DE724553C - Formation of the working area in a centrifugal compressor, in which the pumped gas emerges from the impeller at supersonic speed - Google Patents

Formation of the working area in a centrifugal compressor, in which the pumped gas emerges from the impeller at supersonic speed

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DE724553C
DE724553C DEG98415D DEG0098415D DE724553C DE 724553 C DE724553 C DE 724553C DE G98415 D DEG98415 D DE G98415D DE G0098415 D DEG0098415 D DE G0098415D DE 724553 C DE724553 C DE 724553C
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centrifugal compressor
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Dr-Ing Karl Wilhelm Sorg
Karl Heinrich Wilhel Spannhake
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Linde GmbH
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Gesellschaft fuer Lindes Eismaschinen AG
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/54Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/541Specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/542Bladed diffusers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D29/444Bladed diffusers
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    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
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    • F05D2250/50Inlet or outlet
    • F05D2250/52Outlet

Description

Ausbildung des Arbeitsraumes in einem Kreiselradverdichter, in dem das geförderte Gas aus dem Laufrad mit Überschallgeschwindigkeit austritt Diffusoren zur Umsetzung von überschallgeschwindigkeit von Gasen und Dämpfen in Druck sind an sich bekannt. Diese sind jedoch zumeist solche, bei denen die Richtung der Eintrittsgeschwindigkeit in den Diffusor unveränderlich ist. Demgegenüber besteht bei Diffuso-ren von mit hoher Umfangsgeschwindigkeit umlaufenden Kreiselradverdichterndie Aufgabe, die Überschallgeschwindigkeit eines mit wechselnder Richtung in den Diffusor eintretenden Gases auf Unterschallgeschwindigkeit herunterzusetzen.Formation of the working area in a centrifugal compressor, in which the pumped gas exits the impeller at supersonic speed diffusers for the implementation of supersonic speeds of gases and vapors in pressure known per se. However, these are mostly those in which the direction of the entry velocity is immutable in the diffuser. In contrast, diffusers have with high peripheral speed rotating centrifugal compressors the task of supersonic speed of a gas entering the diffuser with alternating direction at subsonic speed lower.

Eine Umsetzung von überschallg:eschwindigkeit in Druck mit beschaufelten Diffusoren ist bei richtiger Querschnittsbemessung derselben möglich. Es ist aber hierbei wegen der besonderen Eigenschaften der Überschallströmungen, wie der Neigung zur Bildung von Schallwellen und Verdichtungsstößen und des mangelnden Abklingens einer Störung, mit erheblichen Verlusten zu rechnen, insbesondere bei Zuständen, welche vom normalen Betriebszustand des Verdichters abweichen.A conversion of supersonic speed in pressure with bladed Diffusers are possible with the correct cross-section dimensioning. But it is here because of the special properties of supersonic flows, such as the inclination for the formation of sound waves and shock waves and the lack of decay a disruption, with considerable losses to be expected, especially in conditions which deviate from the normal operating condition of the compressor.

Gemäß der Erfindung wird eine bei ,allen Betriebszuständen verlustarme Umsetzung dadurch erreicht, daß die Geschwindigkeit des aus dem Laufrad mit überschallgeschwindigkeit ,austretenden Gases zunächst in einem schaufellosen Raum auf Unterschallgeschwindigkeit heruntergesetzt wird und die weitere Verringerung der Geschwindigkeit in einem beschaufelten Diffusor bekannter Bauart erfolgt. Der schaufellose Raum ist dazu so ausgebildet, da,ß sein Querschnitt zunächst abnimmt, ein Minimum erreicht und sich dann wieder erweitert. Hierzu ist es nicht erforderlich, daß die Breite des ringförmigen schaufellosen Raumes einen kleinsten Wert erhält, sondern es ist z. B. bei einem radialen, von innen nach außen durchströmten Diffusor auch bei ständig abnehmender Breite ein Kleinstw ert des Querschnitts möglich, da ja nur das Produkt aus Radius und Breite einen kleinsten Wert annehmen muß.According to the invention, one is low-loss in all operating states Implementation achieved by keeping the speed of the impeller at supersonic speed , escaping gas initially in a shovelless room at subsonic speed is lowered and further reducing the speed in a bladed Diffuser of known design takes place. The vane-less space is designed in such a way that because ß its cross-section first decreases, reaches a minimum and then again expanded. For this it is not necessary that the width of the annular blade-less Room receives a smallest value, but it is z. B. with a radial, from diffuser flowed through from the inside to the outside, even with a constantly decreasing width The smallest value of the cross-section is possible, since only the product of the radius and width must assume a smallest value.

Hinter dem schaufellosen Raum schließt sich sodann ein beschaufelter Diffusor bekannter Bauweise an.A shoveled space then closes behind the shovelless space Diffuser of known construction.

Die Vorteile der Anordnung eines schaufellosen Raumes gemäß der Erfindung sind, daß nicht nur eine weitgehende Unempfindlichkeit gegen Richtungsschwankungen der Eintrittsgeschwindigkeit in den Diffusor erreicht wird, sondern auch durch das Fehlen der Schaufeln und die besondere Querschnittsgebung die Strömungsverluste sehr klein gehalten werden. Die Anordnung eines beschaufelten Diffusors im Unterschallgebiet sichert sodann ,eine weitere verlustarme Verzögerung.The advantages of arranging a vaneless space according to the invention are that not only an extensive insensitivity to directional fluctuations the speed of entry into the diffuser is achieved, but also through the The absence of the blades and the special cross-sectional configuration, the flow losses can be kept very small. The arrangement of a bladed diffuser in the subsonic area then ensures another low-loss delay.

Die Abb. i bis q. zeigen beispielsweise die Anwendung des Erfindungsgedankens bei einem Axialkreiselradverdichter.Figs. I to q. show, for example, the application of the inventive concept in the case of an axial centrifugal compressor.

Die Abb. i ist ein Längsschnitt durch den Verdichter. In den Abb.2 und 3 sind der schaufellose Raum mit dem anschließenden be.schaufelten Diffusor und die Laufradschaufeln in größerem Maßstab herausgezeichnet, Die Abb. z ist ein Längsschnitt, die Abb. 3 der abgewickelte Zylinderschnitt nach der Liniea-a in der Abb. i. Es bezeichnen i das Laufrad, z- die Laufradschaufeln, 3 den schaufellosen Raum und q. die Leitschaufeln des beschaufelten Diffusors. In der Abb. 4. ist c, die absolute Strömungsgeschwindigkeit am Austritt aus den Laufschaufeln, die größer ist als die örtliche Schallgeschwindigkeit.Fig. I is a longitudinal section through the compressor. In Fig.2 and 3 are the vaneless space with the adjoining ventilated diffuser and the impeller blades drawn out on a larger scale, Fig. z is a Longitudinal section, Fig. 3 the developed cylinder section along the line a-a in the Fig.i. I denote the impeller, z- the impeller blades, 3 the blade-less one Space and q. the vanes of the bladed diffuser. In Fig. 4. is c, the absolute flow velocity at the outlet from the rotor blades, the greater is than the local speed of sound.

Zur verlustarmen Verzögerung dieser Geschwindigkeit nimmt der Querschnitt des schaufellosen Raumes, wie dies bei ßJberschallgeschwindigkeit erforderlich ist, zunächst ab, und zwar bis auf den kleinsten Wert I-1. In diesem Querschnitt I-I wird die Schallgeschwindigkeit erreicht. Bis zum Ende des schaufellosen Raumes, also bis zum Querschnitt II-II, nimmt sodann der Querschnitt wieder zu, und es findet eine weitere Verzögerung bis auf die Geschwindigkeit c., statt. Durch die Leitschaufeln ,4 wird sodann die .,Geschwindigkeit c. noch auf die Geschwindigkett c3 verzögert.For a low-loss deceleration of this speed, the cross-section increases of the vane-less space, as is necessary for a supersonic speed, initially, down to the smallest value I-1. In this cross-section I-I the speed of sound is reached. Until the end of the shovelless room So up to cross-section II-II, then the cross-section increases again, and it finds a further delay up to the speed c., instead. Through the guide vanes , 4 then becomes the., Speed c. still delayed to the speed chain c3.

Die Abb.5 bis 8 zeigen beispielsweise die Anerendung des Erfindungsgedankens an einem Radialkreiselradverdichter. Die Abb. 5 ist ein Längsschnitt durch den Verdichter. Der schaufellose Raum mit dem anschließenden beschaufelten Diffusor und die Laufradschaufeln sind in den Abb. 6 und 7 in größerem Maßstab herausgezeichnet. Die Abb. 6 ist ein Längsschnitt, die Abb.7 ein Schnitt zur Welle. Die Abb. 8 zeigt die zugehörigen Geschwindigkeitsdiagramme. Es bezeichnen 5 das Laufrad, 6 den schaufellosen Raum und 7 die Leitschaufeln des Diffusors. Die absolute Strömungsgeschwindigkeit am Austritt aus dem Laufrad ist cl in der Abb.8. Zur verlustarmen Verzögerung dieser Geschwindigkeit ist der schaufellose Raum so geformt, daß der Querschnitt zunächst abnimmt, bei I-I einen Kleinstwert erreicht und dann bis auf II-II wieder zunimmt. Im Querschnitt I-I wird die Schallgeschwindigkeit erreicht. Bis zum Querschnitt II-II findet eine weitere Verzögerung bis auf die Geschwindigkeit c. statt. Durch die Leitschaufeln 7 wird sodann die Geschwindigkeit c. noch auf die Geschwindigkeit c3 verzögert.Figures 5 to 8 show, for example, the application of the inventive concept on a centrifugal compressor. Fig. 5 is a longitudinal section through the compressor. The blade-free space with the adjoining bladed diffuser and the impeller blades are drawn out in Figs. 6 and 7 on a larger scale. The Fig. 6 is a Longitudinal section, Fig.7 a section to the shaft. Fig. 8 shows the associated Speed diagrams. 5 denotes the impeller, 6 the blade-free space and 7 the guide vanes of the diffuser. The absolute flow velocity at The exit from the impeller is cl in Fig.8. To delay this with little loss Speed, the vane-less space is shaped in such a way that the cross-section is initially decreases, reaches a minimum value at I-I and then increases again up to II-II. The speed of sound is reached in cross-section I-I. Up to the cross section II-II finds another delay up to speed c. instead of. By the guide vanes 7 then becomes the speed c. nor on the speed c3 delayed.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Ausbildung des Arbeitsraumes in einem Kreiselradverdichter, in dem das geförderte Gas aus dem Laufrad mit überschallgeschwindigkeit austritt, dadurch gekennzeichnet, daß hinter den Laufradschaufeln (z, 5) ein schaufelloser Raum (3, 6) angeordnet ist, dessen Querschnitt zur verlustarmen Verzögerung von Cberschallgeschwindigkeit auf Unterschallgeschwindigkeit zunächst abnimmt, ein Minimum (1-I) erreicht und sich dann wieder erweitert (II-II), und daß hinter dem schaufellosen Raum sich ein mit Leitschaufeln ausgerüsteter Diffusor (q., 7) bekannter Ausführung anschließt.PATENT CLAIM: Formation of the working area in a centrifugal compressor, in which the pumped gas exits the impeller at supersonic speed, characterized in that behind the impeller blades (z, 5) a blade-less Space (3, 6) is arranged, whose cross-section for low-loss deceleration of The supersonic speed initially decreases to subsonic speed, a minimum (1-I) and then widens again (II-II), and that behind the shovelless Space is a diffuser equipped with guide vanes (q., 7) of known design connects.
DEG98415D 1938-08-07 1938-08-07 Formation of the working area in a centrifugal compressor, in which the pumped gas emerges from the impeller at supersonic speed Expired DE724553C (en)

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