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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Radialverdichter mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Ein solcher Radialverdichter ist aus der
JP 2009 191 635 A bekannt. Derartige Radialverdichter werden für Turbolader, Gasturbinen, industrielle Pneumatiksysteme und dergleichen eingesetzt.
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Ein ähnlicher Radialverdichter ist aus der
JP 2009 209 694 A bekannt.
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Technischer Hintergrund
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Es folgt eine kurze Beschreibung einer allgemeinen Konstruktion eines Radialverdichters, der für einen Turbolader, wie beispielsweise einen Fahrzeug-Turbolader, eingesetzt wird.
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Der Radialverdichter enthält im Allgemeinen ein Gehäuse. Das Gehäuse weist eine Ummantelung (Wandfläche) an seiner Innenseite auf. Des Weiteren ist ein Flügelrad drehbar im Inneren der Ummantelung des Gehäuses so vorhanden, dass es um die Achse des Flügelrades herum gedreht werden kann. Das Flügelrad enthält eine Scheibe (Nabenscheibe), die um die Achse des Flügelrades herum gedreht werden kann, sowie mehrere Flügel, die in Intervallen an der Außenumfangsfläche der Scheibe vorhanden sind.
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Eine Ansaugöffnung ist in der Außenwand des Gehäuses ausgebildet. Die Ansaugöffnung befindet sich an der Einlassseite des Flügelrades und saugt ein Gas, beispielsweise Luft, an. Des Weiteren ist ein Luft-Ausstoßkanal in dem Gehäuse ausgebildet. Der Luft-Ausstoßkanal ist an der Auslassseite des Flügelrades vorhanden und stößt die verdichtete Luft aus. Des Weiteren ist eine Ausstoßöffnung an einer geeigneten Position an der Außenwand des Gehäuses ausgebildet. Die Ausstoßöffnung steht mit dem Luft-Ausstoßkanal in Verbindung. Die verdichtete Luft tritt durch den Luft-Ausstoßkanal hindurch und wird über die Ausstoßöffnung ausgestoßen.
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Das Flügelrad dreht sich, wenn der Radialverdichter betrieben wird. Die Drehung ermöglicht es, die Luft, die über die Ansaugöffnung in das Flügelrad angesaugt wird, unter Nutzung von Zentrifugalkraft zu verdichten und die verdichtete Luft an der Ausstoßöffnung über den Luft-Ausstoßkanal aus dem Gehäuse auszustoßen.
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Patentdokument 1 bis Patentdokument 3 offenbaren herkömmliche Technologie bezüglich der vorliegenden Erfindung.
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Liste der Anführungen
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Patentdokumente
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- Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsveröffentlichung JP 2009 - 209 694 A
- Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsveröffentlichung JP 2004 - 279 31 A
- Patentdokument 3: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsveröffentlichung JP 000H09310699 A
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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In den letzten Jahren ist ein zunehmender Bedarf dahingehend entstanden, einen Betriebsbereich eines Radialverdichters zur Seite seiner niedrigeren Durchflussrate hin zu erweitern und einen Schwall bzw. Druckstoß (surge) in dem Radialverdichter zu verhindern.
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Angesichts dessen besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Radialverdichter zu schaffen, mit dem ein Betriebsbereich zur Seite seiner niedrigeren Durchflussrate hin erweitert werden kann.
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Lösung des Problems
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Radialverdichter geschaffen, der zum Verdichten eines Gases mit Zentrifugalkraft eingerichtet ist und der ein Gehäuse, ein Flügelrad, das drehbar in dem Gehäuse vorhanden ist und eine Scheibe, die um eine Achse des Flügelrades herum gedreht werden kann, sowie mehrere Flügel aufweist, die an einer Außenumfangsfläche der Scheibe in Intervallen in einer Umfangsrichtung der Scheibe vorhanden sind, eine Ansaugöffnung, die an einer Einlassseite des Flügelrades ausgebildet und zum Ansaugen des Gases eingerichtet ist, sowie einen aufgeweiteten Abschnitt enthält, der zwischen der Ansaugöffnung und dem Flügelrad ausgebildet ist und einen zylindrischen Raum bildet. Dabei hat der aufgeweitete Abschnitt einen Innendurchmesser, der größer ist als ein Innendurchmesser der Ansaugöffnung und wenigstens zwei mal so groß wie ein Einlassdurchmesser des Flügelrades.
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Im Rahmen der Patentbeschreibung und des Schutzumfangs der Ansprüche der vorliegenden Anmeldung steht „Gas“ für einen Begriff, der Luft, Stickstoffgas, Wasserstoffgas und dergleichen einschließt. Des Weiteren steht „Achse“ für die Achse des Flügelrades, „axiale Richtung“ steht für die axiale Richtung des Flügelrades und „radiale Richtung“ steht für die radiale Richtung des Flügelrades. Des Weiteren steht „stromauf“ bzw. „vorgelagert“ für stromauf bzw. vorgelagert in der Strömungsrichtung des Haupt-Gasstroms gesehen, und „stromab“ bzw. „nachgelagert“ steht für stromab bzw. nachgelagert in der Strömungsrichtung des Haupt-Gasstroms gesehen.
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Ein Verhältnis eines Abstandes von einer Vorderkante jedes Flügels zu dem aufgeweiteten Abschnitt in der axialen Richtung zu einer axialen Länge des Flügels kann in einem Bereich von 1,0 bis 6,0 liegen.
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Dabei steht im Rahmen der Patentbeschreibung und des Schutzumfangs der Patentansprüche der vorliegenden Anmeldung die „axiale Länge des Flügels“ für die Länge von einem vorderen Ende (äußeren Ende) einer Vorderkante des Flügels bis zu einem Naben-Ende (unteren Ende) einer Hinterkante des Flügels. Wenn mehrere Typen von Flügeln mit unterschiedlichen axialen Längen vorhanden sind, steht die axiale Länge für die axiale Länge des längsten Flügels.
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Ein Verhältnis einer axialen Länge des aufgeweiteten Abschnitts zu einer axialen Länge jedes Flügels kann in einem Bereich von 0,5 bis 5,0 liegen.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann verhindert werden, dass sich der Rückwärtsstrom-Bereich, der dem Flügelrad in der Nähe der Ausgleichskammer vorgelagert ist, in der Stromauf-Richtung ausdehnt. Dementsprechend ist es möglich, den Betriebsbereich des Radialverdichters zur Seite seiner niedrigeren Durchflussrate hin zu erweitern und den Druckstoß in dem Radialverdichter ausreichend zu verhindern.
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Figurenliste
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- 1(a) und 1 (b) sind schematische Darstellungen, die einen Rückwärtsstrom-Bereich zeigen, der einem Flügelrad in der Nähe einer Ausgleichskammer vorgelagert ist, wobei 1(a) einen Fall zeigt, in dem zwischen einer Ansaugöffnung und dem Flügelrad kein aufgeweiteter Abschnitt ausgebildet ist, der einen zylindrischen Raum bildet, und 1(b) einen Fall zeigt, in dem der aufgeweitete Abschnitt zwischen diesen ausgebildet ist.
- 2 ist eine Schnittansicht eines Radialverdichters einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils des Radialverdichters der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 4 ist eine Schnittansicht eines Radialverdichters einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Zunächst werden neue Erkenntnisse beschrieben, die gewonnen wurden, um einen Betriebsbereich eines Radialverdichters zur Seite seiner niedrigen Durchflussrate hin zu erweitern. 1(a) und 1(b) sind schematische Darstellungen, die einen Rückwärtsstrom-Bereich R zeigen, der einem Flügelrad 41 in der Nähe der Ausgleichskammer vorgelagert ist. 1(a) zeigt einen Fall, in dem zwischen einer Ansaugöffnung 49 und dem Flügelrad 41 kein aufgeweiteter Bereich 43 ausgebildet ist, der einen zylindrischen (ringförmigen) Raum S bildet, während 1(b) einen Fall zeigt, in dem der aufgeweitete Abschnitt 43 zwischen diesen ausgebildet ist. Der Rückwärtsstrom-Bereich R in 1(a) und 1(b) wird jeweils anhand von Druckverteilung bestimmt, die mittels eines dreidimensionalen CFD-Verfahrens (Computational Fluid Dynamics method) bei gleichbleibender Viskosität analysiert wird.
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Ein Ergebnis der Analyse besteht in der Erkenntnis, dass, wenn ein aufgeweiteter Abschnitt mit einem entsprechenden Innendurchmesser zwischen der Ansaugöffnung und dem Flügelrad ausgebildet ist, der Druck eines Raums in der Nähe einer Wandfläche im Inneren des aufgeweiteten Abschnitts 43 zunimmt, und dass durch diese Zunahme gegenüber dem Fall, in dem der aufgeweitete Abschnitt nicht ausgebildet ist (siehe 1(a)), verhindert werden kann, dass sich der Rückwärtsstrom-Bereich, der dem Flügelrad in der Nähe der Ausgleichskammer vorgelagert ist, in der Stromauf-Richtung ausdehnt. Ein denkbarer Grund dafür wird dem Raum S in der Nähe der Wandfläche des aufgeweiteten Abschnitts 43 zugeschrieben, der als ein sogenannter Dämpfer wirkt und Druckenergie eines Rückwärtsstroms aufnimmt. Dabei steht der oben erwähnte entsprechende Innendurchmesser für einen Durchmesser, der größer ist als ein Innendurchmesser der Ansaugöffnung 49 und wenigstens zwei mal so groß wie ein Einlassdurchmesser des Flügelrades 41. Des Weiteren ist ein Einlass-Verjüngungsabschnitt 45 an einer Einlassseite (d.h. einer Stromauf-Seite) des aufgeweiteten Abschnitts 43 ausgebildet, während ein Auslass-Verjüngungsabschnitt 47 an einer Auslassseite (d.h. einer Stromab-Seite) des aufgeweiteten Abschnitts 43 ausgebildet ist. Der Einlass-Verjüngungsabschnitt 45 hat einen Innendurchmesser, der zu seinem stromauf liegenden Ende hin allmählich kleiner wird, während der Auslass-Verjüngungsabschnitt 47 einen Innendurchmesser hat, der zu seinem stromab liegenden Ende hin allmählich kleiner wird. Des Weiteren ist ein Diffusorkanal 47, über den durch das Flügelrad 41 verdichtete Luft ausgestoßen wird, an einer Auslassseite des Flügelrades 41 ausgebildet.
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Erste Ausführungsform
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Unter Bezugnahme auf 2 und 3 wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In den Zeichnungen kennzeichnen Bezugszeichen „FF“, „FR“, „B1“ und „B2“ eine Vorwärtsrichtung, eine Rückwärtsrichtung, eine axiale Richtung eines Flügelrades bzw. eine radiale Richtung des Flügelrades.
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Ein Radialverdichter 1 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, wie in 2 und 3 dargestellt, so eingerichtet, dass er Luft (ein Beispiel für ein Gas) A mit Zentrifugalkraft verdichtet. Der Radialverdichter 1 wird beispielsweise für einen Fahrzeug-Turbolader, eine Gasturbine und ein industrielles Pneumatiksystem eingesetzt.
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Der Radialverdichter 1 enthält ein Gehäuse 3. Das Gehäuse 3 enthält einen Gehäuse-Hauptkörper 5, der eine Ummantelung (Innenwand) 5s an seiner Innenseite aufweist, und eine Dichtungsplatte 7, die an einer Rückseite des Gehäuse-Hauptkörpers 5 vorhanden ist. Die Dichtungsplatte 7 ist integral mit einem Gehäuse 9 eines Turboladers verbunden.
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Ein Flügelrad 11 ist drehbar im Inneren der Ummantelung 5s des Gehäuse-Hauptkörpers 5 vorhanden. Das Flügelrad 11 enthält eine Scheibe (Nabenscheibe) 13, durchgehende Flügel bzw. Vollflügel 19 und Teil- bzw. Zwischenflügel 21.
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Das heißt, die Scheibe (Nabenscheibe) 13 ist im Inneren der Ummantelung 5s des Gehäuse-Hauptkörpers 5 vorhanden. Die Scheibe 13 kann um eine Achse 11c des Flügelrades 11 herum gedreht werden. Die Scheibe 13 ist über eine Befestigungsmutter 17 mit einem Endabschnitt einer Rotorwelle (Turbinenwelle) 15 verbunden. Die Rotorwelle ist drehbar an dem Gehäuse 9 vorhanden und dreht sich zusammen mit der Scheibe 13. Die Scheibe 13 enthält eine Außenumfangsfläche (Nabenfläche) 13f sowie eine hintere Fläche 13d, die der Dichtungsplatte 7 gegenüberliegt. Die Außenumfangsfläche 13f verläuft gekrümmt von der axialen Richtung B1 zu der radialen Richtung B2 des Flügelrades 11. Dabei wird die Rotorwelle 15 mittels Drehkraft gedreht, die von einem anderen Flügelrad (nicht dargestellt) übertragen wird, das mit dem anderen Ende der Rotorwelle 15 verbunden ist.
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Die Flügel 19 und die Flügel 21 sind an der Außenumfangsfläche 13f der Scheibe 13 vorhanden. Die axiale Länge jedes Flügels 19 unterscheidet sich von der jedes Flügels 21. Die Flügel 19 sind sogenannte durchgehende Flügel bzw. Vollflügel, während die Flügel 21 sogenannte Teil- bzw. Zwischenflügel sind. Die Flügel 19 und die Flügel 21 sind abwechselnd in Intervallen in der Umfangsrichtung angeordnet. Das heißt, jeder Flügel 21 befindet sich zwischen den zwei entsprechenden benachbarten Flügeln 19, während sich jeder Flügel 19 desgleichen zwischen den zwei entsprechenden benachbarten Flügeln 21 befindet. Eine Vorderkante 19a jedes Flügels 19 befindet sich des Weiteren weiter stromauf (vorn) als eine Vorderkante 21a jedes Flügels 21. Andererseits befinden sich eine Hinterkante 19b jedes Flügels 19 und eine Hinterkante 21b jedes Flügels 21 an der gleichen Position in der axialen Richtung B1 und in der radialen Richtung B2. Des Weiteren erstreckt sich ein Ende 19t jedes Flügels 19 in der radialen Richtung an der Ummantelung 5s des Gehäuse-Hauptkörpers 5 entlang. Desgleichen erstreckt sich ein Ende 21t jedes Flügels 21 in der radialen Richtung an der Ummantelung 5s entlang. Es ist zu bemerken, dass anstelle der Flügel 19, 21 mit unterschiedlicher axialer Länge Flügel (nicht dargestellt) eingesetzt werden können, die gleiche axiale Länge haben.
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Eine zylindrische Verkleidung 23 ist dem Einlass des Flügelrades 11 an der Außenwand des Gehäuse-Hauptkörpers 5 so vorgelagert, dass die Verkleidung 23 mit dem Einlass des Flügelrades 11 in Verbindung steht. Die Verkleidung 23 weist Ansaugöffnung 25, über die die Luft A angesaugt wird, an ihrer vorderen Endseite (der linken Seite in 2) auf. Die Ansaugöffnung 25 kann mit einem Luftfilter (nicht dargestellt), der zum Filtern der Luft eingerichtet ist, über ein Rohr (nicht dargestellt) verbunden sein.
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Ein Diffusorkanal 27 ist als ein Luftausstoßkanal in dem Gehäuse-Hauptkörper 5 (Gehäuse 3) an der Auslassseite (unmittelbar nachgelagerten Seite) des Flügelrades 11 ausgebildet. Des Weiteren ist ein Spiralkanal 29 an einer Außenumfangsseite eines Außenumfangs des Diffusorkanals 27 ausgebildet. Der Diffusorkanal 27 ist wie ein Ring geformt und dient dazu, die verdichtete Luft auszustoßen und dabei die Geschwindigkeit der Luft zu reduzieren. Der Spiralkanal 29 ist wie eine Spirale geformt und steht mit dem Diffusorkanal 27 in Verbindung. Eine Ausstoßöffnung 31 ist in der Außenwand des Gehäuse-Hauptkörpers 5 ausgebildet. Die Ausstoßöffnung 31 ist so ausgebildet, dass die Ausstoßöffnung 31 mit dem Spiralkanal 29 und dem Diffusorkanal 27 in Verbindung steht, und ist zum Ausstoßen der Luft eingerichtet. Die Ausstoßöffnung 27 kann mit einem Ansaugkrümmer (nicht dargestellt) eines Verbrennungsmotors über ein Rohr (nicht dargestellt) verbunden sein.
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Die folgende Beschreibung bezieht sich auf einen Hauptteil der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Ein aufgeweiteter Abschnitt 33 ist, wie in 2 dargestellt, in der Mitte der Verkleidung 23 ausgebildet. Das heißt, der aufgeweitete Abschnitt 33 ist zwischen der Ansaugöffnung 25 und dem Flügelrad 11 ausgebildet. Der aufgeweitete Abschnitt 33 enthält wenigstens eine zylindrische (ringförmige) Wandfläche 33f und bildet einen zylindrischen (ringförmigen) Raum S. Das heißt, die Umgebung der Wandfläche 33f des aufgeweiteten Abschnitts 33 (einschließlich der Umgebung einer Wandfläche 35f eines Einlass-Verjüngungsabschnitts 35 und der Umgebung einer Wandfläche 37f eines Auslass-Verjüngungsabschnitts 37) bildet den Raum S mit einem Innendurchmesser, der einem Innendurchmesser De der Ansaugöffnung 25 gleich ist. Der Einlass-Verjüngungsabschnitt 35 ist an einer Einlassseite des aufgeweiteten Abschnitts 33 in der Verkleidung 23 ausgebildet. Der Einlass-Verjüngungsabschnitt 35 ist im Anschluss an den aufgeweiteten Abschnitt 33 ausgebildet. Der Innendurchmesser des Einlass-Verjüngungsabschnitts 35 wird zu seinem stromauf liegenden (vorderen) Ende hin allmählich kleiner. Der Auslass-Verjüngungsabschnitt 37 ist an einer Auslassseite des aufgeweiteten Abschnitts 33 in der Verkleidung 23 ausgebildet. Der Auslass-Verjüngungsabschnitt 37 ist im Anschluss an den aufgeweiteten Abschnitt 33 ausgebildet. Der Innendurchmesser des Auslass-Verjüngungsabschnitts 37 wird zu seinem stromab liegenden (hinteren) Ende hin allmählich kleiner.
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Ein Innendurchmesser Dm des aufgeweiteten Abschnitts 33 ist auf einen Wert festgelegt, der größer ist als der Innendurchmesser De der Ansaugöffnung 25, und 2,0- bis 4,0-mal so groß wie ein Einlassdurchmesser Di des Flügelrades 11. Der Innendurchmesser Dm ist wie oben beschrieben festgelegt, um die oben beschriebenen neuen Erkenntnisse zur Anwendung zu bringen. Der Grund dafür, dass der Innendurchmesser Dm nicht größer ist als das 4-fache des Einlassdurchmessers Di des Flügelrades 11, besteht hingegen darin, dass, wenn der Innendurchmesser Dm auf einen Wert festgelegt wird, der größer ist als das 4-fache des Innendurchmessers D1, die Größe des Radialverdichters 1 zunimmt und es schwierig ist, den Radialverdichter 1 kompakt auszuführen.
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Wenn Bezugszeichen Ls die axiale Länge jedes Flügels 19 bezeichnet und Bezugszeichen Lt den Abstand von der Vorderkante 19a jedes Flügels 19 zu dem aufgeweiteten Abschnitt 33 in der axialen Richtung B1 des Flügelrades 11 bezeichnet, ist ein Verhältnis (Lt/Ls) des Abstandes Lt zu der axialen Länge Ls auf einen Bereich von 1,0 bis 6,0, oder vorzugsweise auf einen Bereich von 1,5 bis 4,0 festgelegt. Der Grund dafür, dass das Verhältnis (Lt/Ls) auf einen Wert nicht unter 1,0 festgelegt ist, besteht darin, dass, wenn das Verhältnis (Lt/Ls) auf einen Wert unter 1,0 festgelegt wird, der Abstand zwischen dem Flügelrad 11 und dem aufgeweiteten Abschnitt 33 zu kurz wird und die Leistung des Radialverdichters 1 erheblich eingeschränkt wird. Der Grund dafür, dass das Verhältnis (Lt/Ls) auf einen Wert nicht über 6,0 festgelegt ist, besteht hingegen darin, dass, wenn das Verhältnis (Lt/Ls) auf einen Wert über 6,0 festgelegt wird, der Abstand zwischen dem Flügelrad 11 und dem aufgeweiteten Abschnitt 33 zu groß wird und es schwierig ist, den Radialverdichter 1 kompakt auszuführen.
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Ein Verhältnis (Lm/Ls) einer axialen Länge Lm des aufgeweiteten Abschnitts 33 zu der axialen Länge Ls jedes Flügels 19 wird auf einen Bereich von 0,5 bis 5,0 oder vorzugsweise auf einen Bereich von 0,5 bis 2,5 festgelegt. Der Grund dafür, dass das Verhältnis (Lm/Ls) auf einen Wert nicht unter 0,5 festgelegt wird, besteht darin, dass, wenn das Verhältnis (Lm/Ls) auf einen Wert unter 0,5 festgelegt wird, die axiale Länge Lm des aufgeweiteten Abschnitts 33 zu kurz wird und es damit dem Raum S erschwert wird, die sogenannte Dämpffunktion zum Aufnehmen der Druckenergie des Rückwärtsstroms zu erfüllen. Der Grund dafür, dass das Verhältnis (Lm/Ls) auf einen Wert nicht über 5,0 festgelegt wird, besteht hingegen darin, dass, wenn das Verhältnis (Lm/Ls) auf einen Wert über 5,0 festgelegt wird, die Größe des Radialverdichters 1 zunimmt und es schwierig ist, den Radialverdichter 1 kompakt auszuführen.
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Im Folgenden werden die Funktion und die Effekte der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Durch die Drehkraft des anderen Flügelrades wird die Rotorwelle 15 gedreht, und das Flügelrad 11 dreht sich zusammen mit der Rotorwelle 15. Aufgrund der Drehung des Laufrades 11 wird die Luft A über die Ansaugöffnung 25 zu dem Flügelrad 11 angesaugt, und damit wird Zentrifugalkraft auf die Luft A ausgeübt. Dadurch kann die Luft A verdichtet werden. Des Weiteren kann die verdichtete Luft A an der Ausstoßöffnung 31 über den Diffusorkanal 27 und den Spiralkanal 29 aus dem Gehäuse 3 ausgestoßen werden.
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Des Weiteren ist der aufgeweitete Abschnitt 33 in Form des zylindrischen Raums zwischen der Ansaugöffnung 25 und dem Laufrad 11 ausgebildet. Der Innendurchmesser Dm des aufgeweiteten Abschnitts 33 ist größer als der Innendurchmesser De der Ansaugöffnung 25 und ist wenigstens zwei mal so groß wie der Innendurchmesser Di des Laufrades 11. Daher ist es, wie aus den oben aufgeführten neuen Erkenntnissen ersichtlich wird, möglich, zu verhindern, dass sich der Rückwärtsstrom-Bereich, der dem Flügelrad 11 in der Nähe der Ausgleichskammer vorgelagert ist, in der Stromauf-Richtung ausdehnt.
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Dementsprechend kann mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Druckstoß in dem Radialverdichter 1 ausreichend verringert werden, und der Betriebsbereich des Radialverdichters 1 kann zur Seite seiner niedrigeren Durchflussrate hin ausgedehnt werden. Das heißt, da das Verhältnis (Lt/Ls) des Abstandes Lt zu der axialen Länge Ls auf den Bereich von 1,0 bis 6,0 festgelegt ist und das Verhältnis (Lm/Ls) der axialen Länge Lm zu der axialen Länge Ls auf den Bereich von 0,5 bis 5,5 festgelegt ist, kann mit der ersten Ausführungsform eine Zunahme der Größe des Radialverdichters 1 verhindert werden und kann der Radialverdichter 1 kompakt ausgeführt werden.
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Zweite Ausführungsform
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Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. In der Zeichnung kennzeichnet Bezugszeichen „FF“ die Vorwärts-Richtung, und Bezugszeichen „FR“ kennzeichnet die Rückwärts-Richtung.
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Ein Radialverdichter 39 einer zweiten Ausführungsform ist, wie in 4 gezeigt, zum Verdichten von Luft A mit Zentrifugalkraft eingerichtet, und er hat einen Aufbau, der dem des Radialverdichters 1 der ersten Ausführungsform gleicht. Dementsprechend wird wie bei der ersten Ausführungsform der Radialverdichter 39 für einen Fahrzeug-Turbolader, eine Gasturbine, ein industrielles Pneumatiksystem und dergleichen eingesetzt. Die folgende Beschreibung bezieht sich lediglich auf Teile des Aufbaus des Radialverdichters 39, die sich von denen des Aufbaus des Radialverdichters 1 unterscheiden. Von den mehreren Komponenten des Radialverdichters 39 werden diejenigen, die ihren Gegenstücken in dem Radialverdichter 1 entsprechen, in der Zeichnung mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Bei dem Radialverdichter 39 der zweiten Ausführungsform fällt die zylindrische Verkleidung 23 weg. Dementsprechend ist die Ansaugöffnung 25 stromauf von dem Einlass des Flügelrades 11 in der Außenfläche des Gehäuses 3 (an der Vorderseite der Außenwand des Gehäuses 3) ausgebildet. Dadurch ist der aufgeweitete Abschnitt 33 zwischen der Ansaugöffnung 25 und dem Flügelrad 11 in dem Gehäuse 3 ausgebildet. Wie bei der ersten Ausführungsform ist der Einlass-Verjüngungsabschnitt 35 an der Einlassseite (unmittelbar vorgelagerten Seite) des aufgeweiteten Abschnitts 33 in dem Gehäuse 3 so ausgebildet, dass sich der Einlass-Verjüngungsabschnitt 35 an den Einlass desselben anschließt. Der Auslass-Verjüngungsabschnitt 37 ist an der Auslassseite (unmittelbar nachgelagerten Seite) des aufgeweiteten Abschnitts 33 in dem Gehäuse 3 so ausgebildet, dass sich der Auslass-Verjüngungsabschnitt 37 an den Auslass desselben anschließt.
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In der zweiten Ausführungsform ist der Innendurchmesser Dm des aufgeweiteten Abschnitts 33 wie bei der ersten Ausführungsform auf einen Wert festgelegt, der größer ist als der Innendurchmesser De der Ansaugöffnung 25 und 2,0- bis 4,0-mal so groß wie der Einlassdurchmesser Di des Flügelrades 11. Das Verhältnis (Lt/Ls) ist auf einen Bereich von 1,0 bis 6,0 oder vorzugsweise auf einen Bereich von 1,5 bis 4,0 festgelegt. Bezugszeichen Ls kennzeichnet, wie oben beschrieben, die axiale Länge jedes Flügels 19, während Bezugszeichen Lt den Abstand von der Vorderkante 19a jedes Flügels 19 zu dem aufgeweiteten Abschnitt 33 in der axialen Richtung B1 des Flügelrades 11 kennzeichnet. Des Weiteren ist das Verhältnis (Lm/Ls) der axialen Länge Lm des aufgeweiteten Abschnitts 33 zu der axialen Länge Ls jedes Flügels 19 auf einen Bereich von 0,5 bis 5,0 oder vorzugsweise auf einen Bereich von 0,5 bis 2,5 festgelegt.
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Mit dieser Ausführungsform werden die gleiche Funktion und die gleichen Effekte wie bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt. Des Weiteren sind in dieser Ausführungsform die Ansaugöffnung 25, der aufgeweitete Abschnitt 33, der Einlass-Verjüngungsabschnitt 35 und der Auslass-Verjüngungsabschnitt 37 in dem Gehäuse 3 ausgebildet. Aus diesem Grund kann mit der vorliegenden Ausführungsform eine Zunahme der Größe des Radialverdichters 1 ausreichend verhindert werden, und der Radialverdichter 1 kann kompakter ausgeführt werden.
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Es ist zu bemerken, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Beschreibung der obenstehenden Ausführungsformen beschränkt ist, und dass die vorliegende Erfindung auf verschiedene Weise ausgeführt werden kann, indem die vorliegende Erfindung wie erforderlich abgewandelt wird. Des Weiteren ist der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht nur auf diese Ausführungsformen beschränkt.
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Beispiel
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Ein Beispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden beschrieben.
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Als ein Prototyp wurde der Radialverdichter 1 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt, während ein Radialverdichter, der durch Wegfall der Verkleidung 23 an dem Radialverdichter 1 entstand, als Vergleichserzeugnis hergestellt wurde. Die Leistung des Prototyps und die des Vergleichserzeugnisses wurden unter simulierten tatsächlichen Betriebsbedingungen getestet. Das Ergebnis des Tests bestätigte, dass die Stärke des Druckstoßes bei dem Prototyp erfolgreich um 15 % gegenüber der Stärke des Druckstoßes bei dem Vergleichserzeugnis reduziert wurde.
