KR102511426B1

KR102511426B1 - 레이디얼 압축기용의 디퓨저

Info

Publication number: KR102511426B1
Application number: KR1020177020542A
Authority: KR
Inventors: 크리슈티안 크라이엔캄프; 아르민 라이흘; 다니엘 루쉬
Original assignee: 터보 시스템즈 스위츠랜드 엘티디.
Priority date: 2014-12-23
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2023-03-17
Also published as: EP3237760A1; CN107110178A; WO2016102594A1; US10473115B2; KR20170096636A; CN107110178B; JP7105563B2; JP2018500502A; EP3237760B1; US20170284401A1

Abstract

레이디얼 압축기 (100) 용의 디퓨저 (1) 는, 제 1 측벽 (3) 및 제 2 측벽 (4) 에 의해 형성되는 디퓨저 덕트 부분 (2) 으로서, 상기 제 1 측벽 (3) 및 제 2 측벽 (4) 은 유동 방향으로 서로로부터 적어도 부분적으로 갈라지도록 배열되는, 상기 디퓨저 덕트 부분 (2); 다수의 블레이드들 (6, 6') 을 가지는 블레이드 링 (5) 으로서, 상기 블레이드들 (6, 6') 은 상기 디퓨저 덕트 부분 (2) 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 상기 블레이드들 (6, 6') 의 각각은 압력측 (22) 과 흡입측 (23) 을 갖고, 각 블레이드 (6, 6') 의 상기 압력측 (22) 과 흡입측 (23) 은 상기 블레이드 (6, 6') 의 블레이드 선단 에지 (8) 및 블레이드 후단 에지 (8') 에 의해 경계지어지는, 상기 블레이드 링 (5); 상기 디퓨저 덕트 부분 (2) 의 두 개의 측벽들 (3, 4) 중의 적어도 하나의 측벽에 합체되는 다수의 압력 균등화 개구들 (7, 7') 로서, 상기 다수의 압력 균등화 개구들 (7, 7') 의 각각은 상기 블레이드 링 (5) 의 일 블레이드 (6) 의 상기 압력측 (22) 과 인접 블레이드 (6') 의 상기 흡입측 (23) 사이에 배열되는, 상기 다수의 압력 균등화 개구들 (7, 7'); 상기 압력 균등화 개구들 (7, 7') 의 뒤에 배열되는 제 1 환형 덕트 (10) 로서, 상기 제 1 환형 덕트 (10) 는 상기 압력 균등화 개구들 (7, 7') 중의 적어도 두 개의 압력 균등화 개구를 통해 상기 디퓨저 덕트 부분 (2) 에 유체 연결되고, 그 결과로 상기 디퓨저 (1) 의 다수의 디퓨저 통로들이 함께 유체 연결될 수 있고, 상기 디퓨저 덕트 부분 (2) 에서 상기 블레이드 링 (5) 의 두 개의 인접 블레이드들 (6, 6') 사이의 영역이 디퓨저 통로로 표시되는, 상기 제 1 환형 덕트 (10) 를 포함하고, 상기 제 1 환형 덕트 (10) 는 연결 덕트 (30) 를 통해 압력 플리넘 (31) 에 연결될 수 있고, 그 결과로 유체가 상기 압력 플리넘 (31) 으로부터 상기 제 1 환형 덕트 (10) 로 유동할 수 있어서 상기 제 1 환형 덕트 (10) 가 상기 유체로 플러싱되는 것을 특징으로 한다.

Description

레이디얼 압축기용의 디퓨저{DIFFUSER FOR A RADIAL COMPRESSOR}

본 발명은 레이디얼 압축기용의 디퓨저에 관한 것이다. 다음의 텍스트에서, 레이디얼 압축기라는 용어는 압축기 임펠러로의 축방향 유동 및 압축기 임펠러로부터의 반경방향 유동을 갖는 혼합-유동 압축기로도 알려져 있다. 본 발명의 적용 분야는 또한 압축기 임펠러 내외로의 순수한 반경방향 또는 대각선 유동을 갖는 압축기까지 확장된다. 또한, 본 발명은 레이디얼 압축기용의 디퓨저에 관한 것으로, 레이디얼 압축기는 터보챠저에서 사용가능하며, 터보챠저는 축방향 터빈 또는 반경방향 또는 혼합-유동 터빈을 가질 수 있다.

터보챠저 적용을 위한 레이디얼 압축기에 사용하기 위한 디퓨저는 종래 기술로부터 알려져 있다. 레이디얼 압축기에서, 유체 (예를 들어, 공기) 는 우선 디퓨저의 상류에 연결된 압축기 휠을 통해 축방향으로 흡입되고, 압축기 휠에서 가속되고 사전 압축된다. 이 과정에서, 압력, 온도 및 운동 에너지 형태의 에너지가 유체에 공급된다. 압축기 휠의 출구에서는, 높은 유속이 우선한다. 가속되고 사전 압축된 공기는 디퓨저의 방향으로 접선방향으로 압축기 휠을 떠난다. 디퓨저에서, 가속된 공기의 운동 에너지는 압력으로 변환된다. 이는 디퓨저에서의 유동의 감속에 의해 발생한다. 반경방향 확장을 통해, 디퓨저의 유동 단면적이 확대된다. 따라서 유체는 감속되고 압력이 빌트업된다. 레이디얼 압축기를 갖는 터보챠저에서 가능한한 높은 압력비를 달성하기 위해, 여기에 사용되는 디퓨저에는 블레이딩이 제공될 수 있다. 블레이드형 디퓨저의 예가 DE102008044505 에 의해 도시되어 있다. 종래 기술로부터 알려진 블레이딩을 갖는 디퓨저는, 예를 들어 US4131389 에 도시된 바와 같이, 블레이딩을 구비한 방사상 평행벽 (radial parallel-walled) 디퓨저로서 일반적으로 구성된다. 주어진 전체 압력비에서 더 큰 압축기 효율을 달성하기 위해, 디퓨저에서의 유동은 보다 크게 감속될 수 있다. 결과적으로 스파이럴의 유속이 감소되어, 벽 마찰 손실이 감소하고 압축기 스테이지의 효율이 향상된다. 종래 기술로부터, 반경방향 측벽 발산을 갖는 디퓨저의 사용은 평행벽 디퓨저와 비교하여 동일한 전체 길이로 보다 큰 감속을 허용한다는 것이 알려져 있다.

그러나, 과도한 감속시에 경계층 분리 때문에 디퓨저에 유동 불안정이 발생하기 때문에, 주어진 작동 지점에 대한 기하학적 변동에 의해 디퓨저에서 달성할 수 있는 감속 또는 압력 증가는 제한된다. 따라서, 디퓨저의 안정된 작동 범위의 한계는 압축기 특성 맵에서 압축기의 서지 라인의 위치를 결정한다. 따라서 평행벽 디퓨저 대신에 측벽 발산을 갖는 디퓨저가 사용되는 경우 (이와 같은 디퓨저는 예를 들어 WO 2012/116880 A1 에 기술되어 있음), 동일한 압축기 압력비로 효율은 증가하지만, 이와 동시에 서지 라인은 평행벽 디퓨저를 갖는 압축기와 비교하여 주어진 압축기 압력비에서 더 큰 질량 유동쪽으로 이동한다. 이 효과는 바람직하지 않다. 그에 따라 압축기 특성 맵의 폭은 감소되고, 그에 따라 터보챠저에서의 적용을 위한 압축기 스테이지의 유용성이 제한된다. 하나의 해결책은 인접한 디퓨저 블레이드들에 의해 형성된 디퓨저의 개개의 디퓨저 통로들 사이의 압력 균등화를 허용하기 위해 압력 균등화 개구들을 통해 환형 덕트에 블레이드형 디퓨저의 디퓨저 덕트 부분을 유체적으로 연결하는 것이다. 그러나, 압력 균등화 개구들을 사용하는 이러한 해결책에서는, 예를 들어 압축기 세정으로부터의 잔류 물 및 퇴적물 또는 오일-함유 흡입 공기에서 발견되는 입자들에 의해, 환형 덕트 및/또는 개개의 압력 균등화 개구들이 막히게 되는 문제가 발생할 수 있다. 이는 압축기의 서지 라인에 부정적인 영향을 미치고, 극단적인 경우에는 디퓨저에 연결된 엔진이 더 이상 작동할 수 없게 되는 결과를 가져올 수 있다.

본 발명은, 압축기의 펌핑 거동을 향상시키기 위해, 평행벽 디퓨저와 비교하여 효율이 향상되고 동시에 디퓨저 내의 유동이 안정화되도록 방사상 압축기에 대해 반경방향 측벽 발산을 갖는 블레이드형 디퓨저를 개발하는 목적에 기초한다. 본 발명의 또 다른 목적은, 과도한 감속의 결과로서 개별 디퓨저 통로들에 있어서 디퓨저 블레이드들 및 디퓨저 측벽들에서 조기 경계층 분리를 회피하거나 감소시키는 것이다. 또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 압축기로부터의 오일-함유 흡입 공기로부터의 퇴적물 및 잔류물로 인해 오염 가능성이 있는 경우에도 디퓨저의 작동이 손상되지 않도록 보장하는 것이다.

상기 목적은 독립 청구항 1 의 특징에 의해 달성된다.

특히, 상기 목적은, 레이디얼 압축기용의 디퓨저에 의해 달성되는데, 이 디퓨저는, 제 1 측벽 및 제 2 측벽에 의해 형성되는 디퓨저 덕트 부분을 포함하고, 상기 제 1 측벽 및 제 2 측벽은 유동 방향으로 서로로부터 적어도 부분적으로 갈라지도록 배열된다. 또한, 상기 디퓨저는, 다수의 블레이드들을 가지는 블레이드 링을 포함하고, 상기 블레이드들은 상기 디퓨저 덕트 부분 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 상기 블레이드들의 각각은 압력측과 흡입측을 갖고, 각 블레이드의 상기 압력측과 흡입측은 상기 블레이드의 블레이드 선단 에지 및 블레이드 후단 에지에 의해 경계지어진다. 또한, 상기 디퓨저는, 상기 디퓨저 덕트 부분의 두 개의 측벽들 중의 적어도 하나의 측벽에 합체되는 다수의 압력 균등화 개구들을 포함하고, 상기 다수의 압력 균등화 개구들의 각각은 상기 블레이드 링의 일 블레이드의 상기 압력측과 인접 블레이드의 상기 흡입측 사이에 배열된다. 또한, 상기 디퓨저는, 상기 압력 균등화 개구들의 뒤에 배열되는 제 1 환형 덕트를 포함하고, 상기 제 1 환형 덕트는 상기 압력 균등화 개구들 중의 적어도 두 개의 압력 균등화 개구를 통해 상기 디퓨저 덕트 부분에 유체 연결되고, 그 결과로 상기 디퓨저의 다수의 디퓨저 통로들이 함께 유체 연결될 수 있고, 상기 디퓨저 덕트 부분에서 상기 블레이드 링의 두 개의 인접 블레이드들 사이의 영역이 디퓨저 통로로 표시되고, 상기 제 1 환형 덕트는 연결 덕트를 통해 압력 플리넘에 연결될 수 있고, 그 결과로 유체가 상기 압력 플리넘으로부터 상기 제 1 환형 덕트로 유동할 수 있어서 상기 제 1 환형 덕트가 상기 유체로 플러싱된다. 또한, 상기 디퓨저 덕트 부분의 두 개의 측벽들 중의 적어도 하나의 측벽에 합체되는 상기 다수의 압력 균등화 개구들은, 상기 제 1 측벽 및 제 2 측벽 이 유동 방향으로 서로로부터 갈라지도록 배열되는 각각의 측벽 의 영역에 배열되고, 블레이드형 디퓨저 덕트 부분 내에 추가로 배열된다. 또한, 상기 디퓨저 덕트 부분의 제1 및 제2 측벽 중 하나는 디퓨저 플레이트로서 구성되고, 상기 다수의 압력 균등화 개구가 상기 디퓨저 플레이트 내에 합체된다. 또한, 개별 벽은 상기 디퓨저 플레이트 뒤에 배치되며, 상기 제 1 환형 덕트는 상기 디퓨저 플레이트에 직접 합체되거나, 상기 제 1 환형 덕트는 상기 개별 벽에 합체되거나, 상기 제 1 환형 덕트는 상기 디퓨저 플레이트에 직접 합체되고 상기 개별 벽에 합체된다. 또한, 상기 다수의 압력 균등화 개구들 (7, 7', 7'') 은 상기 디퓨저 덕트 부분의 제 1 및 제 2 측벽(3, 4) 중 하나의 영역 내에 배열되고, 상기 제 1 측벽 및 상기 제 2 측벽 (4, 3) 중 다른 하나가 유동 방향으로 상기 디퓨저 덕트 부분의 제 1 및 제 2 측벽(3, 4) 중 하나로부터 발산된다.

본 발명의 기본 개념은, 측벽 발산을 갖는 디퓨저에서, 디퓨저의 블레이드형 디퓨저 덕트 부분이 디퓨저 덕트 부분의 2 개의 측벽들 중 적어도 하나의 측벽에 통합되는 압력 균등화 개구들을 갖고, 디퓨저의 디퓨저 덕트 부분이 제 1 환형 덕트에 유체 연결되고, 제 1 환형 덕트가 연결 덕트를 통해 압력 플리넘에 연결될 수 있고, 그 결과 유체가 압력 플리넘으로부터 제 1 환형 덕트 내로 유동할 수 있어서 제 1 환형 덕트가 유체로 플러싱된다는 것이다.

이는, 제 1 환형 덕트를 유체로 플러싱하기 위해 압력 플리넘으로부터 제 1 환형 덕트로 유동하는 플러싱 매체 형태의 유체를 통해, 환형 덕트 및 압력 균등화 개구들을 막히게 할 수 있는 오일-함유 흡입 공기에 의한 코킹 (coking) 으로부터의 가능한 퇴적물 및 잔류물이 환형 덕트로부터 그리고 압력 균등화 개구들로부터 플러싱되는 이점을 수반한다. 이러한 방식으로, 압력 균등화 개구들이 퇴적물에 의해 막히는 것을 방지할 수 있고 환형 덕트의 체적이 크게 감소되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 또 다른 이점은, 압력 균등화가 환형 덕트에서 일어날 수 있고, 이는 과도한 유동 감속으로 인한 블레이드형 디퓨저 덕트 부분의 디퓨저 블레이드들에서의 유동 분리를 상쇄하고 따라서 유동 분리를 중화한다는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 환형 덕트 내에서 발생하는 압력 균등화의 결과로서, 디퓨저 덕트 부분의 디퓨저의 개개의 통로들 사이에서 압력 균등화가 또한 동시에 발생하고, 이는, 다음으로, 디퓨저 덕트 부분에서의 개별 디퓨저 통로들의 불규칙한 로딩 (loading) 을 감소시킨다는 것이다. 디퓨저 통로는 여기서는 2 개의 인접한 디퓨저 블레이드들 사이의 공간 또는 부분으로서 정의된다. 디퓨저 덕트 부분에서의 개별 디퓨저 통로들의 불규칙한 로딩은, 예를 들어 압축기의 압축기 하우징과 공기 흡입 포트의 비대칭 및 그럼으로써 디퓨저의 유출 영역에서 제조 및 설치 공차를 발생시키는 비회전대칭 압력 필드 및 일시적인 유동 효과로 인해 발생한다. 압력 균등화는, 여전히 안정된 방식으로 작동하는 다른 디퓨저 통로들의 안정성 보유가 사용된다는 점에서, 개별 디퓨저 통로들에서의 초기 불안정성을 중화하는 것을 가능하게 한다. 그 결과, 모든 디퓨저 통로들이 불안정한 유동 영역으로 통과할 때까지 디퓨저 및 압축기의 안정된 작동 범위가 전체적으로 확장된다. 그 결과, 압축기의 서지 라인이 더 작은 부피 유동쪽으로 변위되고 압축기 특성 맵의 사용가능한 영역을 확장시킨다.

발명의 바람직한 실시형태

본 발명의 일 실시형태에서, 압력 플리넘은 유체 소스에 연결되고, 유체 소스는 압력 플리넘에 유체를 제공하도록 구성된다.

본 발명의 일 실시형태에서, 유체 소스는 충전 공기 냉각기 (charge air cooler) 로서 구성되고, 충전 공기 냉각기는 유체를 제공하도록 구성되고, 유체는 충전 공기 냉각기로부터 압력 플리넘으로 도입될 수 있다.

여기서, 예를 들어 플러싱 매체의 형태인 충전 공기 냉각기로부터의 유체는 또한 또는 부가적으로 레이디얼 압축기의 압축기 휠을 냉각시키기 위해 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 유체를 세정하기 위한 필터 시스템이 압력 플리넘과 유체 소스 사이에 설치된다.

본 발명의 일 실시형태에서, 디퓨저를 포함하는 터보챠저 장치가 제공된다.

본 발명의 일 실시형태에서, 제 1 환형 덕트는 디퓨저 덕트 부분의 두 개의 측벽들 중의 하나의 측벽에 합체된다.

본 발명의 일 실시형태에서, 디퓨저 덕트 부분의 두 개의 측벽들 중의 적어도 하나의 측벽에 합체되는 다수의 압력 균등화 개구들은, 제 1 측벽 및 제 2 측벽이 유동 방향으로 서로로부터 적어도 부분적으로 갈라지도록 배열되는 각각의 측벽의 영역에 배열된다.

본 발명의 일 실시형태에서, 압력 균등화 개구들의 각각은 보어 및/또는 슬롯으로서 구성된다. 대안적으로, 압력 균등화 개구는 또한 수 개의 개별 보어 또는 슬롯으로부터 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 디퓨저 덕트 부분의 각각의 측벽에서의 압력 균등화 개구들 각각의 배향은, 디퓨저 덕트 부분을 대면하는 측벽의 면에 대한 각각의 압력 균등화 개구의 설정 각도로서 규정되는 설정 각도에 의해 결정된다.

본 발명의 일 실시형태에서, 제 1 환형 덕트는, 분리 수단에 의해, 제 1 환형 덕트의 다수의 개별적인, 상호 분리된 덕트 소영역부들 (duct subregions) 로 세분된다. 이러한 방식으로, 덕트 소영역부 내의 디퓨저 통로들 사이의 압력 균등화가 국부적으로 제한될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 제 1 환형 덕트의 각각의 덕트 소영역부는 적어도 2 개의 압력 균등화 개구들을 포함한다. 그러나, 압력 균등화 개구들은 환형 덕트의 일체적인 구성요소일 필요는 없다는 것이 일반적으로 주목되어야 한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 디퓨저 덕트 부분의 압력 균등화 개구로 측벽들 중의 하나의 측벽에 적어도 하나의 제 2 환형 덕트가 합체되고, 그 결과로 블레이드 링의 두 개의 비인접 블레이드들의 디퓨저 통로들이 함께 유체 연결될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 디퓨저 덕트 부분의 제 1 측벽 또는 제 2 측벽은 디퓨저 플레이트로서 구성되고, 다수의 압력 균등화 개구들 및 적어도 하나의 환형 덕트는 디퓨저 플레이트에 합체된다.

본 발명의 일 실시형태는 디퓨저를 갖는 레이디얼 압축기를 포함한다.

이하, 도면에 의해 보다 상세하게 설명되는 예시적인 실시형태에 의해 본 발명을 설명한다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 레이디얼 압축기에 대한 블레이딩을 갖는 디퓨저를 도시한다.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 레이디얼 압축기에 대한 블레이딩을 갖는 디퓨저의 부분 상세도를 도시한다.
도 3 은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 압력 균등화 개구 및 다수의 서로 분리된 덕트 소영역부를 갖는 디퓨저 플레이트를 도시한다.
도 4 는 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 압력 균등화 개구 및 다수의 서로 분리된 덕트 소영역부를 갖는 디퓨저 플레이트를 도시한다.
도 5 는 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 압력 균등화 개구 및 비인접 디퓨저 통로들의 연결을 갖는 디퓨저 플레이트를 도시한다.
도 6 은 디퓨저 통로에서의 인접한 블레이드들 사이의 압력 균등화 개구들의 가능한 배향의 예를 갖는 디퓨저 플레이트의 상세도를 도시한다.
도 7 은 디퓨저 플레이트에서의 압력 균등화 개구의 배향의 예를 도시한다.
도 8 은 본 발명의 제 6 실시형태에 따른 터보챠저 장치에 사용하기 위한 레이디얼 압축기를 위한 환형 덕트 및 압력 플리넘을 갖는 레이디얼 압축기용의 블레이드형 디퓨저를 도시한다.
도 9 는 본 발명의 제 7 실시형태에 따른 레이디얼 압축기를 위한 환형 덕트 및 압력 플리넘을 구비한 블레이드형 디퓨저의 다른 개략도를 도시한다.

이하의 설명에서, 동일한 참조 부호는, 동일하고 동일하게 작용하는 부분에 대해 사용된다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 레이디얼 압축기 (100) 를 위한 블레이딩을 갖는 디퓨저 (1) 를 도시한다. 디퓨저 (1) 는 제 1 측벽 (3) 및 제 2 측벽 (4) 에 의해 형성된 디퓨저 덕트 부분 (2) 을 포함한다. 디퓨저 덕트 부분 (2) 은 압축기 휠로부터 압축기 스파이럴 (도시되지 않음) 내로 입구까지 연장된다. 제 1 측벽 (3) 과 제 2 측벽 (4) 은 유동 방향으로 서로 적어도 부분적으로 발산하도록 배치된다. 도 1 에서, 디퓨저 (1) 는 다수의 개별 블레이드 (6, 6') 를 갖는 블레이드 링 (5) 을 포함하며, 블레이드 (6, 6') 는 적어도 부분적으로 디퓨저 덕트 부분 (2) 에 배치된다. 이는, 디퓨저 (1) 에서 디퓨저 덕트 부분 (2) 내에 블레이드형 및 비-블레이드형 영역들 쌍방이 존재할 수 있음을 의미한다. 도 1 의 실시형태에서, 다수의 압력 균등화 개구들 (7, 7') 은 제 2 측벽 (4) 에 합체되는데, 도 1 의 측면도에서는 단지 하나의 압력 균등화 개구 (7, 7') 만이 도시되어 있다. 디퓨저 (1) 의 제 2 측벽 (4) 은 도 1 의 실시형태에서 터빈 휠 (도시되지 않음) 을 향하는 측에 위치되며, 터빈 휠은 레이디얼 압축기 (100) 를 또한 포함하는 터보챠저 장치 (도시되지 않음) 의 구성요소이다. 디퓨저 (1) 는 압력 균등화 개구들 (7, 7') 의 후방에 또는 하류에 배치된 제 1 환형 덕트 (10) 를 포함한다. 제 1 환형 덕트 (10) 는 이 경우 개방 덕트라고도 지칭되는 실질적으로 환형의 연속 덕트로서 구성된다. 압력 균등화는 개방 덕트 내에서 그의 전체 원주 둘레에서 발생한다. 압력 균등화의 결과로서, 불안정한 영역에서 이미 작동중인 개별 디퓨저 통로들에서의 유동을 안정화시키기 위해 인접 또는 비인접 디퓨저 통로들의 안정성 보유부가 사용될 수 있다는 점에서 디퓨저 덕트 부분 (2) 에서의 디퓨저 통로들 사이의 유동은 안정화된다. 2 개의 인접한 디퓨저 블레이드들 사이의 공간 또는 영역 또는 부분이 디퓨저 통로로 표시된다.

제 1 환형 덕트 (10) 가 항상 압력 균등화 개구들 (7, 7') 의 후방에 설치되는 것이 보장되는 한, 제 1 환형 덕트 (10) 는, 측벽 (3, 4) 의 구성요소로서, 측벽들 (3, 4) 중의 일방 또는 쌍방에 직접 일체화될 수 있다. 그러나, 각각의 환형 덕트가 각각의 측벽 (3, 4) 에 설치되는 실시형태도 가능하며, 상기 환형 덕트는 압력 균등화 개구들 (7, 7') 을 통해 디퓨저 덕트 부분 (2) 에 유체 연결 (미도시) 될 수 있다.

도 1 의 실시형태에서, 제 1 환형 덕트 (10) 는 제 3 측벽 (15) 에 합체되며, 제 3 측벽 (15) 은 디퓨저 덕트 부분 (2) 의 제 2 측벽 (4) 의 후방에 또는 하류에 배치되고, 압력 균등화 개구들 (7, 7') 은 제 2 측벽 (4) 에 합체된다. 제 3 측벽 (15) 은 이 경우 터보챠저 장치의 압축기측과 터빈측 사이에 배치되는 중간 벽으로서 알려진 것으로서 구성될 수 있다.

그러나, 환형 덕트 (10), 따라서 압력 균등화 개구들 (7, 7') 은 또한 디퓨저 덕트 부분 (2) 의 제 2 측벽 (4) 또는 제 1 측벽 (3) 의 구성요소일 수 있으며 (이는 도시되지 않음), 따라서 제 3 측벽 (15) 은 생략될 수 있다. 따라서 압력 균등화 개구들 (7, 7') 및 제 1 환형 덕트 (10) 는 일체형으로 제조된 부품에 합체될 수 있으며, 이 부품의 일 면은 제 1 측벽 (3) 또는 제 2 측벽 (4) 을 형성 할 수 있다. 그러나, 이 실시형태에서도, 환형 덕트 (10) 가 압력 균등화 개구들 (7, 7') 을 통해 디퓨저 덕트 부분 (2) 에 유체 연결되고 또한 그러한 결과로 동시에 디퓨저 (1) 의 다수의 유동 단면부들이 함께 유체 연결되는 것을 보장하기 위해, 환형 덕트 (10) 가 압력 균등화 개구들 (7, 7') 의 후방에 배치될 수 있다. 도 1 의 실시형태에서, 환형 덕트 (10) 는 적어도 2 개의 압력 균등화 개구들 (7, 7') 을 통해 디퓨저 덕트 부분 (2) 에 유체 연결되는 것이 적절하다.

디퓨저 덕트 부분 (2) 의 2 개의 측벽들 (3, 4) 중의 적어도 하나에 통합되는 압력 균등화 개구들 (7, 7') 의 각각은, 도 1 에 도시된 실시형태에서, 제 1 측벽 (3) 과 제 2 측벽 (4) 이 유동 방향으로 서로 적어도 부분적으로 발산하도록 배치되는 각 측벽 (3, 4) 의 영역에 배치된다. 그러나, 압력 균등화 개구들 (7, 7') 은 제 1 측벽 (3) 과 제 2 측벽 (4) 이 유동 방향으로 서로 적어도 부분적으로 발산하도록 배치되는 디퓨저 덕트 부분 (2) 의 영역의 외부에 또한 배치될 수 있다.

이 경우, 압력 균등화 개구들 (7, 7') 각각은 보어 및/또는 슬롯으로서 구성될 수 있다. 그러나, 대안적으로, 압력 균등화 개구는 복수의 개구, 즉 예를 들어 복수의 개별적인 보어 또는 슬롯, 또는, 두 형상의 조합으로 구성될 수도 있다. 그러나, 디퓨저 (1) 의 몇몇 다른 형태의 압력 균등화 개구도 또한 실현가능할 수 있다. 도 1 에서, 압력 균등화 개구들 (7, 7') 은 디퓨저 (1) 의 블레이드형 디퓨저 덕트 부분 (2) 에 추가로 배치된다. 이러한 방식으로, 과도한 감속의 결과로서의 이 영역 (블레이드형 디퓨저 영역) 에서의 유동 분리가 중화되는 이점을 달성하는 것이 가능하다. 대안적으로 또는 부가적으로, 압력 균등화 개구들 (7, 7') 은 비-블레이드형 디퓨저 덕트 부분 (2) 에 또한 배치될 수도 있다; 그러나, 다수의 개별적인 압력 균등화 개구들 (7, 7') 이 2 개의 측벽들 (3, 4) 중의 적어도 하나에 합체되고, 2 개의 측벽들 (3, 4) 에 의해 형성되는 디퓨저 덕트 부분 (2) 의 영역에는 어떠한 디퓨저 블레이드들 (6, 6') 도 배치되지 않는다. 도 1 의 실시형태에서, 본 발명에 따른 디퓨저 (1) 를 가지는 레이디얼 압축기 (100) 는 또한 압축기 휠 (40), 압축기 하우징 (42) 및 베어링 하우징 (44) 을 포함한다. 그러나, 압축기의 추가적인 또는 또 다른 구성요소는 명료성을 위해 도면에 도시되지 않는다.

도 2 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 레이디얼 압축기 (100) 를 위한 블레이드딩을 가지는 디퓨저 (1) 의 부분 상세도의 프로파일을 도시한다. 이 경우, 도 2 는, 디퓨저 덕트 부분 (2) 에 블레이드 링 (5) 의 다수의 디퓨저 블레이드들 (6, 6') 을 포함하는 디퓨저 (1) 를 도시한다 (도 2 에는 완전히 도시되지 않음). 도 2 의 도면에는, 디퓨저 (1) 의 제 2 측벽 (4) 만이 도시되어 있다. 압력 균등화 개구들 (7, 7') 은 제 2 측벽 (4) 에 합체되는데, 도 2 의 프로파일에는 단지 하나의 압력 균등화 개구만이 도시되어 있다. 측벽 (4) 에서, 환형 덕트 (10) 는 압력 균등화 개구 (7, 7') 의 바로 뒤에 배치된다. 따라서 환형 덕트 (10) 는 도 2 에 도시된 실시형태에서 제 2 측벽 (4) 의 구성요소이다. 환형 덕트 (10) 는, 측벽 발산 디퓨저 덕트 부분 (2) 내에 적어도 부분적으로 배치된 개별 디퓨저 블레이드들 (6, 6') 사이의 압력 균등화를 허용한다. 그 결과, 디퓨저 (1) 의 블레이드 링 (5) 의 개별 디퓨저 블레이드들 (6, 6') 에서의 유동 분리가 중화될 수 있다. 유동 분리는, 디퓨저 (1) 의 서지 라인에 접근할 때, 개별적으로 고도로 로딩된 디퓨저 통로들에서, 즉 예를 들어 압축기 하우징에서 비대칭으로 인해 불규칙하게 로딩되는 두 개의 인접한 디퓨저 블레이드들 (6, 6') 의 영역에서 초기에 발생한다. 도 2 에 도시된 압력 균등화 개구 (7, 7') 는 제 1 환형 덕트 (10) 를 디퓨저 (1) 의 유동 단면에 연결시킨다.

디퓨저 (1) 의 제 2 측벽 (4) 은 도 2 에 도시된 디퓨저 (1) 의 실시형태에서 디퓨저 플레이트 (12) 의 구성요소이다. 디퓨저 플레이트 (12) 는 개별 압력 균등화 개구들 (7, 7') 및 제 1 환형 덕트 (10) 를 포함하고, 제 1 환형 덕트 (10) 는 압력 균등화 개구들 (7, 7') 뒤에 배치된다.

도 3 은 디퓨저 (1) 의 평면도를 도시한다. 디퓨저 (1) 는 디퓨저 플레이트 (12) 를 포함한다. 디퓨저 플레이트 (12) 는 다수의 압력 균등화 개구들 (7, 7') 을 포함하며, 다수의 압력 균등화 개구들 (7, 7') 의 각각은 디퓨저 (1) 의 유동 단면을 제 1 환형 덕트 (10) 에 유체 연결한다. 제 1 환형 덕트 (10) 는 압력 균등화 개구들 (7, 7') 뒤에 배치된다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 제 1 환형 덕트 (10) 는 연속 환형 공간으로서 알려진 것으로서 구성된다. 이 경우에, 도 1 및 도 2 에 이미 도시된 바와 같이, 제 1 환형 덕트 (10) 는 디퓨저 플레이트 (12) 에 직접 일체화될 수 있거나, 또는 대안적으로는 별개의 벽에 합체될 수 있고, 별개의 벽은 디퓨저 플레이트 (12) 뒤에 배치된다. 도 3 에 도시된 디퓨저 플레이트 (12) 의 압력 균등화 개구들 (7, 7') 의 각각은 2 개의 인접한 블레이드들 (6, 6') 사이에 배치된다. 각각의 블레이드 (6, 6') 는 압력측 (22) 과 흡입측 (23) 을 포함하며, 각각의 블레이드 (6, 6') 의 압력측 (22) 과 흡입측 (23) 은 이 블레이드 (6, 6') 의 블레이드 선단 에지 (8) 및 블레이드 후단 에지 (8') 에 의해 경계지어진다. 따라서, 도 3 의 블레이드 (6') 는, 예를 들어 각각이 블레이드 (6') 의 압력측 (22) 과 흡입측 (23) 을 한정하는 블레이드 선단 에지 (8) 및 블레이드 후단 에지 (8') 를 포함한다. 다수의 압력 균등화 개구들 (7, 7') 의 각각은 블레이드 링 (5) 의 하나의 블레이드 (6) 의 압력측 (22) 과 인접 블레이드 (6') 의 흡입측 (23) 사이에 배치된다. 따라서, 예를 들어 도 3 의 블레이드 (6) 와 블레이드 (6') 사이의 디퓨저 통로에 위치되는 압력 균등화 개구 (7) 는, 상기 압력 균등화 개구 (7) 가 블레이드 링 (5) 의 블레이드 (6) 의 압력측 (22) 과 인접 블레이드 (6') 의 흡입측 (23) 사이에 배치되도록 배치된다.

개별 압력 균등화 개구들 (7, 7') 은 도 3 에서 슬롯들로서 구성된다. 대안적으로, 개별 압력 균등화 개구들 (7, 7') 각각은 보어 및/또는 슬롯으로서 구성될 수 있다. 그러나, 각각이 압력 균등화 개구 (7, 7') 를 형성하는 수 개의 보어들 또는 슬롯들을 제공하는 것도 고려될 수 있다.

도 3 에 도시된 디퓨저 (1) 의 실시형태에서, 제 1 환형 덕트 (10) 는, 분리 수단 (13) 에 의해, 다수의 개별적인, 상호 분리된 덕트 소영역부들 (11, 11') 로 세분된다. 제 1 환형 덕트 (10) 의 덕트 소영역부들 (11, 11') 의 각각에는 도시된 실시형태에서 2 개의 디퓨저 통로들이 할당된다. 그러나, 압력 균등화 개구들 (7, 7') 이 제 1 환형 덕트 (10) 의 일체적인 구성요소가 아니라는 것은 명확히 되어야 한다. 제 1 환형 덕트 (10) 를 개별적인 덕트 소영역부들로 세분화한 결과, 압력 균등화는 덕트 소영역부 (11, 11') 의 각각의 인접한 블레이드들 (6, 6') 사이에서만 발생한다. 이러한 방식으로, 덕트 소영역부 내에서의 블레이드들 사이의 압력 균등화가 국부적으로 제한될 수 있다. 개별적인 덕트 소영역부들의 결과로, 폐쇄된 덕트 소영역부들로 알려진 것이 발생한다. 따라서, 도 3 에 도시된 실시형태에서, 압력 균등화는, 도 1 및 도 2 의 실시형태에서의 연속적인 환형 덕트의 경우와 같이, 제 1 환형 덕트 (10) 전체에 걸쳐 더 이상 발생하지 않는다. 분리 수단 (13) 은 예를 들어 격벽으로 구성될 수 있다. 이 경우, 개별 격벽들 (13) 은 유동으로부터 멀리 떨어진 디퓨저 (1) 측에 위치된다. 제 1 환형 덕트 (10) 를 유동의 관점에서 서로 독립적인 개별 덕트 소영역부들로 세분화하는 것은 디퓨저 (1) 의 안정성 증가 및 효율 개선에 기여할 수 있다. 제 1 환형 덕트 (11) 내의 개별 덕트 소영역부들 (11, 11') 은 예를 들어 첨가제 제조 방법으로 알려진 방법에 의해 제조될 수 있다. 대안적으로, 인접한 구성요소, 예를 들어 레이디얼 압축기 (100) 의 베어링 하우징에 대해 맞닿게 함으로써 제 1 환형 덕트 (10) 를 개별 덕트 소영역부들 (11, 11') 로 세분하는 것도 가능하다 (이는 도시되지 않음).

도 4 는 본 발명에 따른 디퓨저 (1) 의 또 다른 실시형태의 평면도를 도시한다. 이 경우, 도 4 는 디퓨저 (1) 의 디퓨저 플레이트 (12) 를 도시한다. 디퓨저 플레이트 (12) 에는 다수의 압력 균등화 개구들 (7, 7', 7") 이 합체되고, 이들의 각각은 디퓨저 (1) 의 가장 좁은 유동 단면을 환형 덕트 (10) 에 유체 연결하고, 제 1 환형 덕트 (10) 는 압력 균등화 개구들 (7, 7', 7") 뒤에 배치된다. 도 4 에 도시된 디퓨저 (1) 의 실시형태는, 개별 덕트 소영역부들 (11, 11') 의 각각이 3 개의 블레이드들 (6, 6', 6") 을 갖는 3 개의 압력 균등화 개구들 (7, 7', 7") 을 포함하는 점에서, 도 3 에 도시된 실시형태와 다르다. 보다 나은 명료함을 위해, 도 4 에서는 제 1 환형 덕트 (10) 의 덕트 소영역부 (11) 에만 대응 참조부호가 제공된다. 대안적으로, 3 개 이상의 블레이드들이 대응 분리에 의해 제 1 환형 덕트 (10) 의 덕트 소영역부를 공유하는 실시형태도 실현가능하다. 또한, 제 1 환형 덕트 (10) 내에, 각각 다른 수의 블레이드, 예를 들어 2 개의 블레이드를 통해 연장되는 하나의 덕트 소영역부 및 3 개의 블레이드를 포함하는 하나의 덕트 소영역부를 포함하는 덕트 소영역부들이 존재할 수도 있다. 도 4 의 실시형태에서, 블레이드 (6) 및 블레이드 (6') 에 의해 형성되는 디퓨저 통로 내에서의 유체의 주 유동 방향은 예로서 방향 벡터 (52) 에 의해 도시된다.

도 5 는 평면도에서 디퓨저 (1) 의 디퓨저 플레이트 (12) 를 갖는 본 발명에 따른 디퓨저 (1) 의 또 다른 실시형태를 도시한다. 도 5 의 이 실시형태에 도시된 디퓨저 플레이트 (12) 는 도 3 에 도시된 디퓨저 (1) 의 실시형태와 원칙적으로 동일하다. 도 5 의 실시형태는, 도 5 의 디퓨저 플레이트 (12) 에 제 1 환형 덕트 (10) 에 더하여 제 2 환형 덕트 (20) 가 제공되는 점에서만, 도 3 의 실시형태와 다르다. 디퓨저 플레이트 (12) 내의 제 2 환형 덕트 (20) 는 여기서는 비인접 블레이드들의 디퓨저 통로들을 함께 유체적으로 연결하는 목적을 갖는다. 도 5 의 실시형태에서, 환형 덕트 (20) 는 덕트 소영역부 (11) 의 블레이드들을 덕트 소영역부 (11") 의 블레이드들에 연결시킨다. 이러한 방식으로, 디퓨저 플레이트 (1) 의 상이한 덕트 소영역부들에 각각 위치되는 비인접 블레이드들 사이의 압력 균등화가 실현될 수 있다. 제 2 환형 덕트 (20) 는 제 1 환형 덕트 (10) 가 또한 합체되는 디퓨저 플레이트 (12) 에 합체될 수 있다. 대안적으로, 제 2 환형 덕트 (20) 는, 디퓨저 플레이트 (12) 가 압력 균등화 개구들을 가질 때에 디퓨저 플레이트 (12) 뒤에 배치되는 별도의 벽에 합체될 수 있다. 대안적으로, 제 2 환형 덕트 (20) 는, 디퓨저 덕트 부분 (2) 의 압력 균등화 개구들 (7, 7') 을 갖는 측벽들 (3, 4) 중의 하나의 측벽에 합체되거나, 또는 압력 균등화 개구들 (7, 7') 을 갖는 측벽들 (3, 4) 중의 하나의 측벽의 뒤에 위치하는 제 3 측벽 (15) 에 합체될 수 있다. 이러한 방식으로, 예를 들어 2 개의 디퓨저 통로가 함께 유체 적으로 연결될 수 있으며, 2 개의 디퓨저 통로는 서로 나란히 그리고 인접하게 배치되지 않는다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 이는, 예를 들어, 압력 균등화 개구 (7) 를 포함하는 디퓨저 통로가 압력 균등화 개구 (7''') 를 포함하는 디퓨저 통로에 유체적으로 연결된다는 것을 의미한다. 이러한 방식으로, 비인접 덕트 소영역부의 디퓨저 통로들 또는 블레이드들 사이의 압력 균등화가 발생할 수 있다. 적용예에 따라, 2 개 이상의 환형 덕트가 디퓨저 (1) 에 합체되는 것도 가능하다.

도 6 은 2 개의 인접 블레이드들 (6, 6') 사이에서 디퓨저 통로에 압력 균등화 개구들의 가능한 배향의 예를 갖는 디퓨저 플레이트 (12) 의 상세도를 도시한다. 도 6 의 실시형태는, 도 6 에 예시된 압력 균등화 개구들 (7-1 및 7-2) 이 각각 2 개의 인접한 디퓨저 블레이드들 (6, 6') 의 디퓨저 통로 내에서 디퓨저 플레이트 (12) 에 대해 상이한 배향 또는 위치를 차지할 수 있다는 점에서만, 도 3, 4 및 5 의 실시형태와 다르다. 도 6 의 각각의 블레이드 (6, 6') 는 각 경우에 압력측 (22) 및 흡입측 (23) 을 포함한다. 각각의 블레이드 (6, 6') 의 압력측 (22) 및 흡입측 (23) 은 이 경우에 각각의 블레이드 (6, 6') 의 블레이드 선단 에지 (8) 및 블레이드 후단 에지 (8') 에 의해 한정된다. 도 6 에서, 블레이드 (6) 와 블레이드 (6') 사이의 디퓨저 통로에 위치된 압력 균등화 개구 (7-1) 는, 예를 들어 압력 균등화 개구 (7-1) 가 블레이드 링 (5) 의 블레이드 (6) 의 압력측 (22) 과 인접 블레이드 (6') 의 흡입측 (23) 사이에 배치되도록 배열되거나 배향된다. 도 6 에 도시된 압력 균등화 개구 (7-2) 의 배치에 대해서도 마찬가지이다.

도 6 의 실시형태에서, 압력 균등화 개구, 즉 압력 균등화 개구 (7-1) 또는 압력 균등화 개구 (7-2) 는 서로 인접한 디퓨저 블레이드들 (6, 6') 사이의 디퓨저 통로에 위치된다. 그러나, 복수의 압력 균등화 개구들이 디퓨저 통로 내에 배치되는 것이 또한 가능하며, 디퓨저 통로 내의 복수의 압력 균등화 개구들의 상황 및 위치는 서로 상이할 수 있다.

도 7 은 디퓨저 덕트 부분 (2) 내의 유체의 주 유동 방향 (52)에 관한 그리고 디퓨저 플레이트 (12) 내의 압력 균등화 개구 (7, 7') 의 배향 및 가능한 상황의 일례를 도시한다. 도 7 에서, 디퓨저 덕트 부분은 측벽 (3) 과 측벽 (4) 에 의해 형성되고, 측벽 (4) 은 디퓨저 플레이트 (12) 의 구성요소이다. 압력 균등화 개구 (7, 7') 는 도 7 의 실시형태에서 디퓨저 플레이트 (12) 에 합체되고 제 1 환형 덕트 (10) 에 연결된다. 예시를 위해, 도 7 에서, 디퓨저 덕트 부분 (2) 내의 유체의 유동 방향이 추가로 도시되어 있는데, 이는 벡터 (52) 로 도시된다. 디퓨저 덕트 부분 (2) 의 측벽 (4) 에 합체된 도 7 에 도시된 압력 균등화 개구 (7, 7') 의 배향은, 디퓨저 덕트 부분 (2) 을 대면하는 측벽 (4) 의 면에 대한 압력 균등화 개구 (7, 7') 의 설정 각도 (54) 로서 규정되는 설정 각도 (54) 에 의해 결정된다. 이 경우, 도 7 의 실시형태에서의 설정 각도 (54) 는, 바람직하게는, 디퓨저 덕트 부분 (2) 에서의 유체 손실을 감소시키기 위해, 0°보다 크고 약 180°보다 작은 범위일 수 있다.

도 8 은 블레이드형 디퓨저 (2) 를 갖는 터보챠저 장치 (150) 를 개략적으로 도시한다. 도 8 의 실시형태에서, 터보챠저 장치 (150) 는, 압력 균등화 개구들 (7, 7') 을 통해 제 1 환형 덕트 (10) 에 유체 연결되는 디퓨저 (2) 를 포함한다 (도시되지 않음). 디퓨저 (2) 는 압축기 휠 (101) 에 연결되고, 압축기 휠 (101) 은 샤프트 (153) 를 통해 터빈 (151) 에 의해 구동된다. 디퓨저 (2) 및 압축기 휠 (101) 은 레이디얼 압축기 (100) 의 구성요소이다. 제 1 환형 덕트 (10) 는 연결 덕트 (30) 를 통해 환형 덕트 플리넘이라고도 불리는 압력 플리넘 (31) 에 연결된다. 유체는 플러싱제 또는 플러싱 매체로서 압력 플리넘 (31) 내로 전달되는데, 상기 유체는 바람직하게는 플러싱 공기의 형태이지만, 추가로 냉각을 위해 사용될 수도 있다. 유체는 도 8 의 실시형태에서 유체 소스 (35) 에 의해 제공된다. 압력 소스로도 지칭될 수 있는 유체 소스 (35) 는 바람직하게는 충전 공기 냉각기로서 구성될 수 있다. 충전 공기 냉각기는 레이디얼 압축기 (100) 에 의해 압축 공기를 공급받고, 엔진으로의 공급 이전에 레이디얼 압축기 (100) 의 압축 공기를 특정 온도로 냉각시킨다 (도시되지 않음). 그 다음, 충전 공기 냉각기로부터의 플러싱제 형태의 유체는 압력 플리넘 (31) 에 공급된다. 압력 플리넘 (31) 은 도 8 에 도시된 실시형태에서 덕트 (154) 를 통해 압축기 휠 (101) 에 부가적으로 연결되어서, 충전 공기 냉각기 (35) 로부터의 플러싱제의 일부는 또한 압축기 휠 (101) 을 냉각시키는데 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 압축기 휠 냉각이 실현될 수 있다. 제 1 환형 덕트 (10) 는 유체 소스 (35) 로부터 플러싱제로 플러싱되고, 플러싱제는 압력 플리넘 (31) 에 저장될 수 있다. 연결 덕트 (30) 는 소정의 직경을 갖는 보어로서 바람직하게 구성된다. 그러나, 연결 덕트 (30) 는 반드시 특정한 직경 (D) 을 갖는 보어로서 구성될 필요는 없으며, 다각형 통로 또는 일부 다른 형상을 갖는 통로로서 구성될 수도 있다. 또 다르게는, 연결 덕트 (30) 는 또한 다수의 개별 통로들로 형성될 수 있다. 연결 덕트 (30) 의 기하학적 디자인은 플러싱제가 연결 덕트 (30) 를 통해 제 1 환형 덕트 (10) 로 통과하는 압력을 결정하기 때문에 이 경우에 중요하다. 제 1 환형 덕트 (10) 내의 압력은, 제 1 환형 덕트 (10) 의 의도된 압력 균등화가 손상되지 않도록 하기 위해, 디퓨저 덕트 부분 (2) 에 형성된 압력보다 값이 최소로 높아야 한다. 또한, 다량의 공기가 제 1 환형 덕트 (10) 로부터 디퓨저 덕트 부분 (2) 내로 송풍되는 상황을 피하여야 한다. 연결 덕트 (30) 의 기하학적 디자인의 결과로서, 플러싱제가 연결 덕트 (30) 내에서 제 1 환형 덕트 (10) 로 이송되는 압력이 설정될 수 있다. 결정된 설정 압력에서 제 1 환형 덕트 (10) 내로 이송되는 플러싱제의 결과로서, 제 1 환형 덕트 (10) 는 플러싱제로 플러싱된다. 플러싱은, 디퓨저 덕트 부분 (2) 으로부터의 공기에 포함될 수 있는 오일-함유 입자의 퇴적물에 의한 압력 균등화 개구들 (7, 7', 7'', 7''') 의 막힘 및 제 1 환형 덕트 (10) 의 오염을 방지한다. 플러싱 매체가 규정된 압력에서 제 1 환형 덕트 (10) 내로 도입될 수 있도록, 유체 소스 (35) 및 압력 플리넘 (31) 에 규정된 압력이 이미 형성되어야 하는데, 상기 규정된 압력은 제 1 환형 덕트 (10) 내의 압력 및 디퓨저 (2) 내의 압력보다 값이 더 크다. 유체 소스 (35) 내의 압력은 이 경우에 압력 플리넘 (31) 내의 압력 및 환형 덕트 (10) 내의 압력 및 디퓨저 덕트 부분 (2) 내의 압력보다 값이 커야 한다. 유체 소스 (35) 는 이 경우에 압축 공기 네트워크로서 구성될 수 있다. 또한, 유체 소스 (35) 는 이 경우에 압력 플리넘 (31) 에 유체를 제공하는 복수의 유체 소스들로 이루어질 수 있다. 또한, 도 8 및 도 9 의 실시형태에서, 플러싱제 또는 유체를 세정하기 위해 압력 플리넘 (31) 과 유체 소스 (35) 사이에 설치되는 필터 시스템 (39) 이 제공될 수 있다. 매우 일반적으로는, 압력 플리넘 (31) 과 제 2 환형 덕트 사이에 대응 연결부가 확립되는 때에 제 1 환형 덕트 (10) 에 추가하여 제 2 환형 덕트를 플러싱하기 위해 유체 소스 (35) 로부터의 유체를 사용하는 것도 가능하다 (도시되지 않음).

도 9 는 레이디얼 압축기용의 압력 플리넘 (31) 및 블레이딩을 갖는 디퓨저 (2) 를 도시한다. 도 9 의 실시형태는, 제 1 환형 덕트 (10) 가 연결 덕트 (30) 를 통해 압력 플리넘 (31) 에 연결된다는 점에서, 도 1 의 실시형태와 다르다. 도 8 의 실시형태와 관련하여 이미 설명된 바와 같이, 연결 덕트 (30) 를 통해 유체 소스 (35) 에 연결된 압력 플리넘 (31) 으로부터 제 1 환형 덕트 (10) 내로 압력하의 유체가 도입된다. 이는, 환형 덕트 (10) 및 압력 균등화 개구 (7, 7', 7'', 7''') 내의 퇴적물 및 입자 잔류물을 분리 또는 방지하기 위해 제 1 환형 덕트 (10) 가 유체 소스 (35) 로부터의 유체 형태의 플러싱제로 플러싱되는 효과를 달성시킨다. 도 1 의 실시형태와의 또 다른 차이점은, 또한, 유체가 연결 덕트 (154) 를 통해 압력 플리넘 (31) 으로부터 압축기 휠 (101) 로 전달된다는 점에서 압축기 휠 (101) 을 냉각하기 위한 압축기 휠 냉각이 실현된다는 것이다.

1 디퓨저
2 디퓨저 덕트 부분
3 제 1 측벽
4 제 2 측벽
5 블레이드 링
6, 6', 6'', 6''' 블레이드 링의 블레이드
7, 7', 7'', 7''', 7-1, 7-2 압력 균등화 개구
8 블레이드의 블레이드 선단 에지
8' 블레이드의 블레이드 후단 에지
10 제 1 환형 덕트
11, 11', 11'' 덕트 소영역부
12 디퓨저 플레이트
13 분리 수단
15 측벽
20 제 2 환형 덕트
22 디퓨저 블레이드의 압력측
23 디퓨저 블레이드의 흡입측
30 연결 덕트
31 압력 플리넘
35 유체 소스
39 필터 시스템
40 압축기 휠
42 압축기 하우징 (터빈측)
44 베어링 하우징
52 디퓨저 덕트 부분의 유체의 주 유동 방향의 방향 벡터
54 설정 각도
100 레이디얼 압축기
101 압축기 휠
150 터보챠저 장치
151 터빈
153 샤프트
154 압축기 휠 냉각 라인

Claims

레이디얼 압축기 (100) 용의 디퓨저로서,
제 1 측벽 (3) 및 제 2 측벽 (4) 에 의해 형성되는 디퓨저 덕트 부분 (2) 으로서, 상기 제 1 측벽 (3) 및 제 2 측벽 (4) 은 유동 방향으로 서로로부터 적어도 부분적으로 갈라지도록 배열되는, 상기 디퓨저 덕트 부분 (2),
다수의 블레이드들 (6, 6') 을 가지는 블레이드 링 (5) 으로서, 상기 블레이드들 (6, 6') 은 상기 디퓨저 덕트 부분 (2) 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 상기 블레이드들 (6, 6') 의 각각은 압력측 (22) 과 흡입측 (23) 을 갖고, 각 블레이드 (6, 6') 의 상기 압력측 (22) 과 흡입측 (23) 은 상기 블레이드 (6, 6') 의 블레이드 선단 에지 (8) 및 블레이드 후단 에지 (8') 에 의해 경계지어지는, 상기 블레이드 링 (5),
상기 디퓨저 덕트 부분 (2) 의 두 개의 측벽들 (3, 4) 중의 적어도 하나의 측벽에 합체되는 다수의 압력 균등화 개구들 (7, 7') 로서, 상기 다수의 압력 균등화 개구들 (7, 7') 의 각각은 2 개의 인접한 블레이드들 (6, 6') 사이에 배치되면서 상기 다수의 압력 균등화 개구들 (7, 7') 의 각각은 상기 블레이드 링 (5) 의 일 블레이드 (6) 의 상기 압력측 (22) 과 인접 블레이드 (6') 의 상기 흡입측 (23) 사이에 배열되는, 상기 다수의 압력 균등화 개구들 (7, 7'),
상기 압력 균등화 개구들 (7, 7') 의 뒤에 배열되는 제 1 환형 덕트 (10) 로서, 상기 제 1 환형 덕트 (10) 는 상기 압력 균등화 개구들 (7, 7') 중의 적어도 두 개의 압력 균등화 개구를 통해 상기 디퓨저 덕트 부분 (2) 에 유체 연결되고, 그 결과로 상기 디퓨저 (1) 의 다수의 디퓨저 통로들이 함께 유체 연결될 수 있고, 상기 디퓨저 덕트 부분 (2) 에서 상기 블레이드 링 (5) 의 두 개의 인접 블레이드들 (6, 6') 사이의 영역이 디퓨저 통로로 표시되는, 상기 제 1 환형 덕트 (10)
를 포함하고,
상기 디퓨저 덕트 부분 (2) 의 두 개의 측벽들 (3, 4) 중의 적어도 하나의 측벽에 합체되는 상기 다수의 압력 균등화 개구들 (7, 7') 은, 상기 제 1 측벽 (3) 및 제 2 측벽 (4) 이 유동 방향으로 서로로부터 갈라지도록 배열되는 각각의 측벽 (3, 4) 의 영역에 배열되고, 블레이드형 디퓨저 덕트 부분 (2) 내에 추가로 배열되고,
상기 디퓨저 덕트 부분 (2) 의 제1 및 제2 측벽 (3, 4) 중 하나는 디퓨저 플레이트 (12) 로서 구성되고, 상기 다수의 압력 균등화 개구 (7, 7', 7'') 가 상기 디퓨저 플레이트 내에 합체되고,
개별 벽 (15) 은 상기 디퓨저 플레이트 (12) 뒤에 배치되며, 상기 제 1 환형 덕트 (10) 는 상기 디퓨저 플레이트 (12) 에 직접 합체되거나, 상기 제 1 환형 덕트 (10) 는 상기 개별 벽 (15) 에 합체되거나, 상기 제 1 환형 덕트 (10) 는 상기 디퓨저 플레이트 (12)에 직접 합체되고 상기 개별 벽 (15) 에 합체되고,
상기 다수의 압력 균등화 개구들 (7, 7', 7'') 은 상기 디퓨저 덕트 부분의 제 1 및 제 2 측벽(3, 4) 중 하나의 영역 내에 배열되고, 상기 제 1 측벽 및 상기 제 2 측벽 (4, 3) 중 다른 하나가 유동 방향으로 상기 디퓨저 덕트 부분의 제 1 및 제 2 측벽(3, 4) 중 하나로부터 발산되는, 레이디얼 압축기용의 디퓨저.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 환형 덕트 (10) 는 상기 디퓨저 덕트 부분 (2) 의 두 개의 측벽들 (3, 4) 중의 하나의 측벽에 합체되는 것을 특징으로 하는 레이디얼 압축기용의 디퓨저.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 압력 균등화 개구들 (7, 7') 의 각각은 보어 및/또는 슬롯으로서 구성되는 것을 특징으로 하는 레이디얼 압축기용의 디퓨저.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 디퓨저 덕트 부분 (2) 의 각각의 측벽 (3, 4) 에서의 상기 압력 균등화 개구들 (7, 7') 각각의 배향은, 상기 디퓨저 덕트 부분 (2) 을 대면하는 상기 측벽 (3, 4) 의 면에 대한 각각의 압력 균등화 개구 (7, 7') 의 설정 각도 (54) 로서 규정되는 설정 각도 (54) 에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 레이디얼 압축기용의 디퓨저.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 환형 덕트 (10) 는, 분리 수단 (13) 에 의해, 상기 제 1 환형 덕트 (10) 의 다수의 개별적인, 상호 분리된 덕트 소영역부들 (duct subregions: 11, 11') 로 세분되는 것을 특징으로 하는 레이디얼 압축기용의 디퓨저.
제 5 항에 있어서,
상기 제 1 환형 덕트 (10) 의 각각의 덕트 소영역부 (11, 11') 는 적어도 2 개의 압력 균등화 개구들 (7, 7') 을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이디얼 압축기용의 디퓨저.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 디퓨저 덕트 부분 (2) 의 압력 균등화 개구 (7, 7') 로 상기 측벽들 (3, 4) 중의 하나의 측벽에 적어도 하나의 제 2 환형 덕트 (20) 가 합체되고, 그 결과로 상기 블레이드 링 (5) 의 두 개의 비인접 블레이드들 (6, 6'') 의 디퓨저 통로들이 함께 유체 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 레이디얼 압축기용의 디퓨저.
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제 1 항에 있어서,
상기 제 1 환형 덕트 (10) 는 연결 덕트 (30) 를 통해 압력 플리넘 (31) 에 연결될 수 있고, 그 결과로 유체가 상기 압력 플리넘 (31) 으로부터 상기 제 1 환형 덕트 (10) 로 유동할 수 있어서 상기 제 1 환형 덕트 (10) 가 상기 유체로 플러싱되는 것을 특징으로 하는 레이디얼 압축기용의 디퓨저.
제 9 항에 있어서,
상기 압력 플리넘 (31) 은 유체 소스 (35) 에 연결되고, 상기 유체 소스 (35) 는 상기 압력 플리넘 (31) 에 유체를 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 레이디얼 압축기용의 디퓨저.
제 10 항에 있어서,
상기 유체 소스 (35) 는 충전 공기 냉각기 (charge air cooler) 로서 구성되고, 상기 충전 공기 냉각기는 유체를 제공하도록 구성되고, 상기 유체는 상기 충전 공기 냉각기로부터 상기 압력 플리넘 (31) 으로 도입될 수 있는 것을 특징으로 하는 레이디얼 압축기용의 디퓨저.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
상기 유체를 세정하기 위한 필터 시스템 (39) 이 상기 압력 플리넘 (31) 과 유체 소스 (35) 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 레이디얼 압축기용의 디퓨저.
제 1 항, 제 2 항, 및 제 9 항 내지 제 11 항 중의 어느 한 항에 따른 디퓨저 (1) 를 갖는 레이디얼 압축기 (100).
제 13 항에 따른 레이디얼 압축기를 포함하는 터보챠저 장치 (150).
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