DE102009009715A1 - Compressor with guide grille with radially variable outflow - Google Patents

Compressor with guide grille with radially variable outflow Download PDF

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Abstract

Es ist ein Verdichter offenbart, der zumindest ein zum Ändern des Abströmwinkels verstellbares Leitgitter und einen dem Leitgitter nachgeschalteten Rotor aufweist, die zwischen einem Gehäuse und einer Nabe des Verdichters angeordnet sind. Das Leitgitter ist in Erstreckungsrichtung von Gehäuse zur Nabe in zwei oder mehr radial relativ zueinander verstellbare Abschnitte geteilt oder weist in Erstreckungsrichtung radial einen Freiraum auf, der Strömung in wesentlichem Maß passieren läßt.It is disclosed a compressor having at least one adjustable for changing the outflow angle guide grid and a downstream of the guide grid rotor, which are arranged between a housing and a hub of the compressor. The guide grid is divided in the extension direction of the housing to the hub in two or more radially adjustable relative to each other sections or has radially in the extension direction on a free space that allows flow to pass to a significant extent.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verdichter gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1, 2, 6 oder 7. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Triebwerk mit einem Verdichter.The The present invention relates to a compressor according to the The preamble of claims 1, 2, 6 or 7. Above In addition, the present invention relates to an engine with a Compressor.

Technisches ProblemTechnical problem

Ein solcher Verdichter verdichtet ein Verdichtungsmedium, wobei sich der Druck des Mediums dabei erhöht. Zum Erreichen von hohen Drücken weist der Verdichter mehrere Stufen auf, die aus abwechselnd angeordneten Rotoren und Statoren oder sog. Leitgitter bestehen.One such compressor compresses a compression medium, wherein the pressure of the medium increases. To achieve high Pressing the compressor has several stages, the off alternately arranged rotors and stators or so-called. Leitgitter consist.

Üblicherweise weist der Verdichter in Strömungsrichtung ein Eintrittsleitgitter, und ein dem Eintrittsleitgitter nachgeschalteten Rotor (mit Rotorschaufeln) auf. Diesem Rotor folgt wiederum ein Leitrad und diesem wieder ein Rotor usw. Die Schaufeln der Leitgitter und Rotoren sind zwischen einem Gehäuse und einer Nabe des Verdichters angeordnet.Usually the compressor has an inlet guide in the direction of flow, and a rotor downstream of the inlet guide grid (with rotor blades) on. This rotor is again followed by a stator and this again Rotor, etc. The vanes of the guide vanes and rotors are between a housing and a hub of the compressor arranged.

Zur Erhöhung der aerodynamischen Stabilität des Verdichters sind in der Regel die Leitgitter, insbesondere das Eintrittsleitgitter, verstellbar gestaltet, um den Abströmwinkel ändern zu können. Diese Verstellung wird dabei meist durch Drehen der Leitgitterflügel erzielt. Diese Verdrehung führt zu einer Anpassung des Verhältnisses der am Verdichtereintritt und -austritt effektiv zu Verfügung stehenden Strömungsfläche an ein geändertes Druckverhältnis des Verdichters.to Increase the aerodynamic stability of the compressor are usually the guide vanes, in particular the inlet guide grille, adjustable designed to change the outflow angle to be able to. This adjustment is usually by turning achieved the Leitgitterflügel. This twisting leads to an adjustment of the ratio at the compressor inlet and effluent effectively available flow area to a changed pressure ratio of the compressor.

In der Regel werden dabei die Leitgitterflügel als ganzes als starrer Körper verdreht. Beim Verdrehen wird der Abströmwinkel des Leitgitters in erster Näherung radial konstant verändert.In As a rule, the Leitgitterflügel as a whole twisted as a rigid body. When turning, the outflow angle the Leitgitters in a first approximation changed radially constant.

Es ist z. B. aus der Druckschrift DE 36 24 951 ein Verdichter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 2 bekannt, der ein Leitgitter aufweist, das zwei in Strömungsrichtung im wesentlichem hintereinander angeordnete Einzelleitgitter hat. Auch bei diesen Einzelleitgittern sind die Flügel als ganzes verdrehbar, um den Abströmwinkel des Leitgitters zu verändern.It is Z. B. from the document DE 36 24 951 a compressor according to the preamble of claim 2 known, which has a guide grid, which has two in the flow direction substantially one behind the other arranged Einzelleitgitter. Even with these Einzelleitgittern the wings are rotatable as a whole to change the outflow angle of the Leitgitters.

Eine andere Möglichkeit, den Abströmwinkel zu ändern, ist in der Druckschrift EP 1 898 055 gezeigt, in der ein Gitterflügel einen die Last aufnehmenden Innenkörper aufweist, der von einem Mantel umgeben ist. Zwischen Innenkörper und Mantel sind Aktuatormechanismen angeordnet, die die Form des Mantels ändern können. Dabei wird der Gitterflügel in radialer Richtung als ganzes geändert.Another way to change the outflow angle is in the document EP 1 898 055 shown in which a lattice blade has a load-receiving inner body, which is surrounded by a jacket. Between the inner body and the jacket actuator mechanisms are arranged, which can change the shape of the shell. The lattice blade is changed in the radial direction as a whole.

Eine wiederum andere Möglichkeit, den Abströmwinkel zu ändern, ist in der Druckschrift DE 102 56 008 gezeigt, in der in Strömungsrichtung gesehen eine Hinterkante eines Flügels aufgrund aufblasbarer Kammern relativ zu seiner Vorderkante beweglich ist.Yet another way to change the outflow angle is in the document DE 102 56 008 shown in the flow direction, a trailing edge of a wing due to inflatable chambers is movable relative to its leading edge.

Durch diese bekannten Möglichkeiten zur Änderung des Abströmwinkels kann der üblicherweise für den Vollastbetrieb ausgelegte Verdichter zu einem Teillastbetrieb geschaltet werden, bei dem andere Strömungszustände herrschen.By these known ways to change the Abströmwinkels can usually for the full load operation designed compressor to a partial load operation be switched, in the other flow conditions to rule.

Im Teillastbetrieb eines derart ausgelegten Verdichters kommt es aber aufgrund der Drallverteilung am Vorleitgitteraustritt zu einer starken Massenstromverlagerung am Austritt des ersten Rotors, die in Gehäuserichtung erfolgt. Die folgenden Gitter und insbesondere der folgende Rotor leiden darunter mit aerodynamisch sehr stark belasteten Nabenpartien. Dadurch entsteht die Gefahr einer Strömungsablösung. Tritt eine Strömungsablösung in einer oder in mehreren Stufen des Verdichters auf, ergibt sich ein massiver Leistungsabfall im Verdichter. Der Verdichter neigt dann zu einem sog. Pumpen, da die Strömung keine ausreichende kinetische Energie mehr besitzt, um den Druckanstieg zu bewältigen.in the Part load operation of such a designed compressor but it comes due to the swirl distribution at Vorleitgitteraustritt to a strong Mass flow displacement at the outlet of the first rotor in the housing direction he follows. The following grids and in particular the following rotor suffer under aerodynamically very heavily loaded hub parts. Thereby there is a risk of flow separation. kick a flow separation in one or more Stages of the compressor, resulting in a massive power loss in the compressor. The compressor then tends to a so-called. Pumping since the flow does not have sufficient kinetic energy anymore, to cope with the pressure increase.

Gehäuseeinbauten können zwar stabilisierend wirken. Das damit verbundene Potential kann jedoch nur teilweise ausgenutzt werden, da als nächstes an den hoch belasteten Nabenpartien des nächsten Leitgitters und nächsten Rotors Strömungsablösungen auftreten können, was wiederum zu einem Verdichterpumpen führt.housing fixtures may have a stabilizing effect. The associated However, potential can only partially be exploited, as next at the heavily loaded hub sections of the next guide grid and next rotor flow separations can occur, which in turn leads to a compressor leads.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Somit ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Verdichter, der Veränderungen des Abströmwinkels am Leitgitter besser als zuvor bewerkstelligt, und ein verbessertes Triebwerk zu schaffen. Ein weiteres Ziel ist es, den Pumpgrenzabstand zu erhöhen.Consequently It is the object of the present invention to provide an improved Compressor, the changes of the outflow angle done better than before on the baffle, and an improved To create an engine. Another goal is the surge margin to increase.

Im Hinblick auf den Verdichter ist diese Aufgabe durch einen Verdichter mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 2, 6 oder 7 gelöst. Im Hinblick auf das Triebwerk ist die Aufgabe durch ein Triebwerk mit den Merkmalen von Anspruch 13 gelöst.in the With regard to the compressor, this task is achieved by a compressor with the features of claims 1, 2, 6 or 7 solved. In terms of the engine, the task is through an engine solved with the features of claim 13.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche.advantageous Further developments of the invention are the subject of the other claims.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verdichter nach Anspruch 1 und 2 ist das Leitgitter in Erstreckungsrichtung von Gehäuse zu Nabe in zwei oder mehr relativ zueinander verstellbare Abschnitte geteilt. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verdichter nach Anspruch 6 und 7 belässt das Leitgitter in Erstreckungsrichtung von Gehäuse zu Nabe einen Freiraum, der Strömung in wesentlichem Maß passieren läßt.According to the compressor according to the invention according to claim 1 and 2, the guide grid is divided in the extension direction from housing to hub in two or more relatively adjustable sections. According to the compressor according to the invention according to claim 6 and 7 leaves the guide grid in the extension direction from housing to hub one Free space, which allows flow to pass to a significant extent.

Bei diesen Aufbauarten kann die Zuströmung vom Leitgitter zum nachfolgenden Rotor entlang der Erstreckungsrichtung eines Leitgitterflügels (radial) unterschiedlich gestaltet sein. Somit kann der Abströmwinkel des Leitgitters an der Gehäuseseite stärker verändert werden als an der Nabenseite. Dies führt zu einer reduzierten Verlagerung des Massenstroms am Austritt des Rotors. Dies wiederum führt zu einer Entlastung des folgenden Gitters und insbesondere des folgenden Rotors. Als Ergebnis hat der Verdichter einen größeren Pumpgrenzabstand.at These types of structure, the inflow from the guide rail for following rotor along the extension direction of a Leitgitterflügels (radial) be designed differently. Thus, the outflow angle the Leitgitters on the housing side changed more be as on the hub side. This leads to a reduced Displacement of the mass flow at the outlet of the rotor. this in turn leads to a discharge of the following grid and in particular of the following rotor. As a result, the compressor has a larger one Surge margin.

Der erfindungsgemäße Verdichter nach Anspruch 3 ermöglicht eine technisch einfache Verstellbarkeit der Leitgitterabschnitte.Of the inventive compressor according to claim 3 allows a technically simple adjustability of the Leitgitterabschnitte.

Der erfindungsgemäße Verdichter nach Anspruch 4 ermöglicht ein sehr spezifisches Ansprechen auf erwünschte Strömungszustände.Of the Compressor according to the invention allows according to claim 4 a very specific response to desired flow conditions.

Bei dem erfindungsgemäßen Verdichter nach Anspruch 5 kann auch ein Leitgitterabschnitt relativ verstellt werden, der nicht zu Nabe oder Gehäuse benachbart ist. Dadurch kann eine Unterteilung in eine Vielzahl an relativ veränderbaren Leitgitterabschnitten in radialer Richtung erfolgen. Somit können viele fein abgestufte Strömungsdifferenzen zwischen Gehäuse und Nabe bewirkt werden.at the compressor according to the invention according to claim 5 can also be relatively adjusted a Leitgitterabschnitt, the not adjacent to hub or housing. This can a subdivision into a variety of relatively changeable Leitgitterabschnitten done in the radial direction. Thus, many can finely graduated flow differences between housing and hub are effected.

Der erfindungsgemäße Verdichter nach Anspruch 8 ermöglicht, dass die Nabenseite auf sehr einfache Weise entlastet wird.Of the Compressor according to the invention according to claim 8 allows, that the hub side is relieved in a very simple way.

Der erfindungsgemäße Verdichter nach Anspruch 9 ermöglicht, dass die Gehäuseseite auf sehr einfache Weise entlastet wird, sollte dies einmal erforderlich sein.Of the Compressor according to the invention according to claim 9 allows, that relieves the housing side in a very simple way should this be necessary.

Der erfindungsgemäße Verdichter nach Anspruch 10 ermöglicht, dass insbesondere der erste Rotor hinter dem Eintittsleitgitter eine Strömungsverbesserung erfährt.Of the The compressor according to the invention according to claim 10 enables that in particular the first rotor behind the Eintittsleitgitter undergoes a flow improvement.

Die erfindungsgemäßen Verdichter nach Anspruch 11 und 12 ermöglichen ein wunschgemäßes Antreiben eines spezifischen Leitgitterabschnittes.The Compressor according to claim 11 and 12 allow a desired driving a specific Leitgitterabschnittes.

Das erfindungsgemäße Triebwerk nach Anspruch 13 nutzt diese Vorteile eines Verdichters.The The engine according to claim 13 uses according to the invention these advantages of a compressor.

Die vorliegende Erfindung ist nachstehend anhand von speziellen Ausführungsformen genauer erläutert. Zur besseren Veranschaulichung einiger Aspekte der Erfindung sind Zeichnungen beigefügt.The The present invention is described below with reference to specific embodiments explained in more detail. To better illustrate some aspects The invention is accompanied by drawings.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt eine Wirkskizze eines Verdichters mit radial konstanter Veränderung des Abströmwinkels, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist. 1 shows an effective diagram of a compressor with radially constant change in the outflow angle, as is known from the prior art.

2 zeigt eine Wirkskizze eines erfindungsgemäßen Verdichters mit radial veränderlicher Veränderung des Abströmwinkels. 2 shows a Wirkskizze a compressor according to the invention with radially variable change in the outflow angle.

3 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Variante mit einem verkürztem Leitgitterflügel und einem Freiraum. 3 shows a schematic representation of a variant according to the invention with a shortened Leitgitterflügel and a free space.

4 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Variante in Strömungsrichtung mit zweigeteiltem Leitgitter mit feststehendem Teil und verstellbarem Teil mit einem verkürztem Leitgitterflügel und einem Freiraum. 4 shows a schematic representation of a variant according to the invention in the flow direction with two-part Leitgitter with fixed part and adjustable part with a shortened Leitgitterflügel and a free space.

5 zeigt eine Wirkskizze zu dem Aufbau von 3. 5 shows an outline of the structure of 3 ,

6 zeigt eine Wirkskizze zu dem Aufbau von 4. 6 shows an outline of the structure of 4 ,

Ausführliche Beschreibung von bevorzugten AusführungsformenDetailed description of preferred embodiments

Nachstehend sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ggf. unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.below Embodiments of the present invention may be described with reference to the drawings.

Zunächst ist der allgemeine Aufbau des erfindungsgemäßen Verdichters beschrieben.First is the general structure of the invention Compressor described.

Der Verdichter weist in Strömungsrichtung ein Eintrittsleitgitter und einen dem Eintrittsleitgitter nachgeschalteten Rotor auf. Diesem Rotor folgt wiederum ein Leitgitter und diesem wieder ein Rotor usw. Die Leitgitter und Rotoren sind zwischen einem Gehäuse und einer Nabe des Verdichters angeordnet. Die Nabe des Verdichters kann dabei ein Drehkörper des Rotors sein oder ein nicht drehender Stützabschnitt, der vom Rotorkörper separat ist. Beide Aufbauarten sind aus dem Stand der Technik bekannt.Of the Compressor has an inlet guide in the flow direction and a downstream of the inlet guide rotor. this Rotor again follows a guide grid and this again a rotor, etc. The baffles and rotors are between a housing and a hub of the compressor. The hub of the compressor can be a rotary body of the rotor or not rotating support section coming from the rotor body is separate. Both structures are known from the prior art.

In einer ersten Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Verdichter ein verstellbares Leitgitter auf, das in zwei Abschnitte in Erstreckungsrichtung von Gehäuse zu Nabe (radial) geteilt ist. Diese beiden Leitradabschnitte können relativ zueinander verstellt werden. Die Verstellung kann durch Drehen per Verdrehmechanismus bewirkt werden, wie dies aus der DE 36 24 951 bekannt ist. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf eine spezielle Art an Verstellmechanismus beschränkt. Die Verstellung kann auch durch Änderung der Mantelform per Aktuatormechanismen bewirkt werden, wie dies aus der EP 1 898 055 bekannt ist, oder durch aufblasbare Kammern bewirkt werden, wie dies aus der DE 102 56 008 bekannt ist. Weitere Verstellmechanismen sind ebenfalls denkbar, wichtig ist lediglich, dass eine Relativdrehung der Leitradabschnitte radial verwirklicht werden kann.In a first embodiment, the compressor according to the invention has an adjustable guide grid, which is divided into two sections in the extension direction from housing to hub (radially). These two Leitradabschnitte can be adjusted relative to each other. The adjustment can be effected by turning by twisting mechanism, as can be seen from the DE 36 24 951 is known. However, the present invention is not limited to a specific type of adjusting mechanism. The adjustment can also by changing the shell shape by actuator Mechanisms are caused, as can be seen from the EP 1 898 055 is known, or caused by inflatable chambers, as is known from the DE 102 56 008 is known. Further adjustment mechanisms are also conceivable, it is only important that a relative rotation of the Leitradabschnitte can be realized radially.

Ein Leitradabschnitt kann von der Gehäuseseite aus verstellt werden, während der andere Leitradabschnitt von der Nabenseite aus z. B. durch Mikroaktuatoren verstellt werden kann.One The stator section can be adjusted from the housing side while the other stator section from the hub side from z. B. can be adjusted by microactuators.

In einer zweiten Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Verdichter ein Leitgitter nach der sog. Tandembauweise auf, das zwei in Strömungsrichtung im wesentlichem hintereinander angeordnete Einzelleitgitter hat, von denen eines unabhängig vom anderen zum Ändern des Abströmwinkels verstellbar ist. Es können aber auch beide Einzelleitgitter verstellbar sein, wie dies aus der DE 36 24 951 bekannt ist.In a second embodiment, the compressor according to the invention has a guide grid according to the so-called tandem construction, which has two in the flow direction substantially one behind the other arranged individual grid, one of which is independent of the other for changing the outflow angle adjustable. But it can also be both Einzelleitgitter be adjustable, as from the DE 36 24 951 is known.

Von diesen Einzelleitgittern ist ein Einzelleitgitter in Erstreckungsrichtung von Gehäuse zu Nabe in zwei zueinander verstellbare Abschnitte geteilt, wobei auch beide Einzelleitgitter jeweils in Erstreckungsrichtung von Gehäuse zu Nabe in zwei zueinander verstellbare Abschnitte geteilt sein können.From This Einzelleitgittern is a Einzelleitgitter in the extension direction from housing to hub in two mutually adjustable sections divided, with both Einzelleitgitter each in the extension direction from housing to hub in two mutually adjustable sections can be shared.

In einer dritten Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Verdichter ein zum Ändern des Abströmwinkels verstellbares Leitgitter auf, das in Erstreckungsrichtung von Gehäuse zu Nabe verkürzt ist und einen Freiraum zur Nabe hin belässt.In a third embodiment, the inventive Compressor one for changing the outflow angle adjustable Leitgitter on, in the extension direction of housing shortened to hub and leaves a free space to the hub.

In einer vierten Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Verdichter wieder ein in Tandembauweise ausgeführtes Leitgitter ähnlich wie in der zweiten Ausführungsform auf.In a fourth embodiment, the inventive Compressor again a tandem design similar to the guide grille as in the second embodiment.

Eines der Einzelleitgitter, vorzugsweise das in Strömungsrichtung hintere Einzelleitgitter, ist in Erstreckungsrichtung von Gehäuse zu Nabe verkürzt und belässt einen Freiraum zur Nabe hin.One the Einzelleitgitter, preferably in the flow direction rear individual grid, is in the extension direction of housing shortens to hub and leaves a free space for Hub down.

In der dritten und vierten Ausführungsform hat der Freiraum eine derartige Größe, dass die Strömung in einem wesentlichen Maß passieren kann. Der Freiraum kann z. B. ¼, die Hälfte oder ¾ der Gesamtlänge zwischen Gehäuse und Nabe betragen. Die Freiraumlänge kann auch wunschgemäß gewählt werden.In The third and fourth embodiments have the clearance such a size that the flow can happen to a significant degree. The open space can z. ¼, half or ¾ of the total length between housing and hub. The clearance length can also be chosen as desired.

Nachstehend ist die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verdichters beschrieben.below is the operation of the compressor according to the invention described.

Bei den Verdichtern der ersten und dritten Ausführungsform ist das Leitgitter radial in Abschnitte geteilt. Dabei kann der Abströmwinkel am Nabenbereich anders als am Gehäusebereich eingestellt werden. Insbesondere kann durch Verstellung am Nabenbereich eine Abströmwinkeldifferenz α1 eingestellt werden, die sich von der Abströmwinkeldifferenz α2 am Gehäusebereich unterscheidet.at the compressors of the first and third embodiments the guide grid is divided radially into sections. It can the Outflow angle at the hub area differently than at the housing area be set. In particular, by adjusting the hub area set an outflow angle difference α1, which differs from the outflow angle difference α2 at Housing range is different.

Bei den Verdichtern der zweiten und vierten Ausführungsform weist das Leitgitter einen geeignet gestalteten Freiraum am Nabenbereich auf. Dabei kann der Abströmwinkel am Gehäusebereich verändert werden, wobei in der Nähe der Nabe kaum eine Veränderung bewirkt wird. Insbesondere kann am Nabenbereich eine Abströmwinkeldifferenz α1 von annähernd Null erzielt werden, die sich von der Abströmwinkeldifferenz α2 am verstellten Gehäusebereich unterscheidet.at the compressors of the second and fourth embodiments the guide grid has a suitably designed clearance at the hub area on. In this case, the outflow angle on the housing area be changed, being close to the hub barely a change is effected. In particular, at the hub area an outflow angle difference α1 of approximately Zero can be achieved, which differs from the outflow angle difference α2 differs on the adjusted housing area.

Die 1 und 2 zeigen eine Gegenüberstellung von Wirkskizzen eines Verdichters mit radial konstanter Veränderung des Abströmwinkels, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist, und eines erfindungsgemäßen Verdichters mit radial veränderlicher Veränderung des Abströmwinkels.The 1 and 2 show a comparison of effective diagrams of a compressor with radially constant change in the outflow angle, as is known from the prior art, and a compressor according to the invention with radially variable change in the outflow angle.

Durch die weißen Pfeile ist die Änderung des Abströmwinkels von Hochlast am Auslegungspunkt zu Teillast gezeigt. Deutlich erkennbar ist der in der vorliegenden Erfindung bewirkte Abströmwinkelverlauf, bei dem die Änderung des Abströmwinkels radial von Nabenseite zu Gehäuseseite zunimmt.By the white arrows is the change of the outflow angle from high load at design point to part load. Clearly is the outflow angle profile effected in the present invention, in which the change of the outflow angle is radial increases from hub side to housing side.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Erfindungsgemäß wird eine radial unterschiedliche Änderung des Abströmwinkels am Eintrittsleitgitter (Vorleitrad) bewirkt.According to the invention a radially different change in the outflow angle at Eintrittsleitgitter (Vorleitrad) causes.

Somit kann die Zuströmung vom Leitgitter zum nachfolgenden Rotor entlang der Erstreckungsrichtung (radial) unterschiedlich gestaltet werden. Insbesondere kann der Abströmwinkel des Leitgitters an der Gehäuseseite stärker verändert werden als an der Nabenseite. Dies führt zu einer reduzierten Verlagerung des Massenstroms am Austritt des Rotors. Dies wiederum führt zu einer Entlastung des folgenden Gitters und insbesondere des folgenden Rotors. Als Ergebnis hat der Verdichter einen größeren Pumpgrenzabstand.Consequently can the inflow from the guide grid to the downstream rotor along the extension direction (radial) designed differently become. In particular, the outflow angle of the guide grid on the housing side are changed more as on the hub side. This leads to a reduced Displacement of the mass flow at the outlet of the rotor. this in turn leads to a discharge of the following grid and in particular of the following rotor. As a result, the compressor has a larger surge margin.

Somit kann die vorliegende Erfindung eine deutliche Verbesserung bei der Pumpgrenze im Teillastbereich vorsehen. Dies sorgt für eine deutliche Verbesserung gegenüber dem derzeitigen Stand der Technik.Consequently For example, the present invention can provide a significant improvement in the art Provide surge limit in the partial load range. This ensures a significant improvement over the current state of Technology.

Bei der erfindungsgemäßen Gestaltung ist daher das vorstehend genannte Problem der Strömungsablösung minimiert.at the design according to the invention is therefore the above-mentioned problem of flow separation minimized.

3 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Variante mit einem verkürztem Leitgitterflügel und einem Freiraum gemäß z. B. der vorstehend erläuterten dritten Ausführungsform. Ein verstellbares Leitgitter ist so verkürzt am Gehäuse angelenkt, dass ein Bereich an der Nabe frei bleibt (Freiraum). In diesem Bereich wird die Strömung von diesem Leitgitterflügel nicht aktiv beeinflusst. In der Darstellung ist der freie Bereich in radialer Richtung geringfügig kürzer als die Länge des Leitgitterflügels. 3 shows a schematic representation a variant of the invention with a shortened Leitgitterflügel and a free space according to z. B. the above-explained third embodiment. An adjustable guide grille is shortened so hinged to the housing that an area on the hub remains free (free space). In this area, the flow is not actively influenced by this Leitgitterflügel. In the illustration, the free area in the radial direction is slightly shorter than the length of the Leitgitterflügels.

4 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Variante in Strömungsrichtung mit zweigeteiltem Leitgitter mit feststehendem Teil und verstellbarem Teil mit einem verkürztem Leitgitterflügel und einem Freiraum gemäß z. B. der vorstehend erläuterten vierten Ausführungsform. In Strömungsrichtung vor dem verstellbaren Leitgitterflügel, der ähnlich wie in 3 aufgebaut ist, ist ein feststehendes Einzelleitgitter vorgeschaltet, so dass sich eine Tandembauweise ergibt. 4 shows a schematic representation of a variant according to the invention in the flow direction with two-part Leitgitter with fixed part and adjustable part with a shortened Leitgitterflügel and a free space according to z. B. the above-explained fourth embodiment. In the flow direction in front of the adjustable Leitgitterflügel, similar to in 3 is constructed, a fixed individual grid is connected upstream, so that there is a tandem design.

5 zeigt eine Wirkskizze zu dem Aufbau von 3. Deutlich erkennbar ist der in der vorliegenden Erfindung bewirkte Abströmwinkelverlauf, bei dem der Abströmwinkel von der Nabe (N) bis zu einem Punkt 1 unverändert bleibt (Abströmwinkel im Auslegungspunkt gleich Abströmwinkel bei Teillast). Ab Punkt 1 zur Gehäuseseite nimmt die Änderung des Abströmwinkels kontinuierlich zu. 5 shows an outline of the structure of 3 , Clearly recognizable in the present invention caused Abströmwinkelverlauf, in which the outflow angle from the hub (N) to a point 1 remains unchanged (outflow angle in the design point equal discharge angle at partial load). From point 1 to the side of the housing, the change in the outflow angle increases continuously.

6 zeigt eine Wirkskizze zu dem Aufbau von 4. Im Unterschied zu der vorher beschriebenen Variante (6 und 4) ist der Abströmwinkel im Bereich zwischen Nabe N und Punkt 1 beliebig. Der gewünschte Leitradabströmwinkel wird von dem feststehenden Teil bewirkt. Der verstellbare Teil des zweigeteilten Leitgitters bewirkt die von Punkt 1 zum Gehäuse hin zunehmende Änderung des Abströmwinkels. 6 shows an outline of the structure of 4 , In contrast to the previously described variant ( 6 and 4 ), the outflow angle in the area between hub N and point 1 is arbitrary. The desired Leitradabströmwinkel is effected by the fixed part. The adjustable part of the two-part Leitgitters causes the increasing from point 1 to the housing change in the outflow angle.

Punkt 1 liegt vorzugsweise zwischen 10% und 90% Kanalhöhe. (Kanalhöhe ist definiert als

Figure 00090001
Point 1 is preferably between 10% and 90% channel height. (Channel height is defined as
Figure 00090001

Alternativenalternatives

Bei der vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform sind beide Leitradabschnitte relativ zueinander verstellbar. Es ist aber auch ein Aufbau denkbar, bei dem nur einer der beiden Leitradabschnitte verstellbar ist und der andere Leitradabschnitt starr ist. Auch in diesem Fall kann ein radial unterschiedlicher Abströmwinkel erzielt werden.at the first and second embodiments described above Both Leitradabschnitte are adjustable relative to each other. It but also a structure is conceivable in which only one of the two Leitradabschnitte is adjustable and the other stator is rigid. Also in this case, a radially different outflow angle be achieved.

Bei der vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform sind zwei Leitradabschnitte relativ zueinander verstellbar. Es können aber auch drei oder mehr Leitradabschnitte radial relativ zueinander verstellbar gestaltet werden. Der Antrieb der inneren Leitradabschnitte, die nicht benachbart zu Gehäuse/Nabe sind, kann so gestaltet sein, dass ein erster Leitgitterabschnitt an Nabe und/oder Gehäuse eine Übertragungseinrichtung aufweist, die Verstellantriebsenergie durch diesen hindurchfährt, um einen zweiten (inneren) Leitgitterabschnitt relativ zum ersten zu verstellen.at the first and second embodiments described above two Leitradabschnitte are adjustable relative to each other. It can but also three or more Leitradabschnitte radially relative to each other be designed adjustable. The drive of the inner stator sections, which are not adjacent to the housing / hub can be designed that a first Leitgitterabschnitt to hub and / or housing a transmission device, the Verstellantriebsenergie passes through this to a second (inner) Leitgitterabschnitt relative to the first to adjust.

Bei der dritten und vierten Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Verdichter ein zum Ändern des Abströmwinkels verstellbares Leitgitter auf, das in Erstreckungsrichtung von Gehäuse zu Nabe verkürzt ist und einen Freiraum zur Nabe hin belässt. Sofern dies erwünscht ist, ist auch ein Aufbau denkbar, bei dem im Nabenbereich ein verkürztes Leitgitter angeordnet ist und ein Freiraum zum Gehäuse hin belassen bleibt. Das verkürzte Leitgitter kann z. B. mittels dünnen Streben am Gehäuse befestigt sein (z. B. eine dünne Strebe pro Leitgitterflügel), sofern der Strömungswiderstand aufgrund dieser dünnen Strebe hingenommen werden kann.at the third and fourth embodiments, the inventive Compressor one for changing the outflow angle adjustable Leitgitter on, in the extension direction of housing shortened to hub and leaves a free space to the hub. Provided this is desirable, a structure is conceivable in which a shortened guide grid is arranged in the hub area and a space left to the housing remains. The shortened Leitgitter can z. B. by means of thin struts on the housing be attached (eg a thin strut per guardrail wing), provided the flow resistance due to this thin strut can be accepted.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist das Eintrittsleitgitter so gestaltet, dass es einen radial unterschiedlichen Abströmwinkel erzielen kann. Ein entsprechender Aufbau kann auch – vor jedem Folgerotor – an jedem Leitgitter vorgesehen werden, so dass auch vor jedem Folgerotor ein radial unterschiedlicher Abströmwinkel erzielbar ist.at the embodiments described above is the Eintrittsleitgitter designed so that it is a radially different Can achieve discharge angle. An appropriate structure can also - in front of each following rotor - on each baffle be provided so that before each follower rotor a radial different outflow angle can be achieved.

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Claims (13)

Verdichter mit zumindest einem zum Ändern des Abströmwinkels verstellbaren Leitgitter, und zumindest einem dem Leitgitter nachgeschalteten Rotor, die zwischen einem Gehäuse und einer Nabe des Verdichters angeordnet sind; dadurch gekennzeichnet, dass das Leitgitter in Erstreckungsrichtung von Gehäuse zu Nabe in zwei oder mehr radial relativ zueinander verstellbare Abschnitte geteilt ist.Compressor having at least one adjustable for changing the outflow angle Leitgitter, and at least one of the guide grid downstream rotor, which are arranged between a housing and a hub of the compressor; characterized in that the guide grid is divided in the extension direction from housing to hub in two or more radially adjustable relative to each other sections. Verdichter mit zumindest einem Leitgitter, das zwei in Strömungsrichtung im wesentlichem hintereinander angeordnete Einzelleitgitter aufweist, von denen zumindest eines unabhängig vom anderen zum Ändern des Abströmwinkels verstellbar ist, und zumindest einem dem Leitgitter nachgeschalteten Rotor, die zwischen einem Gehäuse und einer Nabe des Verdichters angeordnet sind; dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Einzelleitgitter in Erstreckungsrichtung von Gehäuse zu Nabe in zwei oder mehr radial relativ zueinander verstellbare Abschnitte geteilt ist.Compressor with at least one baffle, that two in the flow direction substantially one behind the other arranged arranged individual grid, of which at least one independent of the other for changing the outflow angle is adjustable, and at least one rotor connected downstream of the guide grid, the disposed between a housing and a hub of the compressor are; characterized in that at least one individual grid in the extension direction from housing to hub in two or more radially relative to each other adjustable sections is divided. Verdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei oder mehr radial relativ zueinander verstellbaren Abschnitte relativ zueinander drehbar sind.Compressor according to claim 1 or 2, characterized that the two or more radially adjustable relative to each other Sections are rotatable relative to each other. Verdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei oder mehr radial relativ zueinander verstellbaren Abschnitte jeweils relativ zueinander veränderbare Außenformen aufweisen.Compressor according to claim 1 or 2, characterized that the two or more radially adjustable relative to each other Sections in each case relative to each other variable outer shapes exhibit. Verdichter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das ein erster Leitgitterabschnitt eine Übertragungseinrichtung aufweist, die Verstellantriebsenergie durch diesen hindurchfährt, um einen zweiten Leitgitterabschnitt radial relativ zum ersten zu verstellen.Compressor according to one of the preceding claims, characterized in that the first Leitgitterabschnitt a transmission device has the Verstellantriebsenergie therethrough, about a second Leitgitterabschnitt radially relative to the first to adjust. Verdichter mit zumindest einem zum Ändern des Abströmwinkels verstellbaren Leitgitter, und zumindest einem dem Leitgitter nachgeschalteten Rotor, die zwischen einem Gehäuse und einer Nabe des Verdichters angeordnet sind; dadurch gekennzeichnet, dass das Leitgitter in Erstreckungsrichtung von Gehäuse zu Nabe radial einen Freiraum belässt, der Strömung in wesentlichem Maß passieren läßt.Compressor with at least one to change the outflow angle adjustable guide grille, and at least a rotor connected downstream of the guide grid, the one between one Housing and a hub of the compressor are arranged; thereby marked that the guide grid in the extension direction leaves a free space radially from housing to hub, the flow can pass in a significant degree. Verdichter mit zumindest einem Leitgitter, das zwei in Strömungsrichtung im wesentlichem hintereinander angeordnete Einzelleitgitter aufweist, von denen zumindest eines unabhängig vom anderen zum Ändern des Abströmwinkels verstellbar ist, und zumindest einem dem Leitgitter nachgeschalteten Rotor, die zwischen einem Gehäuse und einer Nabe des Verdichters angeordnet sind; dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Einzelleitgitter in Erstreckungsrichtung von Gehäuse zu Nabe radial einen Freiraum belässt, der Strömung in wesentlichem Maß passieren läßt.Compressor with at least one baffle, that two in the flow direction substantially one behind the other arranged arranged individual grid, of which at least one independent of the other for changing the outflow angle is adjustable, and at least one rotor connected downstream of the guide grid, the disposed between a housing and a hub of the compressor are; characterized in that at least one individual grid in the extension direction from housing to hub radially one Free space leaves the flow in essential Allow the measure to pass. Verdichter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiraum des Einzelleitgitters sich an der Seite der Nabe befindet.Compressor according to claim 6 or 7, characterized that the free space of the Einzelleitgitters itself at the side of the hub located. Verdichter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiraum des Einzelleitgitters sich an der Seite des Gehäuses befindet.Compressor according to claim 6 or 7, characterized that the free space of the Einzelleitgitters itself on the side of the housing located. Verdichter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Leitgitter ein Eintrittsleitgitter ist.Compressor according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one guide grid an inlet guide is. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine am Gehäuse angebrachte Antriebseinrichtung zum Verstellen des Leitgitters.Compressor according to one of claims 1 to 8, characterized by a housing attached to the drive device for adjusting the guide grid. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und 9, gekennzeichnet durch eine an der Nabe angebrachte Antriebseinrichtung zum Verstellen des Leitgitters.Compressor according to one of claims 1 to 7 and 9, characterized by a mounted on the hub drive means for adjusting the guide grid. Triebwerk mit einem Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 12.Engine with a compressor according to one of the claims 1 to 12.
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