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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Zentrifugalkompressor und einen Turbolader, der ein Sauggas durch Drehen eines Rades komprimiert.
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HINTERGRUND DES STANDES DER TECHNIK
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Typischerweise sind Turbolader bekannt, die eine Welle mit einem Turbinenrad, das an einem Ende sitzt, und einem Kompressorrad haben, das an dem anderen Ende sitzt, wobei die Welle durch ein Lagergehäuse drehbar gestützt ist. Der Turbolader ist mit einem Verbrennungsmotor gekuppelt, und das Turbinenrad wird durch die Wirkung des von dem Verbrennungsmotor abgegebenen Abgases gedreht. Die Drehung des Turbinenrades bewirkt, dass das Kompressorrad über die Welle dreht. In dieser Weise komprimiert der Turbolader die Luft durch die Drehung des Kompressorrades, und liefert die komprimierte Luft zu dem Verbrennungsmotor.
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Die Kompressorradseite des Turboladers fungiert als ein sogenannter Zentrifugalkompressor. Im Allgemeinen ergibt sich in einem Zentrifugalkompressor ein Gewoge in einem Bereich, an dem die Saugströmungsrate gering ist. Ein Gewoge tritt dann auf, wenn ein unter hohem Druck stehendes Sauggas (Gas), das durch das Kompressorrad komprimiert wird, zu einer stromaufwärtigen Seite des Kompressorrades, die die Niedrigdruckseite ist, zurückströmt, wodurch ein unstabiles Verhalten des Zentrifugalkompressors bewirkt wird. Um dieses Problem anzusprechen, ist der in Patentdokument 1 offenbarte Zentrifugalkompressor mit einer Nut („kreisartige Nut“ in Patentdokument 1) versehen, die an der Innenwand des Gehäuses ausgebildet ist, in dem das Rad untergebracht ist. Die Nut ist in einer kreisartigen Weise ausgebildet und erstreckt sich in einer Umfangsrichtung des Kompressorrades an einer Position, an der die Nut die Führungsränder der Flügel des Kompressorrades bedeckt. Wenn das Sauggas zu einem Bereich zurückströmt, an dem die Saugströmungsrate gering ist, erreicht es die kreisartige Nut, wobei das Sauggas entlang der kreisartigen Nut strömt, wodurch die Strömungsrichtung des Sauggases von der Rückströmung zu einer Vorwärtsströmung geändert wird. Dieser Mechanismus reduziert den Einfluss der Rückströmung des Sauggases, womit ein Auftreten des Gewoges unterdrückt wird.
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STAND DER TECHNIK
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PATENTDOKUMENTE
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- Patentdokument 1: JP S58-18600 A
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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TECHNISCHES PROBLEM
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Wie dies in dem vorstehend erwähnten Patentdokument 1 erläutert ist, kann der Einfluss der Rückströmung des Sauggases unterdrückt werden, indem eine Nut an der Innenwand des Gehäuses ausgebildet wird. Jedoch ist, da das Gas, das im Inneren der Nut strömt, einen Verlust bewirkt, ein Entwickeln einer Technologie erwünscht, bei der ein derartiger Verlust unterdrückt werden kann.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Zentrifugalkompressor und einen Turbolader zu schaffen, die dazu in der Lage sind, den Druckverlust zu reduzieren, der durch die Rückströmung des Sauggases verursacht wird.
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LÖSUNG DES PROBLEMS
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung hat ein Zentrifugalkompressor ein Gehäuse, das in seinem Inneren einen Saugkanal hat; ein Rad, das im Inneren des Saugkanals untergebracht ist; und eine Strömungsänderungsnut, die an einer Innenwand des Saugkanals ausgebildet ist und sich in einer Drehrichtung des Rades erstreckt, wobei ein Grenzabschnitt, der eine Nutwand der Strömungsänderungsnut und die Innenwand des Saugkanals fortlaufend verbindet, einen stromaufwärtigen Grenzabschnitt, der an einer stromaufwärtigen Seite in einer Zirkulationsrichtung des Sauggases positioniert ist, und einen stromabwärtigen Grenzabschnitt hat, der an einer stromabwärtigen Seite in der Zirkulationsrichtung positioniert ist, der stromaufwärtige Grenzabschnitt weiter an einer Innenseite der radialen Richtung des Rades als der stromabwärtige Grenzabschnitt positioniert ist, und die Strömungsänderungsnut weiter an der stromaufwärtigen Seite in der Zirkulationsrichtung als das Rad positioniert ist.
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Bei dem vorstehend erläuterten Zentrifugalkompressor beträgt ein Winkel in dem stromaufwärtigen Grenzabschnitt zwischen der Nutwand der Strömungsänderungsnut oder der tangentialen Richtung von dieser und der Innenwand des Saugkanals oder der tangentialen Richtung von diesem 90 Grad oder weniger.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Zentrifugalkompressor beträgt ein Winkel in dem stromabwärtigen Grenzabschnitt zwischen der Nutwand der Strömungsänderungsnut oder der tangentialen Richtung von dieser und der Innenwand des Saugkanals oder der tangentialen Richtung von diesem 90 Grad oder weniger.
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Bei dem vorstehend erläuterten Zentrifugalkompressor hat die Strömungsänderungsnut einen stromaufwärtigen Nutwandabschnitt, der sich in einer Richtung, die parallel zu der radialen Richtung des Rades ist, von dem stromaufwärtigen Grenzabschnitt erstreckt, und einen stromabwärtigen Nutwandabschnitt, der sich von dem stromaufwärtigen Nutwandabschnitt bis zu dem stromabwärtigen Grenzabschnitt erstreckt und mit dem stromaufwärtigen Nutwandabschnitt unter einem spitzen Winkel verbunden ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung hat ein Turbolader den vorstehend erläuterten Zentrifugalkompressor.
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VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Druckverlust reduziert werden, der durch die Rückströmung des Sauggases verursacht wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Turboladers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt eine ausschnittartige Ansicht eines Abschnittes, der in 1 anhand einer gestrichelten Linie umgeben ist.
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3 zeigt eine ausschnittartige Ansicht eines Abschnittes, der in 2 mit einer Strichpunktlinie mit zwei Punkten umgeben ist.
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Die 4(a) bis 4(c) zeigen Ansichten zur jeweiligen Erläuterung einer ersten bis dritten Abwandlung des vorliegenden Ausführungsbeispiels.
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Die 5(a) bis 5(c) zeigen Ansichten zur jeweiligen Erläuterung einer vierten bis sechsten Abwandlung des vorliegenden Ausführungsbeispiels.
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6 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung einer siebenten Abwandlung des vorliegenden Ausführungsbeispiels.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die Abmessungen, das Material oder andere spezifische nummerische Werte und dergleichen, die in diesen Ausführungsbeispielen Erwähnung finden, sind lediglich Beispiele, die das Verständnis der vorliegenden Erfindung erleichtern. Darüber hinaus sind in der vorliegenden Beschreibung und in den Zeichnungen die strukturellen Elemente mit im Wesentlichen der gleichen Funktion und im Wesentlichen dem gleichen Aufbau anhand gleicher Bezugszeichen bezeichnet, und wiederholte Erläuterungen von ihnen unterbleiben. Darüber hinaus sind strukturelle Elemente, die keine direkte Beziehung zu dem vorliegenden Ausführungsbeispiel haben, in den Zeichnungen weggelassen worden.
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1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Turboladers C. In der nachfolgenden Erläuterung zeigt ein in dieser Zeichnung dargestellter Pfeil L die linke Seite des Turboladers C, und ein Pfeil R zeigt die rechte Seite des Turboladers C. Wie dies in 1 gezeigt ist, hat der Turbolader C einen Turboladerkörper 1. Der Turboladerkörper 1 hat ein Lagergehäuse 2 (Gehäuse), ein Turbinengehäuse 4, das mit dem linken Rand des Lagergehäuses 2 mit einem Befestigungsbolzen 3 verbunden ist, und ein Kompressorgehäuse 6 (Gehäuse), das mit dem rechten Rand des Lagergehäuses 2 mit einem Befestigungsbolzen 5 verbunden ist. All diese strukturellen Elemente sind einstückig gestaltet, so dass sie ein einzelnes Stück ausbilden.
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Ein Lagerloch 2a, das durch das Lagergehäuse 2 in der nach links und nach rechts weisenden Richtung des Turboladers C tritt, ist in dem Lagergehäuse 2 ausgebildet. Ein Lager 7 ist im Inneren des Lagerlochs 2a angeordnet. Das Lager 7 stützt drehbar eine Welle 8. Ein Turbinenrad 9 ist mit dem linken Ende der Welle 8 einstückig fixiert, und das Turbinenrad 9 ist im Inneren des Turbinengehäuses 4 drehbar untergebracht. Ein Kompressorrad (Rad) 10 ist mit dem rechten Ende der Welle 8 einstückig fixiert, und das Kompressorrad 10 ist im Inneren des Kompressorgehäuses 6 drehbar untergebracht.
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Ein Sauganschluss 11 ist in dem Kompressorgehäuse 6 ausgebildet. Der Sauganschluss 11 ist an der rechten Seite des Turboladers C offen und ist mit einer (nicht gezeigten) Luftreinigungseinrichtung verbunden. In einem Zustand, bei dem das Lagergehäuse 2 und das Kompressorgehäuse 6 miteinander mit dem Befestigungsbolzen 5 (Schraube) verbunden sind, bilden die Flächen von beiden Lagergehäusen 2 und 6, die zueinander weisen, einen Diffuserkanal 12, der so arbeitet, dass er den Druck des Gases (beispielsweise Luft) erhöht. Der Diffuserkanal 12 ist in einer kreisartigen Weise von der Innenseite zu der Außenseite in einer radialen Richtung der Welle 8 ausgebildet. Der Diffuserkanal 12 steht mit dem Sauganschluss 11 über das Kompressorrad 10 an der Innenseite in der radialen Richtung der Welle 8 in Kommunikation.
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Ein Kompressorspiralkanal 13 ist in dem Kompressorgehäuse 6 ausgebildet. Der Kompressorspiralkanal 13 ist in einer kreisartigen Weise ausgebildet und ist weiter außen in der radialen Richtung der Welle 8 als der Diffuserkanal 12 positioniert. Der Kompressorspiralkanal 13 steht mit einem (nicht gezeigtem) Sauganschluss eines Verbrennungsmotors in Kommunikation. Der Kompressorspiralkanal 13 steht außerdem mit dem Diffuserkanal 12 in Kommunikation. Demgemäß wird, wenn sich das Kompressorrad 10 dreht, das Gas in das Kompressorgehäuse 6 von dem Sauganschluss 11 gesaugt. Wenn das Gas zwischen Flügeln des Kompressorrades 10 zirkuliert, werden der Druck und die Geschwindigkeit des gesaugten Gases erhöht. Durch eine derartige Zunahme des Drucks (Wiederherstellung des Drucks) in dem Diffuserkanal 12 und dem Kompressorspiralkanal 13 wird das komprimierte Gas zu dem Verbrennungsmotor geführt.
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Ein Abgabeanschluss 14 ist in dem Turbinengehäuse 4 ausgebildet. Der Abgabeanschluss 14 ist an der linken Seite des Turboladers C offen und ist mit einer (nicht gezeigten) Abgasreinigungsvorrichtung verbunden. Darüber hinaus sind ein Strömungskanal 15 und ein Turbinenspiralkanal 16, der an der weiter außen befindlichen Seite in der radialen Richtung der Welle 8 als der Strömungskanal 15 positioniert ist, in dem Turbinengehäuse 4 ausgebildet. Der Turbinenspiralkanal 16 steht mit einem (nicht gezeigten) Gaseinlass in Kommunikation, zu dem das von einem (nicht gezeigten) Abgaskrümmer des Verbrennungsmotors abgegebene Abgas geleitet wird. Der Turbinenspiralkanal 16 steht außerdem mit dem Strömungskanal 15 in Kommunikation. Demgemäß wird das Abgas, das von dem Gaseinlass zu dem Turbinenspiralkanal 16 geleitet wird, zu dem Abgabeanschluss 14 über den Strömungskanal 15 und das Turbinenrad 9 geführt. Während einer derartigen Zirkulation dreht das Abgas das Turbinenrad 9. Die Drehkraft des Turbinenrades 9 wird zu dem Kompressorrad 10 über die Welle 8 übertragen, und das Kompressorrad 10 wird dazu gebracht, dass es sich dreht. Die Drehkraft des Kompressorrades 10 bewirkt eine Erhöhung des Drucks des Gases, um dadurch das Gas zu dem Verbrennungsmotor zu leiten.
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In dieser Weise fungieren die strukturellen Elemente an der Seite des Kompressorgehäuses 6 in dem Turboloader C als ein Zentrifugalkompressor CC, der das Sauggas (Gas), das von dem Sauganschluss 11 zu dem Diffuserkanal 12 geführt wird, komprimiert durch Drehen des Kompressorrades 10.
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2 zeigt eine ausschnittartige Ansicht eines Abschnittes, der durch eine Strichpunktlinie in 1 umgeben ist. Wie dies in 2 gezeigt ist, ist ein Saugkanal 12 ein Gasströmungskanal, der von dem Sauganschluss 11 zu dem Diffuserkanal 12 in Kommunikation steht. Der Saugkanal 17 führt das Sauggas, das in diesen hinein von dem Sauganschluss 11 geströmt ist, zu dem Diffuserkanal 12. Das Kompressorrad 10 ist im Inneren des Saugkanals 17 untergebracht.
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Eine Strömungsänderungsnut 18 ist an einer Innenwand 17a des Saugkanals 17 ausgebildet. Die Strömungsänderungsnut 18 ist eine kreisartige Nut, die sich in einer Drehrichtung des Kompressorrades 10 erstreckt. Die Strömungsänderungsnut 18 ist weiter an der Seite des Sauganschlusses 11 in einer axialen Richtung des Kompressorrades 10 als das Kompressorrad 10 angeordnet. Anders ausgedrückt ist die Strömungsänderungsnut 18 weiter an einer stromaufwärtigen Seite in einer Zirkulationsrichtung des Sauggases (in einer Richtung von dem Sauganschluss 11 zu dem Kompressorrad 10) als das Kompressorrad 10 positioniert. Genauer gesagt ist die Position eines Endabschnittes 18a der Strömungsänderungsnut 18 (ein Endteil an der linken Seite in 2) weiter (näher) an der Seite des Sauganschlusses 11 als die Position eines Endabschnittes 10a des Kompressorrades 10 an der Seite des Sauganschlusses 11.
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3 zeigt eine ausschnittartige Ansicht eines Abschnittes, der anhand einer Strichpunktlinie mit zwei Punkten in 2 umgeben ist. Wie dies in 3 gezeigt ist, hat ein Grenzabschnitt, der in fortlaufender Weise eine Nutwand 18b der Strömungsänderungsnut 18 und die Innenwand 17a des Saugkanals 17 verbindet, einen stromaufwärtigen Grenzabschnitt 19, der in der Zirkulationsrichtung des Sauggases stromaufwärtig positioniert ist (die rechte Seite in 3) und einen stromabwärtigen Grenzabschnitt 20, der in der Zirkulationsrichtung des Sauggases stromabwärtig positioniert ist (die linke Seite in 3). Anders ausgedrückt ist der Grenzabschnitt dort ausgebildet, wo die Nutwand 18b und die Innenwand 17a des Saugkanals 17 miteinander verbunden sind. Darüber hinaus ist der stromaufwärtige Grenzabschnitt 19 weiter an der Innenseite (die untere Seite in 3) in einer radialen Richtung des Kompressorrades 10 als der stromabwärtige Grenzabschnitt 20 positioniert.
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3 zeigt beispielsweise einen ebenen Querschnitt, der eine Drehachse des Kompressorrades 10 umfasst. Wie dies in dieser Zeichnung gezeigt ist, haben der stromaufwärtige Grenzabschnitt 19 und der stromabwärtige Grenzabschnitt 20 eine gekrümmte Oberfläche.
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Ein Winkel α zwischen einer tangentialen Richtung der Nutwand 18b und einer tangentialen Richtung der Innenwand 17a des Saugkanals 17 in dem stromaufwärtigen Grenzabschnitt 19 beträgt 90 Grad oder weniger.
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Ein Winkel β zwischen der tangentialen Richtung der Nutwand 18b und der tangentialen Richtung der Innenwand 17a des Saugkanals 17 in dem stromabwärtigen Grenzabschnitt 20 beträgt 90 Grad oder mehr.
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Die Nutwand 18b der Strömungsänderungsnut 18 hat einen stromaufwärtigen Nutwandabschnitt 18c und einen stromabwärtigen Nutwandabschnitt 18d. Der stromaufwärtige Nutwandabschnitt 18c ist ein Abschnitt, der sich von dem stromaufwärtigen Grenzabschnitt 19 in einer Richtung erstreckt, die parallel zu der radialen Richtung des Kompressorrades 10 ist. Der stromabwärtige Nutwandabschnitt 18d ist ein Abschnitt, der sich von dem stromabwärtigen Grenzabschnitt 20 bis zu dem Rand des stromaufwärtigen Nutwandabschnittes 18c erstreckt. Wie dies in 3 gezeigt ist, haben ein Grenzabschnitt 21 des stromaufwärtigen Nutwandabschnittes 18c und des stromabwärtigen Nutwandabschnittes 18d eine gekrümmte Oberfläche. Ein Winkel γ zwischen den tangentialen Richtungen des stromaufwärtigen Nutwandabschnittes 18c und des stromabwärtigen Nutwandabschnittes 18d in dem Grenzabschnitt 21 ist ein spitzer Winkel.
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Das Gas strömt zu dem Saugkanal 17 von dem Sauganschluss 11 und strömt dann zu dem Diffuserkanal 12. Anders ausgedrückt strömt, wie dies durch einen hohlen Pfeil in 3 gezeigt ist, das Gas zu der linken Seite. Zu diesem Zeitpunkt strömt in einem Bereich des Turboladers C, bei dem die Saugströmungsrate gering ist, wie dies durch einen Pfeil mit einer Strichpunktlinie mit einem Punkt gezeigt ist, ein Teil des unter hohen Druck stehendem Sauggases, das durch das Kompressorrad 10 komprimiert wird, zurück zu der stromaufwärtigen Seite des Kompressorrades 10, die die Niedrigdruckseite ist, in der Nähe der Innenwand 17a des Saugkanals 17.
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Das zurückströmende Sauggas strömt entlang der Innenwand 17a des Saugkanals 17 und der Nutwand 18b der Strömungsänderungsnut 18 durch die Wirkung der Zentrifugalkraft. Genauer gesagt ändert sich, wenn das Sauggas, das von dem stromabwärtigen Nutwandabschnitt 18d zu dem stromaufwärtigen Nutwandabschnitt 18c zurückströmt, im Inneren der Strömungsänderungsnut 18 strömt, die Strömungsrichtung des Sauggases (sie wird abgelenkt), und das abgelenkte Gas vermengt sich mit der Hauptströmung des Sauggases.
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In der Strömungsänderungsnut 18 des vorliegenden Ausführungsbeispiels fungiert der stromaufwärtige Nutwandabschnitt 18c, der radial nach innen vorragt, als eine „Rückkehreinrichtung (Reflektor)“ der Rückströmung und reduziert die Störung (Mischverlust) aufgrund des Vermengens des zurückströmenden Sauggases mit der Hauptströmung des Sauggases. In einem derartigen Aufbau kann der Verlust aufgrund der Rückströmung des Sauggases reduziert werden.
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Da der Effekt der Zentrifugalkraft des Rades an der Seite des Kompressorrades 10 (die stromaufwärtige Seite in der Rückströmungsrichtung des Sauggases) signifikant ist, ist die Strömung des Rückströmungssauggases kompliziert und instabil. Wenn andererseits das Sauggas zu der stromabwärtigen Seite des Kompressorrades 10 zurückgeströmt ist, wird die Strömung des Sauggases stabil. Da die Strömungsänderungsnut 18 weiter an der Seite des Sauganschlusses 11 in der axialen Richtung des Kompressorrades 10 angeordnet ist als das Kompressorrad 10, kann der Reibungsvwiderstand zwischen der Wandfläche und der Gasströmung, die im Inneren der Strömungsänderungsnut 18 strömt, reduziert werden. Als ein Ergebnis kann der Druckverlust weiter vermindert werden.
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Die 4(a) bis 4(c) zeigen Ansichten zur jeweiligen Erläuterung einer ersten bis dritten Abwandlung des vorliegenden Ausführungsbeispiels. Wie dies in 4(a) gezeigt ist, ist in einer Strömungsänderungsnut 28 gemäß der ersten Abwandlung ähnlich wie bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel der Winkel α ein spitzer Winkel. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel ist der Winkel β ein spitzer Winkel.
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Wie dies in 4(b) gezeigt ist, ist in einer Strömungsänderungsnut 38 gemäß der zweiten Abwandlung der Winkel α 90 Grad oder weniger, und der Winkel β ist ein rechter Winkel.
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Wie dies in 4(c) gezeigt ist, ist in einer Strömungsänderungsnut 48 gemäß der dritten Abwandlung ähnlich wie bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel der Winkel α 90 Grad oder weniger, und der Winkel β ist 90 Grad oder mehr. Jedoch hat die Nutwand 48b der Strömungsänderungsnut 48 eine gekrümmte Oberfläche, wie dies in 4(c) gezeigt ist.
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Die 5(a) bis 5(c) zeigen Ansichten zum jeweiligen Erläutern einer vierten bis sechsten Abwandlung des vorliegenden Ausführungsbeispiels. Wie dies in 5(a) gezeigt ist, ist in einer Strömungsänderungsnut 58 gemäß der vierten Abwandlung der Winkel α 90 Grad oder weniger, ist der Winkel β ein rechter Winkel und ist der Winkel γ ein spitzer Winkel. Darüber hinaus ist ein stromaufwärtiger Nutwandabschnitt 58c in Bezug auf die radiale Richtung des Kompressorrades 10 geneigt, und ein stromabwärtiger Nutwandabschnitt 58d ist in einer Richtung positioniert, die parallel zu der radialen Richtung des Kompressorrades 10 ist.
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Wie dies in 5(b) gezeigt ist, ist in einer Strömungsänderungsnut 68 gemäß der fünften Abwandlung ähnlich wie bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel der Winkel α 90 Grad oder weniger, und der Winkel β ist 90 Grad oder mehr. Jedoch ist anders als bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel ein Bodenabschnitt 68e, der sich in einer Richtung der Drehachse des Kompressorrades 10 erstreckt, zwischen einem stromaufwärtigen Nutwandabschnitt 68c und einem stromabwärtigen Nutwandabschnitt 68d ausgebildet.
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Wie dies in 5(c) gezeigt ist, ist in einer Strömungsänderungsnut 78 gemäß der sechsten Abwandlung der Winkel α 90 Grad oder weniger, und der Winkel β ist 90 Grad oder mehr. Darüber hinaus ist ein stromaufwärtiger Nutwandabschnitt 78c in einer Richtung angeordnet, die parallel zu der radialen Richtung des Kompressorrades 10 ist.
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In dieser Weise können, solange der stromaufwärtige Grenzabschnitt 19 weiter an der Innenseite in der radialen Richtung des Kompressorrades 10 positioniert ist als der stromabwärtige Grenzabschnitt 20, verschiedene Abwandlungen bei der Form der Strömungsänderungsnut gemäß der vorliegenden Erfindung gemacht werden. Anders ausgedrückt ist, solange die vorstehend erläuterte Bedingung erfüllt ist, die Form der Strömungsänderungsnut nicht auf die in den Zeichnungen gezeigte Form beschränkt.
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Beispielsweise haben in dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel der stromaufwärtige Grenzabschnitt 19, der stromabwärtige Grenzabschnitt 20 und der Grenzabschnitt 21, die zwischen dem stromaufwärtigen Nutwandabschnitt 18c und dem stromabwärtigen Nutwandabschnitt 18d ausgebildet sind, gekrümmte Oberflächen, wie dies in 3 gezeigt ist. Jedoch kann irgendeiner von dem stromaufwärtigen Nutwandabschnitt 18c und der Innenwand 17a des Saugkanals 17, die an dem stromaufwärtigen Grenzabschnitt 19 vorhanden ist, eine gekrümmte Form haben, und der andere (die andere) kann im Querschnitt, gezeigt in 3, linear sein. Alternativ können beide strukturelle Elemente im Querschnitt, der in 3 gezeigt ist, linear sein.
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In ähnlicher Weise kann irgendeiner aus dem stromabwärtigen Nutwandabschnitt 18d und der Innenwand 17a des Saugkanals 17, die an dem stromabwärtigen Grenzabschnitt 20 vorhanden ist, eine gekrümmte Form haben, und der andere (die andere) kann in dem Querschnitt, gezeigt in 3, linear sein. Alternativ können beide strukturelle Elemente in dem Querschnitt, gezeigt in 3, linear sein.
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In ähnlicher Weise kann irgendeiner von dem stromaufwärtigen Nutwandabschnitt 18c und dem stromabwärtigen Nutwandabschnitt 18d, der an dem Grenzabschnitt 21 des stromaufwärtigen Nutwandabschnittes 18c und dem stromabwärtigen Nutwandabschnitt 18d vorhanden ist, eine gekrümmte Form haben, und der andere kann in dem Querschnitt, gezeigt in 3, linear sein. Alternativ können beide strukturelle Elemente in dem Querschnitt, gezeigt in 3, linear sein.
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In jedem der vorstehend erläuterten Konfigurationen ist der Winkel α ein Winkel zwischen dem stromaufwärtigen Nutwandabschnitt 18c oder der tangentialen Richtung von diesem, und der Innenwand 17a des Saugkanals 17 oder der tangentialen Richtung von diesem an dem stromaufwärtigen Grenzabschnitt 19.
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Der Winkel β ist ein Winkel zwischen dem stromabwärtigen Nutwandabschnitt 18d oder der tangentialen Richtung von diesem, und der Innenwand 17a des Saugkanals 17 oder der tangentialen Richtung von diesem an dem stromabwärtigen Grenzabschnitt 20.
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Darüber hinaus ist der Winkel γ ein Winkel zwischen dem stromaufwärtigen Nutwandabschnitt 18c oder der tangentialen Richtung von diesem und dem stromabwärtigen Nutwandabschnitt 18d oder der tangentialen Richtung von diesem an dem Grenzabschnitt 21 des stromaufwärtigen Nutwandabschnittes 18c und des stromabwärtigen Nutwandabschnittes 18d.
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Auch wenn ein Aufbau, bei dem der Winkel α 90 Grad oder weniger ist, als ein Beispiel des Ausführungsbeispiels und der vorstehend erläuterten Abwandlungen aufgezeigt wird, kann der Winkel α ein stumpfer Winkel sein. Jedoch kann, indem der Winkel α auf 90 Grad oder weniger festgelegt wird, wie dies in dem Ausführungsbeispiel und den Abwandlungen erläutert ist, die Hauptströmung des Sauggases, die von der Innenseite der Strömungsänderungsnuten 18, 28, 38, 48, 58, 68 und 78 zusammenkommt, in die Richtung gerichtet werden, die die gleiche ist wie beim Sauggas von den Strömungsänderungsnuten 18, 28, 38, 48, 58, 68 und 78. Als ein Ergebnis kann ein Mischverlust reduziert werden im Vergleich zu dem Aufbau, bei dem der Winkel α ein stumpfer Winkel ist. Anders ausgedrückt kann ein stabiler Ablenkeffekt (eine Funktionsweise wie bei einem Deflektor) mit den Strömungsänderungsnuten 18, 28, 38, 48, 58, 68 und 78 erzielt werden.
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Darüber hinaus kann bei dem Ausführungsbeispiel und der zweiten bis sechsten Abwandlung, die vorstehend erläutert sind, auch wenn der Aufbau, bei dem der Winkel β 90 Grad oder mehr beträgt, als ein Beispiel aufgezeigt ist, der Winkel β ein spitzer Winkel sein. Jedoch können, indem der Winkel β auf 90 Grad oder mehr festgelegt wird, wie dies in dem Ausführungsbeispiel und in der zweiten bis sechsten Abwandlung erläutert ist, im Vergleich zu dem Aufbau, bei dem der Winkel β ein spitzer Winkel ist, die Strömungsänderungsnuten 18, 38, 48, 58, 68 und 78 in einer Form ausgebildet werden, von der das Sauggas, das im Inneren der Nut zurückströmt, mit Leichtigkeit zur Außenseite der Strömungsänderungsnut geführt werden kann.
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In dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel ist ein Aufbau, bei dem der stromaufwärtige Nutwandabschnitt 18c sich in einer Richtung erstreckt, die parallel zu der radialen Richtung des Kompressorrades 10 ist, und der Winkel γ ein spitzer Winkel ist, als ein Beispiel aufgezeigt. Jedoch kann, wie dies in Verbindung mit der vierten Abwandlung erläutert ist, der stromaufwärtige Nutwandabschnitt 58c in Bezug auf die radiale Richtung des Kompressorrades 10 geneigt (schräg gestellt) sein. In einem derartigen Aufbau kann, indem bewirkt wird, dass der stromaufwärtige Nutwandabschnitt 58c sich in einer Richtung erstreckt, die parallel zu der raidalen Richtung des Kompressorrades 10 ist, und der Winkel γ als ein spitzer Winkel eingestellt ist, die Richtung des Sauggases, die sich in die Hauptströmung von der Strömungsänderungsnut 18 vermengt, in der Strömungsrichtung der Hauptströmung gerichtet werden. Als ein Ergebnis kann der Mischverlust reduziert werden.
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In dem Ausführungsbeispiel und der vorstehend erläuterten vierten Abwandlung kann, indem die Strömungsänderungsnut 18 und 58 in einem V-förmigen Ausschnitt ausgebildet ist, der Kontaktperimeter oder Kontaktumfang (Oberflächenbereich) der Strömungsänderungsnut 18 minimal gehalten werden. Als ein Ergebnis kann der Reibungsverlust zwischen der Oberfläche der Strömungsänderungsnut 18 und dem Sauggas, das darin strömt, reduziert werden.
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Wie dies bei der vorstehend erläuterten dritten Abwandlung erläutert ist, tritt, indem die Strömungsänderungsnut 48 mit der gekrümmten Oberfläche ausgebildet ist, eine Stagnation des Sauggases im Inneren der Strömungsänderungsnut 48 nicht mit Leichtigkeit auf, und der Druckverlust kann ebenfalls reduziert werden.
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6 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung einer siebenten Abwandlung, bei der ein Abschnitt, der 2 entspricht, gemäß der siebenten Abwandlung abgebildet ist. Wie dies in 6 gezeigt ist, ist das Kompressorgehäuse 6 gemäß der siebenten Abwandlung durch einen Hauptkörper 6a und ein kreisartiges Element 6b gebildet. In dem Hauptkörper 6a sind ein Abschnitt 17b mit großem Durchmesser und ein Abschnitt 17c mit kleinem Durchmesser an der Innenwand 17a des Saugkanals 17 in dieser Abfolge von der Seite des Sauganschlusses 11 ausgebildet. Der Abschnitt 17b mit großem Durchmesser hat einen größeren Innendurchmesser als der Abschnitt 17c mit kleinem Durchmesser. Ein abgeschrägter Abschnitt 17d ist an der Grenze des Abschnittes 17b mit dem großen Durchmesser und dem Abschnitt 17c mit kleinem Durchmesser in einer geneigten Weise so ausgebildet, dass sein Innendurchmesser an der Seite des Sauganschlusses 11 größer wird.
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Das kreisartige Element 6b ist an dem Abschnitt 17b mit großem Durchmesser eingeführt und an diesem gesichert. Wenn das kreisartige Element 6b an dem Abschnitt 17b mit großem Durchmesser eingeführt ist, ist ein Endabschnitt 6c des kreisartigen Elementes 6b an der Seite des Innenumfangs so positioniert, dass es weiter an der Innenseite in der radialen Richtung des Kompressorrades 10 als der abgeschrägte Abschnitt 17d ist. In einem derartigen Aufbau ist die Nut, die durch den abgeschrägten Abschnitt 17d und das kreisartige Element 6b ausgebildet ist, eine Strömungsänderungsnut 88.
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Somit kann selbst dann, wenn das Kompressorgehäuse 6 durch den Hauptkörper 6a und das kreisartige Element 6b gebildet ist, ähnlich wie bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel ein Verlust an Sauggas aufgrund der Rückströmung reduziert werden. Darüber hinaus kann, da die Strömungsänderungsnut 88 ausgebildet werden kann, wenn der abgeschrägte Abschnitt 17d bearbeitet wird, bevor das kreisartige Element 6b eingesetzt wird, die Bearbeitbarkeit verbessert werden. Darüber hinaus kann gerade dadurch, dass das kreisartige Element 6b nachgerüstet wird, die Position des Endabschnittes 6c des kreisartigen Elementes 6b in der radialen Richtung mit Leichtigkeit geändert werden.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind vorstehend dargelegt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt. Der durch die Ansprüche spezifizierte Umfang gilt für Fachleute offensichtlich für verschiedene Abwandlungen oder Änderungen, und sollte von einem Fachmann so verstanden werden, dass solche Abwandlungen oder Änderungen in den technischen Umfang der vorliegenden Erfindung fallen.
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In einem Zentrifugalkompressor ist ein Kompressorrad (10) im Inneren eines Saugkanals (17) untergebracht, der im Inneren eines Kompressorgehäuses (6) ausgebildet ist. Das Gas, das in den Saugkanal von einem Sauganschluss, der an dem Kompressorgehäuse ausgebildet ist, strömt, wird zu einem Diffuserkanal geführt und wird komprimiert. Der Zentrifugalkompressor hat eine Strömungsänderungsnut (18), die an einer Innenwand (17a) des Saugkanals ausgebildet ist und sich in einer Drehrichtung des Kompressorrades erstreckt. Ein Grenzabschnitt (21) einer Nutwand (18b) der Strömungsänderungsnut und eine Innenwand des Saugkanals hat einen stromaufwärtigen Grenzabschnitt (19), der an einer stromaufwärtigen Seite in der Zirkulationsrichtung des Gases positioniert ist, und einen stromabwärtigen Grenzabschnitt (20), der an der stromabwärtigen Seite in der Zirkulationsrichtung positioniert ist. Der stromaufwärtige Grenzabschnitt ist weiter an der Innenseite in einer radialen Richtung des Kompressorrades positioniert als der stromabwärtige Grenzabschnitt, und die Strömungsänderungsnut ist an der stromaufwärtigen Seite des Rades in der Zirkulationsrichtung positioniert.
