CN104763647A - 径向压缩机及具有此类径向压缩机的压缩机布置 - Google Patents

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Abstract

一种径向压缩机，具体用于包括径向压缩机和轴向压缩机的压缩机布置，具有由径向内毂轮廓(12)和径向外壳体轮廓(13)界定的入口流动通道(10)，入口引导叶片(14)布置在该入口流动通道(10)中，其中经由入口流动通道(10)，待压缩的介质可供应至包括移动叶片(15)的叶轮(11)，其中入口流动通道(10)与叶轮(11)的旋转轴线(16)成对角延伸。

Description

径向压缩机及具有此类径向压缩机的压缩机布置
技术领域
本发明涉及一种径向压缩机及具有此类径向压缩机的压缩机布置。
背景技术
从DE102009016392A1获知了一种具有轴向压缩机和径向压缩机的压缩机布置，它们在公共轴上沿轴向布置成一个在另一个后方。根据DE102009016392A1，轴向压缩机的该或各个轴向压缩机级的转子侧上的组件和径向压缩机的该或各个径向压缩机级的转子侧上的组件布置在公共的传动轴上，或紧固于其。
根据DE102009016392A1，在轴向压缩机的区域中压缩的介质在轴向压缩机中压缩之后供应至径向压缩机用于进一步压缩，其中待压缩的介质经由入口流动通道供应至径向压缩机，并且可经由入口流动通道沿叶轮的方向传导，该叶轮定位在入口流动通道的下游。在入口流动通道的区域中布置了入口引导叶片，其中根据DE102009016392A1的入口流动通道排外地沿径向方向延伸至叶轮的旋转轴线。因此，流过入口流动通道的介质沿垂直于径向压缩机的叶轮的旋转轴线的径向方向流过其。
发明内容
鉴于此，本发明的目的基于创造新型径向压缩机和具有此类径向压缩机的压缩机布置。
该目的通过根据权利要求1的径向压缩机解决。根据本发明，入口流动通道与叶轮的旋转轴线成对角地延伸。
根据本发明，根据本发明的径向压缩机的入口流动通道与叶轮的旋转轴线成对角地延伸，以使流过入口流动通道的介质的流动方向因此与叶轮的旋转轴线成对角延伸。由于此，有可能提供具有短轴向长度的径向压缩机。通过入口流动通道的区域中的流动通路的缩短长度，可改进径向压缩机的空气热动力特征。因此，利用入口流动通道中的压力损失的最小化，同时确保了至叶轮的入流的较高一致性。
作为优选，入口流动通道的径向内毂轮廓在其开端与其末端之间连续地弯曲，而入口流动通道的径向外壳体轮廓包括邻近其开端的线性延伸的区段以及邻近其末端的弯曲区段。入口引导叶片的流动入口边缘的径向外端和流动出口边缘的径向外端均优选合并到径向外壳体轮廓的线性延伸的区段中。
通过径向内轮廓和径向外壳体轮廓的以上轮廓确定，可确保经受其轴向长度的最小化的径向压缩机的入口流动通道的区域中的特别有利的流动构造。具体而言，在入口引导叶片的流动入口边缘和流动出口边缘合并到径向外壳体轮廓的线性延伸区段中时，径向压缩机的空气热动力特征可进一步改进。
根据本发明的有利的又一个发展方案，径向外壳体轮廓的线性延伸的区段包括与叶轮的旋转轴线所成的42.75°到71.25°之间的角。入口引导叶片的堆叠轴线包括与叶轮的旋转轴线所成的33.75°到56.25°之间的角。
通过单独地或优选与彼此组合使用在径向压缩机上的这两个角，可进一步改进其空气热动力特征。
根据本发明的有利的又一个发展方案，以下关系适用于径向内毂轮廓的区域中：
0.383＜h1/h3＜0.638，
0.518＜h2/h3＜0.863，
其中h1为其开端与合并到其中的入口引导叶片的流动入口边缘的末端之间的径向内毂轮廓的弧长，其中h2为其开端与合并到其中的入口引导叶片的流动出口边缘的末端之间的径向内毂轮廓的弧长，而h3为其开端与其末端之间的径向内毂轮廓的弧长，其中h1/h3＜h2/h3。
径向内毂轮廓的区域中的这些关系确保了径向压缩机的空气热动力特征的进一步改进。
根据本发明的有利的又一个发展方案，以下关系适用于径向外壳体轮廓的区域中：
0.285＜s1(s3＋s4)＜0.475，
0.555＜s2(s3＋s4)＜0.925，
2.52＜s3/s4＜4.20。
其中s1为其开端与合并到其中的入口引导叶片的流动入口边缘的末端之间的径向外壳体轮廓的边缘长度，其中s2为其开端与合并到其中的入口引导叶片的流动出口边缘的末端之间的径向外壳体轮廓的边缘长度，其中s3为径向外壳体轮廓的线性延伸区段的边缘长度，其中s4为径向外壳体轮廓的弯曲延伸区段的弧长，并且其中s1/(s3＋s4)＜s2/(s3＋s4)。
径向外壳体轮廓的区域中的这些关系确保了径向压缩机的空气热动力特征的进一步改进。
附图说明
本发明的优选的另外的发展方案从从属权利要求和以下描述获得。本发明的示例性实施例借助于附图更详细阐释，而不限于此。在那里其示出了：
图1为用于示出径向压缩机的设计参数的子午线截面中的根据本发明的径向压缩机的细节；以及
图2为用于示出径向压缩机的另外的设计参数的图1的细节。
部件列表
10 内流动通道
11 叶轮
12 毂轮廓
13 壳体轮廓
14 入口引导叶片
15 移动叶片
16 旋转轴线
17 开端
18 末端
19 开端
20 末端
21 吸入口区域
22 区段
23 区段
24 流动入口边缘
25 流动出口边缘
26 堆叠轴线。
具体实施方式
本发明涉及径向压缩机及具有此类径向压缩机的压缩机布置。具体而言，本发明涉及具有径向压缩机和轴向压缩机的压缩机布置，其中径向压缩机和轴向压缩机以所谓的背对背压缩机布置与彼此组合。尽管在形成背对背压缩机布置的径向压缩机和轴向压缩机的此类压缩机布置中使用了根据本发明的径向压缩机是优选的，但本发明不限于根据本发明的径向压缩机的该应用情况。
待在根据本发明的径向压缩机中压缩的介质可经由入口流动通道10供应至叶轮11，其中待压缩的介质可经由入口流动通道10沿径向压缩机的叶轮11的方向传导。图1和2示出了穿过在入口流动通道10的区域中的根据本发明的径向压缩机和布置在入口流动通道11下游的叶轮11的细节的子午线截面，其中根据图1和2，在由径向内毂轮廓12和径向外壳体轮廓13界定的入口流动通道10中布置了入口引导叶片14。布置在入口流动通道10下游的叶轮11包括移动叶片15。
按照本发明，入口流动通道10与叶轮11的旋转轴线16成对角延伸，即，与径向压缩机的旋转轴成对角，以使待在径向压缩机中压缩的介质因此与径向压缩机的叶轮11的旋转轴线16成对角流过入口流动通道10。
如上文已经阐释的，入口流动通道10由径向内毂轮廓12和径向外壳体轮廓13界定，其中在图1和2中，径向内毂轮廓12的开端标为附图标记17，并且其末端标为附图标记18，并且其中径向外壳体轮廓13的开端标为附图标记19，并且其末端标为附图标记20。在优选位于相同的轴向位置但沿径向与彼此间隔开的毂轮廓12和壳体轮廓13的末端18和20处，入口流动通道10合并到叶轮11的吸入口区域21中。在图1和2中位于相同的径向位置但沿轴向方向与彼此间隔开的毂轮廓12和壳体轮廓13的开端17,19处，入口流动通道10合并到径向压缩机的吸入连接器中。
根据本发明的有利的又一个发展方案，径向内毂轮廓12在其开端17与末端18之间连续地弯曲，即，朝外侧成凸形，而没有曲率变化。
入口流动通道10的径向外壳体轮廓13具有在其开端19附近的线性延伸区段22，以及在其末端20附近的弯曲区段23。
在待压缩的介质从未示出的径向压缩机的吸入连接器到入口流动通道10转移时，径向外壳体轮廓13附近的介质因此最初线性地传导，并且以弯曲方式邻近径向内毂轮廓12。在入口流动通道10的末端附近的进一步下游，在各种情况中，待压缩的介质以弯曲方式传导至径向外壳体轮廓13以及径向内毂轮廓12附近。
定位在入口流动通道10中的入口引导叶片14具有流动入口边缘24和流动出口边缘25。流动出口边缘25总是定位在流动入口边缘24下游。根据本发明的有利的又一个发展方案，提供了入口引导叶片14的流动入口边缘24和流动出口边缘25的径向外端均合并到径向外壳体轮廓13的线性延伸区段22中。
在图1和2中所示的优选示例性实施例中，入口引导叶片14的流动入口边缘24和流动出口边缘25在各种情况中包括等于90的角，入口引导叶片14的流动出口边缘25在各种情况中包括等于90的角，入口引导叶片14的流动出口边缘25在各种情况中包括与径向外壳体轮廓13的线性延伸区段22所成的等于90°的角，以使流动入口边缘24和流动出口边缘25因此不垂直于径向外壳体轮廓13的线性延伸区段22延伸。此外，提供了在图1和2的优选示例性实施例中，入口引导叶片14的流动入口边缘24或流动出口边缘25一方面都不垂直地延伸，并且另一方面都不平行于叶轮11的旋转轴线16延伸。
径向外壳体轮廓13的线性延伸区段22包括与叶轮11的旋转轴线16所成的角α，其优选在42.75°到71.25°之间。
作为优选，角α在48.45°到65.55°之间。特别优选的是，角α在54.15°到59.85°之间。
入口引导叶片14的堆叠轴线26包括与叶轮11的旋转轴线16所成的角β，其优选在33.75°到56.25°之间。
作为优选，角β在38.25°到51.75°之间。特别优选的是，角β在42.75°到47.25°之间。
在径向内毂轮廓12的区域中，以下关系适用：
0.383＜h1/h3＜0.638，
0.518＜h2/h3＜0.863，
其中h1为其开端17与合并到这些中的入口引导叶片14的流动入口边缘24的末端之间的径向内毂轮廓12的弧长，其中h1为其开端17与合并到其中的入口引导叶片14的流动出口边缘25的末端之间的径向内毂轮廓12的弧长，其中h3为其开端17与其末端18之间的径向内毂轮廓12的弧长，其中h1/h3＜h2/h3。
作为优选，以下关系适用于径向内毂轮廓12的区域中：
0.434＜h1/h3＜0.587，
0.587＜h2/h3＜0.794。
特别优选的是，以下关系适用于径向内毂轮廓12的区域中：
0.485＜h1/h3＜0.536，
0.656＜h2/h3＜0.725。
在径向外壳体轮廓13的区域中，以下关系适用：
0.285＜s1/(s3＋s4)＜0.475，
0.555＜s2(s3＋s4)＜0.925，
2.52＜s3/s4＜4.2，
其中s1为其开端19与合并到其中的入口引导叶片14的流动入口边缘24的末端之间的径向外壳体轮廓13的边缘长度，其中s2为其开端19与合并到其中的入口引导叶片14的流动出口边缘25的末端之间的径向外壳体轮廓13的边缘长度，其中s3为径向外壳体轮廓13的线性延伸的区段22的边缘长度，其中s4为径向外壳体轮廓13的弯曲延伸的区段23的边缘长度，并且其中s1/(s3＋s4)＜s2(s3＋s4)。
作为优选，以下关系适用于径向外壳体轮廓13的区域中：
0.323＜s1(s3＋s4)＜0.437，
0.629＜s2(s3＋s4)＜0.851，
2.856＜s3/s4＜3.864。
特别优选的是，以下关系适用于径向外壳体轮廓13的区域中：
0.361＜s1(s3＋s4)＜0.399，
0.703＜s2(s3＋s4)＜0.777，
3.192＜s3/s4＜3.528。
相对于角α和β和相对于上文限定的径向内毂轮廓12和径向外壳体轮廓13的区域中的关系的以上读出参数可单独地或与彼此组合在径向压缩机上使用在入口流动通道10的区域中，以便改进其空气热动力特征，具体是以便确保入口流动通道10的区域中的压力损失的最小化，定位在入口流动通道10下游的至叶轮11的入流的更大一致性，具体是径向压缩机的轴向长度的同时减小。
可单独地或与彼此成任何组合使用的上文限定的所有设计参数用于同一个目的，即，改进径向压缩机的空气热动力特征同时确保紧凑轴向设计。
定位在入口流动通道10中的入口引导叶片14可为二维或甚至三维轮廓的引导叶片。在二维轮廓引导叶片的情况中，截面为相同类型，或者一致地垂直于沿堆叠轴线26的方向的堆叠轴线26。在三维轮廓入口引导叶片14的情况中，这些截面具有沿堆叠轴线26的不同轮廓，以使入口引导叶片40具有具体弯曲的流动入口边缘24和/或弯曲的流动出口边缘25。

Claims (13)

1. 一种径向压缩机，具体用于包括径向压缩机和轴向压缩机的压缩机布置，具有由径向内毂轮廓(12)和径向外壳体轮廓(13)界定的入口流动通道(10)，入口引导叶片(14)布置在所述入口流动通道(10)中，其中经由所述入口流动通道(10)，待压缩的介质可供应至包括移动叶片(15)的叶轮(11)，其特征在于，所述入口流动通道(10)与所述叶轮(11)的旋转轴线(16)成对角延伸。
2. 根据权利要求1所述的径向压缩机，其特征在于，所述入口流动通道(10)的径向内毂轮廓(12)在其开端(17)与其末端(18)之间连续地弯曲。
3. 根据权利要求1或权利要求2所述的径向压缩机，其特征在于，所述入口流动通道(10)的径向外壳体轮廓(13)在其开端(19)附近包括线性延伸的区段(22), 并且在其末端(20)附近，包括弯曲区段(23)。
4. 根据权利要求3所述的径向压缩机，其特征在于，所述入口引导叶片(14)的流动入口边缘(24)的径向外端和流动出口边缘(25)的径向外端均合并到所述径向外壳体轮廓(13)的线性延伸的区段(22)中。
5. 根据权利要求3或权利要求4所述的径向压缩机，其特征在于，所述径向外壳体轮廓(13)的线性延伸的区段(22)包括与所述叶轮的旋转轴线(16)所成的42.75°到71.25°之间的角(α)，优选角(a)在48.45°到65.55°之间，特别优选角(α)在54.15°到59.85°之间。
6. 根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的径向压缩机，其特征在于，所述入口引导叶片(14)的堆叠轴线(26)包括与所述叶轮的旋转轴线(16)所成的33.75°到56.25°之间的角(β)，优选角(β)在38.25°到51.75°之间，特别优选角(β)在42.75°到47.25°之间。
7. 根据权利要求1至权利要求6中任一项所述的径向压缩机，其特征在于，以下关系适用于所述径向内毂轮廓(12)：
0.383＜h1/h3＜0.638，
0.518＜h2/h3＜0.863，
其中h1为其开端与并入到其中的所述入口引导叶片的流动入口边缘的末端之间的所述径向内毂轮廓的弧长，其中h2为其开端与并入到其中的所述入口引导叶片的流动出口边缘的末端之间的所述径向内毂轮廓的弧长，其中h3为其开端与其末端之间的所述径向内毂轮廓的弧长，其中h1/h3＜h2/h3。
8. 根据权利要求7所述的径向压缩机，其特征在于，以下适用：
0.434＜h1/h3＜0.587，
0.587＜h2/h3＜0.794。
9. 根据权利要求7或权利要求8所述的径向压缩机，其特征在于，以下适用：
0.485＜h1/h3＜0.536，
0.656＜h2/h3＜0.725。
10. 根据权利要求1至权利要求9中任一项所述的径向压缩机，其特征在于，以下关系适用于所述径向外壳体轮廓(13)：
0.285＜s1(s3＋s4)＜0.475，
0.555＜s2(s3＋s4)＜0.925，
2.52＜s3/s4＜4.20，
其中s1为其开端与并入到其中的所述入口引导叶片的流动入口边缘的末端之间的所述径向外壳体轮廓的边缘长度，其中s2为其开端与并入到其中的所述入口引导叶片的流动出口边缘的末端之间的所述径向外壳体轮廓的边缘长度，其中s3为所述径向外壳体轮廓的线性延伸区段的边缘长度，其中s4为所述径向外壳体轮廓的弯曲延伸区段的边缘长度，并且其中s1/(s3＋s4)＜s2(s3＋s4)。
11. 根据权利要求10所述的径向压缩机，其特征在于，在所述径向外壳体轮廓(13)的区域中，以下关系适用：
0.323＜s1/(s3＋s4)＜0.437，
0.629＜s2/(s3＋s4)＜0.851，
2.856＜s3/s4＜3.864。
12. 根据权利要求10或权利要求11所述的径向压缩机，其特征在于，在所述径向外壳体轮廓(13)的区域中，以下关系适用：
0.361＜s1/(s3＋s4)＜0.399，
0.703＜s2/(s3＋s4)＜0.777，
3.192＜s3/s4＜3.528。
13. 具有轴向压缩机和径向压缩机的压缩机布置，其特征在于，所述径向压缩机根据权利要求1至权利要求12中任一项设计。
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