EP0459269B1

EP0459269B1 - Seitenkanalverdichter

Info

Publication number: EP0459269B1
Application number: EP91108178A
Authority: EP
Inventors: Kurt-Willy Mugele
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1990-05-31
Filing date: 1991-05-21
Publication date: 1993-07-21
Anticipated expiration: 2011-05-21
Also published as: EP0459269A1; DE59100204D1; DE9006172U1

Description

Die Erfindung betrifft einen Seitenkanalverdichter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiger Seitenkanalverdichter ist durch das DE-U-88 07 064 bekannt. Bei diesem Seitenkanalverdichter ist an dem Teil des Verdichtergehäuses, das den Seitenkanal bildet, mindestens eine Einspritzdüse für die Kühlflüssigkeit vorgesehen. Die Einspritzdüse ist hierbei in den schaufelfreien Seitenkanal gerichtet. Die Kühlflüssigkeit vermischt sich im Seitenkanal mit dem Gas und strömt zusammen mit diesem von der Seite in den Zwischenraum zwischen den einzelnen Förderschaufeln ein. Die Kühlflüssigkeit trifft deshalb nur unter einem sehr flachen Winkel auf die Fläche der Förderschaufeln auf, so daß eine Beschädigung derselben weitgehend vermieden wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Seitenkanalverdichter der eingangs beschriebenen Art das Kühlmittel so in die Förderstrecke einzubringen, daß bei gleichzeitig verbesserter Kühlung eine Beschädigung der Förderschaufeln des Laufrades durch Flüssigkeitstropfen vollkommen vermieden wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Seitenkanalverdichters sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Bei dem erfindungsgemäßen Seitenkanalverdichter wird die Kühlflüssigkeit in einen axial Spaltabschnitt zwischen Nabenteil und Gehäuseteil eingespritzt. Die Flüssigkeitstropfen werden durch die während der Rotation des Laufrades auf diese wirkende Zentrifugalkraft radial nach außen in den Seitenkanal gedrückt. Aufgrund der im Seitenkanal auftretenden Luftwirbel werden die Flüssigkeitstropfen stoßfrei am Nabengrund bzw. den Förderschaufeln entlang geblasen. Dadurch erhält man eine gute Verteilung des eingespritzten Kühlwassers am Umfang des Nabenteils und damit sowohl eine bessere Kühlung des Laufrades an seinem gesamten Umfang als auch eine bessere Kühlung des geförderten Gases. Gleichzeitig wird durch die erfindungsgemäße Einspritzung der Kühlflüssigkeit die Spaltdichtung verbessert sowie die Anlaufgefahr des Laufrades am Gehäuseteil verringert.
Eine intensivere Vermischung und eine möglichst weitgehende Verdampfung vor dem Eintritt in den Seitenkanal läßt sich nach einer Ausgestaltung des Seitenkanalverdichters gemäß Anspruch 2 erreichen. In diesem Fall zeigt die Einspritzrichtung der Kühlflüssigkeit gegen die zum Seitenkanal gerichtete Zentrifugalkraft, wodurch es zu einer starken Verwirbelung kommt.
Eine weniger starke Verwirbelung bei trotzdem noch guter Vermischung von Kühlflüssigkeit ergibt sich bei einem Seitenkanalverdichter nach Anspruch 3, da in diesem Fall die Einspritzrichtung der Kühlflüssigkeit in den axialen Spaltabschnitt mit der Drehrichtung des Laufrades übereinstimmt. Wegen dieser Richtungsübereinstimmung kommt es zu weniger starken Reibungsverlusten.
Eine Verminderung des Ansaugvolumens des Seitenkanalverdichters läßt sich bei der in Anspruch 4 vorgeschlagenen Anordnung der Einspritzdüse bzw. Einspritzdüsen vermeiden. Durch das Einbringen der Kühlflüssigkeit an einer von der Einlaßöffnung weiter entfernt liegenden Stelle treten keine Rückwirkungen auf das Ansaugverhalten des Seitenkanalverdichters auf. Dies ist dadurch zu erklären, daß die durch das Einspritzen des Kühlmittels bewirkte Kühlung eine Volumenminderung des Gases, d.h. eine Druckreduzierung zur Folge hat. Da das für die eingespritzte Kühlflüssigkeit zusätzlich erforderliche Volumen weitgehend durch die Volumenminderung des Gases ausgeglichen wird, kommt es zu keiner nennenswerten, das Ansaugverhalten des Seitenkanalverdichters beeinflussenden Druckänderung im Einspritzbereich.
Bei einem Seitenkanalverdichter gemäß Anspruch 5 erzielt man bei einem gleichzeitig verminderten Bauteile- und Montageaufwand eine immer noch gute Kühlung des Laufrades und des geförderten Gases sowie eine beidseitig ausreichende Spaltdichtung.
Bei einem mehrstufigen Verdichteraggregat ist es zweckmäßig, die Einspritzdüse bzw. Einspritzdüsen gemäß Anspruch 6 anzuordnen. Die Kühlung wirkt sich in diesem Fall besonders intensiv aus, da in der nachgeschalteten Verdichterstufe ein höheres Temperaturniveau herrscht.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles, das einen aus zwei Verdichterstufen bestehenden Seitenkanalverdichter im Längsschnitt zeigt, wird der Anmeldungsgegenstand nachfolgend näher beschrieben.
Mit 1 und 2 sind zwei zu einem mehrstufigen Verdichteraggregat zusammengebaute Seitenkanalverdichter bezeichnet. Die äußeren Gehäuseteile 3 und 4 der beiden Seitenkanalverdichter 1 und 2 sind durch ein Zwischengehäuseteil 5 zu vollständigen Verdichtergehäusen ergänzt, in denen sich auf einer gemeinsamen, drehbar gelagerten Welle 6 angeordnete Laufräder 8 und 9 befinden. Die Laufräder 8 und 9 bestehen jeweils aus einem scheibenförmigen Nabenteil 11 und einem an dessen Außenumfang angeordneten Schaufelkranz 12. Seitlich zu den einzelnen Förderschaufeln 7 des Schaufelkranzes 12 ist durch entsprechende Auswölbung der Gehäuseteile 3,4 und 5 jeweils ein Seitenkanal 10 gebildet.
An dem Gehäuseteil 3 ist in den sich vom Seitenkanal 10 zur Welle 6 hin erstreckenden Bereich und etwa in der Mitte des Umfanges zwischen den Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung eine Einspritzdüse 13 angeordnet. Die Einspritzdüse 13 ist bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel in den axialen Spaltabschnitt 14 gerichtet, der von dem Nabenteil 11 des Laufrades 8 und dem äußeren Gehäuseteil 3 gebildet wird. Weitere, hier nicht dargestellte Einspritzdüsen können auch in dem Gehäuseteil 4 sowie in dem Zwischengehäuseteil 3 angeordnet sein. Diese Einspritzdüsen werden dann in die axialen Spaltabschnitte gerichtet, die von dem Nabenteil 11 des Laufrades 8 und dem Zwischengehäuseteil 5 bzw. von dem Nabenteil 11 des Laufrades 9 mit dem Zwischenghäuseteil 5 sowie mit dem äußeren Gehäuseteil 4 gebildet werden.
Über die Einspritzdüse 13 kann beispielsweise Wasser in den axialen Spaltabschnitt 14 eingespritzt werden. Durch die Drehung des Laufrades 8 wird auf die Wassertropfen eine Zentrifugalkraft, die diese radial nach außen in den Seitenkanal 10 drückt. Da das Nabenteil 11 mehrere durchgehende Bohrungen 15a, 15b aufweist, wird auch in den axialen Spaltabschnitt zwischen dem Nabenteil 11 und dem Zwischengehäuseteil 5 Wasser gedrückt. Dadurch erhält man zu beiden Seiten des Nabenteils 11 eine gute Verteilung des Kühlwassers und damit sowohl eine bessere Kühlung des Laufrades 8 an seinen gesamten Umfang als auch eine bessere Kühlung des geförderten Gases. Gleichzeitig wird durch die erfindungsgemäße Einspritzung des Kühlflüssigkeit die Spaltdichtung zu beiden Seiten des Nabenteils 11 verbessert. Darüber hinaus werden die bei einem eventuellen Anlaufen des Laufrades 8 entstehenden Reibungsverluste durch die Schmierwirkung der Kühlflüssigkeit verringert. Die Einspritzdüse 13 ist hierbei in vorteilhafter Weise derart am äußeren Gehäuseteil 3 angeordnet, daß die Einspritzrichtung des Wassers mit der Drehrichtung des Laufrades übereinstimmt und radial nach außen in Richtung des Seitenkanals 10 zeigt.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Einspritzdüse 13 tritt bereits im axialen Spaltabschnitt 14 eine teilweise Verdampfung der Kühlflüssigkeit ein. Die Kühlflüssigkeit wird dann stoßfrei am Nabengrund bzw. an den Förderschaufeln 7 entlang geblasen, so daß ein zu Kavitationsschäden führendes Auftreffen der Kühlflüssigkeitspartikel auf die Förderschaufeln 7 vollständig vermieden wird.

Claims

Seitenkanalverdichter mit einem in seinem Gehäuse (3,4,5) mittels einer Welle (6) drehbar gelagerten Laufrad (8,9), das aus einem an einem scheibenförmigen Nabenteil (11) und einem am Außenumfang dieses Nabenteils (11) angeordneten Schaufelkranz (12) besteht, und mit einer Vorrichtung zum Einbringen einer Kühlflüssigkeit in die Förderstrecke des Verdichters,
dadurch gekennzeichnet,
daß an dem sich vom Seitenkanal (10) zur Welle (6) hin erstreckenden Teil des Verdichtergehäuses (3,4,5) mindestens eine Einspritzdüse (13) für die Kühlflüssigkeit vorgesehen ist, wobei die Einspritzdüse (13) in einen axialen Spaltabschnitt zwischen dem Nabenteil (11) und einem Gehäuseteil (3;4;5) gerichtet ist.
Seitenkanalverdichter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einspritzdüse (13) zur Welle (6) hin geneigt ausgerichtet ist.
Seitenkanalverdichter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Einspritzstrahl der Kühlflüssigkeit sowohl in Richtung des Seitenkanals (10) als auch in Drehrichtung des Laufrades (8;9) gerichtet ist.
Seitenkanalverdichter nach Anspruch 1,2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einspritzdüse (13) bzw. Einspritzdüsen etwa in der zwischen der Einlaß- und Auslaßöffnung liegenden Umfangsmitte des Verdichtergehäuses angeordnet ist bzw. angeordnet sind.
Seitenkanalverdichter nach Anspruch 1,2,3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Nabenteil (11) mehrere durchgehende, konzentrisch zur Welle (6) angeordnete Bohrungen (15a,15b) aufweist, wobei die Bohrungen (15a,15b) axial gerichtet oder zu der der Einspritzdüse (13) abgewandten Seite des Nabenteils (11) hin ansteigend ausgerichtet sind.
Seitenkanalverdichter nach Anspruch 1,2,3,4 oder 5, der aus mehreren Verdichterstufen besteht,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einspritzdüse (13) bzw. Einspritzdüsen am Gehäuse mindestens einer der der Eingangsverdichterstufe nachgeschalteten Verdichterstufen angeordnet sind.