NO152381B - Sentrifugalmaskin, isaer radialkompressor. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en sentrifugalmaskin, især en radialkompressor med en diffusor uten skovler, ifølge kravets innledning.

Fra CH 409 223 er en radialkompressor kjent, med

en diffusor uten skovler som har grensesjiktavsugning i en overføringskanal. Etter diffusoren i overførings-

kanalen avsuges de grensesjikt som dannes på denne kanals motsatt liggende vegger gjennom slisser som er anordnet

i veggen i ringformede hulrom for å føres tilbake bak løpehjulet.

Fra US 4 131 389 er en radialkompressor kjent med

en diffusor med skovler hvor diffusoren omgis av oppsam-lingsrom som skal forbindes med diffusorinntaket via slisser. Denne innretning har som formål å nedsette av-løsningen av grensesjiktene på diffusorskovlene og derved oppnå en reduksjon av pumpesonen.

I motsetning til de forannevnte innretninger tar oppfinnelsen sikte på å frembringe en løsning på et helt annet problem.

Som kjent oppstår ved slike maskiner,ved oppnåelse

av visse driftstilstander under dellasttilstand, trykkpulser i strømmende arbeidsmidler.

I en sentrifugalmaskins driftsområde skiller stabilitetsgrensen det pulsfrie fra det pulsbelastede arbeidsområde.

Oppfinnelsen tar sikte på å forskyve stabilitetsgrensen til lavere gjennomstrømningsverdier, dvs. mindre innsug-ningsvolum, for å oppnå et størst mulig område med pulsfri drift.

Fra DE 1 503 658 er eksempelvis en radialkompressor kjent hvis ytelsesregulering skjer ved hjelp av i den aksiale innsugningsstuss anordnede og i en drossel- eller lukkestil-ling innstillbare ledeskovler. De ved nedsatt transportytelse opptredende trykkpulser skal undertrykkes ved at den diffusor som omgir løpehjulet, har en i aksial retning forskyvbar vegg. Ved en slik tverrsnittsforanderlig diffusor kobles dennes innstillingsvegg via et innstillingsledd, idet tverrsnittssenk-ningen av diffusoren først begynner når ledeskovlene allerede er delvis lukket. Det innstillingsledd som tjener til inn-stilling av ledeskovlene skal her fortrinnsvis bestå av et i kompressorhuset aksialt forskyvbart, hydraulisk påvirket ring-stempel som mot slutten av sin,lukkingen av ledeskovlene tjen-ende, bevegelse støter mot diffusorens innstillingsvegg og trenger denne inn i den stilling som nedsetter diffusorens tverrsnitt.

For fjerning av de trykkpulser som oppstår ved nedsatt transportytelse og som frembringer pulserende støt i løpehjulet som igjen forårsaker vibrasjoner og forstyrrende støy, er der videre kjent å anordne en drosselring i en radialkompressor, som, avhengig av innstillingen av ledeskovlene, likeledes forminsker diffusortverrsnittet tilsvarende. Også her kreves innstillingsledd som betjenes pneumatisk.

De kjente innretninger krever bevegelige deler og er konstruktivt krevende. De har behov for konstant vedlikehold.

Oppfinnelsen tar sikte på å oppnå de innledningsvis beskrevne mål uten en slik konstruktiv innsats, og med enkle midler.

Denne oppgave løses ved de i den karakteriserende del av krav 1 angitte trekk, som kan bekreftes eksperimentelt.

Fordelaktig velges trykkutligningskammerets tverrsnittsflate slik at trykkutligningskammerets tverrsnittsflate er slik at Helmholtz-resonansfrekvensen minst er tre ganger høy-ere enn den høyeste pulsfrekvens og at gjennomtrengningsbred-den høyst er 1 % av sentrifugalmaskinens løpehjulsdiameter.

Den Helmholtzske resonansfrekvens F bestemmes av for-

melen

Her er C det kompressible arbeidsmiddels lydhastighet A trykkutligningskammerets tverrsnittsflate B gjennomgangens bredde

1 gjennomgangens lengde.

Ved hjelp av den foran beskrevne bruk av dimensjon-eringskravene kan det oppnås en trykkutligning som praktisk talt er fri for forsinkelse.

Det skal vises til at dimensjonsstørrelsene A, B og 1 fortrinnsvis bestemmes slik at gjennomgangens lengde 1 er så liten som mulig til fordel for en større tverrsnittsflate A som står til rådighet for uligningsstrømningen. Gjennomgangens bredde B velges fortrinnsvis liten for å holde strømnings-tapet i diffusoren lavt.

Oppfinnelsen beskrives på grunnlag av tegningen som viser en utførelse og hvor figur 1 viser et lengdesnitt gjennom en et-trinns radialkompressor og hvor figur 2 skjematisk viser en forstørret detalj og figur 3 viser et diagram hvor en et-trinns radialkompressors trykkforhold er oppstilt over gjennomstrømningen, nemlig en gang med og en gang uten tiltakene i henhold til oppfinnelsen og med forskjellige innstil-linger av ledeskovlene.

Kompressorens flyvende opplagrede løpehjul 4 drives i henhold til figur 1 via en rotoraksel 3 av en ikke vist motor. I innsugningsrøret 1 er ledeskovler 2 anordnet som tilsvarende ytelsen kan innstilles på ikke vist kjent måte.

Fra innsugningsrøret 3 transporteres de medier som skal komprimeres eksempelvis et kjøleanleggs kjølemiddel, fra løpehjulet 4 i aksens retning og transporteres radialt utad av løpeskovlene 5.

Fra løpehjulets uttak når mediet inn i diffusoren 7 uten skovler og strømmer mellom dennes vegger 7a og 7b til uttaksspiralen 8.

Løpehjulets diameter er betegnet med D.

Bak diffusorveggen 7a og diffusorhuset 6 er det anordnet to trykkutligningskamre 9 som hver står i forbindelse med diffusorkanalen via gjennomføringer utformet som ringspalt 10.

På figur 2 er vist et forstørret utsnitt av figur 1, nemlig et trykkutligningskammer 9 anordnet i diffusorhuset 6 bak diffusorkanalens 7 vegg 7a, og med et tverrsnitt A og en som ringspalt utformet gjennomføring 10 med bredde B og lengde 1.

Det skal bemerkes at oppfinnelsen også omfatter slike tilfeller hvor et trykkutligningskammer er forbundetmed diffusorkanalen via flere som boringer utførte gjennomføringer som er fordelt langs omkretsen. Det er videre mulig å benytte kun et eller flere enn to trykkutligninskamre, idet disse trykkutligningskamre både kan være anordnet bak en av de to diffusorvegger og givetvis også bak begge diffusorvegger.

Pulsfrekvensen bestemmes eksperimentelt og deretter utføres dimensjoneringen av trykkutligningskammeret og trykk-gjennomføringene med hensyn til bredde og lengde.

Det er her fordelaktig å legge de foran beskrevne for-skrifter til grunn for dimensjoneringen, dvs. at Helmholtz-resonansfrekvensen minst er tre ganger den høyeste pulsfrekvens.

Figur 3 viser et diagram som er fremkommet fra forsøk, nemlig karakteristikker for en et-trinns radialkompressor for vinklene O( j -0(g i ledeskovlene. Karakteristikken som viser trykkforholdene i avhengighet av kompressorens kapasitet, er for den kjente utførelse uten trykkutligningskammeret betegnet med I-VI og utførelsen ifølge oppfinnelsen 1<1->VI'.

Pumpegrensen er vist som strekpunktert kurve P og stabilitetsgrensen S hhv. S' er vist som stiplede kurver.

Av diagrammet fremgår klart at ved bruk av tiltakene

i henhold til oppfinnelsen, blir stabilitetsgrensen forskøvet inn i området med mindre kapasiteter, hhv. oppsugningsvolumer. Således oppnås et vesentlig større område for en pulsfri drift av en sentrifugalmaskin.

Claims (1)

1. Sentrifugalmaskin, især radialkompressor med en diffusor uten skovler, hvor en sammenhengende gjennom-føring (10) eller over omkretsen fordelte gjennomføringer er anordnet i minst en vegg (7a, 7b) i diffusorkanalen (7) uten skovler, idet gjennomføringene forbinder diffusorkanalen (7) med minst et ringformet kammer anordnet bak diffusorveggen (7a, 7b), KARAKTERISERT VED at kammeret er utformet som trykkutligningskammer (9) og at dets tverrsnittsflate (A) er slik dimensjonert at den Helmholtzske resonansfrekvens er minst tre ganger høyere enn den høyeste pulsfrekvens, og at gjennomføringsbredden (B) maksimalt er 1% av sentrifugalmaskinens løpehjuls-diameter.