DE3705307A1

DE3705307A1 - RADIAL COMPRESSORS

Info

Publication number: DE3705307A1
Application number: DE19873705307
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Friedrich Dipl Benfer; Gernot Dipl Ing Eisenlohr
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date: 1987-02-19
Filing date: 1987-02-19
Publication date: 1988-09-01
Also published as: EP0280205B1; EP0280205A3; EP0280205A2; DE3862650D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Radialverdichter ge mäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a radial compressor ge according to the preamble of claim 1.

Aus der US-PS 41 31 389 ist ein Radialverdichter mit einem dem Verdichter nachgeschalteten, beschaufelten Diffusor bekannt, wobei strömungseintrittsseitig des Radialleit schaufelkranzes Schlitze in die Diffusorkanalwände einge arbeitet sind und die Schlitze in hinter den Diffusor kanalwänden angeordnete Speicherräume münden. Diese Ein richtung hat den Zweck, eine Ablösung der Grenzschichten an den Diffusorschaufeln zu vermindern und hierdurch eine Reduktion der Pumpzone herbeizuführen.From US-PS 41 31 389 is a radial compressor with a downstream of the compressor, bladed diffuser is known, the flow inlet side of the radial guide Blade slots in the diffuser channel walls are working and the slots in behind the diffuser storage spaces arranged in the channel walls open out. This one direction has the purpose of detaching the boundary layers to reduce the diffuser blades and thereby a Reduce the pumping zone.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in be stimmten Betriebsbereichen auftretenden Verdichtungsstöße strömungseintrittsseitig des Radialleitschaufelkranzes zu stabilisieren und deren Auswirkungen auf das Kennfeld zu verringern.The invention has for its object in be certain operational areas occurring compression shocks on the flow inlet side of the radial guide vane ring stabilize and their effects on the map reduce.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schaufeln des Radialleitschaufelkranzes abwechselnd zwei unterschiedliche Längen aufweisen und die Schlitze zu mindest angenähert rechtwinklig vor den kurzen Schaufeln angeordnet sind und sich bis seitlich neben die Schaufel vorderkante der nächstliegenden langen Schaufeln er strecken. Es ist allgemein bekannt, daß ein in den Dif fusor eines Radialverdichters eingesetzter Radialleit schaufelkranz Auswirkungen auf die Pumpgrenze des Radial verdichters hat. Dabei hat es sich als vorteilhaft er wiesen, bei hochbelasteten Radialverdichtern die Schaufeln des Radialleitschaufelkranzes abwechselnd mit zwei unter schiedlichen Längen zu fertigen. Bei einem dermaßen aus gebildeten Radialleitschaufelkranz tritt aber, insbe sondere bei hohen Einströmgeschwindigkeiten in den Radial leitschaufelkranz (MACH größer eins) zumindest an den Schaufelvorderkanten der kurzen Leitradschaufeln ein Ver dichtungsstoß auf. Das verlustbehaftete Hin- und Her wandern des Verdichtungsstoßes, verursacht durch in stationare Abströmung aus dem Laufrad, wird durch die er findungsgemäße Ausgestaltung abgebaut bzw. vermieden. Die zumindest angenähert rechtwinklig zu den Schaufeln ange ordneten Schlitze (und dementsprechend auch annähernd rechtwinklig zur Strömung) verbinden den Diffusor mit zu mindest einem hinter der Diffusorkanalwand angeordneten Speicherraum. Die Schlitze sind vorteilhaft in beide ge genüberliegende Diffusorkanalwände eingearbeitet und ent sprechend mit beidseitig der Diffusorkanalwände ange ordneten ringförmigen Speicherräumen verbunden. Die beiden ringförmigen Speicherräume sind in einer Ausgestaltung der Erfindung zu einem zusammenhängenden Ringraum zusammen geschlossen. In einer weiteren erfindungsgemäßen Aus gestaltung sind die beiden Speicherräume in einzelne ge geneinander abgeschottete Segmente unterteilt, wobei jedem Schlitz ein Segment zugeordnet ist. Diese spezielle Aus bildung der Speicherräume ist abhängig von der Ausge staltung des jeweiligen Radialverdichters. Durch die er findungsgemäße Ausbildung und Anordnung der Schlitze sowie der dahinterliegenden Speicherräume wird der Radialver dichter in einem stabilen Arbeitsbereich gehalten, weil durch den teilweisen Abbau der Verdichtungsstöße die Kenn feldbreite des Radialverdichters zunimmt.This object is achieved in that the Blades of the radial guide vane ring alternately two have different lengths and the slots at least approximately at right angles in front of the short blades are arranged and up to the side next to the shovel leading edge of the nearest long blades stretch. It is generally known that a Dif fusor of a radial compressor used radial guide blade ring effects on the surge line of the radial compressor. It has proven advantageous showed the blades for highly loaded radial compressors of the radial guide vane ring alternating with two under to produce different lengths. In such a way formed radial vane ring occurs, in particular especially at high inflow speeds into the radial guide vane ring (MACH greater than one) at least on the Blade leading edges of the short stator blades a ver seal on. The lossy back and forth migration of the shock caused by in stationary outflow from the impeller is caused by the degraded or avoided design according to the invention. The at least approximately at right angles to the blades arranged slots (and accordingly also approximately perpendicular to the flow) connect the diffuser to at least one located behind the diffuser channel wall Storage space. The slots are advantageous in both ge opposite diffuser channel walls incorporated and ent speaking with the diffuser channel walls on both sides arranged annular storage spaces connected. The two annular storage spaces are in one embodiment of the Invention to a coherent annulus together closed. In a further Aus according to the invention design, the two storage rooms are in individual ge segments separated from each other, each Slot is assigned to a segment. This special out The formation of the storage spaces depends on the size design of the respective radial compressor. Through which he inventive design and arrangement of the slots and the storage space behind it becomes the radial ver kept closer in a stable work area because through the partial reduction of the compression shocks the characteristic field width of the radial compressor increases.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben ist.Further advantageous embodiments of the invention are can be found in the description of the drawing, in which one in the Drawing shown embodiment of the invention is described.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen schematisch dargestellten Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Radialverdichter, Fig. 1 shows a diagrammatically represented section through an inventive centrifugal compressor,

Fig. 2 einen Aufsichtsausschnitt auf den Radialleit schaufelkranz mit den jeweils zugeordneten Schlitzen Fig. 2 shows a top section of the radial guide vane ring with the respectively assigned slots

Fig. 3 das Kennfeld eines erfindungsgemäß ausgestalteten Radialverdichters im Vergleich zu einem konventio nellen Radialverdichter bei gestörter Zuströmung und Fig. 3 shows the map of a radial compressor designed according to the invention in comparison to a conventional radial compressor with disturbed inflow and

Fig. 4 das entsprechende Kennfeld bei ungestörter Zuströ mung. Fig. 4 shows the corresponding map with undisturbed inflow.

Das Laufrad 1 eines teilweisen dargestellten Radialver dichters ist auf einer mit der Mittellinie 2 bezeichneten Welle befestigt. Das Laufrad 1 fördert den in den Radial verdichter eintretenden Luftstrom 3 in einen Diffusor 4, der sich aus einem unbeschaufelten Diffusor 4 a und einem beschaufelten Diffusor 4 b zusammensetzt. In die Diffusor kanalwände 5, 6 sind Schlitze 7 a, 7 b eingearbeitet, die den Diffusorkanal 4 mit beidseits der Diffusorkanalwand 5, 6 angeordneten und den Diffusorkanal 4 ringförmig umgeben den Speicherräumen 8, 9 verbinden.The impeller 1 of a partially illustrated Radialver poet is attached to a shaft designated with the center line 2 . The impeller 1 conveys the air flow 3 entering the radial compressor into a diffuser 4 , which is composed of an unbladed diffuser 4 a and a bladed diffuser 4 b . In the diffuser duct walls 5, 6, slits 7 a, b 7 incorporated which surround the diffuser channel 4 with both sides of the diffuser duct wall 5, 6 is arranged and the diffuser channel 4 annularly the memory spaces 8, 9 connect.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Schaufeln 9, 10 des Radialleitschaufelkranzes 11 jeweils abwechselnd unter schiedlich lang sind (kurze Schaufel 9; lange Schaufel 10).From Fig. 2 it can be seen that the blades 9 , 10 of the radial guide vane ring 11 are each of different lengths (short blade 9 ; long blade 10 ).

Nahezu rechtwinklig der Schaufelvorderkante vor den kurzen Schaufeln 9 sind Schlitze 7 a angeordnet, die sich bis seitlich neben die Schaufelvorderkante 10 a erstrecken.Slits 7 a are arranged almost at right angles to the front edge of the blade in front of the short blades 9 and extend to the side next to the front edge 10 a of the blade.

Das in Fig. 3 dargestellte Kennfeld (ausgezogene Linien) ist das eines konventionellen Radialverdichters bei ge störter Zuströmung zu dem Radialverdichter und somit zu dem Radialleitschaufelkranz 11, also ohne speziell ange ordnete Schlitze 7 a, 7 b sowie ohne dahinter angeordneten Speicherräumen 8 a, 8 b. Durch die Anwendung der Erfindung wird eine Kennlinienfelderweiterung erzielt, deren Größe durch den Anteil b 1 definiert ist (gestrichelte Begrenzung des Kennfeldes).The map shown in Fig. 3 (solid lines) is that of a conventional centrifugal compressor with ge disturbance inflow to the radial compressor and thus to the radial guide vane ring 11 , i.e. without specially arranged slots 7 a , 7 b and without storage spaces 8 a , 8 arranged behind it b . By using the invention, a characteristic field expansion is achieved, the size of which is defined by the proportion b 1 (dashed line delimitation of the characteristic field).

Ein ähnliches Kennlinienfeld zeigt Fig. 4, wobei in diesem Kennfeld von einer ungestörten Zuströmung ausgegangen wird. Auch hier läßt sich durch die Anwendung der Er findung eine Kennlinienerweiterung um das Maß b 2 erzielen.A similar characteristic curve field is shown in FIG. 4, with an undisturbed inflow being assumed in this characteristic field. Here, too, it can be achieved by applying the invention to extend the characteristic curve by the dimension b 2 .

Claims

Radial compressor with a diffuser ( 4 , 4 a , 4 b ) connected downstream of the impeller ( 1 ), with slots ( 7 a , 7 b ) being incorporated in at least one diffuser channel wall ( 5 , 6 ), which cover the diffuser ( 4 , 4 a , 4 b ) connect to at least one storage space ( 8 a , 8 b ) arranged behind the diffuser channel wall ( 5 , 6 ), the diffuser ( 4 ) being assigned a Ra dialleitschaufelkranz ( 11 ) and the slots ( 7 a , 7 b ) flow inlet side of the radial guide vane ring ( 11 ) are arranged, characterized in that the blades ( 9 , 10 ) of the dial guide vane ring ( 10 ) alternately have two different lengths and the slots ( 7 a , 7 b ) are at least approximately at right angles to the short ones Shovels ( 9 ) are arranged and extend to the side next to the front edge of the shovel ( 10 a ) of an adjacent long shovel ( 10 ).