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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Zentrifugalkompressor und ein Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuse.
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Allgemeiner Stand der Technik
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Herkömmlich wird als Technologie zum Verbessern der Motorenleistung von z. B. Automobilmotoren oder Schiffsmotoren oft ein Turbolader (Kompressor) verwendet, der vom Motor angesaugte Saugluft komprimiert und sauerstoffreiche Saugluft mit erhöhter Dichte an den Motor liefert.
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Ein Turbolader enthält z. B. eine Drehachse, einen an einer Endseite der Drehachse angebrachten Zentrifugalkompressor (Verdichter) und eine auf der anderen Endseite der Drehachse angebrachte Turbine und ist so konstruiert, dass mittels Energie vom Motor gelieferter Abgase ein Laufrad der Turbine (Turbinenrad) in Drehung versetzt wird und damit verbunden die Drehachse und zudem ein Laufrad des Zentrifugalkompressors (Verdichterrad) in Drehung um die Drehachse versetzt wird und Saugluft komprimiert und an den Motor geliefert wird.
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Außerdem wird durch die Drehung des Zentrifugalkompressor-Laufrads komprimierte Saugluft (Druckluft, Druckfluid) von einem aus einem Spiralteil eines Spiralgehäuses bestehenden Spiralströmungsweg über einen Zufuhrströmungsweg für Druckfluid eines Ausstoßrohrteils an die Motorseite zugeführt.
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Hierbei wird für den Ausstoßrohrteil ein an die Rohrleitungsform der Motorseite angepasstes Expansionsrohr verwendet und der Zufuhrströmungsweg für Kompressionsfluid darin ist z. B. konisch geformt, sodass sein Durchmesser von einer mit dem Spiralströmungsweg verbundenen Einströmöffnung her in Richtung einer mit der Rohrleitung der Motorenseite verbundenen Ausströmöffnung allmählich größer wird und sich die Strömungswegfläche allmählich vergrößert (siehe z. B. Patentdokument 1).
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Dokumente des Stands der Technik
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Patentdokumente
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung
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Wie in 12 und 13 gezeigt strömt in einem Druckfluidzufuhrströmungsweg R2 eines Ausstoßrohrteils 10, durch den von einem Laufrad über einen Spiralströmungsweg (Wirbelkammer r2) Druckluft (Druckfluid) A' strömt, die Druckluft A', die Rotationsenergie des Laufrads 6 aufnimmt, und dreht sich dabei. Deshalb tendiert die Druckluft A' aufgrund der Zentrifugalkraft zur Seite der konisch geformten Innenumfangsfläche 10a und es entsteht aufgrund der durch die Innenumfangsfläche 10a verursachten Grenzreibung eine Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit der Druckluft A'. Weiterhin verringert sich innerhalb der Geschwindigkeitsverteilung der Druckluft A' die Strömungsgeschwindigkeit im Zentrum entlang der Richtung vom Eingang 10b zum Ausgang 10c hin, wobei z. B. die Strömungsgeschwindigkeit im Zentrum auf der Seite des Eingangs 10b + (Plus), im Zwischenbereich null und auf der Seite des Ausgangs 10c - (Minus) beträgt. Anders gesagt gibt es Fälle, in denen im Mittelteil des Strömungswegs R2 ein Gegenströmungsphänomen der Druckluft A' auftritt, das vom Eingang 10b zum Ausgang 10c hin allmählich größer wird.
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Dadurch gab es bei herkömmlichen Zentrifugalkompressoren Fälle, in denen z. B. durch das Rückflussphänomen der Druckluft A' eine große Unausgewogenheit der Luftströmung entsteht, die Druckluft A' stark von der ideal gewünschten Strömungsweise abweichend strömt und es zu einem unnötigen Verlust an Fluidenergie der Druckluft A' kommt.
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Die vorliegende Erfindung hat in Anbetracht der vorstehend beschriebenen Umstände die Aufgabe, einen Zentrifugalkompressor und ein Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuse bereitzustellen, durch die der Energieverlust des vom Laufrad austretenden Druckfluids beschränkt werden kann und die es ermöglichen, die Effizienz angemessen zu erhöhen.
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Mittel zum Lösen der Aufgabe
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Ein Aspekt des offenbarten Spiralgehäuses des Zentrifugalkompressors besteht darin, dass es ein Spiralteil, das einen von mittels Laufradrotation komprimiertem Druckfluid durchströmten Spiralströmungsweg bildet, und ein Ausstoßrohrteil aufweist, das mit dem Spiralströmungsweg verbunden ist und einen Druckfluidzufuhrströmungsweg bildet, der Druckfluid zuführt, wobei das Ausstoßrohrteil so aufgebaut ist, dass der Druckfluidzufuhrströmungsweg ein Expansionsteil beinhaltet, dessen Durchmesser im Vergleich zum Eingang, an dem das Druckfluid vom Spiralströmungsweg her einströmt, größer ist, und dass das Ausstoßrohrteil am Druckfluidzufuhrströmungsweg des Expansionsteils einen Innenzylinder aufweist, dessen Innenteil als Strömungsweg mit kleinerem Durchmesser gestaltet ist.
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Wirkung der Erfindung
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Durch das offenbarte Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuse sowie einen es aufweisenden Zentrifugalkompressor ist es möglich, Fluidenergieverluste (Druckverluste) des vom Laufrad austretenden Druckfluids zu beschränken und die Effizienz zu verbessern.
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Figurenliste
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- 1 zeigt einen mit einem Zentrifugalkompressor nach einer Ausführungsform ausgestatteten Turbolader.
- 2 zeigt ein Beispiel eines Spiralgehäuses (Luftzufuhrstruktur) eines Zentrifugalkompressors nach einer Ausführungsform.
- 3 zeigt ein Beispiel eines Spiralgehäuses (Luftzufuhrstruktur) eines Zentrifugalkompressors nach einer Ausführungsform.
- 4 zeigt ein Abwandlungsbeispiel eines Spiralgehäuses (Luftzufuhrstruktur) eines Zentrifugalkompressors nach einer Ausführungsform.
- 5 zeigt ein Abwandlungsbeispiel eines Spiralgehäuses (Luftzufuhrstruktur) eines Zentrifugalkompressors nach einer Ausführungsform.
- 6 zeigt ein Abwandlungsbeispiel eines Spiralgehäuses (Luftzufuhrstruktur) eines Zentrifugalkompressors nach einer Ausführungsform.
- 7 zeigt ein Beispiel eines Spiralgehäuses (Luftzufuhrstruktur) eines Zentrifugalkompressors nach einer Ausführungsform, das einen Außenseitenströmungsweg aufweist.
- 8 zeigt ein Beispiel eines Spiralgehäuses (Luftzufuhrstruktur) eines Zentrifugalkompressors nach einer Ausführungsform, das einen Außenseitenströmungsweg und ein Innenzylinderstützteil aufweist.
- 9 zeigt ein Abwandlungsbeispiel eines Spiralgehäuses (Luftzufuhrstruktur) eines Zentrifugalkompressors nach einer Ausführungsform, das einen Außenseitenströmungsweg und ein Innenzylinderstützteil aufweist.
- 10 zeigt ein Abwandlungsbeispiel eines Spiralgehäuses (Luftzufuhrstruktur) eines Zentrifugalkompressors nach einer Ausführungsform, das einen Außenseitenströmungsweg und ein Innenzylinderstützteil aufweist.
- 11 zeigt ein Abwandlungsbeispiel eines Spiralgehäuses (Luftzufuhrstruktur) eines Zentrifugalkompressors nach einer Ausführungsform.
- 12 zeigt einen Zentrifugalkompressor (Spiralteil, Ausstoßrohrteil).
- 13 zeigt die Verteilung der Druckfluidströmung/-geschwindigkeit im Ausstoßrohrteil eines Zentrifugalkompressors nach dem Stand der Technik.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 11 (12, 13) eine Ausführungsform des offenbarten Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuses und des dieses aufweisenden Zentrifugalkompressors erläutert.
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Hierbei wird die Ausführungsform am Beispiel, dass ein Turbolader mit dem offenbarten Zentrifugalkompressor ausgestattet ist, erläutert, jedoch kann der vorliegende Zentrifugalkompressor z. B. auch ein elektrisch betriebener Zentrifugalkompressor sein und das Druckfluid braucht nicht auf Luft beschränkt zu werden. Anders gesagt braucht der offenbarte Zentrifugalkompressor lediglich in der Lage zu sein, Fluid zu komprimieren und zu transportieren, und kann als unabhängiger Zentrifugalkompressor aufgebaut sein oder mit anderen Vorrichtungen und Strukturen außer Turbinen kombiniert aufgebaut sein. Weiterhin ist es nicht notwendig, seine Verwendung usw. zu beschränken.
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(Turbolader)
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Ein Turbolader 1 der vorliegenden Ausführungsform ist, wie z. B. in 1 gezeigt, so aufgebaut, dass mit der Energie eines von einem Motor, wie z. B. einem Automobilmotor oder Schiffsmotor, gelieferten Abgases G ein Laufrad (Turbinenrad) 3 einer Turbine 2 um eine Achse (Drehachse) O1 gedreht wird und damit eine mit dem Laufrad 3 koaxial verbundene Drehachse 4 und zudem ein Laufrad (Kompressorrad) 6 eines mit der Drehachse 4 auf derselben Achse verbundenen Zentrifugalkompressors (Kompressors) 5 gedreht wird, wobei mit dem Laufrad 6 Luft A angesaugt und komprimiert wird und dem Motor Druckfluid (Druckluft) A' zugeführt wird.
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(Turbine)
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Eine Turbine 2 ist so aufgebaut, dass sie ein koaxial verbunden angebrachtes Laufrad 3 am anderen Ende der Drehachse 4 und ein das Laufrad 3 aufnehmendes Turbinengehäuse (Turbinenummantelung) 7 aufweist.
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Das Laufrad 3 weist eine koaxial mit der Drehachse 4 verbundene, ungefähr kegelstumpfförmige Turbinennabe 8 und von der Außenumfangseite der Turbinennabe 8 mit der Achse O1als Mittelpunkt radial nach außen verlaufende Turbinenlaufschaufeln 9 auf.
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Vom Mittelpunkt der Achse O1des Laufrads 3 der Turbine 2 ist ein Abgasströmungsweg R5 radial außenseitig angeordnet, der aus einem um das Laufrad 3 angeordneten Spiralströmungsweg R3 zum Bereitstellen des vom Motor ausgestoßenen Abgases G an das Laufrad 3 und einem Abgasströmungsmengenreguliervorrichtungen wie z. B. Leitschaufeln (nicht dargestellt) 14 aufweisenden Düsenströmungsweg R4 besteht. Dabei müssen die Leitschaufeln 14 nicht unbedingt beinhaltet sein.
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Zudem ist auf der hinteren Seite in Richtung der Achse O1des Laufrads 3 (auf der Seite des Auslasses 11 des Abgases G) koaxial mit dem Laufrad 3 ein Auslassströmungsweg R6 (Abgasströmungsweg R5) zum Aufnehmen und Abgeben des aus dem Ausgang der Turbinenlaufschaufeln 9 des Laufrads 3 ausgetretenen Abgases G eingerichtet. Dieser Auslassströmungsweg R6 besteht aus einem Abgasdiffusor 12 und ist ungefähr kegelstumpfförmig so gebildet, dass er von der Einströmöffnung her zur Auslassöffnung hin allmählich größer wird.
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Zudem werden beim Turbolader 1 der vorliegenden Ausführungsform der Spiralströmungsweg R3, der Düsenströmungsweg R4 und der Auslassströmungsweg R6 (Abgasdiffusor 12) durch das das Laufrad 3 aufnehmende Turbinengehäuse (Turbinenummantelung) 7 gebildet.
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(Zentrifugalkompressor: Verdichter)
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Ein Zentrifugalkompressor 5 der vorliegenden Ausführungsform ist so aufgebaut, dass er ein an einer Endseite einer Drehachse 4, die von den Achsenlagern 15, 16 drehfähig achsgestützt ist, koaxial verbunden angebrachtes Laufrad (Kompressorrad) 6 des Zentrifugalkompressors 5 und ein das Laufrad 6 aufnehmendes Kompressorgehäuse (Kompressorummantelung, Spiralgehäuse) 17 aufweist.
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Das Laufrad 6 des Zentrifugalkompressors 5 weist eine koaxial mit der Drehachse 4 verbundene, ungefähr kegelstumpfförmige Kompressornabe (Nabe) 18 und von der Außenumfangsfläche der Kompressornabe 18 mit der Achse O1als Mittelpunkt radial nach außen verlaufende Kompressorlaufschaufeln (Laufradlaufschaufeln) 19 auf.
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Auf der vorderen Seite in Richtung der Achse O1des Laufrads 6 (auf der Seite der Einsaugöffnung 20 der Luft A) ist ein Saugströmungsweg R1 zum Ansaugen der Luft A zeitgleich mit der Drehung des Laufrads 6 und zum Zuführen der Luft A an das Laufrad 6 eingerichtet.
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Zudem sind, wie in 1 (und 12) gezeigt, mit der Achse O1des Laufrads 6 als Mittelpunkt radial außenseitig ein Spiralteil 29, der durch das Kompressorgehäuse (Spiralgehäuse) 17 gebildet ist und einen Spiralströmungsweg (Wirbelkammer) r2 zum Aufnehmen des vom Laufrad 6 austretenden Druckfluids A' und Zuführen dessen an den Motor aufweist, und ein Ausstoßrohrteil 10 bereitgestellt, der im Inneren einen mit dem Spiralströmungsweg r2 verbundenen Druckfluidzufuhrströmungsweg R2 aufweist.
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Der Ausstoßrohrteil 10 ist so geformt, dass ein an die Rohrleitungsform der Motorenseite angepasstes Expansionsrohr verwendet wird, das so geformt ist, dass es einen Durchmesseraufweitungsteil (Expansionsteil; nachstehend im Fall, dass sich der Durchmesser allmählich vergrößert, als Durchmesseraufweitungsteil bezeichnet) 27 beinhaltet, in dessen Inneren ein Druckfluidzufuhrströmungsweg R2 z. B. vom mit dem Spiralströmungsweg r2 verbundenen Eingang 10b her zum mit der Rohrleitung der Motorenseite (Verbindungsrohr 31, siehe 4 bis 6) verbundenen Ausgang 10c hin allmählich im Durchmesser größer wird und sich die Strömungswegfläche allmählich vergrößert.
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Weiterhin ist in der vorliegenden Ausführungsform der Ausstoßrohrteil 10 so geformt, dass der Gesamtkörper von Eingang 10b bis Ausgang 10c als Durchmesseraufweitungsteil 27 ausgebildet ist, jedoch kann er auch so geformt sein, dass nur ein Teilabschnitt als der Durchmesseraufweitungsteil 27 ausgebildet ist.
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Zudem wird im wie oben erläutert aufgebauten Turbolader 1 der vorliegenden Ausführungsform vom Motor ausgestoßenes Abgas G über den Spiralströmungsweg R3 und den Düsenströmungsweg R4 der Turbine 2 von der radialen Außenseite des Laufrads 3 der Turbine 2 zugeführt und das Laufrad 3 wird mittels der Energie dieses Abgases G drehend angetrieben. Durch diese Drehung des Laufrads 3 werden die Drehachse 4 und das Laufrad 6 des Zentrifugalkompressors 5 drehend angetrieben.
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Weiterhin wird durch die Drehung des Laufrads 6 von der Ansaugöffnung 20 her Luft A angesaugt, die durch den Saugluftströmungsweg R1 strömt und an das Laufrad 6 zugeführt wird, wobei sie zeitgleich komprimiert wird und das Druckfluid A' vom Spiralströmungsweg r2 her über den Druckfluidzufuhrströmungsweg R2 an den Motor zugeführt wird. Nachdem das Abgas G das Laufrad 3 der Turbine 2 drehend angetrieben hat, strömt es durch den Auslassströmungsweg R6 des Abgasdiffusors 12, wobei es zeitgleich eine Druckerholung erfährt und nach außen abgegeben wird.
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(Luftzufuhrstruktur des Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuses)
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Im Zentrifugalkompressor 5 der vorliegenden Ausführungsform besteht wiederum, wie in 2 (siehe 12) dargestellt, eine Spiralgehäuse-Luftzufuhrstruktur 26 aus dem den Druckfluidzufuhrströmungsweg R2 bildenden Ausstoßrohrteil 10 und einem im Inneren des Ausstoßrohrteils 10 ebenfalls koaxial damit auf derselben Achse O2 angeordnet eingerichteten, zylindrischen Innenzylinder 25.
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Weiterhin ist der Innenzylinder 25 am Durchmesseraufweitungsteil 27 im Inneren des Ausstoßrohrteils 10 bereitgestellt. Dadurch ist der Teil, in dem der Innenzylinder 25 der Luftzufuhrstruktur 26 des Spiralgehäuses der vorliegenden Ausführungsform bereitgestellt ist, eine vom Ausstoßrohrteil 10 und dem Innenzylinder 25 gebildete etwa zweirohrige Struktur.
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Zudem ist in der Luftzufuhrstruktur 26 des Zentrifugalkompressors 5 der vorliegenden Ausführungsform der Innenzylinder 25, wie in 3 und 4 (siehe 2) gezeigt, etwa ein Kreiszylinder, wobei der Außendurchmesser des vorderen Endes (des Eingangs) 25a in Richtung der Achse O2 derselbe ist wie der Innendurchmesser des Eingangsendes (des Eingangs) 10b des Ausstoßrohrteils 10, also wie der Durchmesser des Druckfluidzufuhrströmungswegs R2, und ist mit dem Vorderende 25a am Eingang 10b des Ausstoßrohrteils 10 verbunden bereitstellt, sodass das Vorderende 25a am Eingang (10b) angeordnet ist. Mit anderen Worten ist der Innenzylinder 25 so bereitgestellt, dass der Gesamtumfang des an der Eingangsseite des Ausstoßrohrteils 10 angeordneten Vorderendes 25a mit dem Ausstoßrohrteil 10 in Kontakt kommt.
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Weiterhin ist der Innenzylinder 25 als gerader Zylinder mit gleichem Innendurchmesser und Außendurchmesser oder als expandierender Zylinder/Kegelstumpf geformt, dessen Innendurchmesser und Außendurchmesser entlang der Achse O2 bzw. vom Vorderende 25a zum Hinterende (Ausgang) 25b entlang der Achse O2 allmählich größer werden. Anders ausgedrückt ist der Innenzylinder 25 so geformt, dass, wenn der Öffnungswinkel des Strömungswegs mit kleinem Durchmesser R2' (Innenumfangsfläche und Außenumfangsfläche) im Inneren des Innenzylinders 25 θ1 und der Öffnungswinkel des Druckfluidzufuhrströmungswegs R2 des Ausstoßrohrteils 10 θ2 beträgt, θ1≥0° zutrifft.
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Weiterhin ist der Innenzylinder 25 der vorliegenden Ausführungsform so ausgebildet, dass 20°≥θ1≥1° zutrifft und zudem θ2≥θ1 zutrifft. Hinsichtlich des Innenzylinders 25 trifft dabei vorzugsweise 0°≤θ1≤20° zu, mehr bevorzugt trifft 1°≤θ1≤20° zu und noch mehr bevorzugt trifft 1°≤θ1≤8° zu.
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Im derartig aufgebauten Zentrifugalkompressor 5 (Spiralgehäuse-Luftzufuhrstruktur 26) der vorliegenden Ausführungsform ist es dadurch, dass der Innenzylinder 25 an der Seite des Eingangsendes (Eingangs) 10a des Ausstoßrohrteils 10 bereitgestellt ist, möglich, die Drehströmung des Druckfluids A' vom Eingang (10b, 25a) her durch den Strömungsweg mit kleinem Durchmesser R2' im Inneren des Innenzylinders 25 strömen zu lassen und sie anschließend in den aufgeweiteten Druckfluidzufuhrströmungsweg (Strömungsweg mit großem Durchmesser) R2 des Ausstoßrohrteils 10 strömen zu lassen.
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Dadurch, dass auf diese Weise die Drehströmung des Druckfluids A' vom Eingang (10b, 25a) in den Strömungsweg mit kleinem Durchmesser R2' des Innenzylinders 25 geleitet wird, kann unterbunden werden, dass im Mittelteil der Drehströmung des durch den Innenzylinder 25 strömenden Druckfluids A' wie in 13 dargestellt Rückfluss entsteht. Somit kann insbesondere auf der Seite des Eingangs (10b) des Druckfluidzufuhrströmungswegs R2, in dem die Fluidenergie/Drehenergie groß ist, ein geschmeidiger Fluss des Druckfluids A' mit geringer Strömungsgeschwindigkeitsverteilung erreicht werden.
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Deshalb kann durch das Spiralgehäuse (Luftzufuhrstruktur 26) des Zentrifugalkompressors 5 und den Zentrifugalkompressor 5 der vorliegenden Ausführungsform im Vergleich zum Stand der Technik der Verlust an Fluidenergie des vom Laufrad 6 des Zentrifugalkompressors 5 komprimierten Druckfluids A' begrenzt werden und die Luftzufuhrleistung/Luftzufuhreffizienz kann deutlich verbessert werden.
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Hierbei kann z. B., wie in 4 gezeigt, der Innenzylinder 25 auch so gestaltet sein, dass am Hinterende 25b an der Außenseite in orthogonaler Richtung zur Achse O2 vorstehend ein in Umfangsrichtung verbundener erster Flanschteil 25c eingerichtet ist. Zudem kann der Aufbau auch so gestaltet sein, dass zwischen einem am Ausgangsende 10c des Ausstoßrohrteils 10 gleichermaßen bereitgestellten zweiten Flanschteil 10d und einem an einem Endteil des Verbindungsrohrs 31 gleichermaßen bereitgestellten Flanschteil 31a der erste Flanschteil 25c des Innenzylinders 25 eingefügt ist und der Innenzylinder 25 an einer bestimmten Position des Durchmesseraufweitungsteils 27 des Ausstoßrohrteils 10 angebracht ist, wobei er z. B. verbunden und fixiert wird, indem Bolzen in die Durchgangsbohrungen eingeführt werden, die jeweils durchgängig in den Flanschteilen 25c, 10d und 31a geformt sind.
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In diesem Fall besteht keine Notwendigkeit, den Innenzylinder 25 mittels Schweißen oder dergleichen zu fixieren, sondern der Innenzylinder 25 kann einfach und präzise an einer bestimmten Stelle positioniert angebracht werden.
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Weiterhin kann der Aufbau auch so gestaltet sein, dass, wie in 5 dargestellt, an einer bestimmten Stelle des Ausstoßrohrteils 10 ein Stufenteil 10e bereitgestellt ist, der den ersten Flanschteil 25c eingeklemmt hält, und, während der Innenzylinder 25 an einer bestimmten Stelle des Durchmesseraufweitungsteils 27 des Ausstoßrohrteils 10 angebracht ist, das Vorderende 25a des Innenzylinders 25 gegenüber dem Stufenteil 10e angeordnet ist. Zudem kann der Aufbau auch so gestaltet sein, dass das Vorderende 25a des Innenzylinders 25 in den Stufenteil 10e eingreift oder mit ihm verschraubt ist, während die beiden einander gegenüberliegend angeordnet sind.
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In diesem Fall kann erreicht werden, dass die Innenumfangsfläche des Innenzylinders 25 und die Innenumfangsfläche 10a des Durchmesseraufweitungsteils 27 des Ausstoßrohrteils 10 glatt miteinander verbunden sind, wobei, wie in 4 dargestellt, das Vorderende 25a des Innenzylinders 25 innerhalb des Druckfluidzufuhrströmungswegs R2 vorsteht und durch dieses Vorderende 25a das Auftreten von nicht stationärer Interferenz wie z. B. Potenzialinterferenz unterbunden werden kann. Dadurch kann noch effizienter das Auftreten von Fluidenergieverlusten (Druckverlusten) des Druckfluids A' unterbunden werden und es wird möglich, ein weiteres Verbessern der Luftzufuhrleistung/Luftzufuhreffizienz zu erreichen.
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In diesem Fall reicht es, wenn das Vorderende 25a des Innenzylinders 25 dem Stufenteil 10e gegenüberliegend angeordnet ist, und der Aufbau braucht nicht so gestaltet zu sein, dass der erste Flanschteil 25c eingeklemmt gehalten wird und der Innenzylinder 25 gestützt wird. Das Bezugszeichen 17a in 5 (4, 6) verweist auf den Zungenteil.
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Zudem kann, wie in 6 dargestellt, der Innenzylinder 25 auch so aufgebaut sein, dass, während der erste Flanschteil 25c eingefügt verbunden und fixiert ist und der Innenzylinder 25 an einer bestimmten Stelle des Durchmesseraufweitungsteils 27 des Ausstoßrohrteils 10 angeordnet ist, die Seite des Hinterendes 25b einen sich im Innenströmungsweg des Verbindungsrohrs 31 erstreckenden Erstreckungsteil 25e beinhaltet.
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In diesem Fall kann die Länge des Innenzylinders 25 verlängert werden. Dadurch kann die Fluidenergie des vom Laufrad 6 austretenden Druckfluids A' noch vorteilhafter gesteuert werden und es wird ein noch effizienteres und effektiveres Verwirklichen eines Beschränkens des Druckverlusts des vom Laufrad 6 des Zentrifugalkompressors 5 komprimierten Druckfluids A' (Verbessern der Luftzufuhrleistung/Luftzufuhreffizienz) ermöglicht.
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Hierbei wird angenommen, dass im vorstehend beschriebenen Zentrifugalkompressor 5 (Luftzufuhrstruktur 26) der Innenzylinder 25 so bereitgestellt ist, dass der Gesamtumfang des Vorderendes 25a mit dem Eingangsende 10b des Ausstoßrohrteils 10 verbunden ist (in Kontakt steht).
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In dieser Hinsicht kann, wie in 2 und 7 dargestellt, der Innenzylinder 25 auch im Zwischenteil des Druckfluidzufuhrströmungswegs R2 (Zwischenteil des Durchmesseraufweitungsteils 27) des Ausstoßrohrteils 10 bereitgestellt sein. Anders ausgedrückt kann der Innenzylinder 25 auch so im Druckfluidzufuhrströmungsweg R2 des Ausstoßrohrteils 10 bereitgestellt sein, dass jeweils das Vorderende 25a statt am Eingang (10b) des Ausstoßrohrteils 10 näher am Ausgang (10c) und das Hinterende 25b statt am Ausgang (10c) des Ausstoßrohrteils 10 näher am Eingang (10b) positioniert ist.
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In diesem Fall können der Strömungsweg mit kleinem Durchmesser R2' im Inneren des Innenzylinders 25 und der Außenseitenströmungsweg R2" zwischen der Außenumfangsfläche 25f des Innenzylinders 25 und der Innenumfangsfläche 10a des Ausstoßrohrteils 10, die den Druckfluidzufuhrströmungsweg R2 bildet, getrennt geformt werden. Während zugelassen wird, dass das Druckfluid A' durch den Außenseitenströmungsweg R2" an der Außenseite des Innenzylinders 25 strömt, wird es somit möglich, dass durch das Strömen des Druckfluids A' durch den Strömungsweg mit kleinem Durchmesser R2' im Inneren des Innenzylinders 25 verhindert wird, dass in der Drehströmung des Druckfluids A' Gegenströmung entsteht.
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Dadurch, dass der Öffnungswinkel θ1 des Innenzylinders 25 klein gehalten wird und der Unterschied zum Öffnungswinkel θ2 des Druckfluidzufuhrströmungswegs R2 vergrößert wird, ist es dabei möglich, noch effektiver die Ausdehnung der Strömungswegfläche des Mittelteils, in dem die Strömungsgeschwindigkeit durch die Drehenergie sinkt, zu begrenzen und zu verhindern, dass Gegenströmung der Drehströmung entsteht.
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Zudem tritt dadurch, dass das Druckfluid A' durch den Außenseitenströmungsweg R2" an der Außenseite des Innenzylinders 25 geleitet wird, weniger nicht stationäre Interferenz wie z. B. Potenzialinterferenz, Rückströmungsinterferenz oder Nachströmungsinterferenz durch das Bereitstellen des Innenzylinders 25 auf. So wird es möglich, den Effekt des Begrenzens des Druckverlusts des vom Laufrad 6 des Zentrifugalkompressors 5 komprimierten Druckfluids A' zu erhöhen und ein weiteres Verbessern der Luftzufuhrleistung/Luftzufuhreffizienz zu erreichen.
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Anders ausgedrückt ist es durch eine Luftzufuhrstruktur 26, in der im Zwischenteil des Strömungswegs R2 des Ausstoßrohrteils 10 ein Innenzylinder 25 bereitgestellt ist, möglich, mittels des Innenzylinders 25 das Entstehen von Gegenströmung im Mittelteil der Drehströmung zu unterbinden und einen geschmeidigen Fluss des Druckfluids A' mit geringer Strömungsgeschwindigkeitsverteilung zu erreichen. Dadurch wird es möglich, den Effekt des Begrenzens des Druckverlusts des Druckfluids A' zu erhöhen und ein weiteres Verbessern der Luftzufuhrleistung/Luftzufuhreffizienz zu erreichen.
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Falls andererseits wie vorstehend beschrieben die Luftzufuhrstruktur 26 so aufgebaut ist, dass der Innenzylinder im Inneren des Druckfluidzufuhrströmungswegs R2 des Ausstoßrohrteils 10 bereitgestellt ist, kann der Aufbau so erfolgen, dass, wie in 8 dargestellt, der Innenzylinder 25 durch mehrere jeweils mit der Innenumfangsfläche 10a des Ausstoßrohrteils 10 und mit der Außenumfangsfläche 25f des Innenzylinders 25 verbundene, aus plattenförmigem Material bestehende und in Umfangsrichtung um die Achse O2 herum bestimmte Lücken offen lassend angeordnete Innenzylinderstützteile (mindestens ein Innenzylinderstützteil) 30 gestützt wird.
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Im Fall, dass der Aufbau so gestaltet ist, dass der Innenzylinder 25 im Zwischenteil des Druckfluidzufuhrströmungswegs R2 des Ausstoßrohrteils 10 bereitgestellt ist und mehrere den Innenzylinder 25 stützende Innenzylinderstützteile 30 bereitgestellt sind, strömt das Druckfluid A' zwischen der Außenumfangsfläche 25f des Innenzylinders 25, an der die Innenstützteile 30 angeordnet sind, und der Innenumfangsfläche 10a des Ausstoßrohrteils 10. Deshalb sind die Innenzylinderstützteile 30 vorzugsweise so angeordnet und geformt, dass ihre Dickenmaße in diametral zur Richtung der Achse O2 verlaufender Richtung (ungefähr in Umfangsrichtung) klein gestaltet sind und sie sich in der Längsrichtung von der Seite des Vorderendes 25a des Innenzylinders 25 zur Seite des Hinterendes 25b gerichtet, anders ausgedrückt: insgesamt in Richtung der Strömung des Druckfluids A', erstrecken.
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Weiterhin sind in diesem Fall die Vorderkanten 30a und die Hinterkanten 30b des Innenzylinderstützteils 30 vorzugsweise so geformt, dass sie konvex geformte Konvexflächenteile 30c umfassen, um das Auftreten von nicht stationärer Interferenz zu unterbinden.
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In einer solche Innenzylinderstützteile 30 umfassenden Luftzufuhrstruktur 26 ist es möglich, den Innenzylinder 25 durch die Innenzylinderstützteile 30 gestützt an einer bestimmten Stelle anzuordnen, während Fluidenergieverluste des durch den Außenseitenströmungsweg R2" strömenden Druckfluids A' gering gehalten werden. Weiterhin wird es durch das Bereitstellen der Innenzylinderstützteile 30 im Außenseitenströmungsweg R2" möglich, die Strömungsmenge des durch den Strömungsweg mit kleinem Durchmesser R2' des Innenzylinders 25 strömenden Druckfluids A' relativ zu erhöhen.
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Deshalb ermöglicht diese Luftzufuhrstruktur 26 zusätzlich zu den Wirkungen der ersten und zweiten Ausführungsform das Erreichen einer geschmeidigen Strömung des Druckfluids A' mit geringer Strömungsgeschwindigkeitsverteilung. Somit wird es möglich, Verluste der Fluidenergie des vom Laufrad 6 austretenden Druckfluids A' zu begrenzen und ein Verbessern der Luftzufuhrleistung/Luftzufuhreffizienz noch effizienter und effektiver zu erreichen.
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Wie in 9 dargestellt wird es zudem dadurch, dass die Vorderkanten 30a näher als die Hinterkanten 30b an der oberen Strömungsseite in Drehrichtung des Druckfluids A' angeordnet sind und die Innenzylinderstützteile 30 sich schräg zur Achse O2 erstreckend bereitgestellt sind oder wie in 10 dargestellt flügelförmig geformt sind, möglich, die Wirkung aufgrund des Bereitstellens der vorstehend beschriebenen Innenzylinderstützteile 30 noch effektiver zu erzielen.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird für den Ausstoßrohrteil 10 ein an die Rohrleitungsform der Motorenseite angepasstes Expansionsrohr verwendet, das so geformt ist, dass es einen Durchmesseraufweitungsteil (Expansionsteil) 27 umfasst, in dessen Inneren ein Druckfluidzufuhrströmungsweg R2 z. B. vom mit dem Spiralströmungsweg r2 verbundenen Eingang 10b zum mit der Rohrleitung der Motorenseite (Verbindungsrohr 31, siehe 4 bis 6) verbundenen Ausgang 10c hin allmählich im Durchmesser größer wird und sich die Strömungswegfläche allmählich vergrößert.
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In dieser Hinsicht ist es wie in 11 dargestellt nicht unbedingt erforderlich, dass der Teil, in dem der Innenzylinder 25 des Ausstoßrohrteils 10 angeordnet ist, als Durchmesseraufweitungsteil 27 mit allmählich expandierender Strömungswegfläche geformt ist, sondern der Aufbau kann auch so gestaltet sein, dass der Expansionsteil (27) mit expandierender Strömungswegfläche z. B. ein Stufenteil beinhaltet und der Innenzylinder 25 im Inneren des Expansionsteils 27 des Ausstoßrohrs 10 angeordnet ist. In diesem Fall ist der Innenzylinder 25 vorzugsweise als expandierender Zylinder/Kegelstumpf ausgebildet, dessen Innendurchmesser und Außendurchmesser in Richtung der Achse O2 vom Vorderende 25a zum Hinterende 25b hin allmählich größer werden. Auch mit einem solchen Aufbau können dieselben Wirkungen der vorliegenden Ausführungsform erreicht werden.
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Vorstehend wurde eine Ausführungsform des offenbarten Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuses (Luftzufuhrstruktur) und Zentrifugalkompressors beschrieben, doch ist die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann, einschließlich der vorstehenden Abwandlungsbeispiele, beliebig modifiziert werden, solange nicht vom wesentlichen Inhalt abgewichen wird.
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Abschließend lässt sich der Inhalt der vorstehenden Ausführungsform beispielsweise wie folgt erfassen.
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(1) Ein Spiralgehäuse (Spiralgehäuse-Luftzufuhrstruktur 26, Kompressorgehäuse 17) eines Zentrifugalkompressors (Zentrifugalkompressor 5) einer ersten Ausgestaltung umfasst einen Spiralteil (Spiralteil 29), der einen durch die Drehung eines Laufrads (Laufrad 6) komprimiertes Druckfluid (Druckgas, Druckfluid A') leitenden Spiralströmungsweg (Spiralströmungsweg r2) bildet, und einen Ausstoßrohrteil (Ausstoßrohrteil 10), der mit dem Spiralströmungsweg verbunden ist und einen Druckfluid befördernden Druckfluidzufuhrströmungsweg (Druckfluidzufuhrströmungsweg R2) bildet, wobei der Ausstoßrohrteil so aufgebaut ist, dass der Druckfluidzufuhrströmungsweg einen Expansionsteil (Expansionsteil (27), Durchmesseraufweitungsteil 27) mit im Vergleich zum Eingang (Eingangsende 10b), durch den das Druckfluid vom Spiralströmungsweg her einströmt, größer werdenden Durchmesser einschließt und im Druckfluidzufuhrströmungsweg des Expansionsteils ein Innenzylinder (Innenzylinder 25), dessen Innenteil als Strömungsweg mit kleinem Durchmesser (Strömungsweg mit kleinem Durchmesser R2') dient, vorhanden ist.
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Im vorstehend unter (1) beschriebenen Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuse kann durch das Bereitstellen eines Innenzylinders im Expansionsteil des Druckfluidzufuhrströmungswegs des Ausstoßrohrteils das Druckfluid vom Eingang durch den Strömungsweg mit kleinem Durchmesser im Inneren des Innenzylinders geleitet werden und anschließend in den Druckfluidzufuhrströmungsweg mit großem Durchmesser des Ausstoßrohrteils geleitet werden.
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Dadurch kann das Entstehen von Gegenströmung im Mittelteil der Drehströmung des durch den Innenzylinder strömenden Druckfluids unterbunden werden und es wird möglich, auf der Eingangsseite des Druckfluidzufuhrströmungswegs, wo die Fluidenergie/Drehenergie besonders groß ist, einen geschmeidigen Strom des Druckfluids mit geringer Geschwindigkeitsverteilung zu erreichen.
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Deshalb können verglichen mit Verfahren nach dem Stand der Technik Fluidenergieverluste des vom Laufrad des Zentrifugalkompressors komprimierten Druckfluids beschränkt werden und es wird möglich, die Luftzufuhrleistung/Luftzufuhreffizienz beträchtlich zu verbessern.
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(2) Ein Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuse einer weiteren Ausgestaltung ist so aufgebaut, dass in (1) der Ausstoßrohrteil ein Durchmesseraufweitungsteil (Durchmesseraufweitungsteil 27) mit von der Eingangsseite des Druckfluidzufuhrströmungswegs zur Seite des Ausgangs (Ausgangsende 10c) hin allmählich größer werdendem Durchmesser einschließt, und im Druckfluidzufuhrströmungsweg des Durchmesseraufweitungsteils ein als Strömungsweg mit kleinem Durchmesser dienender Innenzylinder bereitgestellt ist.
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Im vorstehend unter (2) beschriebenen Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuse kann durch das Bereitstellen eines Innenzylinders im Durchmesseraufweitungsteil des Druckfluidzufuhrströmungswegs des Ausstoßrohrteils das Druckfluid vom Eingang durch den Strömungsweg mit kleinem Durchmesser im Inneren des Innenzylinders geleitet werden und anschließend in den Druckfluidzufuhrströmungsweg mit groß aufgeweitetem Durchmesser des Ausstoßrohrteils geleitet werden.
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Dadurch kann das Entstehen von Gegenströmung im Mittelteil der Drehströmung des durch den Innenzylinder strömenden Druckfluids unterbunden werden und es wird möglich, auf der Eingangsseite des Druckfluidzufuhrströmungswegs, wo die Fluidenergie/Drehenergie besonders groß ist, einen geschmeidigen Strom des Druckfluids mit geringer Geschwindigkeitsverteilung zu erreichen.
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Deshalb können verglichen mit Verfahren nach dem Stand der Technik Fluidenergieverluste des vom Laufrad des Zentrifugalkompressors komprimierten Druckfluids beschränkt werden und es wird möglich, die Luftzufuhrleistung/Luftzufuhreffizienz beträchtlich zu verbessern.
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(3) Ein Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuse einer weiteren Ausgestaltung erfüllt hinsichtlich (1) bzw. (2) die Bedingung, dass, wenn der Öffnungswinkel des Strömungswegs mit kleinem Durchmesser θ1 ist, θ1≥0° zutrifft.
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Im vorstehend unter (3) beschriebenen Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuse wird es dadurch, dass der Innenzylinder so ausgebildet ist, dass für den Öffnungswinkel θ1 des Strömungswegs mit kleinem Durchmesser θ1≥0° zutrifft, möglich, das Auftreten von Gegenströmung im Mittelteil effektiv zu unterbinden, während Fluidenergieverluste des durch den Strömungsweg mit kleinem Durchmesser im Inneren des Innenzylinders strömenden Druckfluids beschränkt werden.
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(4) Ein Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuse einer weiteren Ausgestaltung erfüllt hinsichtlich (3) 20°≥θ1≥1°.
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Im vorstehend unter (4) beschriebenen Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuse wird es dadurch, dass der Innenzylinder so ausgebildet ist, dass für den Öffnungswinkel θ1 des Strömungswegs mit kleinem Durchmesser 20°≥θ1≥1° zutrifft, möglich, noch effektiver das Auftreten von Gegenströmung im Mittelteil zu unterbinden, während Fluidenergieverluste des durch den Strömungsweg mit kleinem Durchmesser im Inneren des Innenzylinders strömenden Druckfluids beschränkt werden.
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(5) Ein Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuse einer weiteren Ausgestaltung erfüllt hinsichtlich (4) 8°≥θ1≥1°.
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Im vorstehend unter (5) beschriebenen Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuse wird es dadurch, dass der Innenzylinder so ausgebildet ist, dass für den Öffnungswinkel θ1 des Strömungswegs mit kleinem Durchmesser 8°≥θ1≥1° zutrifft, möglich, noch effektiver das Auftreten von Gegenströmung im Mittelteil zu unterbinden, während Fluidenergieverluste des durch den Strömungsweg mit kleinem Durchmesser im Inneren des Innenzylinders strömenden Druckfluids beschränkt werden.
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(6) Ein Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuse einer weiteren Ausgestaltung erfüllt hinsichtlich (2) bis (5) die Bedingung, dass, wenn der Öffnungswinkel des Strömungswegs mit kleinem Durchmesser θ1 ist und der Öffnungswinkel des Druckfluidzufuhrströmungswegs des Durchmesseraufweitungsteils θ2 ist, θ2≥θ1 zutrifft.
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Im vorstehend unter (6) beschriebenen Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuse wird es dadurch, dass das Verhältnis zwischen dem Öffnungswinkel θ1 des Strömungswegs mit kleinem Durchmesser des Innenzylinders und dem Öffnungswinkel θ2 des Druckfluidzufuhrströmungswegs des Durchmesseraufweitungsteils des Ausstoßrohrteils θ2≥θ1 zutrifft, möglich, noch effektiver das Auftreten von Gegenströmung im Mittelteil zu unterbinden, während Fluidenergieverluste des durch den Strömungsweg mit kleinem Durchmesser im Inneren des Innenzylinders strömenden Druckfluids beschränkt werden.
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(7) In einem Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuse einer weiteren Ausgestaltung steht hinsichtlich (1) bis (6) beim Innenzylinder der Gesamtumfang des auf der Eingangsseite des Ausstoßrohrteils angeordneten Vorderendes (Vorderende 25a) mit dem Ausstoßrohrteil in Kontakt.
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Im vorstehend unter (7) beschriebenen Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuse strömt das Druckfluid nicht zwischen der Außenumfangsfläche des Innenzylinders und der Innenumfangsfläche des Ausstoßrohrteils, sondern es wird ermöglicht, dass die Gesamtmenge des Druckfluids durch den Strömungsweg mit kleinem Durchmesser des Innenzylinders strömt und ein Auftreten von Gegenströmung im Mittelteil unterbunden wird.
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(8) In einem Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuse einer weiteren Ausgestaltung umfasst hinsichtlich (7) der Ausstoßrohrteil an der Innenumfangsfläche (Innenumfangsfläche 10a) des Ausstoßrohrteils ein vom Mittelpunkt der Achse (Achse O2) radial außenseitigen abgesenkten Stufenteil (Stufenteil 10e) und das Vorderende des Innenzylinders ist dem Stufenteil gegenüberliegend näher an der Ausgangsseite des Ausstoßrohrteils als der Stufenteil angeordnet.
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Im vorstehend unter (8) beschriebenen Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuse können die Innenumfangsfläche des Innenzylinders und die Innenumfangsfläche des Durchmesseraufweitungsteils des Ausstoßrohrteils glatt miteinander verbunden sein und durch das Vorderende des Innenzylinders kann das Auftreten von nicht stationärer Interferenz wie z. B. Potenzialinterferenz unterbunden werden. Dadurch kann das Auftreten von Fluidenergieverlusten des Druckfluids effektiver begrenzt werden.
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(9) In einem Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuse einer weiteren Ausgestaltung umfasst der Innenzylinder hinsichtlich (1) bis (8) einen von der Außenumfangsfläche (Außenumfangsfläche 25f) des Innenzylinders vom Achsenmittelpunkt radial außenseitig vorstehenden ersten Flanschteil (erster Flanschteil 25c) und das Ausstoßrohrteil umfasst einen vom Ausgangsende (Ausgangsende 10c) des Ausstoßrohrteils vom Achsenmittelpunkt radial außenseitig vorstehenden zweiten Flanschteil (zweiter Flanschteil 10d), wobei der erste Flanschteil des Innenzylinders zwischen dem zweiten Flanschteil des Ausstoßrohrteils und einem Flanschteil (Flanschteil 31a) eines mit dem Ausgangsende des Ausstoßrohrteils verbundenen Verbindungsrohrs (Verbindungsrohr 31) eingeklemmt gehalten wird.
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Im vorstehend unter (9) beschriebenen Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuse ist es dadurch, dass der erste Flanschteil vom zweiten Flanschteil des Ausstoßrohrteils und dem Flanschteil des Verbindungsrohrs eingeklemmt gehalten wird, nicht nötig, den Innenzylinder durch Schweißen oder dergleichen anzubringen, sondern es wird möglich, den Innenzylinder einfach und präzise an einer bestimmten Stelle angeordnet anzubringen.
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(10) In einem Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuse einer weiteren Ausgestaltung umfasst der Innenzylinder hinsichtlich (9) zusätzlich einen sich im Innenströmungsweg des Verbindungsrohrs erstreckenden Erstreckungsteil (Erstreckungsteil 25e).
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Im vorstehend unter (10) beschriebenen Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuse kann die Länge des Innenzylinders lang ausgestaltet sein. Dadurch kann die Fluidenergie des vom Laufrad austretenden Druckfluids noch vorteilhafter gesteuert werden und es wird ein noch effizienteres und effektiveres Verwirklichen eines Beschränkens des Druckverlusts des Druckfluids ermöglicht.
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(11) In einem Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuse einer weiteren Ausgestaltung ist hinsichtlich (1) bis (6) zwischen der Außenumfangsfläche des Innenzylinders und der Innenumfangsfläche des Ausstoßrohrteils ein Druckfluid leitender Außenseitenströmungsweg (Außenseitenströmungsweg R2") ausgebildet.
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Im vorstehend unter (11) beschriebenen Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuse können der Strömungsweg mit kleinem Durchmesser im Inneren des Innenzylinders und der Außenseitenströmungsweg zwischen der Außenumfangsfläche des Innenzylinders und der den Druckfluidzufuhrströmungsweg bildenden Innenumfangsfläche des Ausstoßrohrteils getrennt ausgebildet werden. Während zugelassen wird, dass das Druckfluid durch den Außenseitenströmungsweg auf der Außenseite des Innenzylinders strömt, wird es möglich, dass durch das Strömen des Druckfluids durch den Strömungsweg mit kleinem Durchmesser im Inneren des Innenzylinders unterbunden wird, dass in der Drehströmung des Druckfluids Gegenströmung entsteht.
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Zudem entsteht dadurch, dass das komprimierte Druckfluid durch den Außenseitenströmungsweg auf der Außenseite des Innenzylinders strömt, weniger nicht stationäre Interferenz wie z. B. Potenzialinterferenz, Rückströmungsinterferenz oder Nachströmungsinterferenz durch das Bereitstellen des Innenzylinders. Somit kann der Effekt des Begrenzens des Druckverlusts des Druckfluids erhöht werden und es kann ein weiteres Verbessern der Luftzufuhrleistung/Luftzufuhreffizienz erreicht werden.
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(12) In einem Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuse einer weiteren Ausgestaltung umfasst hinsichtlich (11) der Innenzylinder zusätzlich mindestens einen mit der Innenumfangsfläche des Ausstoßrohrteils und der Außenumfangsfläche des Innenzylinders verbunden am Außenseitenströmungsweg angeordneter Innenzylinderstützteil (Innenzylinderstützteil 30), der aus plattenförmigem Material besteht, das sich von der Eingangsseite des Ausstoßrohrteils zur Ausgangsseite hin erstreckt.
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Im vorstehend unter (12) beschriebenen Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuse ist es möglich, den Innenzylinder durch die Innenzylinderstützteile gestützt an einer bestimmten Stelle anzuordnen, während Fluidenergieverluste des durch den Außenseitenströmungsweg strömenden Druckfluids gering gehalten werden. Weiterhin wird es durch das Bereitstellen der Innenzylinderstützteile im Außenseitenströmungsweg möglich, die Strömungsmenge des durch den Strömungsweg mit kleinem Durchmesser des Innenzylinders strömenden Druckfluids relativ zu erhöhen.
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Dadurch wird ein Verwirklichen einer geschmeidigen Strömung des Druckfluids mit geringerer Strömungsgeschwindigkeitsverteilung möglich und es wird möglich, Verluste der Fluidenergie des vom Laufrad austretenden Druckfluids zu beschränken.
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(13) In einem Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuse einer weiteren Ausgestaltung weist hinsichtlich (12) der mindestens eine Innenzylinderstützteil einen Konvexflächenteil (Konvexflächenteil 30c) auf, dessen Vorderkante (Vorderkante 30a) auf der oberen Strömungsseite der Druckfluidströmung konvex ausgebildet ist.
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Im vorstehend unter (13) beschriebenen Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuse kann dadurch, dass das Vorderende des den Innenzylinder stützenden Innenzylinderstützteils konvex geformt ist, das Auftreten von nicht stationärer Interferenz wie z. B. Potenzialinterferenz durch das Innenzylinderstützteil erschwert werden, auch wenn Druckfluid durch den Außenseitenströmungsweg strömt.
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(14) In einem Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuse einer weiteren Ausgestaltung ist hinsichtlich (12) und (13) die Vorderkante des mindestens einen Innenzylinderstützteils näher als die Hinterkante (Hinterkante 30b) an der Stromaufwärtsseite der Drehrichtung des Druckfluids angeordnet.
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Im vorstehend unter (14) beschriebenen Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuse kann dadurch, dass die Innenzylinderstützteile so an die Drehrichtung der Drehströmung des Druckfluids angepasst sind, dass ihre Vorderenden näher als ihre Hinterenden an der Stromaufwärtsseite der Drehrichtung des Druckfluids angeordnet sind und schräg zur Achse bereitgestellt sind, nicht stationäre Interferenz wie z. B. Potenzialinterferenz durch Innenzylinderstützteile weiter beschränkt werden und im Außenseitenströmungsweg kann eine geschmeidige Druckfluidströmung verwirklicht werden.
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(15) In einem Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuse einer weiteren Ausgestaltung ist hinsichtlich (12) bis (14) der mindestens eine Innenzylinderstützteil flügelförmig.
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Im vorstehend unter (15) beschriebenen Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuse kann dadurch, dass die Innenzylinderstützteile flügelförmig sind, das Auftreten von nicht stationärer Interferenz wie z. B. Potenzialinterferenz oder Rückstrominterferenz durch das Innenzylinderstützteil erschwert werden, auch wenn Druckfluid durch den Außenseitenströmungsweg strömt. Dadurch kann im Außenseitenströmungsweg eine geschmeidige Druckfluidströmung erzielt werden.
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(16) Der Zentrifugalkompressor einer Ausgestaltung umfasst ein unter (1) bis (15) beschriebenes Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuse.
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Im vorstehend unter (16) beschriebenen Zentrifugalkompressor können die Wirkungen des unter (1) bis (15) beschriebenen Zentrifugalkompressor-Spiralgehäuses erzielt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Turbolader (Kompressor)
- 2
- Turbine
- 4
- Drehachse
- 5
- Zentrifugalkompressor (Kompressor)
- 6
- Laufrad
- 10
- Ausstoßrohrteil
- 10a
- Innenumfangsfläche
- 10b
- Eingang, Eingangsende
- 10c
- Ausgang, Ausgangsende
- 10d
- zweiter Flanschteil
- 10e
- Stufenteil
- 17
- Kompressorgehäuse (Spiralgehäuse)
- 18
- Nabe
- 19
- Laufradlaufschaufeln
- 25
- Innenzylinder
- 25a
- Vorderende
- 25b
- Hinterende
- 25c
- erster Flanschteil
- 25e
- Erstreckungsteil
- 26
- Luftzufuhrstruktur (Spiralgehäuse)
- 27
- Durchmesseraufweitungsteil (Expansionsteil)
- 29
- Spiralteil
- 30
- Innenzylinderstützteil
- 30a
- Vorderkante
- 30b
- Hinterkante
- 30c
- Konvexflächenteil
- 31
- Verbindungsrohr
- 31a
- Flanschteil
- A
- Fluid (Luft)
- A'
- Druckfluid (Druckluft)
- O1
- Achse
- O2
- Achse
- R1
- Saugströmungsweg
- R2
- Druckfluidzufuhrströmungsweg
- R2'
- Strömungsweg mit kleinem Durchmesser
- R2"
- Außenseitenströmungsweg
- r1
- Spiralströmungsweg
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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