DE1428102B2 - Vorrichtung zum anfachen der grenzschicht bei einem radial verdichter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anfachen der Grenzschicht bei dem einer Sammelspirale vorgeschalteten, aus parallelen Seitenwänden bestehenden Diffusor eines Radialverdichters mit in dem Diffusor angeordneten Ausblaseöffnungen, die in den Druckraum der Sammelspirale münden.

Diffusoren sind bekanntlich Strömungskanäle mit stetigem Querschnittsverlauf und dienen der möglichst verlustarmen Umsetzung einer Strömung großer Geschwindigkeit und kleinen Druckes in eine Strömung kleiner Geschwindigkeit und großen Druckes. Die größte Verlustquelle bei der Diffusorströmung ist die Grenzschichtablösung, die erfolgen kann, wenn der Druckanstieg in Strömungsrichtung zu groß ist. Zur Vermeidung großer Druckgradienten werden daher die Diffusoren möglichst schlank gebaut, jedoch sind bei Radialverdichtern aus konstruktiven Gründen hierbei Grenzen gesetzt. Außerdem werden mit wachsender Diffusorlänge die Reibungsverluste größer. Man hat daher bei Diffusoren vorgeschlagen, die Grenzschicht durch zusätzliche Maßnahmen daran zu hindern, sich von der Diffusorvvandung abzulösen.

Es ist bekannt, den Wirkungsgrad einer derartigen Radialverdichteranordnung dadurch zu erhöhen, daß durch eine Energiezufuhr die Grenzschicht angefacht wird (USA.-Patent 2 399 072). Bei dieser bekannten Anordnung wird aus dem Druckraum ein Medium höheren Druckes entnommen und über Schaufeln in den Diffusorraum eingespeist. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß an mehreren Stellen des LJmfanges paarweise Zwischenstücke angeordnet werden müssen, die selbst wieder mit Leitflächen zu versehen sind. Eine derartige Anordnung ist aufwendig und teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Anfachen der Grenzschicht bei einem einer Sammlerspirale vorgeschalteten Diffusorteil eines Radialverdichters konstruktiv und herstellungsmäßig zu vereinfachen und den Wirkungsgrad der Anordnung zu erhöhen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß parallel und im Abstand zu den Wänden Diffusorwände angeordnet sind, die je einen Nebenkanal begrenzen, der mit dem Druckraum der Sammelspirale in Verbindung steht.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß die in den Diffusorraum einzubringenden Teile (Diffusorwände) ohne besondere Toleranzen in einem sehr einfachen Verfahren hergestellt werden können. Das Gehäuse des Verdichters ebenso wie das angrenzende Druckgehäuse kann weiterhin in dem bekannten Verfahren, wie z. B. Gußverfahren, hergestellt werden, die Diffusorwände werden, ohne daß sie besonders bearbeitet werden, auf eine vorgegebene Fläche aufgesetzt.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß durch die zum Druckraum hin freistehenden Diffusorwände ein Raum um den Diffusor gebildet wird. In diesem Raum steht infolge der Öffnung zum Druckraum der gleiche Druck an, wie am Ende des Diffusors, d. h. ein höherer Druck als an der Eintrittsstelle zum Diffusor. Das Medium wird infolgedessen durch die vorgesehenen Bohrungen in den Diffusorraum eintreten und hier die Grenzschicht anfachen. Durch diese sehr einfache Maßnahme ist außerdem Sorge getragen, daß eine Verwirbelung an dem Austritt stattfinden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben:

Dabei zeigt die Figur einen Längsschnitt durch den Luftverdichter eines Abgasturboladers. Die Welle (1), die das Verdichterlaufrad (2) und das an deren Wellenende angeordnete (nicht dargestellte) Turbinenlaufrad trägt, ist freiliegend am Lagergehäuse (4) des Abgasturboladers gelagert. Der axiale Lufteintritt in den Verdichter erfolgt durch die Lufteintrittsöffnung (5). An dem Verdichterlaufrad (2) sind die Verdichterlaufradschaufeln (6) angeordnet, mittels denen die axiale durch die Lufteintrittsöffnung (6) eintretende Luft in radialer Richtung zum Diffusorkanal (7) umgelenkt wird, der in den Druckraum (8) mündet. Die in die Schaufelkanäle eintretende Luft des Druckes pl wird bis zum Ende der Schaufelkanäle auf den Druck ρ 2 verdichtet. Im Diffusorkanal (7 a) erfährt die Luft eine weitere Verdichtung auf den Druck/?3. Infolge der an der Wandung (7 a) und (7 b) des Diffusorkanais (7) sich bildenden Grenzschichten, die sich nach dem Ende des Diffusorkanais (7) zu verdicken, wird der Durchtrittsquerschnitt des Diffusorkanais (7) versperrt. Selbst wenn es nicht zu Ablösungserscheinungen der Grenzschichten kommt, so tritt durch die Versperrung des Durchtrittsquerschnittes dennoch eine Herabsetzung des Wirkungsgrades auf. Um diese Grenzschicht anzufachen, sind erfindungsgemäß die Diffusorwandungen (7 a und 7 b) zweischichtig ausgebildet und diese zwei Diffusorwände (7 a', 7 a" und 7 b', 7 b") so mit dem Abstand voneinander angeordnet, daß die Nebenkanäle (7 c und 7 d) entstehen, die wiederum den Druckraum (8) über die in den den Strömungskanal (7 a) begrenzenden Diffusorwände (7a' und 7 b') vorgesehenen als Ausblaseöffnungen wirkende Schlitze (9) und mit dem Diffusorkanal (7) verbindet. Durch das Druckgefalle (p 3) nach (p2) im Diffusorkanal (7) strömt die aus dem Verdichterdruckraum (8) durch die Nebenkanaäle (7 c und 7 d) entnommene Luft in den Diffusorkanal (7), wodurch die Grenzschichtanfachung erfolgt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Anfachen der Grenzschicht bei dem einer Sammelspirale vorgeschalteten, aus parallelen Seitenwänden bestehenden Diffusor eines Radialverdichters mit in den Diffusorwänden angeordneten Ausblaseöffnungen, die in den Druckraum der Sammelspirale münden, dadurch gekennzeichnet, daß parallel und im Abstand zu den Wänden (7a" und 7 b") Diffusorwände (7 a', 7 b') angeordnet sind, die je einen Nebenkanal (7 c, 7 d) begrenzen, der mit dem Druckraum (8) der Sammelspirale in Verbindung steht.