DE60125267T2 - Verfahren und Gerät zur Erweiterung des Betriebsgebietes eines Kreiselverdichters - Google Patents

Verfahren und Gerät zur Erweiterung des Betriebsgebietes eines Kreiselverdichters Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erweitern eines Betriebsbereichs eines Zentrifugenkompressors, der beispielsweise als Luftzuführvorrichtung für einen Turbolader zum Aufladen eines Motors verwendet wird oder als Luftversorgung in einer gewöhnlichen Fertigungsanlage verwendet wird oder zusammen mit einer Gasturbine verwendet wird.
  • Herkömmlicherweise kann ein Turbolader zum Aufladen eines Motors eine Turbine mit einem Flügelrad, einen Zentrifugenkompressor mit einem Laufrad und ein Lagergehäuse umfassen, das die Turbine als ein Teil mit dem Zentrifugenkompressor verbindet. Das Flügelrad ist mit dem Laufrad durch eine in dem Lagergehäuse drehbar unterstützte Welle verbunden und wird durch Abgase von dem Motor gedreht, um über die Welle das Laufrad zu drehen. In dieser Weise wird Einlassluft durch den Zentrifugenkompressor komprimiert und dem Motor zugeführt.
  • EP 0606475 A1 beschreibt eine Turbomaschine mit Laufrädern, die sich in einem Gehäuse drehen. Es ist eine Düse zum Bilden einer ringförmigen Fluidschicht, die längs der Innenfläche des Gehäuses strömt, vorgesehen.
  • US 5762470 beschreibt ein Mittel zur Behandlung der Spitze gegen Strömungsabriss oder Stillstehen. Es ist ein ringförmiger Hohlraum zum Kommunizieren mit dem Strömungspfad zum Kompressor durch Schlitze, die durch ein ringförmiges Rippengitter gebildet sind, vorgesehen. Die Schlitze schaffen eine Kommunikation bzw. Verbindung zwischen dem Hohlraum und dem Strömungspfad sowohl stromaufwärts von der Gruppe von Blättern als auch mit dieser axial zusammentreffend.
  • Ein Zentrifugenkompressor zur Verwendung mit einem Turbolader des oben beschriebenen Typs besitzt eine Charakteristik, gemäß der, wie in 1 gezeigt ist, die Kennlinien I des Kompressors eine Pumplinie oder Pumpgrenze S in einen Rückströmungsbereich mit niedrigerer Durchflussrate hinein überschreiten können. Daher kann der Zentrifugenkompressor, wenn die Pumpgrenze S erfolgreich zu einer Position S', wo die Durchflussrate niedriger ist, verschoben werden kann, in einem weiteren oder erweiterten Betriebsbereich auf den Motor angewandt werden.
  • Ein herkömmlicher Vorschlag in diesem Zusammenhang ist beispielsweise in JP-A-05-060097 (japanisches Patent Nr. 3038398) offenbart. Er ist, wie in den 2A und 2B gezeigt ist, gerichtet auf einen Zentrifugenkompressor des Typs, bei dem ein Gehäuse 6 eine Abdeckwand 5 besitzt, um mittels eines Umlenkers 2 einen spiralförmigen Kompressionskanal 3 an einem äußeren Umfang eines Laufrades 1 zu schaffen, wobei sich die Abdeckwand 5 vor dem Umlenker 2 erstreckt, um einen Lufteinlass 4 zu schaffen, und wobei ein Flügelrad (nicht gezeigt) einer Turbine über eine Welle mit dem Laufrad 1 verbunden ist und durch Abgase von einem Motor gedreht wird, um über die Welle das Laufrad 1 zu drehen, wobei Einlassluft komprimiert und dem Motor zugeführt wird. Die Vorrichtung umfasst: einen Drosselabschnitt 7 an der Abdeckwand 5 in der Nähe des Lufteinlasses 4, der zu dem Laufrad 1 konvergiert, derart, dass Luft a durch den Drosselabschnitt 7 gedrosselt und durch das Laufrad 1 angesaugt wird, einen ringförmigen Behandlungshohlraum 8 in der Abdeckwand 5 und einen ersten und einen zweiten Schlitz oder eine erste und eine zweite Öffnung 9 und 10 an der Abdeckwand 5, die in Umfangsrichtung verlaufen, wobei die erste Öffnung 9 eine Verbindung zwischen dem Behandlungshohlraum 8 und einem laufradseitigen Abschnitt des Lufteinlasses 4 oder Abschnitt des Lufteinlasses 4 in der Nähe des Laufrades 1 herstellt und die zweite Öffnung 10 eine Verbindung zwischen dem Behandlungshohlraum 8 und einem Abschnitt des Lufteinlasses 4, der sich etwas vor dem laufradseitigen Abschnitt des Lufteinlasses 4, d. h. etwas hinter einem Ende des Drosselabschnitts 7, befindet, herstellt. In dieser Weise stellen die erste Öffnung 9, der Behandlungshohlraum 8 und die zweite Öffnung 10 einen Mechanismus zum Erweitern des Betriebsbereichs bereit, durch den während eines Betriebs niedriger Durchflussrate ein Teil der durch das Laufrad 1 angesaugten Luft a zirkuliert, um eine Reduktion der Durchflussrate hinsichtlich der Pumpgrenze zu erreichen.
  • Bei einem Betrieb des herkömmlichen Zentrifugenkompressors wird durch die Drehung des Laufrades 1 Luft a durch den Lufteinlass 4 in eine Saugzone des Laufrades 1 angesaugt und durch den Kompressionskanal 3 einer Zielzone zugeführt. Während eines Betriebs niedriger Durchflussrate erhöht sich der Druck der Luft a, die in das Laufrad 1 geströmt ist, infolge der Wirkung des Laufrades 1, so dass sie im Vergleich zu dem Lufteinlass 4 und dem Behandlungshohlraum 8 einen hohen Druck besitzt und ein Teil der Luft a, der die Blätter des Laufrades 1 passiert hat, durch die erste Öffnung 9 und den Behandlungshohlraum 8 zugeführt und durch die zweite Öffnung 10 zum Laufrad 1 zurück abgeführt werden kann. In dieser Weise kann durch die Ausnutzung des statischen Druckes eine Luftstromzirkulation erreicht werden.
  • Wie oben beschrieben worden ist, kann bei der früheren Struktur ein Teil der durch das Laufrad 1 angesaugten Luft a so umgewälzt werden, dass auch in dem Betriebszustand, in dem die Durchflussrate so niedrig ist, dass sie den Rückflussbereich erreicht, ein Eintreten in den Rückströmungsbereich erfolgreich verhindert werden kann. Mit anderen Worten, die in 1 gezeigte Pumpgrenze S kann zu der Position S', wo die Durchflussrate niedrig ist, verschoben werden.
  • Bei dem oben beschriebenen Zentrifugenkompressor jedoch besitzt die durch die erste Öffnung 9, den Behandlungshohlraum 8 und die zweite Öffnung 10 in das Laufrad 11 zirkulierende Luft a eine Strömungsrichtung, die, wie in 2B gezeigt ist, auf die Drehrichtung (die durch den Pfeil r angegeben ist) des Laufrades 1 ausgerichtet ist, oder strömt in der sogenannten Vorwärtsrichtung in Bezug auf die Drehung des Laufrades 1. Somit kann im Vergleich zu einem Fall, in dem die Luft a nicht zirkuliert, tatsächlich eine Erweiterung des Betriebsbereichs erreicht werden, jedoch ist die Drehung des Strömungswinkels zwischen jenem vor dem Laufrad 1 und jenem nach dem Laufrad 1 so klein, dass der Euler-Kopf, der das Druckverhältnis zwischen der Eintrittsseite und der Austrittsseite des Laufrades 1 ist, unzweckmäßig verkleinert ist.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Erweiterung eines Betriebsbereichs eines Zentrifugenkompressors des oben beschriebenen Typs ohne Verkleinerung des Euler-Kopfes zu erreichen.
  • Die Erfindung wurde ausgeführt, um das obige Problem zu lösen. Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Erweitern eines Betriebsbereichs eines Zentrifugenkompressors vorgesehen, wobei der Zentrifugenkompressor eine Abdeckwand die sich vor einem äußeren Umfang eines Laufrades erstreckt, um einen Lufteinlass zu schaffen, einen ringförmigen Behandlungshohlraum in der Abdeckwand sowie eine erste und eine zweite Öffnung in der Abdeckwand umfasst, wobei die erste Öffnung eine Verbindung zwischen dem Behandlungshohlraum und einem laufradseitigen Abschnitt des Lufteinlasses schafft und die zweite Öffnung eine Verbindung zwischen dem Behandlungshohlraum und einem Abschnitt des Lufteinlasses, der sich etwas vor dem laufradseitigen Abschnitt des Lufteinlasses befindet, schafft, wobei während eines Betriebs mit geringer Durchflussrate ein Teil der durch das Laufrad angesaugten Luft durch die erste Öffnung dem Behandlungshohlraum zugeführt und durch die zweite Öffnung abgeführt wird, so dass sie zirkuliert. Das Verfahren umfasst das Abführen der Luft, die durch die erste Öffnung in den Behandlungshohlraum geströmt ist, durch die zweite Öffnung als Strömung mit einer Richtung innerhalb eines Bereichs von einer Richtung ohne Wirbelkomponente bis zu einer Wirbelrichtung, die zur Drehrichtung des Laufrades entgegengesetzt ist oder im Gegensatz zu dieser steht. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Erweitern eines Betriebsbereichs eines Zentrifugenkompressors vorgesehen, wobei der Zentrifugenkompressor eine Abdeckwand, die sich vor einem äußeren Umfang eines Laufrades erstreckt, um einen Lufteinlass zu schaffen, einen ringförmigen Behandlungshohlraum in der Abdeckwand sowie eine erste und eine zweite Öffnung in der Abdeckwand umfasst, wobei die erste Öffnung eine Verbindung zwischen dem Behandlungshohlraum und einem laufradseitigen Abschnitt des Lufteinlasses schafft und die zweite Öffnung eine Kommunikation zwischen dem Behandlungshohlraum und einem Abschnitt des Lufteinlasses, der sich etwas vor dem laufradseitigen Abschnitt des Lufteinlasses befindet, schafft und wobei während eines Betriebs mit niedriger Durchflussrate ein Teil der durch das Laufrad angesaugten Luft durch die erste Öffnung dem Behandlungshohlraum zugeführt wird und durch die zweite Öffnung abgeführt wird, so dass sie zirkuliert. Die Vorrichtung umfasst zahlreiche Luftschlitze, die in der zweiten Öffnung der Abdeckwand angeordnet sind, wobei eine winklige Anordnung der Luftschlitze in einem Bereich von einer radialen Anordnung bis zu einer entgegengesetzt zur Drehrichtung des Laufrades geneigten Anordnung liegt.
  • Während des Betriebs mit niedriger Durchflussrate wird die durch die erste Öffnung dem Behandlungshohlraum zugeführte Luft durch die Luftschlitze so geführt, dass sie als Strömung mit einer Richtung innerhalb eines Bereichs von einer Richtung ohne Wirbelkomponente bis zu einer Wirbelrichtung, die zur Drehrichtung des Laufrades entgegengesetzt ist, abgeführt wird. Dies verhindert die Abnahme des Euler-Kopfes.
  • Anstelle der Luftschlitze in der zweiten Öffnung können zahlreiche Führungsplatten in dem Behandlungshohlraum angeordnet sein, wobei eine winklige Anordnung der Führungsplatten in einem Bereich von einer radialen Anordnung bis zu einer entgegengesetzt zur Drehrichtung des Laufrades geneigten Anordnung liegt. Bei dieser Struktur wird die Strömung in den Behandlungshohlraum durch die Führungsplatten, wovon jede eine größere Fläche als der Luftschlitz hat, eingeschränkt, wodurch innerhalb eines Bereichs von einer Richtung ohne Wirbelkomponente bis zu einer Wirbelrichtung, die zur Drehrichtung des Laufrades entgegengesetzt ist, die Wirkung gerichteter Strömungsführung erzeugt wird. Im Ergebnis wird die Luft mit einer starken Richtwirkung, die nicht auf die Drehrichtung des Laufrades ausgerichtet ist, durch die zweite Öffnung abgeführt.
  • Alternativ können Führungsplatten in dem Behandlungshohlraum so angeordnet sein, als ob sie sich von ihren entsprechenden Luftschlitzen erstrecken würden. Dadurch kann die in den Behandlungshohlraum angesaugte Luft der durch die Führungsplatten und durch die Luftschlitze ausgeübten Wirkung gerichteter Strömungsführung unterworfen werden. Im Ergebnis wird die Luft mit einer starken Richtwirkung, die nicht auf die Drehrichtung des Laufrades ausgerichtet ist, durch die zweite Öffnung abgeführt.
  • Nun werden beispielhalber Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, wobei Bezug auf die Figuren genommen wird, wovon:
  • 1 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen der Durchflussrate und dem Druck in einem herkömmlichen Zentrifugenkompressor zeigt;
  • 2A eine schematische Seitenansicht, teilweise in einem Schnitt, eines herkömmlichen Zentrifugenkompressors ist;
  • 2B eine Ansicht bei Betrachtung in Richtung des Pfeils 2B in 2A ist;
  • 3A eine schematische Seitenansicht, teilweise in einem Schnitt, ist, die eine Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 3B eine Ansicht bei Betrachtung in Richtung des Pfeils 3B in 3A ist;
  • 4A eine schematische Seitenansicht, teilweise in einem Schnitt, ist, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 4B eine Ansicht bei Betrachtung in Richtung des Pfeils 4B in 4A ist;
  • 5 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen der Durchflussrate und dem Druck in einem Zentrifugenkompressor gemäß der in den 4A und 4B gezeigten weiteren Ausführungsform zeigt;
  • 6A eine schematische Seitenansicht, teilweise in einem Schnitt, ist, die eine nochmals weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 6B eine Ansicht bei Betrachtung in Richtung des Pfeils 6B in 6A ist;
  • 7A eine Seitenansicht ist, die eine Modifikation der Führungsplatte zeigt; und
  • 7B eine Seitenansicht ist, die eine weitere Modifikation der Führungsplatte zeigt
  • Die 3A und 3B zeigen eine Ausführungsform der Erfindung. Bei der Vorrichtung zum Erweitern eines Betriebsbereichs eines Zentrifugenkompressors, der in der Grundkonstruktion der in den 2A und 2B gezeigten früheren Ausführungsform gleicht, ist eine zweite Öffnung 10 in einer Abdeckwand 5 zu dem Laufrad 1 gerichtet und besitzt mehrere (beispielsweise 6 bis 22 Stück) Luftschlitze 11, die in einer Beziehung, in der sie in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, in der Öffnung 10 angeordnet sind. Genauer sind die Luftschlitze 11 mit in Umfangsrichtung gleich beabstandeten oder willkürlich beabstandeten Zwischenräumen angeordnet, derart, dass sie entgegengesetzt zur Drehrichtung des Laufrades (beispielsweise um etwa 65°) geneigt sind. Es ist anzumerken, dass in den 3A und 3B die gleichen Elemente, die auch in den 2A und 2B gefunden werden, mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind.
  • Während eines Betriebs mit niedriger Durchflussrate strömt ein Teil der Luft a, die das Laufrad 1 unter dem durch das Laufrad 1 angehobenen Druck passiert hat, durch die erste Öffnung 9 in den Behandlungshohlraum 8. Die Luft a wird auf ihrem Weg im Behandlungshohlraum 8 zur zweiten Öffnung 10 in der gleichen Richtung wie die Drehrichtung des Laufrades 1 verwirbelt. Da nun die zweite Öffnung 10 die Luftschlitze 11 besitzt, die darin in einer winkligen Anordnung entgegengesetzt zur Drehrichtung geneigt angeordnet sind, wird dann die Luft während des Durchgangs durch die zweite Öffnung 10 zur Eintrittsseite des Laufrades 1 der durch die Luftschlitze ausgeübten Wirkung gerichteter Führung unterworfen. Im Ergebnis wird die Luft als Strömung mit einer Richtung, die zur Drehrichtung des Laufrades 1 entgegengesetzt ist, abgeführt. Demgemäß kann eine Erweiterung des Betriebsbereichs des Zentrifugenkompressors ohne Verkleinerung des Euler-Kopfes erfolgreich erreicht werden.
  • Die 4A und 4B zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Bei einer Vorrichtung zum Erweitern eines Betriebsbereichs eines Zentrifugenkompressors, der in der Konstruktion jenem, der in den 3A und 3B gleicht, sind, anstatt die Luftschlitze 11 in der zweiten Öffnung 10 anzuordnen, mehrere (beispielsweise 6 bis 22 Stück) Führungsplatten 12, die in einer Beziehung, in der sie in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, in dem Behandlungshohlraum 8 angeordnet. Genauer sind die Führungsplatten 12 mit in Umfangsrichtung gleich beabstandeten oder willkürlich beabstandeten Zwischenräumen angeordnet, derart, dass sie entgegengesetzt zur Drehrichtung des Laufrades (beispielsweise um etwa 65°) geneigt sind.
  • Bei der in den 4A und 4B gezeigten Struktur wird die durch die erste Öffnung 9 in den Behandlungshohlraum 8 angesaugte Luft a nicht nur durch die Führungsplatten 12, wovon jede eine größere Fläche als die in den 3A und 3B gezeigten Luftschlitze 11 besitzt, davon abgehalten, in Richtung der Drehrichtung des Laufrades 1 zu strömen, sondern wird durch dieselben Führungsplatten 12 auch der Wirkung gerichteter Strömungsführung unterworfen, so dass sie in eine zur Drehrichtung des Laufrades 1 entgegengesetzten Wirbelrichtung strömt. Im Ergebnis wird die Luft a durch die zweite Öffnung 10 als Strömung mit einer starken Richtwirkung, die zur Drehrichtung des Laufrades 1 entgegengesetzt ist, abgeführt. Demgemäß kann im Vergleich zu der in den 3A und 3B gezeigten Ausführungsform der Euler-Kopf weiter gesichert stabilisiert werden, womit die Erweiterung des Betriebsbereichs des Zentrifugenkompressors in nochmals ausgedehnter Weise erreicht werden kann. Im Fall, in dem die Führungsplatten 12 so in dem Behandlungshohlraum 8 angeordnet sind, dass sie in einer zur Drehrichtung des Laufrades 1 entgegengesetzten Richtung geneigt sind, wie in den 4A und 4B gezeigt ist, geht aus 5 hervor, dass die Pumpgrenze zu der Position S', wo die Durchflussrate niedrig ist, verschoben werden kann (genau wie in 1) und somit die Kennlinie I des Kompressors in Bezug auf die Betriebskennlinie E für den Motor nach oben verschoben werden kann. Dies trägt dazu bei, einen noch stabileren Betriebszustand zu gewährleisten.
  • Die 6A und 6B zeigen eine nochmals weitere Ausführungsform der Erfindung. Bei der Vorrichtung zum Erweitern des Betriebsbereichs des Zentrifugenkompressors, der in der Konstruktion jenem, der in den 3A und 3B gezeigt ist, gleicht, sind Führungsplatten 12 in dem Behandlungshohlraum 8 angeordnet, als ob sie sich von ihren entsprechenden Luftschlitzen 11 erstrecken würden. Das heißt, dass die Führungsplatte 12 vollständig auf die entsprechenden Luftschlitz 11 ausgerichtet ist.
  • Bei der in den 6A und 6B gezeigten Struktur wird die zirkulierende Luft a durch die in dem Behandlungshohlraum 8 angeordneten Führungsplatten 12 der Wirkung gerichteter Strömungsführung unterworfen und dann des weiteren während des Durchgangs durch die zweite Öffnung 10 der durch die Luftschlitze 11 ausgeübten Wirkung gerichteter Strömungsführung unterworfen. Im Ergebnis wird die Luft a durch die zweite Öffnung 10 als Strömung mit einer noch stärkeren Richtwirkung in einer Richtung, die zur Drehrichtung des Laufrades 1 entgegengesetzt ist, abgeführt. Demgemäß werden Auswirkungen und Vorteile erreicht, die zu jenen, die bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen erzielt werden, gleichwertig sind oder jene überragen.
  • Die 7A und 7B zeigen Modifikationen der Führungsplatten 12, die bei der Ausführungsform, die in den 4A und 4B (oder den 6A und 6B) gezeigt ist, verwendet werden. Die in den Figuren gezeigten Führungsplatten 12 besitzen eine Weitenabmessung, die kurz gegenüber der axialen Länge des Behandlungshohlraums 8 ist. Die in 7A gezeigte Führungsplatte 12 ist so gestaltet, dass ihr eines Ende eine Innenkante des Behandlungshohlraums 8 in der Nähe der ersten Öffnung 9 nicht erreicht. Andererseits ist die in 7B gezeigte Führungsplatte 12 so gestaltet, dass ihr anderes Ende die Innenkante des Behandlungshohlraums 8 in der Nähe der zweiten Öffnung 10 nicht erreicht.
  • Jede der in den 7A und 7B gezeigten Führungsplatten 12 ermöglicht das Abführen der Luft a durch die zweite Öffnung 10 als Strömung in einer Wirbelrichtung, die zur Drehrichtung des Laufrades 1 entgegengesetzt ist.
  • Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben erwähnten Ausführungsformen begrenzt und können verschiedene Abänderungen und Abwandlungen vorgenommen werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Obwohl sich die oben beschriebenen Ausführungsformen nur mit den Luftschlitzen 11 und/oder den Führungsplatten 12, die entgegengesetzt zur Drehrichtung des Laufrades 1 geneigt sind, befassen, können diese beispielsweise radial (0°) angeordnet sein, so dass Luft durch die zweite Öffnung 10 als Strömung mit einer Richtung, die keine Wirbelkomponente zur Mitte der Drehachse aufweist, abgeführt wird. Bei der in Gegenrichtung geneigten Anordnung der Luftschlitze 11 und/oder Führungsplatten 12 ist der Neigungswinkel vorzugsweise auf höchstens 70° festgelegt, weil Stabilisierungsauswirkungen auf den Euler-Kopf auch dann, wenn der Neigungswinkel auf über 70° festgelegt wird, unverändert bleiben. Obwohl die oben beschriebenen Ausführungsformen nur auf einen Zentrifugenkompressor mit einem Drosselabschnitt 7 in der Nähe eines Lufteinlasses 4 gerichtet sind, kann die Erfindung auch auf einen Zentrifugenkompressor ohne Drosselabschnitt angewandt werden.
  • Wie vordem beschrieben worden ist, ist gemäß der Erfindung ein Verfahren zum Erweitern eines Betriebsbereichs eines Zentrifugenkompressors vorgesehen, wobei der Zentrifugenkompressor eine Abdeckwand, die sich vor einem äußeren Umfang eines Laufrades erstreckt, um einen Lufteinlass zu schaffen, einen ringförmigen Behandlungshohlraum in der Abdeckwand sowie eine erste und eine zweite Öffnung in der Abdeckwand umfasst, wobei die erste Öffnung eine Verbindung zwischen dem Behandlungshohlraum und einem laufradseitigen Abschnitt des Lufteinlasses schafft und die zweite Öffnung eine Verbindung zwischen dem Behandlungshohlraum und einem Abschnitt des Lufteinlasses, der sich etwas vor dem laufradseitigen Abschnitt des Lufteinlasses befindet, schafft, wobei während eines Betriebs mit geringer Durchflussrate ein Teil der durch das Laufrad angesaugten Luft durch die erste Öffnung dem Behandlungshohlraum zugeführt und durch die zweite Öffnung abgeführt wird, so dass sie zirkuliert. Das Verfahren umfasst das Abführen der Luft, die durch die erste Öffnung in den Behandlungshohlraum geströmt ist, durch die zweite Öffnung als Strömung mit einer Richtung innerhalb eines Bereichs von einer Richtung ohne Wirbelkomponente bis zu einer Wirbelrichtung, die zur Drehrichtung des Laufrades entgegengesetzt ist. Außerdem ist eine Vorrichtung zum Erweitern eines Betriebsbereichs eines Zentrifugenkompressors vorgesehen, wobei der Zentrifugenkompressor eine Abdeckwand, die sich vor einem äußeren Umfang eines Laufrades erstreckt, um einen Lufteinlass zu schaffen, einen ringförmigen Behandlungshohlraum in der Abdeckwand sowie eine erste und eine zweite Öffnung in der Abdeckwand umfasst, wobei die erste Öffnung eine Verbindung zwischen dem Behandlungshohlraum und einem laufradseitigen Abschnitt des Lufteinlasses schafft und die zweite Öffnung eine Kommunikation zwischen dem Behandlungshohlraum und einem Abschnitt des Lufteinlasses, der sich etwas vor dem laufradseitigen Abschnitt des Lufteinlasses befindet, schafft und wobei während eines Betriebs mit niedriger Durchflussrate ein Teil der durch das Laufrad angesaugten Luft durch die erste Öffnung dem Behandlungshohlraum zugeführt wird und durch die zweite Öffnung abgeführt wird, so dass sie zirkuliert. Die Vorrichtung umfasst zahlreiche Luftschlitze, die in der zweiten Öffnung der Abdeckwand angeordnet sind, wobei die Anordnung der Luftschlitze in einem Bereich von einer radialen Anordnung bis zu einer entgegengesetzt zur Drehrichtung des Laufrades geneigten Anordnung liegt. Im Ergebnis wird die Luft, wenn sie durch die zweite Öffnung abgeführt wird, durch die Luftschlitze einer Wirkung gerichteter Strömungsführung innerhalb eines Bereichs von einer Richtung ohne Wirbelkomponente bis zu einer Wirbelrichtung, die zur Drehrichtung des Laufrades entgegengesetzt ist unterworfen. Dies ermöglicht das Erreichen einer Erweiterung des Betriebsbereichs ohne Verkleinerung des Euler-Kopfes. Anstelle der Luftschlitze in der zweiten Öffnung können mehrere Führungsplatten in dem Behandlungshohlraum angeordnet sein, wobei eine winklige Anordnung der Führungsplatten in einem Bereich von einer radialen Anordnung bis zu einer entgegengesetzt zur Drehrichtung des Laufrades geneigten Anordnung liegt. Bei dieser alternativen Struktur kann die Luft in einem relativ weiten Bereich des Behandlungshohlraums innerhalb eines Bereichs von einer Richtung ohne Wirbelkomponente bis zu einer Wirbelrichtung, die zur Drehrichtung des Laufrades entgegengesetzt ist, einer Wirkung gerichteter Strömungsführung unterworfen werden. Im Ergebnis wird die Luft mit einer starken Richtwirkung, die nicht auf die Drehrichtung des Laufrades ausgerichtet ist, durch die zweite Öffnung abgeführt, wodurch der Euler-Kopf stabilisiert wird. Alternativ können die Führungsplatten in dem Behandlungshohlraum angeordnet sein, als ob sie sich in Gänze von ihren entsprechenden Luftschlitzen erstrecken würden. Bei dieser Struktur kann die zirkulierende Luft in einem Bereich von einer Richtung ohne Wirbelkomponente bis zu einer Wirbelrichtung, die zur Drehrichtung des Laufrades entgegengesetzt ist, der ständig durch die Führungsplatten und die Luftschlitze ausgeübten Wirkung gerichteter Strömungsführung unterworfen werden. Im Ergebnis wird die Luft durch die zweite Öffnung als Strömung mit einer noch stärkeren Richtwirkung abgeführt, wodurch der Euler-Kopf weiter stabilisiert wird.

Claims (3)

  1. Verfahren zum Erweitern eines Betriebsbereichs eines Zentrifugenkompressors, wobei der Zentrifugenkompressor eine Abdeckwand (5) die sich vor einem äußeren Umfang eines Laufrades (1) erstreckt, um einen Lufteinlass (4) zu schaffen, einen ringförmigen Behandlungshohlraum (4) in der Abdeckwand (5) sowie eine erste und eine zweite Öffnung (9, 10) in der Abdeckwand (5) umfasst, wobei die erste Öffnung (9) eine Verbindung zwischen dem Behandlungshohlraum (8) und einem laufradseitigen Abschnitt des Lufteinlasses (4) schafft und die zweite Öffnung (10) eine Verbindung zwischen dem Behandlungshohlraum (8) und einem Abschnitt des Lufteinlasses (4), der sich etwas vor dem laufradseitigen Abschnitt des Lufteinlasses (4) befindet, schafft, wobei während eines Betriebs mit geringer Durchflussrate ein Teil der durch das Laufrad (1) angesaugten Luft durch die erste Öffnung (9) dem Behandlungshohlraum (8) zugeführt und durch die zweite Öffnung (10) abgeführt wird, so dass sie zirkuliert, wobei das Verfahren das Abführen der Luft, die durch die erste Öffnung (9) in den Behandlungshohlraum (8) geströmt ist, über ein Führungsmittel (11, 12) durch die zweite Öffnung (10) als Strömung mit einer Richtung innerhalb eines Bereichs von einer Richtung ohne Wirbelkomponente bis zu einer Wirbelrichtung, die zur Drehrichtung des Laufrades (1) entgegengesetzt ist, umfasst, wobei das Führungsmittel (11, 12) in dem Behandlungshohlraum (8) oder in der zweiten Öffnung (10) positioniert ist.
  2. Vorrichtung zum Erweitern eines Betriebsbereichs eines Zentrifugenkompressors, wobei der Zentrifugenkompressor eine Abdeckwand (5), die sich vor einem äußeren Umfang eines Laufrades (1) erstreckt, um einen Lufteinlass (4) zu schaffen, einen ringförmigen Behandlungshohlraum (8) in der Abdeckwand (5) sowie eine erste und eine zweite Öffnung (9, 10) in der Abdeckwand (5) umfasst, wobei die erste Öffnung (9) eine Verbindung zwischen dem Behandlungshohlraum (8) und einem laufradseitigen Abschnitt des Lufteinlasses (4) schafft und die zweite Öffnung eine Kommunikation zwischen dem Behandlungshohlraum (8) und einem Abschnitt des Lufteinlasses (4), der sich etwas vor dem laufradseitigen Abschnitt des Lufteinlasses (4) befindet, schafft und wobei während eines Betriebs mit niedriger Durchflussrate ein Teil der durch das Laufrad (1) angesaugten Luft durch die erste Öffnung (9) dem Behandlungshohlraum zugeführt wird und durch die zweite Öffnung (10) abgeführt wird, so dass sie zirkuliert, wobei die Vorrichtung eine Anzahl von Luftschlitze (11) umfasst, die in der zweiten Öffnung (10) der Abdeckwand (5) angeordnet sind, oder eine Anzahl von Führungsplatten (12) umfasst, die in dem Behandlungshohlraum (8) angeordnet sind, wobei eine ringförmige Anordnung der Führungsplatten (12) oder Luftschlitze (11) in einem Bereich von einer radialen Anordnung bis zu einer entgegengesetzt zur Drehrichtung des Laufrades geneigten Anordnung liegt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Führungsplatten (12) in dem Behandlungshohlraum (8) so angeordnet sind, als ob sie sich von ihren entsprechenden Luftschlitzen (11) erstrecken würden.
DE60125267T 2000-04-07 2001-03-16 Verfahren und Gerät zur Erweiterung des Betriebsgebietes eines Kreiselverdichters Expired - Lifetime DE60125267T2 (de)

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US (1) US6447241B2 (de)
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DE (1) DE60125267T2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012015325A1 (de) * 2012-08-01 2014-02-06 GM Global Technology Operations, LLC (n.d. Ges. d. Staates Delaware) Venturidüse zur Erzeugung eines Unterdrucks

Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10105456A1 (de) * 2001-02-07 2002-08-08 Daimler Chrysler Ag Verdichter, insbesondere für eine Brennkraftmaschine
JP4100030B2 (ja) * 2002-04-18 2008-06-11 株式会社Ihi 遠心圧縮機
JP4321037B2 (ja) * 2002-10-25 2009-08-26 株式会社豊田中央研究所 ターボチャージャ用遠心圧縮機
US6932563B2 (en) * 2003-05-05 2005-08-23 Honeywell International, Inc. Apparatus, system and method for minimizing resonant forces in a compressor
US7775759B2 (en) * 2003-12-24 2010-08-17 Honeywell International Inc. Centrifugal compressor with surge control, and associated method
JP2005188337A (ja) * 2003-12-25 2005-07-14 Toyota Motor Corp 作動流体還流路を有する過給用コンプレッサ
US7025557B2 (en) * 2004-01-14 2006-04-11 Concepts Eti, Inc. Secondary flow control system
CN101027491B (zh) * 2004-06-07 2010-12-08 霍尼韦尔国际公司 带再循环的压缩机装置及其方法
JP2006342682A (ja) * 2005-06-07 2006-12-21 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 遠心圧縮機の作動域拡大方法及び装置
US8511083B2 (en) 2005-12-15 2013-08-20 Honeywell International, Inc. Ported shroud with filtered external ventilation
US7475539B2 (en) 2006-05-24 2009-01-13 Honeywell International, Inc. Inclined rib ported shroud compressor housing
GB0616847D0 (en) * 2006-08-25 2006-10-04 Rolls Royce Plc Aeroengine bleed valve
GB0701012D0 (en) 2007-01-19 2007-02-28 Cummins Turbo Tech Ltd Compressor
US7942625B2 (en) 2007-04-04 2011-05-17 Honeywell International, Inc. Compressor and compressor housing
GB0718846D0 (en) 2007-09-27 2007-11-07 Cummins Turbo Tech Ltd Compressor
JP5221985B2 (ja) * 2008-02-29 2013-06-26 三菱重工業株式会社 遠心圧縮機
US8272832B2 (en) * 2008-04-17 2012-09-25 Honeywell International Inc. Centrifugal compressor with surge control, and associated method
EP2194277A1 (de) * 2008-12-05 2010-06-09 ABB Turbo Systems AG Verdichterstabilisator
JP5223641B2 (ja) * 2008-12-10 2013-06-26 株式会社Ihi 遠心圧縮機
RU2013111982A (ru) 2010-09-02 2014-10-10 Боргварнер Инк. Компрессорная рециркуляция в кольцевой объем
JP5047352B2 (ja) * 2010-12-28 2012-10-10 三菱重工業株式会社 排気ターボ過給機のハウジング構造
US9850913B2 (en) * 2012-08-24 2017-12-26 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Centrifugal compressor
JP6040727B2 (ja) * 2012-11-21 2016-12-07 株式会社Ihi 過給機
US9377030B2 (en) 2013-03-29 2016-06-28 Honeywell International Inc. Auxiliary power units and other turbomachines having ported impeller shroud recirculation systems
US9726185B2 (en) 2013-05-14 2017-08-08 Honeywell International Inc. Centrifugal compressor with casing treatment for surge control
EP3018361B1 (de) * 2013-07-04 2020-09-23 Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. Zentrifugalverdichter
US9650916B2 (en) 2014-04-09 2017-05-16 Honeywell International Inc. Turbomachine cooling systems
JP6497183B2 (ja) 2014-07-16 2019-04-10 トヨタ自動車株式会社 遠心圧縮機
US10267214B2 (en) * 2014-09-29 2019-04-23 Progress Rail Locomotive Inc. Compressor inlet recirculation system for a turbocharger
JP6777400B2 (ja) * 2016-02-08 2020-10-28 三菱重工コンプレッサ株式会社 遠心回転機械
WO2017138199A1 (ja) 2016-02-12 2017-08-17 株式会社Ihi 遠心圧縮機
CN110520629A (zh) * 2017-04-25 2019-11-29 株式会社Ihi 离心压缩机
DE112018003376T5 (de) 2017-06-28 2020-03-05 Ihi Corporation Zentrifugalverdichter
US10935035B2 (en) * 2017-10-26 2021-03-02 Hanwha Power Systems Co., Ltd Closed impeller with self-recirculation casing treatment
US10578048B2 (en) * 2018-01-15 2020-03-03 Ford Global Technologies, Llc Wide range active compressor for HP-EGR engine systems
US10738655B2 (en) 2018-05-24 2020-08-11 GM Global Technology Operations LLC Turbine outlet flow control device
US10816014B2 (en) * 2018-07-25 2020-10-27 Honeywell International Inc. Systems and methods for turbine engine particle separation
US11125158B2 (en) * 2018-09-17 2021-09-21 Honeywell International Inc. Ported shroud system for turboprop inlets
JP7220097B2 (ja) * 2019-02-27 2023-02-09 三菱重工業株式会社 遠心圧縮機及びターボチャージャ
US11739766B2 (en) 2019-05-14 2023-08-29 Carrier Corporation Centrifugal compressor including diffuser pressure equalization feature
KR20210024336A (ko) * 2019-08-22 2021-03-05 현대자동차주식회사 터보차저
US11441437B2 (en) * 2020-02-07 2022-09-13 Pratt & Whitney Canada Corp. Impeller shroud and method of manufacturing thereof
JP7443087B2 (ja) 2020-02-26 2024-03-05 本田技研工業株式会社 軸流圧縮機

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4479755A (en) * 1982-04-22 1984-10-30 A/S Kongsberg Vapenfabrikk Compressor boundary layer bleeding system
US4781530A (en) * 1986-07-28 1988-11-01 Cummins Engine Company, Inc. Compressor range improvement means
US4930978A (en) * 1988-07-01 1990-06-05 Household Manufacturing, Inc. Compressor stage with multiple vented inducer shroud
US4981018A (en) * 1989-05-18 1991-01-01 Sundstrand Corporation Compressor shroud air bleed passages
US5246335A (en) * 1991-05-01 1993-09-21 Ishikawajima-Harimas Jukogyo Kabushiki Kaisha Compressor casing for turbocharger and assembly thereof
JP3038398B2 (ja) * 1991-09-02 2000-05-08 石川島播磨重工業株式会社 遠心圧縮機
DE69219898T2 (de) * 1991-10-04 1998-01-08 Ebara Corp Turbomaschine
JPH06147195A (ja) * 1992-10-30 1994-05-27 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd ターボチャージャのコンプレッサハウジング
RU2034175C1 (ru) * 1993-03-11 1995-04-30 Центральный институт авиационного моторостроения им.П.И.Баранова Турбокомпрессор
JPH0676696U (ja) * 1993-04-09 1994-10-28 三菱重工業株式会社 遠心圧縮機
JP3816150B2 (ja) * 1995-07-18 2006-08-30 株式会社荏原製作所 遠心流体機械
JPH09310699A (ja) * 1996-05-21 1997-12-02 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 遠心圧縮機
DE19647605C2 (de) * 1996-11-18 1999-03-11 Daimler Benz Ag Abgas-Turbolader für Brennkraftmaschinen
JPH10331792A (ja) * 1997-06-03 1998-12-15 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 遠心圧縮機吸込部の構造
JPH1182036A (ja) * 1997-09-11 1999-03-26 Hitachi Ltd 排気ターボ過給機
DE19823274C1 (de) * 1998-05-26 1999-10-14 Daimler Chrysler Ag Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012015325A1 (de) * 2012-08-01 2014-02-06 GM Global Technology Operations, LLC (n.d. Ges. d. Staates Delaware) Venturidüse zur Erzeugung eines Unterdrucks

Also Published As

Publication number Publication date
EP1143149A2 (de) 2001-10-10
US20010028839A1 (en) 2001-10-11
US6447241B2 (en) 2002-09-10
EP1143149A3 (de) 2003-01-15
JP3494118B2 (ja) 2004-02-03
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