WO2009012990A1 - Radialverdichter mit einem diffusor für den einsatz bei einem turbolader - Google Patents

Radialverdichter mit einem diffusor für den einsatz bei einem turbolader Download PDF

Info

Publication number
WO2009012990A1
WO2009012990A1 PCT/EP2008/006053 EP2008006053W WO2009012990A1 WO 2009012990 A1 WO2009012990 A1 WO 2009012990A1 EP 2008006053 W EP2008006053 W EP 2008006053W WO 2009012990 A1 WO2009012990 A1 WO 2009012990A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
diffuser
radial compressor
region
tongue
compressor
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/006053
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias Dettmann
Andre Kaufmann
Stefan Krauss
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
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 Continental Automotive Gmbh filed Critical Continental Automotive Gmbh
Priority to US12/664,948 priority Critical patent/US8545177B2/en
Priority to JP2010511549A priority patent/JP5124636B2/ja
Priority to EP08785006.1A priority patent/EP2181268B1/de
Publication of WO2009012990A1 publication Critical patent/WO2009012990A1/de

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
    • 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
    • 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
    • F04D29/4206—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/422—Discharge tongues
    • 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
    • F05D2250/52—Outlet

Definitions

  • the invention relates to a centrifugal compressor with a diffuser which is used for example in an exhaust gas turbocharger for a motor vehicle.
  • Turbochargers generally consist of an exhaust gas turbine in an exhaust gas flow, which is connected via a turbo shaft with a compressor in the intake tract.
  • a turbine wheel and a compressor wheel are rotatably mounted on the turbo shaft, the turbine wheel being arranged in a turbine housing and the compressor wheel in a compressor housing having a diffuser.
  • the exhaust gas flow passing through the turbine housing drives the turbine wheel.
  • the turbine wheel in turn drives the compressor wheel, whereby the compressor increases the pressure in the intake manifold of the engine, so that during the intake stroke a larger amount of air in the
  • Cylinder passes. This means that more oxygen is available and a correspondingly larger amount of fuel can be burned. As a result, the power output of the engine can be increased.
  • the compressor Decisive for the noise emission of the turbocharger here is the compressor.
  • the compressor discharge radiates a lot of noise to the outside.
  • Radial compressors for turbochargers are known from the prior art, which have a diffuser, which converts the built-up speed in pressure. Such a diffuser ends in a so-called spiral which discharges the compressed air to the consumer.
  • the geometry of the transition of the spiral, ie the so-called tongue, is in this case a critical embodiment element, since pressure pulsations often arise at this point. According to the prior art, the problem of the formation of such pressure pulsations by a flow mentally favorable shaping of the tongue with a constant diffuser diameter or radius solved.
  • upstream silencers are frequently used. These silencers may have channel-like or backdrop-like elements, which in turn are lined, for example, with sound-absorbing material.
  • acoustic resonators and acoustical filters can also be used for sound damping.
  • the invention provides a radial compressor, in particular for a turbocharger, comprising: a volute and a diffuser, wherein the diffuser is designed such that a negative pressure area in the region of the transition of the volute casing or the tongue is at least reduced.
  • the radial compressor has the advantage that disturbing pressure pulsations can be prevented by reducing or suppressing a negative pressure area, which arises above all in the region of the transition of the spiral housing in the diffuser.
  • additional silencers are at least partially or completely dispensed with. This results in a significant saving in terms of manufacturing and assembly costs.
  • a more compact design can be achieved, for example, when used in a turbocharger.
  • the cross-section of the diffuser is varied such that the formation of a negative pressure area is at least reduced or substantially prevented altogether.
  • the cross section of the diffuser is varied by increasing the radius or the diameter of the diffuser in the region of the transition of the spiral housing or in the region of the tongue.
  • the cross section of the diffuser is varied by increasing the width of the diffuser.
  • the diffuser in the region of the transition of the spiral housing or in the region of the tongue has a larger or larger width.
  • Increasing the width of the diffuser leads to a equivalent effect, such as the enlargement of the radius of the diffuser. Again, the formation of a negative pressure area is prevented or at least reduced, so that disturbing pulsations can be contained and thus the occurrence of corresponding noise.
  • At least one wall or both opposing walls of the diffuser are inclined outwards and / or curved.
  • the respective wall can form a wedge shape, whereby the wedge shape increases towards the outside.
  • the walls can be identical or different in shape, inclination and / or curvature. This has the advantage that, depending on the function and intended use, the width of the diffuser can be easily achieved in at least one area by adapting both walls or even just one wall.
  • FIG. 1 shows a greatly simplified, schematic sectional view of a radial compressor and its diffuser according to the prior art
  • Fig. 2 is a greatly simplified sectional view through the compressor wheel and a diffuser according to
  • Fig. 3 is a highly simplified schematic sectional view of a radial compressor and its
  • Fig. 4 is a highly simplified sectional view through the compressor wheel and a diffuser according to
  • FIG. 3; 5 shows a greatly simplified, schematic sectional view of a radial compressor and its diffuser according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 6 shows a greatly simplified sectional view through the compressor wheel and a diffuser according to FIG. 5.
  • a radial compressor 10 is shown with a diffuser 12 according to the prior art, which is part of a turbocharger (not shown).
  • the radial compressor 10 is shown simplified from the front in a sectional view.
  • the radial compressor 10 in this case has a volute casing 14 and the diffuser 12.
  • the radius rl or the diameter of the diffuser 12 is constant.
  • the width bl of the diffuser 12 is constant as in the following
  • the diffuser 12 therefore has a substantially constant cross section.
  • a turbo shaft 16 is arranged, on which a compressor wheel 18 is provided.
  • the compressor wheel 18 is driven via a corresponding turbine wheel (not shown) on the turbo shaft 16.
  • air is sucked in axially by the speed of the compressor wheel 18 and accelerated to high speeds in the compressor wheel 18.
  • the air leaves the compressor wheel 18 while in the radial direction.
  • the diffuser 12 the velocity of the air is reduced. The consequence of this is that pressure and temperature increase.
  • the diffuser 12 is formed, for example, from a compressor rear wall and a part of the spiral housing 14.
  • the volute casing 14 the air is collected and the speed is further reduced until the compressor discharge.
  • Tongue 20 forms a critical execution element, since at this point often pressure pulsations arise because here can form a negative pressure area.
  • mufflers are provided to prevent or at least reduce disturbing noises as a result of such pressure pulsations.
  • FIG. 2 shows a sectional view through the diffuser 12 and through the compressor wheel 18 according to FIG. 1.
  • the width bl of the diffuser 12 is in this case kept substantially constant.
  • FIG. 3 shows a radial compressor 10 according to the invention, which is part of a turbocharger (not shown).
  • the radial compressor 10 also has a volute casing 14 and a diffuser 12.
  • a compressor wheel 18 and, for example, a turbine wheel (not shown) are arranged on a turboshaft 16, as previously described with reference to FIG. 1, a compressor wheel 18 and, for example, a turbine wheel (not shown) are arranged.
  • the diffuser 12 converts the built-up speed of the air sucked in via the compressor wheel 18 into pressure.
  • the diffuser 12 terminates in the spiral 13 of the spiral housing 14, which discharges the compressed air to the consumer.
  • the cross section of the diffuser 12 is changed according to the invention.
  • the cross section of the diffuser 12 is varied and is therefore not constant in contrast to the prior art.
  • This variation of the cross section can be realized in various ways, as will be explained in the following.
  • the radius r or the diameter of the diffuser 12 can be designed or changed as follows.
  • the radius r or the diameter of the diffuser 12 is embodied such that the formation of a negative pressure area is reduced or substantially no negative pressure area in the area of the tongue 20, i. in the area of the transition of the spiral, arises. This is achieved, for example, in that the radius r or the diameter of the diffuser 12 is increased in at least one predetermined area in order to reduce or substantially prevent the formation of a negative pressure area.
  • a radius r2 of the diffuser is therefore chosen to be larger in the region of the tongue 20 than a radius rl of the diffuser 12 outside this range.
  • the inventors have found that it is advantageous, for example, not to use a constant radius r or diameter in a diffuser 12 having a constant width, as has hitherto been the case in the prior art. Instead, it proves to be advantageous if the diffuser 12 is varied in its diameter or radius r. This means that the diffuser 12 has a slightly larger diameter or radius r 2 in at least one region, for example in a region of the transition of the spiral 13.
  • the diffuser 12 as shown in Fig. 3, for example, in the region of the tongue 20 and the transition of the spiral 13 with a larger radius r2 or larger diameter are performed.
  • the diffuser 12 is formed, for example, in the region of the tongue 20 with a curvature 30 to the outside or forms an oval in this area.
  • the illustration in Fig. 3 is greatly simplified and is only intended to explain the principle of the invention.
  • FIG. 4 further shows a sectional view through the compressor wheel 18 and the diffuser 12 according to FIG. 3.
  • the diffuser 12 has a substantially constant width bl.
  • FIG. 5 further shows a second embodiment of the radial compressor 10 according to the invention.
  • the radial compressor 10 has a constant diameter or radius rl. In order to vary the cross section of the diffuser 12 accordingly, the width b of the diffuser 12 is therefore changed in this case.
  • the width b of the diffuser 12 is varied in at least one region in order to counteract the previously described pressure pulsations, which arise, for example, in the region of the transition of the spiral 13.
  • the width b of the diffuser 12 is increased in this case, for example, as shown in Fig. 6.
  • the width bl is increased in the area shown to a width b2.
  • a first wall 22 of the diffuser 12 is formed in this area, for example, slightly inclined by an angle Y to the outside.
  • the first wall 22 can also be curved, for example.
  • an opposite second wall 24 of the diffuser 12 can also be adapted accordingly.
  • the width b of the diffuser 12, for example in the region of the transition of the spiral 13 or in the region of Tongue 20 varies or increased to a width b2, in order to counteract the formation of a negative pressure area in this area.
  • the diffuser 12 may in this case have a type of depression 26 in the form of a wedge 28, as shown in FIG. 5 in a front sectional view, and in FIG. 6 in a side sectional view.
  • the wedge 28 expands outward, for example, in the direction of the tongue 20.
  • At least one region or a plurality of regions of the diffuser 12 can be varied in their diameter or radius r. Furthermore, at least one area or several areas of the diffuser 12 can also be varied with respect to their width b. In this case, the regions are selected, for example, from the point of view where undesired pressure pulsations arise in order to adapt the selected regions in such a way that no or at most a small negative pressure region is created in order to counteract these pressure pulsations.
  • a diffuser 12 can also each have at least one region with a varied diameter or radius r, as has already been described in detail above with reference to FIGS. 3 and 4.
  • This diffuser 12 can optionally also be provided with at least one region whose width b is varied, as was explained in detail with reference to FIGS. 5 and 6.
  • the cross section of the diffuser 12 can be varied over the diameter or radius r and / or the width b.
  • first and / or second wall 22, 24 of the diffuser 12 can be inclined outwards and / or be formed curved to increase the width b of the diffuser 12.
  • the two walls 22, 24 may be formed identically or differently, ie, for example, with different inclinations or vaults.
  • the walls 22, 24 may also have different shapes in this area.
  • one wall 22, 24 inclined and the other wall 22, 24 may be curved, depending on the function and purpose.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Radialverdichter, insbesondere für einen Turbolader, mit einem Spiralgehäuse und einem Diffusor, wobei der Diffusor derart ausgebildet ist, dass ein Unterdruckgebiet im Bereich des Übergangs des Spiralgehäuses bzw. der Zunge zumindest reduziert wird.

Description

Beschreibung
Radialverdichter mit einem Diffusor für den Einsatz bei einem Turbolader
Die Erfindung betrifft einen Radialverdichter mit einem Diffusor der beispielsweise bei einem Abgasturbolader für ein Kraftfahrzeug eingesetzt wird.
Turbolader bestehen allgemein aus einer Abgasturbine in einem Abgasstrom, die über eine Turbowelle mit einem Verdichter im Ansaugtrakt verbunden ist. Auf der Turbowelle sind hierzu beispielsweise ein Turbinenrad und ein Verdichterrad drehbar gelagert, wobei das Turbinenrad in einem Turbinengehäuse an- geordnet ist und das Verdichterrad in einem Verdichtergehäuse mit einem Diffusor. Im Betrieb treibt der Abgasstrom, der durch das Turbinengehäuse geleitet wird, das Turbinenrad an. Das Turbinenrad treibt wiederum das Verdichterrad an, wodurch der Verdichter den Druck im Ansaugtrakt des Motors erhöht, so dass während des Ansaugtaktes eine größere Menge Luft in den
Zylinder gelangt. Dies bewirkt, dass mehr Sauerstoff zur Verfügung steht und eine entsprechend größere KraftStoffmenge verbrannt werden kann. Dadurch kann die Leistungsabgabe des Motors erhöht werden .
Maßgeblich für die Lärmemission des Turboladers ist hierbei der Verdichter. Insbesondere strahlt der Verdichtereintritt sehr viel Lärm nach außen ab.
Aus dem Stand der Technik sind Radialverdichter für Abgasturbolader bekannt, die über einen Diffusor verfügen, welcher die aufgebaute Geschwindigkeit in Druck umsetzt. Ein solcher Diffusor endet in einer sog. Spirale welche die verdichtete Luft zum Verbraucher abführt . Die Geometrie des Übergangs der Spirale, d.h. die sog. Zunge, ist hierbei ein kritisches Ausführungselement, da an dieser Stelle oft Druckpulsationen entstehen. Gemäß dem Stand der Technik wurde bisher das Problem der Entstehung solcher Druckpulsationen durch eine strö- mungstechnisch günstige Ausformung der Zunge mit einem konstanten Diffusordurchmesser bzw. Radius gelöst.
Zur Reduktion des Ansauglärms bzw. bei großer Schallbelastung werden häufig vorgeschaltete Schalldämpfer eingesetzt. Diese Schalldämpfer können kanalartige oder kulissenartige Elemente aufweisen, welche ihrerseits beispielsweise mit schallabsorbierendem Material ausgekleidet sind. Neben solchen Absorptionsschalldämpfern können auch akustische Resonatoren und a- kustische Filter zur Schalldämpfung eingesetzt werden.
Solche Schalldämpfer haben jedoch den Nachteil, dass sie zusätzlichen Bauraum benötigen. Des Weiteren sind die Fertigung und die Montage der Schalldämpfer kostspielig und mit einem erheblichen Aufwand verbunden.
Demnach ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Verdichter mit einem Diffusor bereitzustellen, der derart gestaltet ist, dass das Auftreten von Druckpulsationen zumin- dest reduziert oder im Wesentlichen ganz verhindert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Radialverdichter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst .
Demgemäß wird erfindungsgemäß ein Radialverdichter, insbesondere für einen Turbolader, bereitgestellt mit: einem Spiralgehäuse und einem Diffusor, wobei der Diffusor derart ausgebildet ist, dass ein Unterdruckgebiet im Bereich des Übergangs des Spiralgehäuses bzw. der Zunge zumindest reduziert wird.
Der Radialverdichter hat dabei den Vorteil, dass durch eine Reduzierung oder eine Unterdrückung eines Unterdruckgebiets, das vor allem im Bereich des Übergangs des Spiralgehäuses bei dem Diffusor entsteht, störende Druckpulsationen verhindert werden können. Dadurch kann beispielsweise auf den Einsatz von zusätzlichen Schalldämpfern zumindest teilweise oder ganz verzichtet werden. Dies resultiert in einer erheblichen Ersparnis in Bezug auf Herstellungs- und Montagekosten. Des Weiteren kann eine kompaktere Bauweise beispielsweise beim Einsatz in einem Turbolader erzielt werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wir der Querschnitt des Diffusors derart variiert, dass die Bildung eines Unterdruckgebiets zumindest reduziert oder im Wesentlichen ganz verhindert wird. Dies hat den Vorteil, dass der Quer- schnitt eines Diffusors verhältnismäßig einfach angepasst bzw. verändert werden kann und daher kostengünstiger ist und keinen zusätzlichen Bauraum benötigt, im Vergleich zu der Verwendung von Schalldämpfern im Stand der Technik.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der Querschnitt des Diffusors variiert, indem der Radius bzw. der Durchmesser des Diffusors im Bereich des Übergangs des Spiralgehäuses bzw. im Bereich der Zunge vergrößert wird. Dies hat den Vorteil, dass der Diffusor hierdurch eine weitere Verzögerung der Gasgeschwindigkeit erzeugen kann und damit einen größeren Druckaufbau. Der größere Druckaufbau ermöglicht eine Abströmung im Wesentlichen ohne oder zumindest mit einer reduzierten Pulsation. Der Bereich des Diffusors mit dem vergrößerten Durchmesser bzw. Radius kann dabei in Form einer Auswölbung nach außen oder in Form eines Ovals ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der Querschnitt des Diffusors variiert, indem die Breite des Diffusors vergrößert wird. Hierzu weist der Diffusor im Bereich des Übergangs des Spiralgehäuses bzw. im Bereich der Zunge eine größere bzw. größer werdende Breite auf. Die Vergrößerung der Breite bei dem Diffusor führt zu einem ver- gleichbaren Effekt, wie die Vergrößerung des Radius des Dif- fusors . Auch hier wird die Bildung eines Unterdruckgebiets verhindert oder zumindest reduziert, so dass störende Pulsationen eingedämmt werden können und damit das Auftreten ent- sprechender Störgeräusche .
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform sind hierzu wenigstens eine Wand oder beide gegenüberliegenden Wände des Diffusors nach außen geneigt und/oder gewölbt aus- gebildet. Die jeweilige Wand kann dabei eine Keilform bilden, wobei sich die Keilform nach außen hin vergrößert. Die Wände können dabei hinsichtlich ihrer Form, Neigung und/oder Wölbung identisch oder unterschiedlich ausgebildet werden. Dies hat den Vorteil, dass je nach Funktion und Einsatzzweck die Breite des Diffusors in wenigstens einem Bereich durch Anpassen beider Wände oder auch nur einer Wand leicht erreicht werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schemati- sehen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine stark vereinfachte, schematische Schnitt- ansieht eines Radialverdichters und seines Diffusors gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 2 eine stark vereinfachte Schnittansicht durch das Verdichterrad und einen Diffusor gemäß
Fig. 1;
Fig. 3 eine stark vereinfachte, schematische Schnitt- ansieht eines Radialverdichters und seines
Diffusors gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 4 eine stark vereinfachte Schnittansicht durch das Verdichterrad und einen Diffusor gemäß
Fig. 3; Fig. 5 eine stark vereinfachte, schematische Schnitt- ansieht eines Radialverdichters und seines Diffusors gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 6 eine stark vereinfachte Schnittansicht durch das Verdichterrad und einen Diffusor gemäß Fig. 5.
In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen - sofern nichts anderes angegeben ist - mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
In Fig. 1 ist ein Radialverdichter 10 mit einem Diffusor 12 gemäß dem Stand der Technik gezeigt, der Bestandteil eines Turboladers ist (nicht dargestellt) . Der Radialverdichter 10 ist dabei von vorn in einer Schnittansicht vereinfacht darge- stellt.
Der Radialverdichter 10 weist hierbei ein Spiralgehäuse 14 und den Diffusor 12 auf. Der Radius rl bzw. der Durchmesser des Diffusors 12 ist dabei konstant. Des Weiteren ist die Breite bl des Diffusors 12 konstant, wie in nachfolgender
Fig. 2 gezeigt ist. Der Diffusor 12 verfügt daher über einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt.
In dem Gehäuse des Radialverdichters 10 ist eine Turbowelle 16 angeordnet, auf der ein Verdichterrad 18 vorgesehen ist.
Das Verdichterrad 18 wird dabei über ein entsprechendes Turbinenrad (nicht dargestellt) auf der Turbowelle 16 angetrieben. Im Betrieb wird durch die Drehzahl des Verdichterrads 18 Luft axial angesaugt und im Verdichterrad 18 auf hohe Ge- schwindigkeiten beschleunigt. Die Luft verlässt das Verdichterrad 18 dabei in radialer Richtung. Im Diffusor 12 wird die Geschwindigkeit der Luft verringert. Die Folge davon ist, dass Druck und Temperatur ansteigen. Der Diffusor 12 wird beispielsweise aus einer Verdichterrückwand und einem Teil des Spiralgehäuses 14 gebildet. Im Spiralge- häuse 14 wird die Luft gesammelt und die Geschwindigkeit bis zum Verdichteraustritt weiterhin reduziert. Dabei bildet die Geometrie des Übergangs der Spirale 13 des Spiralgehäuses 14, d.h. die sog. Zunge 20, ein kritisches Ausführungselement, da an dieser Stelle oft Druckpulsationen entstehen, da sich hier ein Unterdruckgebiet bilden kann. Wie zuvor bereits ausgeführt, sind daher bei den Radialverdichtern 10 gemäß dem Stand der Technik unter anderem Schalldämpfer (nicht dargestellt) vorgesehen, um störende Geräusche in Folge solcher Druckpulsationen zu verhindern oder zumindest zu reduzieren.
In Fig. 2 ist eine Schnittansicht durch den Diffusor 12 und durch das Verdichterrad 18 gemäß Fig. 1 gezeigt. Die Breite bl des Diffusors 12 ist hierbei im Wesentlichen konstant gehalten.
Des Weiteren ist in Fig. 3 ist nun ein Radialverdichter 10 gemäß der Erfindung dargestellt, der Teil eines Turboladers (nicht dargestellt) ist. Der Radialverdichter 10 weist dabei ebenfalls ein Spiralgehäuse 14 und einen Diffusor 12 auf. Auf einer Turbowelle 16 ist, wie zuvor mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben wurde, ein Verdichterrad 18 und beispielsweise ein Turbinenrad (nicht dargestellt) angeordnet. Der Diffusor 12 setzt hierbei die aufgebaute Geschwindigkeit der über das Verdichterrad 18 angesaugten Luft in Druck um. Der Diffusor 12 endet dabei in der Spirale 13 des Spiralgehäuses 14, welche die verdichtete Luft zum Verbraucher abführt .
Um Druckpulsationen entgegenzuwirken, die im Bereich des Ü- bergangs der Spirale 13, d.h. der sog. Zunge 20, entstehen, wird nun erfindungsgemäß der Querschnitt des Diffusors 12 verändert. Mit anderen Worten, der Querschnitt des Diffusors 12 wird variiert und ist daher im Gegensatz zum Stand der Technik nicht konstant. Diese Variation des Querschnitts kann auf verschiedene Arten realisiert werden, wie im nachfolgenden erläutert wird.
Um den Querschnitt des Diffusors 12 geeignet zu variieren kann beispielsweise der Radius r bzw. der Durchmesser des Diffusors 12 wie folgt gestaltet bzw. verändert werden. Der Radius r bzw. der Durchmesser des Diffusors 12 wird derart ausgeführt, dass die Ausbildung eines Unterdruckgebiets reduziert wird oder im Wesentlichen kein Unterdruckgebiet im Be- reich der Zunge 20, d.h. im Bereich des Übergangs der Spirale, entsteht. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass der Radius r bzw. der Durchmesser des Diffusors 12 in wenigstens einem vorbestimmten Bereich vergrößert wird, um die Ausbildung eines Unterdruckgebiets zu reduzieren oder im Wesent- liehen ganz zu verhindern. Ein Radius r2 des Diffusors ist daher in dem Bereich der Zunge 20 größer gewählt als ein Radius rl des Diffusors 12 außerhalb dieses Bereichs.
Die Erfinder haben nämlich herausgefunden, dass es beispiels- weise vorteilhaft ist bei einem Diffusor 12 mit einer konstanten Breite keinen konstanten Radius r bzw. Durchmesser zu verwenden, wie dies bisher im Stand der Technik der Fall ist. Stattdessen erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Diffusor 12 in seinem Durchmesser bzw. Radius r variiert wird. Das bedeutet, dass der Diffusor 12 in wenigstens einem Bereich einen leicht größeren Durchmesser bzw. Radius r2 aufweist, beispielsweise in einem Bereich des Übergangs der Spiral 13.
Dieser vergrößerte Durchmesser bzw. Radius r2 des Diffusors 12 erzeugt eine weitere Verzögerung der Gasgeschwindigkeit und einen größeren Druckaufbau, welcher eine Abströmung im Wesentlichen ohne oder zumindest mit einer reduzierten Pulsation ermöglicht. Dies hat zur Folge, dass einer unerwünschten Geräuschbildung entgegengewirkt werden kann, so dass keine zusätzlichen schalldämpfenden Elemente installiert werden müssen, die zu zusätzlichen Kosten und Montageaufwand führen. Hierzu kann, wie zuvor bereits genannt, der Diffusor 12, wie in Fig. 3 gezeigt ist, beispielsweise im Bereich der Zunge 20 bzw. des Übergangs der Spirale 13 mit einem größeren Radius r2 bzw. größeren Durchmesser ausgeführt werden. Dabei wird der Diffusor 12 beispielsweise im Bereich der Zunge 20 mit einer Wölbung 30 nach außen ausgeformt bzw. bildet in diesem Bereich ein Oval. Die Darstellung in Fig. 3 ist dabei stark vereinfacht und soll lediglich das Prinzip der Erfindung erläutern.
In Fig. 4 ist des Weiteren eine Schnittansicht durch das Verdichterrad 18 und den Diffusor 12 gemäß Fig. 3 gezeigt. Der Diffusor 12 weist dabei eine im Wesentlichen konstante Breite bl auf.
In Fig. 5 ist des Weiteren eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform des Radialverdichters 10 gezeigt. Der Radialverdichter 10 weist dabei einen konstanten Durchmesser bzw. Radius rl auf. Um den Querschnitt des Diffusors 12 entsprechend zu variieren wird daher in diesem Fall die Breite b des Diffusors 12 verändert.
Hierbei wird gemäß der Erfindung die Breite b des Diffusors 12 in wenigstens einem Bereich variiert, um den zuvor be- schriebenen Druckpulsationen entgegenzuwirken, die beispielsweise im Bereich des Übergangs der Spirale 13 entstehen. Die Breite b des Diffusors 12 wird hierbei beispielsweise vergrößert, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Die Breite bl wird in dem dargestellten Bereich dabei auf eine Breite b2 vergrößert. Hierzu wird eine erste Wand 22 des Diffusors 12 in diesem Bereich beispielsweise leicht um einen Winkel Y nach außen geneigt ausgebildet. Alternativ kann die erste Wand 22 aber auch beispielsweise gewölbt ausgebildet werden. Grundsätzlich kann aber auch eine gegenüberliegende zweite Wand 24 des Dif- fusors 12 entsprechend angepasst werden.
Hierbei wird die Breite b des Diffusors 12 beispielsweise in dem Bereich des Übergangs der Spirale 13 bzw. im Bereich der Zunge 20 variiert bzw. auf eine Breite b2 vergrößert, um der Ausbildung eines Unterdruckgebiets in diesem Bereich entgegen zu wirken. Der Diffusor 12 kann hierbei eine Art Vertiefung 26 in Form eines Keils 28 aufweisen, wie in Fig. 5 in einer Vorderschnittansicht gezeigt ist und in Fig. 6 in einer Sei- tenschnittansicht . Der Keil 28 weitet sich dabei beispielsweise nach außen auf in Richtung der Zunge 20.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand der bevor- zugten Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen sind dabei miteinander kombinierbar, insbesondere einzelne Merkmale davon .
Dabei können beispielsweise wenigstens ein Bereich oder mehrere Bereiche des Diffusors 12 in ihrem Durchmesser bzw. Radius r variiert werden. Des Weiteren können auch wenigstens ein Bereich oder mehrere Bereiche des Diffusors 12 bezüglich ihrer Breite b variiert werden. Dabei werden die Bereiche beispielsweise unter dem Gesichtspunkt ausgewählt, wo unerwünschte Druckpulsationen entstehen, um die ausgewählten Bereiche derart anzupassen, dass jeweils kein oder allenfalls ein geringes Unterdruckgebiet entsteht, um diesen Druckpulsa- tionen entgegen zu wirken.
Darüber hinaus kann ein Diffusor 12 auch jeweils wenigstens einen Bereich mit einem variierten Durchmesser bzw. Radius r aufweisen, wie er mit Bezug auf die Fig. 3 und 4 zuvor be- reits detailliert beschrieben wurde. Dieser Diffusor 12 kann wahlweise zusätzlich auch mit wenigstens einem Bereich versehen sein, dessen Breite b variiert ist, wie mit Bezug auf die Fig. 5 und 6 ausführlich erläutert wurde. Mit anderen Worten, der Querschnitt des Diffusors 12 kann über den Durchmesser bzw. Radius r und/oder die Breite b variiert werden.
Des Weiteren kann hierbei wenigstens die erste und/oder zweite Wand 22, 24 des Diffusors 12 nach außen geneigt und/oder gewölbt ausgebildet sein, um die Breite b des Diffusors 12 zu vergrößern. Die beiden Wände 22, 24 können dabei identisch oder unterschiedlich ausgeformt sein, d.h. beispielsweise mit unterschiedlichen Neigungen bzw. Wölbungen. Dabei können die Wände 22, 24 auch unterschiedliche Formen in diesem Bereich aufweisen. So kann eine Wand 22, 24 geneigt und die andere Wand 22, 24 gewölbt ausgebildet sein, je nach Funktion und Einsatzzweck .

Claims

Patentansprüche
1. Radialverdichter (10), insbesondere für einen Turbolader, mit : einem Spiralgehäuse (14) und einem Diffusor (12), wobei der Diffusor (12) derart ausgebildet ist, dass ein Unterdruckgebiet im Bereich des Übergangs des Spiralgehäuses (14) bzw. der Zunge (20) zumin- dest reduziert wird.
2. Radialverdichter nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Querschnitt des Diffusors (12) derart variiert wird, dass die Bildung eines Unterdruckgebiets zumindest reduziert oder im Wesentlichen ganz verhindert wird.
3. Radialverdichter nach wenigstens einem der Ansprüche 1 o- der 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Radius (r) des Diffusors (12) im Bereich des Übergangs des Spiralgehäuses (14) bzw. der Zunge (20) vergrößert ist.
4. Radialverdichter nach wenigstens einem der Ansprüche 1, 2 oder 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Diffusor (12) im Bereich des Übergangs des Spiralgehäuses (14) bzw. der Zunge (20) eine Auswölbung (30) bzw. ein Oval aufweist.
5. Radialverdichter nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Diffusor (12) im Bereich des Übergangs des Spiralgehäuses (14) bzw. der Zunge (20) eine größere Breite (b) aufweist.
6. Radialverdichter nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass wenigstens eine Wand (22, 24) oder beide gegenüberliegenden Wände (22, 24) des Diffusors (12) nach außen geneigt und/oder gewölbt sind.
7. Radialverdichter nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Wände (22, 24) hinsichtlich ihrer Form, Neigung und/oder Wölbung identisch oder unterschiedlich ausgebildet sind.
8. Radialverdichter nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die jeweilige Wand (22, 24) eine Keilform bildet.
9. Radialverdichter nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Keilform sich nach außen vergrößert.
10. Turbolader mit einem Radialverdichter (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9.
PCT/EP2008/006053 2007-07-23 2008-07-23 Radialverdichter mit einem diffusor für den einsatz bei einem turbolader WO2009012990A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/664,948 US8545177B2 (en) 2007-07-23 2008-07-23 Radial compressor with a diffuser for use in a turbocharger
JP2010511549A JP5124636B2 (ja) 2007-07-23 2008-07-23 ターボチャージャに用いるためのディフューザを備えた遠心圧縮機
EP08785006.1A EP2181268B1 (de) 2007-07-23 2008-07-23 Radialverdichter mit einem diffusor für den einsatz bei einem turbolader

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007034236A DE102007034236A1 (de) 2007-07-23 2007-07-23 Radialverdichter mit einem Diffusor für den Einsatz bei einem Turbolader
DE102007034236.7 2007-07-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009012990A1 true WO2009012990A1 (de) 2009-01-29

Family

ID=40091759

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2008/006053 WO2009012990A1 (de) 2007-07-23 2008-07-23 Radialverdichter mit einem diffusor für den einsatz bei einem turbolader

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8545177B2 (de)
EP (1) EP2181268B1 (de)
JP (1) JP5124636B2 (de)
DE (1) DE102007034236A1 (de)
WO (1) WO2009012990A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2993357A3 (de) * 2014-09-02 2016-04-13 MAN Diesel & Turbo SE Radialverdichterstufe

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5479316B2 (ja) 2010-12-28 2014-04-23 三菱重工業株式会社 遠心圧縮機のスクロール構造
JP5517981B2 (ja) 2011-03-17 2014-06-11 三菱重工業株式会社 遠心圧縮機のスクロール構造
DE102011085118A1 (de) * 2011-10-24 2013-04-25 Robert Bosch Gmbh Halterung für elektrische Maschinen
JP5905268B2 (ja) * 2012-01-17 2016-04-20 三菱重工業株式会社 遠心圧縮機
US9915270B2 (en) 2013-02-01 2018-03-13 Borgwarner Inc. Turbocharger compressor with an elliptical diffuser wall
CN105408638B (zh) * 2013-10-31 2017-06-13 株式会社Ihi 离心压缩机以及增压器
DE102014012764A1 (de) * 2014-09-02 2016-03-03 Man Diesel & Turbo Se Radialverdichterstufe
CN108700089B (zh) * 2015-12-25 2020-05-26 三菱重工发动机和增压器株式会社 离心压缩机以及涡轮增压器
CN109072940B (zh) 2016-07-01 2020-05-26 株式会社Ihi 离心压缩机
WO2018003635A1 (ja) * 2016-07-01 2018-01-04 株式会社Ihi 遠心圧縮機
CN110573748B (zh) 2017-11-06 2021-06-01 三菱重工发动机和增压器株式会社 离心压缩机以及具备该离心压缩机的涡轮增压器
DE102017127758A1 (de) * 2017-11-24 2019-05-29 Man Diesel & Turbo Se Radialverdichter und Turbolader
JP6768628B2 (ja) 2017-12-06 2020-10-14 三菱重工マリンマシナリ株式会社 遠心圧縮機及びターボチャージャ
US10935045B2 (en) * 2018-07-19 2021-03-02 GM Global Technology Operations LLC Centrifugal compressor with inclined diffuser
DE112019007061T5 (de) 2019-05-30 2021-12-16 Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. Zentrifugalkompressor und turbolader
US11286952B2 (en) * 2020-07-14 2022-03-29 Rolls-Royce Corporation Diffusion system configured for use with centrifugal compressor
WO2023188246A1 (ja) * 2022-03-31 2023-10-05 三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社 コンプレッサカバー、遠心圧縮機、ターボチャージャ、コンプレッサカバーの製造方法及び遠心圧縮機用のディフューザ

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB104966A (en) * 1916-05-18 1917-03-29 Daniel Evans Improved Centrifugal Blower or Fan.
US5310309A (en) * 1991-10-21 1994-05-10 Hitachi, Ltd. Centrifugal compressor
US6834501B1 (en) * 2003-07-11 2004-12-28 Honeywell International, Inc. Turbocharger compressor with non-axisymmetric deswirl vanes
US20050232762A1 (en) * 2004-04-20 2005-10-20 Honeywell International Inc. Turbomachine compressor scroll with load-carrying inlet vanes

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE318837C (de) * 1917-06-24 1920-03-01 Edmund Pocher Zweigeteilter Diffusor fuer Kreiselgeblaese mit in der Drehrichtung zunehmender radialer Hoehe
US2814434A (en) * 1952-11-07 1957-11-26 Mcculloch Motors Corp Diffuser
JPS6081498A (ja) * 1983-10-03 1985-05-09 ザ　ギヤレツト　コ−ポレ−シヨン コンプレツサハウジング
JPH01173426A (ja) 1987-12-28 1989-07-10 Konica Corp 非磁性粉を含有するバックコート層を設けた磁気記録媒体
JPH01173426U (de) * 1988-05-26 1989-12-08
DE4106614A1 (de) 1991-03-01 1992-09-03 Kuehnle Kopp Kausch Ag Vorrichtung zur kennlinienstabilisierung fuer radialverdichter
DE4331606C1 (de) * 1993-09-17 1994-10-06 Gutehoffnungshuette Man Spiralgehäuse für Turbomaschinen
DE19502808C2 (de) 1995-01-30 1997-02-27 Man B & W Diesel Ag Radialströmungsmaschine
US6168375B1 (en) * 1998-10-01 2001-01-02 Alliedsignal Inc. Spring-loaded vaned diffuser
JP2002005089A (ja) * 2000-06-20 2002-01-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ターボ形圧縮機及びそれを備えた冷凍装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB104966A (en) * 1916-05-18 1917-03-29 Daniel Evans Improved Centrifugal Blower or Fan.
US5310309A (en) * 1991-10-21 1994-05-10 Hitachi, Ltd. Centrifugal compressor
US6834501B1 (en) * 2003-07-11 2004-12-28 Honeywell International, Inc. Turbocharger compressor with non-axisymmetric deswirl vanes
US20050232762A1 (en) * 2004-04-20 2005-10-20 Honeywell International Inc. Turbomachine compressor scroll with load-carrying inlet vanes

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2993357A3 (de) * 2014-09-02 2016-04-13 MAN Diesel & Turbo SE Radialverdichterstufe
RU2691699C2 (ru) * 2014-09-02 2019-06-17 Ман Энерджи Солюшнз Се Ступень центробежного компрессора

Also Published As

Publication number Publication date
EP2181268A1 (de) 2010-05-05
US8545177B2 (en) 2013-10-01
US20100178163A1 (en) 2010-07-15
DE102007034236A1 (de) 2009-02-05
JP5124636B2 (ja) 2013-01-23
JP2010529358A (ja) 2010-08-26
EP2181268B1 (de) 2018-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2181268B1 (de) Radialverdichter mit einem diffusor für den einsatz bei einem turbolader
EP2025896B1 (de) Radialverdichter für einen Turbolader
WO2007093367A1 (de) Verdichter für eine brennkraftmaschine
EP3303849A1 (de) Verdichter, abgasturbolader und brennkraftmaschine
DE102008036633B4 (de) Turbolader mit einem Einlegeblech
EP3682116A1 (de) Radialverdichter mit einem irisblendenmechanismus für eine aufladevorrichtung eines verbrennungsmotors, aufladevorrichtung und lamelle für den irisblendenmechanismus
DE102004029830A1 (de) Turbinenrad in einer Abgasturbine eines Abgasturboladers
DE10336994A1 (de) Brennkraftmaschine mit Aufladung sowie zugeordneter Luftverdichter
EP3682092B1 (de) Abgasturbine mit diffusor
WO2007022648A1 (de) Kreiselverdichter
EP2054595B1 (de) Verdichtergehäuse
DE112011101909B4 (de) Verdichter eines Abgasturboladers
DE102013017694A1 (de) Radialverdichter für einen Abgasturbolader
EP3698021B1 (de) Diffusoranordnung einer abgasturbine
DE102013201771A1 (de) Verdichter eines Abgasturboladers
DE102016217446A1 (de) Ladeeinrichtung
EP2652290B1 (de) Verdichter für die aufladung einer brennkraftmaschine
DE102022210936A1 (de) Hitzeschild für eine aufladevorrichtung
DE10335260A1 (de) Sekundärluftfördereinrichtung für eine Brennkraftmaschine
DE10228003A1 (de) Turbine für einen Abgasturbolader
DE102018212756B3 (de) Radialverdichter, Aufladevorrichtung und Brennkraftmaschine mit Abgasrückführeinrichtung
DE102012212738A1 (de) Diffusorbaugruppe für einen Abgasturbolader
WO2019137854A1 (de) Filterschalldämpfer für einen abgasturbolader einer brennkraftmaschine
EP3491226A1 (de) KLAPPENEINRICHTUNG ZUM ÖFFNEN UND SCHLIEßEN EINES WASTEGATEKANALS IN EINEM TURBINENGEHÄUSE EINES TURBOLADERS, TURBOLADER SOWIE VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG
DE102016201007B3 (de) Verdichter, Abgasturbolader und Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08785006

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2008785006

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010511549

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12664948

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE