CH349363A - Diffusor an einem Überschallradialkompressor - Google Patents

Diffusor an einem Überschallradialkompressor

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CH349363A
CH349363A CH349363DA CH349363A CH 349363 A CH349363 A CH 349363A CH 349363D A CH349363D A CH 349363DA CH 349363 A CH349363 A CH 349363A
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CH
Switzerland
Prior art keywords
flow
diffuser
impeller
supersonic
channel
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Application number
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English (en)
Inventor
Dallenbach Frederick
Maximilian Knoernschild Eugen
Nhuyen Van Le
Peter Eichenberger Hans
Original Assignee
Garrett Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Garrett Corp filed Critical Garrett Corp
Publication of CH349363A publication Critical patent/CH349363A/de

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D21/00Pump involving supersonic speed of pumped fluids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description


      Diffusor    an einem     Überschallradialkompressor       Die mit Schaufeln versehenen     Diffusoren    üblicher  Bauart verursachen, wenn die Strömung durch diesel  ben     mit        Überschallgeschwindigkeit    erfolgt, Stosswel  len, wodurch die Strömung in einem Ausmasse zum  Abreissen kommt, dass der Wirkungsgrad des     Dif-          fusors    dadurch ganz erheblich herabgesetzt wird.  



  Ein Ziel der vorliegenden     Erfindung    ist die Schaf  fung eines     Diffusors,    welcher mit gutem Wirkungs  grad arbeitet, wenn die Geschwindigkeit der durch  denselben fliessenden Strömung von Überschall- auf  Unterschallgeschwindigkeit abnimmt, ohne dass Druck  wellen entstehen, und welcher zur Zusammenarbeit  mit einem Kompressor für Überschallgeschwindigkeit  besonders geeignet ist.  



  Hierzu ist     erfindungsgemäss    ein     Diffusor    an einem       Überschallradialkompressor    mit einem vor dem     be-          schaufelten    Teil liegenden, schaufellosen Teil, in wel  chem die das Laufrad mit Überschallgeschwindigkeit  verlassende Strömung auf Unterschallgeschwindig  keit verlangsamt wird, dadurch gekennzeichnet, dass  die Eintrittskante jeder Leitschaufel über die Breite  des Kanals gesehen vom Anfang des     Diffusorkanals     einen verschieden grossen Abstand aufweist, um den  Verlauf der Eintrittskante der Geschwindigkeitsver  teilung der das Laufrad verlassenden Strömung anzu  nähern, und dass das Profil so ausgebildet ist,

   dass an  jedem Punkt der Eintrittskante die Strömung stossfrei  eintritt, so dass sich keine Druckwellen zwischen be  nachbarten Schaufeln ausbilden.  



  In der beiliegenden Zeichnung sind Ausführungs  beispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.       Fig.    1 ist ein Bruchstück eines     Axialschnittes     durch einen     Radialkompressor    und einen Diffusor; da  bei ist die Verteilung der Geschwindigkeiten der den  Kompressor verlassenden Strömung in gestrichelten  Linien dargestellt.         Fig.    2 ist ein Bruchstück eines Schnittes nach der  Linie 2-2 in     Fig.    1.  



       Fig.    3 ist eine schematische Darstellung einer ab  geänderten Ausführungsform der vorliegenden Er  findung.  



       Fig.    4 ist eine schematische Darstellung einer wei  teren, abgeänderten Ausführungsform der vorliegen  den Erfindung.  



       Fig.    5, 6 und 7 sind leicht abgeänderte Schnitte,  ähnlich der     Fig.    2, und zeigen die     Spiralbahn    der ein  zelnen Partikel. .  



  Ein Laufrad eines     Radialkompressors    ist so an  geordnet, dass es Luft mit Überschallgeschwindigkeit  in     einen        Diffusor    fördert, wobei die     Diffusorschau-          feln    im Abstand von dem Laufrad angeordnet sind,  so dass eine gewisse Diffusion bereits zwischen dem  Laufrad -und den     Diffusorschaufeln        eintritt.    Die     Dif-          fusorschaufeln    weisen Kanten auf, deren Form durch  die Verteilung der Geschwindigkeiten der das Lauf  rad verlassenden Strömung bestimmt ist.

   Insbeson  dere ersieht man aus     Fig.    1 der Zeichnung, dass ein  Laufrad 10 die     Schaufeln    11 aufweist, welche neben  einem festen Mantelteil 12 laufen und mit einem  rotierenden Mantelteil 13 aus einem Stück bestehen.  Die     Schaufeln    11     sind        mit    Enden 14 versehen, von  welchen die Luft in     einen        Diffusorkanal    15 abströmt,  der durch die Wandungen 16 und 17     bestimmt    wird.

    Die zwischen den Schaufeln des Laufrades 10 hin  durchströmende Luft wird mit     überschallgeschwin-          digkeiten    in den     Diffusorkanal    15 gedrückt. Die Ver  teilung dieser Strömungsgeschwindigkeiten nimmt bei  der Nenndrehzahl des Kompressors die durch die ge  strichelte Linie 18 dargestellte Form an. Die zwischen  den Wandungen 16 und 17 befestigten     Diffusorschau-          feln    21 besitzen Eintrittskanten 22 mit einer im we  sentlichen     kurvenförmig    ausgeschnittenen bzw. aus-      gesparten Form, welche durch Verteilung der Strö  mungsgeschwindigkeiten, wie sie durch die gestri  chelte Linie 18 dargestellt ist, bestimmt ist.

   Die Form  gebung dieser Linie 18 zeigt     verhältnismässig    niedrige  Geschwindigkeiten an den Wänden 12 und 13. Diese  niedrigeren Geschwindigkeiten werden durch eine       Grenzschichtströmung    an den Wänden verursacht.  Es sei angenommen, dass die Strömung an einem  Punkt 19 auf der     Mittellinie        überschallgeschwindig-          keit    habe,     während    an einem anderen Punkt 20 der  Mittellinie die Geschwindigkeit infolge der zunehmen  den     Diffusion    in dem Kanal 15 zwischen den Wan  dungen 16 und 17 auf praktisch Schallgeschwindig  keit herabgesetzt worden sei.

   Wenn die Strömung von  dem Punkt 20 auf der Mittellinie fortschreitet und bis  zu einem Punkt 23 an der Eintrittskante der     Diffusor-          schaufel    21 weiterhin     diffundiert,    wird die Strömung  an der     Mittellinie    auf Unterschallgeschwindigkeit her  abgesetzt. Ebenso werden die anderen Geschwindig  keiten der Strömung ausreichend diffundiert, bevor  das ausgeschnittene Profil der Eintrittskante 22 er  reicht wird, so dass sich auch hier Unterschall  geschwindigkeiten einstellen.

   Da die Geschwindig  keiten an den Wänden 12 und 13 niedriger sind als  in der Mitte der Strömung in dem     Kanal    15, hat die  das Laufrad 11 an seinem Umfange 14 und neben den  Wänden 12 und 13 verlassende Strömung eine andere       Richtung    als die Strömung, welche den Umfang des  Laufrades im mittleren Bereich der Strömung verlässt.  Aus den     Fig.    1 und 2 der Zeichnung ist ersichtlich,  dass die durch den Pfeil A angezeigte Strömung an  den Wänden eine niedrige Geschwindigkeit besitzt  und das Laufrad unter einem     kleinen    Winkel zu einer  an den Umfang desselben gezogenen Tangente ver  lässt.

   Die Pfeile B und C stellen die Strömung dar,  welche gegen die Mitte der Strömung am Umfang des  Laufrades mit zunehmend höheren Geschwindigkei  ten und mit zunehmend grösseren     Winkeln    das Lauf  rad verlassen.  



  Jede Partikel die das Laufrad verlassenden Strö  mung beschreibt     im        Diffusorteil        eine    Spirale. Diese  Spirale ist für die Partikel an den Wänden des     Dif-          fusors    flach und wird gegen die Mitte, das heisst mit  zunehmender Austrittsgeschwindigkeit, steiler     (Fig.    5  bis 7). Jede Partikel     trifft    auf die     Leitradschaufel    an  dem Punkt, an welchem die Tangente der Spirale der  Partikel mit der Tangente an die     Krümmungslinie     durch die Mitte des     Leitschaufelprofils    zusammen  fällt. .  



  Wie aus der     Fig.    1 der Zeichnung hervorgeht,  trifft die Strömung beim Punkt 23 der Eintrittskante  22 der Schaufel 21 mit der Geschwindigkeit C auf.  Die Punkte 23a und 23b sind die den Strömungs  geschwindigkeiten<I>A</I> und<I>B</I> entsprechenden Punkte.  Zu den     Fig.    2, 5, 6 und 7 ist zu bemerken, dass die  das Laufrad an einem gewissen Punkt verlassenden  Partikel nicht unbedingt die die Bezugszeichen 23,  23a und 23b tragenden Leitschaufeln treffen müssen;  diese Punkte 23, 23a und 23b auf den     Leitradschau-          feln    geben nur den Ort an, an welchen Partikel mit    durch die Pfeile A, B und C angezeigten Geschwindig  keiten auf eine     Leitradschaufel    auftreffen würden.  



  Es ist wohl klar, dass verschiedene Konstruk  tionsverhältnisse bei den Eintrittskanten der Schau  feln die     allerverschiedenste    Formgebung erfordern  können, um praktisch den Strömungsgeschwindigkei  ten und den Winkeln zu entsprechen. Diese Anord  nung bringt     alle    Vorteile der schaufellosen Diffusion  für eine Strömung mit Überschallgeschwindigkeit mit  sich und macht sich insbesondere die Diffusion mit  tels Schaufeln einer Strömung mit Unterschall  geschwindigkeit in der Grenzschicht zunutze. Infolge  des Umstandes, dass die     Eintrittskantenprofile    der       Diffusorschaufeln    bis in den Bereich ausgeschnitten  sind, in welchem Überschallgeschwindigkeit nicht  mehr auftreten kann, können Druckwellen vermieden  werden.

   Druckwellen S, wie sie bei den     beschaufelten          Diffusoren    üblicher     Bauart    vorkommen können, gibt  es bei dem vorliegenden     Diffusor    nicht.  



  Bei der Ausführungsform, wie sie schematisch in  der     Fig.    3 der Zeichnung dargestellt ist, ist die Ver  teilung der Strömungsgeschwindigkeiten von einem       Laufrade    24 her so, wie die gestrichelte Linie 25 an  zeigt; dabei ist die Strömungsgeschwindigkeit auf einer  Mittellinie nicht am höchsten. Einem solchen     Lauf-          rade    mit asymmetrischer     Verteilung    der Strömungs  geschwindigkeiten können     Diffusorschaufeln    26 mit  schrägen Eintrittskanten 27 zugeordnet werden, und  zwar so, dass dieselben unter Berücksichtigung der  relativ kleinen Breite der Verteilung der vom Lauf  rad erzeugten Strömungsgeschwindigkeiten angenä  hert sind.  



  Aus     Fig.    4 der Zeichnung ist ersichtlich, dass     ein     Laufrad 28 mit einem dazugehörigen     Diffusor    ver  sehen ist, dessen Schaufeln 29 auf ihrer ganzen Länge  in der Mitte zwischen den Wänden des     Diffusorkanals     völlig     ausgeschnitten    sind. Die     Diffusorschaufeln    29  werden verwendet, um die Strömung nahe den Wan  dungen des Strömungskanals zu diffundieren, zwi  schen denselben aber eine schaufellose Diffusion zu  stande zu bringen.

   Diese Schaufeln 29 zwingen eine  derartige     Grenzschichtströmung    dazu, mehr in der  Richtung der Strömung mit höherer Geschwindigkeit,  welche durch den in der Mitte ausgeschnittenen Teil  der     Diffusorschaufeln    29 geht, zu strömen. Die     Grenz-          schichtreibungsverluste    an den     Diffusorwandungen     werden also auf ein Mindestmass herabgesetzt.  



  Dieser     Diffusor    kann für die Diffusion einer Strö  mung mit Überschallgeschwindigkeit bei hohen  Mach-Zahlen von ganz besonderem Nutzen sein.  



  Es ist klar, dass bei der vorliegenden Erfindung  verschiedene Ausführungsformen möglich sind.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Diffusor an einem Überschallradialkompressor mit einem vor dem beschaufelten Teil liegenden, schaufellosen Teil, in welchem die das Laufrad mit Überschallgeschwindigkeit verlassende Strömung auf Unterschallgeschwindigkeit verlangsamt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittskante jeder Leit- Schaufel, über die Breite des Kanals gesehen, vom Anfang des Diffusorkanals einen verschieden grossen Abstand aufweist, um den Verlauf der Eintrittskante der Geschwindigkeitsverteilung der das Laufrad ver lassenden Strömung anzunähern, und dass das Profil so ausgebildet ist, dass an jedem Punkt der Eintritts kante die Strömung stossfrei eintritt,
    so dass sich keine Druckwellen zwischen benachbarten Schaufeln aus bilden. UNTERANSPRUCH Diffusor nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Leitradschaufeln nur im Bereich von Seitenwänden vorhanden sind, während der mittlere Teil des Strömungskanals schaufellos ist.
CH349363D 1954-10-18 1955-10-18 Diffusor an einem Überschallradialkompressor CH349363A (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2101628A1 (de) * 1970-01-14 1972-06-22 Cit Alcatel Überschall-Kreiselverdichter mit hohem Verdichtungsverhältnis

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2101628A1 (de) * 1970-01-14 1972-06-22 Cit Alcatel Überschall-Kreiselverdichter mit hohem Verdichtungsverhältnis

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