DE60316243T2

DE60316243T2 - Zentrifugalverdichter mit Einlassleitschaufeln

Info

Publication number: DE60316243T2
Application number: DE60316243T
Authority: DE
Inventors: Kenji Tsuchiura-chi Tanaka; Toshio Chiyoda-machi Ito; Toyoo Tomobe-machi Konno; Hideaki Chiyoda-machi Orikasa
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2002-12-11
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2008-06-05
Anticipated expiration: 2023-05-20
Also published as: EP1429032A2; EP1429032A3; EP1429032B8; DE60316243D1; EP1429032B1; JP4013752B2; JP2004190557A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Zentrifugalverdichter, und insbesondere auf einen Zentrifugalverdichter, der Einlassleitschaufeln zur Ausführung einer Durchsatzsteuerung verwendet.
Die JP-A-56-115897 beschreibt ein Beispiel eines herkömmlichen Zentrifugalverdichters, der Einlassleitschaufeln hat. Der in der JP-A-56-115897 beschriebene Zentrifugalverdichter hat einen Detektor zum Erfassen eines Förderluftdrucks, eine Steuerung zum Finden eines erforderlichen Neigungswinkels der Einlassleitschaufeln sowie eine von einem Signal der Steuerung angetriebene Betätigungseinrichtung, damit ein Betrieb mit hohem Wirkungsgrad durch Ändern des Neigungswinkels der Einlassleitschaufeln als Reaktion auf eine Druckänderung des Förderluftdrucks erreicht wird, um eine Pumpkurve des Verdichters zu ändern.
Die JP-A-57-65898 beschreibt ein weiteres Beispiel eines herkömmlichen Zentrifugalverdichters, der Einlassleitschaufeln hat. Der in der JP-A-57-65898 beschriebene Zentrifugalverdichter hat Einrichtungen zum Erfassen der Drehzahl des Verdichters und Einrichtungen zum Erfassen einer Lufttemperatur, wobei die Einlassleitschaufeln auf der Basis von Signalen aus diesen Einrichtungen betätigt werden, um der in den Verdichter strömenden Luft zur Änderung der Strömungscharakteristika des Kompressors eine Vorverwirbelung zu geben.
Weiterhin beschreibt die JP-A-11-62894 ein weiteres Beispiel eines herkömmlichen Zentrifugalverdichters. Der in der JP-A-11-62894 beschriebene Zentrifugalverdichter hat ein oder mehrere freie Rotoren, die zwischen Einlassleitschaufeln und einem Zentrifugallaufrad angeordnet sind, wobei die freien Rotoren in sich Strömungsenergie speichern, um den Betrieb des Kompressors stabiler zu machen.
Bei den Zentrifugalverdichtern, die in der JP-A-56-115897 und der JP-A-57-65898 beschrieben sind, ermöglicht die Durchsatzsteuerung mit Hilfe der Einlassleitschaufeln, eine hohe Leistung der Zentrifugalverdichter zu erreichen, jedoch wird der Fall nicht ausreichend berücksichtigt, in welchem der Ansauggasdruck der Zentrifugalverdichter erhöht wird. D.h., dass bei Verdichtern, die für chemische Anlagen oder dergleichen verwendet werden, bei denen der saugseitige Druck ein Mehrfaches bis Zehnfaches oder noch mehr des Atmosphärendrucks beträgt, ein Anlaufen in einigen Fällen nicht erfolgen kann, bis eine Druckdifferenz zwischen der Stromaufseite und der Stromabseite der Einlassleitschaufeln groß ist. In einem solchen Fall ist zu befürchten, dass eine Druckdifferenz zwischen der Stromaufseite und der Stromabseite der Einlassleitschaufeln zunimmt und eine an Schaufeln der Einlassleitschaufeln angelegte Last so erhöht wird, dass die Einlassleitschaufeln beschädigt werden. Die vorstehend beschriebenen Patentveröffentlichungen berücksichtigen jedoch eine solche Belastungssteigerung nicht.
Bei dem in der JP-A-11-62894 beschriebenen Zentrifugalverdichter speichern die freien Rotoren in sich kinetische Energie, um ein Pumpen verhindern zu können. Die Veröffentlichung sagt jedoch nichts über eine Befürchtung, dass eine Situation entsteht, in der sich eine große Druckdifferenz zwischen der Stromaufseite und der Stromabseite der Einlassleitschaufeln ausbildet, wodurch möglicherweise die Einlassleitschaufeln beim Anlaufen beschädigt werden, wenn ein Ansaugdruck des Verdichters groß ist, und bietet keinerlei Beschreibung bezüglich einer Beseitigung solcher Nachteile.
Die DE-A-1 013 033 offenbart einen Zentrifugalverdichter mit einem äußeren Zylinder, der einen Innendurchmesser hat, der in dem Bereich am größten ist, wo Einlassleitschaufeln angeordnet sind. In dem Ansaugströmungskanal ist kein innerer Zylinder angeordnet.
Die DE-A 821 879 beschreibt einen Zentrifugalverdichter mit einem größeren Zylinder, der einen Innendurchmesser hat, der in Richtung des Einlasses des Laufrads abnimmt. An dem äußeren Zylinder ist koaxial ein innerer Zylinder angeordnet. An dem Ende eines Zapfens zwischen der Innenzylinderstirnfläche sind Leitschaufeln befestigt, wobei der Zapfen in dem Innenzylinder verschiebbar gehalten ist.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen Zentrifugalverdichter bereitzustellen, bei dem eine Beschädigung der Einlassschaufeln auch dann vermieden wird, wenn der Ansaugdruck und somit eine Belastung an den Einlassleitschaufeln gesteigert wird.
Diese Aufgabe wird durch einen Zentrifugalverdichter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen 2 und 3 beansprucht.
Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ANSICHTEN DER ZEICHNUNG
1 zeigt in einem Längsschnitt eine Ausführungsform eines Zentrifugalverdichters nach der Erfindung.
2 ist eine Ansicht in Richtung des Pfeils A von 1.
3 zeigt im Längsschnitt einen Zentrifugalverdichter, der nicht nach der Erfindung gebaut ist.
4 und 5 sind Schnittansichten gesehen in Richtung des Pfeils B von 3.
NÄHERE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nachstehend werden unter Bezug auf die Zeichnungen mehrere Ausführungsformen eines Zentrifugalverdichters nach der Erfindung beschrieben. 1 und 2 sind Ansichten, die eine Ausführungsform eines Zentrifugalverdichters zeigen, wobei 1 die Ansicht eines Längsschnitts und 2 die Ansicht gesehen in Richtung des Pfeils A ist. Mit einer Welle einer Antriebsmaschine (nicht gezeigt) ist direkt oder über ein die Drehzahl steigerndes Getriebe eine Hauptwelle 100a des Zentrifugalverdichters verbunden. An einem Ende der Hauptwelle 100a ist ein Zentrifugallaufrad 11a angebracht. Stromab von dem Zentrifugallaufrad 11a ist ein Diffusor 101 vorgesehen, der von einer Seite eines Gehäuses 42 und einer Seite eines Außenzylinders gebildet wird, der nachstehend näher beschrieben wird. Das Gehäuse 42 nimmt in sich die Hauptwelle 100a haltende Lager und Wellendichtungseinrichtungen auf. Der Diffusor 101 kann ein gerippter Diffusor, an welchem Schaufeln mit einer geringen Höhe in Breitenrichtung eines Strömungskanals in Abständen in Umfangsrichtung, wie in der Zeichnung gezeigt, angeordnet sind, oder ein beschaufelter Diffusor oder ein schaufelloser Diffusor sein. Stromab von dem Diffusor 101 ist eine spiralförmige Schnecke 102 angeordnet.
Die Schnecke 102 wird von einem Teil eines Außenzylinders 14a und dem Gehäuse 42 gebildet. Eine innere Umfangsfläche des Außenzylinders 14a bildet einen zylinderförmigen Ansaugströmungskanal auf der Ansaugseite des Laufrads 11a. Ein von Streben 15a gehaltener Innenzylinder 13a ist zentral zu dem Ansaugströmungskanal angeordnet. Das vordere Ende des Innenzylinders 13a hat eine Stromlinienform, um den Strömungswiderstand zu verringern. Die äußeren Umfangsseiten der Streben 15a sind an dem Außenzylinder 14a befestigt. Die Streben 15a sind in einer Vielzahl von Positionen mit in Umfangsrichtung im Wesentlichen gleichen Abstand angeordnet.
In dem Ansaugströmungskanal sind zwischen den Streben 15a und dem Laufrad 11a Einlassleitschaufeln 12a an einer Position angeordnet, die einem Zwischenabschnitt des Innenzylinders 13a entspricht. Bei der Ausführungsform sind elf Einlassleitschaufeln vorgesehen, die mit gleichem Abstand in Umfangsrichtung angeordnet sind. An den Fußseiten der Einlassleitschaufeln 12a sind Drehschäfte 31 vorgesehen. Die Drehschäfte 31 sind in Lager 16a drehbar gelagert, die an dem Außenzylinder 14a gehalten werden. Ein verlängerter Drehschaft 17a, der sich aus dem Gehäuse 42 heraus erstreckt und drehbar von einem in dem Gehäuse 42 gehaltenen Lager 16c gelagert wird, ist mit dem Drehschaft 31 für eine Einlassleitschaufel der Vielzahl von Einlassleitschaufeln 12a verbunden.
An einem Ende des verlängerten Drehschafts 17a, der sich aus dem Gehäuse 42 heraus erstreckt, ist ein sich radial erstreckender Arm 19a befestigt. An Zwischenabschnitten der Drehschäfte 31 sind in Axialrichtung Arme 20a befestigt, die sich senkrecht zu den Drehschäften 31 erstrecken. Die Enden der Arme 20a sind mit einem Ring 18a über einen weiteren Arm 32 verbunden. Wenn eine Druckluft-Leistungsvorrichtung oder dergleichen (nicht gezeigt) verwendet wird, um den Arm 19a, der außerhalb des Gehäuses 42 angeordnet ist, in Drehung zu versetzen, werden der verlängerte Drehschaft 17a und der mit dem verlängerten Drehschaft 17a verbundene Drehschaft 31 gedreht, während der Arm 20a, der an dem mit dem verlängerten Drehschaft 17a verbundenen Drehschaft 31 befestigt ist, den Ring 18a um eine Drehachse des Laufrads 11a dreht. Wenn sich der Ring 18a um die Drehachse des Laufrads dreht, wer den die Arme 32 an den jeweiligen Einlassleitschaufeln, die mit dem Ring 18a verbunden sind, bewegt. Die an den Armen 32 jeweils befestigten Drehschäfte 31 werden alle zusammen im gleichen Winkel in der gleichen Richtung gedreht, in der sich der verlängerte Drehschaft 17a dreht. Dadurch unterliegen alle Einlassleitschaufeln 12a einer Änderung mit gleicher Größe ihrer Winkel.
Die auf diese Weise gestalteten Einlassleitschaufeln 12a werden dazu verwendet, dass ein Arbeitsgas in das Laufrad 11a mit einem vorgegebenen Strömungswinkel strömen kann. Das von dem Laufrad verdichtete Arbeitsgas strömt in die Schnecke 102 durch den Diffusor 101. Zum Zeitpunkt eines stationären Betriebs, zu dem keine Durchsatzsteuerung bewirkt wird, sind die Einlassleitschaufeln 12a voll geöffnet. Zu diesem Zeitpunkt sind die Einlassleitschaufeln 12a in Strömungsrichtung ausgerichtet. Beim Anlauf des Verdichters werden die Einlassleitschaufeln 12a so gedreht, dass das Arbeitsgas eine Wirbelkomponente erhält. Zu diesem Zeitpunkt ist der Ansaugströmungskanal verengt.
Die Einlassleitschaufeln 12a, die zum Steuern des Durchsatzes des Zentrifugalverdichters verwendet werden, haben den Vorteil, dass normalerweise der Wirkungsgrad an anderen Punkten als an dem Arbeitspunkt günstig ist und das Drehmoment beim Anlauf vergleichsweise verringert werden kann. Die Einlassleitschaufeln 12a verursachen eine Verwirbelung des in den Zentrifugalverdichter angesaugten Gases zusätzlich zu der Durchsatzsteuerung. Wenn das angesaugte Gas eine Wirbelkomponente hat, ändert sich die Arbeitsgröße des Laufrads 11a. Insbesondere ist die Druckhöhe Δh, die dem Arbeitsgas durch das Laufrad gegeben wird, Δh = (1/g)·(u2vu2 – u1vu1),wobei u₂ eine Umfangsgeschwindigkeit am Auslass des Laufrads 11a, u₁ eine Umfangsgeschwindigkeit am Einlass des Laufrads 11a, v_u2 eine Umfangskomponente einer Absolutgeschwindigkeit des Arbeitsgases am Auslass des Laufrades, v_u1 eine Umfangskomponente einer Absolutgeschwindigkeit des Arbeitsgases am Einlass des Laufrads und g die Erdbeschleunigung ist.
Wenn keine Einlassleitschaufeln 12a vorgesehen sind, ist die Richtung der Absolutgeschwindigkeit des Arbeitsgases am Einlass des Laufrades 11a radial. Dies hat zur Folge, dass v_u1 = 0.
Wenn die Einlassleitschaufeln 12a einem Gasstrom eine Verwirbelung aufprägen, führt v_u1 ≠ 0 dazu, dass eine Steigerung oder Verringerung des Arbeitsbetrags des Laufrads 11a möglich wird.
Außerdem wird es durch den Einsatz der Einlassleitschaufeln 12a möglich, das Drehmoment beim Anlauf zu verringern. Wenn ein Zentrifugalverdichter durch einen Induktionsmotor angetrieben wird, der nur mit einer festgelegten Drehzahl laufen kann, gibt es einen Fall, der das Drehmoment beim Anlaufen des Zentrifugalverdichters infolge einer Beschränkung von Strom und Spannung verringern muss. Beispielsweise kann es bei für chemische Anlagen oder dergleichen verwendeten Verdichtern vorkommen, dass die Einlassgastemperatur, der Gasdruck und die Gasdichte beim Anlauf höher sind als im stationären Zustand. In diesem Fall ist es erforderlich, das Drehmoment beim Anlauf zu verringern. Da durch Verwendung der Einlassleitschaufeln dem Arbeitsgas eine Verwirbelung erteilt wird und die Querschnittsfläche um einen Einlassleitschaufelabschnitt herum verringert wird, nimmt der Massendurchsatz ab, wodurch die Belastung am Laufrad verringert wird. Dadurch kann der Verdichter anlaufen.
Das Vorsehen der Einlassleitschaufeln 12a ermöglicht es, einen Verdichter auch dann anlaufen zu lassen, wenn die Temperatur und der Druck eines angesaugten Gases hoch sind, der Druck am Einlass des Laufrads jedoch kleiner als der Ansaugdruck wird. Dadurch wird zwischen der Stromaufseite und der Stromabseite der Einlassleitschaufeln 12a eine Druckdifferenz erzeugt, entsprechend der auf die Einlassleitschaufeln 12a eine Belastung ausgeübt wird. Bei Luftverdichtern für Atmosphärendruckansaugung ist die Druckdifferenz zwischen der Stromauf- und der Stromabseite von Einlassleitschaufeln maximal 1 at, so dass die Belastung an den Einlassleitschaufeln vergleichsweise gering ist. Bei Zentrifugalverdichtern, bei denen ein Ansaugdruck das Mehrfache bis Zehnfache und mehr als der Atmosphärendruck beträgt, wird jedoch ein Einlassleitschaufelabschnitt zum Zwecke des Anlaufs mit der Folge verengt, dass die Druckdifferenz zwischen der Stromauf- und Stromabseite der Einlassleitschaufeln groß wird, so dass die Belastung auf die Einlassleitschaufeln stark erhöht wird.
Anstatt dass der Auslasszylinder 14a und der Innenzylinder 13a eine Zylinderform mit einem fixen Radius annehmen, werden bei der vorliegenden Ausführungsform sowohl der Außenzylinder 14a als auch der Innenzylinder 13a im Durchmesser um die Einlassleitschaufeln 12a herum größer als in anderen Bereichen gemacht. Zusammen damit wird bei dem Außenzylinder 14a und dem Innenzylinder 13a der Außendurchmesser in einem Bereich leicht verringert, der von dem Bereich mit großem Durchmesser zum Einlass des Laufrads verläuft. Verglichen mit dem Fall, in welchem der Außenzylinder 14a und der Innenzylinder 13a einen fixen Radius in Strömungsrichtung haben, wird eine Querschnittsfläche des Strömungskanals bei der vorliegenden Ausführungsform vergrößert, bei welcher der Außenzylinder 14a eine Querschnittsfläche des Strömungskanals vergrößert und der Innenzylinder 13a die Querschnittsfläche des Strömungskanals verringert.
Wenn die Querschnittsform des Querschnittskanals mit der vorstehenden Technik geändert wird, kann außerdem die Zunahme des Durchmessers des Außenzylinders 14a kleiner als die des Innenzylinders 13a gemacht werden. Beispielsweise soll der Fall betrachtet werden, in welchem ein Innendurchmesser d und ein Außendurchmesser D des Strömungskanals ohne Veränderung der Querschnittsfläche S des Strömungskanals geändert werden. Wenn der Index 1 und der Index 2 die Zustände vor bzw. nach der Änderung bezeichnen, gilt S = π(D1 2 – d1 2)/4 = π(D2 2 – d2 2)/4,so dass eine Differenz Δ zwischen dem Innen- und Außendurchmesser dazu führt, dass Δ₂ < Δ₁, wenn D₂ > D₁ wird. Dementsprechend ist es möglich, eine radiale Länge L der Einlassleitschaufeln 12a zu verkürzen, die sich durch Subtrahieren des Innendurchmessers des Innenzylinders 13a vom Innendurchmesser des Außenzylinders 14a ergibt. Wenn die radiale Länge L der Einlassleitschaufeln 12a verkürzt wird, kann die Festigkeit der Einlassleitschaufeln 12a in dem Bereich eingestellt werden, in welchem sie eine Druckdifferenz zwischen der Stromauf- und Stromabseite der Einlassleitschaufeln 12a aushalten können, die beim Anlauf des Verdichters erforderlich ist. Dies hat folgenden Grund.
Diejenigen Abschnitte der Einlassleitschaufelns 12a, an denen eine maximale Beanspruchung erzeugt wird, sind die Fußabschnitte der Einlassleitschaufeln 12a. Die maximale Biegespannung in diesen Abschnitten ist proportional zu der radialen Länge L der Einlassleitschaufeln 12a in der dritten Potenz und umgekehrt proportional zur Dicke der Einlassleitschaufeln in der dritten Potenz. Wenn die Dicke der Einlassleitschaufeln 12a erhöht wird, wird eine in den Verdichter gesaugte Strömung turbulent, so dass ein in das Laufrad 11a eintretender Strom ungleichförmig ist. Anstelle einer Erhöhung der Dicke der Einlassleitschaufeln 12a wird hier die radiale Länge L der Einlassleitschaufeln 12a verkürzt. Wenn die radiale Länge L der Ein lassleitschaufeln 12a verkürzt wird, wird auch ein Effekt erzeugt, dass die Eigenfrequenz der Einlassleitschaufeln 12a zunimmt, da die Eigenfrequenz der Einlassleitschaufeln 12a umgekehrt proportional zur radialen Länge L in der zweiten Potenz ist.
Ein weiteres Beispiel eines Zentrifugalverdichters wird unter Bezug auf den in 3 gezeigten Längsschnitt beschrieben. Dieser Zentrifugalverdichter eignet sich für den Fall, dass die Druckdifferenz zwischen der Vorder- und Rückseite der Einlassleitschaufeln größer als bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ist. Das bedeutet, dass die vorliegende Erfindung auf den Fall angewendet wird, in welchem bei nur einer Änderung des Verhältnisses von Innen- und Außendurchmesser eines Strömungskanals in einem Einlassleitschaufelabschnitt befürchtet werden muss, dass die auf die Einlassleitschaufeln wirkende Biegespannung so gesteigert wird, dass die Einlassleitschaufeln nicht in der Lage sind, die Druckdifferenz auszuhalten.
Statt einer Änderung der Form des Ansaugströmungskanals eines Laufrads werden in diesem Fall die Einlassleitschaufeln radial in eine Vielzahl von Abschnitten unterteilt. Ferner werden Abschnitte, die mit einer Stromabseite von einer Stromaufseite aus in Verbindung stehen, in Teilen eines Querschnitts senkrecht zur Achse des Ansaugströmungskanals und in der Nähe von durch die geteilten Einlassleitschaufeln ausgeschnittenen Punkten der Einlassleitschaufeln gebildet. Dadurch kann eine erforderliche Druckdifferenz zwischen der Vorderseite und Rückseite der Einlassleitschaufeln beim Anlauf erzeugt werden, und die Festigkeit der Einlassleitschaufeln kann die Druckdifferenz aushalten.
Die geteilten Leitschaufeln 12c werden an der Innendurchmesserseite der Einlassleitschaufeln 12b angeordnet. Wenn die Einlassleitschaufeln 12b und die geteilten Leitschaufeln 12c in Deckung zueinander angeordnet sind, wird ein Vorsprung in einer Richtung senkrecht zu einer Achse sektorförmig. Zum Zeitpunkt des stationären Betriebs sind die Einlassleitschaufeln 12b und die geteilten Leitschaufeln 12c so angeordnet, dass sie sich längs der Strömungsrichtung F_in, wie in 4 gezeigt, erstrecken. Beim Anlauf werden die Einlassleitschaufeln 12b zu einem Winkel gedreht, in welchem der Ansaugströmungskanal geschlossen ist. Die geteilten Leitschaufeln 12c werden jedoch zu einem anderen Winkel von dem Winkel aus gedreht, zu dem die Einlassleitschaufeln 12b gedreht sind.
Die geteilten Leitschaufeln 12c sind hier an dem inneren Zylinder 13b angebracht. Um einen Kolben 23 in dem Innenzylinder 13b sind Drehschäfte 26 angeordnet, die sich in eine Richtung senkrecht zum Drehschaft 100a des Laufrads 11a erstrecken. An den Drehschäften 26 sind Ritzel 27 angebracht. Die Mittenpositionen der Drehschäfte 26 in Strömungsrichtung entsprechen den Mittenpositionen der Einlassleitschaufeln 12b in Strömungsrichtung. An dem Kolben 23 sind Zahnstangen 28 angebracht, die für ein Kämmen mit den Ritzeln 27 angepasst sind. In einer Hülse 25, die in dem Innenzylinder 13b angeordnet ist, ist ein Ende des Kolbens 23 zu dem Laufrad 11a hin eingepasst. Ein Ende des Kolbens 23 auf der Ansaugseite wird an dem Innenzylinder durch eine Feder 24 gehalten. In einer Wand des Innenzylinders 13b in einer Position jenseits der Hülse 25 zum Laufrad 11a hin ist ein Loch 21 ausgebildet, das für eine Verbindung zwischen dem Ansaugströmungskanal und einem Innenraum des Innenzylinders 13b sorgt. Gleichermaßen ist in der Wand des Innenzylinders 13b an einer Position, die der Feder 24 entspricht, ein weiteres Loch 22 ausgebildet, das für eine Verbindung zwischen dem Ansaugströmungskanal und dem Innenraum des Innenzylinders sorgt. Diese Löcher 21, 22 sind auf der Stromauf- und Stromabseite in der Strömungsrichtung bezüglich der unterteilten Leitschaufeln 12c ausgebildet. An den inneren Umfangsflächen der Einlassleitschaufeln 12b sind Zentralschwenklager ausgebildet, während an den äußeren Umfangsflächen der geteilten Leitschaufeln 12c Schwenkzapfen ausgebildet sind, die in die Schwenklager einpassbar sind.
Der Druck eines Gases in dem Ansaugströmungskanal stromauf von den Einlassleitschaufeln 12b wird an den Kolben 23 durch das Loch 22 angelegt. Der Druck des Gases in dem Ansaugströmungskanal stromab von den Einlassleitschaufeln 12b wird an den Kolben 23 durch das Loch 21 angelegt. Zwischen dem Kolben 23 und der Hülse 25 ist eine Dichtung vorgesehen, um ein Gehen und Kommen des Arbeitsgases zu verhindern. Wenn die Druckdifferenz zwischen den Gasdrucken auf der Stromauf- und Stromabseite der Einlassleitschaufeln 12b klein ist, wirkt die am Kolben 23 wirkende Kraft der Feder 24 auf die Zahnstangen 28 ein und bewegt die Zahnstangen 28 zum Laufrad 11a hin. Wenn die Zahnstangen 28 bewegt werden, werden die damit kämmenden Ritzel 27 so gedreht, dass sie die geteilten Leitschaufeln 12c gegen die Einlassleitschaufeln 12b drücken. D.h., dass zum Zeitpunkt des stationären Betriebs des Verdichters die Einlassleitschaufeln 12b und die geteilten Leitschaufeln 12c in einen zusammengefügten Zustand versetzt sind und die Einlassleitschaufeln 12b und die geteilten Leitschaufeln 12c in der gleichen Richtung gedreht werden.
Beim Anlauf des Verdichters werden die Einlassleitschaufeln 12b, wie in 5 gezeigt, gedreht, um den Ansaugströmungskanal abzusperren. Wenn der Ansaugströmungskanal abgesperrt ist, wird eine Druckdifferenz zwischen der Stromauf- und der Stromabseite der Einlassleitschaufeln 12b erzeugt. Das in die Löcher 22 und 21 strömende Arbeitsgas erzeugt eine der Druckdifferenz entsprechende Kraft zum Bewegen des Kolbens 23 gegen die Kraft der Feder 24. Die an dem Kolben 23 angebrachten Zahnstangen 28 werden so bewegt, dass sie die Ritzel 27 so drehen, dass die geteilten Leitschaufeln 12c von den Einlassleitschaufeln 12b getrennt werden. Als Folge wird der Ansaugströmungskanal von dem Absperrzustand in einen Zustand versetzt, in welchem geringe Öffnungen vorhanden sind. Wenn die Öffnungen in dem Ansaugströmungskanal gebildet werden, nimmt die Druckdifferenz zwischen den Drucken des Arbeitsgases auf der Stromauf- und Stromabseite der Einlassleitschaufeln 12b ab und die auf die Einlassleitschaufeln 12b wirkende Biegespannung wird verringert. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist es erforderlich, die Federkraft der Feder 24, die mit dem Kolben 23 verbunden ist, geeignet einzustellen. Die Einstellung erfolgt so, dass die Federkraft der Feder 24 den Kolben bewegt, wenn eine Druckdifferenz zwischen der Stromaufseite und der Stromabseite der Einlassleitschaufeln 12b die Druckdifferenz überschreitet, bei der der Verdichter anlaufen gelassen werden kann.
Da die von dem Druck des auf die Einlassleitschaufeln wirkenden Arbeitsgases verursachte Biegespannung verringert ist, kann die Betriebssicherheit des Zentrifugalverdichters auch dann verbessert werden, wenn der Ansaugdruck hoch ist. Ferner ist es möglich, ein Pumpen des Zentrifugalverdichters zu vermeiden.

Claims

Zentrifugalverdichter – mit einem Zentrifugallaufrad (11a) das auf einer Welle (100a) montiert ist, die mit einer Antriebsmaschine verbunden ist, – mit einem Außenzylinder (14a), der einen zylinderförmigen Ansaugströmungskanal auf einer Ansaugseite des Laufrades (11a) bildet, – mit einem Innenzylinder (13a), der radial zentral in dem Ansaugströmungskanal angeordnet ist, und – mit einer Vielzahl von Einlassleitschaufeln (12a), die in Umfangsrichtung zwischen dem Innenzylinder (13a) und dem Außenzylinder (14a) an einer Position angeordnet sind, die einem Zwischenabschnitt des Innenzylinders (13a) entspricht, – wobei der Innendurchmesser des Außenzylinders (14a) und der Außendurchmesser des Innenzylinders (13a) um die Vielzahl von Einlassleitschaufeln (12a) herum größer als in anderen Bereichen sind und zum Einlass des Zentrifugallaufrads (11a) hin abnehmen, und – wobei die Vielzahl von Einlassleitschaufeln (12a) Drehachsen (31) aufweist, die an ihren Fußseiten vorgesehen sind.
Zentrifugalverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des Ansaugströmungskanals senkrecht zur Achse des Ansaugströmungskanals in dem Bereich, in welchem die Einlassleitschaufeln (12a) angeordnet sind, größer ist als die des Einlasses des Laufrads (11a).
Zentrifugalverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des in den Zentrifugalverdichter gesaugten Arbeitsgases wenigstens 1 MPa beträgt.