CH650563A5

CH650563A5 - Diffuser in a centrifugal driven machine

Info

Publication number: CH650563A5
Application number: CH5774/80A
Authority: CH
Inventors: Yoichi Yoshinaga; Kuninobu Morita; Shinjiro Ueda; Hideo Nishida; Yoshihiro Takada
Original assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-08-01
Filing date: 1980-07-29
Publication date: 1985-07-31
Also published as: DE3028775A1; DE3028775C2; IT1130815B; IT8068231A0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Diffusor in einer Fliehkraft-Arbeitsmaschine, z.B. einem Radial-Verdichter, einer Radial-Pumpe od. dgl. gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1, wobei ein weiter Arbeitsbereich und ein verbesserter Wirkungsgrad erzielt werden sollen. Eine Fliehkraft-Arbeitsmaschine wird unter beispielsweiser Bezugnahme auf einen Radial-Verdichter erläutert. The invention relates to a diffuser in a centrifugal machine, e.g. a radial compressor, a radial pump or the like. According to the preamble of claim 1, wherein a wide working range and an improved efficiency are to be achieved. A centrifugal machine is explained with reference to a radial compressor, for example.

Radial-Verdichter sind so ausgelegt, dass die Rotation eines Laufrads eine Verdichtung von Gas bewirkt, und ein um den Aussenumfang des Laufrades angeordneter Diffusor setzt die kinetische Energie der Gasströmung in Druckenergie um. Fig. 1 zeigt einen bekannten Verdichter, bei dem ein Fluid in ein Laufrad 1 durch eine Saugleitung 8 aus einem Ansaugkanal angesaugt wird. In dem Laufrad 1 würden auf den Oberflächen von Fluidkanälen Grenzschichten erzeugt werden, und das Fluid würde durch die Coriolis-Kraft und Krümmungen in den Fluidkanälen beeinflusst werden, so dass Fluid mit geringer kinetischer Energie an Saugflächen (hinteren Flächen, gesehen in Umlaufrichtung) von Schaufeln 2 in Umfangsrichtung des Laufrads 1 und an der Seite eines Mantels 4 in Breitenrichtung der Schaufeln 2 angesammelt werden würde. Es wurde gefunden, dass dadurch am Auslass des Laufrads 1 eine Strömungs-Ungleichmässigkeit auftritt (vgl. die Fig. 2 und 3). Insbesondere haben Versuche ergeben, dass der von einer Fiuidströmung B gebildete Winkel nahe der Wandfläche in bezug auf die Umfangsrichtung oder ein Strömungswinkel ai kleiner als der von einer Fiuidströmung A in der Mitte eines Fluidkanals in bezug auf die Umfangsrichtung gebildete Winkel oder ein Strömungswinkel <X2 ist. Fig. 3 zeigt die Strömungswinkel-Verteilung, gesehen in Breitenrichtung der Schaufeln 2. Es ist ersichtlich, dass die Tendenz besteht, dass der Strömungswinkel auf der Seite der saugseitigen Deckscheibe 4 kleiner wird, und zwar insbesondere bei einem Laufrad mit hoher Einheits-Dreh-zahl, das für ein grosses Fluidvolumen ausgelegt ist. Bei Laufrädern, die diesen Strömungsverlauf an ihrem Auslass haben, wird im allgemeinen festgestellt, dass die Umlaufbewegung des Laufrads 1 eine ausserordentlich grosse Umfangsgeschwindigkeits-Komponente erzeugt und dass die absolute Geschwindigkeit über die Gesamtbreite des Laufrad-Auslasses im wesentlichen den gleichen Wert hat. Radial compressors are designed so that the rotation of an impeller compresses gas, and a diffuser arranged around the outer circumference of the impeller converts the kinetic energy of the gas flow into pressure energy. 1 shows a known compressor in which a fluid is drawn into an impeller 1 through a suction line 8 from an intake duct. Boundary layers would be created in the impeller 1 on the surfaces of fluid channels, and the fluid would be influenced by the Coriolis force and curvatures in the fluid channels, so that fluid with low kinetic energy at suction surfaces (rear surfaces, viewed in the direction of rotation) of blades 2 would accumulate in the circumferential direction of the impeller 1 and on the side of a casing 4 in the width direction of the blades 2. It has been found that this results in a flow irregularity at the outlet of the impeller 1 (cf. FIGS. 2 and 3). In particular, tests have shown that the angle formed by a fluid flow B near the wall surface with respect to the circumferential direction or a flow angle ai is smaller than the angle formed by a fluid flow A in the middle of a fluid channel with respect to the circumferential direction or a flow angle <X2 . 3 shows the flow angle distribution, seen in the width direction of the blades 2. It can be seen that there is a tendency for the flow angle on the side of the suction-side cover disk 4 to become smaller, in particular in the case of an impeller with a high unit rotation number that is designed for a large volume of fluid. In the case of impellers which have this flow pattern at their outlet, it is generally found that the orbital movement of the impeller 1 produces an extraordinarily large peripheral speed component and that the absolute speed has essentially the same value over the entire width of the impeller outlet.

Die Ungleichmässigkeit der Fiuidströmung am Auslass des Laufrads 1 oder am Einlass eines Diffusors mit einem Paar beabstandeten Leiträdern 5 und 6, die zwischen sich einen Diffusorkanal bilden, würde die Leistung des Diffusors nachteilig beeinflussen. Insbesondere würde eine Fiuidströmung mit kleinem Strömungswinkel nahe der Wandfläche eine Strömungsabtrennung oder Reibungsverluste zur Folge haben und die Leistung eines schaufelfreien Diffusors auf der Niedrigdurchsatzseite vermindern, wodurch der Arbeitsbereich einer einen schaufelfreien Diffusor aufweisenden Arbeitsmaschine (eines Verdichters) eingeschränkt werden würde. Wenn eine grosse Strömungs-Ungleichmässigkeit vorhanden ist, würde ferner ein schaufelfreier Diffusor eine geringe Druckrückgewinnungsrate haben, so dass der Wirkungsgrad verschlechtert werden würde. Wenn die Fiuidströmung am Einlass des Diffusorkanais ungleichmässig ist, zeigt der Diffusor eine starke Leistungsverminderung, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, die Versuchsergebnisse wiedergibt, die mit zweidimensionalen Diffusoren durchgeführt wurden. In dem Diagramm nach Fig. 4 bezeichnet Cp den Wert statische Druckrückgewinnung/Staudruck am Diffusoreinlass, Bf bezeichnet 1 minus den Wert wirksamer Fluidkanal-Quer-schnittsbereich/geometrischer Fluidkanal-Querschnittsbe-reich, und der Index «ref» bezeichnet eine Standardgrösse. Es ist als sehr wahrscheinlich anzusehen, dass die gleichen Ergebnisse wie in Fig. 4 in einem Radialdiffusor erzielbar wären, der ebenfalls in Fliehkraft-Arbeitsmaschinen eingesetzt wird. The non-uniformity of the fluid flow at the outlet of impeller 1 or at the inlet of a diffuser with a pair of spaced vanes 5 and 6 that form a diffuser channel between them would adversely affect the performance of the diffuser. In particular, a fluid flow with a small flow angle near the wall surface would result in flow separation or friction losses and reduce the performance of a vane-free diffuser on the low throughput side, thereby limiting the working range of a work machine (a compressor) having a vane-free diffuser. Furthermore, if there is a large flow non-uniformity, a vane-free diffuser would have a low pressure recovery rate, so that the efficiency would deteriorate. If the fluid flow at the inlet of the diffuser channel is uneven, the diffuser will show a large reduction in performance, as can be seen in FIG. 4, which reflects the test results that were carried out with two-dimensional diffusers. In the diagram according to FIG. 4, Cp denotes the value of static pressure recovery / dynamic pressure at the diffuser inlet, Bf denotes 1 minus the value of effective fluid channel cross-sectional area / geometric fluid channel cross-sectional area, and the index “ref” denotes a standard size. It is considered very likely that the same results as in FIG. 4 could be achieved in a radial diffuser which is also used in centrifugal machines.

Wie vorstehend erläutert, weisen Diffusoren von bekannten Radial-Verdichtern bisher den Nachteil auf, dass infolge einer Ungleichmässigkeit der Fiuidströmung unmittelbar nach Austritt der Strömung aus dem Laufrad die Leistung des Diffusors stark vermindert wird, wobei es keine Rolle spielt, ob es sich um einen schaufelfreien Diffusor oder einen Diffusor mit Schaufeln handelt. As explained above, diffusers of known radial compressors have hitherto had the disadvantage that, owing to an irregularity in the fluid flow, the performance of the diffuser is greatly reduced immediately after the flow exits the impeller, regardless of whether it is a vane-free one Diffuser or a diffuser with blades.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Diffusors für eine Fliehkraft-Arbeitsmaschine, der eine verbesserte Leistungsfähigkeit hat, so dass die vorgenannten Nachteile bekannter Fliehkraft-Arbeitsmaschinen vermieden werden. The object of the invention is to provide a diffuser for a centrifugal machine that has improved performance, so that the aforementioned disadvantages of known centrifugal machines are avoided.

Diese Aufgabe wird gemäss dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Bei einem Ausführungsbeispiel hat jede der Mehrzahl Leitschaufeln eine Höhe, die geringer als die halbe Weite des Diffusorkanais ist, und die Leitschaufeln sind entweder an einem oder an beiden ringförmigen beabstandeten Diffusorwänden angeordnet und ragen in den Diffusorkanal im Einlassteil des Diffusors unmittelbar nach dem Laufrad-Auslass oder in einen Bereich des Diffusorkanais, der nicht mehr als die halbe Entfernung zwischen dem Ein-und dem Auslass des Diffusorkanais beträgt, so dass sie eine Fiuidströmung mit kleinem Strömungswinkel so führen, dass die ungleichmässige Strömung in einen im wesentlichen gleichmässigen Strömungszustand gebracht wird. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel weist die eine Diffusorwand an seinem Einlassteil einen konisch sich verjüngenden Abschnitt zum Steigern der Fluidströmungsgeschwindigkeit auf, wodurch die Weite des Diffusorkanais vermindert wird, und die Mehrzahl Leitschaufeln sind an dem konischen Abschnitt so angeordnet, dass das Vorderende jeder Leitschaufel im wesentlichen,»! dergleichen Ebene wie eine Fläche der Diffusorwand in einem nach radial aussen gerichteten Teil, der sich an den konischen Abschnitt unmittelbar anschliesst, hat oder damit bündig ist. This object is achieved according to the characterizing part of claim 1. In one embodiment, each of the plurality of vanes has a height less than half the width of the diffuser channel, and the vanes are located either on one or both annular spaced apart diffuser walls and project into the diffuser channel in the inlet portion of the diffuser immediately after the impeller outlet or in a region of the diffuser channel that is not more than half the distance between the inlet and the outlet of the diffuser channel, so that they conduct a fluid flow with a small flow angle in such a way that the uneven flow is brought into a substantially uniform flow state. In another embodiment, the one diffuser wall has a tapered portion at its inlet portion to increase the fluid flow rate, thereby reducing the width of the diffuser channel, and the plurality of vanes are located on the tapered portion so that the leading end of each vane is substantially »! the same plane as a surface of the diffuser wall in a part directed radially outwards, which directly adjoins, has or is flush with the conical section.

Die kurzen Leitschaufeln haben die Wirkung, dass sie die ungleichmässige Fiuidströmung am Einlass des Diffusorka- The short guide vanes have the effect of preventing the uneven fluid flow at the inlet of the diffuser

5 5

10 10th

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nais angrenzend an den Laufrad-Auslass zwangsweise in einen gleichmässigen Strömungszustand bringen, wodurch die Leistungsfähigkeit des Diffusors verbessert wird. Diese Ausführung wurde auf der Grundlage der Beobachtung entwickelt, dass die Hauptfluidströmung unmittelbar nach dem Austritt aus dem Laufrad eine starke Ungleichmässigkeit aufweist und dass die Strömungswinkel über einen weiten Bereich in Breitenrichtung des Laufrade verteilt sind. Forcibly bring nais adjacent to the impeller outlet into a steady flow condition, which improves the performance of the diffuser. This design was developed on the basis of the observation that the main fluid flow immediately after exiting the impeller is very uneven and that the flow angles are distributed over a wide range in the width direction of the impeller.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel haben der konische Abschnitt des Leitrads und die daran angeordneten Leitschaufeln die Auswirkung, dass einerseits die Fiuidströmung im Einlassteil des Diffusorkanais vergleichmässigt wird und andererseits die Grenzschicht an der Wandfläche dadurch aktiviert wird, dass die Fiuidströmung beschleunigt und ihr eine Störung erteilt wird, wodurch eine Grenzschichtablösung und andere Erscheinungen, die die Leistungsfähigkeit des Diffusors nachteilig beeinflussen könnten, beseitigt werden und die Leistung des Diffusors stark verbessert wird. In the second exemplary embodiment, the conical section of the stator and the guide vanes arranged thereon have the effect that, on the one hand, the fluid flow in the inlet part of the diffuser channel is evened out and, on the other hand, the boundary layer on the wall surface is activated by accelerating the fluid flow and imparting a fault to it thereby eliminating interface delamination and other phenomena that could adversely affect the performance of the diffuser and greatly improving the performance of the diffuser.

Bei der Erfindung kann durch Leitschaufeln und/oder einen konischen Abschnitt an einer der Diffusorwände nur im Einlassabschnitt des Diffusorkanais die Fiuidströmung auf einem kurzen Weg vergleichmässigt werden, so dass beim Betrieb des Diffusors mit Hilfe dieses baulichen Merkmals sehr gute Ergebnisse erzielbar sind. In the invention, the fluid flow can be evened out in a short way by guide vanes and / or a conical section on one of the diffuser walls only in the inlet section of the diffuser channel, so that very good results can be achieved when operating the diffuser with the aid of this structural feature.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen: The invention is explained in more detail, for example, with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine bekannte Fliehkraft-Arbeitsmaschine (einen Verdichter); Figure 1 is a vertical section through a known centrifugal machine (a compressor).

Fig. 2 eine Schnittansicht II-II nach Fig. 1; Fig. 2 is a sectional view II-II of Fig. 1;

Fig. 3 ein Diagramm, das die Verteilung der Strömungswinkel über die Breite des Strömungskanals am Laufrad-Auslass zeigt; 3 shows a diagram which shows the distribution of the flow angles over the width of the flow channel at the impeller outlet;

Fig. 4 ein Diagramm (Versuchsergebnisse), das die durch eine Ungleichmässigkeit der Einlass-Geschwindigkeitsvertei-lung hervorgerufenen Einflüsse auf die Leistung eines zweidimensionalen Diffusors zeigt; Fig. 4 is a graph (experimental results) showing the influences on the performance of a two-dimensional diffuser caused by non-uniformity of the inlet speed distribution;

Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Fliehkraft-Arbeitsmaschine nach der Erfindung; Figure 5 is a vertical section through an embodiment of the centrifugal machine according to the invention.

Fig. 6 eine Schnittansicht VI-VI nach Fig. 5; Fig. 6 is a sectional view VI-VI of Fig. 5;

Fig. 7 einen Vertikalschnitt durch eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 6; 7 shows a vertical section through a modification of the exemplary embodiment according to FIG. 6;

Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei Fig. 8a einen Vertikalschnitt und Fig. 8b eine Vorderansicht darstellt; und FIG. 8 shows a further exemplary embodiment of the invention, FIG. 8a showing a vertical section and FIG. 8b a front view; and

Fig. 9 einen Vertikalschnitt durch eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 8. 9 shows a vertical section through a modification of the exemplary embodiment according to FIG. 8.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Fig. 5 zeigt einen Axialschnitt durch den Verdichter, wobei ein Laufrad 1 eine Mehrzahl Laufschaufeln 2, eine Nabe mit druckseitiger Deckscheibe 3 und eine saugseitige Deckscheibe 4 aufweist. Das Laufrad 1 ist auf einer Welle 9 mittels einer Mutter 10 (vgl. Fig. 1) gesichert. Radial ausserhalb des Laufrads 1 ist ein Diffusor 12 vorgesehen, der zwei ringförmige beabstandete Diffusorwände 5 und 6 aufweist, die zwischen sich einen Diffusorkanal bilden. Ausserhalb des Diffusors ist ein Gehäuse 7 vorgesehen. Eine Saugleitung 8 dient zum Ansaugen von Fluid in einen Saugkanal des Laufrads 1 (vgl. Fig. 1). An exemplary embodiment of the invention is explained below with reference to FIGS. 5 and 6. 5 shows an axial section through the compressor, an impeller 1 having a plurality of rotor blades 2, a hub with a pressure-side cover disk 3 and a suction-side cover disk 4. The impeller 1 is secured on a shaft 9 by means of a nut 10 (see FIG. 1). Radially outside the impeller 1, a diffuser 12 is provided, which has two annular spaced diffuser walls 5 and 6, which form a diffuser channel between them. A housing 7 is provided outside the diffuser. A suction line 8 serves to suck in fluid into a suction channel of the impeller 1 (cf. FIG. 1).

Bei dem Verdichter nach Fig. 5 ist auf der Oberfläche der Diffusorwand 5 eine Mehrzahl Leitschaufeln 11 (nur eine gezeigt) auf derselben Seite wie die Deckscheibe 4 vorgesehen, und diese springen in den zwischen den Diffusor-wänden 5 und 6 gebildeten Diffusorkanal so vor, dass sie nur in einem Bereich des Diffusorkanais mit kleinem Strömungswinkel an dessen Einlass positioniert sind. Nach Fig. 6 hat jede Leitschaufel 11 einen Eintrittswinkel ß3, der kleiner als der mittlere Konstruktions-Strömungswinkel nach Fig. 3 ist, und einen Austrittswinkel ß4, der im wesentlichen gleich dem mittleren Konstruktions-Strömungswinkel ist. Jede Leitschaufel 11 hat eine solche Länge, dass sie sich über den radial inneren halben Teil des Bereichs zwischen entgegengesetzten Enden des Diffusorkanais oder über einen Bereich erstreckt, der im wesentlichen Vi-A der Entfernung zwischen dem Einlass und dem Auslass des Diffusorkanais, gerechnet von dessen Einlass, beträgt, so dass der Verdichter aufgrund der Merkmale des Diffusors eine gute Leistungsfähigkeit aufweisen kann. Jede Leitschaufel 11 hat eine Höhe, die Vi- V5 der Breite des Diffusorkanais, d.h. des Abstands zwischen den beiden Diffusorwänden 5 und 6, beträgt. 5, a plurality of guide vanes 11 (only one shown) are provided on the surface of the diffuser wall 5 on the same side as the cover disk 4, and these protrude into the diffuser channel formed between the diffuser walls 5 and 6 in such a way that that they are positioned only in a region of the diffuser channel with a small flow angle at its inlet. According to FIG. 6, each guide vane 11 has an entry angle β3 which is smaller than the mean construction flow angle according to FIG. 3 and an exit angle β4 which is substantially equal to the mean construction flow angle. Each vane 11 has a length such that it extends over the radially inner half part of the area between opposite ends of the diffuser channel or over an area which is substantially Vi-A the distance between the inlet and the outlet of the diffuser channel calculated from it Inlet, so that the compressor can perform well due to the characteristics of the diffuser. Each vane 11 has a height which is V-V5 the width of the diffuser channel, i.e. of the distance between the two diffuser walls 5 and 6.

Wie aus der vorstehenden Erläuterung ersichtlich ist, ermöglicht es die angegebene Konstruktion, dass die ungleichmässige Hauptfluidströmung am Auslass des Laufrads 1 zwangsweise in einen im wesentlichen gleichmässigen Strömungszustand gebracht wird, und zwar in einem Bereich, der sich vom Einlass des Diffusorkanais bis zu dessen Mitte zwischen den entgegengesetzten Enden des Diffusorkanais erstreckt, und zwar infolge der Tatsache, dass die Leitschaufeln in der radial inneren Hälfte des Diffusorkanais angeordnet sind. Damit ist es bei diesem Verdichter möglich, das Auftreten eines ungleichmässigen Betriebs des Diffusors ohne dessen Kanal überbrückende Schaufeln aufgrund einer Ablösung der Fiuidströmung von der Diffusor-Wandfläche oder einer Strömungsumkehr zu vermeiden, wodurch die Leistungsfähigkeit auf der Niedrigdurchsatzseite stark verbessert wird. Da nach den Leitschaufeln eine gleichmässige Fiuidströmung erhalten wird, kann die Leistung des Diffusors verbessert werden, wodurch wiederum die Leistung des Verdichters verbessert wird. As can be seen from the above explanation, the stated construction enables the non-uniform main fluid flow at the outlet of the impeller 1 to be forced into a substantially uniform flow state, in an area that extends from the inlet of the diffuser channel to the middle thereof extends from the opposite ends of the diffuser channel due to the fact that the guide vanes are located in the radially inner half of the diffuser channel. With this compressor, it is thus possible to avoid the occurrence of uneven operation of the diffuser without blades bridging its channel due to separation of the fluid flow from the diffuser wall surface or a flow reversal, which greatly improves the performance on the low-throughput side. Since a uniform fluid flow is obtained after the guide vanes, the performance of the diffuser can be improved, which in turn improves the performance of the compressor.

Fig. 7 zeigt eine Abwandlung des vorstehend angegebenen Ausführungsbeispiels, wobei eine Mehrzahl Leitschaufeln 13, die den Leitschaufeln 11 nach den Fig. 5 und 6 gleichen, an dem Leitrad 6 auf derselben Seite wie die druckseitige Deckscheibe 3 so vorgesehen ist, dass sie in den Diffusorkanal vorspringen (es ist nur eine Leitschaufel gezeigt). Die Leitschaufeln 13 wirken mit den Leitschaufeln 11 an der Diffusorwand 5 zusammen und haben die Funktion, eine Fiuidströmung eines Abschnitts mit kleinem Strömungswinkel auf der Seite der Deckscheibe 3 zu führen, um die ungleichmässige Strömung in einen im wesentlichen gleichmässigen Strömungszustand zu bringen. Der kleine Strömungswinkelbereich auf der Seite der druckseitigen Deckscheibe 3 ist normalerweise klein, so dass die Höhe der Leitschaufeln 13 geringer als die Höhe der saugseitigen Leitschaufeln 11 sein kann. Fig. 7 shows a modification of the above-mentioned embodiment, wherein a plurality of guide vanes 13, which are similar to the guide vanes 11 according to FIGS. 5 and 6, are provided on the guide wheel 6 on the same side as the pressure-side cover plate 3 so that they are in the Project the diffuser channel (only one vane is shown). The guide vanes 13 cooperate with the guide vanes 11 on the diffuser wall 5 and have the function of guiding fluid flow of a section with a small flow angle on the side of the cover plate 3 in order to bring the non-uniform flow into a substantially uniform flow state. The small flow angle range on the side of the pressure-side cover disk 3 is normally small, so that the height of the guide vanes 13 can be less than the height of the suction-side guide vanes 11.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 ist die mantelseitige Diffusorwand 5 in ihrem Einlassabschnitt mit einem sich konisch verjüngenden Abschnitt 14 zum Erhöhen der Fluidströmungsgeschwindigkeit ausgebildet, wodurch die Breite des Diffusorkanais auf einen kleineren Wert als die Breite des Auslassendes des Laufrads vermindert wird. An dem konischen Abschnitt 14 ist eine Mehrzahl Leitschaufeln 15 geringer Länge so unter einem Winkel angeordnet, dass dieser mit der Hauptfluidströmung im wesentlichen koinzi-dent ist; die Leitschaufeln haben eine Höhe, derart, dass ihre Innenkante im wesentlichen in der Ebene der Innenfläche der Wand 5 eines nichtkonischen Abschnitts des Diffusors ist. Der konische Abschnitt 14 bewirkt eine Erhöhung der Fluidströmungsgeschwindigkeit am Auslass des Laufrads und verhindert eine Grenzschichtablösung durch Verminderung der Grenzschichtdicke. Die Leitschaufeln 15 bewirken eine Vergleichmässigung des Fluidstroms am Einlassteil des Diffusorkanais, indem die Strömung mit kleinem Strömungswinkel nahe der Wandfläche (also die Strömung nahe der Umfangsrichtung) nach Fig. 3 zur Radialrichtung In the second embodiment according to FIG. 8, the jacket-side diffuser wall 5 is formed in its inlet section with a conically tapering section 14 for increasing the fluid flow rate, as a result of which the width of the diffuser channel is reduced to a smaller value than the width of the outlet end of the impeller. A plurality of guide vanes 15 of short length are arranged on the conical section 14 at an angle such that it is essentially coincident with the main fluid flow; the guide vanes have a height such that their inner edge is substantially in the plane of the inner surface of the wall 5 of a non-conical section of the diffuser. The conical section 14 causes an increase in the fluid flow velocity at the outlet of the impeller and prevents boundary layer separation by reducing the boundary layer thickness. The guide vanes 15 bring about an equalization of the fluid flow at the inlet part of the diffuser channel by the flow with a small flow angle near the wall surface (ie the flow near the circumferential direction) according to FIG. 3 to the radial direction

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gerichtet wird. Aufgrund dieser Merkmale hat der Diffusor eine sehr gute Leistungsfähigkeit nicht nur im Einlassteil des Diffusorkanais, sondern auch im Mittel- und im Auslassteil, wodurch die Leistungsfähigkeit des Fliehkraft-Verdichters stark verbessert wird. is judged. Because of these features, the diffuser has a very good performance not only in the inlet part of the diffuser channel, but also in the middle and outlet part, which greatly improves the performance of the centrifugal compressor.

Bei der Abwandlung nach Fig. 9 weist auch die druckseitige Diffusorwand 6 einen konisch sich verjüngenden Teil 16 auf, an dem mehrere Leitschaufeln 17 angeordnet sind. Die damit anzustrebenden Ziele und Auswirkungen entsprechen denjenigen des zweiten Ausführungsbeispiels nach Fig. 8. Durch das Vorhandensein der konischen Abschnitte 14 bzw. 16 und der Leitschaufeln 15 bzw. 17 ergeben sich noch weiter verbesserte Auswirkungen. Allerdings ist (vgl. Fig. 3) die Ungleichmässigkeit der Fiuidströmung auf der Druckseite geringer als auf der Saugseite. Infolgedessen sind die hauptsächlichen Ergebnisse durch Vorsehen des konischen Abschnitts und der Leitschaufeln allein auf der Saugseite erzielbar. In the modification according to FIG. 9, the pressure-side diffuser wall 6 also has a conically tapering part 16, on which a plurality of guide vanes 17 are arranged. The objectives and effects to be aimed for correspond to those of the second exemplary embodiment according to FIG. 8. The presence of the conical sections 14 and 16 and the guide vanes 15 and 17 results in even further improved effects. However (see FIG. 3) the non-uniformity of the fluid flow on the pressure side is less than on the suction side. As a result, the main results can be obtained by providing the conical section and the guide vanes only on the suction side.

Aus der vorstehenden Erläuterung ist ersichtlich, dass bei den Ausführungsbeispielen ein konischer Abschnitt und eine Mehrzahl Leitschaufeln entweder an einer oder an beiden Diffusorwänden angeordnet und im Einlassteil des Diffusor-kanals vorgesehen sind, wodurch die Fiuidströmung in diesem Einlassteil gleichmässig gemacht und eine Grenzschichtablösung durch Aktivieren derselben verhindert wird. Dadurch kann die Leistungsfähigkeit des Einlass-, des Zwischen- und des Auslassteils des Diffusors verbessert werden. It can be seen from the above explanation that in the exemplary embodiments a conical section and a plurality of guide vanes are arranged either on one or on both diffuser walls and are provided in the inlet part of the diffuser channel, as a result of which the fluid flow in this inlet part is made uniform and boundary layer detachment by activating the same is prevented. This can improve the performance of the inlet, intermediate and outlet parts of the diffuser.

Es sind natürlich verschiedene Änderungen und Abwandlungen der Ausführungsbeispiele möglich. Wesentlich ist, dass die Leitschaufeln mit geringer Länge, die als kreisförmiges Schaufelgitter angeordnet sind, an wenigstens einer der Diffusorwände in solcher Weise vorgesehen sind, dass sie nur im Einlassteil des Diffusorkanais liegen. Durch diese bauliche Ausbildung kann die Fiuidströmung auf kurze Entfernung vergleichmässigt und eine Grenzschichtablösung vermieden werden, so dass der Diffusor eine sehr gute Leistungsfähigkeit hat, ohne dass seine Funktionen beeinträchtigt werden. Various changes and modifications of the exemplary embodiments are of course possible. It is essential that the guide vanes of short length, which are arranged as a circular vane grille, are provided on at least one of the diffuser walls in such a way that they only lie in the inlet part of the diffuser channel. Due to this structural design, the fluid flow can be evened out at short distances and boundary layer separation avoided, so that the diffuser has a very good performance without impairing its functions.

15 15

Das Anbringen von Leitschaufeln und anderen Organen am Einlassteil des Diffusors, der dem Laufrad unmittelbar benachbart ist, wurde bisher als unerwünscht angesehen, weil sich dadurch eine potentielle Lärmquelle ergibt. Es wurde 20 jedoch gefunden, dass die angegebenen Leitschaufeln den Nachteil der Lärmerzeugung nicht aufweisen, weil sie sich nicht über die Gesamtbreite des Diffusorkanais erstrecken, und durch die Leitschaufeln werden sehr gute Ergebnisse beim Leiten der Fluidströme erzielt. The attachment of guide vanes and other organs to the inlet part of the diffuser, which is immediately adjacent to the impeller, has previously been considered undesirable because it creates a potential source of noise. It has been found, however, that the specified guide vanes do not have the disadvantage of generating noise because they do not extend over the entire width of the diffuser channel, and very good results are achieved in directing the fluid streams through the guide vanes.

B B

3 Blatt Zeichnungen 3 sheets of drawings

Claims

650 563

1. Diffuser in a centrifugal machine, into which diffuser a medium enters from the outer circumference of an impeller, with a pair of annular, spaced-apart diffuser walls that form the diffuser channel between them, wherein at least one diffuser wall in the inlet section has a plurality of guide vanes circular arrangement, characterized in that each guide vane (11, 13) protrudes from one of the diffuser walls (5, 6) up to a height of Vi to] / s of the width of the diffuser channel (12), or that guide vanes (15 , 17) have in a conical section (14, 16) at least one diffuser wall outer edges which are flush with an inner surface of the non-conical section of the diffuser.

2. Diffuser according to claim 1, characterized in

that only on the suction-side cover plate (4) of the impeller near diffuser wall (5) guide vanes (11) are arranged.

2nd

PATENT CLAIMS

3. Diffuser according to claim 1, characterized in

that the height of the guide vanes (13) on the side of the pressure-side cover plate (3) is less than the height of the guide vanes (11) on the side of the suction-side cover plate (4).

4. Diffuser according to one of claims 1 to 3, characterized in that each guide vane (11, 13) in the radial direction of the diffuser channel (12) has a length which does not exceed half the distance between the inlet and the outlet of the diffuser channel (12) .