DE102017101590A1 - Radialverdichter und Turbolader - Google Patents

Radialverdichter und Turbolader Download PDF

Info

Publication number
DE102017101590A1
DE102017101590A1 DE102017101590.6A DE102017101590A DE102017101590A1 DE 102017101590 A1 DE102017101590 A1 DE 102017101590A1 DE 102017101590 A DE102017101590 A DE 102017101590A DE 102017101590 A1 DE102017101590 A1 DE 102017101590A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
curvature
flow
compressor
diffuser
edge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102017101590.6A
Other languages
English (en)
Inventor
Benjamin Eduard Wilkosz
Hannes Benetschik
Christoph Heinz
Andreas LESSER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAN Energy Solutions SE
Original Assignee
MAN Diesel and Turbo SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MAN Diesel and Turbo SE filed Critical MAN Diesel and Turbo SE
Priority to DE102017101590.6A priority Critical patent/DE102017101590A1/de
Priority to CH01443/17A priority patent/CH713406B1/de
Priority to KR1020170176992A priority patent/KR20180088575A/ko
Priority to JP2018011595A priority patent/JP2018119549A/ja
Priority to US15/881,399 priority patent/US20180216629A1/en
Priority to CN201810076962.3A priority patent/CN108361226A/zh
Publication of DE102017101590A1 publication Critical patent/DE102017101590A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/284—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for compressors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • F02B33/32—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type
    • F02B33/34—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type with rotary pumps
    • F02B33/40—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type with rotary pumps of non-positive-displacement type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/02—Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
    • F02B39/04—Mechanical drives; Variable-gear-ratio drives
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas- turbine plants for special use
    • F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • F02C6/12—Turbochargers, i.e. plants for augmenting mechanical power output of internal-combustion piston engines by increase of charge pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/30—Vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/4206—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/444—Bladed diffusers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

Radialverdichter (10), mit einem Laufschaufeln (12) aufweisenden Verdichterrotor (11); mit einem Verdichtergehäuse (13), welches einen Leitschaufeln (15) aufweisenden Diffusor (14) aufnimmt; wobei der Diffusor (14) einen von den Laufschaufeln (12) des Verdichterrotors (11) in Radialrichtung wegführenden Strömungskanal zumindest abschnittsweise begrenzt; wobei die Leitschaufeln (15) des Diffusors (14) eine Strömungseintritts-kante (16), eine Strömungsaustrittskante (17) und sich zwischen der Strömungseintrittskante (16) und der Strömungsaustrittskante (17) erstreckende, strömungsführenden Seiten (18, 19) aufweist; wobei die Leitschaufeln (15) des Diffusors (14) an einem Tragkörper (20) des Diffusors angreifen und in den vom Diffusor (14) zumindest abschnittsweise begrenzten Strömungskanal hineinragen; wobei die Leitschaufeln (15) des Diffusors (14) in den Tragkörper (20) des Diffusors (14) unter Ausbildung eines strömungsseitig definierten Krümmungs-bereichs (21) übergehen; und wobei an jeder Position des Krümmungsbereichs (21), also im Bereich der Strömungseintrittskante (16), im Bereich der Strömungsaustrittskante (17) und in Bereichen zwischen der Strömungseintrittskante (16) und der Strömungsaustrittskante (17), jeweils ein strömungsseitig definierter Krümmungsradius ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Radialverdichter und einen Turbolader.
  • Turbolader verfügen über einen Verdichter und eine Turbine. In der Turbine eines Turboladers wird ein erstes Medium, insbesondere Abgas einer Brennkraftmaschine, entspannt, wobei hierbei gewonnene Energie in dem Verdichter des Turboladers genutzt wird, um ein zweites Medium, insbesondere Ladeluft für die Brennkraftmaschine, zu verdichten. Die hier vorliegende Erfindung betrifft einen Radialverdichter eines Turboladers sowie einen Turbolader mit einem Radialverdichter.
  • Ein Radialverdichter eines Turboladers verfügt über ein Verdichtergehäuse sowie einen Verdichterrotor. Der Verdichterrotor des Radialverdichters ist axial angeströmt und radial abgeströmt, wobei der Verdichterrotor Laufschaufeln trägt. Das Verdichtergehäuse nimmt typischerweise ein Einsatzstück sowie einen Diffusor auf, wobei das Einsatzstück einen zu den Laufschaufeln des Rotors hinführenden Strömungskanal und der Diffusor einen von den Laufschaufeln des Rotors wegführenden Strömungskanal des Radialverdichters zumindest abschnittsweise begrenzt.
  • Aus der EP 1 340 920 B1 ist ein Radialverdichter mit einem Diffusor bekannt, wobei der Diffusor des dort offenbarten Radialverdichters Leitschaufeln aufweist. Die Leitschaufeln des Diffusors greifen an einem als Platte ausgebildeten Tragkörper des Diffusors an.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen Radialverdichter, der eine erweiterte Pumpstabilitätsgrenze aufweist, und einen Turbolader mit einem solchen Radialverdichter zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch einen Radialverdichter nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß gehen die Leitschaufeln des Diffusors in den Tragkörper des Diffusors unter Ausbildung eines strömungsseitig definierten Krümmungsbereichs über, wobei an jeder Position des Krümmungsbereichs, also im Bereich der Strömungseintrittskante, im Bereich der Strömungsaustrittskante und in Bereichen zwischen der Strömungseintrittskante und der Strömungsaustrittskante, jeweils ein strömungsseitig definierter Krümmungsradius ausgebildet ist. Hiermit kann die Pumpstabilitätsgrenze des Radialverdichters erweitert werden.
  • Nach einer ersten vorteilhaften Weiterbildung ist an jeder Position des Krümmungsbereichs jeweils ein konstanter Krümmungsradius ausgebildet. Vorzugsweise ist ein Verhältnis des jeweiligen Krümmungsradius zum radialen Durchmesser des Verdichterrotors größer oder gleich 0,015, bevorzugt größer oder gleich 0,02, besonders bevorzugt größer oder gleich 0,025, ist. Ein Verhältnis des jeweiligen minimalen Krümmungsradius zur axialen Höhe der jeweiligen Leitschaufel des Diffusors ist vorzugsweise kleiner oder gleich 1. Hiermit kann die Pumpstabilitätsgrenze des Radialverdichters vorteilhaft erweitert werden.
  • Nach einer zweiten alternativen vorteilhaften Weiterbildung ist an jeder Position des Krümmungsbereichs jeweils ein variabler Krümmungsradius, der zwischen einem minimalen Krümmungsradius und einem maximalen Krümmungsradius variiert, ausgebildet. Vorzugsweise ist ein Verhältnis des jeweiligen maximalen Krümmungsradius zum radialen Durchmesser des Verdichterrotors größer oder gleich 0,015, bevorzugt größer oder gleich 0,02, besonders bevorzugt größer oder gleich 0,025, ist. Ein Verhältnis des jeweiligen minimalen Krümmungsradius zur axialen Höhe der jeweiligen Leitschaufel des Diffusors ist vorzugsweise kleiner oder gleich 1. Auch hiermit kann die Pumpstabilitätsgrenze des Radialverdichters vorteilhaft erweitert werden.
  • Der erfindungsgemäße Turbolader ist in Anspruch 12 definiert.
  • Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
    • 1 einen Axialschnitt durch einen erfindungsgemäßen Radialverdichter;
    • 2 ein Detail der 1;
    • 3 ein alternatives Detail der 1; und
    • 4 einen Axialschnitt durch einen weiteren erfindungsgemäßen Radialverdichter.
  • Die Erfindung betrifft einen Radialverdichter und einen Turbolader mit einem Radialverdichter. Der grundsätzliche Aufbau eines Turboladers ist dem hier angesprochenen Fachmann geläufig. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass ein Turbolader über einen Verdichter und eine Turbine verfügt. In der Turbine des Turboladers wird ein erstes Medium, insbesondere Abgas, entspannt. Die bei der Entspannung des ersten Mediums gewonnene Energie wird im Verdichter genutzt, um ein zweites Medium, insbesondere Ladeluft, zu verdichten.
  • 1 zeigt einen schematisierten Querschnitt durch einen ersten Radialverdichter 10, wobei der Radialverdichter 10 einen Verdichterrotor 11 mit Laufschaufeln 12 und ein Verdichtergehäuse 13 aufweist. Das Verdichtergehäuse 13 nimmt einen Diffusor 14 mit Leitschaufeln 15 auf, wobei der Diffusor 14 stromabwärts des Verdichterrotors 11 einen sich in Radialrichtung erstreckenden und in Radialrichtung von den Laufschaufeln 12 des Verdichterrotors 11 erstreckenden bzw. wegführenden Strömungskanal abschnittsweise begrenzt.
  • Ein im Radialverdichter zu verdichtendes Medium strömt den Verdichterrotor 11 in Axialrichtung an und strömt von demselben in Radialrichtung weg, nämlich über den Diffusor 14 mit den Leitschaufeln 15.
  • Jede Leitschaufel 15 des Diffusors 14 verfügt über eine Strömungseintrittskante 16, eine Strömungsaustrittskante 17 sowie über sich zwischen der Strömungseintrittskante 16 und der Strömungsaustrittskante 17 erstreckende, strömungsführende Seiten 18, 19.
  • Die Leitschaufeln 15 des Diffusors 14 greifen an einem plattenartigen Tragkörper 20 des Diffusors 14 an, wobei der Diffusor 14 über den Tragkörper 20 am Verdichtergehäuse 13 befestigt ist. Ausgehend vom Tragkörper 20 erstrecken sich die Leitschaufeln 15 des Diffusors 15 in den sich in Radialrichtung erstreckenden Strömungskanal des Radialverdichters 10 stromabwärts des Verdichterrotors 11 hinein.
  • Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung gehen die Leitschaufeln 15 des Diffusors 14 in den Tragkörper 20 des Diffusors 14 unter Ausbildung eines strömungsseitig definierten Krümmungsbereichs 21 über.
  • Dieser strömungsseitig definierte Krümmungsbereich 21 läuft um die jeweilige Leitschaufel 15 des Diffusors 14 im Übergangsbereich zum Tragkörper 20 des Diffusors 14 um, sodass demnach dieser Krümmungsbereich 21 sowohl im Bereich der Strömungseintrittskante 16 der jeweiligen Leitschaufel 15 als auch im Bereich der Strömungsaustrittskante 17 der jeweiligen Leitschaufel 15 sowie im Bereich der sich zwischen der Strömungseintrittskante 16 und der Strömungsaustrittskante 17 verlaufenden, strömungsführenden Seiten 18 und 19 der jeweiligen Leitschaufel 15 ausgebildet ist.
  • An jeder Position des Krümmungsbereichs 21, also im Bereich der Strömungseintrittskante 16, im Bereich der Strömungsaustrittskante 17 sowie im Bereich der sich zwischen der Strömungseintrittskante 16 und der Strömungsaustrittskante 17 erstreckenden strömungsführenden Seiten 18, 19 ist jeweils ein definierter Krümmungsradius R ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel der 1 ist dieser Krümmungsradius R an jeder Position des Krümmungsbereichs 21 jeweils konstant, ferner ist im Ausführungsbeispiel der 1 an jeder Position des Krümmungsbereichs 21 der gleiche definierte, konstante Krümmungsradius R ausgebildet.
  • Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass ein Verhältnis R/D des Krümmungsradius R zum radialen Durchmesser D des Verdichterrotors 11 größer oder gleich 0,015, bevorzugt größer oder gleich 0,02, besonders bevorzugt größer oder gleich 0,25 ist.
  • Ein Verhältnis R/H zwischen dem jeweiligen Krümmungsradius R und der axialen Höhe H der jeweiligen Leitschaufel 15 des Diffusors 14 ist kleiner oder gleich 1.
  • Der erfindungsgemäße Radialverdichter 10 mit dem strömungsseitig definierten Krümmungsbereich 21 zwischen den Leitschaufeln 15 des Diffusors 14 und dem Tragkörper 20 desselben gewährleistet eine erweiterte Pumpstabilitätsgrenze des Radialverdichters, insbesondere im Volllastbereich. Hierdurch kann eine Steigerung der nutzbaren Kennfeldbreite realisiert werden. Hierdurch kann ein erweiterter Motorbetriebsbereich abgedeckt und/oder eine Steigerung des Ladedrucks erzielt werden.
  • Ferner ermöglicht die Erweiterung der Pumpstabilitätsgrenze eine robustere Funktionsfähigkeit des Radialverdichters bei einem transienten Lastwechsel, zum Beispiel bei einer Beschleunigung des Turboladers.
  • 2 zeigt ein Detail aus dem Radialverdichter 10 der 1 im Bereich einer Leitschaufel 15 des Diffusors 14, nämlich im Übergangsbereich bzw. Krümmungsbereich 21 zwischen der Leitschaufel 15 des Diffusors 14 und dem Tragkörper 20 des Diffusors 14. Wie bereits ausgeführt, ist im Ausführungsbeispiel der 1, 2 an jeder Position des Krümmungsbereichs 21, also im Bereich der Strömungseintrittskante 16, im Bereich der Strömungsaustrittskante 17, und im Bereich der zwischen der Strömungseintrittskante 16 und der Strömungsaustrittskante 17 verlaufenden strömungsführenden Seiten 18, 19 jeweils der gleiche definierte, konstante Krümmungsradius R ausgebildet.
  • Demgegenüber zeigt 4 einen schematisierten Querschnitt durch einen Radialverdichter 10, bei welchem zwar an jeder Position des Krümmungsbereichs 21 wiederum jeweils ein strömungsseitig definierter, konstanter Krümmungsradius ausgebildet ist, wobei sich jedoch der an jeder Position des Krümmungsbereichs 21 ausgebildete, konstante Krümmungsradius ausgehend von der Strömungseintrittskante 16 in Richtung auf die Strömungsaustrittskante 17 verändert, insbesondere verringert.
  • 4 zeigt, dass im Bereich der Strömungseintrittskante 16 der konstante Krümmungsradius R2 und im Bereich der Strömungsaustrittskante 17 der konstante Krümmungsradius R1 im Krümmungsbereich 21 ausgebildet ist, wobei sich ausgehend von der Strömungseintrittskante 16 in Richtung auf die Strömungsaustrittskante 17 im Bereich der strömungsführenden Seiten 18, 19 an jeder Position ein weiterer konstanter Krümmungsradius ausgebildet ist, der sich ausgehend vom Radius R2 an der Strömungseintrittskante 16 in Richtung auf den Radius R1 an der Strömungsaustrittskante 17 verringert.
  • Für jeden dieser Krümmungsradien, also auch für die Krümmungsradien R2 und R1, gelten die oben angegebenen Verhältnisse R/D und R/H, die unter Bezugnahme auf 1 beschrieben wurden.
  • Dann, wenn wie in 1, 2 und 4 gezeigt, an jeder Position des Krümmungsbereichs 21 jeweils ein konstanter Krümmungsradius R, R1 bzw. R2 ausgebildet ist, geht die Leitschaufel 15 in den Tragkörper 20 des Diffusors 14 unter Ausbildung eines Kreissegments, insbesondere eines ¼-Kreissegments, über.
  • Nach einer alternativen Ausgestaltung eines Radialverdichters 10 ist vorgesehen, dass an jeder Position des strömungsseitig definierten Krümmungsbereichs 21 ein strömungsseitig definierter Krümmungsradius ausgebildet ist, der zwischen einem minimalen Krümmungsradius RMIN und einem maximalen Krümmungsradius RMAX variiert bzw. übergeht. Dies zeigt 3.
  • So ist im Ausführungsbeispiel der 3 der Krümmungsradius R benachbart zur jeweiligen Leitschaufel 15 kleiner als benachbart zum Tragkörper 20. In diesem Fall ist dann der Krümmungsbereich 21 zwischen einer Leitschaufel 15 und dem Tragkörper 20 nicht im Sinne eines Kreissegments ausgebildet, sondern vielmehr im Sinne eines Ellipsensegments oder dergleichen. In der Variante der 3 gilt, dass ein Verhältnis RMAX /D des jeweiligen maximalen Krümmungsradius RMAX zum radialen Durchmesser D des Verdichterrotors 11 größer oder gleich 0,015, bevorzugt größer oder gleich 0,02, besonders bevorzugt größer oder gleich 0,025 ist. Ferner gilt, dass das Verhältnis RMIN /H des jeweiligen minimalen Krümmungsradius RMIN zur axialen Höhe H der jeweiligen Leitschaufel 15 des Diffusors 14 kleiner oder gleich 1 ist.
  • Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass die Erfindung auch den umgekehrten Fall umfasst, das der minimale Krümmungsradius am Gehäuse und der maximalen Krümmungsradius an der Schaufel ist.
  • In der Variante der 3 kann vorgesehen sein, dass an jeder Position des Krümmungsbereichs 21, also im Bereich der Strömungseintrittskante 16, der Strömungsaustrittskante 17 und der zwischen der Strömungseintrittskante 16 und der Strömungsaustrittskante 17 erstreckenden strömungsführenden Flächen 18, 19 jeweils der gleiche variable Krümmungsradius ausgebildet ist, dass also an jeder Position des Krümmungsbereichs 21 der gleiche minimale Krümmungsradius RMIN, der maximale Krümmungsradius RMAX und der gleiche Übergang zwischen denselben ausgebildet ist.
  • Es ist jedoch auch möglich, dass sich der an jeder Position des Krümmungsbereichs 21 ausgebildete maximale Krümmungsradius RMAX ausgehend von der Strömungseintrittskante in Richtung auf die Strömungsaustrittskante 17 verändert, insbesondere verringert. Ebenso ist es möglich, dass sich zusätzlich auch der minimale Krümmungsradius RMIN ausgehend von der Strömungseintrittskante 16 in Richtung auf die Strömungsaustrittskante 17 verändert, insbesondere verringert.
  • Es liegt demnach im Sinne der hier vorliegenden Erfindung, einen Radialverdichter 10 für einen Turbolader und einen Turbolader mit einem solchen Radialverdichter 10 vorzuschlagen, dessen Diffusorleitschaufeln 15 mit einem strömungsseitig definierten Krümmungsbereich 21 in einen Tragkörper 20 des Diffusors 14 übergehen, wodurch die Stabilitätsgrenze des Radialverdichters erhöht werden kann, insbesondere im Volllastbereich. Dadurch kann die nutzbare Kennfeldbreite vergrößert werden, wodurch ein erweiterter Motorbetriebsbereich und/oder eine Steigerung des Ladedrucks erzielt werden kann. Die Erweiterung der Pumpstabilitätsgrenze erhöht des Weiteren die robuste Funktionsfähigkeit des Verdichters bei einem transienten Lastwechsel. Im Schadensfall des Verdichterrotors 11 kann die Tragplatte 20 des Diffusors 14 als Berstring fungieren und Kräfte und Momente aufnehmen und so die Containment-Sicherheit des Verdichters 10 erhöhten. Der Krümmungsbereich 21, über welchen die jeweilige Diffusorleitschaufel 14 in den Tragkörper 20 des Diffusors 14 übergeht, befindet sich auf derselben Seite des sich in Radialrichtung erstreckenden Strömungskanals wie der Tragkörper 20 des Diffusors 14. Hierdurch kann eine Meridiananpassung über den Tragkörper 20 des Diffusors 14 erfolgen. Auf separate Ausgleichskomponenten zur Bereitstellung einer solchen Meridiananpassung kann verzichtet werden. Hierdurch wird die Anzahl der Bauteile minimiert und die Toleranzkette reduziert.
  • Insofern ist die Erfindung sowohl auf Diffusorschaufeln, die in das Turboladergehäuse integriert sind als auch auf Varianten ausgeführt als Einsatzstück anwendbar.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Radialverdichter
    11
    Verdichterrotor
    12
    Laufschaufel
    13
    Verdichtergehäuse
    14
    Diffusor
    15
    Leitschaufel
    16
    Strömungseintrittskante
    17
    Strömungsaustrittskante
    18
    Seite
    19
    Seite
    20
    Tragkörper
    21
    Krümmungsbereich
    D
    Durchmesser
    H
    axiale Höhe
    R
    Krümmungsradius
    R1
    Krümmungsradius
    R2
    Krümmungsradius
    RMIN
    minimaler Krümmungsradius
    RMAX
    maximaler Krümmungsradius
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1340920 B1 [0004]

Claims (13)

  1. Radialverdichter (10), mit einem Laufschaufeln (12) aufweisenden Verdichterrotor (11); mit einem Verdichtergehäuse (13), welches einen Leitschaufeln (15) aufweisenden Diffusor (14) aufnimmt; wobei der Diffusor (14) einen von den Laufschaufeln (12) des Verdichterrotors (11) in Radialrichtung wegführenden Strömungskanal zumindest abschnittsweise begrenzt; wobei die Leitschaufeln (15) des Diffusors (14) eine Strömungseintrittskante (16), eine Strömungsaustrittskante (17) und sich zwischen der Strömungseintrittskante (16) und der Strömungsaustrittskante (17) erstreckende, strömungsführenden Seiten (18, 19) aufweist; wobei die Leitschaufeln (15) des Diffusors (14) an einem Tragkörper (20) des Diffusors angreifen und in den vom Diffusor (14) zumindest abschnittsweise begrenzten Strömungskanal hineinragen; dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufeln (15) des Diffusors (14) in den Tragkörper (20) des Diffusors (14) unter Ausbildung eines strömungsseitig definierten Krümmungsbereichs (21) übergehen; an jeder Position des Krümmungsbereichs (21), also im Bereich der Strömungseintrittskante (16), im Bereich der Strömungsaustrittskante (17) und in Bereichen zwischen der Strömungseintrittskante (16) und der Strömungsaustrittskante (17), jeweils ein strömungsseitig definierter Krümmungsradius ausgebildet ist.
  2. Radialverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder Position des Krümmungsbereichs (21) jeweils ein konstanter Krümmungsradius (R, R1, R2) ausgebildet ist.
  3. Radialverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis (R/D; R1/D, R2/D) des jeweiligen Krümmungsradius (R, R1, R2) zum radialen Durchmesser (D) des Verdichterrotors (12) größer oder gleich 0,015, bevorzugt größer oder gleich 0,02, besonders bevorzugt größer oder gleich 0,025, ist.
  4. Radialverdichter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das ein Verhältnis (R/H, R1/H, R2/H) des jeweiligen Krümmungsradius (R, R1, R2) zur axialen Höhe (H) der jeweiligen Leitschaufel (15) des Diffusors (14) kleiner oder gleich 1 ist.
  5. Radialverdichter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder Position des Krümmungsbereichs (21), also im Bereich der Strömungseintrittskante (16), im Bereich der Strömungsaustrittskante (17) und in Bereichen zwischen der Strömungseintrittskante (16) und der Strömungsaustrittskante (17), der gleiche definierte, kontante Krümmungsradius (R) ausgebildet ist.
  6. Radialverdichter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der an jeder Position des Krümmungsbereichs (21) ausgebildete, definierte, kontante Krümmungsradius (R1, R2) ausgehend von der Strömungseintrittskante (16) in Richtung auf die Strömungsaustrittskante (17) verändert, insbesondere verringert.
  7. Radialverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder Position des Krümmungsbereichs (21) jeweils ein variabler Krümmungsradius ausgebildet ist, der zwischen einem minimalen Krümmungsradius (RMIN) und einem maximalen Krümmungsradius (RMAX) variiert.
  8. Radialverdichter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das ein Verhältnis (RMAX/D) des jeweiligen maximalen Krümmungsradius (RMAX) zum radialen Durchmesser (D) des Verdichterrotors (12) größer oder gleich 0,015, bevorzugt größer oder gleich 0,02, besonders bevorzugt größer oder gleich 0,025, ist.
  9. Radialverdichter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis (RMIN/H) des jeweiligen minimalen Krümmungsradius (RMIN) zur axialen Höhe (H) der jeweiligen Leitschaufel (15) des Diffusors (14) kleiner oder gleich 1 ist.
  10. Radialverdichter nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder Position des Krümmungsbereichs (21), also im Bereich der Strömungseintrittskante (16), im Bereich der Strömungsaustrittskante (17) und in Bereichen zwischen der Strömungseintrittskante (16, 17) und der Strömungsaustrittskante, der gleiche variable Krümmungsradius ausgebildet ist.
  11. Radialverdichter nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich der an jeder Position des Krümmungsbereichs (21) ausgebildete maximale Krümmungsradius (RMAX) und/oder der an jeder Position des Krümmungsbereichs (21) ausgebildete minimale Krümmungsradius (RMIN) ausgehend von der Strömungseintrittskante in Richtung auf die Strömungsaustrittskante verändert, insbesondere verringert.
  12. Radialverdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufeln (15) des Diffusors (14) an oder in das Verdichtergehäuse (13) integriert ausgeführt sind.
  13. Turbolader, mit einer Turbine zur Entspannung eines ersten Mediums, mit einem als Radialverdichter (10) ausgebildeten Verdichter zur Verdichtung eines zweiten Mediums unter Nutzung von in der Turbine bei Entspannung des ersten Mediums gewonnener Energie, wobei die Turbine ein Turbinengehäuse und einen Turbinenrotor aufweist, wobei der Radialverdichter (10) ein Verdichtergehäuse (11) und einen mit dem Turbinenrotor über eine Welle gekoppelten Verdichterrotor aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Radialverdichter (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist.
DE102017101590.6A 2017-01-27 2017-01-27 Radialverdichter und Turbolader Pending DE102017101590A1 (de)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017101590.6A DE102017101590A1 (de) 2017-01-27 2017-01-27 Radialverdichter und Turbolader
CH01443/17A CH713406B1 (de) 2017-01-27 2017-11-27 Radialverdichter und Turbolader.
KR1020170176992A KR20180088575A (ko) 2017-01-27 2017-12-21 레이디얼 압축기 및 터보 차저
JP2018011595A JP2018119549A (ja) 2017-01-27 2018-01-26 ラジアル圧縮機及びターボチャージャ
US15/881,399 US20180216629A1 (en) 2017-01-27 2018-01-26 Radial Compressor and Turbocharger
CN201810076962.3A CN108361226A (zh) 2017-01-27 2018-01-26 径向压缩机和涡轮增压器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017101590.6A DE102017101590A1 (de) 2017-01-27 2017-01-27 Radialverdichter und Turbolader

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102017101590A1 true DE102017101590A1 (de) 2018-08-02

Family

ID=62843467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017101590.6A Pending DE102017101590A1 (de) 2017-01-27 2017-01-27 Radialverdichter und Turbolader

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20180216629A1 (de)
JP (1) JP2018119549A (de)
KR (1) KR20180088575A (de)
CN (1) CN108361226A (de)
CH (1) CH713406B1 (de)
DE (1) DE102017101590A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020200447A1 (de) * 2020-01-15 2021-07-15 Ziehl-Abegg Se Gehäuse für einen Ventilator und Ventilator mit einem entsprechenden Gehäuse

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015219556A1 (de) 2015-10-08 2017-04-13 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Diffusor für Radialverdichter, Radialverdichter und Turbomaschine mit Radialverdichter
JP6673449B1 (ja) * 2018-11-29 2020-03-25 トヨタ自動車株式会社 ターボチャージャ
US11098730B2 (en) 2019-04-12 2021-08-24 Rolls-Royce Corporation Deswirler assembly for a centrifugal compressor
JP2021032106A (ja) * 2019-08-22 2021-03-01 三菱重工業株式会社 ベーンドディフューザ及び遠心圧縮機
US11441516B2 (en) 2020-07-14 2022-09-13 Rolls-Royce North American Technologies Inc. Centrifugal compressor assembly for a gas turbine engine with deswirler having sealing features
US11286952B2 (en) 2020-07-14 2022-03-29 Rolls-Royce Corporation Diffusion system configured for use with centrifugal compressor
US11578654B2 (en) 2020-07-29 2023-02-14 Rolls-Royce North American Technologies Inc. Centrifical compressor assembly for a gas turbine engine
CN112228359A (zh) * 2020-09-29 2021-01-15 曹云标 一种涡轮压缩机

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0341553A1 (de) 1988-05-09 1989-11-15 Gec Alsthom Sa Kreiselpumpe
US5529457A (en) 1994-03-18 1996-06-25 Hitachi, Ltd. Centrifugal compressor
EP1340920B1 (de) 2002-02-28 2005-05-04 Dresser-Rand Company Gasverdichter mit akustische Resonatoren

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3719430A (en) * 1971-08-24 1973-03-06 Gen Electric Diffuser
SE382342B (sv) * 1973-06-18 1976-01-26 United Turbine Ab & Co Avloppsdiffusor for centrifugalkompressor
US3860360A (en) * 1973-09-04 1975-01-14 Gen Motors Corp Diffuser for a centrifugal compressor
JPH1077997A (ja) * 1996-09-03 1998-03-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 遠心圧縮機
JP3558016B2 (ja) * 2000-07-19 2004-08-25 トヨタ自動車株式会社 燃焼式ヒータを有する内燃機関
JPWO2004051091A1 (ja) * 2002-12-04 2006-03-30 三菱重工業株式会社 遠心圧縮機用ディフューザ及びその製造方法
US7025566B2 (en) * 2003-11-04 2006-04-11 Pratt & Whitney Canada Corp. Hybrid vane island diffuser
JP2009197613A (ja) * 2008-02-19 2009-09-03 Ihi Corp 遠心圧縮機及びディフューザベーンユニット
JP5251587B2 (ja) * 2009-02-19 2013-07-31 株式会社Ｉｈｉ 遠心圧縮機
JP6138470B2 (ja) * 2012-12-07 2017-05-31 三菱重工業株式会社 遠心圧縮機
JP2014173427A (ja) * 2013-03-06 2014-09-22 Ihi Corp ディフューザベーン及びそれを備えた遠心圧縮機
WO2015197536A1 (de) * 2014-06-24 2015-12-30 Abb Turbo Systems Ag Diffuser für radialverdichter
DE102015006460A1 (de) * 2015-05-20 2015-12-03 Daimler Ag Radialverdichter, insbesondere für einen Abgasturbolader einer Verbrennungskraftmaschine
NL2018044B1 (en) * 2016-12-22 2018-06-29 Ihc Holland Ie Bv Impeller with rotor blades for centrifugal pump
DE102017114007A1 (de) * 2017-06-23 2018-12-27 Abb Turbo Systems Ag Diffusor für einen Radialverdichter
DE102017122524A1 (de) * 2017-09-28 2019-03-28 Abb Turbo Systems Ag Diffusor für einen Verdichter

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0341553A1 (de) 1988-05-09 1989-11-15 Gec Alsthom Sa Kreiselpumpe
US5529457A (en) 1994-03-18 1996-06-25 Hitachi, Ltd. Centrifugal compressor
EP1340920B1 (de) 2002-02-28 2005-05-04 Dresser-Rand Company Gasverdichter mit akustische Resonatoren

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020200447A1 (de) * 2020-01-15 2021-07-15 Ziehl-Abegg Se Gehäuse für einen Ventilator und Ventilator mit einem entsprechenden Gehäuse
US11859640B2 (en) 2020-01-15 2024-01-02 Ziehl-Abegg Se Housing for a ventilator and ventilator with a corresponding housing

Also Published As

Publication number Publication date
US20180216629A1 (en) 2018-08-02
CN108361226A (zh) 2018-08-03
JP2018119549A (ja) 2018-08-02
KR20180088575A (ko) 2018-08-06
CH713406A2 (de) 2018-07-31
CH713406B1 (de) 2021-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102017101590A1 (de) Radialverdichter und Turbolader
EP2165080B1 (de) Diffusor für radialverdichter
EP2024644B1 (de) Diffusor
DE102016125189B4 (de) Turbolader
EP1621733A2 (de) Strömungsstruktur für eine Gasturbine
DE102017122524A1 (de) Diffusor für einen Verdichter
DE102015219556A1 (de) Diffusor für Radialverdichter, Radialverdichter und Turbomaschine mit Radialverdichter
DE102017127758A1 (de) Radialverdichter und Turbolader
WO2007022648A1 (de) Kreiselverdichter
EP3698021B1 (de) Diffusoranordnung einer abgasturbine
DE102009024568A1 (de) Verdichterlaufrad
EP3164578B1 (de) Abströmbereich einer turbine eines abgasturboladers
DE102017121337A1 (de) Diffusor einer abgasturbine
EP1673519B1 (de) Dichtungsanordnung für eine gasturbine
WO2015169509A1 (de) Verdichtergehäuse
CH716356A2 (de) Turbolader-Turbinenrotor und Turbolader.
EP1992789A1 (de) Gasaustrittsgehäuse einer Abgasturbine mit einem Stützelement
EP4031752B1 (de) Konzentrische einleitung des waste-gate-massenstroms in einen strömungsoptimierten axialdiffusor
DE102018107264A1 (de) Radialverdichter und Turbolader
CH262066A (de) Gasturbinenaggregat.
DE102022123502A1 (de) Verdichter eines Turboladers und Turbolader
DE102022123273A1 (de) Turbine eines Turboladers und Turbolader
CH719857A2 (de) Turbinenrotor, Turbolader und Expander
EP2068002A1 (de) Verdichtergehäuse
DE102022124126A1 (de) Verdichter eines Turboladers und Turbolader

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: MAN ENERGY SOLUTIONS SE, DE

Free format text: FORMER OWNER: MAN DIESEL & TURBO SE, 86153 AUGSBURG, DE

R084 Declaration of willingness to licence
R012 Request for examination validly filed