用于径向压缩机的扩散器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于径向压缩机的扩散器，带有由第一侧壁和第二侧壁来限定的流动通道、带有大量至少部分布置在流动通道中的扩散器叶片的扩散器叶片环，其中，扩散器叶片中的每个具有压力侧和吸气侧，带有大量扩散道，其中，这些扩散道在大量扩散器叶片的各两个相邻的扩散器叶片之间构成，带有循环开口，其中，这些循环开口中的每个将流动通道与扩散腔连接，其中，一个扩散道关联有至少两个循环开口，且其中，关联于扩散道的循环开口与关联于相同扩散道的另一循环开口或与关联于另一扩散道的循环开口经由扩散腔被流体连接。

Diffuser for radial compressor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于径向压缩机的扩散器
本专利技术涉及一种用于径向压缩机的扩散器(Diffusor)。径向压缩机的名称在下面同样包括带有压缩机叶轮(Verdichterlaufrad)的轴向流入和径向流出的所谓的混流式压缩机。此外，本专利技术的应用领域同样延伸到带有压缩机叶轮的纯径向的或对角线的流入或流出的压缩机。此外，本专利技术涉及一种用于径向压缩机的扩散器，其中，径向压缩机可被使用在涡轮增压器中，且其中，涡轮增压器可具有轴向涡轮机或径向涡轮机或所谓的混流式涡轮机。
技术介绍
由现有技术已知用于使用在用于涡轮增压器应用的径向压缩机中的扩散器。在径向压缩机中，首先经由前置于扩散器的压缩机叶轮(Verdichterrad)流体(例如空气)被轴向吸入且在压缩机叶轮中被加速且被预压缩。在此，流体被供应以压力、温度和动能形式存在的能量。在压缩机叶轮的出口处存在高的流动速度。经加速且经压缩的空气切向地在扩散器的方向上离开压缩机叶轮。在扩散器中，经加速的空气的动能被转换成压力。这通过在扩散器中的流动的减速进行。通过径向的扩大，扩散器的流动横截面被增大。因此，流体被减速且压力被建立。为了在带有径向压缩机的涡轮增压器中达到尽可能高的压力比，在其中所使用的扩散器可设有叶片(Beschaufelung)。DE102008044505指出了一个对于叶片式扩散器而言的例子。由现有技术已知的带有叶片的扩散器通常构造成带有叶片的径向平行壁式的扩散器，如例如在US4,131,389中所指出的那样。为了在给定的总压力比的情形中达到更高的压缩机效率，在扩散器中的流动可被更强地减速。在蜗旋中的流动速度由此被降低，由此壁摩擦损失减少且压缩机级的效率被改善。由现有技术已知如下，即，带有径向侧壁发散的扩散器的使用在相同结构长度的情形中相对平行壁式的扩散器允许更强的减速。对于给定的工作点而言的在扩散器中通过几何形状变化可实现的减速或者压力提高然而受限制，因为其在太强减速的情形中由于在扩散器中的边界层分离(Grenzschichtablösung)产生流动不稳定性。因此，扩散器的稳定的运行范围的边界确定了在压缩机特征曲线中的压缩机的泵送极限的位置。如果作为平行壁式的扩散器的替代使用带有侧壁发散的扩散器(这样的扩散器例如在WO2012/116880A1中进行描述)，则虽然效率在相同压缩机压力比的情形中提高，然而同时对于给定的压缩机压力比而言泵送极限相对带有平行壁式扩散器的压缩机移动至更大的质量流。该效应是非期望的。压缩机特征曲线宽度由此被降低且该压缩机级对于在涡轮增压器中的使用而言的可使用性由此受限制。一种解决方案在于如下，即，叶片式扩散器的扩散器通道区段经由压力平衡开口与环形通道流体连接，以便于使得在由相邻扩散器叶片(Diffusorschaufel)构成的扩散器的各个扩散道(Diffusorpassage)之间的压力平衡成为可能。然而在该解决方案的情形中在使用压力平衡开口的情形下可能产生如下问题，即，环形通道和/或各个压力平衡开口阻塞，例如由于由压缩机去污或由处在含油的吸入空气中的颗粒构成的残余物和沉积物。这对压缩机的泵送极限具有负面影响且在极限情况中可能导致如下，即，被联接到扩散器处的发动机不可再被运行。由WO2016/102594已知一种用于径向压缩机的扩散器，在其中不出现上述问题。该扩散器具有由第一侧壁和第二侧壁构成的扩散器通道区段，其中，第一侧壁和第二侧壁在流动方向上至少部分彼此发散地布置。此外，扩散器包括带有一定数量的叶片的叶片环，其中，叶片至少部分布置在扩散器通道区段中，且其中，叶片中的每个具有压力侧(Druckseite)和吸气侧(Saugseite)。每个叶片的压力侧和吸气侧由该叶片的叶片前缘(Schaufeleintrittskante，有时称为叶片入口边缘)和叶片后缘(Schaufelaustrittskante，有时称为叶片出口边缘)来限定。此外，扩散器包括一定数量的压力平衡开口，其被加工到扩散器通道区段的两个侧壁中的至少一个中，其中，所述一定数量的压力平衡开口中的每个布置在叶片环的一个叶片的压力侧与相邻叶片的吸气侧之间。此外，扩散器包括环形通道，其布置在压力平衡开口之后，其中，环形通道与扩散器通道区段经由压力平衡开口被流体连接。环形通道可经由连接通道与压力腔(Druckplenum)相连接，由此流体可从压力腔流动到环形通道中，从而使得环形通道被以流体冲刷。这样的结构具有如下优点，即，经由构造成冲刷介质的从压力腔流动到环形通道中的流体围绕环形通道冲刷以流体，来自由于含油的吸入空气引起的积炭的可能的沉积物和残余物(其可能阻塞环形通道和压力平衡开口)被从环形通道中且进而同样地从压力平衡开口中冲刷出。
技术实现思路
本专利技术基于如下目的，即，如此地改进一种叶片式扩散器，即，其工作范围被增大。该目的通过一种带有在权利要求1中所说明的特征的扩散器来实现。本专利技术的有利的设计方案和改进方案在从属权利要求中进行说明。根据本专利技术的扩散器具有由第一侧壁和第二侧壁来限定的流动通道(Strömungskanal)；带有大量至少部分布置在流动通道中的扩散器叶片的扩散器叶片环(Diffusorschaufelkranz)，其中，扩散器叶片中的每个具有压力侧和吸气侧；大量扩散道，其中，这些扩散道在大量扩散器叶片的各两个相邻的扩散器叶片之间构成；和循环开口(Zirkulationsöffnung)，其中，这些循环开口中的每个将流动通道与扩散腔(Diffusorkavität)连接，且其中，一个扩散道关联有至少两个循环开口，其经由扩散腔被流体彼此连接。扩散道被理解为在两个彼此相邻的扩散器叶片之间的区域，其在入口侧通过叶片入口半径圆(Schaufeleintrittsradiuskreis，有时称为叶片进入半径圆)而在出口侧由叶片出口半径圆来确定。关联于扩散道的循环开口可在扩散道内被定位在扩散道之前或在扩散道之后。根据本专利技术的一种实施形式，关联于扩散道的循环开口在流动方向上布置在不同位置处。根据本专利技术的一种实施形式，关联于扩散道的循环开口在流动方向上并排地布置。根据本专利技术的一种实施形式，所有扩散道或扩散道中的仅一部分相应地关联有两个或多个循环开口，其经由扩散腔彼此相连接。根据本专利技术的一种实施形式，至少一个关联于扩散道的循环开口被定位在扩散道的最窄位置的上游且至少一个另外的关联于扩散道的循环开口被定位在扩散道的最窄位置的下游。根据本专利技术的一种实施形式，被定位在扩散道的最窄位置的上游的循环开口的数量大于或等于被定位在扩散道的最窄位置的下游的循环开口的数量。根据本专利技术的一种实施形式，被定位在扩散道的最窄位置的上游的循环开口中的至少一个在扩散道内布置在扩散器叶片的压力侧与相邻扩散器叶片的吸气侧之间。根据本专利技术的一种实施形式，被定位在扩散道的最窄位置的上游的循环开口中的至少一个在流动方向上被定位在扩散道的入口之前，其中，扩散道的入口通过叶片入口半径圆来确定。根据本专利技术的一种实施形式，被定位在扩散道的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于径向压缩机(1)的扩散器(2)，带有/n- 流动通道(3)，其由第一侧壁(4)和第二侧壁(5)来限定，/n- 带有大量扩散器叶片(6)的扩散器叶片环，所述扩散器叶片至少部分布置在所述流动通道中，其中，所述扩散器叶片中的每个具有压力侧(7)和吸气侧(8)，/n- 大量扩散道(13)，其中，这些扩散道在大量扩散器叶片的各两个相邻的扩散器叶片之间构成，和/n- 循环开口(11)，其中，这些循环开口中的每个将流动通道与扩散腔连接，其中，一个扩散道关联有至少两个循环开口，且其中，关联于一个扩散道的循环开口与另一关联于相同扩散道的循环开口或与关联于另一扩散道的循环开口经由扩散腔被流体连接。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170818 DE 102017118950.51.一种用于径向压缩机(1)的扩散器(2)，带有
-流动通道(3)，其由第一侧壁(4)和第二侧壁(5)来限定，
-带有大量扩散器叶片(6)的扩散器叶片环，所述扩散器叶片至少部分布置在所述流动通道中，其中，所述扩散器叶片中的每个具有压力侧(7)和吸气侧(8)，
-大量扩散道(13)，其中，这些扩散道在大量扩散器叶片的各两个相邻的扩散器叶片之间构成，和
-循环开口(11)，其中，这些循环开口中的每个将流动通道与扩散腔连接，其中，一个扩散道关联有至少两个循环开口，且其中，关联于一个扩散道的循环开口与另一关联于相同扩散道的循环开口或与关联于另一扩散道的循环开口经由扩散腔被流体连接。


2.根据权利要求1所述的扩散器，其特征在于，关联于扩散道的循环开口在流动方向上布置在不同位置处。


3.根据权利要求1所述的扩散器，其特征在于，关联于扩散道的循环开口在流动方向上并排地布置。


4.根据前述权利要求中任一项所述的扩散器，其特征在于，所述扩散道中的所有或仅一部分相应地关联有两个或多个循环开口，其经由所述扩散腔彼此相连接。


5.根据权利要求1所述的扩散器，其特征在于，至少一个关联于扩散道的循环开口被定位在所述扩散道的最窄位置的上游且至少一个另外的关联于所述扩散道的循环开口被定位在所述扩散道的最窄位置的下游。


6.根据权利要求5所述的扩散器，其特征在于，被定位在所述扩散道的最窄位置的上游的循环开口的数量大于或等于被定位在所述扩散道的最窄位置的下游的循环开口的数量。


7.根据权利要求5或6所述的扩散器，其特征在于，被定位在所述扩散道的最窄位置的上游的循环开口中的至少一个在所述扩散道内布置在扩散器叶片的压力侧与相邻扩散器叶片的吸气侧之间。


8.根据权利要求5或6所述的扩散器，其特征在于，被定位在所述扩散道的最窄位置的上游的循环开口中的至少一个在流动方向上被定位在所述扩散道的入口之前，其中，所述扩散道的入口通过叶片入口半径圆来确定。


9.根据权利要求5或6所述的扩散器，其特征在于，被定位在所述扩散道的最窄位置的上游的循环开口中的至少一个在所述扩散道内被定位在扩散器叶片的压力侧与相邻扩散器叶片的吸气侧之间且至少一个另外的被定位在所述扩散道的最窄位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：DB鲁施，R洪齐克，
申请(专利权)人：ABB涡轮系统有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH