DE338108C - Kreiselverdichter fuer hohen Druck - Google Patents

Kreiselverdichter fuer hohen Druck

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DE338108C
DE338108C DE1919338108D DE338108DD DE338108C DE 338108 C DE338108 C DE 338108C DE 1919338108 D DE1919338108 D DE 1919338108D DE 338108D D DE338108D D DE 338108DD DE 338108 C DE338108 C DE 338108C
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00Pumping installations or systems
    • F04D25/02Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/024Units comprising pumps and their driving means the driving means being assisted by a power recovery turbine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08Centrifugal pumps
    • F04D17/10Centrifugal pumps for compressing or evacuating
    • F04D17/12Multi-stage pumps
    • F04D17/122Multi-stage pumps the individual rotor discs being, one for each stage, on a common shaft and axially spaced, e.g. conventional centrifugal multi- stage compressors
    • F04D17/125Multi-stage pumps the individual rotor discs being, one for each stage, on a common shaft and axially spaced, e.g. conventional centrifugal multi- stage compressors the casing being vertically split

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

Description

  • Kreiselverdichter für hohen Druck. Es ist das Bestreben, die Zahl der Laufräder bei Kreiselverdichtern möglichst gering zu halten, um eine einfache und billige Maschine zu erzielen. Die bislang angewandten Mittel (Verbesserung der Schaufelförden, Erhöhung der Umdrehungszahl usw.) konnten jedoch die Zahl nicht unter 8 bis ro Laufräder bei etwa B Atm. Druck herunterbringen. Eine Verminderung der Räderzahl auf etwa die Hälfte, also z. B. bei 8 Atm. Druck auf 5 bis 6 Räder insgesamt, wird erreicht durch- die Anordnuriä eines mehrfach nacheinander von derselben Luftmenge teilweise beaufschlagten und deshalb mehreren Einzelrädern gleichwertigen Hochdruckrades im Anschluß an einen Niederdruckteil, der in bekannter Weise aus mehreren Einzelrädern zusammengesetzt ist. Die Luft durchströmt hierbei zunächst die Niederdruckstufen, wobei sie (beispielsweise auf 3 Atm.) vorverdichtet wird und tritt dann durch einen Kanal, der eine teilweise Beaufschlagung bewirkt, in das Hochdruckrad ein. Nach dessen Verlassen wird die Luft zur Mitte dieses Rades zurückgeführt und durchströmt es von neuem, worauf der Vorgang noch mehrere Male wiederholt werden kann, so daß in diesem einen Hochdruckrad eine Drucksteigerung auf beispielsweise 8 Atm. erreicht wird. Die Gesamtanordnung der Leit- und Laufkanäle ist dabei so gewählt, daß insgesamt das Rad voll beaufschlagt -ist, indem sich die Einzelbeaufsrhlagungen zu einer vollen Beaufschla7gung ergänzen. Ein solches Hochdruckrad ist als Förderorgan einer Kreiselpumpe schon -früher bekannt geworden; -neu ist es jedoch bei Verdichtern und besonders in der geschilderten Vereinigung mit einem Niederdruckteil gewöhnlicher Bauart, was eine Zahl .von baulichen und betrieblichen Vorteilen mit sich bringt, die diese Anordnung besonders günstig erscheinen lassen.
  • Damit die Urnführungs- und Leitkanäle für das Hochdruckrad bequem untergebracht werden' können, ist das Rad fliegend auf der Verdichterwelle angeordnet, und die Kanäle liegen sämtlich in einem deckelartigen Gehäuse, das in achsiäler Richtung über bzw. an. das Rad geschoben werden kann. Hierdurch wird ermöglicht, daB die zwischen dem Rad und den beiderseits angrenzenden Wandungen nötigen Dichtungen mit parallel zur Achse gerichteten Kämmen angebracht werden können, die ein Überströmen der Luft in unbeabsichtigter Weise verhindern sollen.
  • Außer den vorerwähnten Vorteilen der einfachen und verkürzten Bauart wird ferner noch erreicht, daß solche Verdichter für geringere Luftmengen gebaut werden können. Die untere Grenze für die Fördermenge von Kreiselverdichtern ist bisher dadurch gegeben, daß die Breite der Schaufelkanäle, also die Höhe der Schaufeln, gemessen in achsialer Richtung, nicht unter einem gewissen Maß ausführbar ist. Hierbei sind die Räder voll beaufschlagt. Wird nun gemäß der Erfindung das mehrmals teilweise beaufschlagte Rad verwendet, so läßt sich ein solches noch für eine Verdichtergröße bauen, die einen Bruchteil der sonst üblichen geringsten Fördermeng-e leistet, entsprechend der bei gleicher Schaufelhöhe, aber teilweiser Deauf- -sehlagung durch das Rad strömenden verringerten Luftmenge. Bei sehr kleinen Fördermengen und entsprechendem Druck könnte. man für den ganzen Verdichtungsvorgang sogar mit einem solchen Rad auskommen.
  • Der in bekannter Weise aus mehreren normalen Rädern bestehende Niederdruckteil ist zwischen den zwei Lagern des Verdichters auf der Welle untergebracht. Durch diese Anordnung (Niederdruckteil zwischen den Lagern, Hochdruckteil fliegend außerhalb des einen Lagers) ergibt sich eine verhältnismäßig kurze Lagerentfernung und dadurch kurze starre Welle, deren kritische Drehzahl hoch liegt, was sehr erwünscht ist.
  • Die erwähnte eigenartige, mehrfache und teilweise (insgesamt etwa volle) Beaufschlagung des Hochdruckrades macht es empfehlenswert, möglichst eine gleichbleibende Luftmenge fördern zu lassen, da andernfalls die richtige Strömunder Luft, wie weiter unten erläutert ist, in Frage gestellt wird. Infolgedessen ist auch eine Regelung der Fördermenge durch Veränderung der Drehzahl oder Drosselung der Luftwege nur in begrenztem Maße angängig. Um nun bei vermindertem Druckluftverbraüch ein wirtschaftliches Arbeiten mit dem Verdichter zu erzielen, wird in vorteilhafter Weise die nicht nötige Luft zum Antrieb eines Turbinenrades verwendet, das im Saugraum des Verdichters eingebaut ist. Die überflüssige Druckluft leistet hier Arbeit entsprechend der in ihr aufgespeicherten Energie und tritt in den Verdichterkreislauf zurück.
  • In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt. Fig. r zeigt einen Längsschnitt durch den gesamten Verdichter, Fig. 2 einen solchen nur .durch den Hochdruckteil. Fig.3 ist ein Querschnitt in größerem Maßstab durch das Rad der Hochdruckstufe, Fig. q. ein ebensolcher durch die Leitkanäle des deckelartigen Hochdruckgehäuses.
  • Es ist a das Gehäuse des Niederdruckteiles, dem bei s die Luft zugeführt wird. Bei g verläßt die vorverdichtete Luft den Niederdruckteil, strömt durch den Kühler h und. tritt bei i. in die Hochdruckstufe. In den Lagern c und d ist die Welle b gelagert, die die vier Niederdruckräder f, f2, f3 und f4 trägt, die in bekannter Weise hintereinander geschaltet sind unid deren Bauart und Arbeitsweise sich nicht von den bisherigen Bauarten unterscheidet. Bei A ist die Antriebsmaschine angeschaltet. In dem Saugraum t ist .das Turbinenrad e angeordnet, welches durch die Düsen r beaufschlagt wird; die Zuführung der Druckluft hierfür erfolgt durch die Rohrleitung-p. Zur Regelung sind Ventile q eingeschaltet. Das Hochdruckrad 1 ist auf dem über das Lager o hinausragenden Wellenende fliegend angebracht. Das Gehäuse k mit den Leitkanälen 5, 6, 7 und 8 ist in achsialer Richtung über das Rad geschoben und an den Flanschen i4 des Niederdruckgehäuses a befestigt.
  • Zur Erläuterung der Einzelheiten dieser Stufe sowie des Betriebes sei auf die Fig. 3 und q. verwiesen. Durch den Stutzen i tritt die verdichtete Luft in den Raum 5, der in der Mitte des Rades abgeteilt ist. Von hier wird die Luft durch das Rad abgesaugt und durch den Diffusor y, in den die Leitschaufeln z eingebaut sind, in den Raum 5' gefördert, von wo sie nach Raum 6 in der Radmitte zurückgeführt wird. Von hier gelangt die Luft erneut in das Rad und kommt nach 6", dann nach 7, von dort nach 71, nach 8 und 81 und verläßt den Verdichter, um durch die Leitung O zur Verbrauchsstelle @zu gelangen.
  • Die Leitkanäle sind unter sich durch die Wände in abgeteilt. Der Luftweg ist in Fig. .4, in welcher das Rad .hinter der Zeichenebene zu denken ist, durch Pfeilstriche eingezeichnet. Die Breite der Räume 5; 6,: 7 und 8 und 5', 6'1, 7,1 und 8', gemessen am .jeweiligen inneren oder äußeren Radumfang, nimmt stufenweise, entsprechend der fortschreitenden Luftverdichtung ab.
  • Damit nicht in ungewollter Weise. eine Luftströmung aus einem Raum mit höherem Druck in einen solchen mit geringerer Spannung eintritt, sind die Scheidewände in, dort wo das Laufrad l durch sie hindurchtritt, zur besseren Abdichtung verbreitert bzw. mit Lappen versehen. Diese Stellen sind in-Fig. 2 und 3 mit x und' w bezeichnet. Die Breite dieser Dichtungsstellen ist so bemessen, daß bei keiner Radstellung ein ungehindertes Rückströmen der Luft eintreten kann, sondern stets mindestens eine Radschaufel an den Verbreiterungen x bzw. Lappen w anliegt. Besonderes Augenmerk ist auch auf die richtige gegenseitige Lage der Wände in bzw. der daran angebrachten Dichtungsstücke x und w zu richten. Damit beispielsweise nicht aus dem Raum 5 nach 61. oder 81 gefördert werden kann, sondern nur nach 51, ist, ausgehend vorn den äußersten Punkten des Raumes 5 - in der Fi.g. 3 mit v, und v2 bezeichnet - der absolute Luftweg im Gehäuse festzustellen, und die äußersten Kanten, des Raumes 5' bzw. der ihn begrenzenden, Wandungen sind so zu legen, daß sie auf den Grenzlinien des Luftstromes liegen. Diese Grenzlinien, ausgehend z. B. für Raum 5 von v1 und v2, sind in Fig. 3 für alle Räume eingezeichnet und ihnen entsprechend die Wandstücke w und x gelegt. Für Raum-51 sind beispielsweise so die Punkte vg und v4 gefun-. den. Die Abdichtung dieser Stellen kann noch verbessert werden, «renn man auf den Lappen x und w gegen die Radumfänge Laby= rinthe in Richtung parallel zur Wellenachse anordnet.
  • Es ist nun klar; daß die vorerwähnten absoluten Luftwege sich verschieben, wenn die Luftgeschwindigkeit im Rad, sei es durch Änderung der Drehzahl oder durch Schwanken der Luftmenge, größer oder kleiner wird. In einem solchen Fall wird bei größeren Abweichungen der Luftstrom im Rad nicht genau den berechneten Wegen folgen, und die Wandstücke x würden nicht mehr genau an der richtigen Stelle liegen. Dieses muß aber möglichst vermieden werden und das einfachste Mittel hierzu ist, die Drehzahl und die Luftmenge, also die Förderbedingungen des Verdichters stets gleichmäßig zu erhalten. Auf diese Weise ist man gegen unrichtige Strömungen im Rade sicher geschlitzt. Die bei verringertem Druckluftbedarf nicht benötigte Luft wird (wie schon oben erwähnt) dadurch nutzbar gemacht, daß sie in einem Turbinenrad auf der Verdichterwelle Arbeit leistet. In Fig. z und :2 ist 7a der Stutzen, durch welchen die nicht benötigte Druckluft der Turbine e zugeführt wird.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Kreiselverdichter für hohen Druck, dadurch gekennzeichnet, daß an einem mehrstufigen Niederdruckteil ein Hochdruckkreiselrad (l) angebaut ist, welches von dem Strom der im Niederdruckteil verdichteten Luft in teilweiser Beaufschlagung mehrmals nacheinander in bekannter Weise durchströmt wird und unabhängig vom Bedarf an Druckluft stets mit gleicher, dem Höchstbedarf entsprechender Drehzahl läuft, wobei die überschüssige Druckluft in ebenfalls bekannter Weise zu einem auf der Verdichterwelle im Saugram (t) sitzenden Turbinenrad (e) geleitet wird, an das sie die ihr innewohnende Energie nutzbringend abgibt.
DE1919338108D 1919-05-20 1919-05-20 Kreiselverdichter fuer hohen Druck Expired DE338108C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4118786A1 (de) * 1991-06-07 1992-12-17 Becker Kg Gebr Gaslaser, insbesondere axialstromgaslaser
WO2011032549A1 (de) * 2009-09-21 2011-03-24 Man Diesel & Turbo Se Axial-radial-strömungsmaschine

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US5303253A (en) * 1991-06-07 1994-04-12 Gebr. Becker Gmbh & Co. Flowing gas laser
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