but they are expensive. Motors with continuously variable speed can be dispensed with to make is the object of the invention.

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.Constant change in the characteristic is due to some extent Twist control possible, but this scope is often not sufficient. The invention uses hence a different means in the first place.

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.The invention assumes that there is a certain restriction in the operational possibilities is admissible, namely that not infinitely many, but only three characteristic curves are necessary, that for a given delivery rate three different delivery heights are sufficient are.

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.The invention consists in that each runner is independent of the other can be driven and stopped and that the head of a runner is about half the size of the other runner's. With a given delivery rate is the delivery head of the machine when only the first runner is in operation is, only one third and then, if only the second rotor rotates, two thirds, but then, when both rotors are rotated, three thirds of the total delivery head.

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.The drive can happen in two ways: Either by both rotors are driven by one and the same motor and each of them is independent can be coupled and uncoupled from the other with the engine, or by this, that each runner is permanently coupled to a motor in a manner known per se. The first of these types requires a reverse gear and two releasable clutches and is therefore not so cheap; the second type is preferable.

Es empfehlen sich um der Einfachheit und Billigkeit willen Kurzschlußankermotoren, wie bei Verdichtern bis zu großen Leistungen üblich.For the sake of simplicity and cheapness, squirrel cage armature motors are recommended, as usual with compressors up to large capacities.

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.If three different delivery heads for a given delivery rate, So three characteristics, not enough, you can use pole-changing motors; you then reach six (with single pole switching) or even more (with multiple Pole switching) characteristics. It is recommended radial, namely z. B, centripetal Flow through the rotor, the latter especially in the case of compressors, because then the flow cross-sections decrease according to the volume. However, it is also centrifugal Design cheap; because if then, as known from another centrifugal compressor, the runners are driven from one and the same side and the shaft from one side The rotor is mounted in the hollow shaft of the other rotor, can be connected to the drive-free Arrange a swirl regulator on the side of the runner in a manner known per se.

Die Zeichnung zeigt mehrere Bauarten erfindungsgemäßer Radialverdichter.The drawing shows several types of centrifugal compressors according to the invention.

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.1 shows a longitudinal section through a two- stage centrifugal flow compressor. The rotor blades 2 of the first stage are attached to the disk 1. The disk 1 is driven by the inner shaft 3. This shaft 3 is located within a hollow shaft 4, to which the disk 5 with the rotor blades 6 for the second, that is to say the outer stage, is attached. A bearing 7 for the inner shaft 3 is located inside the hollow shaft 4, the other bearing 8 in the housing 9 of the compressor. The hollow shaft 4 is driven by the electric motor 11 via a bevel gear 10, which translates into slow speed in a ratio of 1: 3. The inner shaft 3 is driven directly by the electric motor 12. In the inflow, that is to say in the feed connection 13, an inlet swirl regulator 14 is provided for regulation in the partial load area. The guide vanes 15, which are located between the rotor blades 2 and 6, are firmly connected to the housing 9. The rotors of this compressor are therefore driven from one and the same side. The two-stage centrifugal flow-through centrifugal compressor according to FIG. 2 (longitudinal section through part of the machine) and FIG. 3 (cross section through the blades) also has two opposing disks with rotating blades, but no guide blades. The radially inner raceway consists of the rotor blades 16, which are fastened to the disk 18, and the outer raceway consists of the rotor blades 17, which are fastened to the disk 19. The disk 18 is firmly connected to the inner shaft 20 and the disk 19 to the hollow shaft 21. 22 is a bearing provided between the two shafts 20, 21. The compressor housing is denoted by 23, the feed nozzle with 24 and the inlet swirl regulator with 25. The two shafts 20 and 21 can be driven by two separate engines, as in the case of the compressor according to FIG. 1. From Fig. 3, the wing profile shape of the blades 16, 17 and the directions of rotation (see the two arrows 38 and 39) can be seen.

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. 4, for the compressor according to FIGS. 2 and 3, the speed triangles for the two stages 1 and II are shown for the entry into the rotor blades and the exit from the rotor blade. The delivery head is H = 1lg (u @ 2 c ", - u, c",). Furthermore, 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.In Fig. 5, the throttle curves for a two-stage centrifugal compressor according to the invention with delivery heads according to the invention are shown over the delivery rate V. Curve a is driven with the radially inner impeller, curve b with the radially outer impeller and the third curve ° a + b when operating with both wheels. Thus, the optimum point C and the two points A and B can be driven.

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.At least one of the runners can have two blade rings. between which a blade ring of the other rotor is arranged. This is according to Fig. 6 and 7 the case. There is a centripetal compressor with two each Steps per counter-rotating disc. In Fig. 6 a part of the compressor is in longitudinal section shown. 7 shows a cross section through the blades. The two over the inner shaft 32 operated stages are operated by the two via the hollow shaft 33 Levels able to work independently. Here, too, as in the case of FIGS. 1 and 2, it can be separated The two shafts are driven by two prime movers.

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.The medium flows through the guide vanes 36 and then through the rotor blades 26, 29, 27 and 30 and leaves the compressor via the discharge connection 37. The running rings with the blades 26 and 27 are attached to the disk 28 and the running rings with the blades 29 and 30 are attached to the disk 31. The disk 28 is connected to the hollow shaft 33 and the disk 31 is firmly connected to the inner shaft 32. A bearing 34 is provided between the two shafts 32 and 33. The compressor housing is denoted by 35. Here, too, the two shafts 32 and 33 can be driven by two separate prime movers.

Claims (11)

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. PATENT CLAIMS: 1. Counter-rotating compressor or pump with blades of wing profile, characterized in that each runner is independent of the other can be driven and stopped and that the head of a runner is about half the size of the other runner's. 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. 2. Machine according to claim 1, characterized in that both runners are driven by one and the same motor and each of them is coupled and uncoupled to the engine independently of the other can be. 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). 3. Machine according to claim 1, characterized in that in per se As is known, each rotor is permanently coupled to a motor (11, 12) each (Fig. 1). 4. Maschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor bzw. die Motoren Kurzschlußanker hat bzw. haben. 4. Machine according to claim 2 or 3, characterized in that the motor or the motors have short-circuit armatures. 5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor bzw. die Motoren Polumschaltung hat bzw. haben. 5. Machine according to claim 4, characterized marked that the motor or motors has or have pole changing. 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). 6th Machine according to one of claims 1 to 5, characterized in that in itself In a known manner, the runners are radially traversed (FIGS. 1 to 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. 7. Machine according to claim 6, characterized in that the runners are driven from one and the same side and the shaft (3) of one rotor is mounted in the hollow shaft (4) of the other rotor (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). machine according to claim 7, characterized in that the hollow shaft in a known manner (4) is driven via a bevel gear (10) (Fig. 1). 9. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Läufer zentripetal durchströmt werden (Fig. 7, 8). 9. Machine according to claim 6, characterized in that the rotor is centripetal in a manner known per se flowed through (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). 10. Machine according to claim 6, characterized in that that in a manner known per se the runners are flowed through centrifugally and a Swirl regulator (14, 25) is arranged in the inflow (supply nozzle 13, 25) (Figures 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. 172.11. Machine according to claim 9 or 10, characterized in that at least one of the runners has two blade rings (26, 27; 29, 30), between which a blade ring (29, 27) of the other rotor is arranged (Fig. 7). Considered publications: German Patent No. 169 854; British Patent No. 135,676; french Patent No. 524173; Swiss Patent No. 310 936; U.S. Patent No. 2,712,895; P f 1 e i d e r e r, »The centrifugal pumps for liquids and gases«, Verlag Springer, 1949, p. 172.