DE968101C - Einrichtung an radialen Kreiselverdichtern und -pumpen zur Umsetzung von kinetischer Energie des Stroemungsmittels in Druckenergie - Google Patents

Einrichtung an radialen Kreiselverdichtern und -pumpen zur Umsetzung von kinetischer Energie des Stroemungsmittels in Druckenergie

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DE968101C
DE968101C DEE3409A DEE0003409A DE968101C DE 968101 C DE968101 C DE 968101C DE E3409 A DEE3409 A DE E3409A DE E0003409 A DEE0003409 A DE E0003409A DE 968101 C DE968101 C DE 968101C
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    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/441Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
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Description

  • Einrichtung an radialen Kreiselverdichtern und -pumpen zur Umsetzung von kinetischer Energie des Strömungsmittels in Druckenergie Die Erfindung betrifft eine Einrichtung an radialen Kreiselverdichtern und -pumpen zur Umsetzung von kinetischer Energie des Strömungsmittels in Druckenergie, welche in Strömungsrichtung sich erweiternde Verzögerungskanäle aufweist, die sich ans Laufrad ohne vorgelagerte Teilspiralen anschließen.
  • Bei radialen Kreiselverdichtern, nachstehend kurz »Radialverdichter« genannt, macht die kinetische Austrittsenergie des Strömungsmittels aus dem Laufrad in der Regel noch einen verhältnismäßig hohen Anteil der gesamten Arbeitsaufnahme des Rades aus. Es ist daher wichtig, daß diese kinetische Energie soviel wie möglich und bei kleinsten Verlusten in Druckenergie umgesetzt wird.
  • Zu diesem Zwecke ist die Geschwindigkeitsenergie schon in beschaufelten Austrittsleitapparaten in Druckenergie umgesetzt worden. Solche beschaufelte Leitapparate weisen eine verhältnismäßig große Anzahl von in Strömungsrichtung sich erweiternden Verzögerungskanälen auf, welche am Laufradumfang dicht aufeinanderfolgen und sich ohne vorgelagerte Teilspiralen ans Laufrad anschließen. Es sind derartige Leitapparate bekanntgeworden, bei denen die Teilung auf dem Eintrittskreis weniger als das Dreifache der lichten Austrittsbreite der Laufradkanäle beträgt. Das mit hoher Geschwindigkeit aus dem Laufrad austretende Fördermittel hat daher in Umfangsrichtung einen im Vergleich zur Kanalbreite nur kurzen Weg zu durchlaufen, bis es in die Verzögerungskanäle gelangt.
  • Bei derartigen beschaufelten Leitapparaten bisher bekannter Art weisen die Querschnitte der Verzögerungskanäle in der Regel Rechteckform auf. In den Ecken solcher Rechtecke sammeln sich aber die Grenzschichten der aneinanderstoßenden Wände an, was zu einer frühzeitigen Ablösung der Strömung in den betreffenden Gebieten und zusammenhängend damit zu einer Verschlechterung des Umsetzungsgrades der Geschwindigkeitsenergie in Druck führt.
  • Bei solchen Leitapparaten ist schon vorgeschlagen worden, die Schaufelzahl derart zu wählen, daß der Eintrittsquerschnitt des Verzögerungskanals quadratisch wird. Auch wenn die lichte Weite des Leitapparates in axialer Richtung, wie es oft üblich ist, etwas größer gewählt wird als die lichte Austrittsbreite der zugehörigen Laufradkanäle, ist dann die Fläche des Eintrittsquerschnittes des Verzögerungskanals kleiner als die doppelte Fläche des mit der erwähnten lichten Austrittsbreite gebildeten Quadrates. Mit der quadratischen Form des Eintrittsquerschnittes wird wohl erreicht, daß der Anfang des Kanals strömungsmäßig günstig ist. Da aber die Kanäle zur Erreichung einer bestimmten Verzögerung trotz erhöhter Schaufelzahl nicht verkürzt werden können, ergibt sich im gesamten eine Erhöhung der von der Strömung bestrichenen Oberfläche und damit auch eine Erhöhung der Reibungsverluiste. Außerdem gehen die quadratischen Querschnitte allmählich in Rechteckquerschnitte über, was sich bei geraden Verzögerungskanälen in dem Sinne ungünstig auswirkt, daß die Strömung dazu neigt, sich gegen eine der Schmalseiten des Rechtecks anzuliegen, wobei an der gegenüberliegenden Seite sogar Rückströmung auftreten kann. Die Verzögerungswirkung wird dabei beeinträchtigt.
  • Soll der Strömung im Leitapparat noch eine Ablenkung in Richtung des Radumfanges erteilt werden, so sind die schon anfänglich oder zumindest in ihrem weiteren Verlauf rechteckige Form annehmenden Kanalquerschnitte so zur Krümmung orientiert, daß die schmale Seite der Rechtecke senkrecht zur Krümmungsachse steht. Solche Hochkantkrümmer weisen aber bekanntlich hohe Strömungsverluste auf.
  • Eine andere bekannte Maßnahme für die Umsetzung der kinetischen Energie des Strömungsmittels in Druckenergie besteht darin, die Strömung nach dem Austritt aus dem Laufrad in einem Spiralgehäuse zu sammeln und sie darauf in einem an das Spiralgehäuse anschließenden geradachsigen Verzögerungskanal von Kreisquerschnitt zu verlangsamen. In Anlehnung an solche Bauweisen ist auch schon vorgeschlagen worden, das Strömungsmittel nach dem Austritt aus dem Laufrad in mehrere am Umfang verteilte Teilspiralen gelangen zu lassen, an welche sich geradachsige Verzögerungskanäle von vorzugsweise Kreisquerschnitt oder gegebenenfalls auch von elliptischem Querschnitt anschließen, deren große Achse jede Lage haben kann. Auch sind Ausführungen bekanntgeworden, bei denen das Fördermittel nach Durchlaufen von Teilspiralen in Verzögerungskanäle mit gekrümmter Achse und verschiedener Querschnittsform, wie trapezförmig, mehr oder weniger rechteckig, oval oder kreisrund, gelangt.
  • Im weiteren ist bei einem Schleuderverdichter mit konisch schraubenförmigem Strömungsverlauf schon vorgeschlagen worden, das Fördermittel nach dem Austritt aus dem Laufrad durch Auffangkanäle bei annähernd gleichbleibender Geschwindigkeit in annähernd achsenpar allele Richtung umzulenken und darauf in geradachsigen Verzögerungskanälen von Kreisquerschnitt zu verlangsamen.
  • Solche Anordnungen ergeben in den Verzögerungskanälen selbst wohl günstige Verhältnisse, dagegen werden die Teilspiralen bzw. die das Fördermittel in die achsenparalle Richtung umlenkenden Auffangkanäle, insbesondere bei schmalen Rädern, im Verhältnis zu ihrem lichten Durchmesser ziemlich lang und ergeben dann, insbesondere da sie sich an den Stellen der größten Geschwindigkeit befinden, noch ins Gewicht fallende, zusätzliche Verluste, die zu jenen, die in den eigent-1ichen Verzögerungsikamälien aruftreten, hinzukommen.
  • Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, eine Einrichtung zu schaffen, bei welcher die Vorteile eines praktisch unmittelbaren Übertritts der Strömung vom Laufrad in die Verzögerungskanäle unter Vermeidung von mit hoher Geschwindigkeit durchströmten Teilspiralen mit einer strömungstechnisch günstigen Form der Verzögerungskanäle selbst vereinigt sind und bei welcher sich die Energieumsetzung auch bei kleinsten Abmessungen, also bei kleinstem Werkstoffaufwand, erreichen läßt. Eine Einrichtung an radialen Kreiselverdichtern und -pumpen zur Umsetzung der kinetischen Energie des Strömungsmittels in Druckenergie mit sich ans Laufrad ohne vorgelagerte Teilspiralen anschließenden und in Strömungsrichtung sich erweiternden Verzögerungskanälen, bei welcher die Teilung auf dem Eintrittskreis der Verzögerungskanäle höchstens das Dreifache der lichten Austrittsbreite der Laufradkanäle beträgt und der Eintrittsquerschnitt des einzelnen Verzögerungskanals eine Fläche hat, die kleiner ist als die doppelte Fläche des mit der lichten Austrittsbreite der zugeordneten Laufradkanäle gebildeten Quadrates, weist nun erfindungsgemäß die folgenden Merkmale auf Der Eintrittsquerschnitt des einzelnen Verzögerungskanals hat mindestens angenähert Kreisform, und der Austrittsquerschnitt des einzelnen Verzögerungskanals beträgt mindestens das Dreifache seines Eintrittsquerschnittes. Die Verzögerungskanäle sind ferner entweder mit gerader Achse unter Beibehaltung mindestens angenähert kreisförmigen Querschnittes ausgebildet oder mit gekrümmter Achse und einem vom Ein- bis zum Austritt der Strömung von angenähert Kreisform in eine ellipsenähnliche Form übergehenden Querschnitt, deren größere Achse senkrecht zur Krümmungsebene steht und zur kleineren Achse ein Verhältnis hat, welches das Verhältnis des gesamten Ablenkungswinkels zu einem rechten Winkel um mindestens den Wert i übertrifft.
  • Eine solche Ausbildung der Verzögerungskanäle gestattet auch eine Anpassung an verschiedene Erfordernisse für die Weiterführung des Strömungsmittels, sei es dessen Ablenkung in eine den Verzögerungskanälen nachgeschaltete Spirale oder zu einer nachfolgenden Stufe. Bei genau kreisförmigem Eintrittsquerschnitt würden natürlich zwischen den einzelnen Kanälen am Eintritt seitlich verdickte Stege entstehen. Diese werden aber zweckmäßig zugeschärft, so daß der Kanalquerschnitt unmittelbar am Eintritt etwas von der Kreisform abweicht und sich mehr einem Quadrat nähert.
  • Bei der Ausführung der Verzögerungskanäle mit gerader Achse erhalten diese somit auf ihrer ganzen Länge mindestens angenähert kreisförmigen Querschnitt. Die Kanäle erweitern sich also in beiden Querrichtungen, und es wird nun eine rasche Verzögerung des Strömungsmittels erreicht, so daß trotz einer Erweiterung auf mindestens den dreifachen Eintrittsquerschnitt die Kanäle wesentlich kürzer werden als bei den bisher bekannten beschaufelten Leitapparaten. Es wird so die von der Strömung bestrichene gesamte Kanaloberfläche und damit auch der Reibungsverlust vermindert.
  • Die erfindungsgemäße Verzögerungseinrichtung weist also, im Gegensatz zu den bekannten Einrichtungen mit Teilspiralen, Verzögerungskanäle mit verhältnismäßig kleinem Eintrittsquerschnitt auf, dessen Durchmesser in die Größenordnung der Austrittsbreite des zugeordneten Laufrades fällt. Die Kanallängen werden auch entsprechend kurz. Es ist möglich, auch bei starker Verzögerung des Strömungsmittels, d. h. bei einem Austrittsquerschnitt des Kanals, der größer als das Dreifache seines Eintrittsquerschnittes ist, mit geringen Dimensionen der Verzögerungseinrichtung und somit auch des Maschinengehäuses auszukommen. Besonders bei hohen Drücken des Arbeitsmittels wirkt sich dies in zweifacher `'eise im Sinne einer Ersparnis von Werkstoff aus. indem sowohl der Durchmesser des Gehäuses als auch die zur Aufnahme eines bestimmten Druckes aus Festigkeitsgründen erforderliche Wandstärke kleiner werden.
  • Für die Strömung ergibt sich auch der Vorteil, daß infolge der Vielzahl der Kanäle das Strömungsmittel sich gleichmäßig über den Austrittsquerschnitt der Verzögerungseinrichtung verteilt.
  • Untersuchungen an Verzögerungskanälen haben gezeigt, daß eine Beibehaltung des kreisförmigen oder angenähert kreisförmigen Querschnittes über die ganze Kanallänge nur bei einem Kanal mit gerader Achse von Vorteil ist. Ist die Achse dagegen gekrümmt, so erweist es sich, daß die Strömung dazu neigt, sich auf der vom Krümmungsmittelpunkt abgewendeten Seite des Kanals anzulegen, während sich auf der Innenseite ein Rückströmgebiet ausbilden kann. Der Umsetzungswirkungsgrad der Verzögerungseinrichtung vermindert sich dabei beträchtlich. Eine solche Erscheinung kann indessen dadurch vermieden werden, daß man den Querschnitt des Verzögerungskanals in der Strömungsrichtung allmählich von einem kreisförmigen oder angenähert kreisförmigen Querschnitt in einen ellipsenähnlichen Querschnitt übergehen läßt, wobei dessen größere Achse senkrecht zur Krümmungsebene steht. Es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, bei einer Ablenkung der Strömung im Verzögerungskanal um 9o° das Verhältnis der größeren Achse zur kleineren Achse des ellipsenähnlichen Querschnittes auf mindestens den Wert 2 festzulegen. Bei geringeren Ablenkungen des Strömungsmittels im Verzögerungskanal ist auch ein Übergang auf einen weniger langgestreckten ellipsenähnlichen Querschnitt erforderlich.
  • Dadurch, daß nun bei der erfindungsgemäßen Einrichtung auch Bauarten mit Verzögerungskanälen eingeschlossen sind, welche eine gekrümmte Achse aufweisen und mit einem vom Einbis zum Austritt der Strömung von angenähert Kreisform in eine ellipsenähnliche Form übergehenden Querschnitt ausgebildet sind, deren größere Achse senkrecht zur Krümmungsebene steht und zur kleineren Achse ein Verhältnis hat, welches das Verhältnis des gesamten Ablenkungswinkels zu einem rechten Winkel um mindestens den Wert i übertrifft, wird nun die Möglichkeit gegeben, in den Verzögerungskanälen selbst schon die Strömung in eine gewünschte Abströmrichtung mit bestem Wirkungsgrad abzulenken. Damit können besondere Schaufelgitter, welche beispielsweise den Drall des Fördermittels bei einer Zuleitung zu einer nachfolgenden Stufe aufzuheben oder ihn gegebenenfalls bei der Überführung in ein Spiralgehäuse noch zu vergrößern hätten, entbehrt werden.
  • In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht, an Hand welcher das Wesen der Erfindung nun erläutert werden soll. Es zeigt Fig. i einen Teil eines axialen Schnittes nach der Linie 1-I der Fig. 2 durch die beiden letzten Stufen eines mehrstufigen Radialverdichters, wobei die Verzögerungseinrichtung der letzten Stufe der Fig. 2 und diejenige der zweitletzten Stufe als Variante der Verzögerungseinrichtung der Fig.7 entspricht, Fig.2 einen Teil eines Schnittes nach der Linie II-II der Fig. i, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2, Fig. q. einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 2, Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. i, Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. i und Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII der Fig. i ; Fig. 8 und 9 zeigen Schnitte durch zwei weitere Ausbildungen von Verzögerungskanälen; Fig. io, ii und i2 zeigen eine Verzögerungseinrichtung, die insbesondere für die Umlenkung des Fördermittels in eine nachfolgende Verdichterstufe geeignet ist, wobei Fig. io einen Schnitt nach der Linie X-X der Fig. ii durch die Verdichterachse, Fig. i i einen Schnitt nach der Linie XI-XI der Fig. io und Fig. 12 einen Schnitt nach der Linie XII-XII der Fig. i zeigt.
  • Es wird vorerst auf die Fig. i bis 6 Bezug genommen. In diesen Figuren bezeichnet i das zweitletzte und 2 das letzte Laufrad eines mehrstufigen Radialverdichters, der ein Medium in Richtung der Pfeile A fördert. Diese Laufräder i und 2 drehen sich in Richtung des Pfeiles B der Fig. 2. Jeder Verdichterstufe ist ein das Laufrad der betreffenden Stufe in der Umfangsrichtung umgebender Kanalkörper zugeordnet. Der dem Laufrad i zugeordnete Kanalkörper ist mit dem Bezugszeichen, und der dem Laufrad 2 zugeordn@°teKanalkörper mit dem Bezugszeichen 4 belegt. Diese Kanalkörper 3 und 4 sind zweiteilig ausgebildet, wobei die Trennebene zweckmäßig in der waagerechten Ebene durch die Verdichterachse liegt. 5, 6 und 7 bezeichnen Zwischenwände. Die Zwischenwände 5 und 7 sowie der Kanalkörper 4 ragen mit Ringfedern 51 bzw. 71 und 41 in das in der Umfangsrichtung in zwei Hälften unterteilte Verdichtergehäuse B. Dabei tragen die Versatzungen 41 des Kanalkörpers 4 dazu bei, das Auseinanderklaffen der Teile des Gehäuses 8, welche einen spiralförmigen Sammelraum 9 begrenzen, in Richtung der Verdichterachse zu verhindern, indem der Kanalkörper ,4 einen von dem ihn umgebenden Verdichtergehäuse 8 zu übertragenden Zug aufnimmt.
  • In den Kanalkörpern 3 und 4. ist eine größere Anzahl von Kanälen io bzw. i i vorgesehen, in denen das durchströmende Fördermichte',l infolge be- sonderer Ausbildung dieser Kanäle eine Verzögerung auf kürzestem Wege und bei bestem Energieumsetzungsgrad erfährt. Der Eintrittsquerschnitt iol (Fig. 7) bzw. i il (Fig 3) der Kanäle io und i i hat mindestens angenähert Kreisform und eine Fläche, die kleiner ist als die doppelte Fläche des mit der lichten Austrittsbreite a1 bzw. a.2 (Fig. i) der Kanäle des Laufrades i bzw.2 gebildeten Quadrates. Die Teilung t (Fig. 2) auf dem Eintrittskreis der Verzögerungskanäle io und ii beträgt höchstens das Dreifache der erwähnten lichten Austrittsbreiten a1 bzw. a2. Der Austrittsquerschnitt io2 (Fig. 7) bzw. 112 (Fig.4) der einzelnen Verzögerungskanäle io und i i beträgt nun, im Gegensatz zu den bekannten Einrichtungen dieser Art, mindestens das Dreifache ihres Eintrittsquerschnittes i o1 bzw. i i 1. Bei den in Strömun:gsrichtung sich erweiternden Kanälen i i ist außerdem deren Achse gekrümmt, und der Querschnitt geht vom Ein- bis zum Austritt der Strömung von angenähert Kreisform (Fig.3) in eine ellipsenähnliche Form (Fig. 4) über. Die größere Achse c dieser ellipsenähnlichen Form steht dabei senkrecht zur Krümmungsebene, und sie hat zur kleineren Achse b ein Verhältnis, welches das Verhältnis des gesamten Ablenkungswinkels a (Fig. 2) zu einem rechten Winkel um mindestens den Wert i übertrifft.
  • Wie insbesondere in Fig. 7 veranschaulicht ist, haben dagegen die Kanäle io die Form eines Kreiskegels mit gerader Achse, der, falls er nach der Spitze hin verlängert wäre, im Schnittpunkt seiner Achse mit dem Außenumfang il einen Durchmesser d hätte, der kleiner ist als die lichte Austrittsbreite a1 des Laufrades i.
  • Auf der Eintrittsseite der Kanäle io und ii werden die zwischen den einzelnen Kanälen liegenden Wände der Körper 3 bzw. 4 zweckmäßig so zugeschärft, daß keine Stöße des Strömungsmittels an diesen Wänden am Eintritt auftreten.
  • Die Verzögerungskanäle können somit grundsätzlich gerade oder gekrümmt- sein. Bei geraden Kanälen wird die Kreisform oder angenäherte Kreisform des Querschnittes vom Anfang bis zum Ende des Einzelkanals beibehalten. Bei gerader Kanalachse wird aber im Verlauf der Strömung der Winkel, den diese mit dem Radius einschließt, kleiner. Schließt sich indessen an den Austritt der Kanäle ein ring- oder spiralförmiger Sammelkanal an, so kann es erwünscht sein, die Strömung mehr in die tangentiale Richtung abzulenken. In diesem Falle ist es vorteilhaft, den Verzögerungskanal selbst mit gekrümmter Achse auszuführen, und man läßt dann den Querschnitt von einer am Eintritt mindestens angenäherten Kreisform allmählich in eine abgeplattete (ellipsenähnliche) Form übergehen und sorgt dafür, daß die größere Achse der ellipsenähnlichen Form senkrecht zur Krümmungsebene steht, und plattet den Endquerschnitt so weit ab, daß das Verhältnis der größeren Achse zur kleineren Achse dieser ellipsenähnlichen Form das Verhältnis des gesamten Ablenkungswinkels a (Fig. 2) der Strömung von ihrer Anfangsrichtung zu einem rechten Winkel um mindestens den Wert i übertrifft.
  • Herstellungsmäßig kann es günstig sein, dem ellipsenähnlichen Querschnitt der Verzögerungskanäle die Form eines Rechtecks mit durch Kreisbogen abgerundeten Ecken zu geben. Dabei können zweckmäßig die Radien dieser Kreisbogen gleich dem Radius des kreisförmigen Kanaleintrittsquerschnittes sein. Es ergibt dies den Vorteil, daß die Kanäle trotz des Überganges in eine abgeplattete Form mittels eines Fräswerkzeuges mit einem und demselben Rundungsradius hergestellt werden können, sofern die einzelnen Kanäle durch einen durch die Kanalachse geführten Schnitt geteilt sind.
  • Die in Fig.7 gezeigte krümmungslose Kanalform gestattet bereits die mittlere Strömungsgeschwindigkeit auf verhältnismäßig kurze Distanz stark herabzusetzen, so daß es unter Umständen angängig ist, auf eine Ablenkung der Strömung in den Kanälen zu verzichten, da bei der verhältnismäßig geringen Austrittsgeschwindigkeit eventuelle Stoßverluste nur wenig ins Gewicht fallen. Eine gerade Ausbildung der Verzögerungskanäle ermöglicht nämlich deren verhältnismäßig einfache werkstattmäßige Herstellung. Es können hierbei die Kanäle aus einem vollen Stück konisch ausgebohrt werden, wobei es bei der in Fig. 7 gezeigten Kanalform selbst möglich ist, verschieden große Kanäle mit dem gleichen konischen Bearbeitungswerkzeug auszuführen, das dann nur mehr oder weniger tief in den Kanal einzuführen wäre. Der am Eintrittsende der Kanäle möglicherweise vorstehende Teil des Werkzeuges wird Seitenwände des Zwischenraumes zwischen Laufradumfang und Eintritt der Verzögerungskanäle, die im Abstand der lichten Austrittsbreite a1 des Laufrades i voneinander entfernt sind, z. B. im Falle, wo die Verzögerungskanäle die Form eines Kreiskegels mit gerader Achse haben, dann nicht bis zum Laufradumfang hin anschneiden, wenn der Kegel, falls er nach seiner Spitze hin verlängert würde, im Schnittpunkt seiner Achse mit dem Außenumfang des zugeordneten Laufrades einen Durchmesser hätte, der kleiner ist als die lichte Austrittsbreite dieses Laufrades.
  • Auch im Falle geradachsiger Verzögerungskanäle kann es zweckmäßig sein, um deren Austrittsquerschnitt noch besser einem ringförmigen Sammelkanal anpassen zu können, den lichten Eintrittskreisquerschnitt 2o in der in Fig. 8 gezeigten Weise in .Strömungsrichtung bis zum Austritt angenähert in einen quadratischen Querschnitt 21 mit abgerundeten Ecken übergehen zu lassen. In diesem Falle ist es zweckmäßig, die Verzögerungskanäle von einzelnen Teilstücken begrenzen zu lassen, deren Trennflächen z. B. die Kanalachsen schneiden. Die Herstellung solcher Kanäle läßt sich gleichfalls noch dadurch vereinfachen, daß die Ecken des quadratischen, lichten Querschnittes durch Kreisbogen abgerundet werden, deren Radien gleich dem Radius des kreisförmigen Eintrittsquerschnittes sind.
  • An der Eintrittsseite der Verzögerungskanäle tritt infolge der Kanalzwischenwände eine Verengung des in radialer Richtung gesehenen Strömungsquerschnittes ein. Es ist daher zweckmäßig, diese Verengung durch eine entsprechende Verkleinerung des Strömungswinkels ß (Fig. 2) gegen den Radius zu kompensieren, d. h. den Winkel ß, den die Achse jedes sich erweiternden Kanals i i an seinem Eintritt mit der radialen Richtung (auf die Verdichterachse bezogen) einschließt, kleiner zu wählen als den Winkel y, den die Richtung der absoluten Geschwindigkeit der Strömung am Austritt :aus dem Laufraid 2 mit der radialen Richtung einschließt.
  • Auf der Austrittsseite der Verzögerungskanäle lassen sich Stoßverluste der Strömung dadurch vermindern, daß die Dicke der Zwischenwand zwischen zwei benachbarten Kanälen möglichst klein gewählt und am Austrittsende der Kanäle nicht größer als am Eintrittsende gemacht wird.
  • Wie in Fig. i gezeigt ist, liegen die Verhältnisse auf der Austrittsseite der Kanalkörper 3 und q. insofern nicht ganz gleich, als die aus den Kanälen io des Körpers 3 austretenden Teilströme in die nachfolgende Verdichterstufe umzulenken sind, während die aus den Kanälen i i des Körpers 4. austretenden Teilströme unmittelbar in den spiralförmigen Sammelraum 9 gelangen. In beiden Fällen sind die Kanäle io bzw. i i in der in Fig. i und im Zusammenhang mit den Kanälen io auch in Fig.5 gezeigten Weise durch Zwischenwände getrennt, die je nach der Form der Verzögerungskanäle einen mehr oder weniger großen Teil des Gesamtquerschnittes einnehmen. Nach dem Austritt der Strömung aus den Kanälen io und ii vergrößert sich somit der lichte Querschnitt plötzlich. Es ist daher zweckmäßig, an den Austritt der Kanäle io in der in Fig. i gezeigten Weise einen Sammelkanal 12 mit düsenartiger VerengUng 13 ausschließen zu lassen :und diieAuslegung so zu treffen, daß ein an der engsten Stelle dieses Sammelkanals 12 koaxial zur Verdichterachse gelegter zylindrischer SchuItt VI-VI in bezug auf jeden Kanal io eine Fläche m-n-o-p (Fig.6) ergibt, die höchstens gleich der freien Durchtrittsfläche eines entsprechenden Schnittes (Fig.5) unmittelbar vor dem Austritt aus dem Kanal io ist.
  • Die Zwischenwände der Kanäle können sich auch, allmählich auslaufend, bis gegen die engste Stelle in die düsenartige Verengung hinein erstrecken.
  • Im Zusammenhang mit den im Kanalkörper q. vorgesehenen Kanälen i i, an die unmittelbar der spiralförmige Sammelkanal 9 anschließt, ist es dagegen zur Erzielung einer gleichmäßigen Strömung auf seinem ganzen Umfang zweckmäßig, den lichten Querschnittsverlauf dieses Kanals 9 so zu bemessen, daß der Drall der Strömung konstant und gleich dem Drall der Strömung am Austritt aus den Einzelkanälen i i ist. Bezogen auf die in Fig. 2 eingetragenen Radien r und r1 und tangentialeu Geschwindigkeitskomponenten u und u1 heißt das, das r * u = r1 - tsl sein soll, wobei r und u sich auf jeden beliebigen Punkt des spiralförmigen Sammelkanals 9 beziehen, r1 und u1 dagegen auf den Austrittsquerschnitt der Kanäle ii.
  • Ist dagegen die Strömung nach dem Austritt aus einer Verdichterstufe in eine folgende ohne Eintrittsdrall einzuführen, so ist es möglich, nach dem Austritt aus beispielsweise geradlinigen Verzögerungskanälen gemäß Fig. 7 oder 8 die Strömung vorerst durch einen unbeschaufelten Sammelkanal (z. B. 12- in Fig. i) unter Beibehaltung des Dralles im wesentlichen in eine Richtung gegen die Achse zu führen und erst nach dieser Umlenkung durch eine im Rückführungkanal 1q. (Fig. i) angeordnete Schaufelung mit verhältnismäßig geringem Ablenkungswinkel den Drall aufzuheben. Der Ablenkungswinkel, der für diese Schaufelung nötig ist, kann dadurch verkleinert werden, daß die Breite des Sammelkanals 12 in Richtung der Umlenkung fortschreitend verkleinert wird.
  • Es kann aber auch die Strömung schon in sich erweiternden Verzögerungskanälen 15 (Fig. 9) vorerst in radiale Richtung nach außesi gelenkt werden, wobei nachher nur noch in einem anschließenden Sammelkanal die Umlenkung in radiale Richtung nach innen ohne Drall zu erfolgen hat. In diesem Falle ist dem lichten Querschnitt der Verzögerungskanäle gegen das Austrittsende hin allmählich eine ellipsenähnliche Form zu erteilen.
  • In Fällen, bei denen die Strömung in eine nachfolgende Verdichterstufe umzulenken ist, läßt sich die Ausbildung in der in den Fig. io, i i und 12 gezeigten Weise auch so treffen, daß die Strömung innerhalb der Verzögerungskanäle 16 in die Richtung der Verdichterachse 17 (Fig. i i), d. h. in Richtung des Pfeiles i8 der Fig. io und 12, umgelenkt und hernach ohne Verzögerung in einem Sammelkanal i9 in Richtung radial nach innen gegen die Verdichterachse 17 gelenkt wird, wobei in der Umlenkung der Kanalquerschnitt in eine ellipsenähnliche Form 22 (Fig. i i) übergeht.
  • Eine Einrichtung nach der Erfindung läßt sich sowohl an radialen Kreiselverdichtern als auch an radialen Kreiselpumpen anbringen.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung an radialen Kreiselverdichtern und -pumpen zur Umsetzung von kinetischer Energie des Strömungsmittels in Druckenergie mit sich ans Laufrad ohne vorgelagerte Teilspiralen anschließenden und in Strömungsrichtung sich erweiternden Verzögerungskanälen, wobei die Teilung auf dem Eintrittskrei:s dier Verzögerungslzan.äle höchstens das Dreifache der liebten Austrittsbreite der Lauf:radkanäle beträgt und der Eintrittsquerschnitt dies einzelnen Verzögerungskanials eine Fläche halt, die kleiner isst als die doppelte Fläche dies mit der lichten Austrittsbreite der zugeordneten Laufradkanäle gebildeten Quadrates, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittsquerschnitt des einzelnen Verzögerungskanals mindestens angenähert Kreisform hat und der Austrittsquerschnitt mindestens das Dreifache des Eintrittsquerschnittes beträgt, wobei die Verzögerungskanäle entweder mit gerader Achse unter Beibehaltung mindestens angenähert kreisförmigen Querschnittes vom Ein- bis zum Austritt der Strömung oder mit gekrümmter Achse und einem vom Ein- bis zum Austritt der Strömung von angenähert Kreisform in eine ellipsenähnliche Form übergehenden Querschnitt ausgebildet sind, deren größere Achse senkrecht zur Kritmmungsebene steht und zur klieinenen Achse ein Verhä,fnis hat, welches das Verhältnis des gesamten Ablenkungswinkels zu einem rechten Winkel um mindestens den Wert i übertrifft.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der ellipsenähnliche Querschnitt die Form eines Rechtecks mit durch Kreisbogen abgerundeten Ecken hat, wobei die Radien dieser Kreisbogen gleich dem Radius des kreisförmigen Eintrittsquerschnittes sind.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die sich in Strömungsrichtung erweiternden Kanäle die Form eines Kreiskegels mit gerader Achse haben, wobei dieser Kegel, falls er nach der Spitze hin verlängert wäre, im Schnittpunkt seiner Achse mit dem Außenumfang des zugeordneten Laufrades einen Durchmesser hätte, der kleiner ist als die lichte Austrittsbreite dieses Laufrades. . Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die sich erweiternden Kanäle eine geradlinige Achse haben und daß der Querschnitt jedes dieser Kanäle in Strömungsrichtung bis zum Austritt angenähert in ein Quadrat mit durch Kreisbogen abgerundeten Ecken übergeht, wobei die Radien dieser Kreisbogen gleich dem Radius des kreisförmigen Eintrittsquerschnittes sind. 5. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel, den die Achse jedes sich erweiternden Kanals an seinem Eintritt mit der radialen Richtung (auf die Achse der Kreiselmaschine bezogen) einschließt, kleiner ist als der Winkel, den die Richtung der Absolutgeschwindigkeit der Strömung am Austritt aus dem Laufrad mit der radialen Richtung einschließt. 6. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Zwischenwand zwischen zwei benachbarten Kanälen am Eintritts- und Äustrittsende der Kanäle gleich groß ist. 7. Einrichtung nach Anspruch i mit gekrümmte Achsen aufweisenden Verzögerungskanälen, deren Querschnitt vom Eintritt bis zum Austritt von mindestens angenähert Kreisform in eine ellipsenähnliche Form übergeht, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung in den Verzögerungskanälen in die radiale Richtung nach außen abgelenkt wird und daß die größere Achse des ellipsenähnlichen Endquerschnittes parallel zur Maschinenachse verläuft. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschriften Nr. 218 454, 228 507 französische Patentschrift Nr. 914 420; britische Patentschrift Nr. 170 815; Ostertag, »Kolben- und Turbokompressoren«, i911, S. 142 und 215; Eck-Kearton, »Turbogebläse und Turbokompressoren«, 1929, S. 80; P f 1 e i d e r e r, »Die Kreiselpumpen«, 1949, S. 209; »Hütte«, 26. Auflage, Bd. II, S. 695.
DEE3409A 1950-03-03 1951-03-02 Einrichtung an radialen Kreiselverdichtern und -pumpen zur Umsetzung von kinetischer Energie des Stroemungsmittels in Druckenergie Expired DE968101C (de)

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DEE3409A Expired DE968101C (de) 1950-03-03 1951-03-02 Einrichtung an radialen Kreiselverdichtern und -pumpen zur Umsetzung von kinetischer Energie des Stroemungsmittels in Druckenergie

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DE (1) DE968101C (de)

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