KR102569738B1 - 래디얼 압축기용 디퓨저 - Google Patents

래디얼 압축기용 디퓨저 Download PDF

Info

Publication number
KR102569738B1
KR102569738B1 KR1020207006464A KR20207006464A KR102569738B1 KR 102569738 B1 KR102569738 B1 KR 102569738B1 KR 1020207006464 A KR1020207006464 A KR 1020207006464A KR 20207006464 A KR20207006464 A KR 20207006464A KR 102569738 B1 KR102569738 B1 KR 102569738B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
diffuser
passage
circulation
vane
diffuser passage
Prior art date
Application number
KR1020207006464A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200044012A (ko
Inventor
다니엘 베른하르트 루쉬
레네 훈치커
Original Assignee
터보 시스템즈 스위츠랜드 엘티디.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 터보 시스템즈 스위츠랜드 엘티디. filed Critical 터보 시스템즈 스위츠랜드 엘티디.
Publication of KR20200044012A publication Critical patent/KR20200044012A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102569738B1 publication Critical patent/KR102569738B1/ko

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/444—Bladed diffusers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08—Centrifugal pumps
    • F04D17/10—Centrifugal pumps for compressing or evacuating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/02—Surge control
    • F04D27/0207—Surge control by bleeding, bypassing or recycling fluids
    • F04D27/023—Details or means for fluid extraction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/02—Surge control
    • F04D27/0207—Surge control by bleeding, bypassing or recycling fluids
    • F04D27/0238—Details or means for fluid reinjection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/284—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for compressors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/68—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers
    • F04D29/681—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/682—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers especially adapted for elastic fluid pumps by fluid extraction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/68—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers
    • F04D29/681—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/684—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers especially adapted for elastic fluid pumps by fluid injection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/30—Vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2210/00—Working fluids
    • F05D2210/10—Kind or type
    • F05D2210/12—Kind or type gaseous, i.e. compressible
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/10—Stators
    • F05D2240/12—Fluid guiding means, e.g. vanes
    • F05D2240/121—Fluid guiding means, e.g. vanes related to the leading edge of a stator vane
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/50—Inlet or outlet
    • F05D2250/51—Inlet

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

본 발명은 레디얼 압축기용 디퓨저에 관한 것으로서, 제 1 측벽 및 제 2 측벽에 의해 한정되는 유동 채널, 상기 유동 채널내에 적어도 부분적으로 배열되는 복수의 디퓨저 베인들을 갖는 디퓨저 베인 링으로서, 상기 디퓨저 베인들 각각은 압력측 및 흡입측을 가지는, 상기 디퓨저 베인 링, 복수의 디퓨저 통로들로서, 상기 디퓨저 통로들은 상기 복수의 디퓨저 베인들의 모든 2 개의 인접한 디퓨저 베인들 사이에 형성되는, 상기 복수의 디퓨저 통로들, 및 순환 개구로서, 상기 순환 개구 각각은 상기 유동 채널을 디퓨저 공동에 연결하며, 적어도 2 개의 순환 개구는 디퓨저 통로에 할당되고, 디퓨저 통로에 할당된 순환 개구는 동일한 상기 디퓨저 통로에 할당된 다른 순환 개구 또는 상기 디퓨저 공동을 통하여 다른 디퓨저 통로에 할당된 순환 개구에 유체 연결되는, 상기 순환 개구를 포함한다.

Description

래디얼 압축기용 디퓨저
본 발명은 래디얼 압축기용 디퓨저에 관한 것이다. 이하의 래디얼 압축기라는 명칭은 또한 압축기 임펠러의 축방향 유입 및 반경방향 유출을 갖는 혼합 유동 압축기들로서 알려진 것을 포함한다. 본 발명의 적용 분야는 또한 압축기 임펠러의 순수한 반경방향 또는 대각선 유입 또는 유출을 갖는 압축기들로 확장된다. 본 발명은 또한 래디얼 압축기용 디퓨저에 관한 것으로서, 래디얼 압축기는 터보차저에 사용될 수 있고, 터보차저는 축류 터빈 또는 래디얼 터빈 또는 혼합 유동 터빈으로서 알려진 것을 가질 수 있다.
터보차저 적용을 위한 래디얼 압축기들에 사용하기 위한 디퓨저들은 선행 기술로부터 알려져 있다. 래디얼 압축기에서, 유체, 예를 들어 공기는 먼저 디퓨저의 상류에 연결된 압축기 휠을 통하여 축방향으로 흡입되고 압축기 휠에서 가속 및 사전 압축된다. 압력, 온도 및 운동 에너지의 형태로 존재하는 에너지가 유체에 공급된다. 압축기 휠의 출구에는 높은 유속이 우세하다. 가속 및 압축된 공기는 디퓨저 방향으로 접선방향으로 압축기 휠을 나온다. 가속된 공기의 운동 에너지는 디퓨저에서 압력으로 전환된다. 이는 디퓨저에서 유동의 감속에 의해 발생한다. 디퓨저의 유동 단면은 반경방향 팽창으로 인해서 크기가 증가한다. 따라서, 유체가 감속되고 압력이 증가된다.
래디얼 압축기를 가진 터보차저에서 가능한 한 높은 압력 조건을 달성하기 위해, 여기에 사용된 디퓨저들에는 블레이딩이 제공될 수 있다. DE 10 2008 044 505 는 블레이드형 디퓨저의 실시예를 도시한다. 블레이딩을 가진 선행 기술로부터 공지된 디퓨저들은 일반적으로 예를 들어 US 4,131,389 에 도시된 바와 같이 블레이딩을 가진 반경방향 평행 벽으로 된 디퓨저들로서 형성된다. 주어진 전체 압력비에서 더 높은 압축기 효율을 달성하기 위해, 디퓨저에서의 유동이 더 큰 범위로 지연될 수 있다. 그 결과 나선에서 유동 속도가 감소되고, 그 결과 벽 마찰 손실이 감소되며 압축기 단계의 효율이 향상된다.
반경방향 측벽 발산 (divergence) 을 갖는 디퓨저들의 사용은 평행 벽으로 된 디퓨저들과 비교하여 동일한 구조적 길이로 더 큰 감속을 가능하게 하는 것이 선행 기술로부터 알려져 있다.
하지만, 주어진 작동점에 대한 기하학적 변화에 의해 디퓨저에서 달성될 수 있는 감속 또는 압력 증가는, 과도한 감속의 경우에 디퓨저에서 경계층 분리로 인해 유동 불안정성이 발생하기 때문에 제한된다. 따라서, 디퓨저의 안정적인 작동 범위의 한계는 압축기 특성도 (characteristic diagram) 에서 압축기의 서지 한계 위치를 결정한다. 평행 벽으로 된 디퓨저 대신에, 측벽 확산을 가진 디퓨저 (이러한 디퓨저는 예를 들어 WO 2012/116880 A1 에 개시) 가 사용되면, 동일한 압축기 압력비의 경우에 효율이 실제로 증가하지만, 동시에 주어진 압축기 압력비에 대한 서지 한계는 평행 벽으로 된 디퓨저를 가진 압축기와 비교하여 더 큰 질량 유동쪽으로 변위된다. 이 영향은 바람직하지 않다. 그 결과, 압축기 특성도 폭이 감소되고, 이로 인해서 터보차저에서의 적용을 위한 압축기 스테이지의 사용성이 제한된다.
일 방안으로서는, 인접한 디퓨저 베인들에 의해 형성된 디퓨저의 개별 디퓨저 통로들 사이의 균압을 가능하게 하기 위해, 균압 개구를 통하여 블레이드형 디퓨저의 디퓨저 채널 부분을 환형 채널에 유체 연결하는데 있다. 하지만, 균압 개구를 사용하는 이러한 방안의 경우에, 예를 들어 압축기 세정으로부터의 잔류물 및 침착물 (deposits) 또는 오일 함유 흡입 공기에 위치된 입자에 의해, 환형 채널 및/또는 개별 균압 개구가 막히는 문제가 발생할 수 있다. 이는 압축기의 서지 한계에 부정적인 영향을 미치고 그리고 극단적인 경우에 디퓨저에 연결된 모터를 더 이상 작동하지 못하게 할 수 있다.
WO 2016/102594 는 전술한 문제가 발생하지 않는 경우에 래디얼 압축기용 디퓨저를 개시한다. 이러한 디퓨저는 제 1 측벽 및 제 2 측벽에 의해 형성된 디퓨저 채널 부분을 가지고, 제 1 측벽 및 제 2 측벽은 유동 방향으로 서로 적어도 부분적으로 발산하도록 배열된다. 디퓨저는 또한 다수의 베인들을 갖는 베인 링을 포함하고, 베인들은 디퓨저 채널 부분에 적어도 부분적으로 배열되며, 베인들 각각은 압력측 및 흡입측을 가진다. 각각의 베인의 압력측 및 흡입측은 이러한 베인의 베인 입구 에지 및 베인 출구 에지에 의해 한정된다. 디퓨저는 또한 디퓨저 채널 부분의 2 개의 측벽들 중 적어도 하나에 통합된 다수의 균압 개구들을 포함하고, 다수의 균압 개구 각각은 베인의 압력측과 베인 링의 인접한 베인의 흡입측 사이에 배열된다. 디퓨저는 또한 균압 개구 뒤에 배열된 환형 채널을 포함하고, 환형 채널은 균압 개구를 통하여 디퓨저 채널 부분에 유체 연결된다. 환형 채널은 연결 채널을 통하여 압력 플리넘에 연결될 수 있고, 그 결과 유체는 환형 채널이 유체로 세정되도록 압력 플리넘으로부터 환형 채널안으로 유동할 수 있다. 이러한 구조는, 환형 채널 및 균압 개구를 막을 수 있는 오일 함유 흡입 공기에 의한 탄화로부터의 잠재적인 침착물 및 잔류물이 세정 매체로서 형성되는 유체에 의해 환형 채널로부터 그리하여 또한 균압 개구로부터 세정되는 장점을 가지고, 이 유체는 환형 채널을 이 유체로 세정하기 위해 압력 플레넘으로부터 환형 채널안으로 유동한다.
본 발명의 기초가 되는 목적은 작동 범위가 증가되는 방식으로 블레이드형 디퓨저를 추가로 개선하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1 에 기재된 특징들을 가진 디퓨저에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 구성 및 추가의 개량은 종속항들에 개시되어 있다.
본 발명에 따른 디퓨저는, 제 1 측벽 및 제 2 측벽에 의해 한정되는 유동 채널, 유동 채널내에 적어도 부분적으로 배열되는 복수의 디퓨저 베인들을 갖는 디퓨저 베인 링으로서, 디퓨저 베인들의 각각은 압력측 및 흡입측을 가지는, 상기 디퓨저 베인 링, 복수의 디퓨저 통로들로서, 상기 디퓨저 통로들은 각각의 경우에 복수의 디퓨저 베인들의 2 개의 인접한 디퓨저 베인들 사이에 형성되는, 상기 복수의 디퓨저 통로들, 순환 개구들로서, 상기 순환 개구들의 각각은 유동 채널을 디퓨저 공동에 연결하며, 적어도 2 개의 순환 개구들은 디퓨저 통로에 할당되고, 디퓨저 통로에 할당된 순환 개구는 상기 디퓨저 공동을 통하여 다른 디퓨저 통로에 할당된 순환 개구 또는 동일한 상기 디퓨저 통로에 할당된 추가의 순환 개구에 유체 연결되며, 디퓨저 통로에 할당된 상기 순환 개구들은 상기 유동 방향으로 상이한 위치에 배열되어, 상기 디퓨저 공동안으로 공급된 유체의 배출은 각각의 경우에 하류에 배열된 상기 순환 개구에 의해 실시되며, 상기 디퓨저 공동으로부터 상기 디퓨저 통로안으로 유체의 복귀는 각각의 경우에 상류에 배열된 상기 순환 개구에 의해 실시되고, 디퓨저 통로에 할당된 상기 순환 개구들 중 적어도 하나의 순환 개구는 상기 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점의 상류에 위치되는, 상기 순환 개구를 포함한다.
디퓨저 통로라는 용어는, 베인 입구 반경 원에 의해 입구측에서 그리고 베인 출구 반경 원에 의해 출구측에서 결정되는 2 개의 인접한 디퓨저 베인들 사이의 영역을 지칭한다. 디퓨저 통로에 할당된 순환 개구는 디퓨저 통로내에, 디퓨저 통로 앞에 또는 디퓨저 통로 뒤에 위치될 수 있다.
일 실시형태에 따라서, 디퓨저 통로에 할당된 순환 개구는 유동 방향으로 서로 나란히 배열된다.
삭제
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 각각의 경우에 디퓨저 공동을 통하여 서로 연결된 2 개 이상의 순환 개구는 모든 디퓨저 통로들 또는 일부 디퓨저 통로들에만 할당된다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 디퓨저 통로에 할당된 적어도 하나의 순환 개구는 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점의 상류에 위치되고, 디퓨저 통로에 할당된 적어도 하나의 다른 순환 개구는 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점의 하류에 위치된다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점의 상류에 위치된 순환 개구의 개수는 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점의 하류에 위치된 순환 개구의 개수보다 크거나 동일하다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점의 상류에 위치된 순환 개구 중 적어도 하나의 순환 개구는 디퓨저 베인의 압력측과 인접한 디퓨저 베인의 흡입측 사이의 디퓨저 통로내에 배열된다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점의 상류에 위치된 순환 개구 중 적어도 하나의 순환 개구는 유동 방향으로 디퓨저 통로의 입구 앞에 위치되고, 디퓨저 통로의 입구는 베인 입구 반경 원에 의해 결정된다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점의 상류에 위치된 순환 개구 중 적어도 하나의 순환 개구는 디퓨저 베인의 압력측과 인접한 디퓨저 베인의 흡입측 사이의 디퓨저 통로내에 위치되고, 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점의 상류에 위치된 순환 개구 중 적어도 하나의 다른 순환 개구는 유동 방향으로 디퓨저 통로의 입구 앞에 위치되며, 디퓨저 통로의 입구는 베인 입구 반경 원에 의해 결정된다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점의 하류에 위치된 순환 개구 중 적어도 하나의 순환 개구는 디퓨저 베인의 압력측과 인접한 디퓨저 베인의 흡입측 사이의 디퓨저 통로내에 배열된다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점의 하류에 위치된 순환 개구 중 적어도 하나의 순환 개구는 디퓨저 통로의 출구 뒤에 위치되고, 디퓨저 통로의 출구는 베인 출구 반경 원에 의해 결정된다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점의 하류에 위치된 순환 개구 중 적어도 하나의 순환 개구는 디퓨저 베인의 압력측과 인접한 디퓨저 베인의 흡입측 사이의 디퓨저 통로내에 배열되고, 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점의 하류에 위치된 순환 개구 중 적어도 하나의 다른 순환 개구는 디퓨저 통로의 출구 뒤에 위치되며, 디퓨저 통로의 출구는 베인 출구 반경 원에 의해 결정된다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 순환 개구를 가진 각각의 디퓨저 통로에는 별도의 디퓨저 공동이 할당된다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 순환 개구를 가진 디퓨저 통로 중 여러 개 또는 전부에는 조인트 디퓨저 공동이 할당된다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 조인트 디퓨저 공동은 환형 채널이다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 하나 이상의 디퓨저 공동은 이차 유체 공급원에 연결된다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 디퓨저 통로에 할당된 순환 개구는 각각의 경우에 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점의 상류에 위치된다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 디퓨저 통로에는 상이한 단면 표면적 및/또는 단면 형태 및/또는 배향을 가진 순환 개구가 할당된다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 순환 개구의 개수 및/또는 배열 및/또는 단면 표면적은 디퓨저 베인 링의 원주방향으로 변한다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 래디얼 압축기에는 본 발명에 따른 디퓨저, 디퓨저의 상류에 배열되고 그리고 압축기 휠 베인들을 가진 압축기 휠 및 디퓨저의 하류에 배열된 나선형 하우징이 장착된다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 터보차저에는 본 발명에 따른 디퓨저를 가진 래디얼 압축기가 장착된다.
본 발명은 도면에 기초하여 보다 상세하게 설명되는 예시적인 실시형태들에 기초하여 이하에 설명된다.
도 1 은 블레이드형 디퓨저를 가진 레디얼 압축기를 통하여 압축기 축선을 따른 단면을 도시한다.
도 2 는 디퓨저의 전체 원주 영역을 따른 디퓨저 베인들의 분포를 설명하는 스케치를 도시한다.
도 3 은 공지된 디퓨저의 2 개의 디퓨저 베인들 사이의 균압 개구의 배열을 설명하는 스케치를 도시한다.
도 4 는 본 발명의 제 1 예시적인 실시형태에 따른 순환 개구의 배열을 설명하는 스케치를 도시한다.
도 5 는 본 발명의 제 2 예시적인 실시형태에 따른 순환 개구의 배열을 설명하는 스케치를 도시한다.
도 6 은 본 발명의 제 3 예시적인 실시형태에 따른 순환 개구의 배열을 설명하는 스케치를 도시한다.
도 7 은 본 발명의 제 4 예시적인 실시형태에 따른 순환 개구의 배열을 설명하는 스케치를 도시한다.
도 8 은 본 발명의 제 5 예시적인 실시형태에 따른 순환 개구의 배열을 설명하는 스케치를 도시한다.
도 9 는 본 발명의 제 6 예시적인 실시형태에 따른 순환 개구의 배열을 설명하는 스케치를 도시한다.
도 10 은 본 발명의 제 7 예시적인 실시형태에 따른 순환 개구의 배열을 설명하는 스케치를 도시한다.
도 11 은 본 발명의 제 8 예시적인 실시형태에 따른 순환 개구의 배열을 설명하는 스케치를 도시한다.
도 12 는 본 발명의 제 9 예시적인 실시형태에 따른 순환 개구의 배열을 설명하는 스케치를 도시한다.
도 13 은 본 발명의 제 10 예시적인 실시형태에 따른 순환 개구의 배열을 설명하는 스케치를 도시한다.
이하의 설명에서 동일한 부분 및 동일한 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호가 사용된다.
도 1 은 블레이드형 디퓨저를 가진 레디얼 압축기를 통하여 압축기 축선을 따른 단면을 도시한다.
도시된 래디얼 압축기는 압축기 휠 (18) 을 포함하고, 이 압축기 휠은 샤프트 (17) 상에 배열되고 그리고 허브 (19) 및 이 허브상에 배열된 압축기 휠 베인들 (20) 을 포함한다. 이 압축기 휠은 일반적으로 여러 개의 구성요소들을 포함하는 압축기 하우징내에 배열된다. 이들은 나선형 하우징 (21) 및 입구 하우징 (22) 을 포함한다. 샤프트 (17) 가 장착되는 베어링 하우징 (24) 은 도 1 에 도시되지 않은 터빈과 압축기 사이에 위치된다. 압축기의 유동 채널은 압축기 하우징에 의해 한정된다. 압축기 휠의 영역에서, 압축기 휠의 허브 (19) 는 반경방향 내부 한계를 가지고, 압축기 휠 베인들 (20) 은 유동 채널에 배열된다.
유동 채널 (3) 을 갖고 그리고 압축기 휠에 의해 가속된 유동을 감속시키는데 사용되는 디퓨저 (2) 는 압축될 매체의 유동 방향으로 압축기 휠의 하류에 배열된다. 이는, 한편으로는 디퓨저 베인 링의 디퓨저 베인들 (6) 에 의해 수행되고, 다른 한편으로는 디퓨저 (2) 의 유동 채널 (3) 로의 천이 영역에서 나선형 하우징 텅을 가진 나선형 하우징 (21) 에 의해 수행된다. 압축된 매체는 나선형 하우징으로부터 내연 기관의 연소실에 공급된다. 디퓨저 베인들 (6) 은 유동 채널 (3) 의 일측 또는 양측에서 제 1 측벽 (4) 또는 제 2 측벽 (5) 에 연결된다.
도 2 는 디퓨저의 베인 링의 전체 원주 영역을 따른 디퓨저 베인들의 분포를 보여주는 스케치를 도시한다. 도시된 예시적인 실시형태의 경우에, 총 18 개의 디퓨저 베인들 (61 내지 618) 은 전체 원주 영역을 따라 제공됨이 명백하다. 각각의 경우에, 디퓨저 통로는 각각의 경우에 2 개의 인접한 디퓨저 베인들 사이에 위치된다. 도시된 예시적인 실시형태의 경우에, 총 18 개의 디퓨저 통로들 (131,…, 1318) 이 제공된다. 도시된 18 개의 디퓨저 베인들은 전체 원주 영역을 따라 각각의 경우에 20°만큼 서로 이격되고 그 결과 전체 원주 영역을 따라 등거리로 배열된다. 디퓨저 베인들 각각은 디퓨저 베인 (618) 의 경우에 도 2 에 도시된 바와 같이 압력측 (7) 및 흡입측 (8) 을 가진다. 디퓨저 통로 (131) 의 중심은 0° 에 위치되고, 디퓨저 통로 (136) 의 중심은 100° 에 위치되며, 디퓨저 통로 (1310) 의 중심은 180° 에 위치되고, 디퓨저 통로 (1314) 의 중심은 260° 에 위치된다. 디퓨저의 하류에 배열된 나선형 하우징 (21) 의 나선형 하우징 텅 (21a) 은 디퓨저 통로 (1310) 의 바로 근방에 배열된다.
더욱이, 도 2 에 도시되지 않은 균압 개구는 각각의 경우에 공지된 디퓨저들의 경우에 2 개의 인접한 디퓨저 베인들 사이에 위치된다. 이는 디퓨저 베인의 흡입측과 각각의 경우에 인접한 디퓨저 베인의 압력측 사이에 제공된다.
도 2 에 도시된 디퓨저 베인들은 모두 동일한 프로파일을 가지고 각각의 경우에 베인 입구 영역과 베인 출구 영역을 가진다.
도 3 은 공지된 디퓨저의 2 개의 인접한 디퓨저 베인들 사이의 균압 개구의 배열을 설명하는 스케치를 도시한다. 디퓨저 베인 (61) 및 인접한 디퓨저 베인 (62) 은 이 스케치에 도시된다. 디퓨저 베인들 둘 다는 압력측 (7) 및 흡입측 (8) 을 포함한다. 디퓨저 베인들 둘 다는 또한 베인 입구 에지 (9) 및 베인 출구 에지 (10) 를 포함한다. 도 3 에 도시된 균압 개구 (11) 는 슬롯 형상이 되도록 형성되고 그리고 디퓨저 베인 (61) 의 흡입측 (8) 과 디퓨저 베인 (62) 의 압력측 (7) 사이에서 연장된다. 디퓨저 통로 (131) 는 디퓨저 베인들 (61 및 62) 사이에서 연장된다. 균압 개구 (11) 는 디퓨저 통로 (131) 의 가장 좁은 지점의 영역에 배열되고, 가장 좁은 지점은 또한 스로트 (throat) 라고 지칭한다. 균압 개구 (11) 는, 디퓨저 통로 (131) 를 그 아래에 배열되고 그리고 점선으로 도시된 디퓨저 공동에 유체 연결하고, 이 디퓨저 공동은 도시된 예시적인 실시형태의 경우에 환형 채널 (15) 이다. 이러한 환형 채널은 디퓨저 베인 링의 전체 원주 영역 주위로 연장되어, 그 결과 이러한 디퓨저 통로들의 균압 개구 (11) 를 통하여 디퓨저 통로들 (131 내지 1318) 을 서로 유체 연결한다.
하나의 대안적인 실시형태는 각각의 디퓨저 통로를 할당하는데 있고, 개별 디퓨저 공동은 각각의 균압 개구 (11) 를 통하여 각각의 디퓨저 통로에 연결된다.
다른 대안적인 실시형태는 균압 개구 (11) 를 슬롯 형상 방식이 아니라 오히려 원형으로 형성하는데 있다.
도 3 에 기초하여 설명된 실시형태들과 반대로, 본 발명에 따른 디퓨저의 디퓨저 통로에는 각각의 경우에 적어도 2 개의 순환 개구가 할당되고, 이 순환 개구는 디퓨저 공동을 통하여 서로 연결된다. 디퓨저 공동은 또한 모든 디퓨저 통로에 또는 디퓨저 통로 일부에만, 예를 들어 환형 채널에만 할당된 조인트 디퓨저 공동일 수 있거나, 각각의 디퓨저 통로에 개별적으로 할당된 디퓨저 공동일 수 있다.
디퓨저 통로에 할당된 여러 개의 순환 개구의 위치결정 결과, 하류에 배열된 위치를 상류에 배열된 위치에의 연결, 바람직하게는 각각의 디퓨저 채널의 가장 좁은 지점의 하류에 배열된 위치를 각각의 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점의 상류에 배열된 위치에의 연결은 디퓨저 공동을 통하여 수행된다. 디퓨저 통로에 할당된 순환 개구의 이러한 위치결정의 결과로서, 공급된 유체의 디퓨저 공동으로의 배출은 각각의 경우에 하류에 배열된 순환 개구에 의해 수행되고, 디퓨저 공동으로부터 디퓨저 통로안으로의 유체의 복귀는 각각의 경우에 상류에 배열된 순환 개구에 의해 수행되며, 이는 공기역학적으로 유동 단면을 국부적으로 감소시키고 유동 방향 및 속도에 영향을 미친다. 이러한 배열이 슈라우드측에서, 즉 베어링 하우징으로부터 멀리 대면하는 디퓨저측에서 구현된다면, 상류 방향으로 연장되는 디퓨저 베인의 공기역학적 팽창은 이에 따라서 순환 개구의 대응하는 위치결정에 의해 달성될 수 있다. 이러한 순환 개구의 위치결정의 경우에, 존재하는 압력 차이는 디퓨저 공동을 통한 유체 질량 유동을 구동하는데 각각 사용된다.
이러한 조치로 인해서, 디퓨저 통로를 통과하여 수행된 질량 유량 및 복귀된 질량 유량은 디퓨저의 상류에 배열된 압축기의 원하는 회전 속도 특성 곡선에 따라서 자동 조절되는 것이 유리하게 달성된다. 이는 압축기 작동의 안정화를 유도한다. 유체의 복귀로 인해서, 압축기의 서지 한계는 낮은 유체 질량 유량의 방향으로 유리하게 변위되고, 유체의 배출로 인해서, 압축기의 초크 한계는 더 높은 유체 질량 유량의 방향으로 변위된다. 이는 압축기의 작동 범위의 크기 증가에 해당한다. 이러한 경우에, 서지 한계와 초크 한계 사이의 범위에서 유체 유동의 감속 또는 심지어 소멸이 발생할 수 있고, 이는 달성될 수 있는 최대 효율의 측면에서 장점을 가진다.
본 발명의 전술한 장점을 더 증가시키기 위해, 각각의 디퓨저 통로에 할당된 순환 개구의 개수는 증가될 수 있다. 이는 특히 설명된 조치의 안정화 효과를 증가시킨다. 이는, 특히 설명된 조치가 디퓨저의 슈라우드측 및/또는 스트로크측에서 임계 유체 유동 상황의 발생을 적어도 지연시키고 그 결과 압축기의 작동 범위를 확장시킨다는 사실에 기인한다.
디퓨저 통로의 순환 개구는 모두 동일한 단면 형태 및 동일한 단면 표면적을 가질 수 있다. 이에 대한 대안으로, 디퓨저 통로에 할당된 순환 개구는 다른 단면 형태 및/또는 단면 표면적 및/또는 다른 배향을 가질 수 있다.
이러한 순환 개구 및 이들의 서로에 대한 상대 위치결정은, 임의의 경우에, 공지된 디퓨저들의 작동 범위와 비교하여 디퓨저의 작동 범위를 증가시키기 위해 순환 개구를 통하여 유동하는 유체 유동이 충분히 커지도록 구성되어야 한다.
예를 들어, 일 실시형태는, 디퓨저 베인의 코드 길이의 적어도 25 %, 바람직하게는 적어도 30 % 또는 적어도 35 % 가 되도록 유동 방향으로 서로 이격된 순환 개구의 간격을 선택하는데 있다.
다른 실시형태는, 서로 인접한 2 개의 디퓨저 베인들 사이의 간격의 적어도 25 % 가 되도록, 유동 방향에 수직으로 서로 인접한 순환 개구의 간격을 선택하는데 있다.
다른 실시형태는, 적어도 하나의 작동 지점에서, 순환 개구를 통하여 순환하는 질량 유동의 백분율 비가 전체 질량 유동의 1 % 보다 크다는 사실에 있다.
디퓨저 통로에 할당된 순환 개구의 가능한 배열을 설명하기 위한 스케치들이 도 4 내지 도 13 에 기초하여 아래에 보다 상세하게 설명된다.
도 4 는 본 발명의 제 1 예시적인 실시형태에 따른 순환 개구를 설명하는 스케치를 도시한다. 디퓨저 베인 (61) 및 이에 인접한 디퓨저 베인 (62) 은 이 스케치에 도시된다. 디퓨저 베인들 둘 다는 압력측 (7) 및 흡입측 (8) 을 포함한다. 디퓨저 베인들 둘 다는 또한 베인 입구 에지 (9) 및 베인 출구 에지 (10) 를 포함한다. 디퓨저 통로 (131) 는 디퓨저 베인들 (61 및 62) 사이에서 연장된다. 이 디퓨저 통로내에 2 개의 순환 개구 (11) 가 제공되는데, 하나는 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점 (12) 의 상류에 위치되고 다른 하나는 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점 (12) 의 하류에 위치된다. 유동 방향은 화살표 14 로 표시된다. 순환 개구 (11) 둘 다는 디퓨저 베인 (61) 의 흡입측 (8) 과 디퓨저 베인 (62) 의 압력측 (7) 사이에 배열된다.
순환 개구 (11) 둘 다는, 환형 채널로서 형성되고 그리고 모든 디퓨저 통로에 공통인 디퓨저 공동에 의해 서로 유체 연결된다. 이러한 환형 채널은 디퓨저 베인 링의 전체 원주 영역 주위로 연장되어, 그 결과 이러한 디퓨저 통로들의 순환 개구 (11) 를 통하여 디퓨저 통로들 (131 내지 1318) 을 서로 유체 연결한다.
도 5 는 본 발명의 제 2 예시적인 실시형태에 따른 순환 개구를 설명하는 스케치를 도시한다. 이러한 제 2 예시적인 실시형태는, 디퓨저 통로에 할당된 순환 개구 (11) 둘 다를 통하여 디퓨저 통로에 유체 연결된 도 5 에서 점선으로 도시된 개별 디퓨저 공동 (16) 이 각각의 디퓨저 통로에 할당된다는 점에서, 도 4 에 도시된 제 1 예시적인 실시형태와 상이하다. 또한, 이러한 제 2 예시적인 실시형태의 경우에, 디퓨저 통로에 할당된 2 개의 순환 개구 (11) 는 유동 방향으로 상이한 위치에 배열되고, 하나의 순환 개구는 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점의 하류에 배열되며, 다른 순환 개구는 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점의 상류에 배열된다. 순환 개구 (11) 둘 다는 또한 2 개의 인접한 디퓨저 베인들 사이의 영역에, 실제로 베인 입구 반경 원 (25) 에 의해 결정되는 베인 입구 영역과 베인 출구 반경 원 (26) 에 의해 결정되는 베인 출구 영역 사이에 배열된다.
도 6 은 제 3 예시적인 실시형태에 따른 순환 개구를 설명하는 스케치를 도시한다. 이러한 제 3 예시적인 실시형태의 경우에, 유동 방향으로 나란히 배열된 2 개의 순환 개구 (11) 는 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점 (12) 의 상류에 제공되는 반면, 순환 개구 (11) 는 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점 (12) 의 하류에 제공되지 않는다. 이러한 순환 개구 (11) 는 또한 도 6 에 도시되지 않은 디퓨저 공동에 의해 서로 유체 연결된다. 순환 개구 (11) 는 또한 이러한 예시적인 실시형태의 경우에 2 개의 인접한 디퓨저 베인들 사이의 영역에, 실제로 베인 입구 반경 원 (25) 에 의해 결정되는 베인 입구 영역과 베인 출구 반경 원 (26) 에 의해 결정되는 베인 출구 영역 사이에 배열된다.
도 7 은 본 발명의 제 4 예시적인 실시형태에 따른 순환 개구를 설명하는 스케치를 도시한다. 이러한 제 4 예시적인 실시형태의 경우에, 3 개의 순환 개구 (11) 는 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점 (12) 의 상류에 제공되는 반면, 2 개의 순환 개구 (11) 는 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점 (12) 의 하류에 제공된다. 이러한 총 5 개의 순환 개구 (11) 는 또한 도 7 에 도시되지 않은 디퓨저 공동에 의해 서로 유체 연결된다. 모두 5 개의 순환 개구 (11) 는 또한 2 개의 인접한 디퓨저 베인들 사이의 영역에, 실제로 베인 입구 반경 원 (25) 에 의해 결정되는 베인 입구 영역과 베인 출구 반경 원 (26) 에 의해 결정되는 베인 출구 영역 사이에 배열된다.
도 8 은 본 발명의 제 5 예시적인 실시형태에 따른 순환 개구를 설명하는 스케치를 도시한다. 이러한 제 5 예시적인 실시형태의 경우에, 2 개의 순환 개구 (11) 는 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점 (12) 의 상류에 제공되는 반면, 3 개의 순환 개구 (11) 는 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점 (12) 의 하류에 제공된다. 이러한 총 5 개의 순환 개구 (11) 는 또한 도 8 에 도시되지 않은 디퓨저 공동에 의해 서로 유체 연결된다. 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점의 상류에 배열된 2 개의 순환 개구 (11) 는, 이러한 예시적인 실시형태의 경우에, 디퓨저 통로의 입구 앞에 유동 방향으로 위치되며, 이러한 입구는 베인 입구 반경 원 (25) 에 의해 결정된다. 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점 (12) 의 하류에 배열된 3 개의 순환 개구 (11) 는 2 개의 인접한 디퓨저 베인들 사이의 영역에, 실제로 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점 (12) 과 베인 출구 반경 원 (26) 에 의해 결정되는 베인 출구 영역 사이에 배열된다.
도 9 는 본 발명의 제 6 예시적인 실시형태에 따른 순환 개구를 설명하는 스케치를 도시한다. 이러한 제 6 예시적인 실시형태의 경우에, 2 개의 순환 개구 (11) 는 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점 (12) 의 상류에 제공되는 반면, 오직 1 개의 순환 개구 (11) 는 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점 (12) 의 하류에 제공된다. 이러한 총 3 개의 순환 개구 (11) 는 또한 도 9 에 도시되지 않은 디퓨저 공동에 의해 서로 유체 연결된다. 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점 (12) 의 상류에 배열된 2 개의 순환 개구 (11) 중에서, 이러한 예시적인 실시형태의 경우에, 하나의 순환 개구는 유동 방향으로 디퓨저 통로의 입구 앞에 배열되고, 이 입구는 베인 입구 반경 원 (25) 에 의해 결정되고, 다른 순환 개구는 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점 (12) 과 베인 입구 영역 사이의 2 개의 인접한 디퓨저 베인들 사이의 영역에 배열된다. 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점 (12) 의 하류에 배열된 순환 개구 (11) 는 2 개의 인접한 디퓨저 블레이드들 사이의 영역에, 실제로 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점 (12) 과 베인 출구 반경 원 (26) 에 의해 결정되는 베인 출구 영역 사이에 배열된다.
도 10 은 본 발명의 제 7 예시적인 실시형태에 따른 순환 개구를 설명하는 스케치를 도시한다. 이러한 제 7 예시적인 실시형태의 경우에, 2 개의 순환 개구 (11) 는 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점 (12) 의 상류에 제공되는 반면, 순환 개구는 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점 (12) 의 하류에 제공되지 않는다. 이러한 2 개의 순환 개구 (11) 는 또한 도 11 에 도시되지 않은 디퓨저 공동에 의해 서로 유체 연결된다. 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점 (12) 의 상류에 배열된 순환 개구 (11) 둘 다는, 이러한 예시적인 실시형태의 경우에, 2 개의 인접한 디퓨저 베인들 사이의 영역에, 실제로 베인 입구 반경 원 (25) 에 의해 결정되는 베인 입구 영역과 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점 (12) 사이에 위치된다.
도 11 은 본 발명의 제 8 예시적인 실시형태에 따른 순환 개구를 설명하는 스케치를 도시한다. 이러한 제 8 예시적인 실시형태의 경우에, 2 개의 순환 개구 (11) 는 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점 (12) 의 상류에 제공되는 반면, 순환 개구는 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점 (12) 의 하류에 제공되지 않는다. 이러한 2 개의 순환 개구 (11) 는 또한 도 11 에 도시되지 않은 디퓨저 공동에 의해 서로 유체 연결된다. 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점의 상류에 배열된 2 개의 순환 개구 (11) 중에서, 이러한 예시적인 실시형태의 경우에, 하나의 순환 개구는 유동 방향으로 디퓨저 통로의 입구 앞에 위치되고, 이 입구는 베인 입구 반경 원 (25) 에 의해 결정되고, 다른 균압 개구는 2 개의 인접한 디퓨저 베인들 사이의 영역에, 실제로 베인 입구 반경 원 (25) 에 의해 결정되는 베인 입구 영역과 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점 (12) 사이에 위치된다.
도 12 은 본 발명의 제 9 예시적인 실시형태에 따른 순환 개구를 설명하는 스케치를 도시한다. 이러한 제 9 예시적인 실시형태의 경우에, 하나의 순환 개구 (11) 는 디퓨저 통로 (13) 의 가장 좁은 지점 (12) 의 상류에 제공된다. 하나의 순환 개구 (11) 는 마찬가지로 디퓨저 통로 (13) 의 가장 좁은 지점 (12) 의 하류에 제공된다. 디퓨저 통로 (13) 의 가장 좁은 지점 (12) 의 상류에 배열된 순환 개구 (11) 는 유동 방향 (14) 으로 디퓨저 통로 (13) 의 입구 앞에 배열되며, 입구는 베인 반경 입구 원 (25) 에 의해 결정된다. 디퓨저 통로 (13) 의 가장 좁은 지점 (12) 의 하류에 배열된 순환 개구 (11) 는 유동 방향 (14) 으로 디퓨저 통로 (13) 의 출구 뒤에 배열되며, 출구는 베인 반경 출구 원 (26) 에 의해 결정된다.
도 13 은 본 발명의 제 10 예시적인 실시형태에 따른 순환 개구를 설명하는 스케치를 도시한다. 이러한 제 10 예시적인 실시형태의 경우에, 2 개의 순환 개구 (11) 는 디퓨저 통로 (13) 의 가장 좁은 지점 (12) 의 상류에 제공된다. 하나의 순환 개구 (11) 는 디퓨저 통로 (13) 의 가장 좁은 지점 (12) 의 하류에 제공된다. 디퓨저 통로 (13) 의 가장 좁은 지점 (12) 의 상류에 배열된 2 개의 순환 개구 (11) 중 하나는 유동 방향 (14) 으로 디퓨저 통로 (13) 의 입구 앞에 배열되며, 입구는 베인 반경 입구 원 (25) 에 의해 결정된다. 디퓨저 통로 (13) 의 가장 좁은 지점 (12) 의 상류에 배열된 2 개의 순환 개구 (11) 중 다른 하나는 2 개의 디퓨저 베인들 (6) 사이의 디퓨저 통로 (13) 에 배열된다. 디퓨저 통로 (13) 의 가장 좁은 지점 (12) 의 하류에 배열된 순환 개구 (11) 는 유동 방향 (14) 으로 디퓨저 통로 (13) 의 출구 뒤에 배열되며, 출구는 베인 반경 출구 원 (26) 에 의해 결정된다.
전술한 모든 예시적인 실시형태에 사용될 수 있는 본 발명의 유리한 추가 개량은, 환형 채널로서 형성된 조인트 디퓨저 공동을 이차 유체 공급원에 연결하는데 있다. 이러한 이차 유체 공급원에 의해 제공되는 유체는, 필요한 경우에, 환형 채널을 유체로 세정하는데 사용될 수 있다. 그 결과, 환형 채널 및 순환 개구를 막을 수 있는 오일 함유 흡입 공기에 의한 탄화로부터의 잠재적인 침착물 및 잔류물은 환형 채널 및 그에 따라서 순환 개구로부터 세정될 수 있다.
본 발명의 하나의 대안적인 실시형태는, 특정 디퓨저 통로에 순환 개구를 할당하는데 있고, 예를 들어, 이러한 디퓨저 통로는 디퓨저 베인 링의 원주 영역에 배열되고, 이 디퓨저 통로 주변에서, 예를 들어 디퓨저의 유동 채널의 나선형 텅측 출구 주변에서 작동시 불안정성이 발생할 수 있다.
본 발명의 하나의 유리한 실시형태는 디퓨저의 슈라우드측 측벽에 디퓨저 공동/공동들 및 순환 개구를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 유리한 실시형태는 디퓨저의 측벽들이 적어도 부분적으로 발산되도록 구현하는데 있다.
본 발명의 다른 유리한 실시형태는 상이한 프로파일을 가진 디퓨저 베인들을 사용하는데 있다.
본 발명의 다른 유리한 실시형태는 디퓨저 베인들을 회전시킴으로써 디퓨저 통로의 입력 각도를 변화시키는데 있다.
본 발명의 다른 실시형태는, 순환 개구를 갖는 각각의 디퓨저 통로에 별도의 디퓨저 공동을 할당하는데 있다. 이러한 디퓨저 공동에는 간단한 연결 라인이 있을 수 있다.
다른 실시형태는, 디퓨저 공동을 통하여, 디퓨저 통로에 할당된 순환 개구를 다른 디퓨저 통로에 할당된 순환 개구에, 바람직하게는 인접한 디퓨저 통로에 할당된 순환 개구에, 예를 들어 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점의 상류에 배열된 순환 개구를 가장 좁은 지점의 하류의 바로 인접하는 디퓨저 통로에 할당된 순환 개구에 유체 연결하는데 있다.
1 : 래디얼 압축기
2 : 디퓨저
3 : 유동 채널
4 : 디퓨저의 제 1 측벽
5 : 디퓨저의 제 2 측벽
6 : 디퓨저 베인
61,…, 618 : 디퓨저 베인들
7 : 디퓨저 베인의 압력측
8 : 디퓨저 베인의 흡입측
9 : 베인 입구 에지
10 : 베인 출구 에지
11 : 순환 개구
12 : 스로트; 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점
13 : 디퓨저 통로
131,…, 1318 : 디퓨저 통로들
14 : 유동 방향
15 : 조인트 디퓨저 공동; 환형 채널
16 : 개별 디퓨저 공동
17 : 샤프트
18 : 압축기 휠
19 : 허브
20 : 압축기 휠 베인
21 : 나선형 하우징
21a : 나선형 하우징 텅
22 : 입구 하우징
23 : 디퓨저 채널의 나선형 하우징측 출구
24 : 베어링 하우징
25 : 베인 입구 반경 원
26 : 베인 출구 반경 원

Claims (22)

  1. 터보차저의 레디얼 압축기 (1) 용 디퓨저 (2) 로서,
    - 제 1 측벽 (4) 및 제 2 측벽 (5) 에 의해 한정되는 유동 채널 (3),
    - 상기 유동 채널내에 적어도 부분적으로 배열되는 복수의 디퓨저 베인들 (6) 을 갖는 디퓨저 베인 링으로서, 상기 디퓨저 베인들의 각각은 압력측 (7) 및 흡입측 (8) 을 가지는, 상기 디퓨저 베인 링,
    - 복수의 디퓨저 통로들 (13) 로서, 상기 디퓨저 통로들은 각각의 경우에 상기 복수의 디퓨저 베인들의 2 개의 인접한 디퓨저 베인들 사이에 형성되는, 상기 복수의 디퓨저 통로들 (13), 및
    - 순환 개구들 (11) 로서, 상기 순환 개구들의 각각은 상기 유동 채널을 디퓨저 공동에 연결하며, 적어도 2 개의 각각의 순환 개구들은 모든 디퓨저 통로의 각각에 또는 디퓨저 통로들 중 일부의 각각에 할당되고, 디퓨저 통로에 할당된 순환 개구는 상기 디퓨저 공동을 통하여 다른 디퓨저 통로에 할당된 순환 개구 또는 동일한 상기 디퓨저 통로에 할당된 추가의 순환 개구에 유체 연결되고, 디퓨저 통로에 할당된 상기 순환 개구들은 유동 방향으로 상이한 위치에 배열되어, 상기 디퓨저 공동 안으로 공급된 유체의 배출은 각각의 경우에 하류에 배열된 상기 순환 개구에 의해 실시되며, 상기 디퓨저 공동으로부터 상기 디퓨저 통로 안으로 유체의 복귀는 각각의 경우에 상류에 배열된 상기 순환 개구에 의해 실시되고, 디퓨저 통로에 할당된 상기 순환 개구들 중 적어도 하나의 순환 개구는 상기 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점의 상류에 그리고 유동 방향으로 상기 디퓨저 통로의 입구의 상류에 위치되고, 상기 디퓨저 통로의 입구는 베인 입구 반경 원에 의해 결정되는, 상기 순환 개구들 (11) 을 포함하는, 디퓨저.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디퓨저 공동을 통하여 서로 연결되는 2 개 이상의 순환 개구는 각각의 경우에 상기 디퓨저 통로들 모두에 또는 일부에만 할당되는, 디퓨저.
  3. 제 1 항에 있어서,
    디퓨저 통로에 할당된 적어도 하나의 순환 개구는 상기 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점의 상류에 위치되고, 상기 디퓨저 통로에 할당된 상기 순환 개구들 중 적어도 하나의 추가의 순환 개구는 상기 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점의 하류에 위치되는, 디퓨저.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점의 상류에 위치된 순환 개구의 개수는 상기 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점의 하류에 위치된 순환 개구의 개수보다 크거나 동일한, 디퓨저.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점의 상류에 위치된 상기 순환 개구 중 적어도 하나의 순환 개구는 상기 디퓨저 통로내에서 디퓨저 베인의 압력측과 인접한 디퓨저 베인의 흡입측 사이에 배열되는, 디퓨저.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점의 상류에 위치된 상기 순환 개구 중 적어도 하나의 순환 개구는 상기 유동 방향으로 상기 디퓨저 통로의 입구 앞에 위치되고, 상기 디퓨저 통로의 입구는 베인 입구 반경 원에 의해 결정되는, 디퓨저.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점의 상류에 위치된 상기 순환 개구 중 적어도 하나의 순환 개구는 상기 디퓨저 통로내에서 디퓨저 베인의 압력측과 인접한 디퓨저 베인의 흡입측 사이에 위치되고, 상기 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점의 상류에 위치된 상기 순환 개구 중 적어도 하나의 다른 순환 개구는 상기 유동 방향으로 상기 디퓨저 통로의 입구 앞에 위치되며, 상기 디퓨저 통로의 입구는 베인 입구 반경 원에 의해 결정되는, 디퓨저.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점의 하류에 위치된 상기 순환 개구 중 적어도 하나의 순환 개구는 상기 디퓨저 통로내에서 디퓨저 베인의 압력측과 인접한 디퓨저 베인의 흡입측 사이에 배열되는, 디퓨저.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점의 하류에 위치된 상기 순환 개구 중 적어도 하나의 순환 개구는 상기 디퓨저 통로의 출구 뒤에 위치되고, 상기 디퓨저 통로의 출구는 베인 입구 반경 원에 의해 결정되는, 디퓨저.
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점의 하류에 배열된 상기 순환 개구 중 적어도 하나의 순환 개구는 상기 디퓨저 통로내에서 디퓨저 베인의 압력측과 인접한 디퓨저 베인의 흡입측 사이에 위치되고, 상기 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점의 하류에 위치된 상기 순환 개구 중 적어도 하나의 추가의 순환 개구는 상기 디퓨저 통로의 출구 뒤에 위치되며, 상기 디퓨저 통로의 출구는 베인 출구 반경 원에 의해 결정되는, 디퓨저.
  11. 제 1 항에 있어서,
    순환 개구들을 가진 각각의 디퓨저 통로에는 별개의 디퓨저 공동이 할당되는, 디퓨저.
  12. 제 1 항에 있어서,
    순환 개구들을 가진 상기 디퓨저 통로들 중 여러 개 또는 전부에는 조인트 디퓨저 공동이 할당되는, 디퓨저.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 조인트 디퓨저 공동은 환형 채널인, 디퓨저.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    하나 이상의 디퓨저 공동들은 이차 유체 공급원에 연결되는, 디퓨저.
  15. 제 2 항에 있어서,
    디퓨저 통로에 할당된 상기 순환 개구들은 각각의 경우에 상기 디퓨저 통로의 가장 좁은 지점의 상류에 위치되는, 디퓨저.
  16. 제 1 항에 있어서,
    디퓨저 통로에는 상이한 단면 표면적 및/또는 단면 형태 및/또는 배향을 가진 순환 개구들이 할당되는, 디퓨저.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 순환 개구들의 개수 및/또는 배열 및/또는 단면 표면적은 상기 디퓨저 베인 링의 원주 방향으로 변하는, 디퓨저.
  18. 제 1 항에 따른 디퓨저,
    상기 디퓨저의 상류에 배열되고 그리고 압축기 휠 베인들을 가진 압축기 휠, 및
    상기 디퓨저의 하류에 배열된 나선형 하우징을 구비하는, 래디얼 압축기.
  19. 제 18 항에 따른 래디얼 압축기를 구비하는 터보차저.
  20. 제 1 항에 있어서,
    터보차저에서 사용되는 것을 특징으로 하는, 디퓨저.
  21. 삭제
  22. 삭제
KR1020207006464A 2017-08-18 2018-08-16 래디얼 압축기용 디퓨저 KR102569738B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017118950.5A DE102017118950A1 (de) 2017-08-18 2017-08-18 Diffusor für einen Radialverdichter
DE102017118950.5 2017-08-18
PCT/EP2018/072247 WO2019034740A1 (de) 2017-08-18 2018-08-16 Diffusor für einen radialverdichter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200044012A KR20200044012A (ko) 2020-04-28
KR102569738B1 true KR102569738B1 (ko) 2023-08-23

Family

ID=63254724

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207006464A KR102569738B1 (ko) 2017-08-18 2018-08-16 래디얼 압축기용 디퓨저

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11326619B2 (ko)
EP (1) EP3682119A1 (ko)
JP (1) JP7374078B2 (ko)
KR (1) KR102569738B1 (ko)
CN (1) CN110945252A (ko)
DE (1) DE102017118950A1 (ko)
WO (1) WO2019034740A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111550448B (zh) * 2020-05-27 2021-10-29 江西省子轩科技有限公司 一种具有扩散器的压缩机或鼓风机
CN111895409B (zh) * 2020-06-29 2022-03-11 欧保(中国)环境工程股份有限公司 气体流动矢量控制装置
US12006879B1 (en) 2023-02-16 2024-06-11 Honeywell International Inc. Turbomachine with compressor diffuser bleed for uniform exit flow

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009281155A (ja) * 2008-05-19 2009-12-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 遷音速二段遠心圧縮機
JP2013119828A (ja) * 2011-12-08 2013-06-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 遠心式流体機械
WO2016102594A1 (de) * 2014-12-23 2016-06-30 Abb Turbo Systems Ag Diffusor für einen radialverdichter

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4131389A (en) 1975-11-28 1978-12-26 The Garrett Corporation Centrifugal compressor with improved range
US4815935A (en) * 1987-04-29 1989-03-28 General Motors Corporation Centrifugal compressor with aerodynamically variable geometry diffuser
JPH0676697U (ja) * 1993-04-09 1994-10-28 三菱重工業株式会社 遠心圧縮機
US5730580A (en) * 1995-03-24 1998-03-24 Concepts Eti, Inc. Turbomachines having rogue vanes
DE19814627C2 (de) 1998-04-01 2001-02-22 Man Turbomasch Ag Ghh Borsig Kühlluftentnahme aus dem Diffusorteil eines Kompressors einer Gasturbine
US6200094B1 (en) 1999-06-18 2001-03-13 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Wave augmented diffuser for centrifugal compressor
US6669436B2 (en) 2002-02-28 2003-12-30 Dresser-Rand Company Gas compression apparatus and method with noise attenuation
CN1213237C (zh) 2002-05-31 2005-08-03 乐金电子(天津)电器有限公司 涡轮压缩机的扩散器结构
DE10238658A1 (de) * 2002-08-23 2004-03-11 Daimlerchrysler Ag Verdichter, insbesondere in einem Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine
US20050123394A1 (en) * 2003-12-03 2005-06-09 Mcardle Nathan J. Compressor diffuser
US7736126B2 (en) * 2006-11-16 2010-06-15 Honeywell International Inc. Wide flow compressor with diffuser bypass
DE102008019603A1 (de) * 2008-04-18 2009-10-22 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Strömungsmaschine mit schaufelreiheninterner Fluid-Rückführung
DE102008044505B4 (de) 2008-09-08 2010-07-01 Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Radialverdichter
DE102011005025A1 (de) 2011-03-03 2012-09-06 Siemens Aktiengesellschaft Resonatorschalldämpfer für eine radiale Strömungsmaschine, insbesondere für einen Radialverdichter
FR2975451B1 (fr) * 2011-05-16 2016-07-01 Turbomeca Procede de soufflage dans un diffuseur de turbine a gaz et diffuseur correspondant
EP2574723A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-03 Alstom Technology Ltd Retrofitting method for a steam turbine and corresponding device
US20130280060A1 (en) * 2012-04-23 2013-10-24 Shakeel Nasir Compressor diffuser having vanes with variable cross-sections
KR102027187B1 (ko) * 2012-07-27 2019-10-01 보르그워너 인코퍼레이티드 압축기를 위한 신축식 베인 디퓨저
DE102015006458A1 (de) * 2015-05-20 2015-12-03 Daimler Ag Leitschaufel für einen Diffusor eines Radialverdichters
CN105443443A (zh) 2015-12-10 2016-03-30 哈尔滨工程大学 一种涡轮增压器压气机扩稳结构
DE102016208265A1 (de) * 2016-05-13 2017-11-16 Siemens Aktiengesellschaft Rückführstufe, Radialturboverdichter
US10458432B2 (en) * 2017-04-25 2019-10-29 Garrett Transportation I Inc. Turbocharger compressor assembly with vaned divider

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009281155A (ja) * 2008-05-19 2009-12-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 遷音速二段遠心圧縮機
JP2013119828A (ja) * 2011-12-08 2013-06-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 遠心式流体機械
WO2016102594A1 (de) * 2014-12-23 2016-06-30 Abb Turbo Systems Ag Diffusor für einen radialverdichter

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020531730A (ja) 2020-11-05
US11326619B2 (en) 2022-05-10
JP7374078B2 (ja) 2023-11-06
WO2019034740A1 (de) 2019-02-21
US20200173462A1 (en) 2020-06-04
CN110945252A (zh) 2020-03-31
EP3682119A1 (de) 2020-07-22
DE102017118950A1 (de) 2019-02-21
KR20200044012A (ko) 2020-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5608062B2 (ja) 遠心型ターボ機械
KR102569738B1 (ko) 래디얼 압축기용 디퓨저
JP2003065299A (ja) ガスタービンエンジンの圧縮機用アセンブリ
US10082031B2 (en) Rotor of a turbine of a gas turbine with improved cooling air routing
US10267330B2 (en) Compressor aerofoil and corresponding compressor rotor assembly
JP5351941B2 (ja) 遠心圧縮機とその羽根車およびその運転方法、羽根車の設計方法
JP2011137463A (ja) タービンエンジンの圧縮機静翼およびディフューザに関するシステムおよび装置
JP2016539276A (ja) 遠心圧縮機の湾曲した拡散流路部
JP2011052689A (ja) 流れクロスオーバスロットを備えた高方向転換ディフューザストラット
EP3791047B1 (en) Outlet guide vane
US20120224955A1 (en) Diffuser
US11585347B2 (en) Mixed-flow compressor configuration for a refrigeration system
KR102511426B1 (ko) 레이디얼 압축기용의 디퓨저
CN114753889A (zh) 具有一组凹痕的翼型件的涡轮发动机
JP2012188957A (ja) 軸流タービン
JP2012528979A (ja) 圧縮機用遠心インペラ
EP3964716A1 (en) Impeller exducer cavity with flow recirculation
KR20180120704A (ko) 방사류 압축기의 디퓨저
WO2019102231A1 (en) A flow assembly for an axial turbomachine
JP2001248597A (ja) ターボ圧縮機及びターボ送風機
WO2018128609A1 (en) Seal assembly between a hot gas path and a rotor disc cavity
JPH0738641Y2 (ja) 多段軸流タービン
JPWO2018198879A1 (ja) 遠心圧縮機
WO2017170285A1 (ja) 遠心羽根車、およびこれを備える遠心式流体機械
CA2568692A1 (en) Vane platform tangential injection

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right