Radialverdichter

Abstract

 Bei einem Radialverdichter mit einem dem Laufrad (1) nach­geschalteten, beschaufelten Diffusor (4, 4a, 4b) sollen die vor den Schaufeln (9, 10) des Radialleitschaufel­kranzes (11) auftretenden Verdichtungsstöße stabilisiert werden. Dazu werden die Schaufeln (9, 10) des Radialleit­schaufelkranzes (11) abwechselnd mit zwei unterschied­lichen Längen gefertigt und Schlitze (7a, 7b), die mit einem dahinterliegenden Speicherraum (8a, 8b) verbunden sind, so angeordnet, daß die Schlitze (7a, 7b) zumindest angenähert rechtwinklig vor den kurzen Schaufeln (9) ange­ordnet sind und sich bis seitlich neben die Schaufelvor­derkanten (10a) der nächstliegenden langen Schaufeln (10) erstrecken.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Radialverdichter ge­mäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Aus der US-PS 4,131,389 ist ein Radialverdichter mit einem dem Verdichter nachgeschalteten, beschaufelten Diffusor bekannt, wobei strömungseintrittsseitig des Radialleit­schaufelkranzes Schlitze in die Diffusorkanalwände einge­arbeitet sind und die Schlitze in hinter den Diffusor­kanalwänden angeordnete Speicherräume münden. Diese Ein­richtung hat den Zweck, eine Ablösung der Grenzschichten an den Diffusorschaufeln zu vermindern und hierdurch eine Reduktion der Pumpzone herbeizuführen.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in be­stimmten Betriebsbereichen auftretenden Verdichtungsstöße strömungseintrittsseitig des Radialleitschaufelkranzes zu stabilisieren und deren Auswirkungen auf das Kennfeld zu verringern.

[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schaufeln des Radialleitschaufelkranzes abwechselnd zwei unterschiedliche Längen aufweisen und die Schlitze zu­ mindest angenähert rechtwinklig vor den kurzen Schaufeln angeordnet sind und sich bis seitlich neben die Schaufel­vorderkante der nächstliegenden langen Schaufeln er­strecken. Es ist allgemein bekannt, daß ein in den Dif­fusor eines Radialverdichters eingesetzter Radialleit­schaufelkranz Auswirkungen auf die Pumpgrenze des Radial­verdichters hat. Dabei hat es sich als vorteilhaft er­wiesen, bei hochbelasteten Radialverdichtern die Schaufeln des Radialleitschaufelkranzes abwechselnd mit zwei unter­schiedlichen Längen zu fertigen. Bei einem dermaßen aus­gebildeten Radialleitschaufelkranz tritt aber, insbe­sondere bei hohen Einströmgeschwindigkeiten in den Radial­leitschaufelkranz (MACH größer eins) zumindest an den Schaufelvorderkanten der kurzen Leitradschaufeln ein Ver­dichtungsstoß auf. Das verlustbehaftete Hin- und Her­wandern des Verdichtungsstoßes, verursacht durch in­stationäre Abströmung aus dem Laufrad, wird durch die er­findungsgemäße Ausgestaltung abgebaut bzw. vermieden. Die zumindest angenähert rechtwinklig zu den Schaufeln ange­ordneten Schlitze (und dementsprechend auch annähernd rechtwinklig zur Strömung) verbinden den Diffusor mit zu­mindest einem hinter der Diffusorkanalwand angeordneten Speicherraum. Die Schlitze sind vorteilhaft in beide ge­genüberliegende Diffusorkanalwände eingearbeitet und ent­sprechend mit beidseitig der Diffusorkanalwände ange­ordneten ringförmigen Speicherräumen verbunden. Die beiden ringförmigen Speicherräume sind in einer Ausgestaltung der Erfindung zu einem zusammenhängenden Ringraum zusammen­geschlossen. In einer weiteren erfindungsgemäßen Aus­gestaltung sind die beiden Speicherräume in einzelne ge­geneinander abgeschottete Segmente unterteilt, wobei jedem Schlitz ein Segment zugeordnet ist. Diese spezielle Aus­bildung der Speicherräume ist abhängig von der Ausge­ staltung des jeweiligen Radialverdichters. Durch die er­findungsgemäße Ausbildung und Anordnung der Schlitze sowie der dahinterliegenden Speicherräume wird der Radialver­dichter in einem stabilen Arbeitsbereich gehalten, weil durch den teilweisen Abbau der Verdichtungsstöße die Kenn­feldbreite des Radialverdichters zunimmt.

[0005] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben ist.

[0006] Es zeigen:

Fig. 1 einen schematisch dargestellten Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Radialverdichter,

Fig. 2 einen Aufsichtsausschnitt auf den Radialleit­schaufelkranz mit den jeweils zugeordneten Schlitzen

Fig. 3 das Kennfeld eines erfindungsgemäß ausgestalteten Radialverdichters im Vergleich zu einem konventio­nellen Radialverdichter bei gestörter Zuströmung und

Fig. 4 das entsprechende Kennfeld bei ungestörter Zuströ­mung.

[0007] Das Laufrad 1 eines teilweisen dargestellten Radialver­dichters ist auf einer mit der Mittellinie 2 bezeichneten Welle befestigt. Das Laufrad 1 fördert den in den Radial­verdichter eintretenden Luftstrom 3 in einen Diffusor 4, der sich aus einem unbeschaufelten Diffusor 4a und einem beschaufelten Diffusor 4b zusammensetzt. In die Diffusor­ kanalwände 5, 6 sind Schlitze 7a, 7b eingearbeitet, die den Diffusorkanal 4 mit beidseits der Diffusorkanalwand 5, 6 angeordnten und den Diffusorkanal 4 ringförmig umgeben­den Speicherräumen 8, 9 verbinden.

[0008] Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Schaufeln 9, 10 des Radialleitschaufelkranzes 11 jeweils abwechselnd unter­schiedlich lang sind (kurze Schaufel 9; lange Schaufel 10­). Nahezu rechtwinklig der Schaufelvorderkante vor den kurzen Schaufeln 9 sind Schlitze 7a angeordnet, die sich bis seitlich neben die Schaufelvorderkante 10a erstrecken.

[0009] Das in Fig. 3 dargestellte Kennfeld (ausgezogene Linien) ist das eines konventionellen Radialverdichters bei ge­störter Zuströmung zu dem Radialverdichter und somit zu dem Radialleitschaufelkranz 11, also ohne speziell ange­ordnete Schlitze 7a, 7b sowie ohne dahinter angeordneten Speicherräumen 8a, 8b. Durch die Anwendung der Erfindung wird eine Kennlinienfelderweiterung erzielt, deren Größe durch den Anteil b1 definiert ist (gestrichelte Begrenzung des Kennfeldes).

[0010] Ein ähnliches Kennlinienfeld zeigt Fig. 4, wobei in diesem Kennfeld von einer ungestörten Zuströmung ausgegangen wird. Auch hier läßt sich durch die Anwendung der Er­findung eine Kennlinienerweiterung um das Maß b2 erzielen.

Ansprüche

1. Radialverdichter mit einem dem Laufrad (1) nachge­schalteten Diffusor (4, 4a, 4 b), wobei in zumindest einer Diffusorkanalwand (5, 6) Schlitze (7a, 7b) eingearbeitet sind, die den Diffusor (4, 4a, 4b) mit zumindest einem hinter der Diffusorkanalwand (5, 6) angeordneten Speicher­raum (8a, 8b) verbinden, wobei dem Diffusor (4) ein Ra­dialleitschaufelkranz (11) zugeordnet ist und die Schlitze (7a, 7b) strömungseintrittsseitg des Radialleitschaufel­kranzes (11) angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (9, 10) des Ra­dialleitschaufelkranzes (10) abwechselnd zwei unterschied­liche Längen aufweisen und die Schlitze (7a, 7b) zumindest angenähert rechtwinklig vor den kurzen Schaufeln (9) ange­ordnet sind und sich bis seitlich neben die Schaufelvor­derkanten (10a) einer jeweils benachbarten langen Schaufel (10) erstrecken.

Zeichnung