Kreiselmaschine zum Verdichten bezw. Fördern von Gasen bezw. Flüssigkeiten mit mehreren, hintereinander geschalteten Stufen. Die bisher übliche Ausführungsform voll Kreiselmaschinen zum Verdichten, bezw. För dern von Gasen, bezw. Flüssigkeiten niit mehreren hintereinandergeschalteten Stufen ist die in Fig. 1 im Achsialschnitte zur Hälfte dargestellte.
Bei dieser sind die Laufräder <I>A1,</I> A2.... so in einem Gehäuse unter gebracht, dass jedes einzelne Rad in einem besonderen, durch zwei feststehende Seiten wände a1, <B>bi,</B> a2, b, abgegrenzten Ringraume rotiert. Zwischen diesen Ringräumen liegen die Umkehrkanäle Cl, C2...., welche das vom Rad Al geförderte Gas, bezw. die Flüs sigkeit der Eintrittsöffnung des folgenden Rades AZ in der durch Pfeile angedeuteten Richtung zuführen.
Diese Anordnung hat den grossen Nach teil, dass jedes einzelne Rad an dem zu bei den Seiten a1, b" n_, b2 . . . . eingeschlossenen Gase, bezw. an der Flüssigkeit eine Reibung erfährt, die unter Umständen ganz beträcht lich ist und den Wirkungsbad der Kreisel niaschine ungünstig beeinflusst.
Ein Mittel, die Radreibung klein zu hal ten, ist, die Drehzahl der Maschine möglichst gross zu halten, damit die notwendige Um- mit kleinen Raddurch- messern erreicht werden kann. Es wird dies flach Möglichkeit durehgeführt; doch setzt die durch die Antriebsmaschine gegebene Drehzahl dieseln Ziele sehr bald- eine Grenze.
Aber auch wenn beliebig hohe Dreh zahlen zur Verliigung stellen würden, kann die Verkleinerung der Raddurchmesser nur so weit durchgeführt werden, dass für die Eintrittsöffnung der Laufräder und für die Beschaufelun- noch geitiigentl Platz zur Ver fügung stellt; andernfalls würde die ver kleinerte Radreibung durch die Folgen schlechter Gas-, bezw. Flüssigkeitsführung am Eintritt und durch die. Schaufelkanäle wieder aufgehoben.
Alle diese genannten zwingenden Fak toren haben hei der bisher iiblichen Bauart von Kreiselmaschinen zur Folge, dass die Radreibungsarbeit zum Beispiel bei einem ' Hochdruclzkompressor in den günstigsten Fällen zirka. 70 % und in ungünstigen Fällen (direkter Motorantrieb und kleine Belastun gen) sogar bis 40 % von der nützlichen Ar- beit beträgt.
Es bann deshalb der mitt lere Radwirhungägrad infolge Pfadreibung ohnr- Rücksi@-lit auf die übriolen Verluste
EMI0002.0009
betragen. Die vorlie-ende Erfindung bezweckt in erster Linie, (Fe Radreibungsarbeit bei Krei- selmaschinen mit mehreren, hintereinander- ges(11)
alteten Stufen auf ein Minimum zu re- di,zieren. Dies wird dadurch erreicht, dass Rä,ler verschiedener Stufen nicht einzeln in seitlich al@@.e:schlossenen Räumen rotieren, sonflern zu eiiipm Radkörper mit nur zwei Rcil,ung erzeugenden Aussenwänden vereinigt sind, dadurch, (lass zwei räumlich benachbarte Stufen eine -##@emeinsame, mitlaufende Zwi- scbünwand haben, während Umkehrha.näle <B>,
</B> auP "rhalb (fieses Radkörpers von den Stufen we \ -, bez"v. zu ihnen hinführen.
Tii der Zeiohnung ist in den Fig: 2 bis 7 schematisch eine Anzahl von beispielsweisen Aus1'ührizngs@orrnen der Erfindung darre- stellt.
111 F'ig. \i sind A,, < 4, wieder die Lauf- r)der, die jerln,-li nicht mehr nebeneinander, son(I,rii aufeinander sitzen, wie (las in ähn- licber Weise l,ei parallelgeschalteten oder abwechselnd arl)citen(len Rädern schon be- hanrit ist.
Die Umkehrkanäle C, liegen nicht mehr zwischen den Rädern, sondern sind im tvesentlichen nach der Seite des einheitlichen Ra(ll@iirpers verlPat: die Strömung nimmt den mit Pfeilen an-erleuteten Verlauf.
Das Gas, benv. diP Flüsi;heit tritt durch den ,S' in (l@@n Saugraum B ein und ae- lan-'t: in (las Erste R.ad A11 von dort durch einen Umführiingskanal U1 in den Umkehr- C, und (larauf in das zweite Rad A.;
und chliesslicli in den Druckraum D oder durch einen v-citeren Umführun-skanal U <B>.</B>in ein fol-en(le" Rad.
Man sieht aus Fig. \?, dass die zwei Räder nur in den beiden R,äu- inen n und l- yeitenreibung erzeugen, wäli- ren(l bei der alt('n Ausführung für die glei che Ra(Izahl vier solcher Räume vorhanden sind.
Es ist elslialb leicht einzusehen, (12ss hei einer Stufr,nzahl von 10 bis 12, wie sie zum Beispiel für Hochdruelzl@ompressoren nötig ist, die R.adreibiin.--:
ganz erlieblie-li ver ringert wird, indem die Anzahl der freien Seitenwände den x-ten Teil derjenigen der alten Ausführung betragen, wenn die Stufenzahl bedeutet.
Dementsprechend muss somit die Radreibung bei 10 Rädern nur l110 betragen, also statt 10 bis 40 nur 1 bis 4, und der erreichbare in bczug auf P,,adreibung ist statt 0,91 bis 0.71
EMI0002.0118
Es lässt sich somit auf diese Art eine Ver besserung des Wirhungsgrades um zirka 9 bis 3 5 /o erzielen.
In Fig. 3 ist eine zweiseitige Anordnung der Stufen skizziert, in -welcher von A aus die Zuführung zur Stufe 1 erfolgt. Die An ordnung der verschiedenen Stufen 1 bis t- ist so vorgesehen, dass zwischen jeder Stufe nur gerade die 1)rucl"clifferenz einer Stufe ab- zudichten ist;
diese Anordnung hat den Vor teil, dass die Dichtungsverluste am Ra.d- um.fanae möoliehst klein gehalten werden. Da aber bei dieser Anordnuno@ der @ch@ial- sehub nicht ausgeglichen wird, muss er ent:
weder durch ein entsprechendes Tiammlager B oder einen Ausgleiehholbeii. oder endlich durch Verwendung der letzten Scheibe des mehrstufigen Rades als Ausgleiehvorriebtunm ausgeglichen werden, etwa, wie -,ez,-ichnet, dadurch, (lass. eine Dichtung in C angebracht und der Raum D mit dem Saugstutzen ver bunden wird.
Der Gas-, bezw. Flüssig@eits- strom verlässt die Ma chine bei B.
Fia. 4 zeigt eine VorriehtunY;, (lie er laubt, den Asialschub (furch cvmmetrische Einführung des Gases, hezw. der Flüssigkeit in die verschiedenen Stufen grösstenteils zu vermeiden;
hierbei erfolgt die Einführung wie in Fig. 3 in A, dann aber wird der Strom von der ersten Stufe 1 links in die erste Stufe 2 rechts übergeführt, welche letztere somit die zweite Stufe der T@reiselmaschin e ist. Die so erzielte Verteilung, liat derjenigen der Fic. 3 den Nachteil, dass die Diehtun-,
en ama.(lumfange dem Pruche zweier Räder aus-esetzt werden und dass die rberführung des Stromes sich weniger be quem einrichten lä-sst.
Fig. 5 zeigt eine Bauart mit zwei ein seitigen, mehrstufigen Rädern C und D, die symmetrisch auf die Welle gelagert und durch eine feste Wand E voneinander ge trennt werden. Der Strom wird nacheinander von aussen nach innen durch die Stufen 1, 2, 3 des einen Rades C geführt, dann in das an dere Rad D hinübergeleitet, bis zur letzten Stufe. Die Axialschübe dieser beiden Räder wirken bei dieser Anordnung in entgegen gesetztem - Sinne.
Fig. 6 zeigt eine Anordnung, bei welcher auf der gleichen Welle zwei getrennte, dop pelseitige, mehrstufige Räder aufgekeilt sind. Per Strom wird in jedem einzelnen Rade gleich durchgeführt wie in Fig. 3, aber bei dem einen Rade von links A nach rechts B, beim andern von rechts A1 nach links ss@, so dass so ebenfalls die Axialschübe sich Cregenseitig aufheben können.
In Fällen, wo grosse Fördermengen in Be tracht kommen, die eine Teilung der Kreisel maschine in zwei zwar auf der gleichen Welle sitzende, aber sonst parallel arbeitende Teile, zum Beispiel nach Fig. 2, erf orderlich machen, lässt sich der Axialschub durch Anordnung dieser Teile mit gegeneinander gerichteter Strömung ausgleichen.
Die gedrungene Bauart, welche sich bei Ausführungen nach Massgabe der Erfindung ergibt, erlaubt nunmehr auch bei mehr stufigen Kreiselmaschinen die fliegende An ordnung des Läufers, zum Beispiel nach Fig. 7.
Diese Beispiele der Ausführungsmöglich keiten zeigen, wie mannigfaltig die Kombi nationsmöglichkeiten sind, die sich aus vor liegender Erfindung ergeben.
Centrifugal machine for compressing or. Conveying gases respectively. Liquids with several stages connected in series. The previously common embodiment full gyroscopic machines for compression, respectively. Funding of gases, respectively. Liquids with several stages connected one behind the other is half of the one shown in axial section in FIG.
In this case, the running wheels <I> A1, </I> A2 .... are accommodated in a housing in such a way that each individual wheel is in a special, through two fixed side walls a1, <B> bi, </B> a2, b, delimited annulus rotates. Between these annular spaces are the reversing channels Cl, C2 ...., which respectively the gas conveyed by the wheel Al. Supply the liquid to the inlet opening of the following wheel AZ in the direction indicated by the arrows.
This arrangement has the major disadvantage that each individual wheel experiences friction on the gases enclosed on sides a1, b "n_, b2..., Or on the liquid, which under certain circumstances is quite considerable The effect of the centrifugal machine is adversely affected.
One means of keeping the wheel friction low is to keep the speed of the machine as high as possible so that the necessary wheel diameter can be achieved. This flat possibility is carried out; but the speed given by the prime mover sets diesel targets very soon - a limit.
But even if arbitrarily high speeds were to be made available, the reduction of the wheel diameter can only be carried out to such an extent that there is still enough space available for the inlet opening of the impellers and for the blades; Otherwise, the reduced wheel friction would be the result of poor gas, respectively. Liquid guidance at the inlet and through the. Blade channels repealed.
All these compelling factors mentioned have the consequence, with the construction of centrifugal machines customary up to now, that the wheel friction work, for example in the case of a high-pressure compressor, is approximately in the most favorable cases. 70% and in unfavorable cases (direct motor drive and small loads) even up to 40% of the useful work.
Therefore, the mean degree of wheel rotation due to path friction does not affect the remaining losses
EMI0002.0009
be. The present invention aims primarily to (Fe wheel friction work in rotary machines with several, one behind the other (11)
to reduce old steps to a minimum. This is achieved by the fact that rooms of different stages do not rotate individually in laterally closed spaces, but rather are combined to form a wheel center with only two outer walls that create space, thereby (let two spatially adjacent stages one - ## @ have a common, concurrent dividing wall, while reversing halves <B>,
</B> outside (lead nasty wheel body from the steps we \ - or "v. To them.
Tii the drawing is shown in FIGS. 2 to 7 schematically a number of exemplary embodiments of the invention.
111 Fig. \ i are A ,, <4, again the running r) those who no longer sit next to each other, but (I, rii on top of each other, like (read in a similar way l, ei connected in parallel or alternately arl) citen (len wheels is already treated.
The reversing channels C, are no longer between the wheels, but are essentially on the side of the uniform surface: the flow takes the course indicated by the arrows.
The gas, benv. The liquid enters through the 'S' in (l @@ n suction chamber B and ae- lan-'t: in (read First R.ad A11 from there through a bypass channel U1 into the reverse C, and (larauf in the second wheel A .;
and finally into the pressure chamber D or through a v-citeren Umführun-skanal U <B>. </B> in a fol-en (le "Rad.
It can be seen from Fig. \? That the two wheels only generate lateral friction in the two R, outer n and pipe friction (1 in the old ('n version for the same Ra (I number four such spaces available.
It is also easy to see, (12ss is a step number from 10 to 12, as it is necessary for high-pressure compressors, for example, the R.adreibiin.
is completely erlieblie-li ver reduced by the number of free side walls being the umpteenth part of that of the old version, if the number of steps means.
Accordingly, the wheel friction with 10 wheels only has to be 1110, that is to say only 1 to 4 instead of 10 to 40, and the achievable friction with respect to P ,, is instead of 0.91 to 0.71
EMI0002.0118
In this way it is possible to improve the efficiency by approximately 9 to 3 5 / o.
In Fig. 3 a two-sided arrangement of the stages is sketched, in which from A the supply to stage 1 takes place. The arrangement of the different levels 1 to t- is provided so that between each level only the 1) difference in a level needs to be sealed;
this arrangement has the advantage that the sealing losses in the area fanae möoliehst are kept small. However, since the @ ch @ ial- sehub is not compensated for with this arrangement, it must be:
neither by a corresponding Tiammlager B or a Ausgleiehholbeii. or finally be compensated for by using the last disc of the multi-stage wheel as a balancing device, for example, as -, ez, -ichnet, thereby, (let a seal be attached in C and the space D connected to the suction nozzle.
The gas, respectively. Liquid @ eitsstrom leaves the machine at B.
Fig. 4 shows a device that allows the asial thrust to be avoided for the most part by the cvmmetric introduction of the gas or the liquid into the various stages;
here the introduction takes place as in Fig. 3 in A, but then the current is transferred from the first stage 1 on the left to the first stage 2 on the right, which is the second stage of the travel machine. The distribution thus achieved is that of Fic. 3 the disadvantage that the Diehtun,
en ama. (be exposed to the test of two wheels and that the transfer of the current is less easy to set up.
Fig. 5 shows a type with two one-sided, multi-stage wheels C and D, which are mounted symmetrically on the shaft and ge by a solid wall E from each other separates. The current is passed one after the other from the outside to the inside through stages 1, 2, 3 of one wheel C, then passed over to the other wheel D, up to the last stage. The axial thrusts of these two wheels work in the opposite sense in this arrangement.
Fig. 6 shows an arrangement in which two separate, double-sided, multi-stage wheels are keyed on the same shaft. Current is carried out in the same way as in Fig. 3 in each individual wheel, but with one wheel from left A to right B, with the other from right A1 to left ss @, so that the axial thrusts on the rain side can also cancel each other out.
In cases where large flow rates come into consideration, which make a division of the rotary machine into two parts sitting on the same shaft but otherwise working in parallel, for example according to FIG. 2, the axial thrust can be achieved by arranging them Compensate parts with opposing flow.
The compact design, which results from designs in accordance with the invention, now also allows the rotor to be on the fly, for example according to FIG. 7, in multi-stage gyroscopic machines.
These examples of the possible embodiments show how diverse the combination possibilities are that result from the present invention.