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TECHNISCHER
BEREICH
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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Kreiselverdichter, der ein Laufrad
hat.
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Ein
Kreiselverdichter ist als einer von Verdichtern zum Komprimieren
von Gas bekannt. Wie in 4 gezeigt ist, hat ein herkömmlicher
Kreiselverdichter eine Gehäusebaugruppe 13 und
eine Drehwelle 12, an welcher ein Laufrad 11 befestigt
ist. Die Gehäusebaugruppe 13 hat
einen Gehäusekörper 14 zum
drehbaren Stützen
der Drehwelle 12 und ein Hüllgehäuse 15. Der Gehäusekörper 14 enthält eine Antriebsquelle
(nicht gezeigt), welche mit der Drehwelle 12 verbunden
ist. Das Hüllgehäuse 15 hat
eine Windung/Spirale 17 und einen Einlasskanal 16,
der mit dem Laufrad 11 verbunden ist. Der Gehäusekörper 14 und
das Hüllgehäuse 15 wirken
zum Definieren eines Diffusors 18 um das Laufrad 11 zusammen. Der
Diffusor 18 ist mit der Windung 17 in Verbindung, welche
wiederum mit einem Auslasskanal (nicht gezeigt) des Verdichters
in Verbindung ist. Das Laufrad 11 hat eine Vielzahl von
Drehschaufeln 19, welche radial mit dem Laufrad 11 verbunden
sind. Jede Drehschaufel 19 hat einen Einleitabschnitt 19a an
deren stromaufwärtigen
Abschnitt gesehen in der Richtung der Fluidströmung, wie zum Beispiel durch
Pfeile in 5A angegeben ist. Der verbleibende
Abschnitt der Drehschaufel 19 ist als Schaufelabschnitt 19b bezeichnet.
Obwohl die Grenze zwischen dem Einleitabschnitt 19a und
dem Schaufelabschnitt 19b nicht genau festgelegt ist, ist
der Einleitabschnitt 19a ein Teil der Drehschaufel 19,
der an den Einlasskanal 16 angrenzt, wobei der Rest der
Drehschaufel 19 dem Schaufelabschnitt 19b entspricht.
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Der
Kreiselverdichter führt
ein Gas in die Gehäusebaugruppe 13 durch
die Drehung des Laufrads 11 ein, wie durch Pfeile in 1 gezeigt
ist. Das eingeführte
Gas wird zu dem Diffusor 18 durch das Laufrad 11 geleitet
und zumindest durch eine Zentrifugalkraft komprimiert. Das so komprimierte
Gas strömt
in der Form einer Spiralströmung,
die eine radiale Geschwindigkeitskomponente und eine Umfangsgeschwindigkeitskomponente
hat, und wird dann von dem Diffusor 18 zu der Windung 17 übertragen.
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Unter
Bezugnahme auf die 5A und 5B, die
Querschnittsansichten der Drehschaufel 19 zeigen, wird
eine imaginäre
gerade Linie, die das stromaufwärtige
Schaufelende P (das linke Ende des Einleitabschnitts 19a in
den 5A, 5B) der Drehschaufel 19 und
das stromabwärtige
Schaufelende Q (das rechte Ende des Schaufelabschnitts 19b in
den 5A, 5B) der Drehschaufel 19 verbindet,
als eine Sehnenlinie S der Schaufel bezeichnet. In den 5A, 5B ist
die Sehne an der oberen Fläche
der Drehschaufel 19 länger
als die Sehne an der unteren Fläche.
Das Gas, das von dem stromaufwärtigen
Schaufelende P in Richtung des stromabwärtigen Schaufelendes Q strömt, wird
in zwei Strömungen
getrennt, wobei Eine sich entlang der oberen Fläche und die Andere entlang
der unteren Fläche des
Einleitabschnitts 19a bewegt, wie in 5A gezeigt
ist. Da die zwei Strömungen
des Gases, die bei dem stromaufwärtigen
Schaufelende P zeitgleich getrennt werden, sich an dem stromabwärtigen Schaufelende
Q wegen der Kontinuitätsthese
von Gasen zeitgleich treffen, ist die Gasströmung entlang der oberen Fläche schneller
als die Gasströmung
entlang der unteren Fläche,
nämlich
mit dem Ergebnis, dass der Druck an der oberen Fläche der
Drehschaufel 19 kleiner als der Druck an der unteren Fläche ist. Das
heißt,
dass in den 5A, 5B die
untere Fläche
der Drehschaufel 19 einer Druck fläche m entspricht, wobei die
obere Fläche
der Drehschaufel 19 einer Saugfläche n entspricht.
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Der
Winkel, der zwischen der Richtung der Gasströmung bei dem stromaufwärtigen Schaufelende
P des Einleitabschnitts 19a (oder des Pfeils T in den 5A, 5B)
und der Sehnenlinie S des Einleitabschnitts 19a hergestellt
wird, wird als Eintrittswinkel bezeichnet. Der Eintrittswinkel wird
von der Randgeschwindigkeit des stromaufwärtigen Schaufelendes P des
Einleitabschnitts 19a und der Einlassgeschwindigkeit des
Gases, während
das Laufrad 11 dreht, bestimmt. Dementsprechend variiert
der Eintrittswinkel in Abhängigkeit
von der Strömungsrate des
Gases, wenn die Geschwindigkeit des Leitrads 11 konstant
ist.
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Zum
Beispiel wird der Eintrittswinkel mit einem Anstieg der Strömungsrate
des Gases klein, wenn die Geschwindigkeit des Leitrads 11 konstant ist,
wie in 5A gezeigt ist. Wenn der Eintrittswinkel klein
ist, ist der Druckunterschied zwischen der Druckfläche m und
der Saugfläche
n relativ klein, nämlich
mit dem Ergebnis, dass die Grenzschicht BL (nicht gezeigt in 5A)
des Gases nicht von der Druckfläche
m und der Saugfläche
n getrennt wird. Sowie sich die Gasströmungsrate verringert, erhöht sich
der Eintrittswinkel, wie in 5B gezeigt
ist. Wenn der Eintrittswinkel groß ist, ist der Druckunterschied
zwischen der Druckfläche
m und der Saugfläche
n relativ groß,
so dass die Grenzschicht BL des Gases an der Saugfläche n von
der Saugfläche
n getrennt werden kann. Die Trennung der Grenzschicht BL von der
Saugfläche
n geschieht umso leichter, je mehr der Eintrittswinkel ansteigt.
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Bei
dem Kreiselverdichter tritt die Trennung der Grenzschicht BL von
der Saugfläche
n kaum während
dem Betrieb bei hoher Strömungsrate
auf, wie in 5A gezeigt ist, aber es besteht
die Befürchtung
vor der Grenzschichtablösung
während des
Betriebs bei niedriger Strömungsrate.
Die Trennung der Grenzschicht BL von der Saugfläche n verursacht einen Rückstrom.
Daher ist die Trennung der Grenzschicht BL ein Faktor, der das Leistungsvermögen des
Verdichters verschlechtert, wodurch ein Einleitungsabriss der Strömung oder
ein Aufwallen (oder eine selbsteingeleitete Vibration) verursacht
wird.
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Die
Japanische ungeprüfte
Patentveröffentlichung
mit der Nummer 8-291800 offenbart einen Kreiselverdichter, welcher
einen Fluideinlasskanal hat, der stromaufwärts einer Zulaufleitradablaufbohrung
ausgebildet ist. Jedoch ist eine derartige Anordnung des Verdichters
zum Modulieren einer Drosselung gestaltet, die stromabwärts eines
Zulaufleitradhalsabschnitts durch Einführen von Gas von der Außenseite
des Kreiselverdichters auftritt. Deshalb wird mit diesem dem Stand
der Technik angehörenden Verdichter
beabsichtigt, die Arbeitseffizienz des Kreiselverdichters zu verbessern,
während
die Effizienz des Leitrads eines Zulaufleitradblatts aufrechterhalten
wird.
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Der
herkömmliche
Kreiselverdichter hat das Problem, dass die Grenzschicht an der
Saugfläche des
Zulaufleitradabschnitts von der Saugfläche während des Betriebs bei niedriger
Strömungsrate
getrennt werden kann. Zum Verhindern solch einer Trennung der Grenzschicht
kann ein Verfahren in Erwägung
gezogen werden, gemäß welchem
die Geschwindigkeit des Kreiselverdichters in Übereinstimmung mit einer Verringerung
der Strömungsrate
des Gases verringert wird, wodurch der Eintrittswinkel verringert
wird. Jedoch werden die grundlegenden Ausführungen des Kreiselverdichters
im Wesentlichen in Übereinstimmung
mit dem erforderlichen Leistungsvermögen bestimmt. Deshalb ist die
Drehung des Leitrads bei einer solch niedrigen Geschwindigkeit,
die mit ei nem aktuellen Betriebszustand gemäß den grundlegenden Ausführungen
unvereinbar ist, unpraktisch und das erforderliche Kreiselverdichterleistungsvermögen kann
nicht erreicht werden. Das obige Problem wird jedoch durch den Kreiselverdichter
gelöst,
der in der Japanischen ungeprüften
Patentveröffentlichung
mit der Nummer 8-291800 offenbart ist.
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Die
vorliegende Erfindung, welche in Anbetracht des obigen Problems
gemacht ist, ist auf das Bereitstellen eines Kreiselverdichters
gerichtet, welcher die Trennung der Grenzschicht des Gases von der
Saugfläche
des Zulaufleitradabschnitts der Drehschaufel des Verdichters verhindert
und beschränkt, selbst
wenn die Strömungsrate
des Gases niedrig ist.
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Unter
Bezugnahme auf 11, die einen anderen herkömmlichen
Verdichter der Kreiselbauart zeigt, der ähnlich zu dem von 4 ist,
ist das Laufrad 11 zwischen dem Gehäusekörper 14 und dem Hüllgehäuse 15 angeordnet.
Bezug wird dann auf 12 genommen, welche ein Laufrad 11 und
einen Diffusor 18 des Verdichters von 11 zeigt.
Das Laufrad 11 hat zwei Arten von Drehschaufeln (die langen
Schaufeln 23 und die kurzen Schaufeln 25), welche
radial befestigt sind. Der Diffusor 18 wird durch die Gehäusewand 14a des
Gehäusekörpers 14 und
die Hüllwand 15d des
Hüllgehäuses 15 ausgebildet.
Der Einlass des Diffusors 18 ist angrenzend an dem äußeren Randbereich
des Leitrads 11 angeordnet und der Auslass des Diffusors 18 steht
mit der Windung 17 in Verbindung, welche wiederum mit dem
Auslasskanal (nicht gezeigt) in Verbindung steht. Wie in 12 gezeigt
ist, strömt
das durch die Drehung des Leitrads 11 komprimierte Gas
in der Form einer Spiralströmung,
die eine radiale Geschwindigkeitskomponente X und eine Umfangsgeschwindigkeitskomponente
Y hat. Das Gas in dem Diffusor 18 wird zu der Windung 17 übergeführt.
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13 ist
eine Ansicht im Querschnitt, der entlang der Linie I-I in 12 gemacht
ist, die einen Geschwindigkeitsgradienten vg der Gasströmung gemessen
in der Radialrichtung zwischen der Gehäusewand 14a und der
Hüllwand 15d zeigt.
Da das Gas zur Kompression durch den Kreiselverdichter ein viskoses
Fluid ist, hat die Gasströmung
die Spitze um die Mitte der Geschwindigkeitsverteilung VG, wobei
sich die Geschwindigkeit in Richtung der Wände 14a, 15d verringert.
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Die
Geschwindigkeitskomponente der Gasströmung, die von dem Laufrad 11 zugeführt wird,
hat die radiale Geschwindigkeitskomponente X und die Umfangsgeschwindigkeitskomponente
Y relativ zu dem Laufrad 11. Wenn der Betrag des eingeführten Gases
klein ist (das heißt,
während
des Betriebs bei niedriger Strömungsrate),
wird die radiale Geschwindigkeitskomponente X kleiner als die Umfangsgeschwindigkeitskomponente
Y. Während
des Betriebs bei niedriger Strömungsrate
kann ein Teil der Gasströmung
nicht dem Druckgradienten widerstehen und bewegt sich entlang der
Wände 14a, 15d zurück. Dieses
Phänomen
wird „Diffusorströmungsabriss" genannt.
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Die
Japanische ungeprüfte
Gebrauchsmusterveröffentlichung
mit der Nummer 6-76697 offenbart einen Kreiselverdichter, in welchem
ein erster Schlitz in der Diffusorwand des Diffusoreinlasses koaxial
bezüglich
des Laufrads vorgesehen ist, ein zweiter Schlitz der Diffusorwand
in der Mitte durch den Diffusor koaxial bezüglich des ersten Schlitzes vorgesehen
ist und der erste und zweite Schlitz durch einen Umleitungsdurchgang
in Verbindung stehen. Es hat das Problem bei diesem herkömmlichen
Kreiselverdichter bestanden, dass der Diffusorströmungsabriss
während
des Betriebs bei niedriger Strömungsrate
auftritt. Solch ein Diffusorströ mungsabriss
erschwert den stabilen Betrieb des Kreiselverdichters. Die Anordnung,
die in der obigen Japanischen Veröffentlichung mit der Nummer
6-76697 offenbart ist, ist bei einem Kreiselverdichter anwendbar,
der einen Flügelraddiffusor
hat. Das heißt,
dass die Anordnung zum Bereitstellen einer Lösung zum Eliminieren eines
Aufwallens an dem Flügel
des Flügelraddiffusors
gestaltet ist, aber nicht den obigen Diffusorströmungsabriss lösen kann.
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Die
vorliegende Erfindung ist ebenso auf das Bereitstellen eines Kreiselverdichters
gerichtet, der einen Diffusorströmungsabriss
verhindert und verringert, wenn die Strömungsrate des Gases niedrig
ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung hat ein Kreiselverdichter eine Gehäusebaugruppe
und ein Laufrad. Das Laufrad ist drehbar mit der Gehäusebaugruppe
verbunden. Das Gas, das in die Gehäusebaugruppe durch Drehung
des Laufrads eingeführt
wird, wird zumindest durch die Zentrifugalkraft komprimiert. Das
Laufrad/Leitrad hat einen Zulaufleitradabschnitt, der eine Druckfläche und
eine Saugfläche
hat, und eine Bohrung, die sich zwischen der Druckfläche und
der Saugfläche
erstreckt.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung hat ein Kreiselverdichter eine Gehäusebaugruppe,
ein Laufrad/Leitrad, einen Diffusor, eine Windung/Spirale und einen
Rückflussdurchgang.
Das Laufrad ist drehbar mit der Gehäusebaugruppe verbunden. Der
Diffusor ist stromabwärts
des Laufrads angeordnet. Die Windung steht mit einem Auslass des
Diffusors in Verbindung. Gas, das in die Gehäusebaugruppe durch Drehung
des Laufrads eingeführt wird,
wird zumindest durch eine Zentrifugalkraft komprimiert. Der Rück flussdurchgang
verbindet den Diffusor mit der Windung zum Umkehren eines Teils
des Gases in der Windung zu dem Diffusor.
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Andere
Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
ersichtlich, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen aufgegriffen
wird, wodurch anhand eines Beispiels die Prinzipien der Erfindung
veranschaulicht werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Merkmale der vorliegenden Erfindung, die als neu erachtet werden,
werden im Speziellen bei den angefügten Ansprüchen dargelegt. Die Erfindung
zusammen mit den Aufgaben und Vorteilen kann am besten durch Bezugnahme
auf die folgende Beschreibung der vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiele
zusammen mit den beigefügten Zeichnungen
verstanden werden, wovon:
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1 eine
Seitenquerschnittsansicht eines Kreiselverdichters gemäß einem
ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
Frontansicht eines Laufrads des Kreiselverdichters gemäß dem ersten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist;
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3A eine
Ansicht ist, die die Gasströmung
an dem Zulaufleitradabschnitt während
eines Betriebs des Kreiselverdichters bei hoher Strömungsrate
veranschaulicht;
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3B eine
Ansicht ist, die die Gasströmung
an dem Zulaufleitradabschnitt während
des Betriebs des Kreiselverdichters bei niedriger Strömungsrate
veranschaulicht;
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4 eine
Querschnittsseitenansicht ist, die einen herkömmlichen Kreiselverdichter
zeigt;
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5A eine
Ansicht ist, die die Gasströmung
an dem Zulaufleitradabschnitt während
des Betriebs des herkömmlichen
Kreiselverdichters gemäß dem Stand
der Technik bei hoher Strömungsrate
veranschaulicht;
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5B eine
Ansicht ist, die die Gasströmung
an dem Zulaufleitradabschnitt während
des Betriebs des herkömmlichen
Kreiselverdichters gemäß dem Stand
der Technik bei niedriger Strömungsrate
veranschaulicht;
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6 eine
Seitenquerschnittsansicht eines Kreiselverdichters gemäß einem
zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist;
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7 eine
Frontansicht eines Laufrads und eines Diffusors des Kreiselverdichter
gemäß dem zweiten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist;
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8 eine
vergrößerte Querschnittsansicht eines
Abschnitts um den Rückflussdurchgang
des Kreiselverdichters gemäß dem zweiten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist;
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9 eine
Ansicht im Querschnitt ist, der entlang der Linie II-II in 7 gemacht
ist, die die Geschwindigkeitsverteilung gemessen in der Radialrichtung
zwischen einer Gehäusewand
und einer Hüllwand
nahe des Einlasses des Diffusors zeigt;
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10 eine
vergrößerte Querschnittsansicht eines
Abschnitts um einen Rückflussdurchgang
eines Kreiselverdich ters gemäß einem
dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist;
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11 eine
Seitenquerschnittsansicht eines Kreiselverdichters gemäß einem
Stand der Technik ist;
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12 eine
Frontansicht eines Laufrads und eines Diffusors des Kreiselverdichters
gemäß dem Stand
der Technik ist; und
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13 eine
Ansicht im Querschnitt ist, der entlang der Linie I-I in 12 gemacht
ist, und eine Geschwindigkeitsverteilung gemessen in einer Radialrichtung
zwischen einer Gehäusewand
und einer Hüllwand
nahe des Einlasses des Diffusors zeigt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Das
Folgende wird ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Kreiselverdichters
gemäß der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 3B beschreiben.
Es wird angemerkt, dass gleiche Bezugszeichen Komponenten oder Elemente
bezeichnen, die im Wesentlichen identisch zu jenen des Stands der
Technik sind, wobei die Beschreibung davon weggelassen wird.
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Der
Kreiselverdichter gemäß dem ersten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
hat eine Gehäusebaugruppe 13 und
eine Drehwelle 12, an welcher ein Laufrad/Laufleitrad 21 befestigt
ist. 1 ist eine Querschnittsansicht des Kreiselverdichters. 2 ist eine
Frontansicht eines Einlasskanals 16 des Laufrads 21. 3A und 3B sind
Querschnittsansichten der Drehschaufel 23, die den Zustand
des Gases veranschaulichen, das jeweils während des Betriebs bei hoher Strömungsrate
und des Betriebs bei niedriger Strömungsrate strömt. Der
Kreiselverdichter gemäß dem ersten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem Stand der Technik von 4 dahingehend,
dass das Laufrad 21 einen unterschiedlichen Aufbau hat.
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Das
Laufrad 21, das in den 1 und 2 gezeigt
ist, hat eine Scheibe 22, die eine Wellenbohrung 22a zum
Aufnehmen der Drehwelle 12 hat, und zwei Arten von Drehschaufeln 23, 25,
die radial an der Scheibe 22 ausgebildet sind. Das Laufrad 21 ist zwischen
dem Gehäusekörper 14 und
dem Hüllgehäuse 15 angeordnet
und drehbar bezüglich
der Gehäusebaugruppe 13.
Das Laufrad 21 saugt bei Drehung Gas durch den Einlasskanal 16 an
und komprimiert und leitet das Gas zu dem Diffusor 18 zumindest
durch die Zentrifugalkraft des Laufrads 21. Die Scheibe 22 des
Laufrads 21 kann von einem bekannten Aufbau sein.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
hat die Scheibe zwei Arten von Drehschaufeln, die lange Schaufeln 23 und
kurze Schaufeln 25 haben, wie in 1 gezeigt
ist. Sechs lange Schaufeln 23 und kurze Schaufeln 25 sind
jeweils vorgesehen, wie in 2 gezeigt
ist, wobei jede der Schaufeln 23, 25 aus einer
dünnen
Platte hergestellt ist. Die lange Schaufel 23 und die kurze
Schaufel 25 sind abwechselnd an der Scheibe 22 bei
einem gleichwinklig beabstandeten Intervall angeordnet. Deshalb
ist eine kurze Schaufel 25 als nächstes zu einer langen Schaufel 23 angeordnet,
welche zu einer anderen kurzen Schaufel 25 am nächsten gelegen
ist.
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Die
lange Schaufel 23 hat sowohl den Zulaufleitradabschnitt 23a als
auch den Schaufelabschnitt 23b, während die kurze Schaufel 25 lediglich einen
Abschnitt, der im Wesentlichen dem Schaufelabschnitt 23b der
langen Schaufel 23 entspricht, hat. Die lange Schaufel 23 erstreckt
sich von ei nem Punkt, der an der inneren Randbereichskante der Wellenbohrung 22a angrenzt,
zu der äußeren Randbereichskante 22b der
Scheibe 22, während
sich dieser nach hinten in der Richtung erstreckt, die entgegengesetzt
zu der Drehrichtung der Scheibe 22 ist. Die kurze Schaufel 25 erstreckt
sich von einem Punkt (nicht gezeigt), der eine bestimmte Strecke
von der Wellenbohrung 22a beabstandet ist, zu der äußeren Randbereichskante 22b der
Scheibe 22, während sich
diese nach hinten erstreckt.
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Die
lange Schaufel 23 hat den Zulaufleitradabschnitt 23a,
der angrenzend an der Wellenbohrung 22a (stromaufwärtige Seite)
angeordnet ist, und den Schaufelabschnitt 23b, der den
verbleibenden Abschnitt (die stromabwärtige Seite bezüglich des Zulaufleitradabschnitts 23a)
ausbildet. Die Grenze zwischen dem Zulaufleitradabschnitt 23a und
dem Schaufelabschnitt 23b der langen Schaufel 23 ist durch
die gepunktete Linie in 2 der Übersichtlichkeit wegen gezeigt,
aber die Grenze dazwischen ist eigentlich nicht eindeutig. Die Spannweite
des Zulaufleitradabschnitts 23a ist weiter als die des
Schaufelabschnitts 23b. Das stromaufwärtige Schaufelende P des Zulaufleitradabschnitts 23a erstreckt
sich im Wesentlichen in einer radialen Richtung der Scheibe 22.
Die Spannweite des Schaufelabschnitts 23b ist enger als
die des Zulaufleitradabschnitts 23a und wird weiter in
Richtung der äußeren Randbereichskante 22b der
Scheibe 22 enger.
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Der
Zulaufleitradabschnitt 23a ändert die Strömungsrichtung
des Gases, das durch das Laufrad 21 eingeführt wird,
und führt
das Gas in Richtung des Schaufelabschnitts 23b. Bei dem
Zulaufleitradabschnitt 23a ist die Fläche der Schaufel, die an dem
Einlasskanal 16 angrenzt, die Saugfläche n, wobei die Fläche der
Schaufel, die an der Scheibe 22 angrenzt, die Druckfläche m ist.
Bei diesem Ausführungsbei spiel
hat das Laufrad 21 die kurzen Schaufeln 25 und
die langen Schaufeln 23, wovon jede den Zulaufleitradabschnitt 23a und
den Schaufelabschnitt 23b hat. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel hat
das Laufrad lediglich die langen Schaufeln 23. Bei einem
anderen alternativen Ausführungsbeispiel ist
der Zulaufleitradabschnitt 23a des Laufrads getrennt von
dem Schaufelabschnitt 23b vorgesehen. Gemäß der vorliegenden
Erfindung hat das Laufrad zumindest den Zulaufleitradabschnitt 23a.
Zusätzlich ist
die Anzahl der Drehschaufeln 23, 25 nicht auf sechs
begrenzt, wie bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel, sondern jegliche
Anzahl von Drehschaufeln 23, 25 kann je nach Bedarf
vorgesehen sein.
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Jeder
Zulaufleitradabschnitt 23a hat kreisförmige Bohrungen 24 durch
denselbigen hindurch ausgebildet, welche die Druckfläche m mit
der Saugfläche
n verbinden. Das heißt,
dass die Bohrungen 24 sich zwischen gegenüberliegenden
Schaufelflächen des
Zulaufleitradabschnitts 23a erstrecken. Bei diesem Ausführungsbeispiel
hat jeder Zulaufleitradabschnitt 23a drei Bohrungen 24,
welche im Wesentlichen radial angrenzend zu dem stromaufwärtigen Schaufelende
P von jedem Zulaufleitradabschnitt 23a angeordnet sind.
Das heißt,
dass diese Bohrungen 24 entlang einer imaginären Linie angeordnet
sind, welche im Wesentlichen senkrecht zu der Strömungsrichtung
des Gases bei dem Zulaufleitradabschnitt 23a ist. Die Bohrungen 24 lassen
zu, dass das Gas von der Druckfläche
m zu der Saugfläche
n hindurchgeht. Daher verhindern die Bohrungen 24, dass
die Grenzschicht BL des Gases von der Saugfläche n während des Betriebs bei niedriger Strömungsrate
des Kreiselverdichters gelöst
wird. Das heißt,
dass die Bohrungen 24 zum Verringern der Last an der Saugfläche n durch
Lösen des
Gases von der Druckfläche
m zu der Saugfläche
n ausgebildet sind.
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Die
Gestalt der Bohrung 24 ist nicht darauf begrenzt, kreisförmig wie
bei dem Ausführungsbeispiel
der 1 bis 3 sein, sondern
kann elliptisch, länglich,
vieleckig, schlitzförmig
oder in jeglichen anderen Gestalten sein. Das Abmaß und die
Anzahl der Bohrungen 24 sind nicht begrenzt. Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist zumindest eine Bohrung 24 vorgesehen. Wenn
eine Vielzahl von Bohrungen vorgesehen ist, kann eine Kombination
von Bohrungen, die unterschiedliche Gestalten haben, verwendet werden.
Die Anordnung der Bohrungen 24 ist nicht auf die der 1 und 2 begrenzt,
bei denen die Bohrungen 24 entlang einer imaginären geraden
Linie, die im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung des Gases bei
dem Zulaufleitradabschnitt 23a ist, angeordnet. Die Bohrungen 24 können in dem
Zulaufleitradabschnitt 23a in jeglicher gewünschten
Anordnung angeordnet sein. Die Bohrungen sollten bei einer derartigen
Position angeordnet sein, die verhindert, dass das Gas von der Saugfläche n während des
Betriebs bei niedriger Strömungsrate
abgelöst
wird. Die Position kann hinreichend in Anbetracht der Zustände bestimmt
werden, solche wie das Leistungsvermögen, das für den Kreiselverdichter erforderlich
ist, und die Gestalt des Querschnitts des Zulaufleitradabschnitts 23a.
Zum Beispiel sollten die Bohrungen vorzugsweise angrenzend an dem
stromaufwärtigen
Schaufelende P des Zulaufleitradabschnitts 23a der langen
Schaufel 23 vorgesehen sein. Das heißt, dass die Bohrungen stromaufwärts des
Startpunkts der Ablösung
der Grenzschicht von der Saugfläche
n angeordnet sein sollten. Es wird jedoch angemerkt, dass die vorliegende
Erfindung nicht die Verteilung der Bohrung stromabwärts des
obigen Startpunkts der Ablösung ausschließt. Daher
lassen die hinreichende Ausbildung, die Position und Anzahl der
Bohrungen zu, dass das Gas an der Druckfläche m zu der Saugfläche n geführt wird,
wobei solch eine Ausbildung, Position und Anzahl der Bohrungen gemäß dem Zustand
der Trennung der Grenzschicht von dem Zulauf leitradabschnitt 23a derart
bestimmt werden kann, dass die Ablösung am effektivsten verhindert wird.
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3A zeigt
die Drehschaufel 23 im Querschnitt und die Gasströmung, die
durch Pfeile angegeben ist, nämlich
während
des Betriebs des Kreiselverdichters bei hoher Strömungsrate.
Wenn der Kreiselverdichter bei einer hohen Strömungsrate betrieben wird, wird
der Eintrittswinkel des Gases zu dem Zulaufleitradabschnitt 23a kleiner
als der während dem
Betrieb bei niedriger Strömungsrate.
Während dem
Betrieb bei hoher Strömungsrate,
bei welchem der Eintrittswinkel hinreichend klein festgelegt ist, wird
die Grenzschicht BL (nicht gezeigt in 3A) des
Gases an der Saugfläche
n des Zulaufleitradabschnitts 23a nicht leicht von der
Saugfläche
n abgelöst.
Das heißt,
dass ein kleiner Eintrittswinkel die Erzeugung einer instabilen
Luftströmung
um den Zulaufleitradabschnitt 23a verringert. Der Druck
an der Saugfläche
n ist kleiner als der an der Druckfläche m während des Betriebs bei hoher
Strömungsrate,
nämlich
mit dem Ergebnis, dass ein Teil des Gases von der Druckfläche m zu
der Saugfläche
n durch die Bohrungen 24 strömt. Ein Teil des Gases, der dann
durch die Bohrungen 24 hindurchgeht, wird nicht bedeutend
von dem Betrieb des Kreiselverdichters während des Betriebs bei hoher
Strömungsrate beeinflusst.
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3B ist
eine Schnittansicht ähnlich
zu 3A, aber zeigt die Gasströmung, die durch die Pfeile
angegeben ist, während
des Betriebs bei niedriger Strömungsrate.
Wenn der Kreiselverdichter bei einer niedrigen Strömungsrate
betrieben wird, wird der Eintrittswinkel des Gases zu dem Zulaufleitradabschnitt 23a größer als
der während
des Betriebs bei hoher Strömungsrate.
Während
des Betriebs bei niedriger Strömungsrate,
wenn der Eintrittswinkel groß wird,
wird die Grenzschicht BL des Gases an der Saugfläche n des Zulaufleitradabschnitts 23a leicht
von der Saugfläche
n abgelöst.
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Dann
lassen die Bohrungen 24 zu, dass ein Teil des Gases an
der Druckfläche
m durch diese hindurch zu der Saugfläche n strömt. Die Grenzschicht BL (nicht
gezeigt in 3B) des Gases an der Saugfläche n wird
nicht leicht abgelöst,
nämlich
wegen dem Gas, das von der Druckfläche m strömt. Das heißt, dass ein Teil des Gases
(welches durch die gepunkteten Pfeile in 3B angegeben
ist), der durch die Bohrung 24 während des Betriebs bei niedriger Strömungsrate
hindurchgeht, die Ablösung
der Grenzschicht BL von der Saugfläche n verhindert oder verringert.
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Gemäß dem ersten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
werden die folgenden Vorteile erreicht.
- (1)
Das Laufrad 21 hat den Zulaufleitradabschnitt 23a,
der die Druckfläche
m und die Saugfläche
n hat, und die Bohrungen 24, die die Druckfläche m mit
der Saugfläche
n verbinden. Deshalb geht ein Teil des Gases von der Druckfläche m zu
der Saugfläche
n über
die Bohrungen während
des Betriebs bei niedriger Strömungsrate
durch, nämlich
mit dem Ergebnis, dass die Ablösung
zwischen der Saugfläche
n und der Grenzschicht BL verhindert wird, wobei der Zulaufleitradströmungsabriss
und das Aufwallen verhindert werden oder dementsprechend verringert
werden. Das heißt,
dass der Kreiselverdichter stabil betrieben wird.
- (2) Das Bereitstellen einer Vielzahl der Bohrungen 24 bei
dem Ausführungsbeispiel
von den 1 bis 3 hilft
zum Verringern der Wahrscheinlichkeit des Beeinträchtigens
der erforderlichen Funktion des Zulaufleitradabschnitts 23a.
Das heißt,
dass durch Zulassen, dass ein Teil des Gases durch eine Vielzahl
der Bohrungen hindurchgeht, der Freiheitsgrad des Verhinderns oder
Verringerns der Ablösung
der Grenzschicht BL von der Saugfläche n über die Bereitstellung einer
einzigen Bohrung verbessert wird.
- (3) Da eine Vielzahl der Bohrungen 24 in einer Radialrichtung
des Laufrads 21 angeordnet ist, verhindern oder verringern
sie die Ablösung
der Grenzschicht BL entlang der Richtung, die senkrecht zur Gasströmung (oder
in der Breitenrichtung der Schaufel) ist, nämlich mit dem Ergebnis, dass
die Ablösung
der Grenzschicht BL von dem Zulaufleitradabschnitt 23a verhindert
wird.
- (4) Die Bereitstellung der Bohrungen 24 durch den Zulaufleitradabschnitt 23a wird
keinen bemerkenswerten Einfluss auf die Funktion des Zulaufleitradabschnitts 23a während des
Betriebs bei hoher Strömungsrate
des Verdichters bewirken. Deshalb wird das Leistungsvermögen des
Kreiselverdichters während
des Betriebs bei hoher Strömungsrate
bei der Gleichen wie bei der des herkömmlichen Kreiselverdichters
aufrechterhalten.
- (5) Durch bloßes
Ausbilden der Bohrungen 24 durch den Zulaufleitradabschnitt 23a kann
eine Ablösung
zwischen der Saugfläche
n und der Grenzschicht BL verhindert oder verringert werden. Deshalb
kann der herkömmliche
Kreiselverdichter in einen Kreiselverdichter abgewandelt werden,
der dazu imstande ist, die Ablösung
zwischen der Saugfläche
n und der Grenzschicht BL durch bloßes Ausbilden von Bohrungen
durch den Zulaufleitradabschnitt 23a zu verhindern oder
zu verringern.
-
Das
Folgende beschreibt ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Kreiselverdichters gemäß der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die 6 bis 9.
Es wird angemerkt, dass die gleichen Bezugszeichen im Wesentlichen
identische Komponenten oder Elemente bezeichnen, wie jene des Standes
der Technik und des ersten Ausführungsbei spiels,
wobei die ausführliche
Beschreibung von solchen Komponenten und Elementen weggelassen wird.
-
6 ist
eine Seitenquerschnittsansicht eines Kreiselverdichters des zweiten
bevorzugten Ausführungsbeispiels. 7 ist
eine Frontansicht des Einlasskanals 16 des Laufrads 21 und
des Diffusors 18 des Verdichters von 6. 8 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
eines Abschnitts des Verdichters um einen Rückflussdurchgang, welcher in einem
späteren
Teil beschrieben wird. 9 ist eine Ansicht im Querschnitt,
der entlang der Linie II-II
in 7 gemacht ist, die eine Geschwindigkeitsverteilung
um den Einlass des Diffusors 18 zeigt. Der Kreiselverdichter
gemäß dem zweiten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem herkömmlichen
Kreiselverdichter darin, dass das Hüllgehäuse 15 einen unterschiedlichen
Aufbau hat. Das Laufrad kann den Zulaufleitradabschnitt 23a haben, der
getrennt von dem Schaufelabschnitt 23b vorgesehen ist.
Zusätzlich
kann das Laufrad derart ausgebildet sein, dass es keinen eindeutig
festgelegten Zulaufleitradabschnitt 23a hat. Die Anzahl
der Drehschaufeln, die das Laufrad ausbilden, und die Art von solchen
Drehschaufeln sind nicht begrenzt, sondern können hinreichend basierend
auf den Erfordernissen für
den Kreiselverdichter bestimmt werden.
-
Das
Hüllgehäuse 15,
das in 6 gezeigt ist, hat eine Einlasskanalwand 15a,
welche den Einlasskanal 16 ausbildet, einen Hüllabschnitt 15b,
der auf eine abgestimmte Weise bezüglich des Laufrads 21 ausgebildet
ist, eine Windungswand 15c, welche das Profil der Windung 17 ausbildet,
und eine Hüllwand 15d,
welche den Diffusor 18 von der Windung 17 trennt.
Die Einlasskanalwand 15a bildet den zylindrischen Einlasskanal 16 stromaufwärts des
Laufrads 21 bezüglich
der Strömungsrichtung
des Gases oder in der nach links weisen den Richtung gesehen in 6 aus.
Der Hüllabschnitt 15b ist
mit einer Krümmung
ausgebildet, die abgestimmt bezüglich des
Laufrads 21 ist, und erstreckt sich von dem Einlasskanal 16 des
Laufrads 21 zu einer Position nahe des Einlasses des Diffusors 18.
Die Windungswand 15c bildet die Windung 17 aus,
die einen kreisförmigen
Querschnitt hat, wobei die Endfläche
der Windungswand 15c in Berührung mit der Gehäusewand 14a ist.
Die Hüllwand 15d trennt
den Diffusor 18 von der Windung 17 und legt den
Diffusor 18 mit der gegenüberliegenden Gehäusewand 14a fest.
Dementsprechend wird die Windung 17 durch den Hüllabschnitt 15b,
die Windungswand 15c und die Hüllwand 15d ausgebildet.
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Der
Diffusor 18 hat dessen Einlass nahe der äußeren Randbereichskante 22b des
Laufrads 21 und dessen Auslass nahe der Windung 17 gelegen. Der
Diffusor 18 führt
die Funktion des Umwandelns von kinetischer Energie des Gases von
dem Laufrad 21 in Druckenergie aus. Der Auslass des Diffusors 18 steht
mit der Windung 17 in Verbindung, wobei das äußere Randbereichsende
der Hüllwand 15d angrenzend
an dem Auslass des Diffusors 18 gelegen ist. Daher ist
der Diffusor 18 stromabwärts von dem Laufrad 21 und
um dieses angeordnet.
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Die
Hüllwand 15d hat
einen Rückflussdurchgang 26,
der die Windung 17 mit dem Diffusor 18 zum Umkehren
eines Teils von Hochdruckgas in der Windung 17 zu dem Diffusor 18 verbindet.
Das Gas, das von der Windung 17 zurück zu dem Diffusor 18 durch den
Rückflussdurchgang 26 strömt, wird
nachstehend Rückflussgas
genannt. Der Rückflussdurchgang 26 ist
derart gestaltet, dass dieser die radiale Geschwindigkeitskomponente
X des Gases in dem Diffusor 18 durch das Rückflussgas
erhöht.
Der Auslass des Rückflussdurchgangs 26 ist
nahe des Einlasses des Diffusors 18 angeordnet, wobei der
Einlass des Rückflussdurchgangs 26 derart
angeordnet ist, dass dieser den Rückflussdurchgang 26 so
weit wie möglich
verkürzt.
-
Deshalb
ist der Rückflussdurchgang 26 im Wesentlichen
zwischen dem Hüllabschnitt 15b und der
Hüllwand 15d angeordnet.
Die Aufgabe des gekürzten
Rückflussdurchgangs 26 besteht
darin, den Druckverlust, der aus dem Hindurchgehen des Rückflussgases
durch den Rückflussdurchgang 26 resultiert,
zu verringern. Der gekürzte
Rückflussdurchgang 26 lässt das
Zuführen
von Gas bei der gewünschten
Strömungsrate
zum Erhöhen
der radialen Geschwindigkeitskomponente X des Gases in dem Diffusor 18 zu.
-
Der
Rückflussdurchgang 26 ist
aus der Kombination von vier kreisförmigen bogenförmigen Schlitzen
ausgebildet, wie durch die gepunktete Linie in 7 angegeben
ist. Daher ist der Rückflussdurchgang 26 im
Wesentlichen entlang des gesamten Umfangsbereichs des Diffusors 18 ausgebildet.
Der Rückflussdurchgang 26 ist
nicht auf die Form eines Schlitzes beschränkt, sondern kann durch Ausbilden einer
Vielzahl von Bohrungen vorgesehen sein. Die Gestalt, Anzahl und
Position des Rückflussdurchgangs 26 kann
hinreichend bestimmt werden, solange der Rückflussdurchgang 26 die
Funktion des Zulassens des Rückflussgases
zum Hindurchgehen von diesem ausführt. Bei diesem Ausführungsbeispiel
sind die Windung 17 und der Diffusor 18 in der Axialrichtung
der Drehwelle 12 angeordnet, da die Windung 17 von
dem Diffusor 18 durch die Hüllwand 15d getrennt
ist. Jedoch kann der Rückflussdurchgang 26 unabhängig von
der Anordnung der Windung 17 und des Diffusors 18 ausgebildet
sein. Zum Beispiel kann die Windung 17 an der Außenseite
des Diffusors 18 ausgebildet sein. In diesem Fall ist der Rückflussdurchgang
vorzugsweise durch irgendein passendes Bauteil zum Ausbilden eines
Durchgangs, solch eines wie ein Rohr, ausgebildet.
-
8 zeigt
einen Teil des Kreiselverdichters während des Betriebs bei niedriger
Strömungsrate. Wenn
der Kreiselverdichter bei einer niedrigen Strömungsrate betrieben wird, durchläuft das
Gas, das zu dem Diffusor 18 durch das Laufrad 21 übergeführt wird,
wie durch die Konturpfeile in 8 angegeben ist,
den Diffusor 18 und erreicht die Windung 17. Bei der
Windung 17 liegt ein höherer
Druck als bei dem Diffusor 18 vor. Deshalb strömt ein Teil
des Gases in der Windung 17 zu dem Diffusor 18 durch
den Rückflussdurchgang 26 als
Rückflussgas,
wie durch die durchgezogenen Pfeile in 8 angegeben
ist. Das Rückflussgas
vereint sich mit dem Gas, das von dem Laufrad 21 nahe des
Einlasses des Diffusors 18 strömt. Das Rückflussgas, das durch das Gas
von dem Laufrad 21 vereint ist, erhöht die radiale Geschwindigkeitskomponente
X in 7. Das heißt, dass
das Gas, das im Diffusor 18 vorliegt, eine radiale Geschwindigkeitskomponente
des Gases, das von dem Laufrad 21 strömt, und die radiale Geschwindigkeitskomponente
hat, welche zumindest durch das Rückflussgas zugefügt wird.
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9 ist
eine Ansicht im Querschnitt, der entlang der Linie II-II in 7 gemacht
ist, die die Geschwindigkeitsverteilung VG der Gasströmung gemessen
zwischen der Gehäusewand 14a und
der Hüllwand 15d während des
Betriebs des Verdichters bei niedriger Strömungsrate zeigt. In 9 geben
die Profilpfeile die allgemeine Strömung des Gases an, wobei die
durchgezogenen Pfeile mit verschiedenen Längen die Strömung des
Gases und die Geschwindigkeiten beschreiben, die durch die Pfeillänge angegeben
ist. In 9 ist die Geschwindigkeitsverteilung vg
eines Kreiselverdichters, der keinen Rückflussdurchgang 26 hat,
durch gepunktete Linien gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Teil
des Niedergeschwindigkeitsbereichs L (schraffierter Bereich in 9),
welcher bei einem Kreiselverdichter erscheint, der keinen Rückflussdurchgang 26 hat,
eliminiert. Daher wird die Rückströmung des
Gases entlang der Wände 14a, 15d und
angrenzend an diese verhindert oder verringert. Dies rührt daher,
dass das Rückflussgas,
das mit dem Gas von dem Laufrad 21 vereint ist, die radiale
Geschwindigkeitskomponente X erhöht,
wobei zumindest ein Teil des Niedergeschwindigkeitsbereichs L nahe
der Wandfläche, welcher
andererseits die Rückströmung verursacht, modifiziert
ist, wie in 9 gezeigt ist. Das Rückflussgas
dient zum Eliminieren eines Teils des Niedergeschwindigkeitsbereichs
L, der in 9 gezeigt ist. Das heißt, dass
ein relativer Anstieg der Strömungsrate
wegen des Rückflussgases
zu dem Einlass des Diffusors 18 verursacht, dass die radiale
Geschwindigkeitskomponente (Bewegungsenergie) des Gases erhöht wird,
wobei der Niedergeschwindigkeitsbereich L der Grenzschicht an der
Wandfläche verringert
wird, wodurch die Rückströmung verhindert
wird.
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Wenn
der Kreiselverdichter bei einer hohen Strömungsrate betrieben wird, geht
das Gas in der Windung 17 durch den Rückflussdurchgang 26 in Richtung
des Diffusors 18 hindurch. Die Strömung des Rückflussgases zu dem Diffusor 18 wird
keinen bedeutenden Einfluss auf das Leistungsvermögen des
Kreiselverdichters nehmen. Wenn Bedenken bestehen sollten, dass
das Leistungsvermögen
des Kreiselverdichters geringfügig
durch das Rückflussgas
beeinflusst wird, kann der Kreiselverdichter in Hinblick auf die
Strömung
des Rückflussgases
zu dem Diffusor 18 gestaltet werden.
-
Gemäß dem zweiten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
werden die folgenden Vorteile erhalten.
- (1)
Der obige Kreiselverdichter hat den Rückflussdurchgang 26 zum
Verbinden des Diffusors 18 mit der Windung 17 und
kehrt einen Teil des Gases in der Windung zu dem Diffusor 18 um.
Das Gas, das in dem Diffusor 18 vorliegt, hat die radiale
Geschwindigkeitskomponente des Gases, das von dem Laufrad 21 strömt, und
zusätzlich
die Geschwindigkeit des Gases (oder des Rückflussgases), das zu dem Diffusor 18 durch
den Rückflussdurchgang 26 strömt. Die
zugefügte
Geschwindigkeit verringert den Niedergeschwindigkeitsbereich nahe
der Wandfläche
und verhindert die Erzeugung einer Rückströmung. Dementsprechend kann
ein Diffusorströmungsabriss
während
des Betriebs des Verdichters bei niedriger Strömungsrate verhindert oder verringert
werden.
- (2) Bei dem oben beschriebenen Kreiselverdichter ist der Auslass
des Rückflussdurchgangs 26 nahe
dem Einlass des Diffusors 18 gelegen. Deshalb nimmt das
Gas in dem Diffusor 18 relativ früh die zusätzliche radiale Geschwindigkeitskomponente
des Rückflussgases
von dem Rückflussdurchgang 26 auf.
Dementsprechend tritt ein Diffusorströmungsabriss selten in dem Bereich
zwischen den Orten auf, die jeweils angrenzend an dem Einlass und
dem Auslass des Diffusors 18 angeordnet sind.
- (3) Bei dem oben beschriebenen Kreiselverdichter ist der Rückflussdurchgang 26 gerade
ausgebildet, wobei deshalb ein Druckverlust des Rückflussgases
in dem Rückflussdurchgang 26 leicht verringert
wird, nämlich
mit dem Ergebnis, dass die zusätzliche
radiale Geschwindigkeitskomponente X während dem Minimieren des Druckverlusts
erreicht wird.
- (4) Der Diffusorströmungsabriss
kann lediglich durch Bereitstellen des Rückflussdurchgangs 26 verhindert
oder unterbunden werden. Deshalb kann der Vorteil des Verhinderns
oder Unterbindens des Diffusorströmungsabrisses gemäß der vorliegenden
Erfindung ebenso bei einem herkömmlichen
Kreiselverdichter durch bloßes
Ausbilden eines Rückflussdurchgangs
zu dem Diffusor erreicht werden.
-
Das
Folgende wird ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kreiselverdichters
gemäß der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die 10 beschreiben. 10 ist
eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht
eines Abschnitts des Kreiselverdichters rund um den Rückflussdurchgang 26.
Es wird angemerkt, dass die gleichen Bezugszeichen im Wesentlichen
identische Komponenten und Elemente zu jenen des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels
bezeichnen, wobei die ausführliche
Beschreibung von solchen Komponenten oder Elementen weggelassen
wird.
-
Wie
in 10 gezeigt ist, hat der Rückflussdurchgang 26 ein
Ventil 27, welches die Gasströmung durch den Rückflussdurchgang 26 zulässt oder blockiert.
Das Ventil 27 bei diesem Ausführungsbeispiel ist zum Schließen des
Rückflussdurchgangs 26 während des
Betriebs bei hoher Strömungsrate
und zum Öffnen
des Rückflussdurchgangs 26 während des
Betriebs bei niedriger Strömungsrate
betätigbar. Das
heißt,
dass das Ventil 27 den Rückflussdurchgang 26 in Übereinstimmung
mit dem Betriebszustand des Kreiselverdichters öffnet oder schließt. Obwohl
das Ventil 27 nicht auf eine bestimmte Art oder Ausbildung
des Ventils begrenzt ist, sollte das Ventil vorzugsweise automatisch
in Übereinstimmung
mit dem Betriebzustand des Kreiselverdichters geöffnet oder geschlossen werden.
Eine Einrichtung zum Öffnen
und Schließen
des Ventils 27 und eine Steuerung dafür kann von bekannten Geräten ausgewählt werden.
Darüber
hinaus sollte das Ventil 27 vorzugsweise basierend auf
dem Druckunterschied zwischen der Windung 17 und dem Diffusor 18 geöffnet oder geschlossen
werden. Zum Beispiel kann ein flexibles Blattventil oder dergleichen
verwendet werden.
-
Das
Bereitstellen des Ventils 27, welches zum Schließen während des
Betriebs bei hoher Strömungsrate
betätigbar
ist, eliminiert die nachteilige Auswirkung auf das Leistungsvermögen des
Kreiselverdichters durch das Rückflussgas,
das zu dem Diffusor 18 strömt. Deshalb kann der Kreiselverdichter ohne
In-Betracht-Ziehen des Rückflussgases gestaltet
werden, das zu dem Diffusor 18 während des Betriebs bei hoher
Strömungsrate
strömt.
Da das Ventil 27 während
des Betriebs bei niedriger Strömungsrate öffnet, werden
die gleichen Vorteile wie jene des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels
erhalten.
-
Der
oben beschriebene Kreiselverdichter hat das Ventil 27 bei
dem Rückflussdurchgang 26,
welches zum Steuern des Rückflussgases
betätigbar
ist, das durch den Rückflussdurchgang 26 in Übereinstimmung
mit dem Betriebszustand des Kreiselverdichters strömt. Dementsprechend
kann der Betriebszustand des Kreiselverdichters ohne In-Betracht-Ziehen der Nachteile
des Rückflussgases,
das zu dem Diffusor 18 strömt, festgelegt werden.
-
Das
Rückflussgas
strömt
zu dem Diffusor 18 während
des Betriebs des Kreiselverdichters bei niedriger Strömungsrate,
wenn das Ventil 27 geöffnet ist,
während
die Strömung
des Rückflussgases
während
dem Verdichterbetrieb gehemmt wird, der anders als der Betrieb bei
niedriger Strömungsrate
ist, wenn das Ventil 27 dann geschlossen ist. Dementsprechend
verhindert oder reduziert der Kreiselverdichter einen Diffusorströmungsabriss
während
des Betriebs bei niedriger Strömungsrate.
Zusätzlich
wird der Kreiselverdichter durch das Rückflussgas während des
Verdichterbetriebs beeinflusst, der anders als der Betrieb bei niedriger
Strömungsrate
ist.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele, die oben beschrieben
sind, beschränkt,
sondern kann in alternative Ausführungsbeispiele
abgewandelt werden.
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Bei
einem alternativen Ausführungsbeispiel zu
dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel können bekannte
Komponenten oder Einrichtungen für
die Komponenten des Kreiselverdich ters verwendet werden, die anders
als der Zulaufleitradabschnitt sind.
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Bei
einem alternativen Ausführungsbeispiel zu
dem zweiten und dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel können bekannte
Komponenten oder Einrichtungen für
die Komponenten des Kreiselverdichters verwendet werden, die anders
als das Hüllgehäuse 15 sind.
-
Deshalb
sind die vorliegenden Beispiele und Ausführungsbeispiele als illustrativ
und nicht einschränkend
zu betrachten, wobei die Erfindung nicht auf die hierin gegebenen
Details beschränkt
ist, sondern innerhalb des Bereichs der beigefügten Ansprüche abgewandelt werden kann.
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Ein
Kreiselverdichter hat eine Gehäusebaugruppe
und ein Laufrad, das drehbar mit der Gehäusebaugruppe verbunden ist.
Gas, das in die Gehäusebaugruppe
durch Drehung des Laufrads eingeführt wird, wird zumindest durch
eine Zentrifugalkraft komprimiert. Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung
ist derjenige, dass das Laufrad einen Zulaufleitradabschnitt, der
eine Druckfläche
und eine Saugfläche
hat, und eine Bohrung hat, die sich zwischen der Druckfläche und
der Saugfläche
erstreckt. Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist derjenige, dass
der Kreiselverdichter einen Diffusor, der stromabwärts des
Laufrads gelegen ist, eine Windung, die in Verbindung mit einem
Auslass des Diffusors steht, und einen Rückflussdurchgang hat, der den
Diffusor mit der Windung zum Rückführen eines
Teils des Gases in der Windung zu dem Diffusor verbindet.