[发明专利]用于径向压缩机的扩散器

说明书

本发明涉及一种用于径向压缩机的扩散器，带有由第一侧壁和第二侧壁来限定的流动通道、带有大量至少部分布置在流动通道中的扩散器叶片的扩散器叶片环，其中，扩散器叶片中的每个具有压力侧和吸气侧，带有大量扩散道，其中，这些扩散道在大量扩散器叶片的各两个相邻的扩散器叶片之间构成，带有循环开口，其中，这些循环开口中的每个将流动通道与扩散腔连接，其中，一个扩散道关联有至少两个循环开口，且其中，关联于扩散道的循环开口与关联于相同扩散道的另一循环开口或与关联于另一扩散道的循环开口经由扩散腔被流体连接。

技术领域

本发明涉及一种用于径向压缩机的扩散器(Diffusor)。径向压缩机的名称在下面同样包括带有压缩机叶轮(Verdichterlaufrad)的轴向流入和径向流出的所谓的混流式压缩机。此外，本发明的应用领域同样延伸到带有压缩机叶轮的纯径向的或对角线的流入或流出的压缩机。此外，本发明涉及一种用于径向压缩机的扩散器，其中，径向压缩机可被使用在涡轮增压器中，且其中，涡轮增压器可具有轴向涡轮机或径向涡轮机或所谓的混流式涡轮机。

背景技术

由现有技术已知用于使用在用于涡轮增压器应用的径向压缩机中的扩散器。在径向压缩机中，首先经由前置于扩散器的压缩机叶轮(Verdichterrad)流体(例如空气)被轴向吸入且在压缩机叶轮中被加速且被预压缩。在此，流体被供应以压力、温度和动能形式存在的能量。在压缩机叶轮的出口处存在高的流动速度。经加速且经压缩的空气切向地在扩散器的方向上离开压缩机叶轮。在扩散器中，经加速的空气的动能被转换成压力。这通过在扩散器中的流动的减速进行。通过径向的扩大，扩散器的流动横截面被增大。因此，流体被减速且压力被建立。

为了在带有径向压缩机的涡轮增压器中达到尽可能高的压力比，在其中所使用的扩散器可设有叶片(Beschaufelung)。DE 10 2008 044 505指出了一个对于叶片式扩散器而言的例子。由现有技术已知的带有叶片的扩散器通常构造成带有叶片的径向平行壁式的扩散器，如例如在US 4,131,389中所指出的那样。为了在给定的总压力比的情形中达到更高的压缩机效率，在扩散器中的流动可被更强地减速。在蜗旋中的流动速度由此被降低，由此壁摩擦损失减少且压缩机级的效率被改善。

由现有技术已知如下，即，带有径向侧壁发散的扩散器的使用在相同结构长度的情形中相对平行壁式的扩散器允许更强的减速。

对于给定的工作点而言的在扩散器中通过几何形状变化可实现的减速或者压力提高然而受限制，因为其在太强减速的情形中由于在扩散器中的边界层分离(Grenzschichtablösung)产生流动不稳定性。因此，扩散器的稳定的运行范围的边界确定了在压缩机特征曲线中的压缩机的泵送极限的位置。如果作为平行壁式的扩散器的替代使用带有侧壁发散的扩散器(这样的扩散器例如在WO 2012/116880 A1中进行描述)，则虽然效率在相同压缩机压力比的情形中提高，然而同时对于给定的压缩机压力比而言泵送极限相对带有平行壁式扩散器的压缩机移动至更大的质量流。该效应是非期望的。压缩机特征曲线宽度由此被降低且该压缩机级对于在涡轮增压器中的使用而言的可使用性由此受限制。

一种解决方案在于如下，即，叶片式扩散器的扩散器通道区段经由压力平衡开口与环形通道流体连接，以便于使得在由相邻扩散器叶片(Diffusorschaufel)构成的扩散器的各个扩散道(Diffusorpassage)之间的压力平衡成为可能。然而在该解决方案的情形中在使用压力平衡开口的情形下可能产生如下问题，即，环形通道和/或各个压力平衡开口阻塞，例如由于由压缩机去污或由处在含油的吸入空气中的颗粒构成的残余物和沉积物。这对压缩机的泵送极限具有负面影响且在极限情况中可能导致如下，即，被联接到扩散器处的发动机不可再被运行。