EP2513488A2 - Turbo compressor - Google Patents

Abstract

The invention relates to a turbo compressor which comprises a compressor housing in which an incoming gas volume flow is supplied to a bladed wheel channel through an inlet channel, is compressed in the bladed wheel channel by a bladed wheel and is carried away by the bladed wheel through an outlet channel. The turbo compressor further comprises a flow deviation channel provided in the compressor housing which flow deviation channel extends outside the bladed wheel channel and the inlet channel and an inlet-side opening of which runs into the inlet channel and a bladed wheel-side opening runs into the bladed wheel channel, said flow deviation channel carrying a deviation volume flow depending on a pressure difference between the openings. In order to improve said turbo compressor such that it can be optimally operated at volume flows that lie far below the values of volume flow for which the turbo compressor is designed, the flow deviation channel, starting from the bladed wheel-side opening, has a flow area that increases towards the inlet-side opening.

Description

TURBOVERDICHTER  TURBO COMPRESSOR

Die Erfindung betrifft einen Turboverdichter umfassend ein Verdichtergehäuse, in welchem ein eintretender Gasvolumenstrom durch einen Einlasskanal einem Laufradkanal zugeführt wird, im Laufradkanal durch ein Laufrad verdichtet wird und vom Laufradkanal über einen Auslasskanal abgeführt wird, und mit einem im Verdichtergehäuse vorgesehenen, außerhalb des Laufradkanals und des Einlasskanals verlaufenden Strömungsumleitungskanal, welcher mit einer einlassseitigen Öffnung in den Einlasskanal und mit einer laufradseitigen Öffnung in den Laufradkanal mündet und welche in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz zwischen den Öffnungen einen Umleitungsvolumenstrom führt. The invention relates to a turbocompressor comprising a compressor housing, in which an incoming gas volume flow through an inlet channel is fed to an impeller passage, is compressed in the impeller passage by an impeller and is discharged from the impeller passage via an outlet passage, and provided with a compressor housing, outside the impeller passage and the Inlet passage extending flow bypass channel, which opens with an inlet side opening in the inlet channel and with an impeller-side opening in the impeller channel and which leads in response to a pressure difference between the openings a bypass volumetric flow.

Ein derartiger Turboverdichter ist beispielsweise aus der EP 0 913 585 Bl bekannt. Such a turbocompressor is known, for example, from EP 0 913 585 B1.

Ein derartiger Turboverdichter ist nicht im Hinblick auf einen möglichst optimalen Betrieb bei Volumenströmen ausgelegt, die weit unterhalb des für den Auslegungspunkt vorgesehenen Volumenstroms liegen. Such a turbocompressor is not designed with a view to the best possible operation in volume flows, which are far below the intended for the design point volume flow.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Turboverdichter der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, dass dieser optimal bei Volumenströmen betrieben werden kann, die weit unter dem für den Auslegungspunkt vorgesehenen Volumenstrom liegen. The invention is therefore an object of the invention to improve a turbocompressor of the generic type such that it can be optimally operated at flow rates that are far below the intended for the design point volume flow.

Diese Aufgabe wird bei einem Turboverdichter der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Strömungsumleitungskanal ausgehend von der laufradseitigen Öffnung eine sich bis zur einlassseitigen Öffnung vergrößernde Strömungsquerschnittsfläche aufweist. This object is achieved in a turbocompressor of the type described above according to the invention in that the flow diversion channel, starting from the impeller-side opening, has a flow cross-sectional area which increases up to the inlet-side opening.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass mit einer derartigen sich von der laufradseitigen Öffnung bis zu einlassseitigen Öffnung vergrößernden Strömungsquerschnittsfläche ein in dieser Richtung strömender Umleitungsvolumenstrom aufgrund der möglichen Expansion abgebremst wird und dann über die einlassseitige Öffnung, ohne große Turbulenzen zu verursachen, in den durch den Einlasskanal strömenden Gasvolumenstrom eintritt. The advantage of the solution according to the invention can be seen in the fact that, with such a flow cross-sectional area increasing from the impeller-side opening to the inlet-side opening, a bypass volumetric flow flowing in this direction is decelerated due to the possible expansion and then, via the inlet side opening, without causing large turbulence, entering the gas volume flow passing through the inlet channel.

Besonders günstig ist es dabei, wenn die Strömungsquerschnittsfläche des Strömungsumleitungskanals sich stetig mit zunehmender Erstreckung desselben von der laufradseitigen Öffnung zur einlassseitigen Öffnung vergrößert, um eine günstige Ausbildung eines Umleitungsvolumenstroms von der laufradseitigen Öffnung zur einlassseitigen Öffnung zur Strömungsstabilisierung im Teillastbetrieb zu erhalten. It is particularly advantageous if the flow cross-sectional area of the flow diversion channel increases steadily as it extends from the impeller-side opening to the inlet-side opening in order to obtain a favorable design of a bypass volumetric flow from the impeller-side opening to the inlet-side opening for flow stabilization in part-load operation.

Eine besonders vorteilhafte Lösung eines erfindungsgemäßen Turboverdichters sieht vor, dass eine Strömungsquerschnittsfläche der einlassseitigen Öffnung im Bereich zwischen dem 2,5-fachen und dem 3-fachen der Strömungsquerschnittsfläche der laufradseitigen Öffnung liegt. A particularly advantageous solution of a turbocompressor according to the invention provides that a flow cross-sectional area of the inlet-side opening is in the range between 2.5 times and 3 times the flow cross-sectional area of the impeller-side opening.

Bei einer derartigen Dimensionierung der Strömungsquerschnittsfläche ist die gewünschte Verzögerung des Umleitungsvolumenstroms zur Stabilisierung des Teillastbetriebs erreichbar. With such a dimensioning of the flow cross-sectional area, the desired deceleration of the bypass volumetric flow for stabilizing the partial load operation can be achieved.

Noch besser ist es, wenn die Strömungsquerschnittsfläche der einlassseitigen Öffnung im Bereich zwischen dem 2, 3-fachen und dem 2,7-fachen der laufradseitigen Strömungsquerschnittsfläche liegt. It is even better if the flow cross-sectional area of the inlet-side opening is in the range between 2, 3-fold and 2.7 times the impeller-side flow cross-sectional area.

Alternativ oder ergänzend zu der vorstehend beschriebenen Lösung wird die eingangs genannte Aufgabe auch bei einem Turboverdichter der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Strömungs- umleitungskanal durch bezüglich einer Laufradachse in einer Umlaufrichtung nebeneinander angeordnete Kanalsegmente gebildet ist, das heißt, dass der Strömungsumleitungskanal sich nicht in Umlaufrichtung um den Laufradkanal herum durchgehend erstreckt, sondern in derartige einzelne Kanalsegmente unterteilt ist. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Kanalsegmente in der Umlauf- richtung voneinander getrennt sind, so dass dadurch ein im Bereich des Laufrades entstehender Drall nicht durch den Strömungsumleitungskanal hindurch übertragen wird, sondern in dem Strömungsumleitungskanal abgebremst wird, so dass insbesondere aus der einlassseitigen Öffnung des Strömungsumieitungskanais ein drallfreier Umleitungsvolumenstrom austritt. Alternatively or in addition to the solution described above, the above-mentioned object is also achieved in a turbocompressor of the type described above in that the flow bypass channel is formed by with respect to an impeller axis in a circumferential direction juxtaposed channel segments, that is, the flow diversion channel itself does not extend continuously in the direction of rotation around the impeller channel, but is divided into such individual channel segments. In this case, it is particularly advantageous if the channel segments are separated from one another in the direction of rotation, so that a swirl arising in the region of the impeller is not transmitted through the flow diversion channel, but is decelerated in the flow diversion channel, so that in particular from the inlet-side opening the Strömungsumieitungskanais exits a spin-free bypass flow.

Eine besonders einfache Lösung der Trennung der Kanalsegmente in Umlauf- richtung ist dann gegeben, wenn die Kanalsegmente durch in Radialebenen zur Laufradachse verlaufende Rippen voneinander getrennt sind . A particularly simple solution of the separation of the channel segments in the direction of rotation is given when the channel segments are separated by extending in radial planes to the impeller axis ribs.

Auch hinsichtlich der Anordnung der laufradseitigen Öffnung des Strömungsumieitungskanais wurden im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der einzelnen Ausführungsformen keine näheren Angaben gemacht. Also with regard to the arrangement of the impeller-side opening of the Strömungsumieitungskanais no further details have been made in connection with the previous explanation of the individual embodiments.

So sieht eine besonders vorteilhafte Lösung vor, dass die Iaufradseitige Thus, a particularly advantageous solution provides that the Iaufradseitige

Öffnung des Strömungsumieitungskanais in einem Bereich des Laufradkanals liegt, in welchem sich die Laufradschaufeln bewegen. Opening the Strömungsumieitungskanais located in a region of the impeller passage in which the impeller blades move.

Besonders günstig ist es, wenn die Iaufradseitige Öffnung des Strömungsumieitungskanais im Bereich zwischen einlassseitigen Enden von langen Laufradschaufeln und einlassseitigen Enden von kurzen Laufradschaufeln liegt. It is particularly favorable if the intake-side opening of the flow-bypass duct lies in the region between inlet-side ends of long impeller blades and inlet-side ends of short impeller blades.

Hinsichtlich der Anordnung der laufradseitigen Öffnung ist es besonders vorteilhaft, wenn die Iaufradseitige Öffnung des Strömungsumieitungskanais in einer Fläche liegt, die stetig zu einer stromaufwärts dieser Öffnung liegenden Strömungsführungsfläche und einer stromabwärts dieser Öffnung liegenden Strömungsführungsfläche verläuft. With regard to the arrangement of the impeller-side opening, it is particularly advantageous if the impeller-side opening of the Strömungsumieitungskanais lies in a surface which is continuous to a current flow upstream of this opening and a flow guide located downstream of this opening flow guide surface.

Ferner ist es von Vorteil, wenn die Iaufradseitige Öffnung des Strömungsumieitungskanais in einer Umlaufrichtung um die Laufradachse umlaufend ausgebildet ist, das heißt, dass sich die Iaufradseitige Öffnung des Strömungsumieitungskanais um den gesamten Laufradkanal herum erstreckt und somit über den gesamten Umfang der Gasvolumenströmung im Laufradkanal ein Abströmen des Umleitungsvolumenstroms erlaubt. Further, it is advantageous if the Iaufradseitige opening of the Strömungsumieitungskanais is formed in a circumferential direction around the impeller axis, that is, that the Iaufradseitige opening of the Strömungsumieitungskanais extends around the entire impeller channel and thus over the entire circumference of the gas volume flow in the impeller passage allows the bypass volume flow to flow out.

Gegebenenfalls ist die Öffnung des Strömungsumleitungskanals durch Rippen oder Stege unterbrochen, welche den Strömungsumleitungskanal in einzelne in Umlaufrichtung aufeinanderfolgende Segmente unterteilen. Optionally, the opening of the flow diversion channel is interrupted by ribs or webs which divide the flow diversion channel into individual successive segments in the direction of rotation.

Hinsichtlich der Anordnung der einlassseitigen Öffnung des Strömungsumleitungskanals wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. With regard to the arrangement of the inlet-side opening of the flow diversion channel, no further details have been given so far.

So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass die einlassseitige Öffnung des Strömungsumleitungskanals stromaufwärts des Laufrades liegt. Thus, an advantageous solution provides that the inlet-side opening of the flow diversion channel is upstream of the impeller.

Besonders günstig ist es dabei, wenn die einlassseitige Öffnung des It is particularly advantageous if the inlet-side opening of the

Strömungsumleitungskanals in einem Abstand von den Laufradschaufeln angeordnet ist, der mindestens einer Erstreckung der Laufradschaufeln in Richtung der Laufradachse entspricht. Strömungsumleitungskanals is arranged at a distance from the impeller blades, which corresponds to at least one extension of the impeller blades in the direction of the impeller axis.

Weiterhin ist es im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung günstig, wenn die einlassseitige Öffnung des Strömungsumleitungskanals in einer im Furthermore, it is favorable in the context of the inventive solution when the inlet-side opening of the flow diversion channel in a in

Wesentlichen parallel zu einer Strömungsrichtung des Gasvolumenstroms im Einlasskanal verlaufenden Fläche liegt. Substantially parallel to a flow direction of the gas volume flow in the inlet channel extending surface.

Das heißt, dass die einlassseitige Öffnung des Strömungsumleitungskanals so angeordnet ist, dass sie den Gasvolumenstrom im Einlasskanal nicht stört, sondern aufgrund ihrer im Wesentlichen parallelen Ausrichtung zu der That is, the inlet-side opening of the flow-bypass channel is arranged not to interfere with the gas volume flow in the inlet channel but due to its substantially parallel orientation to the inlet channel

Strömungsrichtung des Gasvolumenstroms auf diesen keinen oder einen unwesentlichen Einfluss hat. Flow direction of the gas flow on this has no or a negligible influence.

Besonders günstig ist es hierbei, wenn die einlassseitige Öffnung des It is particularly advantageous in this case if the inlet-side opening of the

Strömungsumleitungskanals in einer Fläche liegt, die stetig zu Strömungs- führungsflächen im Einlasskanal stromaufwärts der Öffnung und Strömungs- führungsflächen stromabwärts der Öffnung verlaufen. Damit ist sichergestellt, dass die Strömungsführungsflächen den Gasvolumenstrom so an der einlass- seitigen Öffnung vorbeiführen, dass dieser im Wesentlichen keine Störung erfährt. Flow diversion channel is located in an area which is continuous to flow guide surfaces in the inlet channel upstream of the opening and flow guide surfaces downstream of the opening. This ensures the flow guide surfaces guide the gas volume flow past the inlet-side opening so that it undergoes substantially no disturbance.

Im einfachsten Fall ist vorgesehen, dass die einlasskanalseitige Öffnung des Strömungsumleitungskanals in einer zu der Laufradachse zylindrischen Fläche liegt. In the simplest case, it is provided that the inlet channel-side opening of the flow diversion channel is located in a cylindrical surface to the impeller axis.

Eine besonders günstige Lösung sieht ferner vor, dass die einlasskanalseitige Öffnung des Strömungsumleitungskanals bezüglich einer Laufradachse umlaufend ausgebildet ist, das heißt vollständig um den Einlasskanal umläuft und somit in der Lage ist, an allen Außenseiten des Auslasskanals einen Umleitungsvolumenstrom dem Gasvolumenstrom zuzuführen oder aus diesem abzuführen. A particularly favorable solution further provides that the inlet channel-side opening of the flow bypass channel is formed circumferentially with respect to an impeller axis, that is completely circulates around the inlet channel and thus is able to supply a bypass flow on all outer sides of the outlet channel the gas flow or remove it.

Hinsichtlich der Ausbildung des Strömungsumleitungskanals zur Einleitung des Umleitungsvolumenstroms in den Einlasskanal wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. With regard to the formation of the flow diversion channel for introducing the bypass volume flow into the inlet channel, no further details have been given so far.

So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass der Strömungsumleitungskanal im Bereich der einlassseitigen Öffnung einen von der laufradseitigen Öffnung kommenden Umleitungsvolumenstrom so weit umlenkt, dass dieser mit einer Strömungsrichtung quer zur Strömungsrichtung des eintretenden Gasvolumenstroms in den Einlasskanal austritt. Hierdurch ist sichergestellt, dass der Umleitungsvolumenstrom mit möglichst geringer Störung dem in den Einlasskanal eintretenden Gasvolumenstrom zugeführt wird. Thus, an advantageous solution provides that the flow diversion channel in the region of the inlet-side opening deflects a bypass volume flow coming from the impeller-side opening so far that it exits into the inlet channel with a flow direction transverse to the flow direction of the entering gas volume flow. This ensures that the diversion volume flow is supplied with the least possible disturbance to the gas volume flow entering the inlet duct.

Besonders günstig ist es hierbei, wenn der Strömungsumleitungskanal Strömungsumlenkflächen aufweist, die den aus dem Strömungsumleitungskanal austretenden Umleitungsvolumenstrom in Richtung quer zu dem in den Einlasskanal eintretenden Gasvolumenstrom umlenken. Alternativ oder ergänzend zu den bislang beschriebenen Merkmalen eines erfindungsgemäßen Turboverdichters sieht eine weitere erfindungsgemäße Lösung vor, dass der Strömungsumleitungskanal des Turboverdichters so konfiguriert ist, dass dieser im Teillastbereich einen Umleitungsvolumenstrom von der laufradseitigen Öffnung zu der einlassseitigen Öffnung begünstigt. In this case, it is particularly favorable if the flow diversion channel has flow deflection surfaces which deflect the bypass volumetric flow exiting from the flow diversion channel in a direction transverse to the gas volume flow entering the inlet duct. Alternatively or in addition to the features of a turbocompressor according to the invention described so far, a further solution according to the invention provides that the flow diversion channel of the turbocompressor is configured in such a way that it promotes a bypass volumetric flow from the impeller-side opening to the inlet-side opening in the partial load range.

Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn der Strömungsumleitungskanal so ausgebildet ist, dass dieser im Teillastbetrieb in der Lage ist, mehr als 20% des das Laufrad anströmenden Gasvolumenstroms zu führen. It is particularly advantageous in this case if the flow diversion channel is designed so that it is able to carry more than 20% of the gas volume flow flowing to the impeller in the partial load operation.

Diese Lösung hat ebenfalls den Vorteil, dass damit die Möglichkeit besteht, den Betrieb des Turboverdichters im Teillastbetrieb bei gegenüber dem This solution also has the advantage that there is the possibility of the operation of the turbocompressor in part-load operation with respect to the

Auslegungspunkt signifikant reduzierten Gasvolumenströmen zu betreiben. Design point to operate significantly reduced gas flow rates.

Ferner sieht eine erfindungsgemäße Lösung der eingangs genannten Aufgabe alternativ oder ergänzend zu den bislang beschriebenen Lösungen vor, dass der Strömungsumleitungskanal einen Teillastbetrieb des Turboverdichters bei Gasvolumenströmen erlaubt, die zwischen 40% des im Auslegungspunkt vorgesehenen Gasvolumenstroms und dem Gasvolumenstrom im Auslegungspunkt liegen. Furthermore, a solution according to the invention of the aforementioned object provides, as an alternative or in addition to the solutions described so far, that the flow diversion channel allows a partial load operation of the turbocompressor in gas flow rates that lie between 40% of the gas volume flow provided in the design point and the gas volume flow in the design point.

Im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der einzelnen Ausführungsbeispiele wurde stets davon ausgegangen, dass in dem Strömungsumleitungskanal der Umleitungsvolumenstrom und insbesondere die Richtung des Umleitungsvolumenstroms entsprechend einer Druckdifferenz zwischen der laufradseitigen Öffnung und der einlassseitigen Öffnung einstellt und dass ausschließlich diese Druckdifferenz für die Richtung und die Stärke des Umleitungsvolumenstroms verantwortlich ist. In connection with the previous explanation of the individual exemplary embodiments, it was always assumed that the bypass flow rate and in particular the direction of the bypass volumetric flow set according to a pressure difference between the impeller-side opening and the inlet-side opening in the flow-diversion duct and that only this pressure difference for the direction and the thickness of the Diverting flow is responsible.

Die erfindungsgemäße Aufgabe kann aber bei einem weiteren Ausführungsbeispiel vorteilhafterweise dadurch gelöst werden, dass der Strömungsumleitungskanal durch eine Verschlusseinheit verschließbar ist. Eine derartige Verschlusseinheit schafft die Möglichkeit, sowohl das Auftreten eines Umleitungsvolumenstroms als auch dessen Stärke und indirekt damit auch dessen Richtung zu beeinflussen. However, the object according to the invention can be advantageously achieved in a further exemplary embodiment in that the flow diversion channel can be closed by a closure unit. Such a closure unit makes it possible to influence both the occurrence of a diversion volume flow and its strength and, indirectly, its direction.

Damit besteht in einfacher Weise die Möglichkeit, bei der Auslegung des Turboverdichters auch Betriebszustände vermeiden zu können, bei denen - obwohl sich ein Umleitungsvolumenstrom in der einen oder anderen Richtung aufgrund der Druckdifferenz - ein derartiger Umleitungsvolumenstrom ganz oder teilweise unterdrückt wird . Thus, there is a simple way to be able to avoid operating conditions in the design of the turbocompressor, in which - although a bypass flow in one or the other direction due to the pressure difference - such a bypass flow is completely or partially suppressed.

Insbesondere ist damit die Möglichkeit geschaffen, einen Umleitungsvolumenstrom von der einlassseitigen Öffnung zur laufradseitigen Öffnung zu unterbinden, wie er insbesondere bei Überlasszuständen oberhalb des Auslegungspunktes oder aber auch am Auslegungspunkt oder nahe des Auslegungspunktes auftreten kann, je nach dem, wie im Detail die Druckverhältnisse in dem Turboverdichter festgelegt werden. In particular, this creates the possibility to prevent a bypass flow from the inlet-side opening to the impeller-side opening, as may occur especially at Überlasszuständen above the design point or at the design point or near the design point, depending on how in detail the pressure conditions in the Turbo compressor are set.

Somit besteht die Möglichkeit, dass selbst im Teillastbereich unmittelbar unterhalb des Auslegungspunktes eine Dimensionierung des Turboverdichters die zu einem Umleitungsvolumenstrom von der einlassseitigen Öffnung zur laufradseitigen Öffnung führen würde, dieser Umleitungsvolumenstrom aber durch die Verschlusseinheit unterdrückt wird . Thus, there is the possibility that even in the partial load range immediately below the design point a dimensioning of the turbocompressor which would lead to a bypass volumetric flow from the inlet side opening to the impeller side opening, but this bypass volumetric flow is suppressed by the closure unit.

Die Verschlusseinheit kann dabei in unterschiedlichster Art und Weise ausgebildet sein. The closure unit can be designed in various ways.

Eine Lösung sieht vor, dass die Verschlusseinheit ein federbeaufschlagtes Ventilelement aufweist, so dass die Verschlusseinheit selbstständig wirkt und somit beispielsweise dahingehend wirkt, dass sie stets einen Umleitungsvolumenstrom von der laufradseitigen Öffnung zur einlassseitigen Öffnung zulässt, jedoch ein Umleitungsvolumenstrom von der einlassseitigen Öffnung zur laufradseitigen Öffnung unterbindet, unabhängig davon, wie die Druckdifferenz zwischen der einlassseitigen Öffnung und der laufradseitigen Öffnung ist. A solution provides that the closure unit has a spring-loaded valve element, so that the closure unit acts independently and thus acts, for example, to always allow a diversion volume flow from the impeller-side opening to the inlet-side opening, but a bypass volume flow from the inlet-side opening to the impeller-side opening, regardless of what the pressure difference between the inlet-side opening and the impeller-side opening is.

Damit besteht die Möglichkeit, den Turboverdichter so auszulegen, dass selbst beispielsweise am Auslegungspunkt oder auch im Teillastbereich unterhalb des Auslegungspunktes eine Druckdifferenz zwischen der einlassseitigen Öffnung und der laufradseitigen Öffnung entsteht, die zu einem Umlenkvolumenstrom von der einlassseitigen Öffnung zur laufradseitigen Öffnung führen würde, dieser Volumenstrom jedoch selbstständig durch das federbeaufschlagte Ventilelement unterbunden wird . This makes it possible to design the turbocompressor so that even at the design point or in the partial load range below the design point, for example, a pressure difference arises between the inlet-side opening and the impeller-side opening, which would lead to a deflecting volume flow from the inlet-side opening to the impeller-side opening, this volume flow However, it is automatically prevented by the spring-loaded valve element.

Beispielsweise ist dabei das federbeaufschlagte Ventilelement als sogenanntes Flatterventil ausgebildet, das heißt durch dünne Metallplättchen gebildet, welche sich zum Öffnen verbiegen können, jedoch beim Schließen in ihrem nicht gebogenen Zustand verbleiben und beispielsweise auf entsprechend vorgesehenen Flächen aufliegen. For example, while the spring-loaded valve element is designed as a so-called flutter valve, that is formed by thin metal plates, which can bend to open, but remain when closing in its unbent state and rest for example on correspondingly provided surfaces.

Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Verschlusseinheit ein steuerbares Verschlusselement aufweist. A further advantageous solution provides that the closure unit has a controllable closure element.

Ein derart steuerbares Verschlusselement ist somit nicht so konzipiert, dass dieses selbsttätig bei Auftreten eines Umleitungsvolumenstroms, der unterdrückt werden soll, schließt, sondern so ausgebildet, dass dies angesteuert ist. Such a controllable closure element is thus not designed so that it automatically closes when a bypass flow which is to be suppressed, but formed so that this is controlled.

Ein derartiges steuerbares Verschlusselement kann in unterschiedlichster Art und Weise ausgebildet und in dem Turboverdichter, beispielsweise entweder im Strömungsumleitungskanal selbst oder einer der Öffnungen des Such a controllable closure element can be formed in a variety of ways and in the turbocompressor, for example, either in Strömungsumleitungskanal itself or one of the openings of the

Strömungsumleitungskanals vorgesehen sein. Strömungsumleitungskanals be provided.

Um ein derartiges steuerbares Verschlusselement in geeigneter Weise ansteuern zu können, besteht entweder die Möglichkeit, eine manuelle To be able to control such a controllable closure element in a suitable manner, there is either the possibility of a manual

Ansteuerung vorzusehen, oder es besteht die Möglichkeit, durch einen Stellantrieb und eine Steuerung dieses Verschlusselement zu steuern, wobei die Steuerung nicht nur vorsehen kann, dass dieses Verschlusselement entweder geöffnet oder verschlossen ist, sondern auch noch vorteilhafterweise vorsehen kann, dass das Verschlusselement die Stärke des Umleitungsvolumenstroms, wenn dieser überhaupt zugelassen ist, noch zusätzlich steuert. Provide control, or it is possible by a Actuator and a controller to control this closure element, the controller can not only provide that this closure element is either open or closed, but can also advantageously provide that the closure element, the strength of the bypass volume flow, if this is even allowed, additionally controls ,

Beispielsweise besteht die Möglichkeit, durch Druckmessungen, im einfachsten Fall an der einlassseitigen Öffnung und der laufradseitigen Öffnung die Druckverhältnisse im Turboverdichter zu ermitteln, gegebenenfalls hierzu noch weitere Druckmessungen heranzuziehen, um auch die Strömungsverhältnisse im Turboverdichter möglichst zutreffend erfassen zu können. For example, by pressure measurements, in the simplest case at the inlet-side opening and the impeller-side opening, it is possible to determine the pressure conditions in the turbocompressor, if necessary to use further pressure measurements in order to be able to detect the flow conditions in the turbocompressor as accurately as possible.

Abhängig von den Druck- und Strömungsverhältnissen kann dabei dann eine Ansteuerung des steuerbaren Verschlusselements derart erfolgen, dass dieses ein Umleitungsvolumenstrom zulässt, wenn dieser die Funktionsweise des Turboverdichters verbessert oder begünstigt, jedoch in allen anderen Fällen ein Umleitungsvolumenstrom unterdrückt. Depending on the pressure and flow conditions, the controllable closure element can then be controlled in such a way that it allows a diversion flow when it improves or favors the operation of the turbocompressor, but suppresses a bypass flow in all other cases.

Darüber hinaus besteht auch noch die Möglichkeit, die Stärke dieses In addition, there is also the possibility of the strength of this

Umleitungsvolumenstroms je nach den Notwendigkeiten der Druck- und Strömungsverhältnisse in dem Turboverdichter zu steuern. Diverting flow rate to control depending on the needs of the pressure and flow conditions in the turbo compressor.

Insbesondere lassen sich durch geeignete Druckmessungen auch Strömungsinstabilitäten im Turboverdichter erfassen und es besteht auch die Möglichkeit, durch derartige Druckmessungen das Auftreten von Strömungsinstabilitäten zu erfassen und dann entsprechend den Umleitungsvolumenstrom zu steuern. In particular, flow instabilities in the turbocompressor can also be detected by suitable pressure measurements, and it is also possible to detect the occurrence of flow instabilities by means of such pressure measurements and then to control the bypass volume flow accordingly.

Alternativ oder ergänzend zu Druckmessungen im Turboverdichter besteht auch die Möglichkeit, die Drehzahl des Laufrads noch zusätzlich zu erfassen, die ein weiterer Parameter dafür ist, inwieweit ein Umleitungsvolumenstrom zur Stabilisierung der Strömung in dem Turboverdichter, insbesondere im Teillastbereich, erforderlich ist oder nicht. Bei allen Lösungen mit einer Verschlusseinheit besteht somit die Möglichkeit, mehr oder weniger präzise festzulegen, bei welchen Betriebszuständen ein Umleitungsvolumenstrom durch den Strömungsumleitungskanal zugelassen werden soll oder nicht, um die Strömungsverhältnisse in dem Turboverdichter zu stabilisieren und insbesondere ein "Pumpen" zu verhindern. As an alternative or in addition to pressure measurements in the turbocompressor, it is also possible to additionally detect the rotational speed of the impeller, which is a further parameter for the extent to which a bypass volumetric flow for stabilizing the flow in the turbocompressor, in particular in the partial load range, is required or not. In all solutions with a closure unit, it is thus possible to more or less precisely determine in which operating conditions a bypass flow through the flow bypass channel is to be allowed or not, in order to stabilize the flow conditions in the turbo compressor and in particular to prevent "pumping".

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der Other features and advantages of the invention are the subject of

nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels. following description and the drawings of an embodiment.

In der Zeichnung zeigen : In the drawing show:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Turboverdichters; 1 shows a longitudinal section through a first embodiment of a turbocompressor according to the invention.

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Laufrads des erfindungsgemäßen Fig. 2 is a side view of an impeller of the invention

Turboverdichters;  Turbo compressor;

Fig. 3 einen vergrößerten Längsschnitt gemäß Fig . 1 im Bereich eines Einlassgehäuses und eines Laufradgehäuses; Fig. 3 is an enlarged longitudinal section of FIG. 1 in the region of an inlet housing and an impeller housing;

Fig . 4 eine schematische Darstellung einer Verdichterkennlinie bei einem erfindungsgemäßen Turboverdichter; Fig. 4 shows a schematic representation of a compressor characteristic in a turbocompressor according to the invention;

Fig. 5 eine nochmals weiter vergrößerte Darstellung eines Teils des Fig. 5 is a further enlarged view of a portion of

Laufradgehäuses und des Einlassgehäuses insbesondere im Bereich eines Strömungsumleitungskanals;  Impeller housing and the inlet housing, in particular in the region of a flow diversion channel;

Fig. 6 einen Schnitt längs Linie 6-6 in Fig . 3; Fig. 6 is a section along line 6-6 in Fig. 3;

Fig. 7 einen Schnitt längs Linie 7-7 in Fig . 3; Fig . 8 einen Schnitt längs Linie 8-8 in Fig . 3; Fig. 7 is a section along line 7-7 in Fig. 3; Fig. 8 is a section along line 8-8 in FIG. 3;

Fig . 9 einen Schnitt längs Linie 9-9 in Fig . 3; Fig. 9 is a section along line 9-9 in FIG. 3;

Fig . 10 einen Schnitt ähnlich Fig . 5 durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Turboverdichters; Fig. 10 is a section similar to FIG. 5 through a second embodiment of a turbocompressor according to the invention;

Fig . 11 einen nochmals vergrößerten Schnitt gemäß Fig . 10 im Fig. 11 is a further enlarged section of FIG. 10 in the

Bereich des Strömungsumleitungskanals;  Area of the flow diversion channel;

Fig. 12 einen Schnitt ähnlich Fig . 11 durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Turboverdichters; FIG. 12 is a section similar to FIG. 11 through a third embodiment of a turbocompressor according to the invention;

Fig. 13 einen Schnitt ähnlich Fig . 9 durch das dritte Ausführungsbeispiel; 13 is a section similar to FIG. 9 through the third embodiment;

Fig. 14 einen Schnitt ähnlich Fig . 10 durch ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Turboverdichters und 14 is a section similar to FIG. 10 through a fourth embodiment of a turbocompressor according to the invention and

Fig. 15 einen Schnitt ähnlich Fig . 11 durch das vierte Ausführungsbeispiel. FIG. 15 is a section similar to FIG. 11 through the fourth embodiment.

Ein in Fig . 1 dargestelltes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Turboverdichters umfasst ein als Ganzes mit 10 bezeichnetes Verdichtergehäuse, welches ein Einlassgehäuse 12, ein Laufradgehäuse 14 und ein Auslassgehäuse 16 umfasst. An in Fig. 1 illustrated embodiment of a turbocompressor according to the invention comprises a designated as a whole by 10 compressor housing, which comprises an inlet housing 12, an impeller housing 14 and an outlet housing 16.

Das Einlassgehäuse 10 bildet zumindest zum Teil einen Einlasskanal 22, der im Laufradgehäuse 14 in einen Laufradkanal 24 übergeht und dieser geht wiederum in einen Auslasskanal 26 im Auslassgehäuse 16 über. In dem Laufradkanal 24 ist ein als Ganzes mit 30 bezeichnetes Laufrad vorgesehen, welches, wie in Fig . 2 dargestellt, einen Nabenkörper 32 umfasst, an welchem Laufradschaufeln 34 und 36 angeordnet sind, wobei die Laufradschaufeln 34 sogenannte lange Laufradschaufeln sind, deren einlasskanal- seitige Enden 38 sich in Richtung parallel zu einer Laufradachse 40 weiter stromaufwärts in Richtung des Einlasskanals 22 erstrecken, als einlassseitige Enden 42 der sogenannten kurzen Laufradschaufeln 36. The inlet housing 10 forms at least in part an inlet channel 22, which merges into an impeller channel 24 in the impeller housing 14 and this in turn merges into an outlet channel 26 in the outlet housing 16. In the impeller 24 a designated as a whole with 30 impeller is provided which, as shown in FIG. 2, a hub body 32 on which impeller vanes 34 and 36 are disposed, the impeller vanes 34 being so-called long impeller vanes, whose inlet passage side ends 38 extend in the direction parallel to an impeller axis 40 further upstream toward the intake passage 22 inlet-side ends 42 of the so-called short impeller blades 36.

Angetrieben wird das Laufrad 30 durch einen Antriebsmotor 50, auf dessen Motorwelle 52 das Laufrad 30 mit seinem Nabenkörper 32 aufsitzt, wobei der Nabenkörper 32 auf einer den Laufradschaufeln 34, 36 abgewandten Unterseite mit der Motorwelle 52 verbunden und durch die Motorwelle 52 getragen und geführt ist. The impeller 30 is driven by a drive motor 50, on the motor shaft 52, the impeller 30 is seated with its hub body 32, the hub body 32 is connected to the impeller blades 34, 36 opposite bottom with the motor shaft 52 and carried and guided by the motor shaft 52 ,

Der Antriebsmotor 50 ist ein typischer hochdrehender Antriebsmotor für einen Turboverdichter, welcher beispielsweise Magnetlager für die Motorwelle 52 aufweist. The drive motor 50 is a typical high-revving drive motor for a turbocompressor, which has, for example, magnetic bearings for the motor shaft 52.

Wie in Fig . 3 vergrößert dargestellt, führt der Einlasskanal 22 einen Gasvolumenstrom 58, der sich aufgrund der sich verengenden Einlasskanal- querschnittsfläche mit zunehmender Geschwindigkeit zu dem Laufrad 30 hin ausbreitet und durch dessen Laufradschaufeln 34 und 36 der Gasvolumenstrom 58 im Laufradkanal 24 zunehmend verdichtet wird, wobei der As shown in FIG. 3, the inlet channel 22 leads to a gas volume flow 58 which, due to the narrowing inlet channel cross-sectional area, propagates with increasing speed towards the impeller 30 and through whose impeller blades 34 and 36 the gas volume flow 58 in the impeller channel 24 is increasingly compressed

Turboverdichter gemäß der in Fig . 4 dargestellten Verdichterkennlinie arbeitet, die die Druckerhöhung über dem Gasvolumenstrom darstellt. Turbo compressor according to the in Fig. 4 compressor characteristic is shown, which represents the pressure increase above the gas flow.

Dabei erfolgt die Auslegung des Turboverdichters, das heißt insbesondere auch des Laufrades 30 und des Einlasskanals 22, des Laufradkanals 24 und des Auslasskanals 26 bezogen auf einen Auslegungspunkt A der in Fig . 4 In this case, the design of the turbocompressor, that is to say in particular also of the impeller 30 and the inlet duct 22, of the impeller duct 24 and of the outlet duct 26 takes place with reference to a design point A of the embodiment shown in FIG. 4

dargestellten Verdichterkennlinie, wobei der Auslegungspunkt A bei einem definierten Gasvolumenstrom 58 liegt und durch die Verdichterkennlinie dem Auslegungspunkt A eine entsprechende Druckerhöhung zugeordnet ist. Der erfindungsgemäße Turboverdichter soll jedoch nicht nur im Bereich des Auslegungspunktes A betrieben werden, sondern auch bei geringeren Gasvolumenströmen 58 betrieben werden können, bei denen, wie sich aus der Verdichterkennlinie ergibt, die Druckerhöhung größer ist als im Auslegungspunkt A und der Gasvolumenstrom 58 jedoch ebenfalls nennenswert geringer ist. illustrated compressor characteristic, wherein the design point A is at a defined gas flow rate 58 and the design point A is associated with a corresponding pressure increase by the compressor characteristic. However, the turbocompressor according to the invention should not only be operated in the region of the design point A, but also be operated at lower gas flow rates 58, where, as is apparent from the compressor curve, the pressure increase is greater than in the design point A and the gas flow 58, however, also noteworthy is lower.

Es besteht aber auch gemäß der Verdichterkennlinie die Möglichkeit, den Turboverdichter bei Gasvolumenströmen zu betreiben, die höher sind als die im Auslegungspunkt, wobei in diesem Fall dann allerdings die Druckerhöhung des Turboverdichters zunehmend abnimmt. But there is also the possibility according to the compressor characteristic to operate the turbo compressor at gas flow rates which are higher than those in the design point, in which case, however, then the pressure increase of the turbo compressor increasingly decreases.

Wird der Turboverdichter bei Gasvolumenströmen betrieben, die niedriger sind als der Gasvolumenstrom im Auslegungspunkt A, so besteht das Problem, dass der Turboverdichter aufgrund von Strömungsinstabilitäten anfängt zu "Pumpen" wobei dieses "Pumpen" durch Strömungsinstabilitäten im Bereich des Laufrades 30 innerhalb des Laufradkanals 24 zustande kommt, die zu einer partiellen Rückströmung des Gasvolumenstroms von dem Laufradkanal 24 in den Einlasskanal 22 führt. When the turbocompressor is operated at gas flow rates lower than the gas flow rate at design point A, there is a problem that the turbocompressor begins to "pump" due to flow instabilities, and this "pumping" results from flow instabilities in the region of the impeller 30 within the impeller passage 24 which leads to a partial backflow of the gas volume flow from the impeller passage 24 into the inlet passage 22.

Aus diesem Grund ist ein sich sowohl im Laufradgehäuse 14 als auch im Einlassgehäuse 12 erstreckender Strömungsumleitungskanal 60 vorgesehen, welcher um einen Teilbereich des Einlasskanals 22 und um einen Teilbereich des Laufradkanals 24 jeweils um diese radial außerhalb derselben herum umlaufend angeordnet ist und sich, wie in Fig . 3 dargestellt, von einer laufrad- seitigen Öffnung 62 zu einer einlassseitigen Öffnung 64 erstreckt, wobei sich in dem Strömungsumleitungskanal 60 ein Umleitungsvolumenstrom 66 ausbildet, dessen Richtung und Größe abhängig von der Druckdifferenz zwischen der laufradseitigen Öffnung 62 und der einlassseitigen Öffnung 64 ist. Wird beispielsweise, wie in Fig . 4 dargestellt, der Turboverdichter mit einem Gasvolumenstrom 58 betrieben, der niedriger ist als der Gasvolumenstrom 58 im Auslegungspunkt A, das heißt im Teillastbetrieb, so tritt an der laufradseitigen Öffnung 62 des Strömungsumleitungskanals 60 ein höherer Druck auf als er an der einlassseitigen Öffnung 64 vorliegt und somit bildet sich ein Umleitungsvolumenstrom 66a durch den Strömungsumleitungskanal 60 dergestalt aus, dass der Umleitungsvolumenstrom 66a von der laufradseitigen Öffnung 62 zur einlassseitigen Öffnung 64 strömt und dabei durch diese hindurchtritt um in den Einlasskanal 22 einzutreten. For this reason, a flow diversion channel 60 extending in both the impeller housing 14 and in the inlet housing 12 is provided, which is arranged around a portion of the inlet channel 22 and around a portion of the impeller 24 in each case radially around the latter and, as shown in FIG , 3, extends from an impeller-side opening 62 to an inlet-side opening 64, wherein a bypass volumetric flow 66 is formed in the flow-diversion channel 60, the direction and magnitude of which is dependent on the pressure difference between the impeller-side opening 62 and the inlet-side opening 64. If, for example, as shown in FIG. 4, the turbocompressor is operated with a gas flow 58 which is lower than the gas flow 58 at design point A, that is, at part-load operation, at the impeller-side opening 62 of the flow bypass duct 60, a higher pressure than at the inlet-side opening 64 exists and thus, a bypass flow 66a is formed through the flow bypass passage 60 such that the bypass flow 66a flows from the impeller side opening 62 to the inlet side opening 64, thereby passing therethrough to enter the inlet passage 22.

Der Strömungsumleitungskanal 60 wird dabei begrenzt durch eine bezüglich der Laufradachse 40 radial innenliegenden Wand 72 des Laufradgehäuses 14 und des Einlassgehäuses 12 sowie eine radial außenliegende Wand 74 des Laufradgehäuses 14 und des Einlassgehäuses 12, wobei die radial innen liegende Wand 72 noch gleichzeitig einen Endabschnitt 76 des Einlasskanals 22 bildet, der in den Laufradkanal 24 übergeht. The flow diversion channel 60 is thereby limited by a radially inner wall 72 of the impeller housing 14 and the inlet housing 12 with respect to the impeller axis 40 and a radially outer wall 74 of the impeller housing 14 and the inlet housing 12, wherein the radially inner wall 72 at the same time an end portion 76 of the Inlet duct 22 forms, which merges into the impeller 24.

Der Endabschnitt 76 liegt dabei vorzugsweise zwischen der einlassseitigen Öffnung 64 des Strömungsumleitungskanals 60 und dem Nabenkörper 32 des Laufrades 30. The end section 76 preferably lies between the inlet-side opening 64 of the flow-diversion channel 60 and the hub body 32 of the impeller 30.

Der Endabschnitt 76 des Einlasskanals 22 geht dabei im Bereich einer Ebene El, die senkrecht zur Laufradachse 40 verläuft und den Nabenkörper 32 an seinem einlassseitigen oberen Bereich 78 berührt, in den Laufradkanal 24 über. The end portion 76 of the inlet channel 22 is in the region of a plane El, which is perpendicular to the impeller axis 40 and the hub body 32 contacts at its inlet-side upper portion 78, in the impeller passage 24 via.

Ferner liegt der Endabschnitt 76 vorzugsweise zwischen der einlassseitigen Öffnung 64 des Strömungsumleitungskanals 60 und der Ebene El und weist eine Strömungsführungsfläche 78 auf, die stetig in eine Fläche 80 übergeht, in welcher die einlassseitige Öffnung 64 liegt.  Further, the end portion 76 preferably lies between the inlet-side opening 64 of the flow-bypass channel 60 and the plane El, and has a flow-guiding surface 78 which continuously merges into a surface 80 in which the inlet-side opening 64 lies.

Außerdem umfasst der Einlasskanal 22 eine Strömungsführungsfläche 81 des bis zu der einlassseitigen Öffnung 64 des Strömungsumleitungskanals 60 geführt ist. Die in der radial innen liegenden Wand 72 angeordnete laufradseitige Öffnung 62 des Strömungsumleitungskanals 60 liegt dabei in einer Fläche 82, die stetig in eine an die laufradseitige Öffnung 62 stromaufwärts angrenzende In addition, the inlet channel 22 comprises a flow guide surface 81 of the up to the inlet-side opening 64 of the flow diversion channel 60 is guided. The arranged in the radially inner wall 72 impeller-side opening 62 of the flow diversion channel 60 lies in a surface 82 which is continuous in an upstream of the impeller-side opening 62

Strömungsführungsfläche 84 des Laufradkanals 24 und stromabwärts angrenzenden Strömungsführungsfläche 86 des Laufradkanals 24 übergeht. Flow guide surface 84 of the impeller 24 and downstream adjacent flow guide surface 86 of the impeller 24 passes.

Darüber hinaus ist die laufradseitige Öffnung 62 so angeordnet, dass sie in Richtung der Laufradachse 40 zwischen dem einlassseitigen Ende 38 der langen Laufradschaufeln 34 und dem einlassseitigen Ende 42 der kürzeren Laufradschaufeln 36 liegt (Fig . 5). Moreover, the impeller side opening 62 is arranged to lie in the direction of the impeller shaft 40 between the inlet side end 38 of the long impeller blades 34 and the inlet side end 42 of the shorter impeller blades 36 (FIG. 5).

Dies hat den Grund, dass sich beim Betrieb des Turboverdichters bei einem Gasvolumenstrom 58 der unterhalb des Auslegungspunktes A liegt, This has the reason that during operation of the turbocompressor at a gas volume flow 58 which is below the design point A,

unmittelbar stromabwärts der einlassseitigen Enden 38 der Laufradschaufeln 34 Wirbel bilden, die zu dem "Pumpen" aufgrund von Strömungsinstabilitäten beitragen. Diese Wirbel sollen vorzugsweise entfernt werden und aus diesem Grund ist die laufradseitige Öffnung 62 in dem vorstehend benannten Bereich vorgesehen, um die Möglichkeit zu schaffen, die sich bei einem Gasvolumenstrom der niedriger ist als der Gasvolumenstrom beim Auslegungspunkt A, diese sich ausbildenden Wirbel nicht durch den Laufradkanal 24 immediately downstream of the inlet-side ends 38 of the impeller vanes 34 form vortices that contribute to the "pumping" due to flow instabilities. These vortices are preferably to be removed, and therefore, the impeller side opening 62 is provided in the above-mentioned area to provide the possibility that, at a gas flow rate lower than the gas volume flow at the design point A, these forming vortices will not pass through Impeller channel 24

hindurchströmen zu lassen, sondern seitlich aus dem Laufradkanal 24 radial zur Rotorachse 40 austreten zu lassen. to flow through, but laterally leave the impeller 24 radially to the rotor axis 40.

Wie in Fig . 5 und 6 dargestellt trifft ein durch die laufradseitige Öffnung 62 austretender Umleitungsvolumenstrom 66 auf eine von der radial außenliegenden Wand 74 gebildete Umlenkfläche 90, die den Umleitungsvolumenstrom 66a in Richtung der einlassseitigen Öffnung 64 umlenkt, so dass dieser zwischen der radial innenliegenden Wand 72 und der radial außenliegenden Wand 74 in Richtung der einlassseitigen Öffnung 64 strömt und vor Erreichen der einlassseitigen Öffnung 64 durch eine Umlenkfläche 92, ebenfalls wiederum gebildet von der radial außenliegenden Wand 74, so umgelenkt wird, dass der austretende Umlenkungsvolumenstrom 66a eine Strömungsrichtung 96 aufweist, die quer zu einer Strömungsrichtung 100 verläuft, mit welcher der eintretende Gasvolumenstrom 58 sich in dem Einlasskanal 22 in Richtung des Laufrades 30 strömt. As shown in FIG. 5 and 6, a bypass flow 66 exiting through the impeller-side opening 62 strikes a deflection surface 90 formed by the radially outer wall 74, which deflects the bypass flow 66a in the direction of the inlet-side opening 64, so that this between the radially inner wall 72 and the radial outer wall 74 in the direction of the inlet-side opening 64 flows and before reaching the inlet-side opening 64 by a deflection surface 92, also in turn formed by the radially outer wall 74, so deflected is that the exiting deflection volume flow 66a has a flow direction 96 which is transverse to a flow direction 100, with which the incoming gas volume flow 58 flows in the inlet channel 22 in the direction of the impeller 30.

Ein derartiger Umleitungsvolumenstrom 66a tritt dann auf, wenn der Druck an der laufradseitigen Öffnung 62 größer ist als an der einlassseitigen Öffnung 64, so dass aufgrund der Druckdifferenz in den Einlasskanal 22 eintretenden Gasvolumenstrom 58 ein Teil als Umleitungsvolumenstrom 66a in die laufrad- seitige Öffnung 62 eintritt und über den Strömungsumleitungskanal 60 in die einlassseitige Öffnung 64 strömt. Such a bypass volumetric flow 66a occurs when the pressure at the impeller-side opening 62 is greater than at the inlet-side opening 64, so that due to the pressure difference in the inlet channel 22 entering gas volume flow 58 enters a part as bypass flow 66a in the impeller-side opening 62 and flows into the inlet side opening 64 via the flow bypass passage 60.

Die einlassseitige Öffnung 64 ist insbesondere so angeordnet, dass diese in einer geometrischen Fläche 102 liegt, die an eine stromaufwärts liegende Fläche 104 sowie eine stromabwärts liegende Fläche 106 stetig angrenzt und somit keine den Einlasskanal 22 eintretenden Gasvolumenstroms 58 bewirkt. The inlet-side opening 64 is in particular arranged such that it lies in a geometrical surface 102 which is continuously adjacent to an upstream surface 104 and a downstream surface 106 and thus does not cause a gas volume flow 58 entering the inlet duct 22.

Beispielsweise sind die Flächen 102, 104 und 106 zylindrische Flächen, die koaxial zu der Laufradachse 40 verlaufen. For example, surfaces 102, 104, and 106 are cylindrical surfaces that are coaxial with impeller axis 40.

Ein Strömungszustand im Turboverdichter, bei welchem sich ein für die Ausbildung des Umleitungsvolumenstroms 66a verantwortlicher Betriebszustand einstellt, liegt üblicherweise dann vor, wenn der Gasvolumenstrom 58 niedriger ist als der für den Auslegungspunkt A vorgesehene Gasvolumenstrom 58, so dass bereits einlassseitig des Laufrades 30 mittels der Laufradschaufeln 34 ein Druckaufbau erfolgt, welcher für die Ausbildung des A flow state in the turbocompressor in which an operating state responsible for the formation of the diversion volume flow 66a is usually present when the gas volume flow 58 is lower than the gas volume flow 58 provided for the design point A, so that the inlet side of the impeller 30 by means of the impeller vanes 34 is a pressure build-up, which for the training of the

Umleitungsvolumenstroms 66a verantwortlich ist. Diverting volume flow 66a is responsible.

Die Ausbildung des Umleitungsvolumenstroms 66a, insbesondere bei Betriebs- zuständen mit niedrigeren Gasvolumenströmen 58, als für den Auslegungspunkt vorgesehen, wird durch die Anordnung der einlassseitigen Öffnungen 64 des Strömungsumleitungskanals 60 begünstigt, da der über den Einlasskanal 22 eintretende Gasvolumenstrom 58 durch die Anordnung der einlassseitigen Öffnung 64 in der zur Laufradachse 40 koaxialen zylindrischen Fläche 80 keinerlei Stauwirkung und somit keinerlei Druckanstieg in der einlassseitigen Öffnung 64 hervorruft, so dass im Bereich der einlassseitigen Öffnung 64 keine dem Umleitungsvolumenstrom 66 entgegenwirkenden Effekte auftreten. The formation of the bypass volumetric flow 66a, in particular in operating states with lower gas volume flows 58 than provided for the design point, is favored by the arrangement of the inlet-side openings 64 of the flow diversion channel 60, since the gas volume flow 58 entering via the inlet channel 22 is characterized by the arrangement of the inlet side Opening 64 in the coaxial with the impeller axis 40 cylindrical surface 80 causes no congestion and thus no pressure increase in the inlet-side opening 64, so that in the region of the inlet-side opening 64, the bypass flow 66 counteracting effects occur.

Außerdem bewirkt die Tatsache, dass der Umleitungsvolumenstrom 66a durch die einlassseitige Öffnung 64 mit einer Strömungsrichtung 96 hindurchtritt, die quer zur Laufradachse 40 verläuft, eine Vermischung dieses Umleitungsvolumenstroms 66a mit dem durch den Einlasskanal 22 eintretenden Gasvolumenstrom 58, so dass beide gemeinsam in den Laufradkanal 24 eintreten, gegebenenfalls noch beschleunigt durch den sich hinsichtlich seines Querschnitts verengenden Endabschnitt 76 des Einlasskanals 22. In addition, the fact that the bypass volumetric flow 66a passes through the inlet-side opening 64 with a flow direction 96 that extends transversely to the impeller axis 40 causes this bypass volumetric flow 66a to be mixed with the gas volumetric flow 58 entering through the inlet channel 22, so that the two together enter the impeller duct 24 enter, possibly even accelerated by the narrowing in its cross-section end portion 76 of the inlet channel 22nd

Ferner wird die Ausbildung eines derartigen Umleitungsvolumenstroms 66a noch dadurch begünstigt, dass der Strömungsumleitungskanal 60 an seiner einlassseitigen Öffnung 64 eine Strömungsquerschnittsfläche zur Verfügung stellt, die mehr als das 2,5-fache des Strömungsquerschnitts der laufrad- seitigen Öffnung 62 beträgt und dadurch, dass sich außerdem der Strömungsumleitungskanal 60 von der laufradseitigen Öffnung 62 bis zur einlassseitigen Öffnung 64 stetig vergrößert. Furthermore, the formation of such a diversion volume flow 66a is further facilitated by the fact that the flow diversion channel 60 at its inlet-side opening 64 provides a flow cross-sectional area which is more than 2.5 times the flow cross-section of the impeller-side opening 62 and in that In addition, the Strömungsumleitungskanal 60 from the impeller-side opening 62 to the inlet-side opening 64 is steadily increased.

Somit erfolgt ein Abbremsen des Umleitungsvolumenstroms 66a beim Durchströmen des Strömungsumleitungskanals 60 von der laufradseitigen Öffnung 62 bis zur einlassseitigen Öffnung 64, so dass die Strömungsgeschwindigkeit des aus der einlassseitigen Öffnung 64 austretenden Umleitungsvolumenstroms 66a ungefähr der Strömungsgeschwindigkeit des in den Einlasskanal 22 eintretenden Gasvolumenstroms entspricht. Thus, deceleration of the bypass volumetric flow 66a as it flows through the flow bypass passage 60 from the impeller side opening 62 to the inlet side opening 64 occurs such that the flow rate of the bypass volumetric flow 66a exiting the inlet side port 64 is approximately equal to the flow rate of the gas volumetric flow entering the inlet duct 22.

Eine derartige Auslegung des Strömungsumleitungskanals 60 führt dazu, dass der Turboverdichter ausgehend von dem in Fig . 4 dargestellten Auslegungspunkt im Teillastbetrieb noch bei einem Gasvolumenstrom 58 betrieben werden kann, welcher signifikant unter dem Auslegungspunkt A liegt. Such a design of the flow diversion channel 60 results in that the turbo compressor from the in FIG. 4 can be operated at partial load operation still at a gas flow rate 58, which is significantly below the design point A.

Beispielsweise ist dabei der Verdichter ohne dass ein Pumpen, das heißt Schwingungen durch Strömungsinstabilitäten in dem Gasvolumenstrom, auftritt, bis zu einem Gasvolumenstrom betreibbar, der bis zu 60% unter dem für den Auslegungspunkt A vorgesehenen Gasvolumenstrom liegt. For example, while the compressor without a pump, that is Vibrations due to flow instabilities in the gas flow, occurring, can be operated up to a gas volume flow which is up to 60% below the design for the design point A gas volume flow.

Um außerdem in dem Strömungsumleitungskanal 60 eine Strömung mit einer Komponente in einer Umlaufrichtung 110 zu verhindern, ist der Strömungsumleitungskanal 60 in der Umlaufrichtung 110 durch in Radialebenen 111 zur Laufradachse 40 verlaufende Rippen 112 unterteilt, so dass der Strömungsumleitungskanal 60 durch eine Summe von in der Umlaufrichtung 110 aufeinanderfolgenden Kanalsegmenten 114 gebildet ist, die jeweils beidseits durch die Rippen 112 abgeschlossen sind, wodurch der Umleitungsvolumenstrom 66a im Bereich der einlassseitigen Öffnung 64 mit seiner Strömungsrichtung 96 im Wesentlichen keine Komponente mehr in der Umlaufrichtung 110 aufweist und somit im Wesentlichen quer zur Laufradachse 40, In addition, to prevent flow in the flow redirecting channel 60 with a component in a direction of rotation 110, the flow redirecting channel 60 is divided in the direction of rotation 110 by ribs 112 extending in radial planes 111 to the rotor axis 40, such that the flow redirecting channel 60 is characterized by a sum in the circumferential direction 110 consecutive channel segments 114 is formed, which are closed on both sides by the ribs 112, whereby the bypass flow 66a in the region of the inlet-side opening 64 with its flow direction 96 has substantially no component in the circumferential direction 110 and thus substantially transverse to the impeller axis 40,

insbesondere ungefähr radial zu dieser, in den Einlasskanal 22 eintritt. in particular approximately radially to this, enters the inlet channel 22.

Der erfindungsgemäße Turboverdichter kann aber auch, wie in Fig . 4 dargestellt, im Überlastbereich bei Gasvolumenströmen betrieben werden, die über dem Auslegungspunkt A liegen, in diesen Fällen wird bei zunehmend gegenüber dem Auslegungspunkt A größerem Gasvolumenstrom 58 der Druck an der laufradseitigen Öffnung 62 niedriger und somit stellt sich eine Druckdifferenz zwischen der laufradseitigen Öffnung 62 und der einlassseitigen Öffnung 64 ein, die dazu führt, dass der Strömungsumleitungskanal 60 von einem Umleitungsvolumenstrom 66b durchströmt wird, der von der einlassseitigen Öffnung 64 zur laufradseitigen Öffnung 62 strömt, das heißt aus dem durch den Einlasskanal 22 eintretenden Gasvolumenstrom 58 im Bereich der einlassseitigen Öffnung 64 abgezweigt wird, den Strömungsumleitungskanal 60 durchströmt und über die laufradseitige Öffnung 62 in den Laufradkanal 24 eintritt und dort über das Laufrad 30 noch weiter verdichtet wird . However, the turbocompressor according to the invention can also, as shown in FIG. 4, are operated in the overload range at gas flow rates that are above the design point A, in these cases, with increasing relative to the design point A larger gas flow 58, the pressure at the impeller-side opening 62 is lower and thus raises a pressure difference between the impeller-side opening 62 and the inlet-side opening 64, which causes the flow bypass passage 60 is flowed through by a bypass volumetric flow 66 b, which flows from the inlet-side opening 64 to the impeller-side opening 62, that is from the gas volume flow 58 entering through the inlet channel 22 in the region of the inlet-side opening 64th is branched, flows through the flow diversion channel 60 and enters via the impeller-side opening 62 in the impeller 24 and there is further compressed by the impeller 30.

Ein derartiger Umleitungsvolumenstrom 66b wird jedoch durch die Ausrichtung der einlassseitigen Öffnung 64 nicht begünstigt, sondern eher behindert, da ein derartiger Umleitungsvolumenstrom 66b quer zur Laufradachse 40 den Einlasskanal 22 im Bereich der einlassseitigen Öffnung 64 verlassen muss, um in den Strömungsumleitungskanal 60 einzutreten. However, such a bypass volumetric flow 66 b is not favored by the orientation of the inlet-side opening 64, but rather impeded, since such a bypass volumetric flow 66 b transverse to the impeller axis 40 Inlet passage 22 must leave in the region of the inlet-side opening 64 to enter the flow bypass channel 60.

Das heißt, dass beim Betrieb des erfindungsgemäßen Turboverdichters im sogenannten Überlastbereich, das heißt bei Gasvolumenströmen 58, die über dem Auslegungspunkt liegen, der Umleitungsvolumenstrom 66b bei der vorliegenden konstruktiven Ausführung des erfindungsgemäßen Turboverdichters nicht begünstigt ist, sondern in Kauf genommen wird . This means that during operation of the turbocompressor according to the invention in the so-called overload range, that is to say for gas volume flows 58 which are above the design point, the diversion flow 66b is not favored in the present structural design of the turbocompressor according to the invention, but is accepted.

Insbesondere ist der erfindungsgemäße Turboverdichter am Auslegungspunkt A so ausgelegt, dass an diesem zwischen der einlassseitigen Öffnung 64 und der laufradseitigen Öffnung 62 keine Druckdifferenz auftritt, so dass sich auch kein Umleitungsvolumenstrom 66 ausbildet. In particular, the turbocompressor according to the invention at the design point A is designed so that there is no pressure difference at this between the inlet-side opening 64 and the impeller-side opening 62, so that no diversion volume flow 66 is formed.

Die Ausbildung eines Umleitungsvolumenstroms 66a setzt bei Reduzierung des Gasvolumenstroms 58, bezogen auf den Gasvolumenstrom 58 am Auslegungspunkt zunächst langsam ein und verstärkt sich mit zunehmender Reduzierung des Gasvolumenstroms 58, so dass der Turboverdichter noch bei einem Gasvolumenstrom 58 ohne zu Pumpen betrieben werden kann, der bei Werten von 40% des Gasvolumenstroms 58 im Arbeitspunkt A liegt. In diesem Fall werden durch den Umleitungsvolumenstrom ungefähr 30% des The formation of a diversion volume flow 66a begins with reducing the gas flow rate 58, based on the gas flow rate 58 at the design point slowly and increases with increasing reduction of the gas flow rate 58, so that the turbo-compressor can still be operated at a gas flow rate 58 without pumping at Values of 40% of the gas flow rate 58 at the operating point A. In this case, the diverting flow will account for approximately 30% of the

eintretenden Gasvolumenstroms 58 von der laufradseitigen Öffnung 62 zur einlassseitigen Öffnung 64 zurückgeführt und erneut dem Laufrad 30 zugeführt. incoming gas flow rate 58 from the impeller side opening 62 to the inlet-side opening 64 and fed back to the impeller 30.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Turboverdichters, dargestellt in den Fig . 10 und 11, ist dem Strömungsumleitungskanal 60 eine Verschlusseinheit 120 zugeordnet, welche als Flatterventil 122 ausgebildet ist. In a second embodiment of a turbocompressor according to the invention, shown in FIGS. 10 and 11, the flow diversion channel 60 is associated with a closure unit 120, which is designed as a flutter valve 122.

Das Flatterventil 122 umfasst ein in dem Einlassgehäuse 12 gehaltenes Lamellenelement 124, wobei das Lamellenelement 124 den Strömungsumleitungskanal 60 verschließt, (durchgezogen gezeichnet) wenn ein Umleitungsvolumenstrom 66b aufgrund der Druckdifferenz auftreten würde, so dass ein Umleitungsvolumenstrom 66b nicht auftreten kann. Flutter valve 122 includes a fin element 124 held in inlet housing 12, with fin element 124 closing flow diversion channel 60 (drawn solid line) when in flight Diverting flow 66b would occur due to the pressure difference, so that a bypass flow 66b can not occur.

Sind dagegen die Druckverhältnisse so, dass ein Umleitungsvolumenstrom 66a auftritt, so öffnet das Lamellenelement 124 und lässt einen derartigen If, on the other hand, the pressure conditions are such that a diversion flow 66a occurs, the fin element 124 opens and leaves such

Umleitungsvolumenstrom 66a zu (gestrichelt gezeichnet). Diverting flow 66a to (dashed lines).

Damit besteht bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel die Möglichkeit, den Turboverdichter auch so auszulegen, dass im Auslegungspunkt A ein Thus, in this second embodiment, the possibility of the turbocompressor also interpreted as that in the design point A a

unerwünschter Umleitungsvolumenstrom 66b aufgrund der Druckdifferenz auftreten würde, jedoch durch das Flatterventil 122 selbsttätig verhindert wird und nur im Teillastbereich der erwünschte Umleitungsvolumenstrom 66a auftreten kann. undesirable bypass flow 66b would occur due to the pressure difference, however, is prevented automatically by the flutter valve 122 and only in the partial load range of the desired bypass flow 66a may occur.

Bei einem dritten Ausführungsbeispiel, dargestellt in den Fig . 12 und 13, umfasst die Verschlusseinheit 120' zwei übereinander angeordnete In a third embodiment, shown in FIGS. 12 and 13, the closure unit 120 'comprises two superimposed

Verschlussringe 132 und 134 von denen jeder eine Vielzahl von Ringsegmenten aufweist, wobei Verschlusssegmente 136 und Durchbruch- segmente 138 einander abwechseln. Lock rings 132 and 134, each having a plurality of ring segments, with closure segments 136 and breakaway segments 138 alternating.

Die Verschlussringe 132, 134 können beispielsweise durch Drehen des The locking rings 132, 134 can be, for example, by turning the

Verschlussrings 134 so zueinander gedreht werden, dass die Verschlusssegmente 136 des einen Verschlussrings 134 die Durchbruchsegmente 138 des anderen Verschlussrings 132 abdeckt, oder so zueinander gedreht werden, dass die Verschlusssegmente 136 und die Durchbruchsegmente 138 beider Verschlussringe 132, 134 übereinander liegen, so dass durch die übereinander liegenden Durchbruchsegmente ein Umleitungsvolumenstrom 66 hindurchtreten kann. Locking ring 134 are rotated to each other so that the closure segments 136 of a closure ring 134, the breakthrough segments 138 of the other closure ring 132 covers, or are rotated to each other so that the closure segments 136 and the breakthrough segments 138 of both closure rings 132, 134 are superimposed, so that through one breakthrough volume flow 66 can pass through one another lying breakthrough segments.

Damit besteht die Möglichkeit, in bestimmten Betriebszuständen einen This makes it possible, in certain operating conditions a

Umleitungsvolumenstrom 66 zuzulassen oder zu unterbinden. Insbesondere wird im Teillastbetrieb ein Umleitungsvolumenstrom 66a zugelassen werden und im Betrieb nahe dem Auslegungspunkt A oder über dem Auslegungspunkt A ein Umleitungsvolumenstrom 66b unterbunden werden. Allow bypass flow 66 or prohibit. In particular, a diverting volume flow 66a will be permitted in partial load operation and a diversion flow 66b will be prevented in operation near design point A or above design point A.

Vorzugsweise ist die Stellung des Verschlussrings 134 relativ zum Verschlussring 132 mit einer Steuerung 140 und einem Stellantrieb 142 steuerbar, so dass beispielsweise abhängig von der Steuerung 140 beispielsweise über Sensoren erfassten Druckdifferenz zwischen der einlassseitigen Öffnung 64 und der laufradseitigen Öffnung 62 eine Steuerung des Umleitungsvolumenstroms 66 auch noch hinsichtlich seiner Stärke entsprechend den Druck- und Strömungsverhältnissen sowie Strömungsinstabilitäten sowie gegebenenfalls der Drehzahl des Laufrads erfolgen kann. Preferably, the position of the closure ring 134 relative to the closure ring 132 with a controller 140 and an actuator 142 is controllable, so that, for example, depending on the controller 140, for example via sensors detected pressure difference between the inlet side opening 64 and the impeller side opening 62, a control of the bypass flow 66 also can still be done in terms of its strength according to the pressure and flow conditions and flow instabilities and optionally the speed of the impeller.

Bei einem vierten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Turboverdichters, dargestellt in Fig . 14 und 15, ist in dem Einlassgehäuse 12, beispielsweise an den zylindrischen Fläche 104 geführt, eine Schieberhülse 150 als Verschlusseinheit 120" vorgesehen, welche - wie in Fig . 14 In a fourth embodiment of a turbocompressor according to the invention, shown in FIG. 14 and 15, a sliding sleeve 150 is provided in the inlet housing 12, for example guided on the cylindrical surface 104, as a closure unit 120 ", which - as in FIG. 14

dargestellt - von der einlassseitigen Öffnung 64 weg in Richtung entgegengesetzt zum Laufrad 30 bewegbar ist, um die einlassseitige Öffnung 64 freizugeben, oder in Richtung des Laufrads 30 bewegbar ist, um die einlassseitige Öffnung 64 sukzessive zu verschließen, wobei die die einlassseitige Öffnung 64 verschließende Stellung in Fig . 15 dargestellt ist. is movable from the inlet side opening 64 toward the impeller 30 to release the inlet side opening 64, or is movable toward the impeller 30 to successively close the inlet side opening 64, the position closing the inlet side opening 64 in Fig. 15 is shown.

Auch die Schieberhülse 150 ist vorzugsweise durch den Stellantrieb 142' und die Steuerung 140' in Abhängigkeit von Druck- und Strömungsverhältnissen in Turboverdichter steuerbar, wie im Zusammenhang mit dem dritten Ausführungsbeispiel beschrieben. The sliding sleeve 150 is also preferably controllable by the actuator 142 'and the controller 140' as a function of pressure and flow conditions in turbocompressors, as described in connection with the third embodiment.

Im Übrigen sind bei dem zweiten, dritten und vierten Ausführungsbeispiel für dieselben Teile dieselben Bezugszeichen wie beim ersten Ausführungsbeispiel verwendet, so dass auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel vollinhaltlich Bezug genommen wird. Incidentally, in the second, third and fourth embodiments, the same reference numerals are used for the same parts as in the first embodiment, so that the comments on the first embodiment, reference is made in full.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E PATENT APPLICATIONS

1. Turboverdichter umfassend ein Verdichtergehäuse (10) in welchem ein eintretender Gasvolumenstrom durch einen Einlasskanal (22) einem Laufradkanal (24) zugeführt wird, im Laufradkanal (24) durch ein Laufrad (30) verdichtet wird und vom Laufradkanal (24) über einen Auslasskanal (26) abgeführt wird, und mit einem im Verdichtergehäuse (10) vorgesehenen außerhalb des Laufradkanals (24) und des Einlasskanals (22) verlaufenden Strömungsumleltungskanal (60) welcher mit einer einlassseitigen Öffnung (64) in den Einlasskanal (22) und mit einer laufradseitigen Öffnung (62) in den Laufradkanal (24) mündet und welcher in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz zwischen den Öffnungen einen Umleitungsvolumenstrom (66) führt, A turbocompressor comprising a compressor housing (10) in which an incoming gas flow through an inlet duct (22) is fed to an impeller duct (24), is compressed in the impeller duct (24) by an impeller (30) and from the impeller duct (24) via an exhaust duct (26) and with a compressor housing (10) provided outside of the impeller passage (24) and the inlet channel (22) extending Strömungsumleltungskanal (60) having an inlet side opening (64) in the inlet channel (22) and with an impeller side Opening (62) opens into the impeller passage (24) and which leads in dependence on a pressure difference between the openings a bypass flow (66),

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Strömungsumleltungskanal (60) ausgehend von der laufradseitigen Öffnung (62) eine sich bis zur einlassseitigen Öffnung (64) vergrößernde  That is, the flow passage (60) starting from the impeller side opening (62) enlarges to the inlet side opening (64)

Strömungsquerschnittsfläche aufweist.  Has flow cross-sectional area.

2. Turboverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsquerschnittsfläche des Strömungsumleitungskanals (60) sich stetig mit zunehmender Erstreckung desselben von der laufradseitigen Öffnung (62) zur einlassseitigen Öffnung (64) vergrößert. 2. A turbocompressor according to claim 1, characterized in that the flow cross-sectional area of the Strömungsumleitungskanals (60) increases steadily with increasing extent of the same from the impeller-side opening (62) to the inlet-side opening (64).

3. Turboverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strömungsquerschnittsfläche der einlassseitigen Öffnung (64) im Bereich zwischen dem 2,5-fachen und dem 3-fachen der Strömungsquerschnittsfläche der laufradseitigen Öffnung (62) liegt. 3. A turbocompressor according to claim 1 or 2, characterized in that a flow cross-sectional area of the inlet-side opening (64) is in the range between 2.5 times and 3 times the flow cross-sectional area of the impeller-side opening (62).

4. Turboverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsquerschnittsfläche der einlassseitigen Öffnung (64) im Bereich zwischen dem 2, 3-fachen und dem 2,7-fachen der laufradseitigen Strömungsquerschnittsfläche liegt. 4. turbo compressor according to claim 3, characterized in that the flow cross-sectional area of the inlet-side opening (64) is in the range between 2, 3-fold and 2.7 times the impeller-side flow cross-sectional area.

5. Turboverdichter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsumleitungskanal (60) durch bezüglich einer Laufradachse (40) in einer Umiaufrichtung (110) nebeneinander angeordnete Kanalsegmente (114) gebildet ist. 5. A turbocompressor according to the preamble of claim 1 or any one of the preceding claims, characterized in that the Strömungsumleitungskanal (60) by with respect to a Laufradachse (40) in a Umiaufrichtung (110) adjacent channel segments (114) is formed.

6. Turboverdichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalsegmente (114) in der Umiaufrichtung (110) voneinander getrennt sind . 6. turbo compressor according to claim 5, characterized in that the channel segments (114) in the Umiaufrichtung (110) are separated from each other.

7. Turboverdichter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalsegmente (114) durch in Radialebenen (111) zur Umlaufradachse (40) verlaufende Rippen (112) voneinander getrennt sind . 7. turbo compressor according to claim 5 or 6, characterized in that the channel segments (114) by in radial planes (111) to Umlaufradachse (40) extending ribs (112) are separated from each other.

8. Turboverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die laufradseitige Öffnung (62) des Strömungs- umleitungskanals (60) in einem Bereich des Laufradkanals (24) liegt, in welchem sich die Laufradschaufeln (34, 36) bewegen. 8. A turbocompressor according to one of the preceding claims, characterized in that the impeller-side opening (62) of the flow bypass channel (60) in a region of the impeller passage (24), in which the impeller blades (34, 36) move.

9. Turboverdichter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die laufradseitige Öffnung (62) des Strömungsumleitungskanals (60) im Bereich zwischen einlassseitigen Enden (38) von langen Laufradschaufeln (34) und einlassseitigen Enden (42) von kurzen Laufradschaufeln (36) liegt. A turbocompressor according to the preamble of claim 1 or any one of the preceding claims, characterized in that the impeller side opening (62) of the flow redirecting duct (60) is provided in the region between inlet side ends (38) of long impeller vanes (34) and inlet side ends (42 ) of short impeller blades (36).

10. Turboverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die laufradseitige Öffnung (62) des Strömungs- umleitungskanals (60) in einer Fläche (82) liegt, die stetig zu einer stromaufwärts dieser Öffnung (62) liegenden Strömungsführungsfläche (84) und einer stromabwärts dieser Öffnung (62) liegenden A turbocompressor according to any one of the preceding claims, characterized in that the impeller side opening (62) of the flow bypass duct (60) lies in a face (82) continuous with a flow guide surface (84) and upstream of said opening (62) a downstream of this opening (62) lying

Strömungsführungsfläche (86) verläuft.  Flow guide surface (86) extends.

11. Turboverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die laufradseitige Öffnung (62) des Strömungs- umleitungskanals (60) in einer Umlaufrichtung (110) um die Laufradachse (40) umlaufend ausgebildet ist. 11. A turbocompressor according to one of the preceding claims, characterized in that the impeller-side opening (62) of the flow bypass channel (60) in a circumferential direction (110) around the impeller axis (40) is formed circumferentially.

12. Turboverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einlassseitige Öffnung (64) des Strömungs- umleitungskanals (60) stromaufwärts des Laufrads (30) liegt. 12. A turbocompressor according to one of the preceding claims, characterized in that the inlet-side opening (64) of the flow bypass channel (60) upstream of the impeller (30).

13. Turboverdichter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die einlassseitige Öffnung (64) des Strömungsumleitungskanals (60) in einem Abstand von den Laufradschaufeln (34, 36) angeordnet ist, der mindestens einer Erstreckung der Laufradschaufeln (34, 36) in A turbocompressor according to claim 12, characterized in that the inlet side opening (64) of the flow bypass duct (60) is spaced from the impeller blades (34, 36) at least one extension of the impeller blades (34, 36)

Richtung der Laufradachse (40) entspricht.  Direction of the impeller axis (40) corresponds.

14. Turboverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einlassseitige Öffnung (64) des Strömungsumleitungskanals (60) in einer sich im Wesentlichen parallel zu einer Strömungsrichtung (100) des Gasvolumenstroms (58) im Einlasskanal (22) verlaufenden Fläche (80) liegt. 14. Turbo compressor according to one of the preceding claims, characterized in that the inlet-side opening (64) of the flow diversion channel (60) in a substantially parallel to a flow direction (100) of the gas volume flow (58) in the inlet channel (22) extending surface (80 ) lies.

15. Turboverdichter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die einlassseitige Öffnung (64) des Strömungsumleitungskanals (60) in einer Fläche (80) liegt, die stetig zu Strömungsführungsflächen (78) im Einlasskanal (22) stromaufwärts der Öffnung (64) und Strömungsführungsflächen (81) in stromabwärts der Öffnung (64) verlaufen. A turbocompressor according to claim 14, characterized in that the inlet side opening (64) of the flow redirecting channel (60) lies in a face (80) continuous with flow guide surfaces (78) in the inlet channel (22) upstream of the opening (64) and flow guide surfaces (81) in the downstream of the opening (64).

16. Turboverdichter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die einlassseitig Öffnung (64) des Strömungsumleitungskanals (60) in einer zu der Laufradachse (40) zylindrischen Flächen (80) liegen. 16. A turbocompressor according to claim 15, characterized in that the inlet side opening (64) of the Strömungsumleitungskanals (60) lie in a to the impeller axis (40) cylindrical surfaces (80).

17. Turboverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einlassseitige Öffnung (64) des Strömungsumleitungskanals (60) bezüglich einer Laufradachse (40) umlaufend ausgebildet ist. 17. A turbocompressor according to one of the preceding claims, characterized in that the inlet-side opening (64) of the Strömungsumleitungskanals (60) with respect to an impeller axis (40) is formed circumferentially.

18. Turboverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsumleitungskanal (60) im Bereich der einlassseitigen Öffnung (64) einen von der laufradseitigen Öffnung (62) kommenden Umleitungsvolumenstrom (66a) soweit umlenkt, dass dieser mit einer Strömungsrichtung (96) quer zur Strömungsrichtung (100) des eintretenden Gasvolumenstroms (58) in den Einlasskanal (22) austritt. 18. A turbocompressor according to one of the preceding claims, characterized in that the flow diversion channel (60) in the region of the inlet-side opening (64) deflects a bypass flow (66a) coming from the impeller-side opening (62) until it reaches a flow direction (96). transversely to the flow direction (100) of the incoming gas volume flow (58) in the inlet channel (22) emerges.

19. Turboverdichter nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsumleitungskanal (60) Strömungsumlenkflächen (92) aufweist, die den aus dem Strömungsumleitungskanal (60) 19. A turbocompressor according to claim 18, characterized in that the flow diversion channel (60) has flow deflection surfaces (92) corresponding to that from the flow diversion channel (60).

austretenden Umleitungsvolumenstrom (66a) in Richtung quer zu dem in den Einlasskanal (22) eintretenden Gasvolumenstrom (58) umlenken.  emerging bypass volume flow (66a) in the direction transverse to the entering into the inlet channel (22) gas volume flow (58).

20. Turboverdichter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsumleitungskanal (60) so konfiguriert ist, dass dieser im Teillastbetrieb einen Umleitungsvolumenstrom (66a)von der laufradseitigen Öffnung (62) zu der einlassseitigen Öffnung (64) begünstigt. 20. A turbocompressor according to the preamble of claim 1 or any one of the preceding claims, characterized in that the flow redirecting duct (60) is configured to divert a bypass volumetric flow (66a) from the impeller side opening (62) to the inlet side opening (66) during part-load operation ( 64).

21. Turboverdichter nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsumleitungskanal (60) so ausgebildet ist, dass dieser im Teillastbetrieb in der Lage ist, mehr als 20% der das Laufrad (30) anströmenden Gasvolumenstroms (58) zu führen. 21. A turbocompressor according to claim 20, characterized in that the Strömungsumleitungskanal (60) is formed so that it is capable of more than 20% of the impeller (30) flowing gas volume flow (58) in part-load operation.

22. Turboverdichter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsumleitungskanal (60) einen Teillastbetrieb des Turboverdichters bei Gasvolumenströmen (5) erlaubt, die zwischen 40% des im Auslegungspunkt (A) vorgesehenen Gasvolumenstrome (58) und dem Gasvolumenstrom (58) im Auslegungspunkt (A) liegen. 22. A turbocompressor according to the preamble of claim 1 or any one of the preceding claims, characterized in that the Strömungsumleitungskanal (60) allows a partial load operation of the turbocompressor at gas flow rates (5) between 40% of the design point (A) provided gas volume flows (58 ) and the gas flow (58) at the design point (A).

23. Turboverdichter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsumleitungskanal (60) durch eine Verschlusseinheit (120) verschließbar ist. 23. A turbocompressor according to the preamble of claim 1 or any one of the preceding claims, characterized in that the flow diversion channel (60) by a closure unit (120) is closable.

24. Turboverdichter nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusseinheit (120) ein federbeaufschlagtes Ventilelement (124) umfasst. 24. A turbocompressor according to claim 23, characterized in that the closure unit (120) comprises a spring-loaded valve element (124).

25. Turboverdichter nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusseinheit (120', 120") ein steuerbares Verschlusselement (134, 150) aufweist. 25. A turbocompressor according to claim 23 or 24, characterized in that the closure unit (120 ', 120 ") has a controllable closure element (134, 150).