DE112018002160T5

DE112018002160T5 - Zentrifugalkompressor

Info

Publication number: DE112018002160T5
Application number: DE112018002160.2T
Authority: DE
Inventors: Takahiro Ueno
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2017-04-25
Filing date: 2018-04-12
Publication date: 2020-01-02
Also published as: CN110520630A; US20200032817A1; CN110520630B; JPWO2018198808A1; JP6806243B2; WO2018198808A1; US11248629B2

Abstract

Ein Zentrifugalkompressor hat: ein Laufrad (Kompressorlaufrad (10)); einen Hauptströmungskanal (12), in welchem das Laufrad angeordnet ist und der sich in einer Drehachsenrichtung des Laufrades erstreckt; einen Hilfsströmungskanal (21), der an einer radial äußeren Seite des Laufrades in Bezug auf den Hauptströmungskanal (12) ausgebildet ist; einen stromaufwärtigen Kommunikationskanal (23), der so aufgebaut ist, dass er eine Kommunikation des Hilfsströmungskanals (21) und des Hauptströmungskanals (12) miteinander ermöglicht; einen stromabwärtigen Kommunikationskanal (22), der so aufgebaut ist, dass er eine Kommunikation des Hilfsströmungskanals (21) und des Hauptströmungskanals (12) miteinander an einer Seite ermöglicht, die näher zu dem Laufrad in Bezug auf den stromaufwärtigen Kommunikationskanal (23) ist; und einen Teilungsabschnitt (eine Rippe (6g) oder eine Finne (20)), der so aufgebaut ist, dass er den Hilfskanal (21) in der Umfangsrichtung teilt, während ein Spalt (Sa), der größer als eine Strömungskanalbreite des stromabwärtigen Kommunikationskanals (22) ist, in dem Hilfsströmungskanal (21) beibehalten bleibt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Zentrifugalkompressor, bei dem ein Hilfsströmungskanal an einer radial äußeren Seite in Bezug auf einen Hauptströmungskanal ausgebildet ist. Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität auf der Basis der am 25. April 2017 angemeldeten japanischen Patentanmeldung JP 2017-086556 , auf deren Inhalt hierbei Bezug genommen wird.
Hintergrund des Standes der Technik
In einem Zentrifugalkompressor gibt es einen Fall, bei dem ein Hilfsströmungskanal an einer radial äußeren Seite eines Hauptströmungskanals ausgebildet ist. Ein Kompressorlaufrad ist in dem Hauptströmungskanal angeordnet. Der Hauptströmungskanal und der Hilfsströmungskanal stehen miteinander durch einen stromaufwärtigen Kommunikationskanal und einen stromabwärtigen Kommunikationskanal in Kommunikation. In einem Bereich mit einer geringen Strömungsrate strömt Hochdruckluft, die durch das Kompressorlaufrad komprimiert worden ist, rückwärts durch den stromabwärtigen Kommunikationskanal und den Hilfsströmungskanal, um von dem stromaufwärtigen Kommunikationskanal zu dem Hauptströmungskanal zurückzukehren. Dadurch nimmt eine Strömungsrate anscheinend zu, und folglich wird ein Betriebsbereich an einer Seite der geringen Strömungsrate erweitert.
In einem in Patentdokument 1 beschriebenen Zentrifugalkompressor ist ein Trennabschnitt (Teilungsabschnitt) in einem Hilfsströmungskanal vorgesehen. Der Teilungsabschnitt erstreckt sich in einer Drehachsenrichtung eines Kompressorlaufrades. Der Teilungsabschnitt teilt den Hilfsströmungskanal in einer Umfangsrichtung. Luft, die durch den Hilfsströmungskanal rückwärts strömt, wendet sich in einer Drehrichtung des Kompressorlaufrades. Durch den Teilungsabschnitt wird eine Geschwindigkeitskomponente der Luft in Umfangsrichtung unterdrückt. Als ein Ergebnis wird der Druck an einer Einlassseite des Kompressorlaufrades erhöht, und folglich wird ein Betriebsbereich an einer Seite der geringen Strömungsrate weiter erweitert.
Auflistung des Standes der Technik
Patentdokumente
Patentdokument 1: japanisches Patent JP 5479021
Zusammenfassung
Technisches Problem
Wenn der Hilfsströmungskanal in der Umfangsrichtung wie in Patentdokument 1 beschrieben geteilt ist, besteht ein Risiko dahingehend, dass ein Rauschen an der Seite der geringen Strömungsrate mit höherer Wahrscheinlichkeit auftritt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Zentrifugalkompressor zu schaffen, der ein Rauschen in einem Bereich mit einer geringen Strömungsrate unterdrücken kann.
Lösung des Problems
Um das vorstehend erwähnte Problem zu lösen, wird gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Zentrifugalkompressor geschaffen, der folgendes aufweist: ein Laufrad; einen Hauptströmungskanal, in dem das Laufrad angeordnet ist, wobei der Hauptströmungskanal sich in einer Drehachsenrichtung des Laufrades erstreckt; einem Hilfsströmungskanal, der an einer radial äußeren Seite des Laufrades in Bezug auf den Hauptströmungskanal ausgebildet ist; einen stromaufwärtigen Kommunikationskanal, der so aufgebaut ist, dass er ermöglicht, dass der Hilfsströmungskanal und der Hauptströmungskanal miteinander in Kommunikation stehen; einen stromabwärtigen Kommunikationskanal, der so aufgebaut ist, dass er ermöglicht, dass der Hilfsströmungskanal und der Hauptströmungskanal miteinander an einer Seite in Kommunikation stehen, die näher zu dem Laufrad in Bezug auf den stromaufwärtigen Kommunikationskanal in Kommunikation stehen; und einen Teilungsabschnitt, der so aufgebaut ist, dass er den Hilfskanal in einer Umfangsrichtung teilt, während ein Spalt (Zwischenraum), der größer als eine Strömungskanalbreite des stromabwärtigen Kommunikationskanals ist, in dem Hilfsströmungskanal beibehalten bleibt.
Zumindest ein Teil des Zwischenraums kann an der Seite des stromabwärtigen Kommunikationskanals in Bezug auf eine Mitte des Hilfsströmungskanals in der Drehachsenrichtung angeordnet sein.
Eine Länge des Zwischenraums in der Drehachsenrichtung kann in der Drehachsenrichtung größer als oder gleich wie 40% einer Länge des Hilfsströmungskanals in der Drehachsenrichtung betragen.
Der Teilungsabschnitt kann einen ersten Teilungsabschnitt, der an der Seite des stromabwärtigen Kommunikationskanals vorgesehen ist; und einen zweiten Teilungsabschnitt umfassen, der an der Seite des stromaufwärtigen Kommunikationskanals mit dem Spalt in Bezug auf den ersten Teilungsabschnitt vorgesehen ist.
Der stromabwärtige Kommunikationskanal kann zwischen einer Vielzahl der ersten Teilungsabschnitte offen sein, die voneinander in der Umfangsrichtung beabstandet sind.
Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Zentrifugalkompressor dazu in der Lage, ein Rauschen in dem Bereich mit der geringen Strömungsrate zu vermeiden.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Turboladers.
2 zeigt eine Ausschnittansicht zur Darstellung eines Abschnittes in gestrichelter Linie aus 1.
3 zeigt eine erläuternde grafische Darstellung einer Beziehung zwischen einer Strömungsrate in einem Hauptströmungskanal und einer Strömungsrate in einem Hilfsströmungskanal.
4 zeigt eine erläuternde grafische Darstellung eines Einflusses einer Länge eines Zwischenraums zwischen Flügel und Rippen.
5 zeigt eine erläuternde Darstellung eines Abwandlungsbeispiels.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Nachstehend ist unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben. Die Maße, Materialien und anderen spezifischen numerischen Werte, die im Ausführungsbeispiel dargelegt sind, bilden lediglich Beispiele, die zum Erleichtern des Verständnisses verwendet werden, und schränken die vorliegende Erfindung nicht ein, sofern dies nicht anderweitig spezifisch dargelegt ist. Die Elemente, die im Wesentlichen die gleichen Konfigurationen und Funktionen hierbei und in den Zeichnungen haben, sind anhand gleicher Bezugszeichen bezeichnet, um deren wiederholte Beschreibung zu vermeiden. Des Weiteren ist die Darstellung von Elementen, die nicht in direkter Beziehung zu der vorliegenden Erfindung stehen, weggelassen worden.
1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Turboladers C. In der folgenden Beschreibung entspricht die Richtung, die anhand von dem in 1 gezeigten Pfeil L gezeigt ist, einer linken Seite des Turboladers C, und die in 1 anhand des Pfeiles R gezeigte Richtung entspricht einer rechten Seite des Turboladers C. In dem Turboladers C fungiert eine nachstehend beschriebene Seite eines Kompressorlaufrades 10 (Laufrad) als ein Zentrifugalkompressor. Nachstehend ist der Turbolader C als ein Beispiel des Zentrifugalkompressors beschrieben. Jedoch ist der Zentrifugalkompressor nicht auf den Turbolader C beschränkt. Der Zentrifugalkompressor kann in eine andere Vorrichtung außer dem Turbolader C eingebaut sein oder kann einzeln vorgesehen sein.
Wie dies in 1 gezeigt ist, hat der Turbolader C einen Turboladerhauptkörper 1. Der Turboladerhauptkörper 1 hat ein Lagergehäuse 2. Ein Turbinengehäuse 4 ist an der linken Seite des Lagergehäuses 2 durch eine Befestigungsschraube 3 gekuppelt. Ein Kompressorgehäuse 6 ist an der rechten Seite des Lagergehäuses 2 durch eine Befestigungsschraube 5 gekuppelt.
Das Lagergehäuse 2 hat ein Lagerloch 2a. Das Lagerloch 2a tritt durch den Turbolader C in einer nach rechts und nach links weisenden Richtung. Lager 7 sind in dem Lagerloch 2a vorgesehen. In 1 sind voll aufschwimmende Lager als ein Beispiel der Lager 7 gezeigt. Jedoch können die Lager 7 andere Radiallager wie bei beispielsweise halb aufschwimmende Lager oder Kugellager (Rollenlager) sein. Eine Welle 8 ist durch die Lager 7 so axial gestützt, dass sie frei drehbar ist. Ein Turbinenlaufrad 9 ist an einem linken Endabschnitt der Welle 8 vorgesehen. Das Turbinenlaufrad 9 ist in dem Turbinengehäuse 4 so untergebracht, dass es frei drehbar ist. Außerdem ist das Kompressorlaufrad 10 an einem rechten Endabschnitt der Welle 8 vorgesehen. Das Kompressorlaufrad 10 ist in dem Kompressorgehäuse 6 so untergebracht, dass es frei drehbar ist.
Das Kompressorgehäuse 6 hat ein Unterbringloch (Gehäuseloch) 6a. Das Gehäuseloch 6a ist an der rechten Seite des Turboladers C offen. Ein Montageelement 7 ist in dem Gehäuseloch 6a angeordnet. Ein Hauptströmungskanal 12 ist durch das Kompressorgehäuse 6 und das Montageelement 11 definiert. Der Hauptströmungskanal 12 ist an der rechten Seite des Turboladers C offen. Der Hauptströmungskanal 12 erstreckt sich in einer Drehachsenrichtung des Kompressorlaufrades 10 (nachstehend ist diese einfach als „Drehachsenrichtung“ bezeichnet). Der Hauptströmungskanal 12 ist mit einer (nicht gezeigten) Luftreinigungseinrichtung verbunden. Das Kompressorlaufrad 10 ist in dem Hauptströmungskanal 12 angeordnet.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist in einem Zustand, bei dem das Lagergehäuse 2 und das Kompressorgehäuse 6 miteinander durch die Befestigungsschraube 5 gekuppelt sind, ein Diffusorströmungskanal 13 ausgebildet. Der Diffusorströmungskanal 13 ist durch gegenüberliegende Flächen des Lagergehäuses 2 und des Kompressorgehäuses 6 definiert. Der Diffusorströmungskanal 13 erhöht den Druck in der Luft. Der Diffusorströmungskanal 13 ist ringartig so ausgebildet, dass er sich von einer radial inneren Seite zu einer radial äußeren Seite der Welle 8 erstreckt. Der Diffusorströmungskanal 13 steht mit dem Hauptströmungskanal 12 an einer radial inneren Seite in Kommunikation, die vorstehend beschrieben ist.
Des Weiteren ist ein Kompressorspiralströmungskanal 14 an dem Kompressorgehäuse 6 vorgesehen. Der Kompressorspiralströmungskanal 14 hat eine ringartige Form. Der Kompressorspiralströmungskanal 14 ist beispielsweise an der radial äußeren Seite der Welle 8 in Bezug auf den Diffusorströmungskanal 13 positioniert. Der Kompressorspiralströmungskanal 14 steht mit einem Einlassanschluss eines (nicht gezeigten) Verbrennungsmotors in Kommunikation. Der Kompressorspiralströmungskanal 14 steht außerdem mit dem Diffusorströmungskanal 13 in Kommunikation. Eine Drehung des Kompressorlaufrades 10 bewirkt, dass Luft in das Kompressorgehäuse 6 von dem Hauptströmungskanal 12 hereingenommen wird. Die hereingenommene Luft wird im Laufe des Strömens durch Flügel des Kompressorlaufrades 10 mit Druck beaufschlagt und beschleunigt. Die Luft, die mit Druck beaufschlagt und beschleunigt worden ist, erfährt eine Druckerhöhung in dem Diffusorströmungskanal 13 und dem Kompressorspiralströmungskanal 14. Die Luft, die eine Druckerhöhung erfahren hat, wird zu dem Einlassanschluss des Verbrennungsmotors eingeleitet.
Das Turbinengehäuse 4 hat einen Abgabeanschluss 15. Der Abgabeanschluss 15 ist an der linken Seite des Turboladers C offen. Der Abgabeanschluss 15 ist mit einer (nicht gezeigten) Abgasreinigungsvorrichtung verbunden. Außerdem sind ein Strömungskanal 16 und ein Turbinenspiralströmungskanal 17 in dem Turbinengehäuse 4 vorgesehen. Der Turbinenspiralströmungskanal 17 hat eine ringartige Form. Der Turbinenspiralströmungskanal 17 ist beispielsweise an einer äußeren Seite in Bezug auf den Strömungskanal 16 in einer radialen Richtung des Turbinenlaufrades 9 angeordnet. Der Turbinenspiralströmungskanal 17 steht mit einem (nicht gezeigten) Gaseinströmanschluss in Kommunikation. Von einem (nicht gezeigten) Abgabekrümmer abgegebenes Abgas des Verbrennungsmotors wird zu dem Gaseinströmanschluss eingeleitet. Der Gaseinströmanschluss steht außerdem mit dem vorstehend beschriebenen Strömungskanal 16 in Kommunikation. Das Abgas, das von dem Gaseinströmanschluss zu dem Turbinenspiralströmungskanal 17 eingeleitet worden ist, wird zu dem Abgabeanschluss 15 durch den Strömungskanal 16 und die Flügel des Turbinenlaufrades 9 eingeleitet. Das Abgas, das zu dem Abgabeanschluss 15 eingeleitet worden ist, bewirkt im Laufe des Strömens, dass das Turbinenlaufrad 9 sich dreht.
Eine Drehkraft des vorstehend beschriebenen Turbinenlaufrades 9 wird zu dem Kompressorlaufrad 10 über die Welle 8 übertragen. In der vorstehend beschriebenen Weise wird der Druck der Luft durch die Drehkraft des Turbinenlaufrades 9 erhöht, und diese Luft wird zu dem Einlassanschluss des Verbrennungsmotors eingeleitet.
2 zeigt eine Auszugsansicht (Einzelheit) zur Darstellung eines in gestrichelter Linie in 1 gezeigten Abschnittes. Wie dies in 2 gezeigt ist, ist ein Teilungswandabschnitt 6b in dem Gehäuseloch 6a ausgebildet. Der Teilungswandabschnitt 6b hat eine ringartige Form. Der Teilungswandabschnitt 6b erstreckt sich in der Drehachsenrichtung. Der Teilungswandabschnitt 6b ist von einer Innenumfangsfläche des Gehäuselochs 6a zu einer radial inneren Seite getrennt. Die Innenumfangsfläche des Gehäuselochs 6a und die Außenumfangsfläche des Teilungswandabschnittes 6b sind parallel zu der Drehachsenrichtung. Jedoch können die Innenumfangsfläche des Gehäuselochs 6a und die Außenumfangsfläche des Teilungswandabschnittes 6b auf die Drehachsenrichtung geneigt sein oder sie können zueinander nicht parallel sein.
Ein Vorsprungsabschnitt 6d ist an einer Bodenfläche 6c des Gehäuselochs 6a ausgebildet. Der Vorsprungsabschnitt 6d hat eine ringartige Form. Der Vorsprungsabschnitt 6d erstreckt sich in der Drehachsenrichtung. Der Vorsprungsabschnitt 6d ist von der Innenumfangsfläche des Gehäuselochs 6a zu der radial inneren Seite hin separat (beabstandet). Eine Außenumfangsfläche des Vorsprungsabschnittes 6d ist parallel zu der Drehachsenrichtung. Jedoch kann die Außenumfangsfläche des Vorsprungsabschnittes 6d in Bezug relativ zur Drehachsenrichtung geneigt (schräg gestellt) sein.
Die Außenumfangsfläche des Teilungswandabschnittes 6b und die Außenumfangsfläche des Vorsprungsabschnittes 6d fluchten zueinander. Jedoch kann ein Außendurchmesser des Teilungswandabschnittes 6b größer als oder kleiner als ein Außendurchmesser des Vorsprungsabschnittes 6d sein. Eine Endfläche 6e des Teilungswandabschnittes 6b, die sich an der linken Seite von 2 (die Seite des Vorsprungsabschnittes 6d) befindet, und eine Endfläche 6f des Vorsprungsabschnittes 6d, die sich an der rechten Seite in 2 (an der Seite des Teilungswandabschnittes 6b) befindet, sind voneinander in der Drehachsenrichtung separat (beabstandet). Ein Schlitz (ein nachstehend beschriebener stromabwärtiger Kommunikationskanal 22) ist zwischen der Endfläche 6e des Teilungswandabschnittes 6b und der Endfläche 6f des Vorsprungsabschnittes 6d definiert.
Rippen 6g (erster Teilungs- oder Trennabschnitt) sind in dem Gehäuseloch 6a ausgebildet. Eine Vielzahl an Rippen 6g sind voneinander beabstandet in einer Umfangsrichtung des Teilungswandabschnittes 6b (Drehrichtung des Kompressorlaufrades 10) angeordnet. In 2 sind zum Erleichtern des Verständnisses die Rippen 6g anhand einer Schraffur gezeigt. Die Rippen 6g sind mit der Bodenfläche 6c des Gehäuselochs 6a einstückig ausgebildet. Die Rippen 6g ragen von der Bodenfläche 6c zu der rechten Seite in 2 (nachstehend beschriebene Flügelseite) vor. Die Rippen 6g sind außerdem mit der Innenumfangsfläche des Gehäuselochs 6a und der Außenumfangsfläche des Teilungswandabschnittes 6b einstückig ausgebildet. Das heißt der Teilungswandabschnitt 6b ist mit dem Kompressorgehäuse 6 einstückig ausgebildet. Der Teilungswandabschnitt 6b wird durch die Rippen 6g gehalten, während ein Zwischenraum (Spalt) in Bezug auf das Gehäuseloch 6a beibehalten bleibt. Jedoch kann der Teilungswandabschnitt 6b separat von dem Kompressorgehäuse 6 so ausgebildet sein, dass er an dem Kompressorgehäuse 6 montiert ist.
Der Teilungswandabschnitt 6b hat ein Teilungswandloch 6h. Das Teilungswandloch 6h tritt durch den Teilungswandabschnitt 6b in der Drehachsenrichtung. Das Teilungswandloch 6h hat einen Abschnitt 6k mit großem Durchmesser, einen radial zusammengezogenen Abschnitt 6m und einen Abschnitt 6n mit kleinem Durchmesser. Der Abschnitt 6k mit großem Durchmesser ist an einer Endfläche 6p des Teilungswandabschnittes 6b an der rechten Seite in 2 (an der Seite, die zu dem Vorsprungsabschnitt 6d entgegengesetzt ist) offen. Der radial zusammengezogene Abschnitt 6m setzt sich zu dem Abschnitt 6k mit großem Durchmesser an der linken Seite in 2 (Seite des Vorsprungsabschnittes 6d) fort. Der radial zusammengezogene Abschnitt 6m hat einen verringerten Innendurchmesser zu der linken Seite in 2 hin (Seite des Vorsprungsabschnittes 6d). Ein Innendurchmesser des Abschnittes 6n mit kleinem Innendurchmesser ist kleiner als ein Innendurchmesser des Abschnittes 6k mit großem Durchmesser. Der Abschnitt 6n mit kleinem Durchmesser setzt sich zu dem radial zusammengezogenen Abschnitt 6m an der linken Seite in 2 (Seite des Vorsprungsabschnittes 6d) fort. Vorstehend ist der Fall beschrieben, bei dem der Abschnitt 6k mit großem Durchmesser, der radial zusammengezogene Abschnitt 6m und der Abschnitt 6n mit kleinem Durchmesser ausgebildet sind. Jedoch sind deren Formen nicht spezifisch beschränkt, solange das Teilungswandloch 6h ausgebildet ist.
Das Kompressorgehäuse 6 hat ein Vorsprungsloch 6q. Das Vorsprungsloch 6q tritt durch den Vorsprungsabschnitt 6d in der Drehachsenrichtung. Das Vorsprungsloch 6q steht dem Teilungswandloch 6h gegenüber. Ein Teil des Kompressorlaufrades 10 ist in dem Vorsprungsloch 6q und dem Teilungswandloch 6h angeordnet. Eine Innenumfangsfläche des Vorsprungslochs 6q stimmt mit einer Außenform des Kompressorlaufrades 10 überein. Das Vorsprungsloch 6q hat einen verringerten Durchmesser zu der rechten Seite in 2 hin (zur Seite des Teilungswandloches 6h). Das Teilungswandloch 6h und das Vorsprungsloch 6q definieren einen Teil (Abschnitt) des vorstehend beschriebenen Hauptströmungskanals 12.
Das Gehäuseloch 6a ist an einer Endfläche 6r des Kompressorgehäuses 6 an der rechten Seite in 2 (die Seite, die zu dem Turbinenlaufrad 9 entgegengesetzt ist) offen. Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist das Montageelement 11 in dem Gehäuseloch 6a angeordnet. Ein Hauptkörperabschnitt 11a des Montageelementes 11 hat beispielsweise eine ringartige Form. Der Hauptkörperabschnitt 11a ist nicht auf die ringartige Form beschränkt und kann beispielsweise an einem Abschnitt von diesem in der Umfangsrichtung ausgeschnitten sein.
Der Hauptkörperabschnitt 11a ist beispielsweise an dem Gehäuseloch 6a pressgepasst. In einer derartigen Weise ist das Montageelement 11 an dem Kompressorgehäuse 6 montiert. Jedoch kann das Montageelement 11 an dem Kompressorgehäuse 6 durch ein Befestigungselement wie beispielsweise eine Schraube montiert sein. Das Montageelement 11 kann mit dem Kompressorgehäuse 6 verbunden sein.
Der Hauptkörperabschnitt 11a hat ein Montageloch 11b. Das Montageloch 11b tritt durch den Hauptkörperabschnitt 11a in der Drehachsenrichtung. Das Montageloch 11b setzt sich zu dem Teilungswandloch 6h in der Drehachsenrichtung fort. Das Montageloch 11b hat einen radial zusammengezogenen Abschnitt 11c und einen parallelen Abschnitt 11d. Der radial zusammengezogene Abschnitt 11c hat einen verminderten Innendurchmesser zu der linken Seite in 2 (Seite des Kompressorlaufrades 10) hin. Der parallele Abschnitt 11d befindet sich an der linken Seite in 2 (Seite des Kompressorlaufrades 10) in Bezug auf den radial zusammengezogenen Abschnitt 11c. Ein Innendurchmesser des parallelen Abschnittes 11d ist im Wesentlichen entlang der Drehachsenrichtung konstant. Ein Innendurchmesser des parallelen Abschnittes 11d des Montageloches 11b ist im Wesentlichen gleich einem Innendurchmesser des Abschnittes 6k mit großem Durchmesser des Teilungswandloches 6h. Vorstehend ist der Fall beschrieben, bei dem der radial zusammengezogene Abschnitt 11c und der parallele Abschnitt 11d ausgebildet sind. Jedoch sind deren Formen nicht speziell beschränkt, solange das Montageloch 11b ausgebildet ist.
Das Montageloch 11b ist an einer Endfläche 11e des Montageelementes 11 offen. Die Endfläche 6r des Kompressorgehäuses 6 und die Endfläche 11e des Montageelementes 11 fluchten beispielsweise zueinander. Jedoch kann die Endfläche 6r des Kompressorgehäuses 6 sich an der linken Seite in 2 (Seite des Kompressorlaufrades 10) in Bezug auf die Endfläche 11e des Montageelementes 11 befinden. Das heißt, das Montageelement 11 kann zu der rechten Seite in 2 (von dem Kompressorlaufrad 10 weg weisende Seite) von dem Gehäuseloch 6a vorragen. Außerdem kann die Endfläche 11e des Montageelementes 11 sich an der linken Seite in 2 (Seite des Kompressorlaufrades 10) in Bezug auf die Endfläche 6r des Kompressorgehäuses 6 befinden.
Eine Endfläche 11f des Hauptkörperabschnittes 11a des Montageelementes 11, die sich an der linken Seite in 2 (Seite des Kompressorlaufrades 10) befindet, ist eine abgeschrägte Fläche. Die Endfläche 11f befindet sich an der linken Seite in 2 (Seite des Kompressorlaufrades 10) so, dass sie sich zu der radial inneren Seite erstreckt. Die Endfläche 11f des Montageelementes 11 und die Endfläche 6p des Teilungswandabschnittes 6b sind voneinander in der Drehachsenrichtung separat (beabstandet). Ein Teil der Endfläche 11f an der radial inneren Seite steht der Endfläche 6p des Teilungswandabschnittes 6b in der Drehachsenrichtung gegenüber. Die Endfläche 6p des Teilungswandabschnittes 6b und die Endfläche 11f des Montageelementes 11 bilden einen Spalt (nachstehend beschriebener stromaufwärtiger Kommunikationskanal 23), der zwischen ihnen definiert ist.
An der Endfläche 11f sind Flügel (zweiter Teilungs- oder Trennabschnitt) ausgebildet. Eine Vielzahl an Flügeln 20 sind voneinander beabstandet in der Umfangsrichtung des Hauptkörperabschnittes 11a (Drehrichtung des Kompressorlaufrades 10) angeordnet. In 2 sind zum Erleichtern des Verständnisses die Flügel 20 durch eine Schraffur gezeigt, die weniger dicht als die Schraffur ist, die die Rippen 6g zeigt. Die Flügel 20 sind beispielsweise einstückig mit dem Montageelement 11 ausgebildet. Jedoch können die Flügel 20 separat von dem Montageelement 11 so ausgebildet sein, dass sie an dem Montageelement 11 montiert sind.
Die Flügel 20 haben jeweils einen Innenumfangsabschnitt 20a und einen Außenumfangsabschnitt 20b. Der Außenumfangsabschnitt 20b ist an der radial äußeren Seite in Bezug auf den Innenumfangsabschnitt 20a angeordnet. Der Innenumfangsabschnitt 20a setzt sich zu dem Außenumfangsabschnitt 20b in der radialen Richtung fort. Der Innenumfangsabschnitt 20a ist ein Teil der Flügel 20, der zu der Endfläche 6p des Teilungswandabschnittes 6b gewandt ist. Der Innenumfangsabschnitt 20a erstreckt sich von der Endfläche 11f zu der Endfläche 6p des Teilungswandabschnittes 6b. Ein Innenumfangsende 20c des Innenumfangsabschnittes 20a ist im Wesentlichen mit der Innenumfangsfläche des parallelen Abschnittes 11d des Montageelementes 11 und der Innenumfangsfläche des Abschnittes 6k mit großem Durchmesser des Teilungswandabschnittes 6b fluchtend. Jedoch kann das Innenumfangsende 20c des Innenumfangsabschnittes 20a an der radial äußeren Seite in Bezug auf die Innenumfangsfläche des parallelen Abschnittes 11d des Montageelementes 11 und die Innenumfangsfläche des Abschnittes 6k mit großem Durchmesser des Teilungswandabschnittes 6b angeordnet sein. Der Außenumfangsabschnitt 20b erstreckt sich zu der linken Seite in 2 (Seite des Kompressorlaufrades 10) in Bezug auf den Innenumfangsabschnitt 20a. Der Außenumfangsabschnitt 20b ragt zu dem Zwischenraum zwischen der Außenumfangsfläche des Teilungswandabschnittes 6b und der Innenumfangsfläche des Gehäuseloches 6a vor.
Der Hauptströmungskanal 12 hat das Montageloch 11b, das Teilungswandloch 6h und das Vorsprungsloch 6q. Der Hilfsströmungskanal 21 ist an der radial äußeren Seite des Hauptströmungskanals 12 ausgebildet. Der Hilfsströmungskanal 21 hat einen Spalt (Zwischenraum), der zwischen jeweils der Außenumfangsfläche des Vorsprungsabschnittes 6d und der Außenumfangsfläche des Teilungswandabschnittes 6b und der Innenumfangsfläche des Gehäuseloches 6a definiert ist. Der Hilfsströmungskanal 21 erstreckt sich ringartig. Der stromabwärtige Kommunikationskanal 22 ist durch die Endfläche 6e des Teilungswandabschnittes 6b und die Endfläche 6f des Vorsprungsabschnittes 6d definiert. Der stromaufwärtige Kommunikationskanal 23 ist durch die Endfläche 6p des Teilungswandabschnittes 6b, die Endfläche 11f des Montageelementes 11 und die Flügel 20 (Innenumfangsabschnitte 20a) benachbart zueinander in der Umfangsrichtung definiert. Somit sind eine Vielzahl an stromaufwärtigen Kommunikationskanälen 23, die voneinander in der Umfangsrichtung beabstandet sind, ausgebildet.
Der stromaufwärtige Kommunikationskanal 23 ist so aufgebaut, dass er ermöglicht, dass der Hauptströmungskanal 12 und der Hilfsströmungskanal 21 miteinander in Kommunikation stehen. Der stromabwärtige Kommunikationskanal 22 ist so aufgebaut, dass er ermöglicht, dass der Hauptströmungskanal 12 und der Hilfsströmungskanal 21 miteinander an der linken Seite in 2 (Seite des Kompressorlaufrades 10 oder stromabwärtige Seite in einer Strömungsrichtung des Hauptströmungskanals 12) in Bezug auf den stromaufwärtigen Kommunikationskanal 23 in Kommunikation stehen.
Die Rippen 6g sind an der Seite des stromabwärtigen Kommunikationskanals in dem Hilfsströmungskanal 21 vorgesehen. Der stromabwärtige Kommunikationskanal 22 ist zwischen der Vielzahl an Rippen 6g offen, die voneinander in der Umfangsrichtung beabstandet sind. Ein Endabschnitt des stromabwärtigen Kommunikationskanals 22 an der radial äußeren Seite ist zwischen der Vielzahl an Rippen 6g offen. Der stromabwärtige Kommunikationskanal 22 steht dem Kompressorlaufrad 10 gegenüber. Ein Endabschnitt des stromabwärtigen Kommunikationskanals 22 an der radial inneren Seite ist an der Innenumfangsfläche des Kompressorgehäuses 6 offen, die zu dem Kompressorlaufrad 10 in der radialen Richtung gegenübersteht.
Der stromabwärtige Kommunikationskanal 22 erstreckt sich beispielsweise parallel zu der radialen Richtung. Jedoch kann der stromabwärtige Kommunikationskanal 22 in Bezug auf die radiale Richtung geneigt sein. Der stromabwärtige Kommunikationskanal 22 kann so geneigt sein, dass er zu der rechten Seite in 2 (Seite des stromaufwärtigen Kommunikationskanals 23) so ausgerichtet ist, dass er sich zu der radial äußeren Seite erstreckt. Der stromabwärtige Kommunikationskanal 22 kann so geneigt sein, dass er zu der linken Seite in 2 (die Seite, die zu dem stromaufwärtigen Kommunikationskanal 23 entgegengesetzt ist) so ausgerichtet ist, dass er sich zu der radial äußeren Seite erstreckt.
Die Flügel 20 sind an der Seite des stromaufwärtigen Kommunikationskanals 23 in dem Hilfsströmungskanal 21 vorgesehen. Der Außenumfangsabschnitt 20b der Flügel 20 befindet sich in dem Hilfsströmungskanal 21. Der Innenumfangsabschnitt 20a befindet sich in dem stromaufwärtigen Kommunikationskanal 23.
Der Hilfsströmungskanal 21 ist durch die Rippen 6g und die Flügel 20 in der Umfangsrichtung geteilt. Genauer gesagt ist in den Bereichen, in denen die Rippen 6g und die Flügel 20 angeordnet sind, der Hilfsströmungskanal 21 in einer Vielzahl an Strömungskanälen geteilt, die voneinander in der Umfangsrichtung beabstandet sind.
Die Flügel 20 sind mit einem Zwischenraum Sa in der Drehachsenrichtung in Bezug auf die Rippen 6g angeordnet. Das heißt die Flügel 20 und die Rippen 6g sind voneinander in der Drehachsenrichtung beabstandet. Die Flügel 20 und die Rippen 6g sind so aufgebaut, dass sie den Hilfsströmungskanal 21 in der Umfangsrichtung teilen, während der Zwischenraum Sa in dem Hilfsströmungskanal 21 beibehalten bleibt.
Der Zwischenraum Sa zwischen den Flügeln 20 und den Rippen 6g ist länger als eine Strömungskanalbreite des stromabwärtigen Kommunikationskanals 22. Die Strömungskanalbreite des stromabwärtigen Kommunikationskanals 22 ist beispielsweise eine Breite in der Drehachsenrichtung. Wenn der stromabwärtige Kommunikationskanal 22 in Bezug auf die radiale Richtung geneigt ist oder eine Breite beispielsweise in Abhängigkeit von einer Position in der radialen Richtung variiert, wird eine minimale Breite in einem Querschnitt, der eine Drehachse aufweist, als die Strömungskanalbreite des stromabwärtigen Kommunikationskanals 22 definiert. Das heißt ein minimaler Abstand zwischen der Endfläche 6e des Teilungswandabschnittes 6b und der Endfläche 6f des Vorsprungsabschnittes 6d kann als die Strömungskanalbreite (Strömungskanalhals) des stromabwärtigen Kommunikationskanals 22 erachtet werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Abstand zwischen der Endfläche 6e des Teilungswandabschnittes 6b und der Endfläche 6f des Vorsprungsabschnittes 6d konstant. Somit ist der Zwischenraum Sa zwischen den Flügeln 20 und den Rippen 6g größer als eine maximale Strömungskanalbreite des stromabwärtigen Kommunikationskanals 22. Darüber hinaus gibt es beispielsweise auch einen Fall, bei dem eine radiale Position mit minimaler Strömungskanalbreite in dem Querschnitt, der die Drehachse aufweist, in der Umfangsrichtung unterschiedlich ist. In diesem Fall kann die Größe der Strömungskanalbreite, die durch Mittelwertbildung unter Berücksichtigung der Differenz der radialen Länge erlangt wird, als die Strömungskanalbreite des stromabwärtigen Kommunikationskanals 22 erachtet werden.
3 zeigt eine erläuternde grafische Darstellung einer Beziehung zwischen einer Strömungsrate in dem Hauptströmungskanal 12 und einer Strömungsrate in dem Hilfsströmungskanal 21. Wie dies in 3 gezeigt ist, strömt in einem Bereich mit hoher Strömungsrate in dem Hauptströmungskanal 21 die Luft nach vorne in dem Hilfsströmungskanal 21 (die Luft strömt in der gleichen Richtung wie die Strömung des Hauptströmungskanals 12 und die Luft strömt von der Seite des stromaufwärtigen Kommunikationskanals 23 zu der Seite des stromabwärtigen Kommunikationskanals 22). Wenn die Strömungsrate in dem Hauptströmungskanal 12 größer wird, wird die Strömungsrate der Vorwärtsströmung in dem Hilfsströmungskanal 21 größer.
In dem Bereich mit geringer Strömungsrate in dem Hauptströmungskanal 12 strömt Hochdruckluft, die in dem Kompressorrad 10 komprimiert worden ist, rückwärts in dem Hilfsströmungskanal 21 (die Luft strömt in einer Rückwärtsrichtung in Bezug auf die Strömungsrichtung des Hauptströmungskanals 12, und die Luft strömt von der Seite des stromabwärtigen Kommunikationskanals 22 zu der Seite des stromaufwärtigen Kommunikationskanals 23). Wenn die Strömungsrate in dem Hauptströmungskanal 12 geringer wird, wird die Strömungsrate der Rückwärtsströmung in dem Hilfsströmungskanal 21 größer. Die Luft, die in dem Hilfsströmungskanal 21 rückwärts geströmt ist, kehrt von dem stromaufwärtigen Kommunikationskanal 23 zu dem Hauptströmungskanal 12 zurück. Dadurch nimmt die Strömungsrate anscheinend zu, und folglich wird der Betriebsbereich an der Seite der geringen Strömungsrate erweitert.
Die Luft, die von dem stromabwärtigen Kommunikationskanal 22 zu dem Hilfsströmungskanal 21 rückwärts strömt, wird durch die Drehung des Kompressorlaufrades 10 so beeinflusst, dass sie zu einer sich wendenden Strömung wird. Die sich wendende Strömung ist eine Strömung in der gleichen Richtung, wie die Drehrichtung des Kompressorlaufrades 10. Wenn der Hilfsströmungskanal 21 durch die Rippen 6g und die Flügel 20 geteilt ist, wird eine Umfangsgeschwindigkeitskomponente der Luft, die von dem stromaufwärtigen Kommunikationskanal 23 zu dem Hauptströmungskanal 12 zurückkehrt, unterdrückt. Als ein Ergebnis wird der Druck an der Einlassseite des Kompressorlaufrades 10 erhöht, und folglich wird der Betriebsbereich an der Seite der geringen Strömungsrate weiter erweitert.
Wenn die Luftströmungsrate der Luft, die von dem stromabwärtigen Kommunikationskanal 22 zu dem Hilfsströmungskanal 21 rückwärts strömt, größer wird (wenn die Strömungsrate in dem Hauptströmungskanal 12 kleiner wird), wird die rückwärts strömende Luft eine höhere Strömungsgeschwindigkeit in der Drehachsenrichtung erhalten. Als ein Ergebnis wird, wenn die Strömungsrate der rückwärts strömenden Luft größer ist (größer wird), der Einfluss der Umfangsgeschwindigkeitskomponente auf die Strömungsrichtung geringer. Außerdem ist, wenn die Strömungsrate der von dem stromabwärtigen Kommunikationskanal 22 zu dem Hilfsströmungskanal 21 rückwärts strömenden Luft geringer ist (geringer wird), die Strömungsgeschwindigkeit der rückwärts strömenden Luft in der Drehachsenrichtung geringer. Als ein Ergebnis wird, wenn die Strömungsrate der rückwärts strömenden Luft geringer ist (geringer wird), der Einfluss der Umfangsgeschwindigkeitskomponente auf die Strömungsrichtung größer.
Wenn der Spalt (Zwischenraum) Sa zwischen den Flügeln 20 und den Rippen 6g zunimmt (größer ist), wird die sich wendende Strömung der Luft nicht in dem Luftzwischenraum Sa unterbrochen. Somit wird der Vorgang zum Unterdrücken der Umfangsgeschwindigkeitskomponente der Luft vermindert. Daher kehrt in dem Bereich mit einer geringen Strömungsrate der rückwärts strömenden Luft die rückwärts strömende Luft zu dem Hauptströmungskanal 12 zurück, während die Umfangsgeschwindigkeitskomponente bis zu einem gewissen Ausmaß durch den Spalt Sa bleibt. Als ein Ergebnis wird ein Strömungswinkel der Luft, die in die Flügel (Finnen) des Kompressorlaufrades 10 strömt (relativer Einströmwinkel der Luft in Bezug auf das sich drehende Kompressorlaufrad 10), geringer.
4 zeigt eine erläuternde grafische Darstellung eines Einflusses einer Länge des Zwischenraums (Spalt) Sa zwischen den Flügeln 20 und den Rippen 6g. In 4 repräsentiert die horizontale Achse eine Volumenströmungsrate. In 4 repräsentiert die vertikale Achse ein Druckverhältnis. Das Druckverhältnis ist ein Wert, der erlangt wird, indem ein Druck der abgegebenen Luft durch einen Druck der Einlassluft (Ansaugluft) dividiert wird.
In 4 zeigen die durchgehende Linie und die gestrichelte Linie jeweils eine Linie, die durch Verbinden von Spitzen des Druckverhältnisses erlangt wird. Die Spitzen des Druckverhältnisses sind Punkte, an denen das Druckverhältnis am höchsten ist, wenn die Strömungsrate sich unter einer Bedingung mit einer konstanten Drehzahl der Welle 8 ändert. Die Spitzen des Druckverhältnisses, die für jede von vorbestimmten Drehzahlen der Welle 8 abgetragen sind, sind verbunden, um die durchgehende Linie und die gestrichelte Linie auszubilden. Die durchgehende Linie repräsentiert den Fall des Aufbaus des vorliegenden Ausführungsbeispiels. Die gestrichelte Linie repräsentiert einen Fall eines Aufbaus eines Vergleichsbeispiels, bei dem der Zwischenraum Sa zwischen den Flügeln 20 und den Rippen 6g im Wesentlichen nicht vorgesehen ist. Die Strichpunktlinie mit zwei Punkten repräsentiert eine Betriebsgrenze für sowohl den Aufbau des vorliegenden Ausführungsbeispiels als auch den Aufbau des Vergleichsbeispiels. Darüber hinaus repräsentieren in 4 die durchgehende Linie und die gestrichelte Linie jeweils Spitzen des Druckverhältnisses unter einer Betriebsbedingung mit einer höheren Drehzahl der Welle 8 an der oberen rechten Seite.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel der Spalt (Zwischenraum) Sa zwischen den Flügeln 20 und den Rippen 6g länger. Wie dies vorstehend beschrieben ist, kehrt die rückwärts strömende Luft zu dem Hauptströmungskanal 12 zurück, während die Umfangsgeschwindigkeitskomponente durch den Zwischenraum Sa verbleibt. Der Strömungswinkel der Luft, die in die Flügel (Finnen) des Kompressorlaufrades 10 einströmt, wird geringer. Das heißt es ist wahrscheinlicher, dass die Luft entlang des Kompressorlaufrades 10 strömt. Danach wird die Strömungsrate bei der das Blockieren (Abdrosseln) des Kompressorlaufrades 10 auftritt, geringer, oder die Strömungsrate erreicht die Betriebsgrenze ohne Auftreten des Blockierens des Kompressorlaufrades 10. Wie dies durch den Umrisspfeil in 4 gezeigt ist, sind in dem Bereich mit einer geringen Strömungsrate der rückwärts strömenden Luft die Spitzen des Druckverhältnisses näher zu der Seite der geringen Strömungsrate in dem Ausführungsbeispiel, das durch die durchgehende Linie gezeigt ist, im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel, das durch die gestrichelte Linie gezeigt ist. Aufgrund der Druckströmungsratencharakteristika des Zentrifugalkompressors ist eine Druckschwankung größer und tritt ein Rauschen wahrscheinlicher an der Seite der geringen Strömungsrate in Bezug auf die Spitzen des Druckverhältnisses auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Spitzen des Druckverhältnisses zu der Seite der geringen Strömungsrate verschoben. Demgemäß wird der stabile Betriebsbereich erweitert, und das Rauschen wird unterdrückt.
Darüber hinaus ist, wie dies vorstehend beschrieben ist, wenn die Strömungsrate der Luft, die von dem stromabwärtigen Kommunikationskanal 22 zu dem Hilfsströmungskanal 21 rückwärts strömt, größer ist, die Strömungsgeschwindigkeit der rückwärts strömenden Luft in der Drehachsenrichtung höher. Der Einfluss der Umfangsgeschwindigkeitskomponente auf die Strömungsrichtung der rückwärts strömenden Luft ist geringer. Daher ergibt sich, wie dies anhand der Strichpunktlinie mit zwei Punkten in 4 gezeigt ist, im Wesentlichen ein Unterschied im Hinblick auf die Betriebsgrenze zwischen dem Aufbau des vorliegenden Ausführungsbeispiels und dem Aufbau des Vergleichsbeispiels. Wie dies ersichtlich ist, kann im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Rauschen unterdrückt werden im Wesentlichen ohne Änderungen der Betriebsgrenze in Bezug auf das Vergleichsbeispiel.
Darüber hinaus nimmt, wie dies anhand der Strichpunktlinie mit einem Punkt in 3 gezeigt ist, in einem Fall, bei dem die Strömungsrate in dem Hauptströmungskanal 12 die gleiche ist, wenn die Strömungskanalbreite des stromabwärtigen Kommunikationskanals 22 größer festgelegt ist, die Strömungsrate der rückwärts strömenden Luft zu. Der Einfluss der Umfangsgeschwindigkeitskomponente auf die Strömungsrichtung der rückwärts strömenden Luft wird geringer. Wie dies ersichtlich ist, steht die Strömungsrate der in dem Hilfsströmungskanal 21 rückwärts strömenden Luft in Wechselbeziehung mit der Strömungskanalbreite des stromabwärtigen Kommunikationskanals 22. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Spalt Sa zwischen den Flügeln 20 und den Rippen 6g länger (breiter) als die Strömungskanalbreite des stromabwärtigen Kommunikationskanals 22 festgelegt. Als ein Ergebnis kann das Rauschen unterdrückt werden. Es wird angenommen, dass beispielsweise der Spalt Sa schmaler wird, und die Flügel 20 und die Rippen 6g befinden sich am nächsten zueinander in der radialen Richtung. Darüber hinaus wird zum Zwecke der Vereinfachung der Beschreibung angenommen, dass die Winkelphasen in der Einbauumfangsrichtung gleich sind. Die Luft, die durch den Spalt Sa tritt, wird wesentlich beschleunigt. Die Geschwindigkeit in der Umfangsrichtung ist von dem Außendurchmesser des Strömungskanals abhängig, und folglich werden die Geschwindigkeit in der Drehachsenrichtung und auch die Geschwindigkeit in der Umfangsrichtung erhöht. In diesem Fall wird der Einfluss der Umfangsgeschwindigkeitskomponente der rückwärts strömenden Luft beibehalten, und die Spitzen des Druckverhältnisses werden zu der Seite der geringen Strömungsrate verschoben. Jedoch besteht ein Risiko dahingehend, dass eine Verschlechterung der Betriebsgrenze bewirkt wird. Im Gegensatz dazu tritt die Strömung der rückwärts strömenden Luft durch den stromabwärtigen Kommunikationskanal 22 und strömt danach in den Spalt Sa zwischen den Flügeln 20 und den Rippen 6g. Daher wird, wenn der Spalt Sa breiter als die Strömungskanalbreite des stromabwärtigen Kommunikationskanals 22 ist, eine Zunahme bei der Geschwindigkeitskomponente in der Umfangsrichtung aufgrund der Schmalheit des Spalts Sa vermieden. Als ein Ergebnis können die Spitzen des Druckverhältnisses zu der Seite der geringen Strömungsrate mit Stabilität und ohne Verschlechterung in Hinblick auf die Betriebsgrenze verschoben werden.
Darüber hinaus ist, wie dies in 2 gezeigt ist, zumindest ein Teil des Spalts Sa zwischen den Flügeln 20 und den Rippen 6a an der Seite des stromabwärtigen Kommunikationskanals 22 (Seite des Kompressorlaufrades 10) in Bezug auf eine Mitte CE des Hilfsströmungskanals 21 in der Drehachsenrichtung angeordnet. Ein Ende des Hilfsströmungskanals 21 in der Drehachsenrichtung entspricht beispielsweise der Bodenfläche 6c, und das andere Ende ist beispielsweise an der radial äußeren Seite der Endfläche 6p des Teilungswandabschnittes 6b angeordnet. Die Mitte CE des Hilfsströmungskanals 21 befindet sich an der rechten Seite in 2 (die Seite der Finne 20 oder die Seite des Montageelementes 11), wobei die Rippen 6g als Referenz dienen. Daher ist es eher wahrscheinlich, dass die Luft, die von dem stromabwärtigen Kommunikationskanal 22 in den Hilfsströmungskanal 21 strömt, an dem Spalt Sa eintrifft, bevor sie die Umfangsgeschwindigkeitskomponente verliert. Als ein Ergebnis wird es wahrscheinlich, dass die Umfangsgeschwindigkeitskomponente an der Seite der geringen Strömungsrate verbleibt, und folglich wird der Effekt zum Unterdrücken des Rauschens verbessert. Der gesamte Bereich des Spalts Sa zwischen den Flügeln 20 und den Rippen 6g kann an der Seite des stromaufwärtigen Kommunikationskanals 23 (Seite des Montageelementes 11) in Bezug auf die Mitte CE des Hilfsströmungskanals 21 in der Drehachsenrichtung angeordnet sein.
Es wird angenommen, dass die Länge des Hilfsströmungskanals 21 in der Drehachsenrichtung einer Länge von der Bodenfläche 6c des Gehäuselochs 6a zu der Endfläche 6p des Teilungswandabschnittes 6b in der Drehachsenrichtung entspricht. In diesem Fall ist die Länge des Spalts Sa zwischen den Flügeln 20 und den Rippen 6g in der Drehachsenrichtung größer als oder gleich wie 40% der Länge des Hilfsströmungskanals 21 in der Drehachsenrichtung. Daher wird im Vergleich zu einem Fall, bei dem die Länge des Spalts Sa zwischen den Flügeln 20 und den Rippen 6g in der Drehachsenrichtung geringer als 40% der Länge des Hilfsströmungskanals 21 in der Drehachsenrichtung beträgt, der Effekt des Unterdrückens des Rauschens verbessert.
Darüber hinaus ist, wie dies vorstehend beschrieben ist, der stromabwärtige Kommunikationskanal 22 zwischen der Vielzahl an Rippen 6g offen, die voneinander in der Umfangsrichtung beabstandet sind. Der Vorgang zum Unterdrücken der Umfangsgeschwindigkeitskomponente durch die Rippen 6g ist signifikant. Daher ist, wenn der Spalt Sa zwischen den Flügeln 20 und den Rippen 6g größer als die Strömungskanalbreite des stromabwärtigen Kommunikationskanals 22 festgelegt ist, es wahrscheinlich, dass der Vorgang zum Unterdrücken der Umfangsgeschwindigkeitskomponente vermindert wird. Jedoch ist es nicht immer erforderlich, dass der stromabwärtige Kommunikationskanal 22 zwischen den in Vielzahl vorgesehenen Rippen 6g offen ist, die voneinander in der Umfangsrichtung beabstandet sind. Die Rippen 6g können lediglich an der Seite des stromaufwärtigen Kommunikationskanals 23 in Bezug auf den stromabwärtigen Kommunikationskanal 22 ausgebildet sein.
5 zeigt eine erläuternde Ansicht zur Darstellung eines Abwandlungsbeispiels. In 5 sind die 2 entsprechenden Teile in dem Abwandlungsbeispiel gezeigt. In dem vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiel ist der Fall beschrieben, bei dem der Teilungswandabschnitt 6b einstückig mit dem Kompressorgehäuse 6 durch die Zwischenwirkung der Rippen 6g ausgebildet ist. Wie dies in 5 gezeigt ist, sind die Rippen 6g in dem Abwandlungsbeispiel nicht vorgesehen. Die Flügel 20 sind einstückig mit einer Außenumfangsfläche eines Teilungswandabschnittes 106b ausgebildet. Das heißt, der Teilungswandabschnitt 106b ist mit dem Montageelement 11 einstückig ausgebildet. Jedoch kann der Teilungswandabschnitt 106b separat von dem Montageelement 11 so ausgebildet sein, dass er an dem Montageelement 11 montiert wird.
Der Teilungswandabschnitt 106b hat einen Aufbau, der im Wesentlichen der gleiche wie der Teilungswandabschnitt 6b mit der Ausnahme ist, dass der Teilungswandabschnitt 106b an dem Montageelement 11 durch Zwischenwirkung der Flügel 20 montiert ist. Im Hinblick auf den Teilungswandabschnitt 106b ist die sich mit der Beschreibung des Teilungswandabschnittes 6b überlappende Beschreibung weggelassen worden.
Außenumfangsflächen 120b der Flügel 20 erstrecken sich länger zu der Seite des Vorsprungsabschnittes 6d als der Außenumfangsabschnitt 20b des vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiels.
Die Flügel 20 sind so aufgebaut, dass sie den Hilfsströmungskanal 21 in der Umfangsrichtung teilen, während ein Spalt Sb, der länger als die Strömungskanalbreite des stromabwärtigen Kommunikationskanals 22 ist, in dem Hilfsströmungskanal 21 beibehalten bleibt. In dem Abwandlungsbeispiel ist der Spalt Sb zwischen dem Außenumfangsabschnitt 120b der Finne 20 und der Bodenfläche 6c des Gehäuselochs 6a definiert.
Vorstehend ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, jedoch muss nicht gesagt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Fachleute können auf verschiedene Änderungen und Abwandlungen innerhalb des Umfangs der Ansprüche kommen, und diese Beispiele sollen in den technischen Umfang der vorliegenden Erfindung fallen.
Beispielsweise ist im vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiel der Fall beschrieben, bei dem sowohl die Flügel 20 als auch die Rippen 6g vorgesehen sind. Darüber hinaus ist in dem Abwandlungsbeispiel der Fall beschrieben, bei dem die Rippen 6g nicht vorgesehen sind, aber die Flügel 20 vorgesehen sind. Jedoch können die Rippen 6g vorgesehen sein, ohne dass die Flügel 20 vorgesehen sind.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann für einen Zentrifugalkompressor angewendet werden, der einen Hilfsströmungskanal hat, der an der radial äußeren Seite in Bezug auf einen Hauptströmungskanal ausgebildet ist.
Bezugszeichenliste

C: Turbolader (Zentrifugalkompressor)
Sa: Spalt (Zwischenraum)
Sb: Spalt (Zwischenraum)
6g: Rippe (erster Teilungsabschnitt)
10: Kompressorlaufrad (Laufrad)
12: Hauptströmungskanal
20: Finne (zweiter Teilungsabschnitt)
21: Hilfsströmungskanal
22: stromabwärtiger Kommunikationskanal
23: stromaufwärtiger Kommunikationskanal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017086556 [0001]
JP 5479021 [0004]

Claims

Zentrifugalkompressor mit: einem Laufrad; einem Hauptströmungskanal, in dem das Laufrad angeordnet ist, wobei der Hauptströmungskanal sich in einer Drehachsenrichtung des Laufrades erstreckt; einem Hilfsströmungskanal, der an einer radial äußeren Seite des Laufrades in Bezug auf den Hauptströmungskanal ausgebildet ist; einem stromaufwärtigen Kommunikationskanal, der so aufgebaut ist, dass er ermöglicht, dass der Hilfsströmungskanal und der Hauptströmungskanal miteinander in Kommunikation stehen; einem stromabwärtigen Kommunikationskanal, der so aufgebaut ist, dass er ermöglicht, dass der Hilfsströmungskanal und der Hauptströmungskanal miteinander an einer Seite in Kommunikation stehen, die näher zu dem Laufrad in Bezug auf den stromaufwärtigen Kommunikationskanal in Kommunikation stehen; und einem Teilungsabschnitt, der so aufgebaut ist, dass er den Hilfskanal in einer Umfangsrichtung teilt, während ein Spalt, der größer als eine Strömungskanalbreite des stromabwärtigen Kommunikationskanals ist, in dem Hilfsströmungskanal beibehalten bleibt.
Zentrifugalkompressor gemäß Anspruch 1, wobei zumindest ein Teil des Spalts an der Seite des stromabwärtigen Kommunikationskanals in Bezug auf eine Mitte des Hilfsströmungskanals in der Drehachsenrichtung angeordnet ist.
Zentrifugalkompressor gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei eine Länge des Spalts in der Drehachsenrichtung größer als oder gleich wie 40% einer Länge des Hilfsströmungskanals in der Drehachsenrichtung beträgt.
Zentrifugalkompressor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Teilungsabschnitt folgendes aufweist: einen ersten Teilungsabschnitt, der an der Seite des stromabwärtigen Kommunikationskanals vorgesehen ist; und einen zweiten Teilungsabschnitt, der an der Seite des stromaufwärtigen Kommunikationskanals mit dem Spalt in Bezug auf den ersten Teilungsabschnitt vorgesehen ist.
Zentrifugalkompressor gemäß Anspruch 4, wobei der stromabwärtige Kommunikationskanal zwischen einer Vielzahl der ersten Teilungsabschnitte offen ist, die voneinander in der Umfangsrichtung beabstandet sind.