EP2483567A1 - Radial compressor diffuser - Google Patents

Radial compressor diffuser

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Publication number
EP2483567A1
EP2483567A1 EP10760303A EP10760303A EP2483567A1 EP 2483567 A1 EP2483567 A1 EP 2483567A1 EP 10760303 A EP10760303 A EP 10760303A EP 10760303 A EP10760303 A EP 10760303A EP 2483567 A1 EP2483567 A1 EP 2483567A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
radial
diffuser
radius
radial compressor
section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10760303A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jean-Paul Komor
Theodor Wallmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2483567A1 publication Critical patent/EP2483567A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/444—Bladed diffusers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/50—Inlet or outlet
    • F05D2250/52—Outlet

Definitions

  • Radial compressor diffuser The invention relates to a radial compressor diffuser for a radial compressor stage, wherein the radial compressor diffuser has a radial diffuser outlet blading.
  • Radial compressor stages are used in different types of turbocompressors. In this case, the type of flow guidance in the radial compressor stages depending on
  • the flow guide in radial compressors has an impeller, a radial diffuser, and a discharge housing as essential elements. This applies in particular to the flow guidance of
  • the radial diffuser can be designed as a shovelless or as a bladed diffuser.
  • the outflow housing is usually as
  • Mismatched spiral housing often has a particularly negative impact on the operating behavior of the compressor stage.
  • Blades which can lead to a vibration excitation of the highly loaded impeller. So is one
  • the object of the invention is to a centrifugal compressor
  • a radial compressor diffuser for a radial compressor stage comprising a
  • Flow channel which extends radially outwardly and radially inwardly lying at a first radius cylindrically encircling inlet cross-section and radially outward lying a cylindrical circumferential outlet cross-section and which is designed such that during operation of the
  • Radial compressor diffuser one arranged from a directly upstream of the radial compressor diffuser
  • Outlet cross section in the flow channel is a
  • Radial compressor impeller is and that their radial extent terminates inwardly at a third radius, wherein the
  • Ratio of the third radius to the first radius is at least 1.2. According to the invention is also a
  • Guiding blading is used, which causes a nearly constant outflow angle with the value c even with variation of the volume flow along the characteristic, whereby an optimal inflow to the spiral is achieved in the entire range of the curve and losses in efficiency and compressor ⁇ work can be avoided.
  • the radial diffuser outlet blading of the radial compressor diffuser has a plurality of guide vanes arranged over the circumference, the leading edges of which are arranged circumferentially at the third radius.
  • the plurality of guide vanes arranged over the circumference preferably has trailing edges which are arranged circumferentially in a region between the third radius and the radius of the outlet cross section.
  • the radial diffuser exit blading of the present invention has a higher inlet radii r / ri than conventional bladed diffusers, therefore the blading is placed in a zone having a comparatively low speed level (the velocity level in the diffuser is approximately proportional to the reciprocal of the radial Extension).
  • the incidence of losses at the inlet of the blading on the one hand low, on the other hand there is in the constriction between stages such a low speed ⁇ or Mach number level that even at high volumetric flows the critical mass flux is not achieved.
  • the blading In order to does not occur in the blading according to the invention
  • the ratio of the third radius to the first radius is at least 1.35.
  • the radial diffuser exit blading according to the invention causes the impressed outflow angle to ensure an improved flow to the spiral collecting space and its radial extent to the inside ends at the third radius, wherein the ratio of the third radius to the first radius is at least so large that known from conventional bladed radial diffusers disadvantages be avoided .
  • Figure 1 is a schematic sectional view of a
  • Figure 2 is a plan view of the radial diffuser outlet ⁇ blading of the radial compressor stage of Figure 1.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of a
  • Radial compressor stage 1 shown according to an embodiment of the invention.
  • the radial compressor stage 1 has a radial compressor impeller 3, a radial compressor diffuser 6, and a discharge spiral housing 8.
  • the radial compressor impeller 3 mounted on a shaft 2 for driving the radial compressor impeller ⁇ 3.
  • the radial compressor stage 1 Gas in the centrifugal compressor impeller 3 enters a impeller inlet radial compressor 4 of the impeller 3, flows through the radial compressor impeller 3 and enters via the impeller ⁇ outlet 5 and a radial compressor diffuser inlet 9 in the radial compressor diffuser 6 a.
  • the radial compressor diffuser inlet 9 is in one
  • Radial compressor diffuser 6 also has a channel 7 and an outlet 11, which is arranged at the radius 12 and has a certain width 13.
  • a Abströmspiralgetude 8 connects with a Abströmgephaseuseeintritt 14.
  • the diffuser 6 also has a
  • Radial diffuser exit blading 15 is close to
  • Radialdiffusoraustritt 11 arranged and extends between a radius 16, i. the radius at the entrance of the radial diffuser exit blading 15, and the area between the third radius 16 and the radius 12 of the
  • Embodiment is a radial diffuser ⁇ blading 15 in the outer region of the radial compressor diffuser 6, shortly before the entry zone of Abströmspiral ⁇ housing 8 is provided.
  • FIG. 2 schematically shows part of the radial diffuser outlet blading 15 of the radial compressor stage from FIG.
  • the blading 15 has a plurality of
  • Vanes 17 which extend radially between the radius 22 and the radius 16.
  • the trailing edges 20 of the guide vanes 17 at the radius 22 and the leading edges 19 of the vanes 17 are arranged at the radius 16.
  • the vanes 17 are inclined with respect to a radial direction, so that the adjusting Flow velocity vector 21 downstream of the

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Abstract

The invention relates to a radial compressor diffuser for a radial compressor stage (1), comprising a flow channel (7) which extends radially outwards and which has a cylindrical inlet cross-section (9) on a first radius (10) which extends radially inwards and a cylindrical outlet cross-section (11) which extends radially outwards. A radial diffuser outlet blade (15) is provided in the region of the outlet cross-section (11) in the flow channel (7), said outlet blade can prevent known disadvantages of traditional bladed diffusers.

Description

Beschreibung description
Radialverdichterdiffusor Die Erfindung betrifft einen Radialverdichterdiffusor für eine Radialverdichterstufe, wobei der Radialverdichterdiffu- sor eine Radialdiffusoraustrittsbeschaufelung aufweist. Radial compressor diffuser The invention relates to a radial compressor diffuser for a radial compressor stage, wherein the radial compressor diffuser has a radial diffuser outlet blading.
Radialverdichterstufen kommen in unterschiedlichen Bauformen von Turboverdichtern zur Anwendung. Dabei ist die Art der Strömungsführung in den Radialverdichterstufen je nach Radial compressor stages are used in different types of turbocompressors. In this case, the type of flow guidance in the radial compressor stages depending on
Anwendungsbereich unterschiedlich. Die Strömungsführung in Radialverdichtern weist ein Laufrad, einen Radialdiffusor, und ein Abströmgehäuse als wesentliche Elemente auf. Dies trifft insbesondere zu für die Strömungsführung von Scope of application different. The flow guide in radial compressors has an impeller, a radial diffuser, and a discharge housing as essential elements. This applies in particular to the flow guidance of
einstufigen Radialverdichtern, einzelnen Stufen von single stage centrifugal compressors, single stages of
Getriebeverdichtern, oder den Endstufen vielstufiger Transmission compressors, or the power amplifier multi-stage
Einwellenverdichter. Der Radialdiffusor kann sowohl als schaufelloser wie auch als beschaufelter Diffusor ausgeführt werden. Das Abströmgehäuse ist in der Regel als Single shaft. The radial diffuser can be designed as a shovelless or as a bladed diffuser. The outflow housing is usually as
spiralförmiges Gehäuse ausgeführt. spiral housing executed.
Zur Erzielung bester Betriebseigenschaften muss das To achieve best operating characteristics, the
Spiralgehäuse so ausgelegt und gestaltet sein, dass der statische Druck über den Laufradumfang bzw. über den Umfang des Radialdiffusors hinweg konstant ist. Um dies zu Spiral housing designed and designed so that the static pressure over the impeller circumference or over the circumference of the radial diffuser is constant away. To this, too
erreichen, ist es erforderlich, dass der Strömungsquerschnitt der Spirale genau an die am Austritt des Radialdiffusors vorherrschenden Strömungsdaten angepasst wird. Da sich aber die Strömungsdaten bei Betrieb entlang der It is necessary for the flow cross section of the spiral to be adapted precisely to the flow data prevailing at the outlet of the radial diffuser. But since the flow data during operation along the
Verdichterkennlinie ändern, gelingt diese Anpassung oft nur sehr unvollkommen: Beispielsweise ist die Spirale nur für einen bestimmten Auslegungspunkt genau an die Strömungsdaten angepasst, wohingegen an den anderen Betriebspunkten („Off- Design-Betriebspunkte") des Verdichters keine besondere  Changing the compressor characteristic, this adjustment is often very imperfect: For example, the spiral is adapted for a specific design point exactly to the flow data, whereas at the other operating points ("Off Design operating points") of the compressor no special
Anpassung der Spirale vorhanden ist. Mit anderen Worten, in Abhängigkeit vom jeweiligen Betriebspunkt liegt eine mehr oder weniger große aerodynamischen Fehlanpassung zwischen Laufrad und Diffusor einerseits und dem Spiralgehäuse Adjustment of the spiral is present. In other words, depending on the respective operating point, a more or less large aerodynamic mismatch exists Impeller and diffuser on the one hand and the volute casing
andererseits vor, was entsprechend negative Auswirkungen für das Betriebsverhalten des Radialdiffusors zur Folge hat. Im Folgenden wird beispielhaft ein Rechengang zum Berechnen der Querschnittsbemessung eines Spiralgehäuses zur Erzielung konstanten statischen Druckes über den Laufrad- bzw. on the other hand, which has a corresponding negative impact on the performance of the radial diffuser result. The following is an example of a calculation for calculating the cross-sectional dimensioning of a spiral housing to achieve constant static pressure on the impeller or
Diffusorumfang beschrieben, wie er in Eckert/Schnell , „Axial- -und Radial-Kompressoren" , Springer Verlag, 1961, S. 417 ff angegeben ist. Danach wird als der entscheidende Parameter für die Querschnittsbemessung ein Spiralgrößenparameter C verwendet, der wie folgt berechnet wird: Diffuser scope described in Eckert / Schnell, "Axial and Radial Compressors", Springer Verlag, 1961, p 417 ff .. Thereafter, as the decisive parameter for the cross-sectional dimensioning a spiral size parameter C is used, which is calculated as follows becomes:
12§n-cu -r 12§nc u- r
mit cu : Tangentialkomponente der Strömungsgeschwindigkeit am Eintritt in die Spirale für den Spiralauslegungspunkt, r : der Radius am Spiraleintritt, Q : der with c u : tangential component of the flow velocity at the entry into the spiral for the spiral design point, r: the radius at the spiral entry, Q: the
Volumenstrom am Eintritt in die Spirale für den Volume flow at the entrance to the spiral for the
Spiralauslegungspunkt, JI : Kreiskonstante. Spiral design point, JI: circle constant.
Daraus folgt nach Umformung: It follows after conversion:
360 360
C  C
b■ tan oc, b ■ tan oc,
bzw , respectively ,
( 360 (360
ccr = arctan I - mit b : Breite des Diffusors am Spiraleintritt cc r = arctan I - with b: width of the diffuser at the spiral inlet
Somit gilt: Für eine Verdichterstufe mit gegebener Spirale, charakterisiert durch den Spiralgrößenparameter C, wird genau dann ein konstanter Druck über den Umfang des Laufrades bzw. des Diffusors erzielt, wenn der Strömungswinkel den Wert c gemäß der obigen Beziehung annimmt. Der sich am Spiraleintritt einstellende Strömungswinkel wird durch das Laufrad und die weitere Entwicklung der Strömung im Radial- diffusor geprägt. Dieser Winkel ist keineswegs konstant, sondern ändert sich entlang der Verdichterkennlinie. Daher ist nur an dem ausgezeichneten Betriebspunkt, an dem = c gilt, eine optimale Abstimmung zwischen Laufrad, Diffusor und Spirale zu verzeichnen. Bei Betriebspunkten, die von diesem Betriebspunkt abweichen, ist aufgrund + c mit Einbußen zu rechnen . Thus, for a given scroll compressor stage characterized by the scroll size parameter C, a constant pressure over the circumference of the impeller or diffuser is achieved if and only if the flow angle assumes the value c according to the above relationship. The adjusting itself at the spiral inlet flow angle is determined by the Impeller and the further development of the flow in the radial diffuser coined. This angle is by no means constant, but changes along the compressor curve. Therefore, only at the excellent operating point where = c holds, is there an optimum balance between impeller, diffuser and spiral. At operating points which deviate from this operating point, losses are to be expected due to + c .
Darüber hinaus unterbleibt vielfach die dezidierte Auslegung der Spirale und es werden stattdessen Laufrad und Diffusor mit einer im Rahmen einer standardisierten Baukastensystematik bereits vorhandenen Spirale kombiniert. Dies geschieht oftmals aus Kostengründen, wobei nichtoptimale Betriebseigenschaften zugunsten der Kostensituation in Kauf genommen werden. Die oben beschriebene Problematik tritt insbesondere bei schaufellosen Radialdiffusoren auf, aber auch bei beschaufelten Radialdiffusoren . Insbesondere im Falle schaufelloser Radialdiffusoren wirkt sich ein In addition, the dedicated design of the spiral is often omitted and instead impeller and diffuser are combined with a spiral already existing in the context of a standardized modular system. This is often done for cost reasons, whereby non-optimal operating characteristics are accepted in favor of the cost situation. The problem described above occurs especially with bladeless radial diffusers, but also with bladed radial diffusers. In particular, in the case of vaneless radial diffusers affects
fehlangepasstes Spiralgehäuse vielfach besonders negativ auf das Betriebsverhalten der Verdichterstufe aus. Mismatched spiral housing often has a particularly negative impact on the operating behavior of the compressor stage.
Bei einem beschaufelten Radialdiffusor können die mit fehlangepassten Spiralgehäusen verknüpften Einbußen With a bladed radial diffuser, the losses associated with mismatched volute casings can be reduced
weitgehend vermieden werden. Mit Hilfe eines beschaufelten Diffusors lassen sich Wirkungsgradvorteile gegenüber einem unbeschaufelten Diffusor erzielen, wobei dies aber nur dann erreicht wird, wenn der beschaufelte Diffusor möglichst nahe zum Laufrad hin positioniert wird. Die Eintrittsverhältnisse r /ri (r bezeichnet hier den Radius, an dem die be largely avoided. With the help of a bladed diffuser can be achieved efficiency advantages over a bladed diffuser, but this is only achieved if the bladed diffuser is positioned as close to the impeller out. The entrance ratios r / ri (r here denotes the radius at which the
Radialerstreckung der Radialverdichterbeschaufelung nach innen endet, und r i bezeichnet den Radius, an dem der  Radial extent of the radial compressor blade inwardly ends, and r i denotes the radius at which the
Eintrittsquerschnitt des Strömungskanals bzw. der Inlet cross section of the flow channel or the
Laufradaustritt liegt) bei beschaufelten Diffusoren liegen aus diesem Grund in der Regel zwischen r /ri = 1,05 und r /ri = 1,2. Beschaufelte Diffusoren sind jedoch nicht immer erwünscht und haben unter anderem den Nachteil einer Impeller outlet is located) with bladed diffusers are therefore usually between r / ri = 1.05 and r / ri = 1.2. Bladed diffusers, however, are not always desirable and have the disadvantage, among other things
Einengung des nutzbaren Fahrbereichs und verursachen erhöhten Verdichterlärm. In einem beschaufelten Radialdiffusor können unter Umständen Schwingungsanregungen durch Laufrad-Leitrad- Interaktion auftreten, genauer gesagt ergeben sich Narrowing the usable driving range and causing increased Compressor noise. In a bladed radial diffuser, under certain circumstances, vibration excitations may occur due to impeller-stator interaction
Wechselwirkungen zwischen Diffusorschaufein und Interactions between Diffuser schaufein and
Laufschaufeln, was zu einer Schwingungsanregung des hochbelasteten Laufrades führen kann. So ist bei einem Blades, which can lead to a vibration excitation of the highly loaded impeller. So is one
beschaufelten Radialverdichterdiffusor aufgrund von Nachlaufdellen des Laufrades mit erheblichen Fluktuationen in der Zuströmung zu den Diffusorschaufein zu rechnen, was durch Interaktion mit den Diffusorschaufein unter anderem auch zu dem oben angedeuteten signifikanten Anstieg des bladed centrifugal compressor diffuser due to follow - up dents of the impeller with significant fluctuations in the inflow to the diffuser Schaufein to be expected, which inter alia by interaction with the Diffusorschaufein also to the above indicated significant increase in the
Verdichterlärms führt. Die nachteiligen Effekte aufgrund der Laufrad-Leitrad-Interaktion sind umso ausgeprägter je kleiner das Radienverhältnis r /ri ist. Compressor noise leads. The adverse effects due to the impeller-impeller interaction are the more pronounced the smaller the radii ratio r / ri is.
Aufgabe der Erfindung ist, einen Radialverdichter zu The object of the invention is to a centrifugal compressor
schaffen, der verbesserte Betriebseigenschaften bei nicht optimal angepasstem Abströmgehäuse aufweist und nicht mit Nachteilen behaftet ist, die von herkömmlichen beschaufelten Diffusoren her bekannt ist. which has improved operating characteristics with a non-optimally adapted outflow housing and does not suffer from drawbacks known from conventional bladed diffusers.
Erfindungsgemäß wird ein Radialverdichterdiffusor für eine Radialverdichterstufe geschaffen, aufweisend einen According to the invention, a radial compressor diffuser for a radial compressor stage is provided, comprising a
Strömungskanal, der radial nach außen verläuft und radial innen liegend einen bei einem ersten Radius zylindrisch umlaufenden Eintrittsquerschnitt sowie radial außen liegend einen zylindrisch umlaufenden Austrittsquerschnitt aufweist und der derart gestaltet ist, dass im Betrieb des Flow channel, which extends radially outwardly and radially inwardly lying at a first radius cylindrically encircling inlet cross-section and radially outward lying a cylindrical circumferential outlet cross-section and which is designed such that during operation of the
Radialverdichterdiffusors eine von einem unmittelbar stromauf des Radialverdichterdiffusors angeordneten Radial compressor diffuser one arranged from a directly upstream of the radial compressor diffuser
Radialverdichterlaufrad abströmende und durch den  Centrifugal compressor impeller outflowing and through the
Eintrittsquerschnitt in den Strömungskanal eintretende Inlet cross section entering the flow channel
Gasströmung zum Abströmen durch den Austrittsquerschnitt in ein Abströmspiralgehäuse verzögert wird. Im Bereich des Gas flow is delayed to flow through the outlet cross-section in a Abströmspiralgehäuse. In the area of
Austrittsquerschnitts in dem Strömungskanal ist eine Outlet cross section in the flow channel is a
Radialdiffusoraustrittsbeschaufelung vorgesehen, die bewirkt, dass der von der Radialdiffusoraustrittsbeschaufelung  Provided radial diffuser exit blading, which causes the of the radial diffuser exit blading
aufgeprägte Abströmwinkel der Gasströmung nahezu unbeeinflusst von dem Betriebszustand des imprinted outflow angle of the gas flow almost unaffected by the operating condition of the
Radialverdichterlaufrads ist und dass deren Radialerstreckung nach innen an einem dritten Radius endet, wobei das  Radial compressor impeller is and that their radial extent terminates inwardly at a third radius, wherein the
Verhältnis des dritten Radius zum ersten Radius mindestens 1,2 beträgt. Erfindungsgemäß wird außerdem eine Ratio of the third radius to the first radius is at least 1.2. According to the invention is also a
Radialverdichterstufe geschaffen, die den erfindungsgemäßen Radialverdichterdiffusor aufweist .  Radial compressor stage created having the radial compressor diffuser according to the invention.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Radialverdichterdiffusors ist, dass für den äußeren Bereich des Radialdiffusors eineAn advantage of the radial compressor diffuser according to the invention is that for the outer region of the radial diffuser
Leitbeschaufelung verwendet wird, die auch bei Variation des Volumenstroms entlang der Kennlinie einen nahezu konstanten Abströmwinkel mit dem Wert c bewirkt, wodurch im gesamten Bereich der Kennlinie eine optimale Zuströmung zur Spirale erreicht wird und Einbußen bei Wirkungsgrad und Verdichter¬ arbeit vermieden werden. Guiding blading is used, which causes a nearly constant outflow angle with the value c even with variation of the volume flow along the characteristic, whereby an optimal inflow to the spiral is achieved in the entire range of the curve and losses in efficiency and compressor ¬ work can be avoided.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist die Radialdiffusoraustrittsbeschaufelung des Radialverdichterdiffusors eine Mehrzahl von über den Umfang angeordneten Leitschaufeln auf, deren Vorderkanten an dem dritten Radius umlaufend angeordnet sind. Dabei weist bevorzugt die Mehrzahl von über den Umfang angeordneten Leitschaufeln Hinterkanten auf, die in einem Bereich zwischen dem dritten Radius und dem Radius des Austrittsquerschnitts umlaufend angeordnet sind. According to one development of the invention, the radial diffuser outlet blading of the radial compressor diffuser has a plurality of guide vanes arranged over the circumference, the leading edges of which are arranged circumferentially at the third radius. In this case, the plurality of guide vanes arranged over the circumference preferably has trailing edges which are arranged circumferentially in a region between the third radius and the radius of the outlet cross section.
Die erfindungsgemäße Radialdiffusoraustrittsbeschaufelung weist ein höheres Eintrittsradienverhältnis r /ri auf als dies bei herkömmlichen beschaufelte Diffusoren der Fall ist, weswegen die Leitbeschaufelung in einer Zone platziert ist, in der ein vergleichsweise niedriges Geschwindigkeitsniveau herrscht (das Geschwindigkeitsniveau im Diffusor verhält sich etwa proportional zum Kehrwert der radialen Erstreckung) . Dadurch sind einerseits die Inzidenzverluste am Eintritt der Beschaufelung niedrig, andererseits herrscht in der Engstelle zwischen den Stufen ein solch niedriges Geschwindigkeits¬ bzw. Machzahlniveau, dass auch zu hohen Volumenströmen hin die kritische Massenstromdichte nicht erreiche wird. Damit tritt bei der erfindungsgemäßen Beschaufelung keine The radial diffuser exit blading of the present invention has a higher inlet radii r / ri than conventional bladed diffusers, therefore the blading is placed in a zone having a comparatively low speed level (the velocity level in the diffuser is approximately proportional to the reciprocal of the radial Extension). Thus, the incidence of losses at the inlet of the blading on the one hand low, on the other hand there is in the constriction between stages such a low speed ¬ or Mach number level that even at high volumetric flows the critical mass flux is not achieved. In order to does not occur in the blading according to the invention
Einschnürung des Betriebsbereiches ein, wie es bei Constriction of the operating area, as with
herkömmlichen beschaufelten Diffusoren der Fall ist. Ferner sind bei dem Radienverhältnis r /ri > 1,2 die Nachlaufdellen weitgehend ausgeglichen, so dass negative Effekte, die durch Laufrad-Leitrad-Wechselwirkung verursacht werden, vermieden werden. Bevorzugt beträgt das Verhältnis des dritten Radius zum ersten Radius mindestens 1,35. Die erfindungsgemäße Radialdiffusoraustrittsbeschaufelung bewirkt, dass der aufgeprägte Abströmwinkel eine verbesserte Anströmung zum spiralförmigen Sammelraum gewährleistet und deren radiale Erstreckung nach innen an dem dritten Radius endet, wobei das Verhältnis des dritten Radius zum ersten Radius mindestens so groß ist, dass die von herkömmlichen beschaufelten Radialdiffusoren bekannten Nachteile vermieden werden . conventional bladed diffusers is the case. Further, at the radii ratio r / ri> 1.2, the trailing dents are largely balanced, so that negative effects caused by impeller-stator interaction are avoided. Preferably, the ratio of the third radius to the first radius is at least 1.35. The radial diffuser exit blading according to the invention causes the impressed outflow angle to ensure an improved flow to the spiral collecting space and its radial extent to the inside ends at the third radius, wherein the ratio of the third radius to the first radius is at least so large that known from conventional bladed radial diffusers disadvantages be avoided .
Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Radialverdichterdiffusors anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigt: In the following, a preferred embodiment of a radial compressor diffuser according to the invention will be explained with reference to the attached schematic drawings. It shows:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht einer Figure 1 is a schematic sectional view of a
Radialverdichterstufe gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und Radial compressor stage according to an embodiment of the invention; and
Figur 2 eine Draufsicht der Radialdiffusoraustritts¬ beschaufelung der Radialverdichterstufe aus Figur 1. In Figur 1 wird eine schematische Schnittansicht einer Figure 2 is a plan view of the radial diffuser outlet ¬ blading of the radial compressor stage of Figure 1. In Figure 1 is a schematic sectional view of a
Radialverdichterstufe 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die Radialverdichterstufe 1 weist ein Radialverdichterlaufrad 3, einen Radialverdichterdiffusor 6, sowie ein Abströmspiralgehäuse 8 auf. Das Radialverdichter- laufrad 3 sitzt auf einer Welle 2 zum Antreiben des Radial¬ verdichterlaufrads 3. Im Betrieb der Radialverdichterstufe 1 tritt Gas über einen Laufradeintritt 4 des Radialverdichterlaufrads 3 in das Radialverdichterlaufrad 3 ein, durchströmt das Radialverdichterlaufrad 3 und tritt über den Laufrad¬ austritt 5 und über einen Radialverdichterdiffusoreintritt 9 in den Radialverdichterdiffusor 6 ein. Der Radialverdichterdiffusoreintritt 9 ist in einem Radial compressor stage 1 shown according to an embodiment of the invention. The radial compressor stage 1 has a radial compressor impeller 3, a radial compressor diffuser 6, and a discharge spiral housing 8. The radial compressor impeller 3 mounted on a shaft 2 for driving the radial compressor impeller ¬ 3. In operation, the radial compressor stage 1 Gas in the centrifugal compressor impeller 3 enters a impeller inlet radial compressor 4 of the impeller 3, flows through the radial compressor impeller 3 and enters via the impeller ¬ outlet 5 and a radial compressor diffuser inlet 9 in the radial compressor diffuser 6 a. The radial compressor diffuser inlet 9 is in one
bestimmten, gemäß Figur 1 als Radius 10 bezeichneten radialen Abstand zur Achse der Welle 2 angeordnet. Der determined, according to Figure 1 as a radius 10 designated radial distance to the axis of the shaft 2. Of the
Radialverdichterdiffusor 6 weist ferner einen Kanal 7 sowie einen Austritt 11 auf, der am Radius 12 angeordnet ist und eine bestimmte Breite 13 hat. An den Diffusor 6 schließt sich ein Abströmspiralgehäuse 8 mit einem Abströmgehäuseeintritt 14 an. Der Diffusor 6 weist ferner eine Radial compressor diffuser 6 also has a channel 7 and an outlet 11, which is arranged at the radius 12 and has a certain width 13. To the diffuser 6, a Abströmspiralgehäuse 8 connects with a Abströmgehäuseeintritt 14. The diffuser 6 also has a
Radialdiffusoraustrittsbeschaufelung 15 auf. Die Radial diffuser exit blading 15 on. The
Radialdiffusoraustrittsbeschaufelung 15 ist nahe zum Radial diffuser exit blading 15 is close to
Radialdiffusoraustritt 11 hin angeordnet und erstreckt sich zwischen einem Radius 16, d.h. dem Radius am Eintritt der Radialdiffusoraustrittsbeschaufelung 15, und dem Bereich zwischen dem dritten Radius 16 und dem Radius 12 des Radialdiffusoraustritt 11 arranged and extends between a radius 16, i. the radius at the entrance of the radial diffuser exit blading 15, and the area between the third radius 16 and the radius 12 of the
Austrittsquerschnitts 11. In dem in Figur 1 gezeigten Outlet cross-section 11. In that shown in Figure 1
Ausführungsbeispiel ist eine Radialdiffusoraustritts¬ beschaufelung 15 im äußeren Bereich des Radialverdichter- diffusors 6, kurz vor der Eintrittszone des Abströmspiral¬ gehäuses 8 vorgesehen. Das Eintrittsradienverhältnis, hier das Verhältnis zwischen dem Radius 16 am Eintritt der Embodiment is a radial diffuser ¬ blading 15 in the outer region of the radial compressor diffuser 6, shortly before the entry zone of Abströmspiral ¬ housing 8 is provided. The Eintrittsradienverhältnis, here the ratio between the radius 16 at the entrance of
Radialdiffusoraustrittsbeschaufelung 15 und dem Radius 10 am Radialdiffusoreintritt 9, liegt oberhalb des Eintritts¬ radienverhältnisses in herkömmlichen beschaufelten Radial diffuser exit blading 15 and radius 10 at Radialdiffusoreintritt 9, is above the Eintritts ¬ radii ratio in conventional bladed
Radialdiffusoren . In Figur 2 wird schematisch ein Teil der Radialdiffusoraustrittsbeschaufelung 15 der Radialverdichterstufe aus Figur 1 gezeigt. Die Beschaufelung 15 weist eine Vielzahl von Radial diffusers. FIG. 2 schematically shows part of the radial diffuser outlet blading 15 of the radial compressor stage from FIG. The blading 15 has a plurality of
Leitschaufeln 17 auf, die sich radial zwischen dem Radius 22 und dem Radius 16 erstrecken. Dabei befinden sich jeweils die Hinterkanten 20 der Leitschaufeln 17 am Radius 22 und die Vorderkanten 19 der Leitschaufeln 17 sind am Radius 16 angeordnet. Ferner sind die Leitschaufeln 17 gegenüber einer radialen Richtung geneigt, so dass der sich einstellende Strömungsgeschwindigkeitsvektor 21 stromabwärts der Vanes 17 which extend radially between the radius 22 and the radius 16. In each case, the trailing edges 20 of the guide vanes 17 at the radius 22 and the leading edges 19 of the vanes 17 are arranged at the radius 16. Further, the vanes 17 are inclined with respect to a radial direction, so that the adjusting Flow velocity vector 21 downstream of the
Leitschaufeln 17 bzw. der Radialdiffusoraustritts- beschaufelung 15 den Abströmwinkel aufweist, der in Figur 2 mit 18 bezeichnet ist. Guide vanes 17 and the Radialdiffusoraustritts- blading 15 has the discharge angle, which is designated in Figure 2 with 18.

Claims

Patentansprüche claims
1. Radialverdichterdiffusor für eine Radialverdichterstufe (1), mit einem Strömungskanal (7), der radial nach außen verläuft und radial innen liegend einen bei einem ersten1. Radial compressor diffuser for a radial compressor stage (1), with a flow channel (7) which extends radially outwardly and radially inward one at a first
Radius (10) zylindrisch umlaufenden Eintrittsquerschnitt (9) sowie radial außen liegend einen zylindrisch umlaufenden Austrittsquerschnitt (11) aufweist, wobei der Strömungskanal (7) gestaltet ist, eine von einem unmittelbar stromauf des Radialverdichterdiffusors (6) angeordneten Radialverdichter¬ laufrad (3) abströmende und durch den Eintrittsquerschnitt (9) in den Strömungskanal (7) eintretende Gasströmung zum Abströmen durch den Austrittsquerschnitt (11) in ein Radius (10) cylindrically encircling inlet cross-section (9) and radially outwardly lying a cylindrical circumferential outlet section (11), wherein the flow channel (7) is designed, one of a directly upstream of the radial compressor diffuser (6) arranged radial compressor ¬ impeller (3) flowing out and through the inlet cross-section (9) in the flow channel (7) entering gas flow for outflow through the outlet cross-section (11) in a
Abströmspiralgehäuse (8) zu verzögern, wobei im Bereich des Austrittsquerschnitts (11) in dem Strömungskanal (7) eineRetard spiral housing (8) to delay, wherein in the flow channel (7) in the region of the outlet cross-section (11)
Radialdiffusoraustrittsbeschaufelung (15) vorgesehen ist, die bewirkt, dass der von der Radial Diffuser exit blading (15) is provided, which causes the of the
Radialdiffusoraustrittsbeschaufelung (15) aufgeprägte  Radial diffuser exit paddle (15) imprinted
Abströmwinkel (18) der Gasströmung nahezu unbeeinflusst von dem Betriebszustand des Radialverdichterlaufrads (3) ist und dass deren Radialerstreckung nach innen an einem dritten Radius (16) endet, wobei das Verhältnis des dritten Radius (16) zum ersten Radius (10) mindestens 1,2 beträgt. Outflow angle (18) of the gas flow is almost unaffected by the operating state of the radial compressor impeller (3) and that their radial extension ends inwardly at a third radius (16), wherein the ratio of the third radius (16) to the first radius (10) at least 1, 2.
2. Radialverdichterdiffusor gemäß Anspruch 1, 2. Radial compressor diffuser according to claim 1,
wobei die Radialdiffusoraustrittsbeschaufelung (15) eine Mehrzahl an über den Umfang angeordneten Leitschaufeln (17) aufweist, deren Vorderkanten (19) an dem dritten Radius (16) umlaufend angeordnet sind. wherein the radial diffuser exit paddle (15) has a plurality of circumferentially disposed vanes (17) whose leading edges (19) are circumferentially disposed at the third radius (16).
3. Radialverdichterdiffusor gemäß Anspruch 2, 3. Radial compressor diffuser according to claim 2,
wobei die Mehrzahl an über den Umfang angeordneten the plurality being arranged circumferentially
Leitschaufeln (17) Hinterkanten (20) aufweisen, die in einem Bereich zwischen dem dritten Radius (16) und dem Radius (12) des Austrittsquerschnitts (11) umlaufend angeordnet sind. Guide vanes (17) trailing edges (20) which are arranged circumferentially in a region between the third radius (16) and the radius (12) of the outlet cross-section (11).
4. Radialverdichterdiffusor gemäß Anspruch 3, 4. radial compressor diffuser according to claim 3,
wobei das Verhältnis des dritten Radius (16) zum erstenthe ratio of the third radius (16) to the first
Radius (10) mindestens 1,35 beträgt. Radius (10) is at least 1.35.
5. Radialverdichterstufe mit einem Radialverdichterdiffusor (6) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4. 5. Radial compressor stage with a radial compressor diffuser (6) according to one of claims 1 to 4.
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