[发明专利]用于离心式压缩机的流动稳定系统

说明书

技术领域

本发明涉及废气涡轮增压器的离心式压缩机领域。它涉及一种根据权利要求1前序部分所述的用于将空气吹入离心式压缩机的流动通道中的装置。

为了提高离心式压缩机级的特性曲线宽度，在多数离心式压缩机级中在压缩机转子的吸气区域内使用最新一代的稳定器。

市场对持续提高的废气涡轮增压器压缩机的压缩比的需求没有削弱过。然而在不改变压缩机级设计的情况下通过提高转速来提高压缩比受到限制，因为限制可用特征曲线的泵极限和吸收极限随着转速的增加而汇聚。因此可用特征曲线宽度朝着更高压缩比的方向持续减小。为了抵抗所述的情况，并且使可用特征曲线即使在高压缩比的情况下也保持尽可能的宽，在保持压缩机转子设计不变并且不改变压缩机转子大小的情况下可以使用具有较小通流横截面的扩散器。由此泵极限转移到较小的体积流量，并且在保持转子吸收极限不变的情况下实现较大的可用特征曲线宽度。在这种情况下的缺点是降低了效率，尤其在部分负荷时。该缺点可以避免，方法是通过合适的措施提高已知的压缩机级在最大负荷时的稳定性。这可以通过在壳体侧将空气吹入在压缩机转子的工作叶片和扩散器的导向叶片之间的未安装叶片的中间空间内的流动通道中来实现。在高压缩比区域内的动态稳定性可以通过吹入空气来提高。

另一种提高压缩比并且避免泵极限和吸收极限汇聚的方案是压缩机转子设计的匹配。稳定性以及由此可用的特征曲线宽度可以通过在压缩机转子中提高“向后倾斜(Backsweep)”实现。“Backsweep”是指在带有径向直立的后棱的叶片和与转子旋转方向相反的切向调平的出口角之间的压缩机转子出口上的角度。提高“Backsweep”的结果是，为了实现相同的压缩比提高转子圆周速度是必需的。由此为了实现较高的压缩比，转速的过度提高是必需的。但是这在压缩机转子材料方面碰受到限制，或者更确切地说必须更换到一种具有更好机械特性的材料。这种材料是相当贵的。与这种解决方案相比吹入空气是成本有利的，因为现存压缩机级被加强以实现较高的压缩比，并且可以避免对压缩机转子费用昂贵的材料更换。

背景技术

由“Centrifugal Compressor Flow Range Extension UsingDiffuser Flow Control”(Gary J.Skoch；军事研究实验室，车辆技术理事会，Cleveland，Ohio；2000年12月5日)已知一种带有串联的扩散器的离心式压缩机，其中在使用柯恩达效应的情况下喷嘴将压缩空气沿着流动方向吹入到压缩机转子与扩散器之间的流动通道中。

对柯恩达效应(在US 2,052,869中描述)涉及一种流动效应，按照该流动效应，快速流动的流体(气体或液体)在固体表面上流动时附着在该固体的表面上，并且不与该表面分离。

压缩空气喷嘴布置在形成流动通道边界的壳体壁中，并且螺纹固定在压缩机壳体上。它们可以在开口内移动，这样可以改变吹入方向。喷嘴通过管路与外部的压缩空气供给装置连接。

CH 204 331公开了一种用于在压缩机中防止射流分离的装置。在此在导向轮区域内通过抽吸口抽出部分流体，这部分流体紧接着进一步在上游重新输入到流体中。重新导入在此通过沿流动方向定向的、环绕的、喷嘴形的缝隙实现。

发明内容

本发明的任务是提供一种简单、成本经济的、用于将空气吹入离心式压缩机的流动通道中的装置，该装置特别可以以较少的费用安装，并且该装置在运行中具有高的可靠性。

该任务通过具有权利要求1特征的用于将空气吹入离心式压缩机的流动通道中的装置解决。

在根据本发明的装置中，作为吹入口的喷嘴成形在形成流动通道边界的壳体壁中。吹入口直接借助于在扩散器下游从集流空腔获取的空气进行供给。该空气相对在扩散器前面的流动通道中的流体具有提高的压力。

因此在高压缩比范围内产生了压缩机级的被动的、动态稳定系统，该稳定系统在没有附加的调节或控制机构的情况下也能应付。

根据本发明的用于将空气吹入流动通道中的装置的一种优选的实施方式可以简单地实现，方法是在铸造的压缩机壳体件上直接设置相应的开口。不需要附加的喷嘴元件或压缩空气接头。

压缩空气在必要时多个吹入口上的分配通过一个至少部分环形结构的、作为空腔集成在压缩机壳体内的空气通道实现。

附图说明

接下来借助附图更准确地说明根据本发明的用于将空气吹入离心式压缩机的流动通道中的装置。在此示出：

图1是具有根据本发明的用于将空气吹入流动通道中的装置的离心式压缩机的剖面图，