DE4027174A1 - Kennfeldstabilisierung bei einem radialverdichter - Google Patents
Kennfeldstabilisierung bei einem radialverdichterInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kennfeldstabilisierung bei einem
Radialverdichter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Der Trend in der Entwicklung aufgeladener Motoren geht heute
zu höheren Mitteldrücken schon bei niedrigen Motordrehzahlen. Beim Einsatz
heute üblicher Verdichter kommt man mit der Motorbetriebslinie
der Pumpgrenze recht nahe und bewegt sich in dem der Pumpgrenze teilweise
vorgelagerten Geräuschegebiet.
Um solche Motoren besser bedienen zu können, sind Verdichter
mit einer Charakteristik erforderlich, die ein breites Kennfeld und breite
Wirkungsgradmuscheln besitzen.
Um den genannten Forderungen mit bestehender Hardware näher
zu kommen, bietet sich der Einsatz von kennfeldstabilisierenden Maßnahmen
(KSM) im Eintrittsbereich des Verdichters als sehr effektive
Methode an.
Solche kennfeldstabilisierenden Maßnahmen in Form von
Zirkulationskammern sind seit längerem bekannt. Sie wirken in Kennfeldbereichen,
in denen das Laufrad falsch angeströmt wird. Die Kennfeldstabilisierung
ermöglicht in solchen kritischen Betriebspunkten eine
Stabilisierung des Kennfeldes, indem solche Störungen durch das Puffervolumen
im Zirkulationsraum kompensiert wird. Ist die Störung ausgeprägter,
tritt eine Zirkulation zwischen den Konturnuten und dem Zirkulationsraum
ein. Im Bereich der Pumpgrenze wird das Laufrad mit zunehmend
kleinerem Anströmwinkel angeströmt und zusätzlich steigt der
Druck im Laufrad. Dadurch wird Luftmasse an den Verdichtereintritt zurückgefördert.
Am Laufradeintritt wird mehr Luft angesaugt, als der
Verdichter insgesamt fördert. Damit wird der Anströmwinkel für diesen
Betriebspunkt verbessert und die Pumpgrenze zu kleineren Durchsätzen
verschoben. Die Stopfgrenze wird durch Erreichen der Schallgeschwindigkeit
am Laufradeintritt verursacht. Hier entsteht Unterdruck und über
die Umwegleitung wird Luft ins Laufrad gefördert, womit die Stopfgrenze
nach rechts verschoben wird. Dazwischen ist die Funktion der Kennlinienstabilisierung
mehr oder weniger außer Betrieb. Bei idealer Anströmung
und Abstimmung ist sie ohne Wirkung.
Die Technik, den Druck durch Umwegleitungen auszugleichen,
die an verschiedenen axialen Bereichen angeschlossen sind und über
welche ein Druckausgleich stattfinden kann, ist besonders durch die
DE-PS 14 28 077 bekannt. Die Technik wurde stetig weiterentwickelt,
wie in einem Übersichtsartikel von H.-D. Henssler (Kühnle, Kopp &
Kausch, Sonderdruck aus VGB Kraftwerkstechnik, 57. Jahrgang, Heft 3,
1977) dargestellt wird.
Moderne Einrichtungen für die Kennlinienstabilisierung sind
durch die EP-A 3 48 674, EP-B 2 29 519 und GB-OS 22 20 447 bekannt. Dabei
offenbaren die EP-B 2 29 519 und GB-OS 22 20 447 eine Umwegleitung, die
direkt vom Saugmund hinter den Verdichtereintritt führt. Der Förderstrom
durch den Zirkulationsraum wird durch den Druckunterschied vor
dem Verdichterrad-Eintritt über eine Öffnung zum Zirkulationsraum, die
im folgenden Öffnung 1 genannt wird, bzw. vom Zirkulationsraum zum
Druck in einer Öffnung am Verdichterrad, die im folgenden als Öffnung 2
bezeichnet wird, bestimmt.
Nachteilig ist, daß der Zustand des Zirkulationsraumes nicht an
den Zustand im Saugkanal, direkt vor Verdichterrad-Eintritt, angebunden
ist. Für die Abstimmung ist als wesentliche Regelstelle nur die Nut
nutzbar. So könnte eine breite Nut die Stopfgrenze deutlich verschieben,
verschlechtert aber im Bereich des Optimums den Wirkungsgrad beträchtlich,
so daß sich mit der gerade noch tolerierbaren Verschlechterung
des Wirkungsgrades die Grenze dieser Ausführung ergibt.
Diese negativen Eigenschaften werden in EP-A 3 48 647 dadurch
umgangen, daß sowohl Eingang als auch Ausgang nahezu senkrecht zur
Hauptströmung liegen. Die Umwegeleitung wird also nicht mehr direkt
angeblasen. Dadurch ergibt sich eine Umwegströmung, die von den Druckunterschieden
am Eingang und Ausgang der Umwegleitung erzeugt wird.
Der Nachteil dieser Konstruktion ergibt sich daraus, daß beide
Seiten der Umwegeleitung vor dem Verdichterrad liegen. Das heißt, der
Druckunterschied an der Umwegeleitung ist in jedem Fall sehr gering,
wodurch diese Konstruktion nur wirksam wird, wenn extreme Druckgradienten
vor dem Verdichterrad auftreten. Es ist aber wünschenswert,
die Stabilisierung viel früher einsetzen zu lassen, da dann die Kennlinie
schon im Bereich hoher geförderter Volumina verbreitert wird. Für den
Nennleistungspunkt eines Antriebsmotors bedeutet dies einen besseren
Wirkungsgrad bei niedrigerem Drehzahlniveau bzw. größere Höhenbetriebsreserven.
Ein weiterer Nachteil bisheriger Konstruktionen besteht darin,
daß die Stabilisierungseinrichtung auf den Verdichtertyp angepaßt
werden muß. Unterschiede in der Verdichterschaufelauslegung, von
Konturvariationen und daraus resultierenden unterschiedlichen Lagen und
Intensitäten von Störungs- bzw. Abreißbereichen, erlauben es bisher
nicht, eine klare technische Richtlinie zur Auslegung einer Stabilisierungseinrichtung
zu geben. Es kann bisher nicht sicher vorhergesagt
werden, ob überhaupt und mit welcher Stabilisierungsmaßnahme bei
einem gegebenen Verdichter, insbesondere bei einem Radialverdichter,
eine stabile Kennlinie zu erreichen ist. Es wäre beim gegenwärtigen
Stand der Technik äußerst wünschenswert, wenn eine Anpassung mit
möglichst wenigen Parameter möglich wird.
Aus diesen Nachteilen leitet sich die der Erfindung zugrunde
liegende Aufgabe ab, eine Kennlinienstabilisierung für Radialverdichter
zu schaffen, die eine Verbreiterung des Kennlinienfeldes ohne Wirkungsgradverluste
ermöglicht.
Ausgehend von einer Einrichtung der Kennlinienstabilisierung
der eingangs genannten Art, wird diese Aufgabe durch eine Kennlinienstabilisierung
nach den Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.
Nach den Merkmalen des Anspruchs 1 verläuft die Strömung
durch den als Umwegleitung dienenden Zirkulationsraum im Eingangsbereich
praktisch senkrecht zur Hauptströmung an der Wand, so daß
zusätzliche Wirbel an dieser Öffnung und die damit verbundenen Nachteile
minimiert sind. Durch den Einlaufring ist dieser Bereich stärker am
Zustand der Hauptströmung direkt vor Verdichterrad-Eintritt gekoppelt.
Das andere Ende des Zirkulationsraums mündet hinter dem Verdichterrad-
Eintritt ins Laufrad. Das bedeutet, die Kennlinienstabilisierung arbeitet
bei höherer Druckdifferenz und reagiert damit wesentlich empfindlicher
auf Druckänderungen zwischen Eingang und Ausgang des Zirkulationsraumes
als bei einer Konstruktion nach EP-OS 03 48 674. Die Regelwirkung
setzt stärker ein. Die Ausnutzung großer Druckdifferenzen
durch die strömungsmäßige Verbindung zum Laufrad ist in dieser Konstruktion
möglich. Die Erfindung ermöglicht bei stabilen Betriebsbedingungen,
daß eine Druckdifferenz Null am Zirkulationsraum im optimalen
Betriebsbereich konstruktiv eingestellt werden, so daß dann der
Zirkulationsraum wirkungslos ist und keine Wirkungsgradeinbußen an
diesem Arbeitsbereich auftreten.
Nach dem oben Gesagten ergibt sich für die Erfindung auch, daß
man bei dieser Ausführung einen Verdichter auf neue Bedingungen
anpassen kann, indem man den Eingangsbereich optimiert. Die Ausführung
sieht dafür einen Einlaufring vor, der über Veränderung der Strömungsverhältnisse
im Eingang die Druckdifferenz im Zirkulationsraum beeinflußt.
Daraus resultierend wird eine einfache Optimierung der Kennlinienstabilisierung
auf Anwendungen möglich, d. h. mit der Größe des Einlaufring-
Innendurchmessers kann der Zustand im Zirkulationsraum abgestimmt
werden. Mit kleiner werdendem Einlaufdurchmesser wird der Zustand
im Zirkulationsraum enger an den Strömungszustand bzw. den
Strömungsdruck vor der Laufradeintrittskante angepaßt.
Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der erfindunsgemäßen
Aufgabenlösungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung.
Es zeigt
Fig. 1 ein Teilschnitt durch einen Radialverdichter mit Kennlinienstabilisierung,
Fig. 2 einen Teilschnitt durch einen Radialverdichter mit einer
weiteren Kennlinienstabilisierung,
Fig. 3 einen Teilschnitt durch einen Radialverdichter mit einer
weiteren konstruktiv veränderten Ausführung der Kennlinienstabilisierung,
Fig. 4 einen weiteren Teilschnitt einer anderen Ausführungsform,
Fig. 5 einen Teilschnitt durch eine Ausführungsform mit einer
weiteren Konturnut,
Fig. 6 einen Teilschnitt durch eine Ausführungsform mit einem veränderten
Einlaufring.
Der in Fig. 1 im Teilschnitt dargestellte Radialverdichter
besteht aus einem Verdichtergehäuse 1 mit einem Laufrad 49, welches
das zu verdichtende Medium in Fig. 1 von links nach rechts bewegt. Die
Hauptströmung tritt vom Einlaufbereich 11, in dem ein teilweise mit
konischer Kontur versehener Einlaufring 10 angeordnet ist, in das Laufrad
49 ein und strömt vom Laufradaustritt 46 in den Diffusor 44.
In der Gehäusewandung ist eine Umwegleitung mit einer
Zirkulationskammer 41 angebracht, die über eine Einlaufnut 22 mit dem
Einlaufbereich verbunden ist, und über eine Konturnut 38 im Bereich der
Laufradkontur in die Hauptströmung mündet. Die Einlaufnut 22 schließt
die Einlaufstrecke ab und befindet sich mit ihrer vollen Öffnungsbreite
24 vor der Laufradeintrittskante 2. Die Tiefe der Nut reicht in radialer
Richtung bis an den Innendurchmesser 16 des Einlaufringes 10 und wird
vom Durchmesser 16 des Einlaufbereichs 11 bis zur Gehäuseinnenfläche
von Stegen 32 unterbrochen.
Ein Konturring 26 erstreckt sich von der Einlaufnut 22 bis zur
Konturnut 38. Die Laufradeintrittskante 2 befindet sich in einer
mittleren axialen Lage des Konturrings. Der Innendurchmesser 28 des
Konturringes entspricht dem des Laufraddurchmesser unter Wahrung eines
notwendigen Laufspaltes. Der Außendurchmesser des Konturrings 30
kann größer, kleiner oder gleich dem Durchmesser 16 sein. In diesem
Ausführungsbeispiel ist er kleiner gewählt. Der Konturring wird über die
Stege 32 zum Gehäuse zentrisch gehalten. Die Stege sind an das Verdichtergehäuse
1 angegossen oder in dieses eingefräst. Verdichtergehäuse 1
und Einlaufring 10 können auch aus einem Stück gefertigt sein.
Bei einer anderen Ausführungsform können die Stege 32 auch
einstückig mit dem Konturring 26 ausgeführt sei. Des weiteren kann der
Konturring 26 auch mit den Stegen 32 und einem weiteren äußeren Ring
27 eine Montageeinheit bilden. Das ist besonders dann vorteilhaft, wenn
die Einheit aus Kunststoff gefertigt ist.
Der Konturring 26 besitzt einen Einlaufkegel am Innendurchmesser.
Dieser wird so gewählt, daß der Durchmesser 28 vor der Laufradeintrittskante
2 zylindrisch ist. Die Form des Konturringes 26 in
radialer Richtung ergibt sich aus der Form der Einlaufnut 22 und der
Konturnut 38.
Die Konturnut 38 befindet sich zwischen dem Konturring 26 und
dem Abschnitt 42, der in seiner Form der Außenkontur des Laufrades bis
zum Diffusor 44 entspricht. Der Durchmesser 40 der diffusorseitigen
Anschnittkante ist größer als der Durchmesser 28 der einlaufseitigen
Anschnittkante. Die Konturnut ist in radialer Richtung unter einem
Zuströmwinkel 43 zwischen 20° und 30° angeordnet. Üblicherweise ergibt
sich der Zuströmwinkel durch die Senkrechte auf die Tangente an
der Innenkontur, die der Außenkontur des Laufrades entspricht.
Die Anschnittkanten der Konturnut 38 können mit einem Radius
von 0 bis 4 mm abgerundet sein. Mit dem Radius wird eine von scharfen
Kanten ausgelöste Geräuschentwicklung verringert. Der Radius ist an
beiden Anschnittkanten gleich.
Auf dem Abschnitt 42 zwischen der Konturnut 38 und dem
Diffusor 44 kann eine weitere Konturnut 138 angeordnet sein. In Fig. 5
ist eine solche Ausführungsform dargestellt. Die Breite dieser Konturnut
138 ist deutlich kleiner als die Breite 36 der Konturnut 38.
Die Kennlinienstabilisierung beruht auf dem Druckausgleich
über den Zirkulationsraum 31, der durch Einlaufring 10, das Verdichtergehäuse
1 und den Konturring 26 gebildet ist und über die von den Konturnuten
22 und 38 gebildeten Verbindungsöffnungen 33 und 45 mit der
Hauptströmung in Verbindung steht.
Der Einlaufring begrenzt den Zirkulationsraum über einen Abschnitt
15 an der Einlaufseite. Durch den konischen Einlaufring 10 wird
die Hauptströmung in Richtung Verdichterradeintritt beschleunigt.
Die Wandströmung am Einlaufring führt zu einer Zustandsänderung,
die über die Konturnut 22 auch den Zustand im Zirkulationsraum 31
beeinflußt. Die Drucke an den Verbindungsöffnungen 33 und 45 können
durch die Dimensionierung der Konturnuten 22 und 38 und der entsprechenden
Strömungsverhältnisse festgelegt werden. Außerdem muß
die Kennlinienstabilisierung an den Verdichtertyp angepaßt werden, wobei
die Lage der Konturnut über der Laufradkontur, deren Breite und
Schrägstellung ebenso wie die Volumen der Zirkulationskammern, die
Gestaltung des Einlaufs und die Lage der Einlaufnut die Charakteristik
der Drehzahllinien bestimmen. Bei Festlegung der Druckdifferenz auf
Null im Auslegungsbereich wird die Wirkung des Zirkulationsraumes aufgehoben.
In diesem Bereich wird die Leistung des Radialverdichters nicht
beeinflußt, d. h. es treten keine Wirkungsgradverluste auf.
Entstehen nun Druckabweichungen gegenüber diesem eingestellten
Idealfall, können sich diese über den Zirkulationsraum ausgleichen.
Das hat eine Kennlinienstabilisierung links vom Optimum und eine Erhöhung
des Durchsatzbereiches rechts vom Optimum zur Folge, insgesamt
eine Verbreiterung des Arbeitsbereiches.
Da die Wirkungsweise der Kennlinienstabilisierung wesentlich
von den Strömungsverhältnissen im Einlaufbereich abhängt, ist eine einfache
Optimierung durch Austausch des Einlaufrings 10 möglich, der mit
Montagestiften 12 befestigt ist und bei entsprechender Ausführung der
Befestigung leicht ausgewechselt werden kann.
Die Stege 32, die den Konturring 26 halten, erfüllen zusätzlich
zu der zentrischen Befestigungsmöglichkeit, die Aufgabe, die Strömung
in axialer Richtung zu stabilisieren.
Bei großen Verdichtern, insbesondere in Verbindung mit großen
Nabenverhältnissen, verursachen die relativ breiten Stege vor allem bei
einer Strömung von Öffnung 33 zu Öffnung 45 eine ausgeprägte Nachlaufströmung.
Die Folge ist ein deutlich höheres, lautes Klangbild. Eine
deutliche Verbesserung des Klangbildes erreicht man in solchen Fällen
durch Kürzen der Stege im Zirkulationsraum (Fig. 2). Der Strömung wird
so mehr Weg gegeben, die Nachlaufströmung der Stege abzubauen.
Zur Vermeidung dieser Nachteile ist eine Ausführung nach Fig. 2
vorzuziehen. Dabei berühren die Stege nicht mehr die Nuten und der
Steg selbst ist diffusorseitig ausgerundet.
Eine andere Ausführung der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt.
Im Gegensatz zu Fig. 1 ragt hier die Konturnut 38 nicht weit in den
Zirkulationsraum 31 hinein. Die Stege 32 sind zur Öffnung der Konturnut
38 hin abgerundet. Gegenüber der Ausführungsform gemäß Fig. 1, in der
die ideale Ausführung einer Konturnut unter einem Zuströmungswinkel
43 dargestellt ist, hat die Nut eine geringere Tiefe, um die Montage bei
der Serienfertigung zu erleichtern. Beim Einsetzen des Konturrings 26
dient ein Montagestift 13, der in eine Bohrung im Gehäuse paßt als Verdrehsicherung.
Der Einlauf in den Zirkulationsraum an der Öffnung 45 ist
nach wie vor schräg. Zum Abschnitt 42 hat sich eine radiale Anlagefläche
gebildet, die die Montage des Konturrings erleichtert. Gegen Verdrehung
sichert der Stift 13.
Der Einlaufring 10 ist in den Beispielen der Fig. 1 bis 3 in
den Eintrittsbereich eingepaßt und mit den Stiften 12 gesichert. Eine
andere Version sieht die Konstruktion nach Fig. 4 vor. Dabei wird der
Einsatz 110 direkt am Gehäuse angeschraubt und bestimmt den Außendurchmesser
des Zirkulationsraumes 31. Dies ist eine weitere Ausführung
um einen Verdichter entsprechend den Kundenwünschen abzustimmen.
In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt. Der Zirkulationsraum
erstreckt sich hier fast bis zum Laufradende. Zur besseren
Einstellung der Kennlinienstabilisierung sind hier drei Konturnuten 22,
45 und 38 vorgesehen.
In Fig. 6 ist ein Beispiel einer Ausführungsform gezeigt, in der
der Durchmesser 16 der Einlaufstrecke kleiner ist, als der Konturring.
Eine solche Ausführungsform hat den Vorteil einer höheren Beschleunigung
im Eingangsbereich und eine Verbesserung der Druckdifferenzverhältnisse
im Bereich der Öffnung 33 und im Zirkulationsraum.
Wie vorstehend ausgeführt wurde, beruht die Wirkungsweise der
Kennlinienstabilisierung wesentlich auf den Strömungsverhältnissen an
den Konturnuten 22 und 38 und in dem Zirkulationsraum 31 selbst. Die
Strömungsverhältnisse an den Verbindungsöffnungen werden wesentlich
von den Konturnuten beeinflußt.
Die gewünschte Charakteristik erhält man durch Abstimmung
des Gesamtsystems, wobei im erfindungsgemäßen Fall größter Wert auf
die Beibehaltung des Wirkungsgradniveaus gelegt wird. Eine Abstimmung
der Kennlinienstabilisierung zum Hinausschieben der Stopfgrenze liefert
unter diesem Gesichtspunkt die besten Ergebnisse. Da der Arbeitsbereich
einer Verdichterbaugröße bezüglich der Pumpgrenze durch die Variation
des Nebenverhältnisses bzw. durch die Verdichterkontur eingestellt
wird, und weil für eine Verdichterbaugröße die gleiche Zirkulationseinrichtung
verwendet werden soll, bezieht man die Dimensionierung
der KSM sinnvollerweise auf die Austrittsfläche des Laufrades.
Bei der Abstimmung sind grundsätzlich folgende Punkte zu beachten:
- 1) Die Dimensionierung der Fläche des Zirkulationsraumes 31.
- 2) Der Zustand in diesem Zirkulationsraum ist zusätzlich durch einen Einlaufring 10 abzustimmen, der den Zirkulationsraum im Saugmund mehr oder weniger verdeckt.
- 3) Die Fläche und die Lage der Konturnut 38 über dem Laufrad.
- 4) Der Zuströmwinkel 43 der Konturnut 38 über dem Laufrad.
Nachfolgend werden Konstruktionsmerkmale zur Optimierung
dieser Größen gegeben.
Der Durchmesser 16 des Einlaufs ist das 0,64- bis 1,2fache des
Laufradaustrittsdurchmessers 48, wobei der bevorzugte Bereich zwischen
0,7 und 0,9 liegt.
Die Breite 36 der Konturnut 38 beträgt das 0,55- bis 0,7fache
der Laufradaustrittsbreite 50.
Bei Anbringung weiterer Konturnuten sollten ihre Breiten nicht
mehr als zu einem Viertel der Laufradaustrittsbreite 50 entsprechen.
Die axiale Lage, gegeben durch den Abstand 56 zwischen
Konturnut 38 und hinterem Ende des Laufrads 49, beträgt das 0,15- bis
0,3fache des Laufradaustrittsdurchmessers 48.
Die axiale Lage der Einlaufnut 22 befindet sich im Abstand 58
zum hinteren Ende des Laufrads, wobei dieser Abstand 58 das 0,36- bis
0,6fache des Laufradaustrittsdurchmessers 48 ist.
Die Breite 24 der Einlaufnut 22 ist das 1- bis 1,1fache der
Breite 36 der Konturnut 38.
Das Verhältnis der Querschnittsfläche des Zirkulationsraums
31 in radialer Richtung zur Fläche der Konturnut 38 liegt zwischen dem
3,5- und 4,5fachen der Fläche, die auf den Durchmesser 40 der Fläche der
Konturnut bezogen ist.
Das Verhältnis des Innendurchmessers 30 des Zirkulationsraumes
31 ist ungefähr das 0,8fache des Laufradaustrittsdurchmessers
48.
Die Nutbreite 36 der Konturnut 38 ist das 0,03- bis 0,05fache
des Laufradaustrittsdurchmessers 48.
Das Verhältnis von der Fläche der Konturnut 38 zum Quadrat
des Laufradaustrittsdurchmessers 48 ist das 0,106- bis 0,151fache des
Nabenverhältnisses, wobei das Nabenverhältis durch das Verhältnis des
Laufraddurchmessers im Eintritt 34 zu dem des Austritts 48 bestimmt
ist und beispielsweise zwischen 0,64 bis 0,74 liegt.
Das Volumen des Zirkulationsraums 31 liegt zwischen dem 0,06-
und dem 0,23fachen der dritten Potenz des Laufradaustrittsdurchmessers
48.
Die engen Intervalle dieser Verhältnisse machen deutlich, auf
welche Größen bei der Konstruktion eines Radialverdichters mit Kennfeldstabilisierung
genauer zu achten ist. Die angegebenen Einstellbereiche
zeigen an, in welchem Wertebereich die angegebenen Werte eingehalten
werden müssen. Die in den Angaben enthaltene Lehre erlaubt es,
eine Kennlinienstabilisierung für Radialverdichter zu konstruieren, die
den Wirkungsgrad nicht beeinträchtigt und das Kennfeld verbreitert.
Claims (15)
1. Einrichtung zur Kennfeldstabilisierung bei einem Radialverdichter,
der einen Einlaufbereich (11), ein Laufrad (49) und einen Austrittsbereich
(46, 44) besitzt, wobei sich das Laufrad (49) zwischen
Einlaufbereich (11) und Austrittsbereich (46, 44) befindet und durch Rotation
des Laufrades ein Fördermedium vom Einlaufbereich (11) zum
Austrittsbereich (46, 44) befördert, das Laufrad entlang seiner Achse eine
Kontur besitzt, die sich vom Eintrittsdurchmesser (34) zum Austrittsdurchmesser
(48) entsprechend dem Profil der es umgebenden
Seitenwand (47) verändert, die Kennlinienstabilisierung einen Zirkulationsraum
(31) enthält, der sich vom Einlaufsbereich (11) zur Konturwand
(47) erstreckt, und der Zirkulationsraum (31) mit einer Verbindungsöffnung
(33) mit der Hauptströmung im Eingangsbereich (11)
und mit einer Verbindungsöffnung (45) an der Konturwand (47) zwischen
Laufradeintritt (2) und Laufradaustritt (46) mit der Hauptströmung in
Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet,
daß sich im Einlaufbereich (11) ein die Hauptströmung einengender und
den Zirkulationsraum (31) gegenüber der Hauptströmung über den Abstand
(15) abdeckender Einlaufring (10) befindet.
2. Einrichtung zur Kennfeldstabilisierung bei einem Radialverdichter
nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Einlaufring (10) auswechselbar und anpaßbar ist.
3. Einrichtung zur Kennfeldstabilisierung bei einem Radialverdichter
nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Durchmesser (16) des Einlaufdurchmessers das 0,64- bis 1,2fache
des Laufradaustrittsdurchmessers (48) beträgt und der bevorzugte
Bereich zwischen 0,7 bis 0,9 liegt.
4. Einrichtung zur Kennfeldstabilisierung bei einem Radialverdichter
nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Konturnut (38), welche die Strömung zum Laufrad (49) führt,
einen Zuströmwinkel (43) in radialer Richtung zwischen 20° und 30°
aufweist.
5. Einrichtung zur Kennfeldstabilisierung bei einem Radialverdichter
nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Breite (36) der Konturnut (38) das 0,55- bis 0,7fache der Laufradaustrittsbreite
(50) beträgt.
6. Einrichtung zur Kennfeldstabilisierung bei einem Radialverdichter
nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eine weitere Konturnut (138) vorhanden ist, deren Breite
bis zu einem Viertel der Laufradaustrittsbreite (50) entspricht.
7. Einrichtung zur Kennfeldstabilisierung bei einem Radialverdichter
nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die axiale Lage, gegeben durch den Abstand (56) der Konturnut (38)
vom hinteren Ende des Laufrads (49), das 0,15- bis 0,3fache des Laufradaustrittsdurchmessers
(48) ist.
8. Einrichtung zur Kennfeldstabilisierung bei einem Radialverdichter
nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Lage der Einlaufnut (22) im Abstand (58) zum hinteren Ende
des Laufrads befindet, welche das 0,36- bis 0,6fache des Laufradaustrittsdurchmessers
(48) beträgt.
9. Einrichtung zur Kennfeldstabilisierung bei einem Radialverdichter
nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis der Breite (24) der Einlaufnut (22) zur Breite (36)
der Konturnut (38) das 1- bis 1,1fache ist.
10. Einrichtung zur Kennfeldstabilisierung bei einem Radialverdichter
nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis der Querschnittsfläche des Zirkulationsraums (31)
zur radialen Fläche der Konturnut (38) zwischen 3,5 und 4,5 ist.
11. Einrichtung zur Kennfeldstabilisierung bei einem Radialverdichter
nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis des Innendurchmessers (30) des Zirkulationsraumes
(31) ungefähr das 0,8fache des Laufradaustrittsdurchmessers (48) ist.
12. Einrichtung zur Kennfeldstabilisierung bei einem Radialverdichter
nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Nutbreite (36) der Konturnut (38) das 0,03- bis 0,05fache des
Laufradaustrittsdurchmessers (48) beträgt.
13. Einrichtung zur Kennfeldstabilisierung bei einem Radialverdichter
nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis der Fläche der Konturnut (38) zum Quadrat des Laufradaustrittsdurchmessers
zwischen 0,106 bis 0,151 des Nabenverhältnisses
liegt, wobei das Nabenverhältnis durch das Verhältnis des
Laufraddurchmessers im Eintritt (34) zu dem des Austritts (48)
bestimmt ist.
14. Einrichtung zur Kennfeldstabilisierung bei einem Radialverdichter
nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
daß das Volumen des Zirkulationsraums (31) zwischen dem 0,06- und dem
0,23fachen der dritten Potenz des Laufradaustrittsdurchmessers (48)
ist.
15. Einrichtung zur Kennfeldstabilisierung bei einem Radialverdichter
nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stirnseiten der den Konturring (26) tragenden Stege abgerundet
sind.
Priority Applications (13)
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