CZ2008205A3 - Cooling of turbocharger compressor critical parts - Google Patents

Abstract

Kompresorový stupen turbodmýchadla se skládá ze sání (13), kompresorového kola (1) usporádaného na hrídeli, ke kterému je prirazena vložka (5) kompresoru, nainstalovaná do spirální skríne (4), pricemž vložka muže být i integrální soucástí skríne (4). Na kompresorové kolo (1), které je opatrené vetším poctem lopatek dále navazuje bezlopatková cást (2) difuzoru, za níž navazuje lopatková cást (3) difuzoru. Kompresorový stupen má oddelen prostor pro pruchod stlaceného plynu a prostor pro chladící médium, který vymezuje levá bocní stena (6) a pravá bocní stena (7) bezlopatkové cásti (2) i lopatkové cásti (3) difuzoru a ne navazující levá a pravá komora (9 a 10), jenž jsou urceny pro pruchod chladícího média privádeného nebo odvádeného prípojkami (11 a 12) prívodu respektive odvodu chladícího média. Levá i pravá komora (9 a 10) jsou opatreny jednou prípojkou (11 a 12) prívodu respektive odvodu chladícího média.The compressor stage of the turbocharger consists of a suction (13), a compressor wheel (1) arranged on a shaft, to which a compressor insert (5) is mounted, installed in the spiral casing (4), the insert being also an integral part of the housing (4). The compressor wheel (1), which is provided with a larger number of blades, is followed by a bladeless part (2) of the diffuser, followed by a vane part (3) of the diffuser. The compressor stage has a separate space for the passage of compressed gas and a space for the coolant that defines the left side wall (6) and the right side wall (7) of the bladeless part (2) and the vane part (3) of the diffuser and not the adjacent left and right compartments ( 9 and 10), which are intended for the passage of cooling medium supplied or discharged through the cooling medium inlet and outlet connections (11 and 12). Both the left and right chambers (9 and 10) are provided with one connection (11 and 12) of the cooling medium inlet and outlet respectively.

Description

CHLAZENÍ KRITICKÝCH ČÁSTÍ KOMPRESORU TURBODMYCHADLACOOLING CRITICAL PARTS OF THE TURBO COMPRESSOR

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká chlazení kritických částí kompresorového stupně turbodmýchadla, který se skládá ze sání, kompresorového kola uspořádaného na hřídeli, ke kterému je přiřazena vložka kompresoru, nainstalovaná do spirální skříně, přičemž na kompresorové kolo, které je opatřené větším počtem lopatek, dále navazuje bezlopatková část difuzoru, za níž následuje lopatková část difuzoru.The invention relates to the cooling of critical parts of a compressor stage of a turbocharger comprising an intake, a compressor wheel arranged on a shaft to which a compressor insert is mounted in a spiral casing, the compressor wheel having a plurality of blades further connected by a bladeless part of the diffuser followed by the blade portion of the diffuser.

Stav technikyState of the art

Plnící turbodmychadlo je proudový stroj využívající k svému pohonu energii obsaženou ve výfukových plynech a slouží ke stlačování vzduchu, který je pak po ochlazení přiváděn do válce spalovacího pístového motoru. Skládá se ze dvou hlavních částí - kompresorové a turbínové. Kompresor stlačuje vzduch vstupující do motoru a výrazně tak zvyšuje jeho objemovou účinnost oproti klasickému nepřeplňovanému motoru. Kinetická energie plynu se přenáší na turbínu pohánějící kompresor. Turbína je roztáčena výfukovými plyny vystupujícími z motoru a je umístěna na společném hřídeli s kompresorem. S rozvojem měrných výkonů rostou i požadavky na poměrné stlačení vzduchu v kompresoru turbodmychadla. Úměrně stlačení roste i teplota stlačeného vzduchu, což je nevýhodné. Pro motory, znamená vyšší teplota plnícího vzduchu snížení účinnosti motoru. Tento problém se většinou řeší použitím mezichladiče stlačeného vzduchu (tzv.intercooler), který teplotu opět sníží. Stlačením plnícího vzduchu se dosáhne zvýšení hustoty vzduchu, zvýšení hmotnostní náplně válce, lepšího teplotního režimu, nižší produkce oxidů dusíku, lepších podmínek pro mazání válce a výfukové plyny mají nižší teplotu. Z pohledu konstrukce turbodmýchadla zvýšení stlačení a výstupní teploty doposud znamenalo pouze změnu materiálu oběžného kola, skříně a lopatkového difuzoru, pokud byl vdané sestavě používán. Současné konstrukce turbodmychadel používají radiální kolo kompresoru namontované na hřídeli uložené v ložiscích. Na opačném konci hřídele je upevněno oběžné kolo turbíny ať už axiálního nebo radiálního provedení. Oběžné kolo kompresoru je z vnější strany obemknuto statorovou částí tak, aby vůle mezi oběžným kolem a statorem byla co možná nejmenší, při zachování potřebné provozní bezpečnosti a spolehlivosti. Po průchodu oběžným kolem kompresoru vstupuje stlačený a ohřátý vzduch do difuzoru, který je obvykle tvořen stěnou skříněThe turbocharger is a turbocharger that uses the energy contained in the exhaust gas to drive it and compresses the air, which, after cooling, is supplied to the cylinder of the internal combustion piston engine. It consists of two main parts - compressor and turbine. The compressor compresses the air entering the engine and significantly increases its volumetric efficiency compared to a conventional non-turbocharged engine. The kinetic energy of the gas is transferred to the turbine driving the compressor. The turbine is rotated by the exhaust gases exiting the engine and is located on a common shaft with the compressor. As the specific performance develops, so does the requirement for proportional air compression in the turbocharger compressor. The temperature of the compressed air increases proportionally, which is disadvantageous. For engines, a higher charge air temperature means a reduction in engine efficiency. This problem is usually solved by using an intercooler to lower the temperature again. Compressed air compression results in increased air density, increased cylinder fill mass, improved temperature regime, lower nitrogen oxide production, improved cylinder lubrication conditions, and lower exhaust gas temperatures. From the point of view of the turbocharger design, the increase in compression and outlet temperature so far has only meant a change in the impeller material, housing and vane diffuser when used in the assembly. Current turbocharger designs use a shaft mounted shaft mounted compressor. At the opposite end of the shaft, the impeller of the turbine is mounted, whether axial or radial. The compressor impeller is encased on the outside by a stator part so that the clearance between the impeller and the stator is kept as low as possible while maintaining the necessary operational safety and reliability. After passing through the compressor impeller, compressed and heated air enters the diffuser, which is usually formed by the housing wall

4 4 4 4 4 4 · φ 4 t • 4 4 4 4 4 4 4 «4 * • 4 4444 4444 4 ·44 φ4 4 4 4 4 4 4 4 • 4 4 4 4 4 4 4 4 4 • 4 4444 4444 4 · 44 φ

4* 44«44444 * 44

4Φ44 44 4 «4 φφ kompresoru a protistěnou náležející k ložiskové skříni. V některých případech se do sestavy zařazuje lopatkový difuzor. Po průchodu difuzorem vzduch vchází do spirály kompresorové skříně a krátkým difuzorem přichází k výstupní přírubě, na kterou je pak připojen mezichladič a plnící potrubí spalovacího motoru. Kompresorová skříň bývá ve většině případů jednoplášťový odlitek. Někdy je používána dvouplášťová skříň, aby vnější povrchové teploty nepřesáhly dovolenou hodnotu (viz. například článek MTU's powewrful single-stage performer for four-strokes, Worldwide Turbocharger Guide, August/September 2007).4Φ44 44 4 «4 φφ of the compressor and the counterpart belonging to the bearing housing. In some cases, a blade diffuser is included in the assembly. After passing through the diffuser, the air enters the compressor casing and through a short diffuser comes to the outlet flange, to which the intercooler and the filling line of the internal combustion engine are then connected. The compressor casing is in most cases a single-shell casting. Sometimes a double-skinned cabinet is used to keep the external surface temperatures from exceeding the allowable value (see, for example, MTU's Four-Strokes, single-stage performer, Worldwide Turbocharger Guide, August / September 2007).

Problematickým se jeví, že kompresorový stupeň turbodmychadel nasává vzduch většinou z prostoru strojovny, kde se mohou vyskytovat páry zejména ropných látek.The problem seems to be that the compressor stage of the turbochargers sucks air mostly from the engine room, where vapors of mainly petroleum substances can occur.

V mnohých případech je do sání kompresoru připojeno odvětrání klikové skříně motoru, kde se také i přes zařazení separátoru objevují olejové páry. Tyto látky během komprese vlivem rostoucí teploty mění svojí strukturu a ulpívají zejména na výstupu oběžného kola, stěnách bezlopatkového difuzoru a lopatkách lopatkového difuzoru. Tento negativní efekt se objevuje zejména při vysokých stlačeních, které se u moderních turbodmychadel stává běžným. Ulpívající částice postupem doby tvoří souvislou vrstvu, která má několik negativních projevů:In many cases, the engine crankcase ventilation is connected to the compressor suction where oil vapors also occur despite the inclusion of the separator. These substances change their structure during compression due to increasing temperature and adhere especially to the impeller outlet, the bladeless diffuser walls and the blades of the vane diffuser. This negative effect occurs especially at high pressures, which become common in modern turbochargers. Over time, the adhering particles form a continuous layer which has several negative effects:

- mění průřezy průtočných částí- changes the cross-sections of the flow-through parts

- nanáší se nerovnoměrně a zvyšuje zbytkovou nevývahu rotujících dílů a namáhání profilů- is applied unevenly and increases the residual imbalance of rotating parts and stresses of the profiles

- zvyšuje drsnost povrchu- increases surface roughness

- zhoršuje přestup tepla- worsens heat transfer

V důsledku těchto jevů dochází ke zhoršování účinnosti a provozních vlastností kompresoru. Výše jmenované negativní vlivy se řešily zkrácením intervalů údržby a mechanickým čistěním dílů, demontáži rotoru a jeho nové vyvažování se všemi důsledky.Due to these phenomena, the efficiency and operating characteristics of the compressor deteriorate. The above mentioned negative effects were solved by shorter maintenance intervals and mechanical cleaning of parts, dismantling of the rotor and its rebalancing with all consequences.

Běžně se pro radiální kompresorové stupně používají různé typy difuzorů, například difuzory bez lopatek, či s lopatkami nebo s vrtanými kanály apod. Na obr.1 je znázorněn příklad kompresorového stupně opatřeného difuzorem s lopatkami. Za oběžným kolem kompresorového stupně je uspořádán difuzor obsahující krátkou bezlopatkovou část a lopatkovou část, ze které plyn vstupuje do spirální skříně.Conventionally, different types of diffusers are used for radial compressor stages, for example diffusers without or with blades or bore channels, and the like. Figure 1 shows an example of a compressor stage provided with a vane diffuser. Downstream of the impeller of the compressor stage is a diffuser comprising a short bladeless portion and a vane portion from which gas enters the spiral housing.

V oběžném kole kompresorového stupně je předávána práce, která vede k zvýšení vnitřní energie plynu, což se navenek projevuje zvýšením tlaku a teploty. Ve statoru kompresorového stupně dochází k přeměně kinetické energie na tlakovou • · · · · · · Φ φ 4φIn the impeller of the compressor stage, the work is transmitted, which leads to an increase in the internal energy of the gas, which is manifested externally by an increase in pressure and temperature. In the stator of the compressor stage, the kinetic energy is converted to the pressure energy • · · · · · · Φ φ 4φ

4 4 4 4 4 44*44 4 4 4 4 44

4 4 4 4 4 4444 » φ φ φφ4 4 4 4 4 4444 »φ φ φφ

ΦΦφ ΦΦφ φ φ φφΦΦφ ΦΦφ φ φ φφ

ΦΦ ΦΦΦΦ ΦΦ φ ΦΦ φφ (potenciální energii). Celková teplota plynu se již v zásadě nemění. Teplota bezlopatkové části a lopatkové části difuzoru i spirální skříně je blízká celkové teplotě plynu, což může při vysokých stlačeních, kdy jsou teploty vysoké vést k následným technickým potížím:Potenci ΦΦΦΦ ΦΦ φ ΦΦ φφ (potential energy). The total temperature of the gas is essentially no longer changed. The temperature of the bladeless part and the vane part of the diffuser and the spiral casing is close to the total gas temperature, which at high pressures when temperatures are high can lead to the following technical difficulties:

- snížení mechanických vlastností materiálů- reduction of mechanical properties of materials

- zhoršení těsnosti- deterioration of tightness

- deformace- deformation

- zanášení dílů látkami obsaženými ve vzduchu, které při vyšších teplotách mění svoji strukturu, čímž dochází k poklesu účinnosti- clogging of parts with airborne substances which change their structure at higher temperatures, thereby reducing efficiency

Postata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Cílem vynálezu je snížení teploty v kritických částech kompresorového stupně a to zejména v místě oběžného kola kompresoru a dále difuzoru bez ohledu na jejich konstrukci a dále jejich přilehlých částí přivedením chladícího média k těmto částem.It is an object of the present invention to reduce the temperature in critical parts of the compressor stage, particularly at the location of the compressor impeller and the diffuser irrespective of their construction and their adjacent parts by supplying a cooling medium to these parts.

Tohoto cíle je dosaženo kompresorovým stupněm turbodmýchadla podle tohoto vynálezu, který se skládá ze sání, kompresorového kola uspořádaného na hřídeli, ke kterému je přiřazena vložka kompresoru, nainstalovaná do spirální skříně, nebo je vložka integrovanou součástí spirální skříně, přičemž na kompresorové kolo, které je opatřené větším počtem lopatek dále navazuje bezlopatková část difuzoru, za níž následuje lopatková část difuzoru. Podstata vynálezu spočívá vtom, že oblast kompresorového stupně snejvyššími teplotami má oddělen prostor pro průchod stlačeného plynu a prostor pro chladící médium, který vymezuje levá boční stěna a prává boční stěna bezlopatkové části i lopatkové části difuzoru a ně navazující levá a pravá komora, jenž jsou určeny pro průchod chladícího média přiváděného nebo odváděného přípojkami přívodu respektive odvodu chladícího média, přičemž v tomto provedení jsou levá i pravá komora opatřeny po jedné přípojce přívodu a odvodu chladícího média.This object is achieved by the compressor stage of a turbocharger according to the invention, which consists of an intake, a compressor wheel arranged on a shaft to which is associated a compressor insert installed in a helical housing, or is an integrated part of a helical housing, provided with a plurality of vanes, a bladeless portion of the diffuser is followed by a blade portion of the diffuser. SUMMARY OF THE INVENTION The region of the compressor stage with the highest temperatures has a space for compressed gas passage and a space for coolant which delimits the left side wall and right side wall of the bladeless and vane portions of the diffuser and the adjacent left and right chambers. for the passage of coolant supplied or withdrawn by the coolant inlet and coolant outlets, respectively, in this embodiment the left and right chambers are provided with one coolant inlet and coolant outlets respectively.

K chlazení se používá vnější médium, které je na motoru nejčastěji k dispozici a to voda, olej nebo vzduch. Mohou to být i řešení, která nejsou spojena s motorem a mají vlastní okruh. Pro dosažení dostatečného chladícího účinku obíhá chladící médium nucené. Mohou být využity i chladící kapalné nebo plynné látky vyvinuté speciálně pro chladící účely.For cooling, the external medium is used, which is most often available on the engine - water, oil or air. These may also be solutions not connected to the engine and having their own circuit. In order to achieve a sufficient cooling effect, the cooling medium circulates forced. Cooling liquid or gaseous substances developed specifically for cooling purposes may also be used.

* · · · · · · · · ·« • · · · · · · · ··· • · · · · · ···· · · · ·4 • · · « · · ί » ♦» ·· ···· ·· · ·· «** · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ··· ·· · ·· «*

U statorových částí chladící médium omývá stěny lopatkového a bezlopatkového difuzoru a tím snižuje jejich teplotu. Teplota lopatek a přilehlých částí je snižována vedením tepla kovovými částmi, jejichž vodivost je výrazně vyšší než je přestup tepla ze stlačeného vzduchu do chlazených částí kompresoru. V případě lopatkového difuzoru je možné efektivitu odvodu tepla zvýšit i přímým chlazením lopatek průchodem chladícího média skrze otvory v lopatkách vytvořených.In the stator parts, the cooling medium washes the sides of the blade and bladeless diffuser and thus reduces their temperature. The temperature of the blades and adjacent parts is reduced by conduction of heat through the metal parts whose conductivity is significantly higher than the heat transfer from the compressed air to the cooled parts of the compressor. In the case of a blade diffuser, the heat dissipation efficiency can also be increased by directly cooling the blades by passing the cooling medium through the holes in the blades formed.

Pro snížení povrchové teploty dílů a ke snížení usazovaní látek, které potom vede ke zhoršení účinnosti jsou levá boční stěna i prává boční stěna a né navazující levá a pravá komora vzájemně propojeny alespoň jedním průchozím otvorem pro průchod chladícího média vytvořeným v lopatkách lopatkové části difuzoru. Chladící médium, které nucené proudí kanály, které byly k tomuto účelu vytvořeny, odebírá teploIn order to reduce the surface temperature of the parts and reduce the deposition of substances, which then leads to a deterioration in efficiency, the left side wall and the right side wall and the adjacent left and right chambers are interconnected by at least one throughflow passage formed in the vanes of the vane portion of the diffuser. The coolant, which is forced to flow through the channels that have been created for this purpose, takes away the heat

Je výhodné když se k chlazení difuzoru a jeho přilehlých části použije přídavného chladícího média např. vody. Chladící médium odvádí teplo z materiálu difuzoru a jeho přilehlých částí, čímž snižuje, jak teplotu materiálu difuzoru a kněmu přilehajících částí, tak i teplotu plynu. Přídavné chlazení výše jmenovaných částí má následující výhody:It is preferred that an additional cooling medium such as water is used to cool the diffuser and its adjacent parts. The cooling medium dissipates heat from the diffuser material and its adjacent parts, thereby lowering both the temperature of the diffuser material and its adjacent parts and the gas temperature. Additional cooling of the above-mentioned parts has the following advantages:

• Dojde ke snížení teploty materiálu difuzoru a jeho přilehlých částí • Sníží se nebo se zcela odstraní potíže spojené s vysokou teplotou dílů • Prodlouží se životnost difuzoru a jeho přilehlých dílů • Sníží se teplota stlačovaného media (zdánlivě se zvýší účinnost komprese) • Sníží se teplotní špička po odstavení stroje, protože chlazené díly do sebe pojmou více tepla a chladící médium obvykle může samovolně protékat i po odstavení • Sníží se teplotní namáhání oběžného kola kompresorového stupně při zpětném proudění (pumpáži).• The temperature of the diffuser material and its adjacent parts will be reduced • The problems associated with high temperature of the parts will be reduced or eliminated • The service life of the diffuser and its adjacent parts will be prolonged • The compressed media temperature will decrease (seemingly to increase compression efficiency) peak after machine shutdown, because chilled parts absorb more heat and the coolant usually can flow spontaneously even after shutdown • Reduces the thermal stress of the compressor stage impeller during backflow (pumping).

Přehled obrázků na výkreseOverview of the drawings

Vynález bude blíže osvětlen pomocí obrázků, kde je obr.1 dílčí podélný řez kompresorovým stupněm s difuzorem opatřeným lopatkami, obr.2 podélný řez kompresorovým stupněm v oblasti difuzoru, kde jsou chlazeny pouze stěny přiléhající k bezlopatkové a lopatkové části difuzoru a obr.3a podélný řez kompresorovým • · · · φ · * · · «·BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a compressor stage with vanes provided; FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a compressor stage in the diffuser region where only the walls adjacent to the bladeless and vane portions of the diffuser are cooled; section of the compressor • · · · φ · * · · «·

Φ Φ Φ Φ · Φ φφφφ Φ Φ « φ φ • ·Φ ΦΦ Φ ΦφφφΦ Φ Φ · Φ φφφφ Φ Φ · · Φ ΦΦ Φφφφ

ΦΦΦΦΦΦ ΦΦ Φ ΦΦ φφ stupněm podle druhého příkladného provedení v oblasti lopatkovým difuzoru, jehož statorová část je ochlazována průtokem chladícího média kolem stěn difuzoru a skrze lopatky lopatkového difuzoru a obrázek 3b zobrazuje příčný řez difuzorem přes lopatku.The stage according to the second exemplary embodiment in the region of the vane diffuser, the stator portion of which is cooled by the flow of cooling medium around the diffuser walls and through the vane diffuser blades, and Figure 3b shows a cross-section of the diffuser over the vane.

Na výkresech jsou znázorněny jen ty části kompresorového stupně, které jsou nezbytné pro porozumění vynálezu. Proudění chladícího média i pracovního plynu je znázorněno prostřednictvím šipek.In the drawings, only those parts of the compressor stage that are necessary for understanding the invention are shown. The flow of both the coolant and the working gas is shown by arrows.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Princip konstrukce chlazení difuzoru turbodmýchadla a k němu přilehlých částí ve smyslu tohoto vynálezu bude dále objasněn, nikoliv však omezen v následujících příkladech.The principle of design of cooling the turbocharger diffuser and adjacent parts within the meaning of the present invention will be further elucidated, but not limited by the following examples.

Turbodmychadlo sestává z kompresorového stupně a na výkrese neznázorněné spalinové turbíny. Základní uspořádání kompresorového stupně turbodmýchadla je částečně znázorněno na obr.1. Uspořádání tvoří ucelený soubor dílů, které umožňuií nasátí a stlačení plynu. Kompresorový stupeň se v tomto provedení skládá ze sání 13, oběžného (kompresorového) kola 1 kompresorového stupně, k němuž je přiřazena vložka 5 kompresoru, nainstalovaná do spirální skříně 4. Na oběžné (kompresorové) kolo 1 kompresorového stupně, které je opatřeno větším počtem lopatek a uspořádané na hřídeli dále navazuje bezlopatková část 2 difuzoru, k níž přiléhá lopatková část 3 difuzoru. Tato lopatková část 3 difuzoru vyúsťuje do spirální skříně 4, na kterou většinou navazuje výstupní difuzor s připojovací přírubou (na obr.1 není zakreslen).The turbocharger consists of a compressor stage and a flue gas turbine (not shown) in the drawing. The basic arrangement of the turbocharger compressor stage is partially illustrated in Fig. 1. The arrangement is a complete set of parts that allow the gas to be sucked in and compressed. The compressor stage in this embodiment comprises a suction 13, a compressor stage 1 of the compressor stage, to which is assigned a compressor insert 5, installed in a spiral casing 4. On a compressor stage 1 of the compressor stage, which is provided with a plurality of blades and disposed on the shaft, a bladeless diffuser portion 2 adjoins the bladed diffuser portion 3. This vane part 3 of the diffuser opens into a spiral casing 4, to which a discharge diffuser with a connecting flange is usually connected (not shown in FIG. 1).

Příkladné provedení chlazení difuzoru a přilehlých částí kompresorového stupně, kde jsou chlazeny pouze stěny přiléhající k bezlopatkové a lopatkové části difuzoru je znázorněno na obr.2. Konstrukce chlazení difuzoru v tomto provedení tvoří oběžné kolo kompresoru 1, k němuž je přiřazena vložka kompresoru 5, instalovaná do spirální skříně 4. Na oběžné kolo 1 kompresorového stupně dále navazuje bezlopatková část 2 difuzoru, na níž následuje lopatková část 3 difuzoru. Na obrázku je vidět, že u bezlopatkové 2 i lopatkové 3 části difuzoru byly u levé a pravé boční stěny 6 a 7 vytvořeny levá a pravá komora 9 a 10, kterými protéká vvvv · · » «νν« ♦ · · ♦ · · ··**· • * · · · · ··«« « · ·φ · • · · · · · · « « « β· ···· ·· · «49· chladící médium přiváděné respektive odváděné přípojkami 11 a 12 přívodu respektive odvodu chladícího média. V tomto provedení má levá a pravá komora 9 a 10 po jedné přípojce 11 a 12 přívodu respektive odvodu chladícího média.An exemplary embodiment of cooling the diffuser and adjacent portions of the compressor stage where only the walls adjacent to the bladeless and vane portions of the diffuser are cooled is shown in Fig. 2. The diffuser cooling structure in this embodiment comprises a compressor impeller 1, to which is assigned a compressor insert 5, installed in a spiral casing 4. The impeller 1 of the compressor stage is further connected by a bladeless diffuser part 2 followed by a diffuser vane part 3. It can be seen in the figure that in the bladeless 2 and vane 3 parts of the diffuser, left and right side walls 6 and 7 have been formed with left and right chambers 9 and 10 through which they flow through. ** Coolant inlet and outlet, respectively, through ports 11 and 12 of the supply line, respectively * ** · * · «· 49 · 49 · 49 · 49 49 and, respectively, coolant removal. In this embodiment, the left and right chambers 9 and 10 each have a coolant inlet 11 and 12, respectively.

Při provozu kompresorového stupně je chladící médium o teplotě výrazné nižší než teplota změny struktury par obsažených ve stlačovaném plynu přiváděno do levé komory 9 i pravé komory 10 přes otvory 111 a 121 přípojek 11 a 12 přívodu respektive odvodu chladícího média. Levá boční stěna 6 a pravá boční stěna 7 difuzoru jsou omývány stlačeným plynem. Lopatky 31 difuzoru jsou k levé boční stěně 6 i pravé boční stěně 7 difuzoru upevněny způsobem, který umožňuje, aby teplo z protékajícího stlačeného plynu bylo odebíráno kondukcí přes levou a pravou boční stěnu 6 a 7 difuzoru do chladícího média. Chladící médium je z levé i pravé komory 9 a 10 odváděno přes přípojky 11,12 odvodu respektive přívodu chladicího média. Chladící médium je pak dále odváděno přes otvory 111,121 přípojek 11,12 odvodu respektive přívodu chladícího média mimo kompresorový stupeň do chladiče (na výkrese není znázorněn).In operation of the compressor stage, the coolant at a temperature significantly lower than the structure change temperature of the vapors contained in the compressed gas is supplied to the left chamber 9 and the right chamber 10 through the openings 111 and 121 of the coolant inlets 11 and 12 respectively. The left side wall 6 and the right side wall 7 of the diffuser are purged with compressed gas. The diffuser vanes 31 are secured to the left side wall 6 and the right side wall 7 of the diffuser in a manner that allows heat from the compressed gas flowing to be removed by conduction through the left and right side walls 6 and 7 of the diffuser into the cooling medium. The coolant is discharged from the left and right chambers 9 and 10 via the connections 11, 12 respectively of the coolant supply. The cooling medium is then further discharged through the openings 111,121 of the drain connections 11, 12, respectively, of the cooling medium outside the compressor stage to the cooler (not shown in the drawing).

Další variantní provedení kompresorového stupně, který je konstruován obdobně, jak je popsáno výše, avšak chladící médium navíc prochází i pres otvory 8, které jsou vytvořeny v lopatkách 31 lopatkové části 3 difuzoru je znázorněn na obr.3a a obr.3b. Konstrukci v tomto provedení tvoří oběžné kolo 1 kompresorového stupně, na něž nazuje bezlopatková část 2 difuzoru a lopatová část 3 difuzoru. Do jehož pravé boční stěny 7 difuzoru zasahuje pravá komora 10 pro chladící médium a do levé boční stěny 6 difuzoru zasahuje levá komora 9 pro chladící médium, přičemž levá i pravá komora 9 a 10 jsou vzájemně propojeny otvory 8, jenž jsou vytvořeny v lopatkách 31 uspořádané v lopatkové části 3 difuzoru.A further variant embodiment of the compressor stage, which is constructed similarly as described above, but additionally the coolant passes through the openings 8 formed in the blades 31 of the vane part 3 of the diffuser is shown in FIGS. 3a and 3b. The construction in this embodiment consists of the impeller 1 of the compressor stage, to which it refers to the bladeless part 2 of the diffuser and the shovel part 3 of the diffuser. In which the right side of the diffuser 7 extends to the right coolant chamber 10 and the left side of the diffuser 6 extends to the left coolant chamber 9, whereby the left and right chambers 9 and 10 are interconnected by openings 8 formed in vanes 31 arranged in the vane part 3 of the diffuser.

Při provozu kompresorového stupně je chladící médium o teplotě výrazně nižší než teplota změny struktury par obsažených ve stlačovaném plynu například přiváděno přes otvor 111 přípojky 11 (na výkrese nejsou znázorněny) do levé komory a z ní pak otvory 8 vytvořenými v lopatkách 31 do pravé komory 10. Přes tyto komory 9 i 10 a otvory 8 je z levé stěny 6, pravé stěny 7 a lopatek difuzoru 31 odváděno teplo prostřednictvím proudícího chladícího média a tím dojde i k ochlazení stlačovaného plynu, který uvedené části omývá. Lopatky 31 difuzoru • · 9 · · · ♦ ♦ ♦ ♦ • ♦ · · · · ···· · · · · Λ • · ♦ · ♦ · ···· ·· ***· ·· · «· *· opatřené otvory 8 jsou k levé stěně 6 i pravé stěně 7 difuzoru upevněny způsobem, který umožňuje, aby teplo, které do nich přitéká ze stlačeného plynu bylo odebíráno i kondukcí pres levou a pravou boční stěnu 6 a 7 difuzoru do chladícího média, které je dále odváděno přes otvor 121 přípojky 12 odvodu respektive přívodu chladícího média mimo kompresorový stupeň do chladiče (na výkrese není znázorněn). Průtok chladícího média levou a pravou komorou 9 a 10 a otvory 8 lze realizovat i jiným způsobem , například tak, že pravou komoru 10 rozdělíme na poloviny. Do jedné poloviny přivedeme skrze přípojku 11 chladící médium, které přes otvory 8 v příslušné polovině lopatek 31 projde do levé komory 9_a otvory 8 v druhé polovině lopatek s vrátí do druhé poloviny pravé komory 10 odkud je pak odvedeno přípojkouIn operation of the compressor stage, the refrigerant at a temperature significantly lower than the structure change temperature of the vapors contained in the compressed gas, for example, is fed through the opening 111 of port 11 (not shown) into the left chamber and thereafter through the holes 8 formed in the blades 31 into the right chamber 10. Through these chambers 9 and 10 and the openings 8 heat is dissipated from the left wall 6, the right wall 7 and the blades of the diffuser 31 by means of a flowing cooling medium, thereby cooling the compressed gas which washes said parts. Diffuser blades 31 · 9 · ♦ ♦ ♦ ♦ · · · · · · · *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** Provided with apertures 8 are fixed to the left and right diffuser walls 6 and 7 in a manner which allows heat to flow therefrom from the compressed gas to be removed by conduction through the left and right diffuser side walls 6 and 7 respectively into the cooling medium further, it is discharged through the opening 121 of the drain connection 12 or the coolant supply outside the compressor stage to the cooler (not shown in the drawing). The flow of coolant through the left and right chambers 9 and 10 and the openings 8 can also be realized in another way, for example by dividing the right chamber 10 in half. In one half, through the connection 11, the cooling medium is passed through the holes 8 in the respective half of the blades 31 into the left chamber 9 and the holes 8 in the second half of the blades are returned to the other half of the right chamber 10.

12.12.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Konstrukci chlazení kritických částí turbodmychadla podle tohoto vynálezu se dá využít zejména u kompresorů turbodmychadel a spalovacích turbín, apod., které pracují se plynem obsahujícím páry látek, které v průběhu komprese vlivem změny tlaku a teploty mění svoji strukturu a ulpívají na částech kompresorového stupně, čímž zhoršují jeho termodynamické a provozní parametry.The construction of the critical parts of the turbocharger according to the invention can be used in particular for turbocharger and combustion turbine compressors, etc., which operate with gas containing vapors which change their structure and adhere to the compressor stage parts during compression due to pressure and temperature changes. deteriorate its thermodynamic and operational parameters.

Claims (3)

1. Chlazení kritických částí kompresorového stupně turbodmýchadla, který se skládá ze sání (13), kompresorového kola (1) uspořádaného na hřídeli, ke kterému je přiřazena vložka (5) kompresoru, nainstalovaná do spirální skříně (4), nebo je vložka integrální součástí skříně (4), přičemž na kompresorové kolo (1), které je opatřené větším počtem lopatek, dále navazuje bezlopatková část (2) difuzoru, za níž navazuje lopatková část (3) difuzoru vyznačující se tím, že má oddělen prostor pro průchod stlačeného plynu a prostor pro chladící médium, který vymezuje levá boční stěna (6) a prává boční sténá (7) bezlopatkové části (2) i lopatkové části (3) difuzoru a ně navazující levá a pravá komora (9 a 10), jenž jsou určeny pro průchod chladícího média přiváděného nebo odváděného přípojkami (11 a 12) přívodu respektive odvodu chladícího média, přičemž v tomto provedení jsou levá i pravá komora (9 a 10) opatřeny po jedné přípojce (11 a 12) přívodu respektive odvodu chladícího média.1. Cooling of critical parts of a turbocharger compressor stage consisting of an intake (13), a compressor wheel (1) arranged on a shaft to which a compressor insert (5) is installed, installed in a volute casing (4), or is an integral part a bladed part (2) of the diffuser followed by a bladed part (3) of the diffuser, characterized in that it has a separate space for the passage of compressed gas and a coolant space which delimits the left side wall (6) and right side wall (7) of the bladeless (2) and diffuser vane (3) and the adjacent left and right chambers (9 and 10), respectively, for the passage of the cooling medium supplied or exhausted by the connections (11 and 12) of the inlet and outlet of the cooling medium respectively, in this embodiment the left and the right-hand chamber (9 and 10) are provided with one connection (11 and 12) of the coolant inlet and outlet respectively. 2. Chlazení kritických částí kompresorového stupně turbodmýchadla podle nároku 1, vyznačující se tím, že oběma přípojkami (11 a 12) může být opatřena pouze jedna z komor (9 a 10)Cooling of critical parts of a turbocharger compressor stage according to claim 1, characterized in that only one of the chambers (9 and 10) can be provided with both connections (11 and 12). 3. Chlazení kritických částí kompresorového stupně turbodmýchadla podle nároku 1, vyznačující se tím, že levá boční stěna (6) a prává boční stěna (7) a ně navazující levá a pravá komora (9 a 10) jsou vzájemně propojeny alespoň jedním průchozím otvorem (8) vytvořeným v lopatkách (31) lopatkové části (3) difuzoru.Cooling of the critical parts of the turbocharger compressor stage according to claim 1, characterized in that the left side wall (6) and the right side wall (7) and the adjacent left and right chambers (9 and 10) are interconnected by at least one through hole (9). 8) formed in the vanes (31) of the vane part (3) of the diffuser.