Kreiselgebläse und Kreiselverdichter

Inhaltsverzeichnis

• A. Allgemeines.
• a) Kolben-, Rotations- und Kreiselverdichter.
• b) Geschichtliche Entwicklung des Kreiselgebläse- und Kreiselverdichterbaues.
• B. Physikalische Grundlagen.
• I. Aus der Thermodynamik.
• 1. Arbeitsprozeß des Luftverdichters.
• 2. Arbeitsprozeß des Luftverdichters im T, s-Diagramm.
• 3. Ermittlung des Polytropen-Exponenten der Verdichtung.
• II. Aus der Strömungslehre und Strömungsforschung.
• a) Reibungsfreie volumenbeständige Strömung.
• 1. Einleitung.
• 2. Stromlinien, Stromfäden, Stromröhren.
• 3. Kontinuität.
• 4. Druckgleichung (Bernoullische Gleichung).
• 5. Geschwindigkeitspotential, Potentiallinien, Potentialströmung.
• 6. Zirkulation.
• 7. Impulssatz.
• b) Reibungsbehaftete volumenbeständige Strömung.
• 1. Ähnlichkeit, Reynoldssche Zahl.
• 2. Strömung im Rohr.
• 3. Strömung im Kanal beliebigen Querschnitts.
• 4. Düsen- und Diffusorströmung.
• Geschwindigkeitsprofile beschleunigter und verzögerter Strömungen.
• Strömungsverlauf im Diffusor.
• Anlauf- und Auslaufstrecke von Diffusoren.
• Erweiterungswinkel von Diffusoren.
• Wirkungsgrad des Diffusors.
• Ablösungserscheinungen bei Diffusoren.
• 5. Strömung in gekrümmten Rohren und Kanälen.
• c) Strömungen bei veränderlicher Dichte.
• 1. Grundgleichungen.
• 2. Düsen.
• 3. Fortpflanzung plötzlicher Druckänderungen in Gasen.
• 4. Verdichtungsstoß.
• 5. Strömungsgeschwindigkeiten in Schallgeschwindigkeitsnähe.
• 6. Überschalldiffusor.
• C. Einstufige Kreiselgebläse.
• I. Energieumwandlung im einstufigen Kreiselgebläse.
• 2. Definition der Förderhöhe.
• 3. Theoretische Förderhöhe.
• 4. Einfluß des Schaufelwinkels auf die theoretische Förderhöhe.
• 5. Reaktionsgrad.
• 6. Theoretischer Verlauf der Kennlinie.
• 7. Der Laufradkanal.
• 8. Strömung in umlaufenden Kanälen.
• Relativbewegung bei Drehung des Bezugssystems.
• Druckverlauf in gleichförmig umlaufenden Kanälen.
• Der Kanal gleichen Querschnittsdruckes.
• 9. Einfluß endlicher Schaufeldicke und endlicher Schaufelzahl.
• Einfluß der Schaufeldicke.
• Einfluß der endlichen Schaufelzahl.
• 10. Leitvorrichtungen.
• Der ringförmige schaufellose Diffusor S..
• Leitschaufeln S..
• Das Spiralgehäuse S..
• Spiralgehäuse mit parallelen Seitenwänden.
• Spiralgehäuse mit konischen Seitenwänden.
• Spiralgehäuse mit Kreisquerschnitt.
• Konischer schaufelloser Diffusor mit Spiralgehäuse.
• 11. Der Badeinlauf.
• 12. Das konische Druckrohr.
• 1. Einfluß der Reibung auf die Strömung im Laufrad.
• 2. Einfluß der Reibung auf die Strömung in der Leitvorrichtung.
• Der ringförmige schaufellose Diffusor.
• Leitschaufeln.
• Spiralgehäuse.
• 3. Radreibung.
• Reibungswiderstand rotierender Scheiben S..
• Einfluß der Radreibung beim einstufigen Gebläse S..
• c) Einfluß der Zusammendrückbarkeit des Fördermittels.
• d) Geänderte Fördermenge bei konstanter Drehzahl.
• 1. Eintritt am Laufrad.
• 2. Austritt am Laufrad.
• Der schaufellose Diffusor bei Belastungsänderungen.
• Die Leitschaufel bei Belastungsänderungen.
• Die Spirale bei Belastungsänderungen.
• Pumperscheinung.
• e) Der wirkliche Verdichtungsvorgang im einstufigen Gebläse.
• 1. Die Verluste im einstufigen Gebläse.
• Hydraulische Verluste S..
• Spaltverluste S..
• Radreibungsverlust S..
• Austauschverlust S..
• Mehraufwand an Verdichtungsarbeit S..
• Mechanische Verluste S..
• Wärmeleitung und Wärmestrahlung S..
• 2. Der Verdichtungsvorgang im Entropie-Diagramm.
• 3. Die Wärmebilanz des ungekühlten Gebläses.
• 4. Die wirkliche Förderhöhe.
• 5. Zusammenstellung der Förderhöhen und Druckhöhen.
• 6. Leistungen.
• 7. Wirkungsgrade.
• Volumetrischer Wirkungsgrad.
• Innerer Wirkungsgrad.
• Innerer Temperaturwirkungsgrad.
• Hydraulischer Wirkungsgrad.
• Mechanischer Wirkungsgrad.
• Gesamtwirkungsgrad.
• 8. Die wirkliche Kennlinie.
• Minderleistung infolge endlicher Schaufelzahl S..
• Kanalreibung einschließlich Umlenkungs- und Umsetzungsverluste S..
• Stoßverluste S..
• Stoßverluste am Laufradeintritt S..
• Stoßverluste am Leitschaufeleintritt S..
• Resultierende Kennlinie S..
• 9. Bestimmung der Kennlinie durch Versuch.
• 10. Kennzahlen.
• Druckumsetzungszahl und Druckzahl.
• Förderzahl.
• Schnelläufigkeit — Spezifische Drehzahl.
• 11. Kennlinien ausgeführter einstufiger Gebläse.
• 12. Kennlinien bei verschiedener Drehzahl.
• 13. Einfluß des Schaufelaustrittswinkels.
• 14. Drehzahlsteigerung bei einstufigen Gebläsen.
• 15. Zugehörigkeit von Laufraddurchmesser und Drehzahl.
• 16. Nutzbarmachung des Verdichtungsstoßes für die Verdichtung.
• II. Ausgeführte einstufige Gebläse.
• a) Unterscheidungsmerkmale.
• b) Luftgebläse.
• 1. Normale Bauart.
• 2..
• Spülluftgebläse S..
• Flugmotorenlader S..
• Turbo-Strahltriebwerke S..
• c) Gasgebläse.
• 2. Sonderbauarten.
• Gebläse zur Förderung verunreinigter Gase S..
• Gebläse zur Förderung aggressiver Gase S..
• Umwälzgebläse für hohe Drücke S..
• Gebläse für Gase hoher Temperatur S..
• Gebläse für hohen Druck und hohe Temperatur S..
• D. Mehrstufige Kreiselgebläse.
• I. Energieumwandlung im mehrstufigen Kreiselgebläse.
• a) Laufräder und Leitvorrichtungen.
• 1. Laufräder.
• 2. Leitvorrichtungen.
• 3. Umlenk- und Rückführkanäle.
• b) Abstufung der Laufräder.
• 2. Gesichtspunkte für die Abstufung.
• Technische Gesichtspunkte S..
• Wirtschaftliche Gesichtspunkte S..
• 3. Der Einfluß der Radreibung beim mehrstufigen Gebläse.
• Gleiche Laufraddurchmesser S..
• Abgestufte Laufraddurchmesser S..
• Linear abgestufte Laufraddurchmesser S..
• c) Wirkungsgrade des mehrstufigen Gebläses.
• 1. Stufenwirkungsgrade.
• 2. Gebläsewirkungsgrade.
• 3. Beziehung zwischen dem inneren Gebläse Wirkungsgrad und den inneren Stufenwirkungsgraden.
• d) Entstehen der Kennlinie des mehrstufigen Gebläses.
• 1. Laufräder der Stufen vollkommen gleich.
• 2. Laufräder im Durchmesser gleich, in der Breite verschieden.
• 3. Laufräder in Durchmesser und Breite verschieden.
• e) Kennlinien ausgeführter mehrstufiger Gebläse.
• f) Kennzahlen mehrstufiger Gebläse.
• g) Drehzahlsteigerung bei mehrstufigen Gebläsen.
• II. Ausgeführte mehrstufige Gebläse.
• a) Hochofen- und Stahlwerksgebläse.
• 1. Der Luftbedarf im Hochofenbetrieb.
• 2. Der Luftbedarf im Stahlwerk.
• 3. Ausgeführte Hochofen- und Stahlwerksgebläse.
• Bauformen und Stufenzahl S..
• Form der Gehäuse S..
• b) Gassauger und Ferngasgebläse.
• c) Mehrstufige Gebläse für Sonderzwecke.
• E. Kreiselverdichter.
• I. Energieumwandlung im Kreiselverdichter.
• a) Stufenzahl und Gehäusezahl.
• 1. Eingehäusige Bauart.
• 2. Mehrgehäusige Bauart.
• b) Abstufungsgesetz des isothermischen Verdichters.
• c) Kühlung.
• 1. Oberflächenkühlung.
• Innenkühlung S..
• Kombinierte Innen- und Außenkühlung S..
• Außenkühlung S..
• 2. Einspritzkü.
• Einspritzkühlung beim Luft- bzw. Gasverdichter S..
• Einspritzkühlung beim Dampfvcerdichter S..
• d) Wärmebilanz des gekühlten Verdichters.
• e) Leistungen.
• 1. Radreibungsleistung.
• 2. Innere Leistung.
• 3. Mechanische Verlustleistung.
• 4. Kupplungsleistung.
• 5. Nutzleistung.
• f) Wirkungsgrade von Verdichtern.
• 2. Gruppenwirkungsgrade.
• 3. Verdichterwirkungsgrade.
• Wirkungsgrad der Kühlung S..
• Äußerer volumetrischer Wirkungsgrad S..
• Innerer Wirkungsgrad S..
• Mechanischer Wirkungsgrad S..
• Isothermischer Kupplungswirkungsgrad S..
• g) Kennlinien von Kreiselverdichtern.
• 1. Entstehen der Kennlinie eines Kreiselverdichters.
• 2. Kennlinien-Diagramme.
• h) Kennzahlen von Kreiselverdichtern.
• II. Ausgeführte Kreiselverdichter.
• a) Kreiselverdichter mit Innenkühlung.
• b) Kreiselverdichter mit kombinierter Innen- und Außenkühlung.
• c) Kreiselverdichter mit Außenkühlung.
• d) Kreiselverdichter für verschiedene Anwendungsgebiete.
• 1. Kreiselverdichter für Drucklufterzeugung.
• 2. Kreiselverdichter für Gase.
• 3. Wärmepumpen.
• 4. Kälteverdichter.
• 5. Drucklufterzeugung in Verbindung mit Klimatisierung und Kühlung von Gruben.
• 6. Vakuum-Kreiselverdichter.
• Kennlinien S..
• Auspumpen eines Behälters S..
• Sonderfälle S..
• Ausgeführte Vakuum-Kreiselverdichter S..
• Wirkungsgrad S..
• Das Anfahren S..
• 7. Verdichter mit Abwärmeverwertung.
• 8. Entnahmeverdichter.
• 9. Zweidruckverdichter.
• 10. Verdichter für Gasturbinen.
• III. Versuchsergebnisse an Kreiselverdichtern.
• F. Regelung von Kreiselgebläsen und Kreiselverdichtern.
• I. Betriebsverhalten der Kreiselgebläse und Kreiselverdichter.
• II. Regelung im stabilen Gebiet.
• a) Regelung auf gleichbleibenden Verdichter-Enddruck.
• b) Regelung auf gleichbleibendes Ansaugegewicht.
• c) Regelung auf gleichbleibenden Druck an einer Entnahmestelle des Netzes.
• d) Regelung auf gleichbleibende Leistungsaufnahme.
• III. Regelung im instabilen Gebiet.
• a) Abblaseregelung.
• 1. Regelung auf gleichbleibenden Verdichter-Enddruck.
• 2. Regelung auf gleichbleibende Menge.
• b) Umblaseregelung.
• 1. Allgemeines.
• 2. Umblaseregelung in Verbindung mit Entspannungsturbine.
• 3. Pumpgrenzregeiung mit Hilfe der Entspannungsturbine des Kondensationssatzes.
• c) Aussetzerregelung.
• d) Vergleich der Regelungen im instabilen Gebiet.
• IV. Regelung zur Verstellung der natürlichen Pumpgrenze.
• a) Abschaltregelung.
• b) Umschaltregelung.
• c) Diffusorregelung.
• V. Parallelarbeiten von Kreiselgebläsen oder Kreiselverdichtern auf ein gemeinsames Netz.
• a) Zuschalten zum Netz.
• b) Parallelarbeiten ohne besondere Regelung.
• c) Parallelarbeiten bei Regelung auf konstanten Druck.
• d) Parallelarbeiten gegen veränderlichen, in Abhängigkeit von der durchgesetzten Menge stehenden Enddruck der Verdichtung.
• e) Parallelarbeiten bei konstanter Gesamtmenge.
• G. Maschinenelemente der Kreiselgebläse und Kreiselverdichter.
• I. Läufer.
• a) Laufräder.
• 1. Konstruktive Ausbildung der Laufräder.
• Laufrad-Bauarten S..
• Schaufeln S..
• Herstellung zusammengebauter Laufräder S..
• 2. Beanspruchung der Laufräder.
• Die gleichförmig umlaufende Scheibe veränderlicher Scheibendicke S..
• Die Scheibe gleicher Beanspruchung S..
• Die Scheibe gleicher Dicke S..
• Scheibe gleicher Dicke ohne Bohrung S..
• Scheibe gleicher Dicke mit Innenbohrung S..
• Scheibe gleicher Dicke mit Innenbohrung und Randspannungen S..
• Ermittlung der Beanspruchung einer gegebenen Scheibe beliebiger Form S..
• Genietete Deckscheibe, bestehend aus Deckblech und Ring S..
• Schaufelbeanspruchung S..
• Nietbeanspruchung S..
• 3. Werkstofffragen der Konstruktionselemente des Laufrades.
• Laufradscheiben S..
• Deckscheiben S..
• Nieten S..
• 4. Schleudern und Zerschleudern von Laufrädern.
• Schleudern von Laufrädern S..
• Zerschleudern von Laufrädern S..
• b) Wellen.
• 1. Bemessung der Wellen.
• 2. Drehschwingungen.
• 3. Biegeschwingungen.
• c) Zwischenbuchsen, Distanzbuchsen.
• d) Ausgleichkolben.
• 1. Axialschub und Schubausgleich.
• 2. Konstruktive Ausbildung der Ausgleichkolben.
• e) Zusammenbau des Läufers.
• f) Wuchten.
• II. Konstruktive Ausbildung der Leitvorrichtungen.
• a) Leitvorrichtungen zur Druckumsetzung unmittelbar hinter dem Laufrad.
• 1. Schaufelloser ringförmiger Diffusor.
• 2. Leitschaufeln.
• 3. Spiralen.
• b) Leitvorrichtungen zum Umlenken und Bückführen.
• III. Gehäuse.
• IV. Zwischenkühler.
• V. Lagerung der Gebläse und Verdichter.
• VI. Innere und äußere Dichtung.
• a) Einleitung.
• b) Theorie der Spaltdichtung.
• c) Theorie der Labyrinthdichtung.
• d) Labyrinthspaltdichtung.
• e) Vorausberechnung der Lässigkeit von Dichtungen.
• f) Gemessene Dichtungsverluste an Maschinen im Betrieb.
• g) Ausführungsbeispiele für innere und äußere Dichtung.
• 1. Innere Dichtung.
• 2. Äußere Dichtung.
• Wellenabdichtungen S..
• Ausgleichkolben S..
• VII. Kupplungen.
• VIII. Getriebe.
• IX. Fundamente.
• a) Aufgabe und Belastung des Fundamentes.
• b) Fundamentschwingungen.
• c) Gesichtspunkte für die Konstruktion und Herstellung der Fundamente.
• X. Rohrleitungsführung.
• H. Montage und Betrieb.
• a) Werksmontage.
• b) Prüffelderprobung.
• 1. Einfluß abweichender Drehzahl.
• 2. Einfluß abweichenden Enddruckes.
• 3. Einfluß abweichender Ansaugemenge.
• 4. Einfluß abweichenden spez. Gewichtes.
• 5. Einfluß abweichender Ansaugetemperatur.
• 6. Einfluß abweichender Kühlwasserverhältnisse.
• c) Montage.
• d) Inbetriebsetzen.
• e) Probebetrieb und Abnahme.
• f) Betriebsführung und Betriebsüberwachung.
• g) Betriebsstörungen.
• 1. Unruhiger Lauf.
• 2. Schäden am Läufer.
• 3. Lagerschäden.
• 4. Schäden an den Kühlern.
• 5. Schäden an den Gehäusen.
• J. Sonderfragen.
• a) Geräuschminderung und Schalldämpfung.
• 2. Entstehen der Geräusche.
• 3. Messen von Maschinengeräuschen.
• 4. Maßnahmen zum Vermeiden von Maschinengeräuschen.
• 5. Nachträgliches Beseitigen von Maschinengeräuschen.
• b) Wandrauhigkeit bei Kreiselgebläsen und Kreiselverdichtern.
• c) Reynoldssehe Zahlen der Strömung in den Kanälen der Laufräder und Leitvorrichtungen.
• d) Betrieb vom Anfahren bis zum Erreichen des Beharrungszustandes.
• Schrifttumsverzeichnis.