CH428072A - Einrichtung an Verdichtern zur Verhinderung des Pumpens - Google Patents

Description

  Einrichtung     an    Verdichtern     zur    Verhinderung des     Pumpens       Bei Verdichtern, insbesondere bei solchen für höhere  Druckverhältnisse, besteht ein instabiler Bereich, in wel  chem der Förderdruck und die Fördermenge periodischen  oder     quasiperiodischen    Schwankungen unterworfen sind.  Dieses Pumpen des Verdichters tritt dann auf, wenn die  benötigte     Fördermenge        kleiner    als eine kritische Förder  menge ist. Um den instabilen Bereich klein zu halten, ist  es beispielsweise bekannt, verstellbare     Leit-    oder Lauf  schaufeln zu verwenden.

   Benötigt der Verbraucher aber  Fördermengen, die im instabilen Betriebsbereich liegen,  so muss der Verdichter bei grösseren als den benötigten  Fördermengen betrieben und der nicht benötigte Teil aus  geblasen werden. Die     bekannten    Lösungen zur Herab  setzung oder Verhinderung des Pumpens von Verdichtern  bedingen in     nachteiliger    Weise eine aufwendige Kon  struktion oder weisen einen schlechten Wirkungsgrad auf,  wie beispielsweise das Abblasen verdichteten Gases.  



  Durch die vorliegende Erfindung sollen die genannten  Nachteile vermieden und der stabile Betriebsbereich von       Verdichtern    durch eine einfache Einrichtung     erweitert     werden. Erfindungsgemäss ist die Einrichtung an einem  Verdichter zur Verhinderung des Pumpens dadurch ge  kennzeichnet, dass an mindestens einer Stelle geringeren  Druckes als desjenigen des endverdichteten Gases min  destens eine in die Hauptströmung mündende Öffnung  angeordnet ist, durch welche Gas der Hauptströmung mit  einer quer zu deren Richtung liegenden Geschwindig  keitskomponente zugeführt wird, um den Strömungs  querschnitt der Hauptströmung und damit die Ansauge  menge zu verkleinern.  



  Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes  werden     anschliessend    anhand von Figuren erläutert. Es  zeigen:       Fig.    1 einen Längsschnitt aus einem Ausschnitt eines       Axial-Verdichters    mit der Einrichtung,       Fig.    2 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungs  form der Einrichtung längs der Linie     II-11    von     Fig.    1,       Fig.    3 einen Längsschnitt aus einem Ausschnitt eines       Radial-Verdichters    mit der Einrichtung.  



  An einem Gehäuse 3 des in     Fig.    1     dargestellten        Axial-          Verdichters    ist an der Eintrittsseite der Hauptströmung  5 ein ringförmiger Spalt     oder*    Schlitz 1 ausgebildet. Der  Ringschlitz 1 erstreckt sich senkrecht zur Richtung der    Hauptströmung 5 und mündet aussen in eine Ringkam  mer 7, an welche eine Leitung 9 angeschlossen ist, in der  Gas oder Dampf unter Druck     zugeführt    wird.  



  Das aus dem Ringschlitz 1 gegen die Hauptströmung  5 strömende Gas weist eine     Hauptgeschwindigkeitskom-          ponente    auf, die quer zur Richtung der Hauptströmung  5 liegt. Diese     Gegchwindigkeitskomponente    bewirkt, wie  im Bereich 11 dargestellt, eine     Einschnürung    der Haupt  strömung 5. Durch die     Einschnürung    des Gases an einer  Stelle geringeren Druckes als desjenigen des verdichteten  Gases wird der     Strömungsquerschnitt    verkleinert, das  heisst die     Ansaugemenge    reduziert. Dies entspricht einer  Drosselung des     Einlaufquerschnittes    des Verdichters im  Bereich 11.

   Damit wird die Fördermenge verringert, ohne  dass der     instabile    Betriebsbereich erreicht wird.  



  Das der Hauptströmung 5 mit einer senkrechten Ge  schwindigkeitskomponente zugeführte Gas kann bei  spielsweise der Förderleitung des Verdichters oder an  einer Stelle höheren Druckes am Verdichter selbst ent  nommen werden. Dadurch wird erreicht, dass zusätzlich  die an den Verbraucher abgegebene Gasmenge ver  kleinert wird, ohne dass ein Abblasen von Gas in die  Atmosphäre nötig ist.

       In        Fig.    1 liegt die Entnahmestelle  13 am     Druckstutzen    15 des     Axial-Verdichters.        In    der  zur Ringkammer 7 führenden     Leitung    ist ein schematisch  dargestelltes Regulierventil 17 angeordnet, um die Menge  des der Hauptströmung zugeführten Gases, im folgen  den als Reguliermenge bezeichnet, in Abhängigkeit des  vom Verbraucher benötigten Förderdruckes und der be  nötigten Fördermenge regulieren zu können. Zudem  kann es vorteilhaft sein, die Reguliermenge vor ihrer Ein  führung in die Hauptströmung 5 zu kühlen. Hierzu dient  der schematisch dargestellte Kühler 19.  



  Die Reguliermenge kann statt dem Verdichter oder  der Förderleitung des Verdichters auch einer fremden       Druckgasquelle    entnommen werden. Da die Regulier  menge im Vergleich zu der vom Verdichter geförderten  Gasmenge klein ist, verschlechtert sich der Wirkungsgrad  im einen oder anderen Fall nur     geringfügig.     



  Eine Weiterbildung der Einrichtung sieht vor, die  Hauptströmung, die einen ringförmigen Querschnitt auf  weist, nicht nur von der Aussen-,     sondern    auch von der  Innenseite her einzuschnüren,     d.h.    von der     Nabenseite         des     Verdichters.-her,        In        Fig.    1 ist     diese    Möglichkeit für  die obere     Verdichterhälfte    zeichnerisch dargestellt. Zwi  schen der Nabe 21 und dem Gehäuse 3     liegt        eine        Ring-          kammer    22.

   Eine Leitung 25 ist an die     Nabenabstützung     23 angeschlossen und durch eine     Bohrung    mit der     Ring-          kammer    22 verbunden. Zwischen dem Gehäuse 3 und  einer Stirnfläche der Nabe 21 ist ein weiterer     ringför-          miger-Spalt    oder     Schlitz    27 vorgesehen, der radial von       innen    in die Hauptströmung 5 mündet. Durch die Lei  tung 25 wird eine     Reguliergasmenge    mit einer quer zur  Richtung der Hauptströmung 5 liegenden     Hauptge-          schwindigkeitskomponente    eingeführt.

   Dadurch schnürt  sich die     Hauptströmung    auch auf ihrer Innenseite in  gleicher     Weise    wie auf ihrer Aussenseite ein und be  wirkt eine weitere Reduktion der     Ansaugemenge.     



  Bei     mehrstufigen    Verdichtern genügt es in vielen Fäl  len nicht, die     Ansaugemenge    nur an der     Gaseintrittseite     des Verdichters in der beschriebenen Weise zu reduzie  ren. Es kann deshalb vorteilhaft sein, dieselbe     Massnahme     auch an einer oder mehreren weiteren Stellen im Ver  dichter zu treffen.     In        Fig.    1 ist ein weiterer     ringförmiger          Schlitz    29 dargestellt, der mit einer Ringkammer 31 ver  bunden ist.

   Die Reguliermenge für den Ringschlitz 29  wird ebenfalls dem     Druckstutzen    15 des Verdichters ent  nommen und über ein weiteres Regulierventil 35 und die  Leitung 33 der     Ringkammer    31     zugeführt.     



  Eine weitere vorteilhafte Wirkung kann durch die be  schriebene Einrichtung erzielt werden, wenn dafür     ge=     sorgt wird, dass das zur Hauptströmung eingeführte Gas  neben der quer zur Richtung der Hauptströmung liegen  den     Hauptgeschwindigkeitskomponente    eine     tangentiale     Komponente aufweist. Dadurch wird der Hauptströmung  ein Drall in der Drehrichtung der     Schaufeln    des Ver  dichters oder in entgegengesetzter Richtung vermittelt,  der seinerseits eine stabilere Hauptströmung sowie eine       Vorrotationsregulierung    ohne Drehzahländerung des Ver  dichters zur Folge hat.  



  Zur Erzeugung     einer        tangentialen    Geschwindigkeits  komponente in der Strömung des in die Hauptströmung  eingeführten Gases können beispielsweise im     Ringschlitz     1 oder den ihm vorgelagerten     Kanalteilen    entsprechende       Leitbleche    angeordnet werden.

   Ein Ausführungsbeispiel  ist schematisch in     Fig.    2 gezeigt, welche einen Schnitt  längs der Linie     U-H    von     Fig.    1 darstellt.     In        Fig.    2 ist  die Nabe 21 ersichtlich, sowie     Leitschaufeln    37.     In    dem       Ringschlitz    1 vorgelagerten     Zuführungskanal        (Fig.    1)  sind Leitbleche 39 so geneigt angeordnet, dass die Strö  mung des in Querrichtung zur Richtung der Hauptströ  mung zugeführten Gases     (Pfeil    41) umgelenkt wird     (Pfeil     43).

   Es ist     ersichtlich,    dass nun das auf die senkrechte  zur Bildebene verlaufende Hauptströmung auftreffende  Gas neben einer Geschwindigkeitskomponente, die senk  recht zur Hauptströmung liegt, eine     tangentiale    Ge  schwindigkeitskomponente aufweist.  



       In        Fig.    3 ist ein     Radial-Verdichter    im     Längsschnitt     dargestellt, bei welchem vor dem ersten Laufrad 47 ein  ringförmiger Spalt oder     Schlitz    45 verläuft, der einerseits  vom Laufrad 47 und andererseits von einem     Statorwand-          teil    49 begrenzt ist. Der     Ringschlitz    45 liegt     annähernd     senkrecht zur Hauptströmung 51. Er ist mit einer Ring  kammer 53 verbunden, in welche eine Leitung 55 zur       Zuführung    der Reguliermenge mündet.

   Diese Regulier  menge wird dem Druckstutzen 57 des Verdichters ent  nommen und über ein     Regulierventil    59 sowie einen    Kühler 61 der     Ringkammer    53 zugeführt. Wie aus den  schematisch eingezeichneten     Strömungsrichtungen    er  sichtlich ist, wird durch die     Einführung    der     Regulier-          menge    die Hauptströmung 51 hinter dem     Ringschlitz    45  unter Bildung von     Wirbeln    nahe dem     Ringschlitz        radial     eingeschnürt.

   Diese     Einschnürung    bewirkt wiederum eine  Verkleinerung des     Strömungsquerschnittes    und damit  eine Reduktion der     Ansaugemenge,    so dass ein Pumpen  des Verdichters mit einfachen     Mitteln,    aber wirkungs  voll, verhindert wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Einrichtung an einem Verdichter zur Verhinderung des Pumpens, dadurch gekennzeichnet, dass an minde stens einer Stelle geringeren Druckes als desjenigen des endverdichteten Gases mindestens eine in die Haupt strömung mündende Öffnung angeordnet ist, durch wel che Gas der Hauptströmung mit einer quer zu deren Strömungsrichtung liegenden Geschwindigkeitskompo nente zugeführt wird, um den Strömungsquerschnitt der Hauptströmung und damit die Ansaugmenge zu ver kleinern. UNTERANSPRÜCHE 1. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass eine Öffnung (1) mindestens an der Gas eintrittsseite des Verdichters angeordnet ist. 2.

   Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Öffnung als ein im Gehäuse (2) des Verdichters angeordneter, in die Hauptströmung (5) mün dender, im wesentlichen ringförmiger Spalt oder Schlitz (1) ausgebildet ist. 3. Einrichtung an einem Axial-Verdichter nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (1) an der Aussen- und/oder Nabenseite der Hauptströmung (5) angeordnet ist.

   4. Einrichtung an einem mehrstufigen Verdichter nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass minde stens eine weitere Öffnung in einer weiteren Stufe ange ordnet ist. 5. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass das zugeführte Gas dem Verdichter oder einer Förderleitung des Verdichters, z.B. dem Druck stutzen (15), oder einer fremden Druckgasquelle entnom men wird. 6.

   Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet,- dass in einer Leitung (9) zur Zuführung des Gases zur Öffnung (1) ein Regulierventil (17) vorgesehen ist, um die zugeführte Gasmenge in Abhängigkeit des benötigten Förderdruckes und der Fördermenge regeln zu können. 7. Einrichtung nach Unteranspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, dass in der Leitung (9) ein Kühler ange ordnet ist. B. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteran spruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Schlitz (1) Leitbleche (39) ageordnet sind, um eine tangentiale Ge schwindigkeitskomponente im zugeführten Gas zu er zeugen.