[发明专利]径流式压缩机的扩压器

说明书

在径流式压缩机的扩压器中的流动通道在扩压器区段的入口区域中经历强烈的横截面放大。由此已经在实际的扩压器通道之前给流动提供更多的空间，这导致提早的减速和相应的压力建立。因此在压缩机的随后的子部件中流动的速度减小，伴随着相应地减小的流动损失。

技术领域

本发明涉及流体机械的领域，本发明涉及径流式压缩机(Radialverdichter)的扩压器(Diffusor)、带有如此的扩压器的径流式压缩机以及具有带有如此的扩压器的径流式压缩机的废气涡轮增压器。

背景技术

径流式压缩机尤其在废气涡轮增压器中使用以用于对内燃机进行增压。径流式压缩机的压缩机叶轮给予进入的空气流转动运动，由此由于离心力建立带有径向向外增加的压力的压力场。来自压缩机叶轮的空气流的始终相对高的离开速度要求在扩压器中减速以用于使流动速度在螺旋状的收集腔(Sammelraum，有时称为集流室)(螺旋形件)中保持为低的，由此减少壁摩擦损失且总体上改进压缩机级的效率。

径流式压缩机的扩压器、还称为径流式扩压器在此通常设计为平行壁的环形空间。该环形空间径向上联接到压缩机叶轮出口处。环形空间通常由两个环状的板件限制，这两个板件垂直或近似垂直于压缩机的轴的转动轴线。

附加地，通过增加带有沿着周缘布置的导叶(具有特定轮廓的叶片，楔形叶片或圆弧状的叶片以用于流动引导)的导轮能够提高扩压器的效率。文件DE102008044505显示了针对安装有叶片的扩压器的示例。

径流式扩压器的重要的参数为在两个相邻导叶之间的最窄的横截面(喉部)、通道出口/通道入口的面积比例(AR)和通道长度和入口宽度的比例(LWR)。

在扩压器中，面积A在流动方向上随着半径增大径向地向外增大(A=2*pi*r*b，b=宽度)。通过侧壁发散(与平行性有偏差)，扩压器通道能够不仅在叶片之间而且在侧壁的方向上扩大且因此主要加强在通道部分中的减速。这相对于平行壁的扩压器在结构长度相同的情形中导致更强的减速且因此有助于附加地改进的压缩机效率。但是对于给定的运行点的在扩压器中通过几何结构变化可实现的减速或者压力提高被限制，因为在太强的减速的情形中由于在扩压器中的边界层分离发生流动不稳定性，这能够不利地影响压缩机综合特性曲线宽度(稳定的运行区域)。

发明内容

本发明的任务是，如下优化径流式压缩机的扩压器，即尽管存在大的减速但是流动不稳定性消失。

根据本发明，这通过在扩压器区段的入口区域中的被流经的面的强烈的放大实现。由此已经在实际的扩压器通道之前给流动提供更多的空间，这导致提早的减速和相应的压力建立。由此，因此在压缩机的随后的子部件中流动的速度减小，伴随着相应地减小的流动损失。此外在安装有叶片的扩压器部件之前的空间中且在一半安装有叶片的扩压器区域中强的减速连同从属的强烈的压力建立积极地影响综合特性曲线宽度。

在安装有叶片的扩压器之前/在安装有叶片的扩压器的入口区域中的流动横截面的强烈的放大通过在侧边的扩压器壁(平行壁或带有发散)中的环绕的凹进部实现。环绕的凹进部优选地通过侧边的扩压器壁的车削制造。但是在更大的生产技术耗费的情况下，借助于铣削或直接原型成形包括凹进部在内的扩压器壁制造环绕的凹进部也是可行的。凹进部能够位于两个侧壁上或仅仅位于侧壁中的一个上。凹进部能够以一个或多个阶形部实现。凹进部还能够实施为斜坡。

凹进部在此位于转动轮出口和在两个相邻的叶片之间的最窄的横截面(喉部)之间的区域中。

在喉部中的因此获得的面尤其在平的扩压器叶片角度的情形中允许在扩压器入口的区域中的提升的流动减速结合减小的错误流入损失。利用凹进部扩压器角度和喉部的面能够彼此不相关地调整。因此能够在非常平的扩压器叶片角度的情形中实现确定的喉部面，这导致接近泵送极限(Pumpgrenze)的有利的、损失减小的入流条件。

附图说明

本发明随后根据图纸进一步被解释。其中：