KR20190060710A

KR20190060710A - 반경류 압축기 및 터보차저

Info

Publication number: KR20190060710A
Application number: KR1020180146460A
Authority: KR
Inventors: 안드레아스 레써; 한네스 베네치크; 크리스토프 하인츠
Original assignee: 만 에너지 솔루션즈 에스이
Priority date: 2017-11-24
Filing date: 2018-11-23
Publication date: 2019-06-03
Also published as: US20190162191A1; US10823178B2; CH714392A2; DE102017127758A1; JP2019094902A; CH714392B1; CN109931295A

Abstract

본 발명에 따른 반경류 압축기(10)는, 로터측 임펠러(11); 스테이터측 하우징(13); 임펠러(11)에 축방향으로 공급될 수 있는 압축 대상 매체가 경유하는 유입 통로(16); 임펠러(11)에서 떠나 반경방향으로 그리고 하우징(13)의 나선형 하우징 섹션(15)을 향해 안내될 수 있는 압축된 매체가 경유하는 디퓨저(17)를 포함하고, 상기 디퓨저(17)는 상기 나선형 하우징 섹션(15)으로의 전이 구역에서 반경방향 외측에 확장 유동 단면을 갖는다.

Description

반경류 압축기 및 터보차저{RADIAL COMPRESSOR AND TURBOCHARGER}

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 반경류 압축기에 관한 것이다. 본 발명은 또한 반경류 압축기를 구비한 터보차저에 관한 것이다.

EP 1 340 920 B1과 EP 2 194 277 A1에는, 청구항 1의 전제부에 따른 배기가스 터보차저의 반경류 압축기가 각각 공지되어 있다. 따라서, 상기한 종래 기술은, 반경류 압축기로서, 로터측 임펠러와, 스테이터측 하우징과, 임펠러에 축방향으로 공급될 수 있는 압축 대상 매체가 경유하는 유입 통로와, 임펠러에서 떠나 반경방향으로 그리고 하우징의 나선형 하우징 섹션을 향해 안내될 수 있는 압축된 매체가 경유하는 디퓨저를 포함하는 반경류 압축기를 보여준다. EP 1 340 920 B1과 EP 2 194 277 A1에 따르면, 디퓨저는 가이드 블레이드를 포함하는 블레이드가 달려 있는 디퓨저이다. 블레이드가 달려 있지 않은 디퓨저도 또한 알려져 있다.

반경류 압축기의 효율을 향상시킬 필요가 있다.

이러한 점으로부터 시작하여, 본 발명은 신규 타입의 반경류 압축기의 창출이라고 하는 과제에 기초한 것이다.

이러한 과제는 청구항 1에 따른 반경류 압축기를 통해 해결된다. 본 발명에 따르면, 디퓨저는 나선형 하우징 섹션으로의 전이 구역에서 반경방향 외측에 확장 유동 단면을 갖는다.

나선형 하우징 섹션으로의 전이 구역에서 디퓨저를 본 발명에 따라 구성하는 것을 통해, 소위 나선형 하우징 섹션의 나선형 플래트(plait) 시작부를 채우는 것이 향상될 수 있다. 궁극적으로, 이에 의해 반경류 압축기의 효율이 향상될 수 있다.

유익한 추가적인 개선예에 따르면, 디퓨저는, 자오선 단면도에서 보아 축방향으로 서로 대향 배치되며 반경방향으로 연장되는 벽들, 즉 반경방향 외측에서 유입 통로와 경계를 이루는 하우징의 벽에 병합되는 제1 벽과 제2 벽에 의해 경계가 정해지고, 상기 나선형 하우징 섹션으로의 전이 구역에서 반경방향 외측에 있는 제1 벽에, 상기 디퓨저의 유동 단면을 확장하는 숄더부가 형성된다. 이를 통해, 반경류 압축기의 효율은 간단한 구성으로 매우 유익하게 증가될 수 있다.

유익한 추가적인 개선예에 따르면, 상기 숄더부는, 자오선 단면도에서 보아 상기 제1 벽에 대해 경사져 있는 벽 섹션에 의해 획정되고, 상기 벽 섹션은, 반경방향으로 연장되는 하우징의 제1 벽(19)에 대해 최대 45°의 각도로 경사져 있으며, 및/또는 빨라도 상기 디퓨저의 반경방향 연장부의 80%에서 시작된다. 상기한 다른 개선예도 또한, 반경류 압축기의 효율을 증가시키는 역할을 한다.

본 발명의 바람직한 다른 개선예는, 종속 청구항과 이하의 상세한 설명을 통해 확보된다. 도면을 통해 본 발명의 예시적인 실시형태를 보다 상세히 설명하지만, 이 도면에 제한되는 것은 아니다. 도면에서,

도 1은 본 발명에 따른 반경류 압축기의 도식화된 자오선 단면도이다.

도 1은 본 발명에 따른 반경류 압축기(10)의 바람직한 예시적인 실시형태를 발췌를 통해 취한 단면도이다.

반경류 압축기(10)는 복수 개의 이동 블레이드(12)를 구비하는 로터측 임펠러(11)를 포함한다.

또한, 반경류 압축기(10)는 스테이터측 하우징(13)을 포함한다. 스테이터측 하우징(13)에 있어서, 압축 대상 매체의 흐름 방향에서 보아, 임펠러(11)의 상류측에 흡입 섹션(14)이 배치되어 있고, 임펠러(11)의 하류측에 나선형 하우징 섹션(15)이 배치되어 있다. 흡입 섹션(14)은 유입 통로(16)를 적어도 군데군데 획정하며, 반경류 압축기(10)에서 압축될 매체는, 압축되도록 상기 유입 통로를 경유하여 반경류 압축기(10)의 임펠러(11)에 공급될 수 있다.

임펠러(11)의 구역에서 압축될 매체는, 반경류 압축기(10)의 스테이터측 디퓨저(17)를 경유하여 나선형 하우징 섹션(15)에 공급될 수 있고, 도 1의 예시적인 실시형태에서, 디퓨저(17)는 가이드 블레이드(18)를 갖는 블레이드가 달려 있는 디퓨저로서 형성된다. 도 1의 자오선 단면도에서 보아, 압축 대상 매체는 유입 통로(16)를 통해 축방향(A)으로 유동한다. 압축된 매체는, 디퓨저(17)를 통과하여 나선형 하우징 섹션(15)을 향해 반경방향(R)으로 유동한다. 나선형 하우징 섹션(15)은 나선형 유동 통로(23)를 획정한다.

자오선 단면도에서 보아, 디퓨저(17)는 반경방향(R)으로, 나선형 하우징 섹션(15)으로의 전이 구역에서 그리고 이에 따라 나선형 유동 통로(23)로의 전이 구역에서, 확장 유동 단면을 갖는다. 이를 통해, 나선형 하우징(15)의 나선형 유동 통로(23)의 소위 나선형 플래트 시작부를 채우는 것이 향상되고, 이로써 결국에는 반경류 압축기(10)의 효율이 증대된다.

나선형 하우징(15)의 나선형 유동 통로(23)의 나선형 플래트 시작부는, 나선형 유동 통로(23)에 있어서, 자오선 단면도에서 가장 작은 유동 단면을 갖는 둘레방향 섹션이다.

디퓨저(17)는, 자오선 단면도에서 보아 축방향(A)으로 서로 마주보고 있고 반경방향(R)으로 연장되는 벽들(19, 20), 즉 반경방향 외측에서 유입 통로(16)와 경계를 이루는 하우징(13)의 벽에 병합되는 제1 벽(19)과, 뒤에 터보차저의 베어링 하우징이 있는 제2 벽(20)에 의해 경계가 정해진다.

도 1에 따르면, 나선형 하우징 섹션(15)으로의 전이 구역에서 그리고 이에 따라 나선형 유동 통로(23)로의 전이 구역에서, 반경방향 외측에 있는 제1 벽(19)에, 디퓨저(17)의 유동 단면을 확장하는 숄더부(21)가 형성되어 있는데, 이 숄더부는 자오선 단면도에서 보아 제1 벽(19)에 대해 경사져 있는 벽 섹션(22)에 의해 획정된다.

숄더부(21)를 그리고 이에 따라 디퓨저(17)의 확장 유동 단면을 획정하는 벽 섹션(22)은, 반경방향(R)으로 연장되는 제1 벽(19)에 대해 최대 45°의 각도(α)로 경사져 있다.

바람직하게는, 각도(α)는 45° 내지 10°의 범위이고, 특히 바람직하게는 45° 내지 10°의 각도 범위이다.

숄더부(21)를 획정하는 벽 섹션(22)은, 빨라도 디퓨저(17)의 반경방향 연장부의 80%에서 시작된다. 가이드 블레이드(18)를 갖는 블레이드가 달려 있는 디퓨저(17)의 경우에, 숄더부(21)는 디퓨저(17)의 가이드 블레이드(17)의 하류측에서 시작된다.

디퓨저(17)의 숄더(21) 그리고 이에 따라 디퓨저(17)의 확장 유동 단면은, 나선형 하우징(13)으로의 전이 구역에 그리고 이에 따라 나선형 유동 통로(23)로의 전이 구역에 적어도 나선형 플래트 시작부의 구역에서 제공된다.

바람직하게는, 디퓨저(17)의 숄더(21) 그리고 이에 따라 디퓨저(17)의 확장 유동 단면은, 나선형 하우징(13)으로의 전이 구역에서 그리고 이에 따라 나선형 유동 통로(23)로의 전이 구역에서 둘레방향으로 둥글게 이어져 있다.

또한, 본 발명은 상기한 반경류 압축기(10)를 구비한 터보차저에 관한 것이다. 반경류 압축기(10)는 매체를, 예를 들어 과급 공기를, 다시 말하자면 다른 매체, 예를 들어 배기가스의 팽창 중에 터보차저의 터빈에서 추출된 에너지를 이용하여, 압축시키는 역할을 한다. 상기 반경류 압축기는 임펠러(11)와 하우징(13)을 포함하고, 이와 마찬가지로 터빈은 도 1에는 도시되어 있지 않은 임펠러와 하우징을 포함한다. 반경류 압축기(10)의 임펠러는, 터보차저의 베어링 하우징에 장착된 샤프트를 통하여 터빈의 임펠러에 연결된다. 디퓨저(17)의 벽(20)은 뒤에 베어링 하우징이 있거나 또는 베어링 하우징에 의해 제공되기도 한다.

본 발명에 의하면, 반경류 압축기(10)의 효율 그리고 이에 따라 반경류 압축기(10)를 포함하는 터보차저의 효율이 증대될 수 있다.

10 : 반경류 압축기 11 : 임펠러
12 : 이동 블레이드 13 : 하우징
14 : 흡입 섹션 15 : 나선형 하우징 섹션
16 : 유입 통로 17 : 디퓨저
18 : 가이드 블레이드 19 : 벽
20 : 벽 21 : 숄더부
22 : 벽 섹션 23 : 나선형 유동 통로
A : 축방향 R : 반경방향

Claims

터보차저의 반경류 압축기(10)로서,
로터측 임펠러(11);
스테이터측 하우징(13);
임펠러(11)에 축방향으로 공급될 수 있는 압축 대상 매체가 경유하는 유입 통로(16);
임펠러(11)에서 떠나 반경방향으로 그리고 하우징(13)의 나선형 하우징 섹션(15)을 향해 안내될 수 있는 압축된 매체가 경유하는 디퓨저(17);
를 포함하는 반경류 압축기에 있어서,
상기 디퓨저(17)는 상기 나선형 하우징 섹션(15)으로의 전이 구역에서 반경방향 외측에 확장 유동 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 반경류 압축기.
제1항에 있어서, 상기 디퓨저(17)는, 자오선 단면도에서 보아 축방향으로 서로 대향 배치되며 반경방향으로 연장되는 벽들(19, 20), 즉 반경방향 외측에서 유입 통로(16)와 경계를 이루는 하우징(13)의 벽에 병합되는 제1 벽(19)과 제2 벽(20)에 의해 경계가 정해지는 것을 특징으로 하는 반경류 압축기.
제2항에 있어서, 상기 나선형 하우징 섹션(15)으로의 전이 구역에서 반경방향 외측에 있는 제1 벽(19)에, 상기 디퓨저(17)의 유동 단면을 확장하는 숄더부(21)가 형성되는 것을 특징으로 하는 반경류 압축기.
제3항에 있어서, 상기 숄더부(21)는, 자오선 단면도에서 보아 상기 제1 벽(19)에 대해 경사져 있는 벽 섹션(22)에 의해 획정되는 것을 특징으로 하는 반경류 압축기.
제4항에 있어서, 상기 숄더부(21)를 획정하는 상기 벽 섹션(22)은, 반경방향으로 연장되는 제1 벽(19)에 대해 최대 45°의 각도로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 반경류 압축기.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 숄더부(21)를 획정하는 상기 벽 섹션(22)은, 반경방향으로 연장되는 제1 벽(19)에 대해 45° 내지 10°의 각도로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 반경류 압축기.
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 숄더부(21)를 획정하는 상기 벽 섹션(22)은, 반경방향으로 연장되는 제1 벽(19)에 대해 45° 내지 20°의 각도로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 반경류 압축기.
제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 숄더부(21)를 획정하는 상기 벽 섹션(22)은, 상기 디퓨저(17)의 가이드 블레이드(18)의 하류측에 형성되는 것을 특징으로 하는 반경류 압축기.
제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 숄더부(21)를 획정하는 상기 벽 섹션(22)은, 빨라도 상기 디퓨저(17)의 반경방향 연장부의 80%에서 시작되는 것을 특징으로 하는 반경류 압축기.
터보차저로서,
제1 매체를 팽창시키기 위한 터빈;
제1 매체의 팽창 중에 추출된 에너지를 이용하여, 제2 매체를 압축시키기 위한, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 반경류 압축기(10)
를 포함하는 터보차저.