WO2012119914A1 - Outlet collecting housing for a radial compressor - Google Patents

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WO2012119914A1
WO2012119914A1 PCT/EP2012/053496 EP2012053496W WO2012119914A1 WO 2012119914 A1 WO2012119914 A1 WO 2012119914A1 EP 2012053496 W EP2012053496 W EP 2012053496W WO 2012119914 A1 WO2012119914 A1 WO 2012119914A1
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flow
annular cavity
radial
housing arrangement
compressor
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PCT/EP2012/053496
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Werner Jonen
Christian Woiczinski
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • F04D29/42Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/4206Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
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    • F05D2250/52Outlet

Definitions

  • the invention relates to a housing arrangement for a
  • Radial compressor and a method for flow guidance of a flow medium in a centrifugal compressor are provided.
  • Radial compressors are known, for example from EP 1 356 168 Bl.
  • Such centrifugal compressors consist of a one
  • Compressor stage forming, rotating about a rotation axis impeller with a - with respect to the axis of rotation of the impeller - axial inlet and a radial outlet.
  • To be compressed gas flows axially into the impeller of
  • Compressor stage and is then deflected to the outside (radially or in the radial direction), wherein it emerges from the impeller at high speed and twisted.
  • Such a diffuser is usually formed by two non-rotating, an annular cavity or an annular space forming rings, which annular space radially adjoins the impeller outlet or which rings or annular
  • Walls / side surface radially adjoin the impeller outlet and are usually perpendicular to the axis of rotation of the impeller or to this at a very obtuse angle.
  • the gas exiting the impeller is guided radially outward in this annular space between these two annular walls and reaches a collector and / or a spiral. about which the compressed gas is collected and released from the
  • Such a spiral also called volute casing, receives continuously by a growing over a circumference of the spiral cross section, the gas to be discharged and leads it into an outlet nozzle, which is usually a piping system for further or discharge of the
  • the exit diffuser further retards the flow and thus part of its kinetic energy into potential energy, i. in pressure, converted (pressure gain or
  • Compressor stages are connected in series, wherein for collecting and discharging the compressed gas from the last compressor stage or from one compressor stage to the next compressor stage also such a spiral is used as described.
  • Pinion shafts arranged turbochargers wear, of a large, mounted in the housing drive gear, a
  • spirals or spiral housing have the disadvantage that they are technically complicated to manufacture.
  • Radial compressor allows the highest possible pressure recovery. Also, the invention should be simple and inexpensive to implement, make optimal use of the available space and flexible adaptable to different flows in centrifugal compressors or at different currents in
  • the task is accomplished by a housing arrangement for a
  • the housing assembly for the centrifugal compressor has a first, substantially radially oriented, annular Cavity as well as a second, substantially axial
  • a guide grid is arranged in the second, substantially axially aligned, annular cavity.
  • the flow medium is in
  • the flow medium is deflected substantially in an axial direction and in the substantially
  • This kinetic energy withdrawn from the flow medium is converted into potential energy in the form of pressure, i. a (desired) pressure increase of the flow medium,
  • the flow medium for example a process gas, should be spin-free.
  • aligned used for example for the radially oriented, annular cavity or the axially aligned
  • annular cavity - in the sense of a flow direction, for example, defined by the cavity or realized flow direction of the flow medium, to understand.
  • the flow medium usually a process gas
  • the first substantially radially oriented
  • annular cavity radially outward is characterized by the
  • the invention thus uses a (downstream) guide grille known, for example, from a recirculation stage in a multi-stage turbomachine, such as a multistage radial compressor.
  • a multi-stage turbomachine such as a multistage radial compressor.
  • the Nachleitgitter or its profiling (blading) in this case causes the flow of the depressed by the impeller of the centrifugal compressor twisted and converted into pressure (conversion of kinetic energy into potential).
  • the Nachleitgitter not - as in the known feedback stage - centripetally flows through, but according to the invention in the axial direction.
  • Pressure recovery is a solution that uses this efficiently in a restricted space.
  • the invention allows by their, compared to a spiral flow guide, simpler
  • the guide grid according to the invention of the swirling flow flow to remove the swirl and implement this in a pressure increase (pressure recovery), which is a
  • this can be adapted to the flow or the flow over a channel height or over a height of the second cavity to the leading edge angle.
  • the invention in particular in combination with a collecting housing, a structurally advantageous and simpler as well as more economical solution for collecting and discharging a flow medium from a
  • Compressor stage of the centrifugal compressor connected to a radial inlet of the first, substantially radially oriented, annular cavity.
  • this annulus has an optionally adjustable blading through which the pressure recovery can be increased.
  • annular collecting space, in particular with a over a circumference of the annular collecting space constant cross-section, is arranged (concentric arrangement). Also a collection room with changing over the scope
  • the outlet diffuser is conical.
  • a separation rib may be arranged in the collecting space, which divides a flow entering into the collecting space into two approximately equal flows.
  • Outlet flange connected to a piping system, whereby the compressed flow medium from the
  • the flow medium usually has a predetermined or
  • Radial compressor off or in the piping system entry This specification of a flow velocity can be based on structural boundary conditions, such as load limits in the pipeline system.
  • Flow medium in the second, substantially axially aligned, annular cavity is adapted and / or that the flow over a cross section or a (channel) height of the second, substantially axially aligned, annular cavity is adapted to the leading edge angle of the profile of the guide grid ,
  • the housing assembly can be used in a single or multi-stage radial compressor.
  • a multi-stage centrifugal compressor can also as
  • Turbomachines are used, where a flow medium is radially out or to lead into a turbomachine.
  • a flow medium is radially out or to lead into a turbomachine.
  • Flow direction of the flow medium is then adjusted accordingly.
  • the flow medium first flows through the second cavity, is then deflected in the radial direction and flows through the first cavity radially inwards.
  • FIG 3 sketch in section through the
  • FIG. 2
  • FIG 4 sketch in section through a
  • FIG. 1 shows a radial compressor 100, whose
  • Outlet collecting housing 1 according to an imple mentation form in the figures 2 and 3 is shown in more detail.
  • This radial compressor 100 has an impeller 10 which rotates about an axis 11 at high speed.
  • the impeller 10 has a hub 12 and radially projecting blades 13th
  • the - with flow direction 101 - axially flowing gas is rotated by the impeller 10 in rotation and leaves the Impeller 10 in the radial flow direction 101 to the axis 11 and at an obtuse angle to the axis 11 with high
  • the blades 13 are attached to a common back plate 14 of the hub 12.
  • the impeller 10 is located in a housing 15, the wall 16 of the outer contour of the impeller 10 is adjusted.
  • the fan formed by the impeller 10 has an axial inlet 17 and a radial outlet 18 extending around the circumference of the impeller 10.
  • Impeller 10 may also be provided with a final cover plate (not shown) on the outer contour.
  • FIGS. 2 and 3 show an annular space 2 or diffuser 2, which is firmly connected to the housing 15 and does not rotate.
  • the annulus or diffuser 2 has a substantially radial support wall 21, to the wings 22nd
  • Blade 22 occupied, radially aligned cavity or channel forms.
  • the wings 22 extend substantially radially to the axis 11th
  • the task of the diffuser 2 is that of the
  • Impeller 10 accelerated gas, which has a high kinetic
  • the adaptation takes place via a front edge angle 27 of a radially inner wall 28 of the
  • the axial annular channel 3 has an (annular)
  • Outlet opening 25 through which the compressed and now twist-free gas in an annular cross-section 6, a collecting space 6, occurs.
  • the gas is further via an outlet flange 8 (not shown) in a
  • Pipe system 9 (not shown) with the desired pressure of for example 6 to 8 bar at desired
  • FIGS. 4 to 6 show further embodiments of the invention
  • Exit manifold housing 1 of the radial compressor 100 The same components are denoted by the same and, if not described in detail, designed according to the above.
  • the collecting space 6 is in such a manner with the axial annular channel 3
  • FIG 4 An embodiment according to FIG 4 is implemented, if presumably still a residual twist after the guide grid 5 is present. It is ensured that the swirl through the guide grille. 5
  • FIG 2 a more compact design can be selected according to FIG 2, in which the collecting space 6 is further offset to the axis 11.
  • FIG. 5 shows a discharge collecting housing 1, in which the
  • the annular channel formed in the collecting chamber 6 has constant cross-sections around the circumference.
  • the collecting chamber 6 is arranged concentrically with the axial annular channel 3 (concentric Arrangement).
  • a radial separating rib 24 is provided in the collecting space 6, which, as FIG. 5 shows, in the collecting space 6
  • twist-free flow is provided in a right or left flowing or guided gas flow.
  • the discharge nozzle or the conical outlet diffuser 7 both streams are discharged radially outward.
  • the collecting chamber 6 is eccentric to the axial annular channel. 3
  • Collecting space 6 is arranged offset.
  • FIG 6 shows, the collecting space 6, the barrier rib 24 to
  • a special feature of this radial compressor 100 or its housing 1 according to FIGS. 1 to 6 lies in the use of a secondary lattice known from a return stage, in this case lattice grids 5, together with the collecting housing 6.
  • the Nachleitgitter 5 in this case causes the flow of the impressed by the impeller 10 and after flowing through the
  • bladed diffuser is still deprived of existing twist (conversion of kinetic into potential energy).
  • the Nachleitgitter 5 is not - as in the known feedback stage - centripetally flows through, but in the axial direction 101 in the axial annular channel. 3
  • the used Profi 1 26 of the Nachleitgitters 5 can be adjusted via the leading edge angle 27 to the flow or the flow over the height of the axial annular channel 3 at the leading edge angle 27.
  • Housing 1 represents an advantageous alternative to the use of a spiral, if this is due to
  • Radial compressors are used. There it can - as described above - for flow guidance behind the last stage of such a multi-stage centrifugal compressor as well as each between two stages of such a multi-stage
  • Radial compressor can be used.
  • such a multi-stage centrifugal compressor can also be a transmission compressor.

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Abstract

The invention relates to a housing arrangement for a radial compressor and to a method for flow guidance of a flow medium in a radial compressor. Said housing arrangement for the radial compressor has a first, substantially radially aligned annular cavity and a second, substantially axially aligned annular cavity which are connected to one another via a diverting arrangement. A guide grate is arranged in the second, substantially axially aligned annular cavity. In the method for flow guidance of a flow medium in a radial compressor, the flow medium is conducted outward substantially in a radial direction. The flow medium is subsequently diverted substantially into an axial direction and guided onward substantially in the axial direction. As the flow medium flows onward in the substantially axial direction, a swirl is at least partially withdrawn from the flow.

Description

Beschreibung description
Austrittssammelgehäuse für einen Radialverdichter Outlet collecting housing for a centrifugal compressor
Die Erfindung betrifft eine Gehäuseanordnung für einen The invention relates to a housing arrangement for a
Radialverdichter sowie ein Verfahren zur Strömungsführung eines Strömungsmediums in einem Radialverdichter. Radial compressor and a method for flow guidance of a flow medium in a centrifugal compressor.
Radialverdichter sind bekannt, beispielsweise aus der EP 1 356 168 Bl. Radial compressors are known, for example from EP 1 356 168 Bl.
Solche Radialverdichter bestehen aus einem eine Such centrifugal compressors consist of a one
Verdichterstufe bildenden, um eine Drehachse rotierenden Lauf- bzw. Flügelrad mit einem - bezüglich der Drehachse des Laufrades - axialen Eintritt und einem radialen Austritt. Zu verdichtendes Gas strömt axial in das Laufrad der Compressor stage forming, rotating about a rotation axis impeller with a - with respect to the axis of rotation of the impeller - axial inlet and a radial outlet. To be compressed gas flows axially into the impeller of
Verdichterstufe und wird dann nach außen (radial bzw. in Radialrichtung) abgelenkt, wobei es aus dem Laufrad mit hoher Geschwindigkeit und mit Drall behaftet austritt. Compressor stage and is then deflected to the outside (radially or in the radial direction), wherein it emerges from the impeller at high speed and twisted.
Kinetische Energie des mit hoher Geschwindigkeit und mit Drall radial austretenden und zu verdichtenden Gases wird dann (gewinnbringend) in einem Diffusor in potenzielle Kinetic energy of the gas emerging at high velocity and with swirl radially and to be compressed is then (prospectively) potential in a diffuser
Energie in Form von Druck umgewandelt. Energy converted in the form of pressure.
Ein solcher Diffusor wird meist durch zwei nichtrotierende, einen ringförmigen Hohlraum bzw. einen Ringraum ausbildende Ringe gebildet, welcher Ringraum sich an den Laufradaustritt radial anschließt bzw. welche Ringe bzw. ringförmige Such a diffuser is usually formed by two non-rotating, an annular cavity or an annular space forming rings, which annular space radially adjoins the impeller outlet or which rings or annular
Wände/Seitenfläche sich an den Laufradaustritt radial anschließen und in der Regel senkrecht zur Drehachse des Laufrades oder zu dieser in einem sehr stumpfen Winkel stehen . Walls / side surface radially adjoin the impeller outlet and are usually perpendicular to the axis of rotation of the impeller or to this at a very obtuse angle.
Das aus dem Laufrad austretende Gas wird in diesem Ringraum zwischen diesen beiden ringförmigen Wänden radial nach außen geführt und gelangt zu einem Sammler und/oder einer Spirale, über welche das komprimierte Gas gesammelt und aus dem The gas exiting the impeller is guided radially outward in this annular space between these two annular walls and reaches a collector and / or a spiral. about which the compressed gas is collected and released from the
Radialverdichter ausgeleitet wird. Radial compressor is discharged.
Eine solche Spirale, auch Spiralgehäuse genannt, nimmt durch einen über einen Umfang der Spirale anwachsenden Querschnitt kontinuierlich das auszuleitende Gas auf und führt es in einen Austrittsstutzen, an welchem sich in der Regel ein Rohrleitungssystem zur Weiter- bzw. Ableitung des Such a spiral, also called volute casing, receives continuously by a growing over a circumference of the spiral cross section, the gas to be discharged and leads it into an outlet nozzle, which is usually a piping system for further or discharge of the
komprimierten Gases anschließt. Connected compressed gas.
Auf Grund des über dem Umfang anwachsenden Querschnitts in der Spirale wird das dort durchströmende Gas kontinuierlich gesammelt. Im sich anschließenden (konischen) Due to the over the circumference growing cross-section in the spiral, the gas flowing through it is continuously collected. In the subsequent (conical)
Austrittsdiffusor wird die Strömung weiter verzögert und somit ein Teil deren kinetischer Energie in potentielle Energie, d.h. in Druck, umgewandelt (Druckgewinn bzw. The exit diffuser further retards the flow and thus part of its kinetic energy into potential energy, i. in pressure, converted (pressure gain or
Druckrückgewinn) . Pressure recovery).
Um weiter eine möglichst hohe Druckerhöhung bzw. Verdichtung des Fluids zu erreichen, können mehrere solcher To further achieve the highest possible pressure increase or compression of the fluid, several such
Verdichterstufen hintereinander geschaltet werden, wobei zum Sammeln und Ausleiten des komprimierten Gases aus der letzten Verdichterstufe oder von einer Verdichterstufe zur nächsten Verdichterstufe ebenfalls eine solche Spirale wie beschrieben eingesetzt wird.  Compressor stages are connected in series, wherein for collecting and discharging the compressed gas from the last compressor stage or from one compressor stage to the next compressor stage also such a spiral is used as described.
Während meist einwellige Maschinen zum Einsatz kommen, sind bei (mehrstufigen) Getriebeturboverdichtern (kurz im While usually single-shaft machines are used, in (multi-stage) gear turbo compressors (short in the
Folgenden auch nur Getriebeverdichter) die einzelnen Below also only gear compressor) the individual
Verdichterstufen um ein Großrad herum gruppiert, wobei mehrere parallele (Ritzel- ) Wellen, die jeweils ein oder zwei - in solche als Gehäuseanbauten realisierten Spiralgehäusen aufgenommene - Laufräder (an freien Wellenenden der Grouped around compressor stages around a large gear, wherein a plurality of parallel (pinion) shafts, each one or two - recorded in such as housing structures realized spiral housings - wheels (at free shaft ends of
Ritzelwellen angeordnete Turbolaufräder) tragen, von einem großen, im Gehäuse gelagerten Antriebszahnrad, einem Pinion shafts arranged turbochargers) wear, of a large, mounted in the housing drive gear, a
Großrad, angetrieben werden. Ein solcher Getriebeverdichter, ein Getriebeverdichter der Firma Siemens mit der Bezeichnung STC-GC, eingesetzt für die LuftZerlegung, ist aus Big wheel, to be driven. Such a transmission compressor, a transmission compressor from Siemens called STC-GC, used for air separation, is out
http : / /www . energy . Siemens . com/hg/de/verdichtung-expansion- ventilation/turboverdichter/getriebeturboverdichter/ stc- gc . htm (erhältlich am 18.02.2011) bekannt . http: / / www. energy. Siemens. com / hg / en / compression-expansion-ventilation / turbo-compressor / gearbox turbo-compressor / stc-gc. htm (available on 18.02.2011).
Solche für die Strömungsführung und Druckrückgewinnung bei ein- oder mehrstufigen Radialverdichtern eingesetzten Such used for flow guidance and pressure recovery in single or multi-stage centrifugal compressors
Spiralen bzw. Spiralgehäuse weisen allerdings den Nachteil auf, dass sie technisch aufwendig zu fertigen sind. However, spirals or spiral housing have the disadvantage that they are technically complicated to manufacture.
Weiterhin sind sogenannte Leitgitter bekannt. Unter Furthermore, so-called guide grids are known. Under
Leitgitter werden in Strömungsmaschinen eingesetzte, Guideways are used in turbomachinery,
feststehende Gitter aus profilierten Schaufeln verstanden, die einem in der Strömungsmaschine strömendem Medium entweder einen Drall versetzen und dabei einen Druck verringern (z.B. Turbinen) oder dem Strömungsmedium einen Drall entziehen und dabei einen Druck erhöhen (Druckrückgewinn) (z.B. understood fixed grid of profiled blades that either swirl a fluid flowing in the turbomachine and thereby reduce pressure (for example, turbines) or withdraw a swirl from the flow medium, thereby increasing a pressure (pressure recovery) (e.g.
Verdichter) . Compressor).
Es liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung sowie ein Verfahren zu schaffen, welche bei einem It is the object of the invention to provide an arrangement and a method, which in a
Radialverdichter einen möglichst hohen Druckrückgewinn ermöglicht. Auch soll die Erfindung einfach und kostengünstig zu realisieren, den vorhandenen Bauraum optimal nutzen sowie flexibel an unterschiedliche Strömungen in Radialverdichtern anpassbar bzw. bei unterschiedlichen Strömungen in Radial compressor allows the highest possible pressure recovery. Also, the invention should be simple and inexpensive to implement, make optimal use of the available space and flexible adaptable to different flows in centrifugal compressors or at different currents in
Radialverdichtern einsetzbar sein. Be used radial compressors.
Die Aufgabe wird durch eine Gehäuseanordnung für einen The task is accomplished by a housing arrangement for a
Radialverdichter sowie ein Verfahren zur Strömungsführung eines Strömungsmediums in einem Radialverdichter mit den Merkmalen gemäß dem jeweiligen unabhängigen Patentanspruch gelöst . Radial compressor and a method for flow guidance of a flow medium in a centrifugal compressor with the features according to the respective independent claim solved.
Die Gehäuseanordnung für den Radialverdichter weist einen ersten, im Wesentlichen radial ausgerichteten, ringförmigen Hohlraum sowie einen zweiten, im Wesentlichen axial The housing assembly for the centrifugal compressor has a first, substantially radially oriented, annular Cavity as well as a second, substantially axial
ausgerichteten, ringförmigen Hohlraum auf, welche über eine Umlenkanordnung miteinander verbunden sind. In dem zweiten, im Wesentlichen axial ausgerichteten, ringförmigen Hohlraum ist ein Leitgitter angeordnet. aligned, annular cavity, which are interconnected via a deflection. In the second, substantially axially aligned, annular cavity, a guide grid is arranged.
Bei dem Verfahren zur Strömungsführung eines Strömungsmediums in einem Radialverdichter wird das Strömungsmedium im In the method for flow guidance of a flow medium in a centrifugal compressor, the flow medium is in
Wesentlichen in einer Radialrichtung nach außen geführt. Essentially guided in a radial direction to the outside.
Anschließend wird das Strömungsmedium im Wesentlichen in eine Axialrichtung umgelenkt und in der im Wesentlichen Subsequently, the flow medium is deflected substantially in an axial direction and in the substantially
Axialrichtung weitergeführt. Bei dieser Weiterführung bzw. Weiterströmung des Strömungsmediums in der im Wesentlichen Axialrichtung wird der Strömung ein Drall zumindest zum Teil entzogen . Continued axial direction. In this continuation or further flow of the flow medium in the substantially axial direction of the flow, a swirl is at least partially removed.
Diese dem Strömungsmedium dabei entzogene kinetische Energie wird in potenzielle Energie in Form von Druck, d.h. einer (gewünschten) Druckerhöhung des Strömungsmediums, This kinetic energy withdrawn from the flow medium is converted into potential energy in the form of pressure, i. a (desired) pressure increase of the flow medium,
umgewandelt. Daher wird angestrebt, der Strömung möglichst allen Drall zu entziehen. D.h., nach der Strömungsführung soll das Strömungsmedium, beispielsweise ein Prozessgas, drallfrei sein. transformed. Therefore, it is desirable to withdraw the flow of all possible twist. In other words, after the flow guidance, the flow medium, for example a process gas, should be spin-free.
Die Begriffe „radial" und „axial" sind dabei erfindungsgemäß in Bezug auf eine Drehachse eines Laufrades des The terms "radial" and "axial" are according to the invention with respect to an axis of rotation of an impeller of
Radialverdichters bzw. der Radialverdichterstufe zu Radial compressor or the radial compressor stage to
verstehen. Mit der Begrifflichkeit „im Wesentlichen" soll erfindungsgemäß zum Ausdruck gebracht werden, dass die solchermaßen bezeichnete Richtung Abweichungen zulässt, welche im Bereich von bis zu 45° liegen können. understand. The term "substantially" is to be expressed according to the invention that the direction thus designated permits deviations, which may be in the range of up to 45 °.
Des Weiteren ist erfindungsgemäß der Begriff „ausgerichtet" - verwendet beispielsweise für den radial ausgerichteten, ringförmigen Hohlraum bzw. den axial ausgerichteten, Furthermore, according to the invention, the term "aligned" - used for example for the radially oriented, annular cavity or the axially aligned,
ringförmigen Hohlraum - im Sinne einer Strömungsrichtung, beispielsweise einer durch den Hohlraum definierten bzw. realisierten Strömungsrichtung des Strömungsmediums, zu verstehen . annular cavity - in the sense of a flow direction, for example, defined by the cavity or realized flow direction of the flow medium, to understand.
So bedeutet unter der radialen Ausrichtung des radial So means under the radial orientation of the radial
ausgerichteten Hohlraums, dass dieser Hohlraum derart aligned cavity such that this cavity
ausgebildet ist, beispielsweise über eine im Vergleich zu seiner axialen Erstreckung wesentlich größere radiale is formed, for example, over a substantially larger compared to its axial extent radial
Erstreckung, dass sich in diesem Hohlraum eine radiale Extension, that in this cavity a radial
Strömung des Strömungsmediums ausbildet bzw. dass dieser Hohlraum durch das Strömungsmediums radial durchströmt wird. Entsprechend bedeutet unter der axialen Ausrichtung des axial ausgerichteten Hohlraums, dass dieser Hohlraum derart Flow of the flow medium forms or that this cavity is flowed through radially by the flow medium. Accordingly, under the axial orientation of the axially aligned cavity means that this cavity so
ausgebildet ist, beispielsweise über eine im Vergleich zu seiner radialen Erstreckung wesentlich größere axiale is formed, for example, over a much larger compared to its radial extent axial
Erstreckung, dass sich in diesem Hohlraum eine axiale Extension, that in this cavity an axial
Strömung des Strömungsmediums ausbildet bzw. dass dieser Hohlraum durch das Strömungsmediums axial durchströmt wird. Flow of the flow medium forms or that this cavity is flowed through axially by the flow medium.
Die erfindungsgemäße Gehäuseanordnung sowie deren The housing arrangement according to the invention and their
Weiterbildungen sind insbesondere für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet. Further developments are particularly suitable for the method according to the invention.
Dabei durchströmt das Strömungsmedium, meist ein Prozessgas, den ersten, im Wesentlichen radial ausgerichteten, In this case, flows through the flow medium, usually a process gas, the first, substantially radially oriented,
ringförmigen Hohlraum radial nach außen, wird durch die annular cavity radially outward, is characterized by the
Umlenkvorrichtung in die im Wesentlichen Axialrichtung umgelenkt und durchströmt den zweiten, im Wesentlichen axial ausgerichteten, ringförmigen Hohlraum in der im Wesentlichen Axialrichtung. Bei Durchströmung dieses zweiten Hohlraums wird der Strömung unter Verwendung des Leitgitters ein Drall zumindest zum Teil, nach Möglichkeit weitgehend bis annähernd vollständig, bevorzugt vollständig, entzogen. Deflection deflected in the substantially axial direction and flows through the second, substantially axially aligned, annular cavity in the substantially axial direction. When flowing through this second cavity of the flow using the guide grid, a twist at least in part, if possible, largely to approximately completely, preferably completely removed.
Die Erfindung nutzt somit ein - beispielsweise von einer Rückführstufe bei einer mehrstufigen Strömungsmaschine, wie einem mehrstufigen Radialverdichter, her bekanntes - (Nach- ) Leitgitter. Das Nachleitgitter bzw. dessen Profilierung (Beschaufelung) bewirkt hierbei, dass dem Strömungsmedium der vom Laufrad des Radialverdichters aufgeprägte Drall entzogen und in Druck umgewandelt wird (Umwandlung von kinetischer in potenzielle Energie) . The invention thus uses a (downstream) guide grille known, for example, from a recirculation stage in a multi-stage turbomachine, such as a multistage radial compressor. The Nachleitgitter or its profiling (blading) in this case causes the flow of the depressed by the impeller of the centrifugal compressor twisted and converted into pressure (conversion of kinetic energy into potential).
Hierbei wird bei der Erfindung das Nachleitgitter jedoch nicht - wie bei der bekannten Rückführstufe - zentripetal durchströmt, sondern erfindungsgemäß in axialer Richtung. In this case, however, in the invention, the Nachleitgitter not - as in the known feedback stage - centripetally flows through, but according to the invention in the axial direction.
Dadurch erweist sich bei der Erfindung von besonderem This proves in the invention of particular
Vorteil, dass vom Einsatz bekannter, bei konstruktiven Advantage that of use known, in constructive
Gegebenheiten, wie Bauraumbeschränkungen, nur schwer Conditions, such as space limitations, difficult
realisierbaren Spiralen bzw. Spiralgehäusen zur realizable spirals or spiral housings for
Strömungsführung und Druckrückgewinnung abgewichen werden kann - ohne dass auf eine Druckrückgewinnung verzichtet werden muss. Stattdessen ermöglicht die Erfindung durch ihre Strömungsführung bzw. deren konstruktive Ausführung mit Flow control and pressure recovery can be deviated - without having to do without a pressure recovery. Instead, the invention allows by their flow control and their structural design with
Druckrückgewinnung eine bei eingeschränktem Bauraum diesen effizient nutzende Lösung. Pressure recovery is a solution that uses this efficiently in a restricted space.
Auch ermöglicht die Erfindung durch ihre, im Vergleich zu einer spiralförmigen Strömungsführung, einfachere Also, the invention allows by their, compared to a spiral flow guide, simpler
Strömungsführung des Strömungsmediums eine erheblich Flow guidance of the flow medium a considerable
kontrollierte Behandlung bzw. Führung der Strömung. controlled treatment or management of the flow.
Des Weiteren vermag das erfindungsgemäße Leitgitter der Drall behafteten Strömung den Drall zu entziehen und diesen in eine Druckerhöhung umzusetzen (Druckrückgewinnung) , was eine Furthermore, the guide grid according to the invention of the swirling flow flow to remove the swirl and implement this in a pressure increase (pressure recovery), which is a
Spirale bzw. ein Spiralgehäuse nicht vermag. Dort verbleibt der Drall - für eine Druckrückgewinnung ungenutzt - in der Strömung . Spiral or a spiral casing is not able. There remains the swirl - unused for pressure recovery - in the flow.
Weiterhin erweist sich bei der Erfindung von Vorteil, dass sie eine flexible Anpassung eines Radialverdichters an verschiedene Auslegungsfälle, d.h. unterschiedliche Furthermore, it proves advantageous in the invention that it allows a flexible adaptation of a centrifugal compressor to different design cases, i. different
Volumenströme beim Strömungsmedium, ermöglicht. So kann alleine über eine einfach zu realisierende Anpassung des Nachleitgitters eine Anpassung an einen bestimmten Volume flows in the flow medium, allows. Thus, an adaption to a particular one can be achieved by simply adapting the transmission grid
Volumenstrom des Strömungsmediums vollzogen werden. Das Gehäuse des Radialverdichters selbst kann dabei für eine Maschinengröße jeweils unverändert bleiben. Volumetric flow of the flow medium are completed. The Housing of the centrifugal compressor itself can remain unchanged in each case for a machine size.
So kann beispielsweise über einen Vorderkantenwinkel eines verwendeten Profils bei dem Leitgitter dieses an die Strömung bzw. die Strömung über eine Kanalhöhe bzw. über eine Höhe des zweiten Hohlraums an den Vorderkantenwinkel angepasst werden. For example, over a leading edge angle of a profile used in the guide grid, this can be adapted to the flow or the flow over a channel height or over a height of the second cavity to the leading edge angle.
Auch stellt die Erfindung, insbesondere in Kombination mit einem Sammelgehäuse, eine konstruktiv vorteilhaftere und einfachere wie auch wirtschaftlichere Lösung für ein Sammeln und Ausleiten eines Strömungsmediums aus einem Also, the invention, in particular in combination with a collecting housing, a structurally advantageous and simpler as well as more economical solution for collecting and discharging a flow medium from a
Radialverdichter mit Druckrückgewinnung dar als eine Spirale bzw. als ein Spiralgehäuse. So bedingt eine oft gegossene Ausführung der Spirale lange Lieferzeiten. Darüber hinaus ergeben sich bei einer geschweißten Spirale hohe Radial compressor with pressure recovery dar than a spiral or as a spiral housing. Thus, a frequently cast version of the spiral requires long delivery times. In addition, there are high in a welded spiral
Strömungsverluste, welche durch die einfache Strömungsführung bei der Erfindung vermindert sein können. Flow losses, which may be reduced by the simple flow guidance in the invention.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Preferred developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein radialer Auslass eines Laufrads des Radialverdichters bzw. einer In a preferred embodiment, a radial outlet of an impeller of the radial compressor or a
Verdichterstufe des Radialverdichters mit einem radialen Einlass des ersten, im Wesentlichen radial ausgerichteten, ringförmigen Hohlraums verbunden. So kann die beschleunigte und mit Drall behaftete Strömung - vom Laufrad kommend - radial nach außen abgeführt werden. Compressor stage of the centrifugal compressor connected to a radial inlet of the first, substantially radially oriented, annular cavity. Thus, the accelerated and swirling flow - coming from the impeller - can be discharged radially outward.
In diesem ersten, im Wesentlichen radial ausgerichteten, ringförmigen Hohlraum, kurz auch nur Ringraum oder Diffusor, wird das vom Laufrad beschleunigte Strömungsmedium, In this first, substantially radially oriented, annular cavity, in short, only annular space or diffuser, the accelerated by the impeller flow medium,
beispielweise ein Prozessgas, das eine hohe kinetische For example, a process gas that has a high kinetic
Energie hat, auf Grund eines sich radial erweiternden Energy has, due to a radially expanding
Querschnitts des Diffusors verlangsamt und dabei die Cross section of the diffuser slows down while the
kinetische Energie des Strömungsmediums in Druck umgesetzt. Dazu kann weiterhin vorgesehen sein, dass dieser Ringraum eine, gegebenenfalls verstellbare, Beschaufelung aufweist, durch welche sich der Druckrückgewinn steigern lässt. kinetic energy of the flow medium is converted into pressure. For this purpose, it can further be provided that this annulus has an optionally adjustable blading through which the pressure recovery can be increased.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass an einem axialen Auslass des zweiten, im Wesentlichen axial ausgerichteten, ringförmigen Hohlraums ein, In a further preferred embodiment, it is provided that at an axial outlet of the second, substantially axially aligned annular cavity,
insbesondere ringförmiger, Sammelraum, insbesondere mit einem über einen Umfang des ringförmigen Sammelraums konstanten Querschnitt, angeordnet ist (konzentrische Anordnung) . Auch ein Sammelraum mit sich über dem Umfang ändernden in particular annular, collecting space, in particular with a over a circumference of the annular collecting space constant cross-section, is arranged (concentric arrangement). Also a collection room with changing over the scope
Querschnitten ist möglich (exzentrische Anordnung) . In dem Sammelraum wird die vom Nachleitgitter kommende, drallfreie bzw. annähernd drallfreie Strömung aufgenommen. Cross sections is possible (eccentric arrangement). The swirl-free or nearly swirl-free flow coming from the secondary lattice is absorbed in the collecting chamber.
Weiterhin kann vorgesehen werden, dass an einer vorgegebenen Umfangsposition des Sammelraums ein Austrittsdiffusor Furthermore, it can be provided that at a predetermined circumferential position of the collecting space an outlet diffuser
(Druckstutzen) , insbesondere ein im Wesentlichen radial ausgerichteter Austrittsdiffusor, mit dem Sammelraum  (Discharge nozzle), in particular a substantially radially aligned outlet diffuser, with the collecting space
verbunden ist. Bevorzugt ist der Austrittsdiffusor konisch ausgebildet . connected is. Preferably, the outlet diffuser is conical.
Auch kann an einer vorgegebenen Umfangsposition des Also, at a predetermined circumferential position of the
Sammelraums eine Trennrippe angeordnet sein, welche eine in den Sammelraum eintretende Strömung in zwei annähern gleiche Strömungen teilt. A separation rib may be arranged in the collecting space, which divides a flow entering into the collecting space into two approximately equal flows.
In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist dieser In a further preferred embodiment of this is
Austrittsdiffusor, insbesondere unter Verwendung eines Exit diffuser, in particular using a
Austrittsflansches, mit einem Rohrleitungssystem verbunden, wodurch das verdichtete Strömungsmedium aus dem Outlet flange, connected to a piping system, whereby the compressed flow medium from the
Radialverdichter aus- und weitergeleitet werden kann. Dabei weist das Strömungsmedium meist einen vorgegebenen bzw. Radial compressor off and can be forwarded. In this case, the flow medium usually has a predetermined or
angestrebten Druck, beispielsweise 6 bis 8 bar, auf. Auch wird vorgesehen, dass das Strömungsmedium mit einer desired pressure, for example 6 to 8 bar, on. It is also provided that the flow medium with a
vorgegebenen Strömungsgeschwindigkeit aus dem predetermined flow velocity from the
Radialverdichter aus- bzw. in das Rohrleitungssystem eintritt. Diese Vorgabe an eine Strömungsgeschwindigkeit kann auf konstruktiven Randbedingungen, wie Belastungsgrenzen im Rohrleitungssystem, beruhen. Radial compressor off or in the piping system entry. This specification of a flow velocity can be based on structural boundary conditions, such as load limits in the pipeline system.
Bevorzugt ist eine Anpassung der Strömungsführung an An adaptation of the flow guidance is preferred
unterschiedliche Volumenströme bei dem Strömungsmedium unter Verwendung bzw. über das (Nach- ) Leitgitter vorgesehen. different volume flows in the flow medium using or via the (downstream) guide grille provided.
So kann hier bevorzugt vorgesehen sein, dass ein Profil des Leitgitters bzw. einer Leitgitterbeschaufelung über einen Vorderkantenwinkel des Profils an eine Strömung eines Thus, it can preferably be provided here that a profile of the guide grid or a Leitgitterbeschaufelung over a leading edge angle of the profile to a flow of a
Strömungsmediums in dem zweiten, im Wesentlichen axial ausgerichteten, ringförmigen Hohlraum angepasst ist und/oder dass die Strömung über einen Querschnitt bzw. eine (Kanal- ) Höhe des zweiten, im Wesentlichen axial ausgerichteten, ringförmigen Hohlraums an den Vorderkantenwinkel des Profils des Leitgitters angepasst ist. Flow medium in the second, substantially axially aligned, annular cavity is adapted and / or that the flow over a cross section or a (channel) height of the second, substantially axially aligned, annular cavity is adapted to the leading edge angle of the profile of the guide grid ,
Bevorzugt kann die Gehäuseanordnung eingesetzt werden in einem ein- oder mehrstufigen Radialverdichter. Ein solcher mehrstufiger Radialverdichter kann auch als Preferably, the housing assembly can be used in a single or multi-stage radial compressor. Such a multi-stage centrifugal compressor can also as
Getriebeverdichter realisiert sein. Gear compressor to be realized.
Wenn auch das Gehäuse in Bezug auf einen Radialverdichter beschrieben ist, so kann die Erfindung überall dort bei Although the housing is described with respect to a radial compressor, the invention can be used anywhere
Strömungsmaschinen zum Einsatz kommen, wo ein Strömungsmedium radial aus oder auch in eine Strömungsmaschine zu führen ist. Beispielsweise auch bei Radialturbinen, wo die Turbomachines are used, where a flow medium is radially out or to lead into a turbomachine. For example, in radial turbines, where the
Strömungsrichtung des Strömungsmediums dann entsprechend angepasst ist. D.h., das Strömungsmedium durchströmt dort zunächst den zweiten Hohlraum, wird dann in Radialrichtung umgelenkt und durchströmt den ersten Hohlraum radial nach innen . Flow direction of the flow medium is then adjusted accordingly. In other words, the flow medium first flows through the second cavity, is then deflected in the radial direction and flows through the first cavity radially inwards.
In Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung In figures, embodiments of the invention
dargestellt, welche im Weiteren näher erläutert werden. illustrated, which are explained in more detail below.
Es zeigen FIG 1 Skizze in Schnittdarstellung Show it 1 Sketch in section
Radialverdichters ; FIG 2 Skizze in Schnittdarstellung durch ein  Centrifugal compressor; 2 Sketch in a sectional view through a
Austrittssammelgehäuse eines Radialverdichters gemäß einem Ausführungsbeispiel;  Outlet collecting housing of a centrifugal compressor according to an embodiment;
FIG 3 Skizze in Schnittdarstellung durch das FIG 3 sketch in section through the
Austrittssammelgehäuse des Radialverdichters nach Outlet collecting housing of the centrifugal compressor after
FIG 2; FIG. 2;
FIG 4 Skizze in Schnittdarstellung durch ein FIG 4 sketch in section through a
Austrittssammelgehäuse eines Radialverdichters gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;  Outlet collecting housing of a centrifugal compressor according to another embodiment;
FIG 5 Skizze in Schnittdarstellung durch ein 5 Sketch in a sectional view through a
Austrittssammelgehäuse eines Radialverdichters gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;  Outlet collecting housing of a centrifugal compressor according to another embodiment;
FIG 6 Skizze in Schnittdarstellung durch ein 6 shows a sketch in section through a
Austrittssammelgehäuse eines Radialverdichters gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Ausführungsbeispiele: Radialverdichter und  Outlet header of a centrifugal compressor according to another embodiment. Embodiments: Radial compressor and
Austrittssammelgehäuse von Radialverdichtern  Outlet header of centrifugal compressors
FIG 1 zeigt einen Radialverdichter 100, dessen 1 shows a radial compressor 100, whose
Austrittssammelgehäuse 1 nach einer Aus führungs form in den FIGen 2 und 3 näher dargestellt ist. Outlet collecting housing 1 according to an imple mentation form in the figures 2 and 3 is shown in more detail.
Dieser Radialverdichter 100, wie in FIG 1 dargestellt, weist ein Laufrad 10 auf, das um eine Achse 11 mit hoher Drehzahl rotiert. Das Laufrad 10 besitzt eine Nabe 12 und davon radial abstehende Schaufeln 13. This radial compressor 100, as shown in FIG 1, has an impeller 10 which rotates about an axis 11 at high speed. The impeller 10 has a hub 12 and radially projecting blades 13th
Das - mit Strömungsrichtung 101 - axial einströmende Gas wird durch das Laufrad 10 in Rotation versetzt und verlässt das Laufrad 10 in radialer Strömungsrichtung 101 zur Achse 11 und in einem stumpfen Winkel zu der Achse 11 mit hoher The - with flow direction 101 - axially flowing gas is rotated by the impeller 10 in rotation and leaves the Impeller 10 in the radial flow direction 101 to the axis 11 and at an obtuse angle to the axis 11 with high
Geschwindigkeit und mit Drall behaftet. Die Schaufeln 13 sind an einer gemeinsamen Rückenplatte 14 der Nabe 12 befestigt. Das Laufrad 10 befindet sich in einem Gehäuse 15, dessen Wand 16 der Außenkontur des Laufrades 10 angepasst ist. Das von dem Laufrad 10 gebildete Gebläse weist einen axialen Einlass 17 und einen sich um den Umfang des Laufrades 10 erstreckenden radialen Auslass 18 auf. Das Speed and swirling. The blades 13 are attached to a common back plate 14 of the hub 12. The impeller 10 is located in a housing 15, the wall 16 of the outer contour of the impeller 10 is adjusted. The fan formed by the impeller 10 has an axial inlet 17 and a radial outlet 18 extending around the circumference of the impeller 10. The
Laufrad 10 kann auch mit einer abschließenden Deckscheibe (nicht dargestellt) an der Außenkontur versehen sein.  Impeller 10 may also be provided with a final cover plate (not shown) on the outer contour.
An den Auslass 18 schließt sich wie weiter die FIGen 2 und 3 zeigen ein Ringraum 2 bzw. Diffusor 2 an, der mit dem Gehäuse 15 fest verbunden ist und nicht rotiert. At the outlet 18 closes as further the FIGS. 2 and 3 show an annular space 2 or diffuser 2, which is firmly connected to the housing 15 and does not rotate.
Der Ringraum bzw. Diffusor 2 weist eine im Wesentlichen radiale Tragwand 21 auf, an die Flügel 22 The annulus or diffuser 2 has a substantially radial support wall 21, to the wings 22nd
(Diffusorbeschaufelung) , wie gezeigt, angebracht sein können, welche die den Auslass 18 passierende Strömung leiten.  (Diffuser paddle), as shown, which direct the flow passing the outlet 18.
Der radialen Tragwand 21 des Ringraums bzw. Diffusors 2 axial mit Abstand gegenüberliegend befindet sich eine weitere im Wesentlichen radiale Wand 23, wodurch der Ringraum bzw. der Diffusor 2 einen ringförmigen, fallweise mit der The radial support wall 21 of the annular space or diffuser 2 axially spaced apart there is another substantially radial wall 23, whereby the annular space or the diffuser 2 an annular, occasionally with the
Beschaufelung 22 besetzten, radial ausgerichteten Hohlraum bzw. Kanal ausbildet. Die Flügel 22 verlaufen im Wesentlichen radial zur Achse 11. Blade 22 occupied, radially aligned cavity or channel forms. The wings 22 extend substantially radially to the axis 11th
Die Aufgabe des Diffusors 2 besteht darin, das von dem The task of the diffuser 2 is that of the
Laufrad 10 beschleunigte Gas, das eine hohe kinetische Impeller 10 accelerated gas, which has a high kinetic
Energie hat, zu verlangsamen und die kinetische Energie in Druck umzusetzen. Hierbei findet eine wesentliche Umwandlung des vorhandenen Dralls in Druckenergie nur statt, wenn der Diffusor beschaufelt ausgeführt wird. Wie die FIGen 2 und 3 zeigen, wird das komprimierte Gas nach dem Durchströmen des beschaufelten Ringraums bzw. Diffusors 2 zunächst mittels eines Bogens 4 um 90° in Achs- bzw. Energy has to slow down and put the kinetic energy into pressure. Here, a substantial conversion of the existing swirl into pressure energy only takes place when the diffuser is bladed. As the figures 2 and 3 show, the compressed gas is after flowing through the bladed annulus or diffuser 2, first by means of an arc 4 by 90 ° in Achs- or
Axialrichtung umgelenkt. Axial direction deflected.
Anschließend wird dem in einem axialen Ringkanal 3 Subsequently, the in an axial annular channel. 3
weiterströmenden Gas durch ein über einen Umfang des axialen Ringkanals 3 verteiltes und an einen Strömungswinkel des Gases angepasstes, profiliertes Nachleitgitter 5 der Drall nahezu vollständig entzogen und in Druckenergie umgewandelt (Druckrückgewinn) . weiterströmenden gas almost completely removed by a distributed over a circumference of the axial annular channel 3 and adapted to a flow angle of the gas, profiled Nachleitgitter 5 the twist and converted into pressure energy (pressure recovery).
Die Anpassung erfolgt dabei über einen Vorderkantenwinkel 27 eines an der radial innen liegenden Wand 28 des The adaptation takes place via a front edge angle 27 of a radially inner wall 28 of the
Nachleitgitters 5 angeordneten Profils bzw. Schaufelprofils 26. Nachleitgitters 5 arranged profile or blade profile 26th
Der axiale Ringkanal 3 weist eine (ringförmige) The axial annular channel 3 has an (annular)
Austrittsöffnung 25 auf, durch welche das komprimierte und nun drallfreie Gas in einen ringförmigen Querschnitt 6, einen Sammelraum 6, eintritt. Outlet opening 25, through which the compressed and now twist-free gas in an annular cross-section 6, a collecting space 6, occurs.
In dem Sammelraum 6 wird die nun drallfreie Strömung In the collection chamber 6, the now swirl-free flow
aufgenommen und weiter radial nach außen in den Druckstutzen bzw. konischen Austrittsdiffusor 7 geführt. taken and further guided radially outward into the discharge nozzle or conical outlet diffuser 7.
Über den Austrittsdiffusor 7 wird das Gas weiter über einen Austrittsflansch 8 (nicht dargestellt) in ein About the outlet diffuser 7, the gas is further via an outlet flange 8 (not shown) in a
Rohrleitungssystem 9 (nicht dargestellt) mit gewünschtem Druck von beispielsweise 6 bis 8 bar bei angestrebter Pipe system 9 (not shown) with the desired pressure of for example 6 to 8 bar at desired
Austrittsgeschwindigkeit gelenkt. Die Gasströmung wird im Austrittsdiffusor im Allgemeinen weiter verzögert, wodurch es zu einer weiteren Druckerhöhung in diesem Bauteil kommt. FIGen 4 bis 6 zeigen weitere Ausgestaltungen des  Exit speed steered. The gas flow is generally further retarded in the outlet diffuser, which results in a further pressure increase in this component. FIGS. 4 to 6 show further embodiments of the invention
Austrittsammeigehäuses 1 des Radialverdichters 100. Gleiche Komponenten sind gleich bezeichnet und soweit nicht näher dazu ausgeführt nach Obigem ausgebildet. Gemäß dem in FIG 4 dargestellten Austrittsammeigehäuses 1 ist der Sammelraum 6 derart mit dem axialen Ringkanal 3 Exit manifold housing 1 of the radial compressor 100. The same components are denoted by the same and, if not described in detail, designed according to the above. According to the outlet header housing 1 shown in FIG. 4, the collecting space 6 is in such a manner with the axial annular channel 3
verbunden, dass die ringförmige Austrittsöffnung 25 an der radial am weitesten innen liegenden Stelle des Sammelraums 6 in den Sammelraum 6 mündet. Vereinfacht ausgedrückt, das Gas bzw. die (drallfreie) Strömung tritt unmittelbar am Boden des Sammelraums 6 in diesen ein. Ein weiter radial nach innen Weichen der Strömung in dem Sammelraum 6 ist dadurch nicht möglich. In dem Sammelraum 6 wird die drallfreie Strömung aufgenommen und weiter radial nach außen in den Druckstutzen bzw. konischen Austrittsdiffusor 7 geführt. connected, that the annular outlet opening 25 opens at the radially innermost point of the collecting space 6 into the collecting space 6. Put simply, the gas or the (twist-free) flow enters this directly at the bottom of the collecting space 6. A further radially inward turnout of the flow in the collecting space 6 is not possible. In the collecting chamber 6, the swirl-free flow is absorbed and further out radially into the discharge nozzle or conical outlet diffuser 7.
Eine Ausführung nach FIG 4 wird umgesetzt, wenn vermutlich noch ein restdrall nach dem Leitgitter 5 vorhanden ist. Ist sichergestellt, dass der Drall durch das Leitgitter 5 An embodiment according to FIG 4 is implemented, if presumably still a residual twist after the guide grid 5 is present. It is ensured that the swirl through the guide grille. 5
vollständig entzogen wurde, kann eine kompaktere Ausführung nach FIG 2 gewählt werden, bei welcher der Sammelraum 6 weiter zur Achse 11 versetzt ist. has been completely withdrawn, a more compact design can be selected according to FIG 2, in which the collecting space 6 is further offset to the axis 11.
FIG 5 zeigt ein Austrittsammeigehäuse 1, bei dem der FIG. 5 shows a discharge collecting housing 1, in which the
Sammelraum 6 den axialen Ringkanal 3 bei über den Umfang gleichem Querschnitt konzentrisch „umschließt". Vereinfacht ausgedrückt, der in dem Sammelraum 6 ausgebildete Ringkanal weist über den Umfang konstante Querschnitte auf. Anders ausgedrückt, der Sammelraum 6 ist konzentrisch zum axialen Ringkanal 3 angeordnet (konzentrische Anordnung) . Concentrically, the annular channel formed in the collecting chamber 6 has constant cross-sections around the circumference. In other words, the collecting chamber 6 is arranged concentrically with the axial annular channel 3 (concentric Arrangement).
Des Weiteren ist bei dem Austrittssammelgehäuse 1 nach FIG 5 in dem Sammelraum 6 eine radiale Trennrippe 24 vorgesehen, welche, wie FIG 5 zeigt, derart in dem Sammelraum 6 Furthermore, in the outlet collecting housing 1 according to FIG. 5, a radial separating rib 24 is provided in the collecting space 6, which, as FIG. 5 shows, in the collecting space 6
angeordnet ist, dass für eine annähernd gleiche Aufteilung (ca. 50%/50%) der in den Sammelraum 6 einströmenden is arranged that for an approximately equal distribution (about 50% / 50%) of the inflowing into the plenum 6
drallfreien Strömung in einen rechts bzw. links abströmenden bzw. geführten Gasstrom gesorgt ist. Über den Druckstutzen bzw. den konischen Austrittsdiffusor 7 werden beide Ströme radial nach außen abgeführt. Gemäß dem in FIG 6 dargestelltem Austrittsammeigehäuse 1 ist der Sammelraum 6 exzentrisch zum axialen Ringkanal 3 twist-free flow is provided in a right or left flowing or guided gas flow. About the discharge nozzle or the conical outlet diffuser 7 both streams are discharged radially outward. According to the Austrittsammeigehäuse 1 shown in FIG 6, the collecting chamber 6 is eccentric to the axial annular channel. 3
angeordnet (exzentrische Anordnung) . Dieses lässt sich einfach dadurch realisieren, dass ein Mantelblech des arranged (eccentric arrangement). This can be easily realized by a jacket plate of the
Sammelraums 6 versetzt angeordnet wird. Auch hier weist, wie FIG 6 zeigt, der Sammelraum 6 die Trennrippe 24 zur Collecting space 6 is arranged offset. Here, too, as FIG 6 shows, the collecting space 6, the barrier rib 24 to
Aufteilung der Strömung in zwei annähernd gleiche Strömungen auf . Splitting the flow into two approximately equal flows.
Eine Besonderheit bei diesem Radialverdichter 100 bzw. dessen Gehäuse 1 nach den FIGen 1 bis 6 liegt in Verwendung eines von einer Rückführstufe her bekannten Nachleitgitters, hier Nachleitgitter 5, zusammen mit dem Sammelgehäuse 6. A special feature of this radial compressor 100 or its housing 1 according to FIGS. 1 to 6 lies in the use of a secondary lattice known from a return stage, in this case lattice grids 5, together with the collecting housing 6.
Das Nachleitgitter 5 bewirkt hierbei, dass der Strömung der vom Laufrad 10 aufgeprägte und nach Durchströmen des The Nachleitgitter 5 in this case causes the flow of the impressed by the impeller 10 and after flowing through the
gegebenen Falls beschaufelten Diffusors noch vorhandene Drall entzogen wird (Umwandlung von kinetischer in potenzielle Energie) . given case bladed diffuser is still deprived of existing twist (conversion of kinetic into potential energy).
Hierbei wird das Nachleitgitter 5 jedoch nicht - wie bei der bekannten Rückführstufe - zentripetal durchströmt, sondern in axialer Richtung 101 in dem axialen Ringkanal 3. Here, the Nachleitgitter 5 is not - as in the known feedback stage - centripetally flows through, but in the axial direction 101 in the axial annular channel. 3
Das verwendete Profi 1 26 des Nachleitgitters 5 kann über den Vorderkantenwinkel 27 an die Strömung bzw. die Strömung über die Höhe des axialen Ringkanals 3 an den Vorderkantenwinkel 27 angepasst werden. The used Profi 1 26 of the Nachleitgitters 5 can be adjusted via the leading edge angle 27 to the flow or the flow over the height of the axial annular channel 3 at the leading edge angle 27.
Die beschriebene Strömungsführung bzw. das beschriebene The described flow guide or the described
Gehäuse 1 stellt eine vorteilhafte Alternative zum Einsatz einer Spirale dar, wenn sich diese auf Grund von Housing 1 represents an advantageous alternative to the use of a spiral, if this is due to
konstruktiven Gegebenheiten nur schwer realisieren lässt. difficult to realize constructive conditions.
Eine Anpassung an verschiedene Auslegungsfälle An adaptation to different design cases
(unterschiedliche Volumenströme) bei dem Radialverdichter 100 kann allein über die Anpassung des Nachleitgitters 5 vollzogen werden, während das Gehäuse 1 selbst für eine Maschinengröße jeweils gleich bleibt. (Different volume flows) in the radial compressor 100 can alone on the adaptation of the Nachleitgitters. 5 be performed while the housing 1 remains the same even for a machine size.
Dies und die Tatsache, dass das Nachleitgitter 5 in This and the fact that the Nachleitgitter 5 in
Kombination mit dem Sammelgehäuse 6 die konstruktiv Combination with the collecting housing 6 the constructive
einfachere (Gehäuse- ) Lösung gegenüber der Spirale dars macht das beschriebene Gehäuse 1 sowohl technisch als wirtschaftlich vorteilhaft. simpler (housing) solution to the spiral dars makes the described housing 1 both technically and economically advantageous.
Im Folgenden werden verschiedene Alternativen des The following are different alternatives of
beschriebenen Ausführungsbeispiels genannt. mentioned embodiment mentioned.
So kann die beschriebene Strömungsführung bzw. das Thus, the described flow guide or the
beschriebene Gehäuse 1 auch bei mehrstufigen described housing 1 even in multi-stage
Radialverdichtern eingesetzt werden. Dort kann es - wie im Obigen beschrieben - zur Strömungsführung hinter der letzten Stufe eines solchen mehrstufigen Radialverdichters wie auch jeweils zwischen zwei Stufen eines solchen mehrstufigen Radial compressors are used. There it can - as described above - for flow guidance behind the last stage of such a multi-stage centrifugal compressor as well as each between two stages of such a multi-stage
Radialverdichters verwendet werden. Radial compressor can be used.
Dabei kann ein solcher mehrstufiger Radialverdichter auch ein Getriebeverdichter sein. In this case, such a multi-stage centrifugal compressor can also be a transmission compressor.

Claims

Patentansprüche claims
1. Gehäuseanordnung (1) für einen Radialverdichter (100) mit einem ersten, im Wesentlichen radial ausgerichteten, A housing arrangement (1) for a radial compressor (100) with a first, substantially radially aligned,
ringförmigen Hohlraum (2) annular cavity (2)
gekennzeichnet, durch marked by
einen zweiten, im Wesentlichen axial ausgerichteten, a second, substantially axially aligned,
ringförmigen Hohlraum (3), welcher erste im Wesentlichen radial ausgerichtete, ringförmige Hohlraum (2) und welcher zweite im Wesentlichen axial ausgerichtete, ringförmige annular cavity (3), which first substantially radially oriented, annular cavity (2) and which second substantially axially aligned, annular
Hohlraum (3) über eine Umlenkanordnung (4) miteinander verbunden sind, und ein in dem zweiten, im Wesentlichen axial ausgerichteten, ringförmigen Hohlraum (3) angeordnetes Cavity (3) via a deflection arrangement (4) are interconnected, and arranged in the second, substantially axially aligned, annular cavity (3)
Leitgitter ( 5 ) . Guide grid (5).
2. Gehäuseanordnung (1) nach mindestens einem der 2. Housing arrangement (1) after at least one of
voranstehenden Ansprüche, preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
ein radialer Auslass (18) eines Laufrads (10) des a radial outlet (18) of an impeller (10) of the
Radialverdichters (100) mit einem radialen Einlass (19) des ersten, im Wesentlichen radial ausgerichteten, ringförmigen Hohlraums (2) verbunden ist. Radial compressor (100) with a radial inlet (19) of the first, substantially radially oriented annular cavity (2) is connected.
3. Gehäuseanordnung (1) nach mindestens einem der 3. Housing arrangement (1) after at least one of
voranstehenden Ansprüche, preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
an einem axialen Auslass (25) des zweiten, im Wesentlichen axial ausgerichteten, ringförmigen Hohlraums (3) ein, insbesondere ringförmiger, Sammelraum (6), insbesondere mit einem über einen Umfang des ringförmigen Sammelraums at an axial outlet (25) of the second, substantially axially aligned annular cavity (3) a, in particular annular, collecting space (6), in particular with a over a circumference of the annular collecting space
( 6 ) konstanten Querschnitt, angeordnet ist. (6) constant cross section, is arranged.
4. Gehäuseanordnung (1) nach mindestens dem voranstehenden Anspruch, 4. Housing arrangement (1) according to at least the preceding claim,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
an einer vorgegebenen Umfangsposition des Sammelraums (6) ein Austrittsdiffusor (7) (Druckstutzen), insbesondere ein im Wesentlichen radial ausgerichteter Austrittsdiffusor (7), mit dem Sammelraum (6) verbunden ist. at a predetermined circumferential position of the collecting space (6) an outlet diffuser (7) (discharge nozzle), in particular a substantially radially aligned outlet diffuser (7), with the collecting space (6) is connected.
5. Gehäuseanordnung (1) nach mindestens einem der beiden voranstehenden Ansprüche, 5. Housing arrangement (1) according to at least one of the two preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
an einer vorgegebenen Umfangsposition des Sammelraums (6) eine Trennrippe (24) angeordnet ist, welche eine in den at a predetermined circumferential position of the collecting space (6) a separating rib (24) is arranged, which one in the
Sammelraum eintretende Strömung in zwei annähernd gleiche Strömungen teilt. Plenum entering flow divides into two approximately equal flows.
6. Gehäuseanordnung (1) nach mindestens einem der 6. Housing arrangement (1) after at least one of
voranstehenden Ansprüche, preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der Austrittsdiffusor (7), insbesondere unter Verwendung eines Austrittsflansches (8), mit einem Rohrleitungssystem (9) verbunden ist. the outlet diffuser (7), in particular using an outlet flange (8), is connected to a pipeline system (9).
7. Gehäuseanordnung (1) nach mindestens einem der 7. Housing arrangement (1) after at least one of
voranstehenden Ansprüche, preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
ein Profil (26) des Leitgitters (5) über einen a profile (26) of the guide grid (5) via a
Vorderkantenwinkel (27) des Profils (26) an eine Strömung eines Strömungsmediums in dem zweiten, im Wesentlichen axial ausgerichteten, ringförmigen Hohlraum (3) angepasst ist und/oder dass die Strömung über einen Querschnitt (Höhe) des zweiten, im Wesentlichen axial ausgerichteten, ringförmigen Hohlraums (3) an den Vorderkantenwinkel (27) des Profils (26) des Leitgitters (5) angepasst ist. Lead edge angle (27) of the profile (26) is adapted to a flow of a flow medium in the second, substantially axially aligned, annular cavity (3) and / or that the flow over a cross section (height) of the second, substantially axially aligned, annular cavity (3) to the leading edge angle (27) of the profile (26) of the guide grid (5) is adapted.
8. Gehäuseanordnung (1) nach mindestens dem voranstehenden Anspruch, 8. Housing arrangement (1) according to at least the preceding claim,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der erste im Wesentlichen radial ausgerichtete, ringförmige Hohlraum (2) eine Beschaufelung (22) aufweist. the first substantially radially oriented annular cavity (2) has a blading (22).
9. Gehäuseanordnung (1) nach mindestens einem der 9. Housing arrangement (1) after at least one of
voranstehenden Ansprüche eingesetzt in einem ein- oder mehrstufigen Radialverdichter (100) . preceding claims used in a single or multi-stage centrifugal compressor (100).
10. Verfahren zur Strömungsführung eines Strömungsmediums in einem Radialverdichter (100), bei dem das Strömungsmedium im Wesentlichen in einer Radialrichtung nach außen geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass 10. A method for flow guidance of a flow medium in a radial compressor (100), wherein the flow medium is guided in a radial direction to the outside substantially, characterized in that
das Strömungsmedium anschließend im Wesentlichen in eine Axialrichtung umgelenkt wird und in der im Wesentlichen the flow medium is then deflected substantially in an axial direction and in the substantially
Axialrichtung weitergeführt wird, wobei der Strömung ein Drall zumindest zum Teil entzogen wird. Axial direction is continued, wherein the flow of a twist is at least partially removed.
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