WO2017194272A1 - Rückführstufe für einen radialturboverdichter und radialturboverdichter - Google Patents

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WO2017194272A1
WO2017194272A1 PCT/EP2017/059120 EP2017059120W WO2017194272A1 WO 2017194272 A1 WO2017194272 A1 WO 2017194272A1 EP 2017059120 W EP2017059120 W EP 2017059120W WO 2017194272 A1 WO2017194272 A1 WO 2017194272A1
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return
suction
channel
inner contour
downstream
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PCT/EP2017/059120
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Inventor
Nico Petry
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • 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
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    • F04D17/08—Centrifugal pumps
    • F04D17/10—Centrifugal pumps for compressing or evacuating
    • F04D17/12—Multi-stage pumps
    • F04D17/122—Multi-stage pumps the individual rotor discs being, one for each stage, on a common shaft and axially spaced, e.g. conventional centrifugal multi- stage compressors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D29/68—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers
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    • F04D29/682—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers especially adapted for elastic fluid pumps by fluid extraction
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    • F04D29/684—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers especially adapted for elastic fluid pumps by fluid injection

Definitions

  • the invention relates to a return stage of a radial turbo ⁇ compressor, with a return channel defined by a In ⁇ nenkontur and an outer contour, wherein the return channel extends in the circumferential direction about an axis and for deflecting a process fluid from a pointing radially outward
  • Flow direction is provided in a radially inwardly facing flow direction, comprising a downstream of an impeller of the radial turbocompressor arranged diffuser, a downstream of the diffuser arranged deflection and arranged downstream of the deflection feedback.
  • a multi-stage radial turbomachine with which the present invention is concerned, it is generally an arrangement in which a plurality of impellers are rotatably arranged about the same axis of rotation.
  • the preferred embodiment provides in this case that the individual wheels each suck in the process fluid from the same axial direction and each emit radially, wherein it is particularly be ⁇ preferred that the wheels mounted on a common shaft rotate about the axis of rotation.
  • the process fluid After discharge from the impeller and the impeller, the process fluid enters a diffuser, which also in consequence of the radially widening annular space of the diffuser the fluid ⁇ process is delayed, and accordingly, the pressure increases.
  • a downstream deflection leads the process ⁇ fluid in the arc by about 180 ° from radially outside to radially inside.
  • a subsequent to the bow or the deflection feedback is preferably bladed out ⁇ led to the invention, so that the kinetic energy is converted in the form of the swirl of the fluid from the acceleration in the circumferential direction by the upstream impeller in static pressure (conversion of kinetic energy in potential energy).
  • These blades are also referred to as return guide vanes. Following return, the process fluid is rotated 90 ° in the axially-parallel direction to enter the
  • the flow near the inner contour downstream of the 180 ° bend of the deflection has a lower radial velocity component and therefore tends to detach from the surface of the inner contour.
  • This flow pattern leads to increased undesirable losses.
  • the flow angles are steeper to radial directed inside as in the area of the inner contour (with respect to an axially directed viewing perspective).
  • the object of the invention is to provide a development of a feedback stage which avoids the disadvantages described.
  • a return stage of the type defined above is proposed for this purpose with the additional features of the characterizing part of the main claim.
  • a radial compressor is proposed with such a feedback stage.
  • the recirculation stage according to the invention is an annulus extending about an axis of rotation of a radial turbocompressor and receiving a process fluid from an upstream impeller or impeller for delivery to a downstream impeller.
  • the expression "downstream of an impeller of the radial turbocompressor" is hereby equivalent to "at the beginning of the recirculation step”.
  • This annular space of the return stage is defined by an inner contour and an outer contour, wherein the inner contour is located radially further inwards relative to the outer contour, at least in sections (in the region of the deflection). Both the inner contour and the outer contour are each part of standing components.
  • the terminology of the invention divides the return stage in the flow direction starting at Laufra ⁇ daustritt or the entrance to the return stage in successive successive sections. This is the
  • the recirculation stage usually also includes an axial feed to the subsequent compression stage, which, however, has no essential meaning in the context of the invention described here.
  • the first section is called a diffuser, that does not mean that at ⁇ whose sections have no aerodynamic diffuser function or may have.
  • the Diffuser function is the Diffuser function as a result of the radially outward flow direction almost mandatory and particularly clear.
  • the deflection can essentially be a 180 ° deflection, but also deviate from this angle range by approximately +/- 30 °.
  • a preferred embodiment of the return stage provides that there is an increase, in particular a continuous increase of the channel width in the flow direction.
  • Channel width here refers to an extension of the channel from the inner contour to the outer contour, which is defined by the diameter in the clear width of registered circles or balls.
  • a particularly preferred embodiment provides that the channel width in the region of the diffuser is constant, increases in the region of the deflection in the flow direction and also increases in the flow direction in the region of the return.
  • the suction device sucks the low-energy flow in the vicinity of the inner contour in the region of the deflection or downstream of the deflection, so that little or no detachment occurs.
  • the suction of the separation the flow is deflected more effectively, so that there is also a reduction in the incidence losses.
  • suction are distributed evenly over the circumference. In this way, it is better if the detachments from the flow pattern along the entire circumference of the annular space of the To eliminate or reduce the recycle level before the return blading.
  • connection channels is identical to the number of suction.
  • several suction devices can also lead into a connection channel.
  • the connection channel has a size ⁇ ren diameter and demenschend dirt even when encryption is less susceptible to clogging.
  • the connecting channels have at least one bore section.
  • the drilling of the connecting channels in this case represents a simple manufacturing method.
  • the connecting channels can also consist of two obliquely executed bore sections or include these, particularly preferably these two Bohrungsab ⁇ sections can have an angle between 60 ° - 170 ° to each other sen.
  • Figure 1 is a schematic representation of a longitudinal ⁇ section of a return stage of a Radialtur ⁇ bover Noticers according to the invention
  • Figure 2 is a section according to the designated in Figure 1
  • Section II-II Terms such as axially, radially, circumferentially or tangentially in the terminology of this invention always - unless otherwise stated - in relation to a rotational axis X of a radial ⁇ turbocompressor RTC according to the invention.
  • FIG. 1 shows an axial longitudinal section with a
  • the feedback stage RC has a feedback channel RCH, which is defined by an inner contour IC and an outer contour OC.
  • the inner contour IC is located radially further in ⁇ nen than the outer contour OC.
  • the return channel RCH is an annular channel extending in the circumferential direction CD about the axis X for diverting a process fluid PF on a radially outwardly pointing flow direction into a flow direction pointing radially inward.
  • a rotor IMP Upstream of the return duct RCH is a rotor IMP, which accelerates a process fluid PF of a first stage ST1 radially outward in the circumferential direction. Downstream of the first stage ST1 is a second stage ST2 and a third stage ST3.
  • the process fluid PF enters the radial turbocompressor RTC through an inflow IM and leaves the radial turbocompressor RTC after the third stage ST3 by an outflow EX.
  • the return duct RCH has, in the terminology of the invention downstream of the impeller in the flow direction up IMP three consecutive sections: a diffuser DIF, a steering To ⁇ UT and a return RTN.
  • the feedback RTN has a feedback blading RV.
  • Return blading is here cylindrical (according to the previous explanation).
  • the inner contour IC is in the region of the deflection radially further inside than the outer contour OC.
  • the inner contour is also inside with respect to the curve.
  • the term "inner contour” or "outer contour” is expediently maintained in the sense of a continuation of these surfaces.
  • the invention provides that on the inner contour IC in the region of the downstream 50% of the arc length of the deflection and / or upstream 30% of the arc length of
  • Return channel RTC distributed over the circumference suction SM are provided.
  • the range provided in the present invention exhausts SN extends - listed in the flow direction - be ⁇ ginnend, based on the arc length of the slit in an axial plane inner contour IC, in the half of the inner contour IC up to the first 30% of the recirculation RTM.
  • each suction SN with a connecting channel SC in flow ⁇ leading connection is established, and each intersection IP is in fluid leading connection with a connecting channel SC, so that the suctioned process fluid PF
  • the Absaugun ⁇ gene SN can reach the junctions IP upstream of the suction.
  • a drive of this suction device SNS is not required because in a feedback stage RC anyway resulting pressure conditions such
  • FIG. 2 shows, in the cross section II-II shown in FIG. 1, two alternative positions for the suction devices SN, SN '(SN' dot-dashed) by way of example.
  • the Verbin ⁇ dung channels SC can in this case advantageously - as shown - also having branches BF, so that a plurality Absaugun- gen SN in a connecting channel SC together are tangible.
  • the suction can be designed to be elongated in the circumferential direction CD, so that no punctual disturbance of the flow through the Suction SN is present but almost along the entire circumference, the detachment is sucked off.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rückführstufe (RC) eines Radialturboverdichters (RTC), mit einem Rückführkanal (RCH) definiert von einer Innenkontur (IC) und einer Außenkontur (OC), wobei der Rückführkanal (RCH) sich in Umfangsrichtung (CD) um eine Achse (X) erstreckt und zur Umlenkung eines Prozessfluids (PF) aus einer nach radial außen weisenden Strömungsrichtung in eine nach radial innen weisenden Strömungsrichtung vorgesehen ist, umfassend einen stromab eines Laufrads (IMP) des Radialturboverdichters (RTC) angeordneten Diffusor (DIF), eine stromab des Diffusors (DIF) angeordnete Um- lenkung (UT) und eine stromab der Umlenkung (UT) angeordnete Rückführung (RTN). Zur Wirkungsgraderhöhung wird vorgeschlagen, dass der Rückführkanal (RCH) eine Absaugeinrichtung (SNS) aufweist, wobei die Absaugeinrichtung (SNS) Absaugungen (SN), Verbindungskanäle (SC) und Einmündungen (IP) umfasst, wobei die Innenkontur (IC) im Bereich der stromabwärtigen 50% der Bogenlänge der Umlenkung und/oder stromaufwärtigen 30% der Bogenlänge des Rückführkanals (RTC) über den Umfang verteilte Absaugungen (SN) aufweist, die jeweils in mindestens einen Verbindungskanal (SC) münden, wobei der Verbindungskanal (SC) die Absaugungen (SN) jeweils mit mindestens einer stromaufwärts der jeweiligen Absaugung (SN) an der Innenkontur (IC) angeordneten Einmündung (IP) des Verbindungskanals (SC) der Rückführstufe (SC) verbindet.

Description

Beschreibung
RÜCKFÜHRSTUFE FÜR EINEN RADIALTURBOVERDICHTER UND RADIALTURBOVERDICHTER
Die Erfindung betrifft eine Rückführstufe eines Radialturbo¬ verdichters, mit einem Rückführkanal definiert von einer In¬ nenkontur und einer Außenkontur, wobei der Rückführkanal sich in Umfangsrichtung um eine Achse erstreckt und zur Umlenkung eines Prozessfluids aus einer nach radial außen weisenden
Strömungsrichtung in eine nach radial innen weisenden Strömungsrichtung vorgesehen ist, umfassend einen stromab eines Laufrads des Radialturboverdichters angeordneten Diffusor, eine stromab des Diffusors angeordnete Umlenkung und eine stromab der Umlenkung angeordnete Rückführung.
Eine derartige Rückführstufe ist bereits aus der
DE 10 2014 219 821 oder der DE 10 2009 052 619 AI bekannt. Ausdrücke, wie axial, radial, tangential oder Umfangsrichtung beziehen sich in der Begriffswelt der Erfindung stets auf die Achse, um die sich der Rückführkanal erstreckt, sofern nicht anders angegeben. Radialturboverdichter saugen in der Regel ein Prozessfluid axial zu einer Rotationsachse oder schräg zu der Rotation¬ sachse mit einer axialen Geschwindigkeitskomponente an und beschleunigen und verdichten dieses Prozessfluid mittels ei¬ nes Laufrads - das auch als Impeller bezeichnet wird -, das die Strömungsrichtung des Prozessfluids in die radiale Rich¬ tung nach außen umlenkt. An das Laufrad schließt sich bei ei¬ nem mehrstufigen Radialturboverdichter stromabwärts eine sogenannte Rückführstufe ein. Aus der Mehrstufigkeit des Radi¬ alturboverdichters ergibt sich das Erfordernis, dass das ra- dial aus dem Laufrad ausströmende Prozessfluid wieder zurück in Richtung der Rotationsachse geführt werden muss und mit einer axialen Geschwindigkeitskomponente in das nachfolgende Laufrad der stromabwärtigen Stufe einströmen kann. Diese Strömungsführung, die die Rückführung des Prozessfluids ermöglicht, nennt sich dementsprechend Rückführstufe.
Bei einer mehrstufigen Radialturbomaschine, mit der sich die vorliegende Erfindung beschäftigt, handelt es sich in der Re¬ gel um eine Anordnung, bei der mehrere Laufräder um die gleiche Rotationsachse drehbar angeordnet sind. Die bevorzugte Ausführungsform sieht hierbei vor, dass die einzelnen Laufräder jeweils aus der gleichen Axialrichtung das Prozessfluid ansaugen und jeweils radial ausstoßen, wobei es besonders be¬ vorzugt ist, dass die Laufräder sich auf einer gemeinsamen Welle befestigt um die Rotationsachse drehen.
Nach dem Austritt aus dem Laufrad bzw. dem Impeller gelangt das Prozessfluid in einen Diffusor, in dem auch in Folge des sich radial erweiternden Ringraums des Diffusors das Prozess¬ fluid verzögert wird und dementsprechend der Druck zunimmt. Eine stromabwärts befindliche Umlenkung führt das Prozess¬ fluid im Bogen um etwa 180° von radial außen nach radial in- nen. Eine sich an den Bogen bzw. die Umlenkung anschließende Rückführung ist nach der Erfindung bevorzugt beschaufelt aus¬ geführt, damit die kinetische Energie in Form des Dralls des Fluids aus der Beschleunigung in Umfangsrichtung durch das stromaufwärtige Laufrad in statischen Druck umgewandelt wird (Umwandlung von kinetischer Energie in potentielle Energie) . Diese Schaufeln werden auch als Rückführschaufeln oder Rückführleitschaufein (return guide vanes) bezeichnet. Im An- schluss an die Rückführung wird das Prozessfluid um 90° in die axial-parallele Richtung zum Eintritt in das
stromabwärtige Laufrad der Folgestufe umgelenkt.
Bei Verdichterstufen mit hoher Durchflussziffer und den damit erforderlichen größeren Kanalbreiten weist die Strömung nahe der Innenkontur stromabwärts des 180°-Bogens der Umlenkung eine geringere Radialgeschwindigkeitskomponente auf und neigt daher zur Ablösung von der Oberfläche der Innenkontur. Dieses Strömungsbild führt zu erhöhten unerwünschten Verlusten. Nahe der Außenkontur sind die Strömungswinkel steiler nach radial innen gerichtet als im Bereich der Innenkontur (bezogen auf eine in Axialrichtung gerichtete Betrachtungsperspektive) . Derartige Unterschiede über die Breite des Ringraums im Be¬ reich der Rückführung hinsichtlich der Anströmung der
Rückführschaufeln ( Inzidenzwinkel ) sind nur mit höherem Auf¬ wand in der Schaufelauslegung bzw. Fertigung zu berücksichtigen, insbesondere deswegen, weil das beschriebene Phänomen auch von dem Betriebspunkt abhängig ist. Mit einer - gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung - zylindrisch ausgeführten Rückführbeschaufelung (unter zylindrisch wird hier eine Schaufel verstanden, die entlang ihrer Höhenerstre¬ ckung ein konstantes Profil aufweist und bei der die Höhener¬ streckung entlang einer geraden Linie erfolgt und bei der es keine Verdrehung des Profils entlang der Höhenrichtung gibt - derartige Schaufeln werden auch als zweidimensionale Schau¬ feln bezeichnet) ist eine Berücksichtigung einer derartigen Anströmung nicht möglich, so dass es zu erhöhten Druckverlus¬ ten bzw. Wirkungsgradeinbußen kommt. In anderen Worten bedeutet das, dass die unweigerliche Folge des über die Höhe nicht konstanten Strömungswinkels große Inzidenzwinkel über die Schaufelhöhe bei 2D-Schaufeln in der Rückführbeschaufelung ist und damit hohe Inzidenzverluste auftreten.
Das zuvor beschriebene Problem verschärft sich insbesondere in jüngerer Zeit zusätzlich, aufgrund der Forderung nach immer größeren spezifischen Durchflüssen. Zusätzliche Verstärkung des Problems ergibt sich dadurch, dass die radiale Er- streckung der Maschinen für gegebene Laufradaustrittsdurchmesser im Interesse kleineren Bauraums immer weiter reduziert wird, so dass der Eintrittsdurchmesser der
Rückführbeschaufelung auch immer kleiner dimensioniert wird. In der Konsequenz bedeutet das, dass der Strömungsweg vom Laufradaustritt zum Eintritt in die Rückführbeschaufelung der Rückführung bezogen auf die Kanalbreite zunehmend reduziert wird. Dementsprechend kann sich die stark inhomogene Strömung am Laufradaustritt bis zum Eintritt in die Rückführung nicht homogenisieren, so dass es zu hohen Ablösungsverlusten und Inzidenzverlusten kommt. Ausgehend von den Problemen und Nachteilen des Standes der Technik hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Weiterbildung einer Rückführstufe zu schaffen, die die be- schriebenen Nachteile vermeidet.
Erfindungsgemäß wird hierzu eine Rückführstufe der eingangs definierten Art mit den zusätzlichen Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruchs vorgeschlagen. Außerdem wird ein Radialverdichter mit einer derartigen Rückführstufe vorgeschlagen. Die jeweils rückbezogenen Unteransprüche beinhal¬ ten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Bei der Rückführstufe gemäß der Erfindung handelt es sich um einen Ringraum, der sich um eine Achse bzw. Rotationsachse eines Radialturboverdichters erstreckt und ein Prozessfluid von einem stromaufwärtigen Laufrad oder Impeller empfängt, um dieses einem stromabwärtigen Laufrad zuzuführen. Der Ausdruck „stromab eines Laufrads des Radialturboverdichters" ist hier- bei gleichbedeutend, wie „eingangs der Rückführstufe".
Dieser Ringraum der Rückführstufe ist definiert von einer Innenkontur und einer Außenkontur, wobei die Innenkontur sich gegenüber der Außenkontur zumindest abschnittsweise (im Be- reich der Umlenkung) radial weiter innen befindet. Sowohl die Innenkontur als auch die Außenkontur sind jeweils Bestandteil stehender Bauteile. Die Terminologie der Erfindung teilt die Rückführstufe in der Strömungsrichtung beginnend am Laufra¬ daustritt bzw. dem Eintritt in die Rückführstufe in aufeinan- derfolgende Abschnitte auf. Hierbei handelt es sich um den
Diffusor, die Umlenkung und die Rückführung. Im Anschluss an die Rückführung umfasst die Rückführstufe in der Regel auch eine axiale Zuführung zu der nachfolgenden Verdichtungsstufe, die im Rahmen der hier beschriebenen Erfindung jedoch keine wesentliche Bedeutung aufweist. Auch wenn der erste Abschnitt als Diffusor bezeichnet ist, bedeutet das nicht, dass die an¬ deren Abschnitte keine aerodynamische Diffusorfunktion haben oder haben können. Im ersten Abschnitt ist die Diffusorfunktion in Folge der nach radial außen gerichteten Strömungsrichtung nahezu zwingend und besonders deutlich. Die Umlenkung kann im Wesentlichen eine 180 ° -Umlenkung sein, aber auch von diesem Winkelbereich um ca. +/- 30° abweichen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Rückführstufe sieht vor, dass eine Zunahme, insbesondere eine kontinuierliche Zunahme der Kanalbreite in Strömungsrichtung erfolgt. Unter Kanalbreite wird hierbei eine Erstreckung des Kanals von der In- nenkontur bis zur Außenkontur bezeichnet, die definiert ist von dem Durchmesser in der lichten Weite eingetragener Kreise bzw. Kugeln. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Kanalbreite im Bereich des Diffusors konstant ist, im Bereich der Umlenkung in Strömungsrichtung zunimmt und im Bereich der Rückführung auch in Strömungsrichtung zunimmt .
Die Absaugeinrichtung nach der Erfindung saugt die energiearme Strömung in der Nähe der Innenkontur im Bereich der Umlen- kung oder stromabwärts der Umlenkung ab, so dass es zu einer geringen oder gar keinen Ablösung mehr kommt. In Folge der Absaugung der Ablösung wird die Strömung effektiver umgelenkt, so dass sich auch eine Verringerung der Inzidenzver- luste ergibt. Die Reduktion der Fehlanströmung der
Rückführschaufeln kann auch zu einer geringeren aerodynamischen Belastung führen.
In Folge dieser aerodynamischen Homogenisierung über die Kanalbreite gelingt es außerdem, die Anströmung des nachfolgen- den Laufrades zu verbessern, so dass sich eine effizientere und ruhigere Arbeitsweise der gesamten Strömungsmaschine ergibt .
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Absaugungen gleichmäßig über dem Umfang verteilt sind. Auf diese Weise gelingt es besser, die Ablösungen aus dem Strömungsbild entlang des gesamten Umfangs des Ringraums der Rückführstufe vor der Rückführbeschaufelung zu beseitigen oder zu reduzieren.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Anzahl der Verbindungskanäle identisch ist mit der Anzahl der Absaugungen. Alternativ können auch mehrere Absaugungen in einen Verbindungskanals einmünden. In diesem Fall ist es besonders bevorzugt, wenn der Verbindungskanals einen größe¬ ren Durchmesser aufweist und demensprechend auch bei Ver- schmutzungen weniger anfällig ist, zu verstopfen.
In diesem Zusammenhang ist es erwähnenswert, dass die Wahr¬ scheinlichkeit von Verstopfungen der Verbindungskanäle durch Verschmutzungen des Prozessfluids gering ist, da etwaige grö¬ ßere oder schwerere Partikel sich aufgrund von Zentrifugal- kräften nicht entlang der Innenkontur im Bereich der Absaugungen im Betrieb der Radialturbomaschine bewegen.
Besonders bevorzugt weisen die Verbindungskanäle zumindest einen Bohrungsabschnitt auf. Das Bohren der Verbindungskanäle stellt hierbei ein einfaches Fertigungsverfahren dar. Zweckmäßig können die Verbindungskanäle auch aus zwei zueinander schräg ausgeführten Bohrungsabschnitten bestehen oder diese umfassen, wobei besonders bevorzugt diese beiden Bohrungsab¬ schnitte einen Winkel zwischen 60° - 170° zueinander aufwei- sen können.
In der Folge ist die Erfindung anhand eines speziellen Aus¬ führungsbeispiels unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher be¬ schrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Längs¬ schnitts einer Rückführstufe eines Radialtur¬ boverdichters nach der Erfindung, Figur 2 ein Schnitt gemäß dem in Figur 1 ausgewiesenen
Schnitt II-II. Begriffe wie axial, radial, Umfangsrichtung oder tangential sind in der Terminologie dieser Erfindung stets - wenn nicht anders angegeben - auf einer Rotationsachse X eines Radial¬ turboverdichters RTC nach der Erfindung bezogen.
Die Figur 1 zeigt einen axialen Längsschnitt mit einer
Rückführstufe RC eines Radialturboverdichters RTC, der im un¬ teren Bereich der Darstellung lediglich symbolisch angedeutet ist. Die Rückführstufe RC weist einen Rückführkanal RCH auf, der von einer Innenkontur IC und einer Außenkontur OC definiert ist. Die Innenkontur IC befindet sich radial weiter in¬ nen als die Außenkontur OC .
Der Rückführkanal RCH ist ein sich in Umfangsrichtung CD um die Achse X erstreckender Ringkanal zur Umleitung eines Pro- zessfluids PF auf einer radial außen weisenden Strömungsrichtung in eine nach radial innen weisende Strömungsrichtung.
Stromaufwärts des Rückführkanals RCH befindet sich ein Lauf- rad IMP, das ein Prozessfluid PF einer ersten Stufe ST1 nach radial außen in Umfangsrichtung beschleunigt. Stromabwärts der ersten Stufe ST1 befindet sich eine zweite Stufe ST2 und eine dritte Stufe ST3. Das Prozessfluid PF tritt durch eine Einströmung IM in den Radialturboverdichter RTC ein und ver- lässt nach der dritten Stufe ST3 den Radialturboverdichter RTC durch eine Abströmung EX.
Der Rückführkanal RCH weist in der Terminologie der Erfindung stromabwärts des Laufrades IMP drei in Strömungsrichtung auf- einanderfolgende Abschnitte auf: einen Diffusor DIF, eine Um¬ lenkung UT und eine Rückführung RTN. Die Rückführung RTN weist eine Rückführbeschaufelung RV auf. Die
Rückführbeschaufelung ist hier zylindrisch ausgeführt (gemäß der vorherigen Erläuterung) . Bei der Durchströmung der Umlen- kung und bei Eintritt in die Rückführung RTM kommt es bei ho¬ hen Durchflüssen zu Ablösungen im Bereich der Innenkontur IC. Die Innenkontur IC befindet sich im Bereich der Umlenkung radial weiter innen als die Außenkontur OC . Wird die Umlenkung als eine Art Kurve gesehen, liegt die Innenkontur auch hinsichtlich der Kurve innen. In den anderen Abschnitten ist die Bezeichnung „Innenkontur" bzw. „Außenkontur" zweckmäßig im Sinne einer Fortsetzung dieser Oberflächen beibehalten.
Die Erfindung sieht vor, dass an der Innenkontur IC im Bereich der stromabwärtigen 50% der Bogenlänge der Umlenkung und/oder stromaufwärtigen 30% der Bogenlänge des
Rückführkanals RTC über den Umfang verteilte Absaugungen SM vorgesehen sind.
Der Bereich, in dem erfindungsgemäß Absaugungen SN vorgesehen sind erstreckt sich - in Strömungsrichtung aufgeführt - be¬ ginnend, bezogen auf die Bogenlänge der in einer Axialebene längsgeschnittenen Innenkontur IC, in der Hälfte der Innenkontur IC bis in die ersten 30% der Rückführung RTM.
Stromaufwärts der Absaugungen SN sind erfindungsgemäß an der Innenkontur angeordnete Einmündungen IM vorgesehen, wobei je- de Absaugung SN mit einem Verbindungskanal SC in strömungs¬ führender Verbindung steht und jede Einmündung IP auch mit einem Verbindungskanal SC in strömungsführender Verbindung steht, so dass abgesaugtes Prozessfluid PF von den Absaugun¬ gen SN zu den Einmündungen IP stromaufwärts der Absaugungen gelangen kann. Ein Antrieb dieser Absaugeeinrichtung SNS ist nicht erforderlich, weil die in einer Rückführstufe RC sich ohnehin ergebenden Druckverhältnisse eine derartige
Durchströmung zu Folge haben. Die Figur 2 zeigt in dem in der Figur 1 ausgewiesenen Querschnitt II-II zwei alternative Positionen für die Absaugungen SN, SN' (SN' strichpunktiert) beispielhaft. Die Verbin¬ dungskanäle SC können hierbei vorteilhaft - wie dargestellt - auch Verzweigungen BF aufweisen, so dass mehrere Absaugun- gen SN in einem Verbindungskanal SC zusammenfassbar sind. Die Absaugungen können in Umfangsrichtung CD länglich ausgebildet sein, so dass keine punktuelle Störung der Strömung durch die Absaugung SN vorl iegt sondern annähernd entlang des gesamten Umfangs die Ablösung abgesaugt wird .

Claims

Patentansprüche
Rückführstufe (RC) eines Radialturboverdichters (RTC) , mit einem Rückführkanal (RCH) definiert von einer Innen¬ kontur (IC) und einer Außenkontur (OC) , wobei der
Rückführkanal (RCH) sich in Umfangsrichtung (CD) um eine Achse (X) erstreckt und zur Umlenkung eines Prozess- fluids (PF) aus einer nach radial außen weisenden Strömungsrichtung in eine nach radial innen weisenden Strömungsrichtung vorgesehen ist, umfassend einen stromab eines Laufrads (IMP) des Radialturboverdichters (RTC) angeordneten Diffusor (DIF) , eine stromab des Diffu- sors (DIF) angeordnete Umlenkung (UT) und eine stromab der Umlenkung (UT) angeordnete Rückführung (RTN) , dadurch gekennzeichnet, dass
der Rückführkanal (RCH) eine Absaugeinrichtung (SNS) aufweist,
wobei die Absaugeinrichtung (SNS) Absaugungen (SN) , Verbindungskanäle (SC) und Einmündungen (IP) umfasst, wobei die Innenkontur (IC) im Bereich der
stromabwärtigen 50% der Bogenlänge der Umlenkung
und/oder stromaufwärtigen 30% der Bogenlänge des
Rückführkanals (RTC) über den Umfang verteilte Absaugun¬ gen (SN) aufweist, die jeweils in mindestens einen Ver¬ bindungskanal (SC) münden,
wobei der Verbindungskanal (SC) die Absaugungen (SN) je¬ weils mit mindestens einer stromaufwärts der jeweiligen Absaugung (SN) an der Innenkontur (IC) angeordneten Einmündung (IP) des Verbindungskanals (SC) der
Rückführstufe (SC) verbindet.
2. Rückführstufe (RC) nach Anspruch 1,
wobei die Absaugungen (SN) gleichmäßig über den Umfang verteilt sind. Rückführstufe (RC) nach mindestens einen der vorherge¬ henden Ansprüche 1, 2,
wobei die Anzahl der Absaugungen (SN) identisch ist mit der Anzahl der Einmündungen (IP) und zu jeder Absaugung (SN) mittels eines Verbindungskanals (SC) genau ei¬ ne Einmündung (IP) zugeordnet ist.
Rückführkanal nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3,
wobei der Verbindungskanal (SC) mindestens einen Boh¬ rungsabschnitt (BHS) aufweist.
Rückführstufe (RC) nach Anspruch 4,
wobei der Verbindungskanal (SC) zwei zueinander schräg angeordnete Bohrungen aufweist, wobei der Winkel zwi¬ schen den beiden Bohrungsachsen zwischen 60° - 170° beträgt .
Rückführstufe (RC) nach mindestens einem der vorherge¬ henden Ansprüche 1 bis 5,
wobei mehrere Absaugungen (SN) der Absaugeinrichtung (SNS) in einem gemeinsamen Verbindungskanal (SC) einmünden .
Rückführstufe (RC) nach mindestens einem der vorherge¬ henden Ansprüche 1 bis 6,
wobei die Absaugungen (SN) als Öffnungen auf der Innenkontur (IC) ausgebildet sind, die eine in Umfangsrich- tung größere Erstreckung aufweisen als in Radialrichtung .
Radialturboverdichter (RTC) mit einer Rückführstufe (RC) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7.
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