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STATOR EINES @EHRSTUF@N-RADIALVERDICHTERS Die vorliegende Erfindung
bezieht sich auf das Gobiet des Strömungsmaschinenbaus und genauer auf Statoren
von Mehrstufen-Radialverdichtern.
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Die Erfindung kann erfolgreich bei Hochdruck-Mehrstufen-Radialverdichtern
mit beschaufelten Diffusoren verwendet werden, von denen weitgehend in der Gas-
und chemischon Industrie Gebrauch gemacht wird.
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Es ist bereits der Stator eines Mehrstufen-Radialverdichters bekannt
(s. Frankreich-Patent Nr. 2118626).
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Der bekannte Stator besitzt ein Gehäuse sowie in diesem Gehäuse hintereinander
in Strömungsrichtung des zu verdichtenden Mittels eingebaute und den Strömungsteil
bildende leitschaufelträger der Stufen, beschaufelte Diffusoren und Rückleitapparate
der Stufen. Das Gehäuse hat eine senkrechte Teilfuge. Der Rückleitapparat
jeder
Stufe befindet sich zwischen dem beschaufelten Diffusor der Stufe und dem Leitschaufelträger
der folgenden Stufe sowie ist an ihm befestigt. Der beschaufelte Diffusor jeder
Stufe ist am Rückleitapparat der Stufe befestigt. Zum unveränderten Aufrechterhalten
der vorgegebenen Axial- und Radialspalte zwischen den lilotov- und Statorteilen
slnd die Leitschaufelträger aller Stufen starr miteinander durch Befestigungselemente,
z.B.
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Zugbolzen und Muttern, die am Umfang angeordnet sind, verbunden.
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Der Leitschaufelträger jeder Stufe hat ein Radialmaß, welches soviel
größer als das maximale Radialmaß des Strömungsteils ist, daß die Zugbolzen und
Muttern untergebracht werden können. Hierdurch wird der Innendurchmesser des Gehäuses
vergrößert. Da die erforderliche Gehäusefestigkeit gewährleistet werden muß, ist
es erforderlich, die Wandstärke des Gehäuses zu vergrößern. Dies alles führt zu
einer Erhöhung des Metallaufwands für den Stator und des Arbeitsaufwands bei dessen
Herstellung.
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Außerdem schließt die Verbindung der Leitschaufelträger miteinander
durch Befestigungselement@ nlcht das Entstehen von Spalten entweder zwischen den
Leitschaufelträgern der Stufen und den beschaufelten Diffusoren oder zwischen dem
Leitschaufelträger einer Stufe und dem Leitschaufelträger der folgenden Stufe aus.
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lnfolge der Spalte entstehen "Spaltverluste" an Arbeitsmittel, wodurch
der Wirkungsgrad des Verdichters vermindert wird. Unter "Spaltverluste" ist hier
und weiterhin im Text das Überströmen elnes Teils des Arbeitsmittels, welches aus
einer Zone mit höherem
Druck kommt, in eine Zone mit niedrigerem
Druck zu verstehen.
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Außerdem ist der Stator eines Mehrstufen-Radialverdichters bekannt(s.
Katalog "Spezialverdichter ", Verlag CKD Pragoinvest, 1971). Der bekannte Stator
besitzt ein Gehäuse sowie in ihm hintereinander in Strömungsrichtung des zu verdichtenden
Mittels eingebaute und den Strömungsteil des Verdichters bildende Leitschaufelträger
der Stufen, beschaufelte Diffusoren dec Stufen und Rückleitapparate der Stufen.
Das Gehäuse hat zwei senkrechte Montageteilfugen. Der Rückleitapparat jeder Stufe
befindet sich zwischen dem boschaufelten Diffusor der Stufe und dem Leitschaufelträger
der folgenden Stufe. Der Leitapparat der Stufe ist am Leitschaufelträger der folgenden
Stufe mit Hilfe von Schrauben und Muttern befestigt. Der beschaufelte Diffusor jeder
Stufe ist starr mlt dem Leitschaufelträger der Stufe verbunden. Zum unveränderten
Aufrechterhalten der vorgegebenen Axial- und Radialspalte zwischen den Rotor- und
Statorteilen sind die Leitschaufelträger aller Stufen starr miteinander durch ein
Zusatzgehäuse verbunden, auf dem Nuten vorgesehen sind, in welche dle Leitschaufelträger
der Stufen eingewalzt werden. Das Zusatzgehäuse ist koaxial im Gehäuse eingebaut
und hat eine waagerechte Dellfuge. Die Wandstärke des Zusatzgehäuses wird ausgehend
von der Bedingung bestimmt, daß die Leitschaufelträger starr @festgehalten werden.
Durch Verwenden des Zusatzgehäuses werden der Innendurchmesser des Gehäuses und
die Wandstärke des Verdichtergehäuses größer. Der bekannte Stator erfordert hohen
Metallaufwand
sowie Arbeitsaufwand in der Herstellung.
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Außerdem gewährleistet die Verbindung der Leitschaufelträger miteinander
durch ein Zusatzgehäuse keine dichte Verbindung zwischen dem beschaufelten Dlffusor
der Stufe und dem Rückleitapparat der Stufe. Uber den Spalt zwischen dem beschaufelten
Diffusor und dem Rückleitapparat der Stufe entweicht ein Teil des Arbeitsmittels
aus der Zone mit dem höheren Druck in die Zone mit dem geringeren Druck Hierdurch
wird der Wirkungsgrad des Verdichters gesenkt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stator eines Mehrstufen-Radialverdichters
zu schaffen, bei dem die Leitschaufel.
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träger aller Stufen derart miteinander verbunden sind, daß Metallaufwand
für den Stator, Arbeitsaufwand bei seiner Herstellung und Spaltverluste an Arbeitsmittel
zwischen den Statorteilen vermindert werden Diese Aufgabe wird dadurch gelost, daß
beim Stator eines Mehrstufen-Radialverdichters, der eln Gehause und im Gehause einige
baute Stufen besitzt, von denen jede, hintereinander in Strömungsrichtung des Arbeitsmittels
angeordnet und den Strömungsteil des Verdichters bildend, Leitschaufelträger, beschaufelten
Diffusor und Rückleitapparat enthält, wobei der Rückleitapparat der Stufe starr
am Leitschaufelträger der folgenden Stufe befestigt ist, erfindungsgemäß der beschaufelte
Diffusor jeder Stufe starr mit dem Leitschaufelträger und dem Rückleitapparat der
Stufe verbunden ist und ihre Verbindungsstelle auf einem Durchmesser liegt,
dar
kleiner als der maximale Durchmesser des Strömungsteils ist.
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Eine solche Statorbauart gewährleistet starre Verbindung aller Statorteile,
welche den Strömungsteil bilden, wobei minimale Außenmaße des Stators in Radialrichtung
beibehalten werden, wodurch der Metallaufwand für ihn und der Arbeitsaufwand bei
seiner HerstelLung im Vergleich mit den obenbeschrtebenen Ausführungsbeispielen
von Statoren vermindert werden.
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Außerdem verhindert die starre Verbindung der Statorteile Spaltverluste
an Arbeitsmittel zwischen dem beschaufelten Diffusor und dem Leitschaufelträger
einer Stufe sowie zwischen dem beschaufelten Diffusor und dem Rückleitapparat der
Stufe, wodurch der Wirkungsgrad des Verdichters erhöht wird.
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Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus dem nachstehenden
Ausführungsbeispiel und einer Zeichnung verständlicher, auf welcher in schematischer
Darstellung teilweise im Längsschnitt ein Mehrstufen-Radialverdichter abgebildet
ist, dessen Stator erfindungsgemäß gebaut ist.
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Der Mehrstufen-Radialverdichter enthält einen Rotor, welcher au9
eine Welle 2 aufgesetzte laufräder 1 der Stufen und einen Stator besitzt Die Rotorwelle
2 läuft in einem Traglager 3 und einem Schräglager 4. Der Stator besitzt ein Gehäuse
5 und in ihm hintereinander gemäß Pfeil A in Strömungsrichtung des Arbeitsmittels
eingebaute und seinen Strömungsteil bildende Leitschaufelträger 6 der Stufen, beschaufelte
Diffusoren 7 der Stufen und Rückleitapparate
@8.
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Das Gehause 5 hat eine senkrechte Montageteilfuge. Die Statorteile,
nämlich die Leitschaufelträger 6 der Stufen, die beschaufelten Diffusoren 7 der
Stufen und die Rückleitapparate 8 der Stufen, besitzen eine waagerechte Teilfuge.
Der Rückleitapparat 8 einer Stufe befindet eich zwischen dem beschaufelten Diffusor
der Stufe und dem Leitschaufelträger 6 der folgenden Stufe sowie ist am Leitschaufelträger
6 der folgenden Stufe befestigt.
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Zum leichteren Befestigen des beschaufelten Diffusors 7 am Leitschaufelträger
6 der Stufe und am Rückleitapparat 8 der Stufe sind bei der hier beschriebenen Bauart
die Schaufein 9 des beschaufelten Diffusors 7'starr, beispielsweise durch Anschweißen,
mit Scheiben 10 verbunden. Wenn der beschaufelte Diffusor 7 ohne Schein ben 10 ausgeftihrt
wird, werden die Schaufeln 9 unmittelbar am Leitschaufelträger 6 und am Rückleitapparat
8 der Stufe befestigt, indem sie an ihnen angeschweißt oder angelötet werden. Die
Schelbe 10 des beschaufelten Diffusors 7, welche am Leitschaufelträger 6 der Stufe
anliegt, ist starr mit dem erwähnten Leitschaufelträger 6 durch Schraubon 11 verbunden.
Die Scheibe 10 des beschau-Selten Diffusors 7, welche am Rückleitapparat 8 anliegt,
ist starr mit ihm und mit dem Leitschaufelträger 6 der folgenden Stufe durch Zugbolzen
12 und Muttern 13 verbunden in den leitschaufelträger 6 und den Rückleitapparaten
8 sind
Dichtungen 14, z.B. Labyrinthdichtungen, eingesetzt. Um Überströmen
des Arbeitsmittels zu verhindern, sind auf den Oberflächen der Leitschaufelträger
6, die an der Innenfläche des Gehauses 5 anliegen, Rinnen vorgesehen, in dle Dichtungselemente
15, z.B Gummiringe, elngelegt werden. Auf diese Weise ist dle starre Verbindung
der Leitschaufelträger 6 aller Stufen auf einem Durchmesser zustandegebracht, der
kleiner als der maximale Durchmesser des Strömungsteils ist. Gleichzeitig wird gewährleistet,
daß keine Spalte zwischen den Schelben 10 der beschaufelten Diffusoren 7 und den
an ihnen anliegenden Oberfläche der Leitschaufelträger 6 und der Rückleitapparate
8 vorhanden sind.
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Der erfindungsgemäße Mehrstufen-Radialverdichter wird folgendermaßen
zusammengebaut. Der beschaufelte Diffusor 7 einer Stufe wird über dle Scheibe 10,
welche am Leitschaufelträger 6 der in Strömungsrichtung des Arbeitsmittels ersten
Stufe anliegt, an diesem Leitschaufelträger 6 mittels Schrauben 11 befestigt.
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Des welteren wird der beachaufelte Diffusor 7 über die Schelbe 10,
welche am Rückleitapparat 8 der Stufe anliegt, mit diesem Rückleitapparat 8 und
dem Leitschaufelträger 6 der in Strömungsrichtung des Arbeitsmittels folgenden Stufe
durch zugbolzen 12 und Muttern 13 verbunden; der beschaufelte Diffusor 7 der in
Strömungsrichtung des Arbeitsmittels folgenden Stufe wird über die Scheibe 10, welche
am Leitschaufelträger 6 der folgenden Stufe anliegt, an dlesem Leitschaufelträger
6 mittels Schrauben 11 befestigt. Analog witd
bei allen folgenden
Verdichterstufen verfahren.
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Zunächst werden die unteren Hälften der Statorteile aller Stufen
und dann die oberen Hälften der Statorteile aller Stufen zusammengebaut, wobei in
Leitschaufelträger 6 und Rückleitapparate 8 die Dichtungen 14 eingelegt werden,
In die zusammengebaute untere Hdlfte der Statorteile wird die Welle 2 mit den Laufrädern
1 aller Stufen in dle Lager 3 und 4 eingebracht. Hierbei werden die Spalte zwischen
den Dichtungen 14 und den Laufrädern 1 aller Stufen geprüft. Die zusammengebaute
obere Hälfte der Statorteile wird auf die untere aufgesetzt und mit ihr verbunden
In dle Rinnen der Leitschaufelträger 6 werden die Gummiringe 15 eingelegt, um Überströmen
von Arbeitsfl@ssigkeit zwischen den einzelnen Stufen zu vermeiden. Der Block aus
zusammengebauten Statorteilen samt dem in ihm angeordneten Rotor wird in das Gehäuse
5 des Verdichters eingesetzt.
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Eine solche konstruktive Ausführung gewährleistet starre Verbindung
aller Statorteile des Strömungsteils des Verdichters bei minimalen Außenmaßen des
Stators in radialer Richtung. Der wirtschaftliche Nutzeffekt der Erfindung besteht
in der Verminderung des Metallaufwandes für den Stator um ca. 15% und des Arbeitsaufwandes
bei Herstellung und Zusammenbau desselben um ca.
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20%.
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Außerdem werden durch die starre Verbindung jedes beschaufelten Dlffusors
mit einem Leitschaufelträger und einem Rückleitapparat der Stufe Spaltverluste an
Arbeitsmittel zwlschen beschaufelten
Diffusoren und Leitschaufelträgern
sowie Rückleitapparaten vermieden, wodurch der Wirkungsgrad des Verdichters erhöht
wird.