WO2018178385A1 - Compressor of an exhaust gas turbocharger - Google Patents

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WO2018178385A1
WO2018178385A1 PCT/EP2018/058395 EP2018058395W WO2018178385A1 WO 2018178385 A1 WO2018178385 A1 WO 2018178385A1 EP 2018058395 W EP2018058395 W EP 2018058395W WO 2018178385 A1 WO2018178385 A1 WO 2018178385A1
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WO
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compressor
struts
channel
compressor wheel
wheel
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/058395
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German (de)
French (fr)
Inventor
Marius Banica
Heinz-Jürgen FELD
Original Assignee
Abb Turbo Systems Ag
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/68Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers
    • F04D29/681Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/685Inducing localised fluid recirculation in the stator-rotor interface
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • 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
    • F04D29/4213Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps suction ports
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04D29/66Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/661Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/663Sound attenuation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/40Application in turbochargers

Definitions

  • the invention relates to the field of exhaust gas turbochargers for supercharged internal combustion engines.
  • the invention relates to a compressor of such an exhaust gas turbocharger with a circulating chamber delimited from the main flow.
  • exhaust gas turbochargers are used by default for the performance of an internal combustion engine, with a turbine in the exhaust system of the internal combustion engine and with one of the internal combustion engine upstream compressor.
  • the exhaust gases of the internal combustion engine are thereby relaxed in the turbine.
  • the work thus obtained is transmitted by means of a shaft to the compressor, which compresses the internal combustion engine supplied air.
  • an exhaust gas turbocharger on a compressor which is rotatably mounted in a housing.
  • the housing usually has an inlet channel in which an inner wall is inserted, which on the one hand forms the main channel contour and on the other hand limits an annular circulation chamber surrounding the main channel.
  • the interior of the annular chamber for example, through an opening with the Compressor inlet and be connected in the region of the compressor wheel through a ring slot in the contour wall of the annular chamber with the inlet channel.
  • the contour wall can be held concentrically via support ribs to the housing.
  • the envisaged in compressors of this kind annular chamber is a so-called map-stabilizing measure.
  • the desired map expansion of the compressor is purchased in addition to loss of efficiency and often by inadmissible noise and vibration development.
  • responsible for such vibration excitations in the blades may include the support ribs, with which the inner wall of the annular chamber may be attached, for example, to the housing.
  • a compressor of an exhaust gas turbocharger includes a compressor wheel rotatable about an axis, a main flow passage for supplying a medium to be compressed to the compressor wheel, an outer compressor housing, and an element, particularly a housing insert, disposed radially between the compressor wheel and the compressor housing.
  • the element, in particular the housing insert is configured to form an annular, surrounding the main flow channel stabilizer channel when installed.
  • the stabilizer channel there are provided a number V of struts identical to V> m co + B arranged circumferentially, where m co is the absolute minimum order of all non-propagating acoustic modes at the first sheet pass frequency, and B is the number of rotor blades the compressor wheel is.
  • a compressor is provided by the compressor according to the invention, which has a lower noise and vibration development compared to known compressors.
  • the compressor according to the invention allows the restoration of a simple acoustic field, so that wall-mounted silencer (WSD) can advantageously be installed.
  • WSD wall-mounted silencer
  • an exhaust gas turbocharger with a compressor according to one of the embodiments described herein is provided, so that advantageously an improved exhaust gas turbocharger can be provided.
  • an exhaust gas turbocharger can be provided which can be made quieter, cheaper, lighter, more efficient and more compact than exhaust gas turbochargers known from the prior art.
  • Figure 1 is a schematic isometric sectional view of a section of a compressor according to embodiments described herein;
  • Figure 2a is a schematic representation of a first position of the im
  • Main flow channel disposed rotatable compressor wheel relative to arranged in the stabilizer channel struts
  • Figure 2b is a schematic representation of a second position of the im
  • Main flow channel disposed rotatable compressor wheel relative to arranged in the stabilizer channel struts
  • Figure 3 is a schematic representation of an axial frontal
  • Figure 4 is a schematic representation of a radial plan view of a Section of a stabilizer channel of a compressor according to another embodiment described herein,
  • Figure 5 is a schematic representation of the arranged in a stabilizer channel struts according to another embodiment of the compressor described herein;
  • Figures 6a-6d are schematic representations of possible
  • FIG. 1 shows a schematic isometric sectional view of a section of a compressor 100 of an exhaust gas turbocharger according to embodiments described herein.
  • the compressor may for example be a radial compressor, as shown by way of example in FIG.
  • the compressor embodiments described herein are not limited to a radial compressor.
  • the embodiments of the compressor described herein can also be used in an axial compressor.
  • the compressor 100 comprises a compressor wheel 110 rotatable about an axis 111, a main flow passage 120 for supplying a medium to be compressed to the compressor wheel 110, an outer compressor housing 125, and an element 130, in particular one Housing insert, which is arranged radially between the compressor 110 and the compressor housing 125.
  • the element 130, in particular the housing insert is typically configured in such a way as to be annular when installed and surrounding the main flow passage Stabilizer channel 135 to form.
  • an annular stabilizer channel means a channel which forms an annular structure arranged around the main flow channel.
  • the annular structure may have any inner contour wall geometry.
  • the stabilizer channel may be annular, with one or both inner contour walls (ie the radially inner contour wall of the stabilizer channel and / or the radially outer contour wall of the stabilizer channel) may be wavy, or may have a differently structured inner contour wall geometry.
  • a number V of struts 140 identical to V> m co + B which are circumferentially arranged periodically.
  • m co corresponds to the smallest circumferential order of all non-propagatable acoustic modes
  • B corresponds to the number of rotor blades of the compressor wheel.
  • an improved compressor is provided which, as compared to compressors known in the art, has less noise and vibration development ,
  • the minimum number Vmin of the identical struts V m can be in> 23.
  • the embodiments of the compressor according to the invention described herein advantageously make it possible to restore a simple acoustic field, so that optionally wall-mounted silencers (WSD) can advantageously be installed in the main flow channel.
  • WSD wall-mounted silencers
  • the stabilizer channel 135 is formed in the interior of the compressor housing 125 as an annular circulation space which radially encloses the main flow channel and which extends from the intake 113 to an at least partially circulating circulation opening 114 in the region of the blades of the compressor wheel 110 extends.
  • the circulation space is opened via two openings to the main flow channel.
  • the circulation opening 114 Upstream of the compressor wheel can be arranged a radial inlet opening (not shown) and downstream of the leading edge of the compressor wheel and in the overlap area to the inlet, the circulation opening 114 may be arranged.
  • the stabilizer passage 135 is aerodynamically connected to the main flow passage 120.
  • the contour wall 115 can be, for example, a wall of the element 130, in particular of the housing insert, which is designed to form the annular, the main flow channel surrounding stabilizer channel 135 in the installed state.
  • the struts 140 are typically with a surface opposite the contour wall 115, i. an inner wall of the stabilizer channel connected.
  • the stabilizer channel 135 may be designed to be axisymmetric, for example symmetrically about the axis 111 of the rotatable compressor wheel 110.
  • the stabilizer channel 135 may be designed to provide an axisymmetric flow.
  • Form recirculation channel wherein the flow recirculation channel is interrupted by regularly arranged, equally spaced in the circumferential direction, identical struts.
  • struts 140 may be integral with the element 130, in particular the housing insert executed.
  • the strut-comprising element 130, in particular the housing insert may be made in one piece, e.g. be executed as a casting.
  • all circumferential spacing between adjacent struts of the number V of struts 140 are identical.
  • the struts 140 may be arranged symmetrically about the axis 111 of the rotatable compressor wheel 110, as shown by way of example in FIG. 1. Such an embodiment may be particularly advantageous in terms of a lower noise and vibration development.
  • FIG. 2a shows the rotor blades 112 of the compressor wheel 110 in a first position (t, ⁇ )
  • FIG. 2b shows the rotor blades 112 of the compressor wheel 110 in a second position (t + At, ⁇ + ⁇ ).
  • FIGS. 2a and 2b show only three rotor blades of the compressor wheel 110 and seven struts 140 arranged in the stabilizer channel.
  • the point O corresponds to an observation point and ⁇ corresponds to the rotational speed of the compressor wheel in revolutions per second.
  • the compressor moves in a rotation about the axis of rotation of a first position PI at a first time t and a first angle ⁇ to a second position P2 at a second time t + At and a second angle ⁇ + ⁇ . Due to the circumferential periodic arrangement of the struts 140, the observation point O experiences the same pressure in the first position PI and in the second position P2.
  • B corresponds to the number of rotor blades of the compressor wheel
  • k x corresponds to the axial wave number
  • x corresponds to the axial coordinate
  • a mn corresponds to the wave amplitude
  • j corresponds to the order of the harmonics
  • i denotes the complex notation
  • m corresponds to the circumferential order of acoustic mode, where m is an arbitrary natural number may be (including 0)
  • J m represents the Bessel function of the first kind of order m
  • the Number V of struts provided in the stabilizer channel are selected according to the formula V> m co + jB.
  • m co corresponds to the smallest circumferential order of all non-propagatable acoustic modes
  • j corresponds to the order of the harmonics
  • B corresponds to the number of rotor blades of the compressor wheel.
  • acoustic liners or acoustic resonators may be disposed in an area facing the main flow channel.
  • the struts 140 may be circumferentially tilted at an angle ⁇ , as exemplified in FIG.
  • the struts 140 may be curved in the circumferential direction, as shown by way of example in FIG. This can have an advantageous effect on a lower noise and vibration development.
  • the struts may be relative to the direction of the axis 111 of the rotatable compressor wheel 110 be inclined by an angle ß, as shown by way of example in Figure 4. This can lead to an alternative or additional advantageous reduction of the noise and vibration development.
  • the struts 140 may be arranged such that in the axial direction of view between adjacent struts a fluid free space 150 is provided for the medium, as shown for example in FIG. 5 is shown.
  • the struts 140 may be arranged circumferentially so as not to overlap in the axial direction.
  • the struts may be arranged such that they are tilted in the direction of the axis (111) of the rotatable compressor wheel (110).
  • the struts 140 may have a circular cross section or an elliptical cross section, as shown by way of example in FIGS. 6a and 6b.
  • the struts 140 may have a triangular cross-section or a diamond-shaped cross-section, as shown by way of example in FIGS. 6c and 6d.
  • the strut cross sections illustrated in FIGS. 6a-6d can extend over the entire length of the strut.
  • the strut cross sections shown in FIGS. 6a-6d may be limited to a certain length range of the struts, for example, the struts may be configured such that a circular cross section merges into an elliptical cross section.
  • Figure 1 shows a radial compressor
  • the present invention is not limited to a radial compressor, but can also be applied to axial compressor.
  • an axial compressor may also be as described herein Element, in particular a housing insert having a stabilizer channel with a number V of V> m co + jB identical struts, which are circumferentially arranged periodically.
  • the design of the compressor in particular in the design of the struts in the stabilizer channel, advantageously structures in the main flow channel are taken into account, so that an optimization of the compressor with respect to a reduction of noise and vibration development is made possible.
  • the structures in the secondary flow field ie in the stabilizer channel
  • the number of struts is determined solely for structural mechanics considerations. This leads to a scattering of the acoustic modes and a destruction of the otherwise simple acoustic field, which can be substantially prevented in the embodiments described herein.
  • an exhaust gas turbocharger may be provided which is quieter, cheaper, lighter, more efficient and more compact than currently known exhaust gas turbochargers.

Landscapes

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

Abstract

The invention relates to a compressor (100) of an exhaust gas turbocharger, comprising a compressor wheel (110) that can rotate about an axis (111), a main flow channel (120) for supplying a medium to be compressed to the compressor wheel (110), an outer compressor housing (125), and an element (130) arranged radially between the compressor wheel (110) and the compressor housing (125). In the installed state, the element (130) is configured for forming an annular stabiliser channel (135) surrounding the main flow channel, wherein a number (V) of V≥ mco + jB identical struts (140) are provided in the stabiliser channel (135), which are arranged periodically around the perimeter, wherein mco is the first circulating mode, wherein j is the order of the harmonics, and wherein B is the number of rotor blades of the compressor wheel.

Description

VERDICHTER EINES ABGASTURBOLADERS  COMPRESSOR OF A DEVICE BOLDER
TECHNISCHES GEBIET TECHNICAL AREA
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Abgasturbolader für aufgeladene Brennkraftmaschinen. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Verdichter eines solchen Abgasturboladers mit einer gegen die Hauptströmung abgegrenzten Zirkulationskammer. The invention relates to the field of exhaust gas turbochargers for supercharged internal combustion engines. In particular, the invention relates to a compressor of such an exhaust gas turbocharger with a circulating chamber delimited from the main flow.
TECHNISCHER HINTERGRUND TECHNICAL BACKGROUND
[0002] Für die Leistungssteigerung einer Brennkraftmaschine werden heutzutage standardmäßig Abgasturbolader eingesetzt, mit einer Turbine im Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine und mit einem der Verbrennungskraftmaschine vorgelagerten Verdichter. Die Abgase der Brennkraftmaschine werden dabei in der Turbine entspannt. Die dabei gewonnene Arbeit wird mittels einer Welle auf den Verdichter übertragen, welcher die der Brennkraftmaschine zugeführte Luft verdichtet. Durch die Verwendung der Energie der Abgase zur Verdichtung der dem Verbrennungsprozess in der Brennkraftmaschine zugeführten Luft, können der Verbrennungsprozess und der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine optimiert werden. Nowadays exhaust gas turbochargers are used by default for the performance of an internal combustion engine, with a turbine in the exhaust system of the internal combustion engine and with one of the internal combustion engine upstream compressor. The exhaust gases of the internal combustion engine are thereby relaxed in the turbine. The work thus obtained is transmitted by means of a shaft to the compressor, which compresses the internal combustion engine supplied air. By using the energy of the exhaust gases to compress the air supplied to the combustion process in the internal combustion engine, the combustion process and the efficiency of the internal combustion engine can be optimized.
[0003] Typischerweise weist ein Abgasturbolader ein Verdichterrad auf, das in einem Gehäuse drehbar gelagert ist. Ferner, weist das Gehäuse üblicherweise einen Einlasskanal auf, in welchen eine Innenwand eingesetzt ist, welche einerseits die Hauptkanalkontur formt und andererseits eine den Hauptkanal umgebende ringförmige Zirkulationskammer begrenzt. Der Innenraum der Ringkammer kann beispielsweise durch eine Öffnung mit dem Verdichtereinlass und im Bereich des Verdichterrades durch einen Ringschlitz in der Konturwand der Ringkammer mit dem Einlasskanal verbunden sein. Dabei kann die Konturwand über Stützrippen zum Gehäuse hin konzentrisch gehalten werden. [0004] Die bei Verdichtern dieser Art vorgesehene Ringkammer ist eine sogenannte kennfeldstabilisierende Massnahme. Dabei kann vor dem Erreichen der Verdichterpumpgrenze eine Rezirkulation der Strömung aus dem Verdichterrad zurück in den Einlasskanal vor dem Verdichterrad, erfolgen, wodurch das Verdichterrad einen scheinbar höheren Durchsatz sieht. Im Betriebsbereich nahe der Verdichterstopfgrenze wird der Ringschlitz von der Strömung als zusätzlicher Eintritt genutzt. Es findet also keine Rezirkulation mehr statt, was die gewünschte Verschiebung der Stopfgrenze zu höheren Durchsätzen zur Folge hat. Typically, an exhaust gas turbocharger on a compressor, which is rotatably mounted in a housing. Furthermore, the housing usually has an inlet channel in which an inner wall is inserted, which on the one hand forms the main channel contour and on the other hand limits an annular circulation chamber surrounding the main channel. The interior of the annular chamber, for example, through an opening with the Compressor inlet and be connected in the region of the compressor wheel through a ring slot in the contour wall of the annular chamber with the inlet channel. In this case, the contour wall can be held concentrically via support ribs to the housing. The envisaged in compressors of this kind annular chamber is a so-called map-stabilizing measure. In this case, prior to reaching the compressor pumping limit, a recirculation of the flow from the compressor wheel back into the inlet channel in front of the compressor wheel, take place, whereby the compressor wheel sees an apparently higher throughput. In the operating area near the compressor plug boundary, the annular slot is used by the flow as an additional inlet. So there is no recirculation instead, which has the desired shift the Stopfgrenze to higher throughputs result.
[0005] Die gewünschte Kennfelderweiterung des Verdichters wird neben Wirkungsgradeinbußen auch durch oftmals unzulässige Geräusch- und Schwingungsentwicklung erkauft. Verantwortlich für derartige Schwingungsanregungen in den Laufschaufeln können unter anderem die Stützrippen sein, mit welchen die Innenwand der Ringkammer beispielsweise am Gehäuse befestigt sein kann. [0006] Demnach weisen die aus dem Stand der Technik bekannten Verdichter, insbesondere Verdichter mit Zirkulationskammern, gewisse Nachteile hinsichtlich deren Geräusch- und Schwingungsentwicklung auf. Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde einen Verdichter bereitzustellen, der in dieser Hinsicht verbessert ist, d.h. eine möglichst geringe Geräusch- und Schwingungsentwicklung aufweist. ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG The desired map expansion of the compressor is purchased in addition to loss of efficiency and often by inadmissible noise and vibration development. Responsible for such vibration excitations in the blades may include the support ribs, with which the inner wall of the annular chamber may be attached, for example, to the housing. Accordingly, the known from the prior art compressor, in particular compressors with circulation chambers, certain disadvantages in terms of their noise and vibration development. Therefore, the object of the present invention is to provide a compressor which is improved in this respect, ie has the lowest possible noise and vibration development. SUMMARY OF THE INVENTION
[0007] Zur Lösung des obengenannten Problems wird ein Verdichter eines Abgasturboladers gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 bereitgestellt. Weitere Aspekte, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den beiliegenden Figuren zu entnehmen. To solve the above problem, a compressor of an exhaust gas turbocharger according to the independent claim 1 is provided. Further aspects, advantages and features of the present invention can be found in the dependent claims, the description and the enclosed figures.
[0008] Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verdichter eines Abgasturboladers bereitgestellt. Der Verdichter umfasst ein um eine Achse drehbares Verdichterrad, einen Hauptströmungskanal zum Zuführen eines zu verdichtenden Mediums auf das Verdichterrad, ein äußeres Verdichtergehäuse, und ein Element, insbesondere ein Gehäuseeinsatz, das (der) radial zwischen dem Verdichterrad und dem Verdichtergehäuse angeordnet ist. Das Element, insbesondere der Gehäuseeinsatz, ist konfiguriert um im eingebauten Zustand einen ringförmigen, den Hauptströmungskanal umgebenden Stabilisatorkanal zu bilden. In dem Stabilisatorkanal ist eine Anzahl V von V > mco + B identischen Streben vorgesehen, die umfangsperiodisch angeordnet sind, wobei mco die betragsmäßig kleinste Umfangsordnung aller nicht ausbreitungsfähigen akustischen Moden bei der ersten Blatt-Durchgangsfrequenz ist, und wobei B die Anzahl der Rotorblätter des Verdichterrads ist. According to one aspect of the invention, a compressor of an exhaust gas turbocharger is provided. The compressor includes a compressor wheel rotatable about an axis, a main flow passage for supplying a medium to be compressed to the compressor wheel, an outer compressor housing, and an element, particularly a housing insert, disposed radially between the compressor wheel and the compressor housing. The element, in particular the housing insert, is configured to form an annular, surrounding the main flow channel stabilizer channel when installed. In the stabilizer channel there are provided a number V of struts identical to V> m co + B arranged circumferentially, where m co is the absolute minimum order of all non-propagating acoustic modes at the first sheet pass frequency, and B is the number of rotor blades the compressor wheel is.
[0009] Somit wird durch den erfindungsgemäßen Verdichter, ein Verdichter bereitgestellt, der im Vergleich zu bekannten Verdichtern eine geringere Geräusch- und Schwingungsentwicklung aufweist. Insbesondere, ermöglicht der erfindungsgemäße Verdichter die Wiederherstellung eines einfachen akustischen Feldes, so dass vorteilhafterweise wandbündige Schalldämpfer (WSD) eingebaut werden können. Demnach wird mit den hierin beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verdichters ein Verdichter bereit gestellt, der leiser, billiger, leichter, effizienter und kompakter ausgeführt werden kann als aus dem Stand der Technik bekannte Verdichter. Thus, a compressor is provided by the compressor according to the invention, which has a lower noise and vibration development compared to known compressors. In particular, the compressor according to the invention allows the restoration of a simple acoustic field, so that wall-mounted silencer (WSD) can advantageously be installed. Thus, with the embodiments of the compressor of the present invention described herein, a compressor is provided that can be made quieter, cheaper, lighter, more efficient, and more compact than known in the art Compressor.
[0010] Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Abgasturbolader mit einem Verdichter gemäß einer der hierin beschrieben Ausführungsformen bereitgestellt, so dass vorteilhafterweise ein verbesserter Abgasturbolader bereitgestellt werden kann. Insbesondere kann ein Abgasturbolader bereitgestellt werden, der leiser, billiger, leichter, effizienter und kompakter ausgeführt werden kann als aus dem Stand der Technik bekannte Abgasturbolader. According to a further aspect of the invention, an exhaust gas turbocharger with a compressor according to one of the embodiments described herein is provided, so that advantageously an improved exhaust gas turbocharger can be provided. In particular, an exhaust gas turbocharger can be provided which can be made quieter, cheaper, lighter, more efficient and more compact than exhaust gas turbochargers known from the prior art.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
[0011] Im Weiteren soll die Erfindung anhand von in Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden, aus denen sich weitere Vorteile und Abwandlungen ergeben. Hierbei zeigt: In addition, the invention will be explained with reference to embodiments shown in FIGS form, which results in further advantages and modifications. Hereby shows:
Figur 1 eine schematische isometrische Schnittsansicht eines Ausschnitts eines Verdichters gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen; Figure 1 is a schematic isometric sectional view of a section of a compressor according to embodiments described herein;
Figur 2a eine schematische Darstellung einer ersten Position des im Figure 2a is a schematic representation of a first position of the im
Hauptströmungskanal angeordneten drehbaren Verdichterrads relativ zu im Stabilisatorkanal angeordneten Streben;  Main flow channel disposed rotatable compressor wheel relative to arranged in the stabilizer channel struts;
Figur 2b eine schematische Darstellung einer zweiten Position des im Figure 2b is a schematic representation of a second position of the im
Hauptströmungskanal angeordneten drehbaren Verdichterrads relativ zu im Stabilisatorkanal angeordneten Streben;  Main flow channel disposed rotatable compressor wheel relative to arranged in the stabilizer channel struts;
Figur 3 eine schematische Darstellung einer axialen frontalen Figure 3 is a schematic representation of an axial frontal
Schnittansicht eines Ausschnitts eines Stabilisatorkanals eines Verdichters gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform,  A sectional view of a section of a stabilizer channel of a compressor according to an embodiment described herein,
Figur 4 eine schematische Darstellung einer radialen Draufsicht eines Ausschnitts eines Stabilisatorkanals eines Verdichters gemäß einer weiteren hierin beschriebenen Ausführungsform, Figure 4 is a schematic representation of a radial plan view of a Section of a stabilizer channel of a compressor according to another embodiment described herein,
Figur 5 eine schematische Darstellung der in einem Stabilisatorkanal angeordneten Streben gemäß einer weiteren hierin beschriebenen Ausführungsform des Verdichters; und Figure 5 is a schematic representation of the arranged in a stabilizer channel struts according to another embodiment of the compressor described herein; and
Figuren 6a-6d schematische Darstellungen von möglichen Figures 6a-6d are schematic representations of possible
Querschnitten, der in einem Stabilisatorkanal angeordneten Streben gemäß weiteren hierin beschriebenen Ausführungsformen des Verdichters.  Cross-sections, arranged in a stabilizer channel struts according to further embodiments of the compressor described herein.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER FIGUREN DETAILED DESCRIPTION OF THE FIGURES
[0012] In Figur 1 ist eine schematische isometrische Schnittsansicht eines Ausschnitts eines Verdichters 100 eines Abgasturboladers gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen dargestellt. Der Verdichter kann beispielsweise ein Radial- Verdichter sein, wie er beispielhaft in Figur 1 dargestellt ist. Die hierein beschriebenen Ausführungsformen des Verdichters sind jedoch nicht auf einen Radial -Verdichter beschränkt. Insbesondere, können die hierein beschriebenen Ausführungsformen des Verdichters auch in einen Axial- Verdichter verwendet werden. 1 shows a schematic isometric sectional view of a section of a compressor 100 of an exhaust gas turbocharger according to embodiments described herein. The compressor may for example be a radial compressor, as shown by way of example in FIG. However, the compressor embodiments described herein are not limited to a radial compressor. In particular, the embodiments of the compressor described herein can also be used in an axial compressor.
[0013] Wie in Figur 1 beispielhaft dargestellt ist, umfasst der Verdichter 100 ein um eine Achse 111 drehbares Verdichterrad 110, einen Hauptströmungskanal 120 zum Zuführen eines zu verdichtenden Mediums auf das Verdichterrad 110, ein äußeres Verdichtergehäuse 125, und ein Element 130, insbesondere ein Gehäuseeinsatz, das/der radial zwischen dem Verdichterrad 110 und dem Verdichtergehäuse 125 angeordnet ist. Wie in Figur 1 beispielhaft dargestellt ist, ist das Element 130, insbesondere der Gehäuseeinsatz, typischerweise derart konfiguriert um im eingebauten Zustand einen ringförmigen, den Hauptströmungskanal umgebenden Stabilisatorkanal 135 zu bilden. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass unter einem ringförmigen Stabilisatorkanal ein Kanal zu verstehen ist, der eine um den Hauptströmungskanal herum angeordnete ringförmige Struktur ausbildet. Die ringförmige Struktur kann eine beliebige innere Konturwandgeometrie haben. Beispielsweise kann der Stabilisatorkanal ringförmig ausgebildet sein, wobei eine oder beide inneren Konturwände (d.h. die radial innen liegende Konturwand des Stabilisatorkanals und/oder die radial außen liegende Konturwand des Stabilisatorkanals) gewellt sein können, oder eine andersartig strukturierte innere Konturwandgeometrie aufweisen können. As shown by way of example in FIG. 1, the compressor 100 comprises a compressor wheel 110 rotatable about an axis 111, a main flow passage 120 for supplying a medium to be compressed to the compressor wheel 110, an outer compressor housing 125, and an element 130, in particular one Housing insert, which is arranged radially between the compressor 110 and the compressor housing 125. As shown by way of example in FIG. 1, the element 130, in particular the housing insert, is typically configured in such a way as to be annular when installed and surrounding the main flow passage Stabilizer channel 135 to form. In this connection, it should be noted that an annular stabilizer channel means a channel which forms an annular structure arranged around the main flow channel. The annular structure may have any inner contour wall geometry. For example, the stabilizer channel may be annular, with one or both inner contour walls (ie the radially inner contour wall of the stabilizer channel and / or the radially outer contour wall of the stabilizer channel) may be wavy, or may have a differently structured inner contour wall geometry.
[0014] Gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen des Verdichters 100, sind in dem Stabilisatorkanal 135 eine Anzahl V von V > mco + B identischen Streben 140 vorgesehen, die umfangsperiodisch angeordnet sind. Dabei entspricht mco der betragsmäßig kleinsten Umfangsordnung aller nicht ausbreitungsfähigen akustischen Moden, und B entspricht der Anzahl der Rotorblätter des Verdichterrads. According to embodiments of the compressor 100 described herein, in the stabilizer channel 135 there are provided a number V of struts 140 identical to V> m co + B which are circumferentially arranged periodically. In this case, m co corresponds to the smallest circumferential order of all non-propagatable acoustic modes, and B corresponds to the number of rotor blades of the compressor wheel.
[0015] Somit wird durch die hierin beschriebenen Ausführungsformen, insbesondere durch das Vorsehen einer Mindestanzahl identischer, umfangsperiodisch angeordneter Streben im Stabilisatorkanal, ein verbesserter Verdichter bereitgestellt, der, im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Verdichtern, eine geringere Geräusch- und Schwingungsentwicklung aufweist. Beispielsweise kann die Mindestanzahl Vmin der identischen Streben Vmin > 23 sein. Damit ermöglichen die hierin beschrieben Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verdichters vorteilhafterweise eine Wiederherstellung eines einfachen akustischen Feldes, so dass gegebenenfalls vorteilhafterweise wandbündige Schalldämpfer (WSD) in den Hauptströmungskanal eingebaut werden können. [0016] Demnach wird mit den hierin beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verdichters ein Verdichter bereitgestellt, der leiser, billiger, leichter, effizienter und kompakter ausgeführt werden kann als derzeit bekannte Verdichter. [0017] Wie in Figur 1 beispielhaft dargestellt ist, ist der Stabilisatorkanal 135 im Innern des Verdichtergehäuses 125 als ringförmiger Zirkulationsraum ausgebildet, welcher den Hauptströmungskanal radial umschließt und welcher sich vom Ansaugbereich 113 bis zu einer zumindest teilweise umlaufenden Zirkulationsöffnung 114 im Bereich der Laufschaufeln des Verdichterrades 110 erstreckt. Typischerweise ist der Zirkulationsraum über zwei Öffnungen zum Hauptströmungskanal hin geöffnet. Stromauf des Verdichterrads kann eine radiale Eintrittsöffnung (nicht dargestellt) angeordnet sein und stromab der Eintrittskante des Verdichterrades und im Überdeckungsbereich zu dessen Einlauf kann die Zirkulationsöffnung 114 angeordnet sein. Somit ist der Stabilisatorkanal 135 mit dem Hauptströmungskanal 120 aerodynamisch verbunden. Thus, by the embodiments described herein, and in particular by the provision of a minimum number of identical circumferentially arranged struts in the stabilizer channel, an improved compressor is provided which, as compared to compressors known in the art, has less noise and vibration development , For example, the minimum number Vmin of the identical struts V m can be in> 23. In this way, the embodiments of the compressor according to the invention described herein advantageously make it possible to restore a simple acoustic field, so that optionally wall-mounted silencers (WSD) can advantageously be installed in the main flow channel. Accordingly, with the embodiments of the compressor according to the invention described herein, a compressor is provided which can be made quieter, cheaper, lighter, more efficient and more compact than currently known compressors. As shown by way of example in Figure 1, the stabilizer channel 135 is formed in the interior of the compressor housing 125 as an annular circulation space which radially encloses the main flow channel and which extends from the intake 113 to an at least partially circulating circulation opening 114 in the region of the blades of the compressor wheel 110 extends. Typically, the circulation space is opened via two openings to the main flow channel. Upstream of the compressor wheel can be arranged a radial inlet opening (not shown) and downstream of the leading edge of the compressor wheel and in the overlap area to the inlet, the circulation opening 114 may be arranged. Thus, the stabilizer passage 135 is aerodynamically connected to the main flow passage 120.
[0018] Zwischen den umlaufenden Öffnungen ist der Zirkulationsraum durch eine ringförmige Konturwand 115 gegen den Hauptströmungskanal abgegrenzt, wie es beispielhaft in Figur 1 dargestellt ist. Die Konturwand 115 kann beispielsweise eine Wand des Elements 130 sein, insbesondere des Gehäuseeinsatzes, der dazu ausgebildet ist, um im eingebauten Zustand den ringförmigen, den Hauptströmungskanal umgebenden Stabilisatorkanal 135 zu bilden. Wie in Figur 1 dargestellt ist, sind die Streben 140 typischerweise mit einer der Kontourwand 115 gegenüberliegenden Oberfläche, d.h. einer Innenwand des Stabilisatorkanals verbunden. Between the peripheral openings of the circulation space is delimited by an annular contour wall 115 against the main flow channel, as shown by way of example in Figure 1. The contour wall 115 can be, for example, a wall of the element 130, in particular of the housing insert, which is designed to form the annular, the main flow channel surrounding stabilizer channel 135 in the installed state. As shown in Figure 1, the struts 140 are typically with a surface opposite the contour wall 115, i. an inner wall of the stabilizer channel connected.
[0019] Insbesondere kann der Stabilisatorkanal 135 achssymmetrisch ausgeführt sein, zum Beispiel symmetrisch um die Achse 111 des drehbaren Verdichterrads 110. Mit anderen Worten, der Stabilisatorkanal 135 kann derart ausgebildet sein, um einen achssymmetrisch Strömungs- rezirkulationskanal auszubilden, wobei der Strömungsrezirkulationskanal durch regelmäßig angeordnete, in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandete, identische Streben unterbrochen ist. In particular, the stabilizer channel 135 may be designed to be axisymmetric, for example symmetrically about the axis 111 of the rotatable compressor wheel 110. In other words, the stabilizer channel 135 may be designed to provide an axisymmetric flow. Form recirculation channel, wherein the flow recirculation channel is interrupted by regularly arranged, equally spaced in the circumferential direction, identical struts.
[0020] Beispielsweise können die im Stabilisatorkanal 135 angeordneten Streben 140 integral mit dem Element 130, insbesondere dem Gehäuseeinsatz, ausgeführt sein. Mit anderen Worten, das die Streben umfassende Element 130, insbesondere der Gehäuseeinsatz, kann einstückig, z.B. als Gussteil ausgeführt sein. For example, arranged in the stabilizer channel 135 struts 140 may be integral with the element 130, in particular the housing insert executed. In other words, the strut-comprising element 130, in particular the housing insert, may be made in one piece, e.g. be executed as a casting.
[0021 ] Gemäß einer Ausführungsform die mit anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden kann, sind alle Abstände in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Streben der Anzahl V von Streben 140 identisch. Ferner, können die Streben 140 symmetrisch um die Achse 111 des drehbaren Verdichterrads 110 angeordnet sein, wie es beispielhaft in Fig. 1 dargestellt ist. Eine derartige Ausführung kann besonders vorteilhaft hinsichtlich einer geringeren Geräusch- und Schwingungsentwicklung sein. According to an embodiment that can be combined with other embodiments described herein, all circumferential spacing between adjacent struts of the number V of struts 140 are identical. Furthermore, the struts 140 may be arranged symmetrically about the axis 111 of the rotatable compressor wheel 110, as shown by way of example in FIG. 1. Such an embodiment may be particularly advantageous in terms of a lower noise and vibration development.
[0022] Zum besseren Verständnis der hierin beschriebenen Ausführungsformen wird im Folgenden kurz auf die der Erfindung zugrunde liegende Theorie eingegangen. [0023] Zur Erläuterungszwecken sind in den Figuren 2a und 2b schematisch zwei unterschiedliche Positionen des im Hauptströmungskanal angeordneten drehbaren Verdichterrads 110 relativ zu im Stabilisatorkanal angeordneten Streben 140 dargestellt. Insbesondere zeigt die Figur 2a die Rotorblätter 112 des Verdichterrads 110 in einer ersten Position (t, Θ) und Figur 2b zeigt die Rotorblätter 112 des Verdichterrads 110 in einer zweiten Position (t+At, Θ+ΔΘ). Zur Einfachheit sind in den Figuren 2a und 2b nur drei Rotorblätter des Verdichterrads 110 und sieben in dem Stabilisatorkanal angeordnete Streben 140 dargestellt. Der Punkt O entspricht einem Beobachtungspunkt und Ω entspricht der Rotationsgeschwindigkeit des Verdichterrads in Umdrehungen pro Sekunde. For a better understanding of the embodiments described herein, the theory underlying the invention will be discussed briefly below. For explanatory purposes, two different positions of the arranged in the main flow channel rotatable compressor wheel 110 are shown relative to arranged in the stabilizer channel struts 140 in Figures 2a and 2b schematically. In particular, FIG. 2a shows the rotor blades 112 of the compressor wheel 110 in a first position (t, Θ) and FIG. 2b shows the rotor blades 112 of the compressor wheel 110 in a second position (t + At, Θ + ΔΘ). For simplicity, only three rotor blades of the compressor wheel 110 and seven struts 140 arranged in the stabilizer channel are shown in FIGS. 2a and 2b. The point O corresponds to an observation point and Ω corresponds to the rotational speed of the compressor wheel in revolutions per second.
[0024] Wie aus den Figuren 2a und 2b hervorgeht, bewegt sich das Verdichterrad bei einer Rotation um dessen Rotationsachse von einer ersten Position PI zu einem ersten Zeitpunkt t und einem ersten Winkel Θ zu einer zweiten Position P2 zu einem zweiten Zeitpunkt t+At und einem zweiten Winkel Θ+ΔΘ. Aufgrund der umfangsperiodischen Anordnung der Streben 140 erfährt der Beobachtungspunkt O in der ersten Position PI und in der zweiten Position P2 den gleichen Druck. As can be seen from Figures 2a and 2b, the compressor moves in a rotation about the axis of rotation of a first position PI at a first time t and a first angle Θ to a second position P2 at a second time t + At and a second angle Θ + ΔΘ. Due to the circumferential periodic arrangement of the struts 140, the observation point O experiences the same pressure in the first position PI and in the second position P2.
[0025] Das akustische Feld in einem Kanal mit kreisförmigem Querschnitt wird durch die Wellengleichung in zylindrischen Koordinaten beschrieben, dessen Lösungen unendliche Summen von Bessel-Funktionen sind. Wenn man das Druckfeld für die Position 1 aufstellt und dem Druckfeld in Position 2 gleichsetzt, erhält man folgende Gleichung: The acoustic field in a channel of circular cross-section is described by the wave equation in cylindrical coordinates whose solutions are infinite sums of Bessel functions. If you set up the pressure field for position 1 and equate it to the pressure field in position 2, you get the following equation:
Figure imgf000011_0001
Figure imgf000011_0001
[0026] Dabei entspricht B der Anzahl der Rotorblätter des Verdichterrads, kx entspricht der axialen Wellenzahl, x entspricht der axialen Koordinate, A mn entspricht der Wellenamplitude, j entspricht der Ordnung der Harmonischen, i bezeichnet die komplexe Schreibweise, m entspricht der Umfangsordnung der akustischen Mode, wobei m eine beliebige natürliche Zahl (inklusive 0) sein kann, Jm entspricht der Bessel-Funktion erster Gattung der Ordnung m, und omn mit n>0 ist die (n + l)-te Wurzel der ersten Ableitung von Jm. Where B corresponds to the number of rotor blades of the compressor wheel, k x corresponds to the axial wave number, x corresponds to the axial coordinate, A mn corresponds to the wave amplitude, j corresponds to the order of the harmonics, i denotes the complex notation, m corresponds to the circumferential order of acoustic mode, where m is an arbitrary natural number may be (including 0), J m represents the Bessel function of the first kind of order m, and o mn with n> 0, the (n + l) th root of the first derivative of J m .
[0027] Aus dieser Gleichung folgt, dass nur akustische Moden der Umfangsordnung m = k- V+j-B angeregt werden können, wobei k eine beliebige natürliche Zahl ist (inklusive 0) und V die Anzahl von Streben darstellt. Dies ist auch als Tyler-Sofrin-Regel bekannt. Ohne Stabilisatorkanal, auch Rezirkulationskanal genannt, ist die dominierende Mode typischerweise von der Ordnung (j-B, 0). Die dominierenden tonalen Frequenzen werden als fundamentale (j ' = 1) Blatt-Durchgangsfrequenz („blade passing frequency" BPF = Β Ω.) und deren Harmonische ) B Q. der Ordnung (j-\) mit j > 1 bezeichnet. From this equation it follows that only acoustic modes of Circumference m = k- V + jB can be excited, where k is any natural number (including 0) and V represents the number of struts. This is also known as the Tyler-Sofrin Rule. Without a stabilizer channel, also called recirculation channel, the dominating mode is typically of order (jB, 0). The dominating tonal frequencies are referred to as the fundamental (j ' = 1) blade passing frequency (BPF = ΒΩ) and their harmonics) BQ of the order (j-) with j> 1.
[0028] In der Praxis wird die höchste Frequenz, die von Interesse ist, durch fmax =j -i?-QmaX bestimmt, wobei Qmax typischerweise die maximale Drehzahl darstellt. Wenn die so bestimmte höchste Frequenz fmax den hörbaren Bereich übersteigt, wäre eine alternative Möglichkeit, eine maximale Frequenz von fmax = 20kHz zu wählen. Für einen bestimmten Einströmungskanalradius Ro , eine statische Temperatur T, ein Verhältnis der spezifischen Wärme des Arbeitsgases γ, Volumenstrom V, Hauptströmungskanalquerschnittsfläche A = 7r Ro2, Gaskonstante R, Schallgeschwindigkeit c, und Machzahl Ma, breitet sich eine bestimmte Mode (m, n) nicht aus, wenn die Wurzel der ersten Ableitung von Jm größer ist als der Grenzwert: In practice, the highest frequency of interest is determined by fmax = j -i--Q m a X , where Q max is typically the maximum speed. If the maximum frequency f max thus determined exceeds the audible range, an alternative possibility would be to choose a maximum frequency of fmax = 20 kHz. For a given Einströmungskanalradius Ro, a static temperature T, a ratio of the specific heat of the working gas γ, volume flow V, the main flow channel cross-sectional area A = 7r Ro 2, gas constant R, sound velocity c, and the Mach number Ma, a certain mode propagates (m, n) not satisfied if the root of the first derivative of J m is greater than the limit:
2nRofma/e
Figure imgf000012_0001
[0029] Die Variablen der oben aufgeführten Gleichungen können bei der Auslegung des Verdichters dem Design entsprechend ausgewählt werden. Um die akustische Feldstruktur im Hauptströmungskanal einzustellen kann die akustische Mode der betragsmäßig kleinsten Umfangsordnung (mco, 0) identifiziert werden, für welche der zugehörige Wert von GmCo,o größer ist als Gco .
2nRof ma / e
Figure imgf000012_0001
The variables of the equations listed above may be selected according to the design of the compressor. In order to adjust the acoustic field structure in the main flow channel, the acoustic mode of the absolute smallest order of magnitude (m co , 0) can be identified, for which the corresponding value of G mC o, o is greater than Gco.
[0030] Gemäß den hierin beschriebenen Ausführungsformen wird die Anzahl V von Streben, die im Stabilisatorkanal vorgesehen sind gemäß der Formel V > mco + jB ausgewählt. Dabei entspricht mco der betragsmäßig kleinsten Umfangsordnung aller nicht ausbreitungsfähigen akustischen Moden, j entspricht der Ordnung der Harmonischen, und B entspricht der Anzahl der Rotorblätter des Verdichterrads. According to the embodiments described herein, the Number V of struts provided in the stabilizer channel are selected according to the formula V> m co + jB. In this case, m co corresponds to the smallest circumferential order of all non-propagatable acoustic modes, j corresponds to the order of the harmonics, and B corresponds to the number of rotor blades of the compressor wheel.
[0031] Somit sind vorteilhafterweise alle außer der k = O-Mode (d.h. die Moden der Ordnung (j -B, n)) im Bereich oberhalb des Grenzwerts Gco und somit nicht ausbreitungsfähig. Als Ergebnis bleiben daher nur die typischerweise dominierende Mode (j -B, 0) und gegebenenfalls einige Moden der Ordnungsarten (j -B, n> 0) übrig. Somit kann mit den hierin beschriebenen Ausführungsformen eine akustische Situation hergestellt werden, die im Wesentlichen der akustischen Situation eines Verdichters ohne Rezirkulationskanal entspricht. Dies hat den Vorteil, dass für die hierin beschriebenen Ausführungsformen ein einfaches akustisches Feld hergestellt werden kann, so dass zusätzliche akustische Liner oder akustische Resonatoren (im Allgemeinen WSD) effektiv angewendet werden können. Beispielsweise können in den hierin beschriebenen Ausführungsformen akustische Liner oder akustische Resonatoren in einem dem Hauptströmungskanal zugewandten Bereich angeordnet werden. [0032] Gemäß einer Ausführungsform, die mit anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden kann, können die Streben 140 in Umfangsrichtung um einen Winkel α gekippt sein, wie es beispielhaft in Figur 3 dargestellt ist. Alternativ oder zusätzlich können die Streben 140 in Umfangsrichtung gekrümmt sein, wie es beispielhaft in Figur 5 gezeigt ist. Dies kann sich vorteilhaft auf eine geringere Geräusch- und Schwingungsentwicklung auswirken. Thus, advantageously all except the k = O mode (ie the modes of order (j -B, n)) in the range above the threshold value G co and thus not capable of propagation. As a result, only the typically dominating mode (j -B, 0) and possibly some modes of order types (j -B, n> 0) remain. Thus, with the embodiments described herein, an acoustic situation can be established that substantially corresponds to the acoustic situation of a compressor without a recirculation channel. This has the advantage that a simple acoustic field can be produced for the embodiments described herein, so that additional acoustic liners or acoustic resonators (generally WSD) can be effectively used. For example, in the embodiments described herein, acoustic liners or acoustic resonators may be disposed in an area facing the main flow channel. According to an embodiment that may be combined with other embodiments described herein, the struts 140 may be circumferentially tilted at an angle α, as exemplified in FIG. Alternatively or additionally, the struts 140 may be curved in the circumferential direction, as shown by way of example in FIG. This can have an advantageous effect on a lower noise and vibration development.
[0033] Gemäß einer weiteren Ausführungsform, die mit anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden kann, können die Streben relativ zur Richtung der Achse 111 des drehbaren Verdichterrads 110 um einen Winkel ß geneigt sein, wie es beispielhaft in Figur 4 dargestellt ist. Dies kann zu einer alternativen oder zusätzlichen vorteilhaften Reduktion der Geräusch- und Schwingungsentwicklung führen. According to another embodiment, which may be combined with other embodiments described herein, the struts may be relative to the direction of the axis 111 of the rotatable compressor wheel 110 be inclined by an angle ß, as shown by way of example in Figure 4. This can lead to an alternative or additional advantageous reduction of the noise and vibration development.
[0034] Gemäß einer weiteren Ausführungsform, die mit anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden kann, können die Streben 140 derart angeordnet sein, dass in axialer Blickrichtung zwischen benachbarten Streben ein für das Medium ungehinderter Strömungsfreiraum 150 vorhanden ist, wie es beispielsweise in Fig. 5 dargestellt ist. Mit anderen Worten, die Streben 140 können in Umfangsrichtung so angeordnet sein, dass sie sich in axialer Blickrichtung nicht überlappen. Alternativ oder zusätzlich können die Streben derart angeordnet sein, dass diese in Richtung der Achse (111) des drehbaren Verdichterrads (110) gekippt sind. According to a further embodiment, which can be combined with other embodiments described herein, the struts 140 may be arranged such that in the axial direction of view between adjacent struts a fluid free space 150 is provided for the medium, as shown for example in FIG. 5 is shown. In other words, the struts 140 may be arranged circumferentially so as not to overlap in the axial direction. Alternatively or additionally, the struts may be arranged such that they are tilted in the direction of the axis (111) of the rotatable compressor wheel (110).
[0035] In den Figuren 6a - 6d, sind verschiedene mögliche Querschnitte der Streben dargestellt. Beispielsweise können die Streben 140 einen kreisförmigen Querschnitt oder einen elliptischen Querschnitt aufweisen, wie es beispielhaft in den Figuren 6a und 6b gezeigt ist. Alternativ können die Streben 140 einen dreieckigen Querschnitt oder einen rautenförmigen Querschnitt aufweisen, wie es beispielhaft in den Figuren 6c und 6d dargestellt ist. Die in den Figuren 6a - 6d dargestellte Strebenquerschnitte können sich über die gesamte Länge der Strebe erstrecken. Alternativ können sich die in den Figuren 6a - 6d dargestellten Strebenquerschnitte auf einen bestimmten Längenbereich der Streben beschränken, beispielsweise können die Streben so konfiguriert sein, dass ein kreisförmiger Querschnitt in einen elliptischen Querschnitt übergeht. In the figures 6a - 6d, various possible cross sections of the struts are shown. For example, the struts 140 may have a circular cross section or an elliptical cross section, as shown by way of example in FIGS. 6a and 6b. Alternatively, the struts 140 may have a triangular cross-section or a diamond-shaped cross-section, as shown by way of example in FIGS. 6c and 6d. The strut cross sections illustrated in FIGS. 6a-6d can extend over the entire length of the strut. Alternatively, the strut cross sections shown in FIGS. 6a-6d may be limited to a certain length range of the struts, for example, the struts may be configured such that a circular cross section merges into an elliptical cross section.
[0036] Obwohl Figur 1 einen Radial-Verdichter zeigt, ist die vorliegende Erfindung, wie eingangs erwähnt, nicht auf einen Radial-Verdichter beschränkt, sondern kann auch auf Axial-Verdichter angewendet werden. Beispielsweise kann auch ein Axial-Verdichter ein wie hierin beschriebenes Element aufweisen, insbesondere einen Gehäuseeinsatz, der einen Stabilisatorkanal mit einer Anzahl V von V > mco + jB identischen Streben aufweist, die umfangsperiodisch angeordnet sind. Although Figure 1 shows a radial compressor, the present invention, as mentioned above, is not limited to a radial compressor, but can also be applied to axial compressor. For example, an axial compressor may also be as described herein Element, in particular a housing insert having a stabilizer channel with a number V of V> m co + jB identical struts, which are circumferentially arranged periodically.
[0037] Demnach werden bei den hierein beschriebenen Ausführungsformen, bei der Auslegung des Verdichters, insbesondere bei der Auslegung der Streben im Stabilisatorkanal, vorteilhafterweise Strukturen im Hauptströmungskanal berücksichtigt, so dass eine Optimierung des Verdichters hinsichtlich einer Reduktion von Geräusch- und Schwingungsentwicklung ermöglicht wird. Mit anderen Worten, bei der Auswahl der im Stabilisatorkanal angeordneten Strebenanzahl V gemäß der Formel V > mco + jB werden vorteilhafterweise die Strukturen im sekundären Strömungsfeld (d.h. im Stabilisatorkanal) mit den Strukturen im Hauptströmungskanal verknüpft. Im Gegensatz dazu wird im Stand der Technik die Anzahl von Streben lediglich aufgrund strukturmechanischer Überlegungen festgelegt. Dies führt zu einer Streuung der akustischen Moden und einer Zerstörung des sonst einfachen akustischen Feldes, was bei den hierin beschrieben Ausführungsformen im Wesentlichen verhindert werden kann. Accordingly, in the embodiments described herein, in the design of the compressor, in particular in the design of the struts in the stabilizer channel, advantageously structures in the main flow channel are taken into account, so that an optimization of the compressor with respect to a reduction of noise and vibration development is made possible. In other words, in the selection of the strut number V arranged in the stabilizer channel according to the formula V> m co + jB, the structures in the secondary flow field (ie in the stabilizer channel) are advantageously linked to the structures in the main flow channel. In contrast, in the prior art, the number of struts is determined solely for structural mechanics considerations. This leads to a scattering of the acoustic modes and a destruction of the otherwise simple acoustic field, which can be substantially prevented in the embodiments described herein.
[0038] Demnach kann durch die Verwendung eines hierein beschriebenen Radial- oder Axial-Verdichters vorteilhafterweise ein Abgasturbolader bereitgestellt werden, der leiser, billiger, leichter, effizienter und kompakter ist als derzeit bekannte Abgasturbolader. Accordingly, by the use of a radial or axial compressor described herein advantageously, an exhaust gas turbocharger may be provided which is quieter, cheaper, lighter, more efficient and more compact than currently known exhaust gas turbochargers.
BEZUGZEICHENLISTE LIST OF REFERENCE NUMBERS
100 Verdichter 100 compressors
110 Verdichterrad  110 compressor wheel
111 Rotationsachse des Verdichterrads  111 rotation axis of the compressor wheel
112 Rotorblätter  112 rotor blades
113 Ansaugbereich  113 intake area
114 Zirkulationsöffhung  114 Circulation opening
115 ringförmige Konturwand  115 annular contour wall
120 Hauptströmungskanal  120 main flow channel
125 Verdichtergehäuse  125 compressor housing
130 Element/ Gehäuseeinsatz  130 element / housing insert
135 Stabilisatorkanal  135 stabilizer channel
140 Streben  140 struts
150 Strömungsfreiraum  150 flow clearance

Claims

ANSPRUCHE
Verdichter (100) eines Abgasturboladers, umfassend: A compressor (100) of an exhaust gas turbocharger, comprising:
ein um eine Achse (111) drehbares Verdichterrad (110), einen Hauptströmungskanal (120) zum Zuführen eines zu verdichtenden Mediums auf das Verdichterrad (110),  a compressor wheel (110) rotatable about an axis (111), a main flow passage (120) for supplying a medium to be compressed to the compressor wheel (110),
ein äußeres Verdichtergehäuse (125), und  an outer compressor housing (125), and
ein Element (130), das radial zwischen dem Verdichterrad (110) und dem Verdichtergehäuse (125) angeordnet ist, wobei das Element (130) konfiguriert ist um im eingebauten Zustand einen ringförmigen, den Hauptströmungskanal umgebenden Stabilisatorkanal (135) zu bilden, wobei in dem Stabilisatorkanal (135) eine Anzahl (V) von V > mco + B identischen Streben (140) vorgesehen ist, die umfangsperiodisch angeordnet sind, wobei mco die betragsmäßig kleinste Umfangsordnung aller nicht ausbreitungsfähigen akustischen Moden bei der ersten Blatt- Durchgangsfrequenz ist, und wobei B die Anzahl der Rotorblätter des Verdichterrads ist. a member (130) disposed radially between the compressor wheel (110) and the compressor housing (125), wherein the member (130) is configured to form an annular stabilizer passage (135) surrounding the main flow passage when installed; the stabilizer channel (135) is provided with a number (V) of struts (140) identical to V> m co + B arranged circumferentially, where m co is the absolute minimum order of all non-propagating acoustic modes at the first sheet pass frequency, and B is the number of rotor blades of the compressor wheel.
2. Verdichter (100) nach Anspruch 1, wobei alle Abstände in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Streben der Anzahl (V) von Streben (140) identisch sind. A compactor (100) according to claim 1, wherein all circumferential distances between adjacent struts are equal to the number (V) of struts (140).
3. Verdichter (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Streben (140) symmetrisch um die Achse (111) des drehbaren Verdichterrads (110) angeordnet sind. 3. The compressor (100) according to claim 1 or 2, wherein the struts (140) are arranged symmetrically about the axis (111) of the rotatable compressor wheel (110).
4. Verdichter (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Streben in Umfangsrichtung um einen Winkel (a) gekippt sind. Verdichter (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Streben relativ zur Richtung der Achse (111) des drehbaren Verdichterrads (110) um einen Winkel (ß) geneigt sind, und/oder wobei die Streben so angeordnet sind, dass die Streben in Richtung der Achse (111) des drehbaren Verdichterrads (110) gekippt sind. 4. compressor (100) according to one of claims 1 to 3, wherein the struts are tilted in the circumferential direction by an angle (a). A compressor (100) according to any one of claims 1 to 4, wherein the struts are inclined relative to the direction of the axis (111) of the rotatable compressor wheel (110) by an angle (β), and / or wherein the struts are arranged so that Struts in the direction of the axis (111) of the rotatable compressor wheel (110) are tilted.
Verdichter (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Streben (140) in Umfangsrichtung gekrümmt sind. The compressor (100) according to any one of claims 1 to 5, wherein the struts (140) are curved in the circumferential direction.
Verdichter (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Streben (140) einen kreisförmigen Querschnitt oder einen elliptischen Querschnitt oder einen dreieckigen Querschnitt oder einen rautenförmigen Querschnitt aufweisen. A compressor (100) according to any one of claims 1 to 6, wherein the struts (140) have a circular cross section or an elliptical cross section or a triangular cross section or a diamond shaped cross section.
Verdichter (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Streben (140) derart angeordnet sind, dass in axialer Blickrichtung zwischen benachbarten Streben ein für das Medium ungehinderter Strömungsfreiraum (150) vorhanden ist. Compressor (100) according to any one of claims 1 to 7, wherein the struts (140) are arranged such that in the axial direction of view between adjacent struts a medium for the flow unhindered clearance (150) is present.
Verdichter (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Verdichter ein Radial-Verdichter oder ein Axial -Verdichter ist. A compressor (100) according to any one of claims 1 to 8, wherein the compressor is a radial compressor or an axial compressor.
Abgasturbolader, umfassend einen Verdichter nach einem vorangehenden Ansprüche 1-9. Exhaust gas turbocharger, comprising a compressor according to any one of the preceding claims 1-9.
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