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CH335290A - Multi-stage axial flow compressor with airfoil-shaped blades - Google Patents

Multi-stage axial flow compressor with airfoil-shaped blades

Info

Publication number
CH335290A
CH335290A CH335290DA CH335290A CH 335290 A CH335290 A CH 335290A CH 335290D A CH335290D A CH 335290DA CH 335290 A CH335290 A CH 335290A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
fluid
compressor
inlet means
cylindrical wall
flow
Prior art date
Application number
Other languages
German (de)
Inventor
Robert Forshaw James
Original Assignee
Power Jets
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from GB9233/55A external-priority patent/GB780352A/en
Application filed by Power Jets filed Critical Power Jets
Publication of CH335290A publication Critical patent/CH335290A/en

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G5/00Resilient suspensions for a set of tandem wheels or axles having interrelated movements
    • B60G5/04Resilient suspensions for a set of tandem wheels or axles having interrelated movements with two or more pivoted arms, the movements of which are resiliently interrelated, e.g. the arms being rigid
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G11/00Resilient suspensions characterised by arrangement, location or kind of springs
    • B60G11/22Resilient suspensions characterised by arrangement, location or kind of springs having rubber springs only
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/02Surge control
    • F04D27/0207Surge control by bleeding, bypassing or recycling fluids
    • F04D27/0215Arrangements therefor, e.g. bleed or by-pass valves
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2202/00Indexing codes relating to the type of spring, damper or actuator
    • B60G2202/10Type of spring
    • B60G2202/14Plastic spring, e.g. rubber
    • B60G2202/142Plastic spring, e.g. rubber subjected to shear, e.g. Neidhart type
    • B60G2202/1422Axial

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  

  Mehrstufiger     Axialströmungskompressor    mit     tragflächenförmigen        Schaufeln       Die Erfindung betrifft mehrstufige     A.xia.l-          strömungskompressoren    mit     tragflächenför-          migen    Schaufeln.  



  Die Schaufeln eines oder mehrerer     Sehau-          felkränze    eines solchen     Kompressors    neigen  bei Belastungen unterhalb der maimal vorge  sehenen Belastung zu übermässigen     Vibratio-          nen,    was zu     Schaufelbrüchen    führen kann.

    Im allgemeinen nähern sieh die Schaufeln  aller der dem     Einlassende    des     Kompressors     zugewandten Schaufelkränze bei fortschrei  tend herabgesetzter Belastung einem wir  kungslosen Zustand, weil das Verhältnis der       Relativgeschwindigkeit    des zu komprimieren  den     Fluidums    quer zu den Schaufelkränzen       zur        Umfangsgesehwindigkeit    in den Schaufel  kränzen am Eingang herabgesetzt ist im     Ver-           < ,leich    zum rennwert dieses Verhältnisses.  



  Es wird angenommen, dass ein kritisches  Stadium erreicht wird, wenn infolge kleiner       Unterschiede    in den geometrischen Eigen  sehaften der einzelnen Schaufeln eines einzel  nen Kranzes oder infolge kleiner Verände  rungen im Zustand des auftreffenden     Flui-          dumstromes    längs des Umfangs eines Schau  felkranzes eine Unstabilität der Strömung in  den Kanälen     zwisehen    einigen Schaufeln auf  tritt.

   In diesem Falle werden die übrigen       Sehaufeln    des betroffenen     Sehaufelkranzes    er  regenden Belastungen ausgesetzt, die aus der  unstabilen Strömung folgen, und neigen zu  Vibrationen, deren Kräfte grösser     ,sind    als die    bei     -Nennlast    festgestellten.

   Ausserdem führen       Flatterschwingungen        (Torsionsschwinäungen     um eine     Schaufellängsachse),    die im     Fadle     von den kritischen     Weit    für Schaufeln der  betreffenden     Steifigkeit    überschreitenden       Einfallwinkeln    erregt werden können, zu ähn  lich hohen Spannungen in den Schaufeln.  



  Ein Zweck der Erfindung ist die Herab  setzung der Gefahr des Auftretens über  mässiger     Schwingungsbeanspruchungen    der  Schaufeln eines Kompressors.  



  Gegenstand der Erfindung ist ein mehr  stufiger     Axialströmungskompressor    mit einem  Rotor, einem Kranz von am Rotor     radial    nach  aussen stehend befestigten,     tragflächenförmi-          gen    Schaufeln und mit.

   einer     zylindrisehen     Wand, welche die Schaufeln an ihren radial  äusseren Enden umgibt, wobei die     zylindri-          seheWand    radial nach innen gerichtete Ein  lassmittel für die Zufuhr von Fluidum zum  Strömungskanal des     Kompressors        aufweist,     welche     Einlassmittel    teilweise     stromaufwärts     in     Bezug    auf die Richtung der Strömung des  zu komprimierenden Fluidums gerichtet sind,  und längs des Umfanges der zylindrischen  Wand in einer stromaufwärts der     Auslassebene     des Schaufelkranzes gelegenen Zone angeord  net sind,

   so dass das aus den     Einla.ssmitteln     ausströmende Fluidum eine Verengung des  zu komprimierenden     Fluidumstromes    im Be  reiche des Schaufelkranzes bewirkt. Das     zu          komprimierende        Fluidum    wird infolge der      genannten Verengung     mindestens    auf kurze  Distanz eine vergrösserte axiale Geschwindig  keitskomponente aufweisen, wobei das Ver  hältnis der axialen Komponente zur Umfangs  geschwindigkeitskomponente des zu kompri  mierenden, den     Schaufelkranz        beaufschlagen-          den    Fluidums vergrössert wird.

   Die     Neigung     zum Vibrieren     ist    für Schaufeln charakte  ristisch, die in der üblichen     Art.    an einem  Ende befestigt. sind, während das andere  Ende frei ist. Bei solchen Schaufeln     trägt    die  erregende     Belastung    an einem     Schaufellängs-          stück    des freien Schaufelendes viel mehr zur  Schaufelbeanspruchung bei als an einem ähn  lichen Längsstück am Befestigungsende der  Schaufel.

   Die Eindung ermöglicht es, die  schwingungserregende Belastung der freien  Schaufelenden des     Schaufelkranzes    zu verhin  dern, indem das zu komprimierende     Fluidum     von den Enden ferngehalten wird. Diese Mass  nahme     ist    weiterhin besonders vorteilhaft,  wenn sie bei einem     Rotorsehaufelkranz    ange  wandt wird; da die Gefahr von Schaufelbrü  chen bei einem rotierenden Kranz, bei dem  die durch die Vibration hervorgerufene Be  anspruchung zusätzlich zu der zentrifugalen       Beanspruchung    auftritt, im allgemeinen grö  sser ist.

   Da die Lage     derjenigen    Schaufeln  eines     Schaufelkranzes,    bei welchen die ge  nannten Schwierigkeiten auftreten können, be  züglich des Umfanges des Schaufelkranzes  nicht vorausbestimmt werden kann, wird das  die Verengung des Stromes bewirkende Flui  dum zweckmässig gleichmässig über den Um  fang des Schaufelkranzes verteilt     zugeführt.     



  Das den     Einla.ssmitteln    zugeführte Flui  dum kann zum Beispiel an einer stromabwärts  des     betreffenden    Schaufelkranzes liegenden  Stelle des     Kompressors    dem     letzteren    entnom  men werden. Auf     diese    Weise durchströmt  ein Teil des zu komprimierenden Fluidums       erneut    den fraglichen Schaufelkranz und ver  grössert dadurch die Menge des durch den  Schaufelkranz hindurchgehenden Fluidums,  so     da.ss    das oben erwähnte Verhältnis der     Ge-          schwindigkeitskomponenten    des Fluidums  weiter vergrössert wird.

   Wenn das Fluidum  einer     mittleren-    Stelle des     Kompressors    ent-         nommen    wird, ergibt. sieh dagegen keine  merkliche Zunahme dieses Verhältnisses in  der Strömung durch die Schaufelkränze hin  ter der Entnahmestelle.  



  Im allgemeinen ist es wünschenswert, dass  die Menge des durch die     Einlassmittel    einge  führten Fluidums bei fortschreitend herab  gesetzter     Kompressorbelastun-    zunimmt.  Folglich wird die Einführung des Fluidums  vorzugsweise durch ein Organ oder eine     ä.hn-          liehe        Einriehtuin        -.;

  -    gesteuert, die auf die     Kom-          pressorbelastung\    mit von niedriger zu hoher  Belastung fortschreitender Begrenzung der  eingeführten Menge     anspricht.    Auf diese  Weise kann die Zufuhr des Fluidums beim  Anlassen des     Kompressors    voll     wirksam    sein  und ganz abgestellt werden, wenn die     Kom-          pressorbelastung    60 bis     -70 !o    des Maximal  wertes erreicht.  



  Die Erfindung kann weiterhin, ebenfalls  bei mehrstufigen Kompressoren mit axialer  Strömung angewandt werden, um bei ver  schiedenen     Belastungsbeding@ingen    eine ähn  liche Beziehung zwischen den Strömungsbe  dingungen in den verschiedenen Schaufelstu  fen durch veränderliche Beeinflussung der  Strömung in einer oder mehreren Stufen bei  unterschiedlicher     Kompressorbelastung    auf  rechtzuerhalten.  



  Die Erfindung ist am besten an den kon  struktiven     Ausführungsbeispielen    zu verste  hen, die im folgenden an Hand der Zeichnung  beschrieben werden.  



       Fig.    1 ist eine     Sehiiittdarstellung    einer  Hälfte längs der Rotationsachse eines mehr  stufigen Kompressors mit axialer Strömung  in     erfindun;sgemässer    Ausführung.  



       Fig.    2 ist eine vergrösserte Ansieht einer  Einzelheit des     Statorgehäuses    des in     Fig.    1       gezeigten    Kompressors.  



       Fig.    3 und 4 sind Ansichten der Schnitte       III-III    und     IV-IV    von     Fig.    ?.  



       Fig.    5 ist eine der     Fig.    2 entsprechende  Ansieht. .einer andern auf den in     Fig.    1 ge  zeigten Kompressor     anwendbaren    Konstruk  tion.  



  Der Kompressor nach     Fig.    7 hat. einen Ro  tor 1 und ein     Statorehäuse    2. welche     ab-          z7         wechselnd Kränze     bewegter    und feststehen  der Schaufeln 3 bis 13 tragen, die in der       Strömungsrichtung    des zu komprimierenden  Fluidums mit     gegenseitigem    Abstand     aufein-          anderfolgen.        Fig.    2     zeigt    Einzelheiten des       Sta.torgeliäuses    im Bereiche der Schaufeln 6       lind    10.

   Das     Sta.torgehäuse    2 hat. eine Anzahl  auf den Umfang mit. Abstand verteilte Aus  trittsöffnungen 14, die stromaufwärts der  Reihe der     Statorschaufeln    10 radial von der       Innenfläehe        ausgehen.    Diese Öffnungen  führen in einen radial vorstehenden Um  fangsflansch 15 an der Aussenseite des Ge  häuses 2, ohne ganz durch diesen hindurch  zugehen. Im Abstand von diesem Flansch  gegen den     Kompressoreinlass    hin ist ein  zweiter, ähnlicher Flansch 16.

   Eine der An  zahl der Austrittsöffnungen entsprechende  Anzahl. Öffnungen 17 geht durch den zweiten       Flanseh    16 und in, jedoch nicht durch den  ersten Flansch 15, in einer Richtung parallel  zur     Kompressorachse,    so dass jede dieser Öff  nungen auf eine Austrittsöffnung 14 trifft.  Die einander benachbarten Flächen 18 der       Flansehe    liegen in radialen Ebenen und bil  den Dichtungsflächen für eine Scheibe 19,  die in der zwischen den Plansehen 15 und 16  gebildeten Rinne liegt. Die Scheibe 19 um  schliesst das Gehäuse längs eines Umfanges  und hat. durchgehende parallel zur Achse  verlaufende Öffnungen 20, die mit den     öff-          nungen    17 der Plansehen zusammenpassen.

    Die Scheibe ist von einer Stellung, in welcher  eine vollständige Verbindung zwischen den  Austrittsöffnungen 14 und den Öffnungen  17 im Flansch 16 besteht, in eine Stellung,  in welcher der Austritt völlig     versperrt.    ist,  mit das Gehäuse drehbar. Die Öffnungen 17  im zweiten     Flansch    16 sind auf der dem     Kom-          pressoreinlass    zugewandten Seite     desselben     mit. Rohranschlüssen und daran angeschlos  senen Rohren 22 versehen, die in eine Ring  kammer 23 führen, die das Gehäuse des Kom  pressors ausserhalb der Reihe der     Stator-          schaufel    6 umschliesst.

   Das     Statorgehäuse    hat       iioeh    eine längs eines Umfanges verlaufende  Reihe von     Lufteinlassöffnungen    24, welche  ungefähr in     der    Mitte     zwischen    den Ebenen    des Einlasses und des Auslasses der Rotor  schaufelreihe 5 auf der Innenseite des     Stator-          gehäuses    ausmündet. Diese     Einlassöffnungen     verlaufen geneigt nach aussen und nach  hinten durch das Gehäuse und jede von ihnen  kommuniziert mit der Ringkammer 23.

   Die  Anzahl der     Einlassöffnungen    24 ist von der  selben Grössenordnung wie die Anzahl der       Rotorschaufeln    5,     welehe    im wesentlichen  gleich der Anzahl der     Statorsehaufeln    6 ist.  Die     Anzahl    der     Öffnungen    ist, als     ausrei-          ehend    zu betrachten, solange sie einen wesent  lichen Teil der Anzahl der Schaufeln 5 dar  stellt. Die Anzahl der     Ausla.ssöffnungen    14  muss nicht so gross sein wie die Anzahl der       Einlassöffnungen    24.

   Die     Einlassöffnungen     24 sind in gleichmässigen Abständen auf den  Umfang des     Statorgehäuses    2 verteilt, und  ihre Neigung ist derart, die aus den Öffnun  gen austretende Luft die axiale Geschwindig  keit des Stromes, welcher die     Sta.torflügel    4  verlässt, in den     Masse        überwindet,    dass die  Spitzen der     Rotorflügel    5 gegenüber dem er  wähnten zu komprimierenden Fluidum abge  schirmt werden.

   Gleichzeitig wird die abge  zapfte Luft mit. einer derartigen radialen       Bewegungskomponente    eingeführt, dass eine  bedeutende Länge jeder der     Rotorschaufeln     5 von der Spitze nach innen gegenüber dem  zu komprimierenden Fluidum abgeschirmt  wird. Daraus folgt, dass die wirksame Länge  der     Rotorschaufeln    5 entsprechend herab  gesetzt wird und mit ihr der wirksame Quer  schnitt für den den zweiten     Statorkranz    ver  lassenden Strom des zu komprimierenden  Fluidums, wobei die axiale     Geschwindigkeits-          komponente    des     zu    komprimierenden Flui  dums zunimmt.

   Gleichzeitig     nimmt    der     Flui-          dumstrom        lln    Kompressor     z,%-isehen    den  Reihen der     Rotorschaufeln    5 und 9 im Ver  gleich zu den andern Schaufelreihen um den  Betrag des abgezapften Fluidums zu, was  wieder im Sinne einer Zunahme der axialen  Geschwindigkeitskomponente des zu kompri  mierenden Fluidums liegt.  



  Die Scheibe 19 ist an ihrem äussern Um  fang mit einem Zahnradsegment 25 versehen,  in welches eine am     Statorgehäuse    drehbar ge-      lagerte Schnecke 26 eingreift. Die Schnecke  hat eine fest mit ihr verbundene Achse 27,  an welcher eine Kurbel 28 angebracht ist,  welche einen Schlitz     28a.    aufweist. Der im  Schlitz     28a    geführte Kurbelzapfen 29 ist mit  einer etwa rechtwinklig zur Kurbel     stehenden     Kolbenstange 30 verbunden, welche einen  Kolben 31 trägt, der in einem am     Stator-          gehäuse    befestigten Zylinder 32 arbeitet.

    Eine um die Kolbenstange gelegte Druck  feder 33 drückt gegen einen Kragen 34 an  der Kolbenstange und gegen den Zylinder 32,  so dass die Kolbenstange so in einer Rich  tung gedrückt     wird,    dass der Kragen an dem  Anschlag 35 des     Statorgehäuses    anliegt, wo  bei die Öffnungen 20 in der Scheibe 19 ganz  mit den     Öffnungen    17 in den benachbarten  Flanschen zur Deckung     kommen.    Der Kol  ben ist so angeordnet, dass er bei Druck im  Zylinder entgegen der Wirkung der Druck  feder verschoben wird.  



  Der Zylinder hat eine Verbindung 36     mit-          der        Fluidumpumpe    37, die von der     Kompres-          sorwelle        angetrieben    wird, um Fluidum mit  einem Druck zu liefern, der mit. der Touren  zahl des     Kompressors    zunimmt. Wenn die  Tourenzahl des     Kompressors        zunimmt,    wird  die Scheibe so gedreht,     da-ss    der abgezapfte  Strom     zunehmend    unterdrückt wird.

   Die An  ordnung ist so,     da.ss    der abgezapfte Strom ab  gesperrt ist, wenn die Tourenzahl des     Kom-          pressors    einen     Wert    erreicht, der einer     Be-          lastung        von        60        bis        70%        der        Nennlast        des     Kompressors entspricht.  



  In einer andern     Ausführungsform    kann  der abgezapfte Strom in mehr als eine     Kom-          pressorstufe    eingeführt sein, beispielsweise  von einer einfachen Ringkammer vorzugs  weise in zwei Stufen nahe den Spitzen der       Rotorschaufeln.     



  In der weiteren     Ausführungsform    nach       Fig.    5, welche auf einen     Luftkompressor    mit.  axialer Strömung und mit ähnlichen Schau  feln     wie    derjenige von     Fig.    1 angewandt ist,  besteht das     Statorgehäuse    des     Kompressors     aus zwei Zylinderwänden 38, 39 aus Blech,  die durch Zwischenwände 40, welche von den       Rotorsehaufeln    nach aussen gerichtet, in ra-         dialein    Abstand voneinander angeordnet     siticl.     Die     Statorsehaufeln    haben Verlängerungen  41 ihrer Wurzeln,

   die durch die innere Wand  hindurchgehen und mit einer     Zwisehenwand          .12    verbunden sind, die sich parallel zur       Aehsenriehtung    zwischen den     Zwisehenwän-          den    40 erstreckt.

   Einlass- und     Auslassöffnun-          gen    für den abgezapften     Strom    sind in bezug  auf die     Sehaufelwurzeln    in denselben axialen  Ebenen wie in     Fig.    2 angeordnet, aber der       Einla.ss    für die     abgezapfte    Luft ist. ein Um  fangsschlitz 43, der durch axial voneinander  abstehende Teile der     innern        C1ehäusewand    38  gebildet wird.

   Die     benachbarten    Kanten der       innern    Wandteile haben     Umfangsflansehen     44, 45, die nach aussen und     sehräg    zur     Wand     gerichtet sind,     um    die abgezapfte Luft mit  einer stromaufwärts     gerieliteten    Bewegungs  komponente zu leiten.

   Der     Auslass    für die ab  gezapfte Luft besteht. aus auf den Umfang  verteilten Öffnungen in der Innenwand des       Statorgehäuses,    Die     Verbindung    zwischen  dem     Auslass    14 und     dein        Einlass@43    für die  abgezapfte Luft wird durch den Hohlraum       zwischen    den Wänden hergestellt, wozu die       dazwischenliegenden    Wände bei 46 durch  löchert sind.

   In dem durch den Hohlraum  zwischen den Wänden     gebil.cleten    Weg für  die abgezapfte     Luft.    ist ein sieh längs eines  Umfanges     erstreckender        Gummischlaueli    47  enthalten, der     zunächst    flachen Querschnitt  hat und so aufgeblasen  -erden kann, dass er  die den Weg begrenzenden Wände mit  einander verbindet und dadurch den abge  zapften Strom unterbindet. Diese Unterbin  dung wird fortschreitend herabgesetzt, wenn  der Schlauch zusammenfällt. Der Schlauch  hat eine Verbindung 48, welche durch die  äussere     G.ehäusewandun-    39 hindurchgeht;  eine Leitung 49     erstreekt    sieh von der Ver  bindung 48 zu einem Anschluss 50 am Ge  häuse.

   Dieser     kommuniziert.    durch eine Öff  nung 51 mit dem Schaufelkanal des     Kom-          pressors    ausserhalb der letzten Reihe von       Rotorschaufeln    13. Dadurch wird der innere       Druck    im     Gunimischlaueh    47 fortschreitend  grösser als der     Drueli:    der Umgebung, wenn  die     Di-tieksteigerung    im Kompressor, das      heisst die     Kompressorbelastung    zunimmt.

   Der  abgezapfte Luftstrom ist daher beim Starten  des     Kompressors    ungehindert und die Anord  nung ist so, dass eine vollständige Unterbin  dung entsteht, wenn der Kompressor mit. 60  bis     701/o    der Vollast, arbeitet.



  Multistage Axial Flow Compressor with Airfoil-Shaped Blades The invention relates to multistage A.xia.l flow compressors with airfoil-shaped blades.



  The blades of one or more Sehaufel rims of such a compressor tend to vibrate excessively when the load is below the maximum specified load, which can lead to blade breakage.

    In general, the blades of all of the blade rings facing the inlet end of the compressor approach a state of no action with progressively reduced load, because the ratio of the relative speed of the fluid to be compressed across the blade rings to the peripheral speed in the blade rings at the inlet is reduced in comparison - <, slightly to the nominal value of this ratio.



  It is assumed that a critical stage is reached when, due to small differences in the geometrical properties of the individual blades of a single ring or as a result of small changes in the condition of the impinging fluid flow along the circumference of a blade ring, the flow becomes unstable the channels between some blades occurs.

   In this case, the remaining blades of the blade ring concerned are exposed to exciting loads resulting from the unstable flow, and tend to vibrate, the forces of which are greater than those found at nominal load.

   In addition, flutter vibrations (torsional vibrations around a longitudinal axis of the blade), which can be excited in the thread from the critical angle of incidence exceeding the relevant stiffness, lead to similarly high stresses in the blades.



  One purpose of the invention is to reduce the risk of excessive vibration stresses on the blades of a compressor.



  The subject matter of the invention is a multi-stage axial flow compressor with a rotor, a ring of airfoil-shaped blades attached to the rotor in a radially outward direction, and with.

   a cylindrical wall which surrounds the blades at their radially outer ends, the cylindrical wall having radially inwardly directed inlet means for the supply of fluid to the flow channel of the compressor, which inlet means are partially upstream with respect to the direction of flow of the to be compressed Fluidum are directed, and are arranged along the circumference of the cylindrical wall in a zone located upstream of the outlet plane of the blade ring,

   so that the fluid flowing out of the inlet means causes a narrowing of the fluid flow to be compressed in the area of the blade ring. The fluid to be compressed will have an increased axial speed component, at least over a short distance, as a result of said constriction, the ratio of the axial component to the circumferential speed component of the fluid to be compressed, acting on the blade ring is increased.

   The tendency to vibrate is characteristic of shovels that are attached to one end in the usual way. while the other end is free. In the case of such blades, the exciting load on a blade longitudinal piece of the free blade end contributes much more to the blade stress than on a similar longitudinal piece at the fastening end of the blade.

   The binding makes it possible to prevent the vibration-causing loading of the free blade ends of the blade ring by keeping the fluid to be compressed away from the ends. This measure is also particularly advantageous if it is applied to a rotor blade ring; since the risk of blade breakage is generally greater in the case of a rotating ring in which the stress caused by the vibration occurs in addition to the centrifugal stress.

   Since the position of those blades of a blade ring in which the mentioned difficulties can occur cannot be determined in advance with respect to the circumference of the blade ring, the fluid causing the narrowing of the flow is appropriately distributed evenly over the circumference of the blade ring.



  The fluid supplied to the inlet means can, for example, be taken from the latter at a point of the compressor located downstream of the relevant blade ring. In this way, part of the fluid to be compressed flows again through the blade ring in question and thereby increases the amount of fluid passing through the blade ring, so that the above-mentioned ratio of the speed components of the fluid is further increased.

   If the fluid is taken from a central point of the compressor, the result is. however, see no noticeable increase in this ratio in the flow through the blade rings behind the extraction point.



  In general, it is desirable that the amount of fluid introduced through the inlet means increase as the compressor load is progressively decreased. Consequently, the introduction of the fluid is preferably carried out by an organ or a similar device.

  - controlled, which responds to the compressor load with progressive limitation of the amount introduced from low to high load. In this way, the supply of fluid can be fully effective when the compressor is started and shut off completely when the compressor load reaches 60 to -70% of the maximum value.



  The invention can also be applied to multistage compressors with axial flow, in order to maintain a similar relationship between the flow conditions in the various blade stages under different load conditions by varying the flow in one or more stages with different compressor loads .



  The invention is best to understand the constructive embodiments that are described below with reference to the drawings.



       1 is a sectional view of one half along the axis of rotation of a multi-stage, axial flow compressor in an embodiment according to the invention.



       FIG. 2 is an enlarged view of a detail of the stator housing of the compressor shown in FIG. 1.



       3 and 4 are views of sections III-III and IV-IV of FIG.



       FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 2. Another construction applicable to the compressor shown in FIG. 1.



  The compressor of Fig. 7 has. a rotor 1 and a stator housing 2. which alternately carry rings of moving and stationary blades of the blades 3 to 13, which follow one another at a mutual distance in the direction of flow of the fluid to be compressed. FIG. 2 shows details of the Sta.torgeliäuses in the area of the blades 6 and 10.

   The Sta.torgehäus 2 has. a number on the scope with. Spaced from outlet openings 14 which extend upstream of the row of stator blades 10 radially from the inner surface. These openings lead into a radially protruding order flange 15 on the outside of the Ge housing 2 without going all the way through it. At a distance from this flange towards the compressor inlet is a second, similar flange 16.

   A number corresponding to the number of outlet openings. Openings 17 go through the second flange 16 and into, but not through the first flange 15, in a direction parallel to the compressor axis, so that each of these openings meets an outlet opening 14. The adjacent surfaces 18 of the flange lie in radial planes and bil the sealing surfaces for a disk 19 which is located in the channel formed between the plan views 15 and 16. The disk 19 to closes the housing along a circumference and has. continuous openings 20 running parallel to the axis, which fit together with the openings 17 of the planes.

    The disk is from a position in which there is a complete connection between the outlet openings 14 and the openings 17 in the flange 16 to a position in which the outlet is completely blocked. is rotatable with the housing. The openings 17 in the second flange 16 are also located on the side thereof facing the compressor inlet. Pipe connections and pipes 22 connected to them, which lead into an annular chamber 23 which surrounds the housing of the compressor outside the row of stator blades 6.

   The stator housing has a row of air inlet openings 24 running along a circumference, which opens approximately in the middle between the planes of the inlet and the outlet of the rotor blade row 5 on the inside of the stator housing. These inlet openings are inclined outwards and backwards through the housing and each of them communicates with the annular chamber 23.

   The number of inlet openings 24 is of the same order of magnitude as the number of rotor blades 5, which is essentially the same as the number of stator blades 6. The number of openings is to be regarded as sufficient as long as it represents a substantial part of the number of blades 5. The number of outlet openings 14 does not have to be as large as the number of inlet openings 24.

   The inlet openings 24 are distributed evenly around the circumference of the stator housing 2, and their inclination is such that the air exiting the openings overcomes the axial speed of the flow leaving the Sta.torflügel 4 in the mass that the Tips of the rotor blades 5 against the he mentioned to be compressed fluid shielded abge.

   At the same time, the drawn off air is with. introduced such a radial movement component that a significant length of each of the rotor blades 5 is shielded from the tip inwardly against the fluid to be compressed. It follows that the effective length of the rotor blades 5 is correspondingly reduced and with it the effective cross-section for the flow of the fluid to be compressed leaving the second stator ring, the axial speed component of the fluid to be compressed increasing.

   At the same time, the fluid flow in the compressor increases by the amount of the tapped fluid in the rows of rotor blades 5 and 9 compared to the other rows of blades, which again results in an increase in the axial velocity component of the fluid to be compressed .



  The disc 19 is provided on its outer circumference with a gear segment 25, in which a worm 26 rotatably mounted on the stator housing engages. The worm has an axis 27 fixedly connected to it, on which a crank 28 is attached, which has a slot 28a. having. The crank pin 29 guided in the slot 28a is connected to a piston rod 30 which is approximately at right angles to the crank and which carries a piston 31 which works in a cylinder 32 fastened to the stator housing.

    A compression spring 33 placed around the piston rod presses against a collar 34 on the piston rod and against the cylinder 32, so that the piston rod is pressed in one direction that the collar rests against the stop 35 of the stator housing, where the openings 20 come in the disc 19 completely with the openings 17 in the adjacent flanges to coincide. The piston is arranged in such a way that, when there is pressure in the cylinder, it is moved against the action of the compression spring.



  The cylinder has a connection 36 to the fluid pump 37 which is driven by the compressor shaft to supply fluid at a pressure corresponding to. the number of revolutions of the compressor increases. When the number of revolutions of the compressor increases, the disc is rotated in such a way that the current drawn off is increasingly suppressed.

   The arrangement is such that the tapped current is cut off when the number of revolutions of the compressor reaches a value that corresponds to a load of 60 to 70% of the nominal load of the compressor.



  In another embodiment, the tapped flow can be introduced into more than one compressor stage, for example from a simple annular chamber, preferably in two stages near the tips of the rotor blades.



  In the further embodiment according to FIG. 5, which is based on an air compressor. axial flow and with similar blades as that of Fig. 1 is used, the stator housing of the compressor consists of two cylinder walls 38, 39 made of sheet metal, which are arranged at a radial distance from one another by partition walls 40, which are directed outward from the rotor blades siticl. The stator blades have extensions 41 of their roots,

   which pass through the inner wall and are connected to a diaphragm wall .12 which extends parallel to the axis direction between the diaphragm walls 40.

   Inlet and outlet openings for the tapped flow are arranged in the same axial planes with respect to the saw blade roots as in FIG. 2, but this is the inlet for the tapped air. To catch slot 43 which is formed by axially protruding parts of the inner C1ehäusewand 38.

   The adjacent edges of the inner wall parts have circumferential flanges 44, 45 which are directed outwards and very much to the wall in order to direct the tapped air with a movement component guided upstream.

   The outlet for the drawn off air exists. from openings distributed around the circumference in the inner wall of the stator housing, the connection between the outlet 14 and the inlet @ 43 for the tapped air is made through the cavity between the walls, for which the intermediate walls are perforated at 46.

   In the path formed by the cavity between the walls for the tapped air. a see along a circumference extending rubber loop 47 is included, which initially has a flat cross-section and can be inflated so that it connects the walls delimiting the path with each other and thereby prevents the tapped current. This prohibition is progressively reduced when the hose collapses. The hose has a connection 48 which passes through the outer wall of the housing 39; a line 49 extends from the connection 48 to a connector 50 on the housing.

   This communicates. through an opening 51 with the compressor's blade channel outside the last row of rotor blades 13. As a result, the internal pressure in Gunimischlaueh 47 becomes progressively greater than the pressure in the surroundings when the increase in pressure in the compressor, i.e. the compressor load, increases .

   The tapped air flow is therefore unhindered when the compressor is started and the arrangement is such that it is completely cut off when the compressor is switched on. 60 to 701 / o of full load, works.

 

Claims (1)

P ATEN T AN SPRU CII Mehrstufiger Axialströmungskompressor mit einem Rotor, einem Kranz von am Rotor radial nach aussen stehend befestigten, tra.g- fläelienförmigen Schaufeln, und mit einer zy- lindrisehen Wand, welche die Schaufeln an ihren radial äussern Enden umgibt, dadurch gekennzeichnet, P ATEN T AN SPRU CII Multistage axial flow compressor with a rotor, a ring of flat-shaped blades attached to the rotor in a radially outward direction, and a cylindrical wall which surrounds the blades at their radially outer ends, characterized , dass die zylindrisehe Wand radial nach innen gerichtete Einlassmittel für die Zufuhr von Fluidum zum Strömungs kanal des Kompressors aufweist, welche Ein lassmittel teilweise stromaufwärts in bezug auf die Richtung der Strömung des zu kom primierenden Fluidums gerichtet sind, und längs des Umfanges der zylindrischen Wand in einer stromaufwärts der Auslassebene des Schaufelkranzes gelegenen Zone angeordnet sind. UNTERANSPRVCHE 1. that the cylindrical wall has radially inwardly directed inlet means for the supply of fluid to the flow channel of the compressor, which inlet means are partially directed upstream with respect to the direction of flow of the fluid to be compressed, and along the circumference of the cylindrical wall in one are arranged upstream of the outlet plane of the blade ring zone. SUBCLAIM 1. Kompressor nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Einlassmittel innerhalb einer Zone, die zwischen den Ein- la.ss- und Auslassquerschnittsebenen des Schau felkranzes liegt, in den Strömungskanal des zu komprimierenden Fluidums münden. 2. Kompressor nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Einlassmittel durch eine Reihe von mit gleichmässigem Abstand auf den Umfang der zylindrischen Wand verteilte Offnungen gebildet sind. Compressor according to patent claim, characterized in that the inlet means open into the flow channel of the fluid to be compressed within a zone which lies between the inlet and outlet cross-sectional planes of the blade ring. 2. Compressor according to claim, characterized in that the inlet means are formed by a series of evenly spaced openings on the circumference of the cylindrical wall. 3. Kompressor nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Einlassmittel durch einen Umfangsschlitz gebildet sind. 4. Kompressor nach PatentanspiLieh, da durch gekennzeichnet, dass die zylindrische Wand in einem stromabwärts des erwähnten Schaufelkranzes gelegenen Bereich ALslass- mittel für das zu komprimierende Fluidum aufweist, welche durch Kanäle für die Zu führung des Fluidums zu den Einlassmitteln mit den letzteren verbunden sind, 3. Compressor according to claim, characterized in that the inlet means are formed by a circumferential slot. 4. Compressor according to patent application, characterized in that the cylindrical wall in a region located downstream of the mentioned blade ring has ALslass- means for the fluid to be compressed, which are connected to the latter by channels for the supply of the fluid to the inlet means, und dass in diesen Kanälen Organe zur Unterbrechung des Fluidumstromes vorgesehen sind. 5. Kompressor nach Unteranspruch 4, da durch gekennzeichnet, dass die Organe durch einen aufblasbaren Schlauch gebildet sind, der stromabwärts der Einlassmittel mit einer Abzapföffnung in der zylindrischen Wand verbunden ist. and that organs for interrupting the flow of fluid are provided in these channels. 5. Compressor according to dependent claim 4, characterized in that the organs are formed by an inflatable hose which is connected downstream of the inlet means with a tap opening in the cylindrical wall.
CH335290D 1954-10-06 1955-10-06 Multi-stage axial flow compressor with airfoil-shaped blades CH335290A (en)

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GB9233/55A GB780352A (en) 1955-03-30 1955-03-30 Improvements in or relating to spring suspensions for vehicles
GB2797055 1955-09-30

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3168870A (en) * 1962-12-12 1965-02-09 Ingersoll Rand Co Centrifugal pump with adjustable capacity

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