EP1632678A1

EP1632678A1 - Orthogonal swirl generator

Info

Publication number: EP1632678A1
Application number: EP04104182A
Authority: EP
Inventors: Helmut Kindl; Norbert Schorn; Uwe Spaeder; Rob Stalman
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2004-09-01
Filing date: 2004-09-01
Publication date: 2006-03-08
Also published as: US7520717B2; US20060042588A1

Abstract

The system has a radial compressor (1) with a suction-side opening, and a swirl generator (2) with an outlet portion facing the opening. An inlet portion (7) of the generator is angularly configured relative to the outlet portion. The generator comprises adjustable baffle plates arranged concentrically around the outlet portion. A region of the generator is viewed in longitudinal section and is in rectangular configuration.

Description

Die Erfindung betrifft einen Radialverdichter mit einer saugseitigen Öffnung und einer Druckseite, wobei der saugseitigen Öffnung eine Anströmleitung zugeordnet ist, die einen Einlaßabschnitt und zumindest eine Auslaßöffnung aufweist, die in die saugseitige Öffnung mündet, wobei dem Radialverdichter ein Drallgenerator vorgeschaltet ist.The invention relates to a centrifugal compressor having a suction-side opening and a pressure side, wherein the suction-side opening is associated with a Anströmleitung having an inlet portion and at least one outlet opening, which opens into the suction-side opening, wherein the radial compressor is preceded by a swirl generator.

In der DE 102 50 302 A1 ist eine Drallerzeugungseinrichtung zur drallbeaufschlagten Anströmung eines Verdichterlaufrades eines Verdichters mit einem Verdichtergehäuse und einer Ladeluftsaugleitung offenbart. Es ist ein in das Verdichtergehäuse und/oder in die Ladeluftsaugleitung einschiebbarer, dem Verdichterlaufrad vorgeordneter Drallerzeuger vorgesehen. Die Ladeluftsaugleitung ist im Querschnitt gesehen geradlinig ausgeführt, so daß der Verdichter axial angeströmt wird.DE 102 50 302 A1 discloses a swirl-generating device for the swirl-induced flow of a compressor impeller of a compressor with a compressor housing and a charge air intake line. It is provided in the compressor housing and / or in the charge air suction insertable, the compressor impeller upstream swirl generator. The charge air suction is rectilinear in cross-section, so that the compressor is flowed axially.

Die US 2003/0150212 A1 betrifft einen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine mit einem Turbinen- und Verdichtergehäuse, in denen ein Turbinen- und Verdichterrad angeordnet ist, die über eine Welle miteinander verbunden sind. Das Turbinengehäuse weist einen spiralförmig verlaufenden Einlaßkanal für die Abgase auf. Im Einlaßkanal ist zur Strömungsumlenkung an der Innenwand des Einlaßkanals ein schanzenartiger Vorsprung vorgesehen, um den Kanalquerschnitt des spiralförmigen Einlaßkanals zu verjüngen und anschließend bis zu einer den Einlaßkanal abschließenden Zunge zu erweitern. Der schanzenartige Vorsprung ist als Wandverstärkung des Turbinengehäuses ausgebildet.US 2003/0150212 A1 relates to an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine with a turbine and compressor housing, in which a turbine and compressor wheel is arranged, which are connected to each other via a shaft. The turbine housing has a spiral inlet passage for the exhaust gases. In the inlet channel to the flow deflection on the inner wall of the inlet channel, a jump-like projection is provided to taper the channel cross-section of the spiral inlet channel and then to expand the inlet channel final tongue. The ski-like projection is formed as a wall reinforcement of the turbine housing.

Die EP 0 243 596 B1 offenbart einen Axialdrallregler für einen Abgasturbolader für Verbrennungsmotoren mit Radialverdichter. Der Radialverdichter besteht aus einem axialen Leitapparat mit einem Kranz sich radial zur Laderachse erstreckende um radial ausgerichtete Drehachsen schwenkbare Leitschaufeln, welche im Wesentlichen aus Kreisausschnitten von solcher Form und Teilung bestehen, daß sie bei völliger Schließung des Leitapparates den Querschnitt eines Strömungskanals fast ganz überdecken und in dem Strömungskanal in einem Gehäuse angeordnet sind. Die innere Wand des Gehäuses umfaßt in Strömungsrichtung gesehen einen ersten Mantel eines Zylinderabschnittes, einen Mantel eines Kugelabschnittes und einen zweiten Zylinderabschnitt von kleinerem Radius. Der Kugelradius des Kugelabschnittes ist gleich dem Radius des ersten Zylinderabschnittes. An den entlang der Drehachsen nach außen ragenden Wellen der einseitigen gelagerten Leitschaufeln sind Verstellhebel angeordnet, welche in einen das Gehäuse konzentrisch umschließenden Verstellring eingreifen. Der Kugelabschnitt geht düsenförmig in den zweiten Zylinderabschnitt über. Die Drehachsen der Leitschaufeln liegen jeweils in der Schaufeleintrittskante. Der Übergang des Gehäusemantels vom ersten Zylinderabschnitt zum Kugelabschnitt liegt in der Ebene der Drehachsen der Leitschaufeln.EP 0 243 596 B1 discloses an axial-twist regulator for an exhaust-gas turbocharger for internal combustion engines with a radial compressor. The centrifugal compressor consists of an axial distributor with a ring extending radially to the loader axis about radially aligned axes of rotation pivoting vanes, which consist essentially of circular cutouts of such shape and pitch that they almost completely cover the cross-section of a flow channel at complete closure of the nozzle and in the flow channel are arranged in a housing. The inner wall of the housing comprises in Seen flow direction, a first shell of a cylinder portion, a shell of a spherical portion and a second cylinder portion of smaller radius. The ball radius of the ball section is equal to the radius of the first cylinder section. At the along the axes of rotation outwardly projecting waves of the one-sided bearing vanes adjusting lever are arranged, which engage in a housing concentrically enclosing adjusting ring. The ball section is nozzle-shaped in the second cylinder section over. The axes of rotation of the vanes are each in the blade leading edge. The transition of the housing shell from the first cylinder section to the ball section lies in the plane of the axes of rotation of the guide vanes.

Die US 5,368,440 offenbart eine Radialturbomaschine mit einem Rotor, der eine Rotationsachse aufweist. Ein Diffuser weist eine Mehrzahl von Tragflügelleitblechen auf, die eine Druckseite und eine Saugseite haben. Die Druckseite ist von der Rotationsachse weg gerichtet, wobei die Saugseite zur Rotationsachse hin orientiert ist. Zumindest einige der Tragflügelleitbleche weisen einen Anstellwinkel auf, der im Wesentlichen gleich oder kleiner ist als ein Anstellwinkel, der einem klassischem Aufbau von druckseitigen Abrißströmungen der Tragflügelleitbleche entspricht.US 5,368,440 discloses a radial turbomachine with a rotor having an axis of rotation. A diffuser has a plurality of airfoil plates having a pressure side and a suction side. The pressure side is directed away from the axis of rotation, with the suction side oriented towards the axis of rotation. At least some of the wing panels have an angle of attack that is substantially equal to or less than an angle of attack that corresponds to a classical design of pressure-side breakaway flows of the wing panels.

Die US 5,730,580 offenbart einen Turbomotor. Der Turbomotor umfaßt einen Satz Leitbleche mit einer Mehrzahl von Leitblechen, die in einer kreisförmigen Reihe angeordnet sind, wobei ein erster Abschnitt der Leitbleche als "Rogue"-Leitbleche ausgestaltet ist und ein zweiter Abschnitt der Leitbleche als normale Leitbleche ausgestaltet ist. Für eine gegebene Strömung durch den Leitblechsatz ist der Anstellwinkel der "Rogue"-Leitbleche unterschiedlich zum Anstellwinkel der normalen Leitbleche.US 5,730,580 discloses a turbo engine. The turbo engine comprises a set of baffles having a plurality of baffles arranged in a circular row, wherein a first portion of the baffles are configured as rogue baffles and a second portion of the baffles is configured as normal baffles. For a given flow through the baffle set, the angle of attack of the "rogue" baffles is different than the angle of attack of the normal baffles.

Radialverdichter werden beispielsweise als Turbolader in Kraftfahrzeugmotoren eingesetzt. Der bei der heutigen Fahrzeugentwicklung zur Verfügung stehende Bauraum ist aufgrund der immer weiter ansteigenden Anzahl von zusätzlichen Baugruppen und weiteren Einschränkungen durch Anforderungen aus Fußgängerschutz bzw. Crash-Sicherheit stark limitiert. Dies führt dazu, daß Motorkomponenten, Leitungen und luftführende Rohre mit anderen Komponenten und Bauteilen um den jeweils idealen Ort konkurrieren. Zu den zusätzlichen Baugruppen gehören im modernen Motorbau auch Abgasturbolader, die dazu dienen, spezifische Leistung und Drehmoment zu steigern, um den Fahrspaß zu erhöhen und gleichzeitig Potential zur Emissionsreduktion aufzuweisen. Mit Turboladern und Aufladekonzepten sind weitere Komponenten wie z. B. Ladeluftkühler, Regelventile und zusätzliche Luftverrohrungen verbunden, die die Bauraumsituation zusätzlich beeinträchtigen.Radial compressors are used for example as a turbocharger in automotive engines. The space available in today's vehicle development space is greatly limited due to the ever increasing number of additional modules and other restrictions imposed by requirements for pedestrian protection and crash safety. As a result, engine components, pipes and air ducts compete with other components and components around the ideal location. To the additional Assemblies in modern engine design also include exhaust gas turbochargers, which serve to increase specific power and torque in order to increase driving pleasure and at the same time have potential for reducing emissions. With turbochargers and charging concepts are other components such. As intercooler, control valves and additional air piping connected, which additionally affect the space situation.

Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Radialverdichter mit einem Drallgenerator zur Verfügung zu stellen, wobei der Drallgenerator mit einfachen Mitteln dahin gehend verbessert wird, daß ein reduzierter Bauraum innerhalb des Motorraumes belegt werden soll.Therefore, the invention has for its object to provide a centrifugal compressor with a swirl generator available, the swirl generator is improved by simple means to the effect that a reduced space to be occupied within the engine compartment.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Anströmleitung als Drallgenerator ausgestaltet ist, der mit seinem Einlaßabschnitt, bezogen auf die Auslaßöffnung, winklig ausgestaltet ist, wobei der Drallgenerator einstellbare Leitbleche aufweist, die konzentrisch um die Auslaßöffnung angeordnet sind.According to the invention the object is achieved in that the Anströmleitung is designed as a swirl generator, which is designed with its inlet portion, based on the outlet opening, angled, wherein the swirl generator has adjustable guide plates, which are arranged concentrically around the outlet opening.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß aus den Bauraumbedingungen häufig Verrohrungen und geometrische Gestaltungen von Verdichtereintritten resultieren, die den Anforderungen einer idealen axialen Anströmung und kreisförmigen Querschnitten teilweise nicht genügen. So weichen Druck- und Geschwindigkeitsverteilung unmittelbar vor Verdichtereintritt und Verdichterrad deutlich von ideal gleichmäßigen Verteilungen ab. Dies kann zu Ungleichmäßigkeiten in der Anströmung und zu lokalen Strömungsabrissen insbesondere am Verdichterrad führen, wobei die Verdichterleistung durch die Ungleichförmigkeit negativ beeinflußt wird. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Drallgenerators, wird vorteilhafterweise eine kompakte Ausgestaltung des Drallgenerators mit Bögen und integrierter Vordrallerzeugung zur Verfügung gestellt, wobei die Ausgestaltung des Drallgenerators den limitierten Bauraumbedingungen innerhalb des Motorraumes Rechnung trägt, indem dieser relativ wenig Bauraum belegt. Zudem wird ein einhüllendes Verdichterkennfeld aller Dralleinstellungen verbreitert, wobei die Pumpgrenze des Verdichters durch den Drall zu kleineren Massendurchsätzen verschoben wird. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird zudem die Fahrbarkeit von Kraftfahrzeugen, bezogen auf Drehmomente im unteren Bereich des Fahrzeugmotors, die Nennkraft des Motors und das Beschleunigungsverhalten jeweils signifikant verbessert.The invention is based on the finding that often result from the space conditions piping and geometric configurations of compressor inputs that do not meet the requirements of an ideal axial flow and circular cross-sections partially. For example, the pressure and velocity distribution immediately before the compressor inlet and compressor wheel deviate significantly from ideally even distributions. This can lead to unevenness in the flow and to local stalls especially on the compressor wheel, wherein the compressor performance is adversely affected by the non-uniformity. Due to the inventive design of the swirl generator, advantageously a compact embodiment of the swirl generator with bends and integrated pre-swirl generation is provided, the design of the swirl generator taking into account the limited space conditions within the engine compartment by this occupies relatively little space. In addition, an enveloping compressor map of all swirl settings widened, wherein the surge limit of the compressor is shifted by the swirl to smaller mass flow rates. By means of the embodiment according to the invention is also the drivability of motor vehicles, based on torques in lower range of the vehicle engine, the rated force of the engine and the acceleration behavior each significantly improved.

Zweckmäßig im Sinne der Erfindung ist, wenn der Drallgenerator mit seinem Einlaßabschnitt einen ersten Bereich aufweist, der im Längsschnitt gesehen im Wesentlichen rechteckig ausgestaltet ist, wobei der erste Bereich in einen zweiten Bereich übergeht, der im Längsschnitt gesehen im Wesentlichen rund ausgestaltet ist, wobei die Auslaßöffnung im Längsschnitt gesehen kreisrund ausgebildet in den zweiten Bereich eingebracht ist. Zweckmäßigerweise ist der Drallgenerator im Längsschnitt gesehen als Spiralgehäuse ausgestaltet. Um den Strömungsanforderungen innerhalb des Drallgenerators zu genügen, ist vorteilhaft vorgesehen, daß der Drallgenerator eine Eintrittsquerschnittsfläche aufweist, die bevorzugt einer Austrittsquerschnittsfläche entspricht. Günstigerweise weist die Auslaßöffnung einen Auslaßdurchmesser auf, der einem Einlaßdurchmesser der saugseitigen Öffnung entspricht. Mittels des Drallgenerators wird ein Drall eines in den Drallgenerator strömenden Mediums erzeugt. Damit das Drallniveau geändert werden kann, ist zweckmäßig vorgesehen, daß die Leitbleche innerhalb des Drallgenerators bevorzugt in seinem zweiten Bereich drehbar angeordnet sind und unter einem Blattwinkel β einstellbar sind. Dabei wird der Winkel β zwischen einer Längsachse des Leitblechs und einer Verbindungslinie, die von einer jeweiligen Drehachse des Leitblechs zu einer Mittelachse der Auslaßöffnung geführt ist, gemessen. Hierbei ist das jeweilige Leitblech in einem Anstellwinkel von 0° in einer radialen Stellung angeordnet, was im Sinne der Erfindung bedeutet, daß das Leitblech kongruent zur Verbindungslinie der jeweiligen Drehachse des Leitblechs zur Mittelachse der Auslaßöffnung angeordnet ist. Der Blattwinkel β ist bevorzugt in einem Winkelbereich zwischen -60° und 60° einstellbar. Der damit erzeugte Vordrall beeinflußt die relative Geschwindigkeit an der Saugseite des Verdichters. Diese Geschwindigkeit kann angehoben und/oder verringert werden, indem jeweils ein positiver und/oder negativer Drall erzeugt wird. Die Geschwindigkeitsänderungen beeinflussen die effektive Verdichterarbeit, die Verdichterdruckverhältnisse und die Pumpgrenze. Daher kann die gesamte effektive Verdichterkennlinie mit unterschiedlichen Drallniveaus bzw. Leitblechwinkeleinstellungen erhöht werden.It is expedient for the purposes of the invention, when the swirl generator with its inlet portion has a first region which is designed substantially rectangular in longitudinal section, wherein the first region merges into a second region, which is seen in longitudinal section substantially round, wherein the Outlet opening seen in longitudinal section formed circular in the second region is introduced. Conveniently, the swirl generator seen in longitudinal section is designed as a spiral housing. In order to meet the flow requirements within the swirl generator, it is advantageously provided that the swirl generator has an inlet cross-sectional area which preferably corresponds to an outlet cross-sectional area. Conveniently, the outlet opening has an outlet diameter corresponding to an inlet diameter of the suction-side opening. By means of the swirl generator, a swirl of a medium flowing into the swirl generator is generated. Thus, the swirl level can be changed, it is advantageously provided that the baffles are preferably rotatably disposed within the swirl generator in its second region and β are adjustable under a blade angle. In this case, the angle β between a longitudinal axis of the guide plate and a connecting line which is guided from a respective axis of rotation of the guide plate to a central axis of the outlet opening, is measured. Here, the respective baffle is arranged at an angle of 0 ° in a radial position, which means in the context of the invention that the baffle is arranged congruent to the line connecting the respective axis of rotation of the baffle to the central axis of the outlet opening. The blade angle β is preferably adjustable in an angular range between -60 ° and 60 °. The pre-swirl generated thereby affects the relative velocity on the suction side of the compressor. This speed can be increased and / or decreased by generating a positive and / or negative spin respectively. The speed changes affect the effective compressor work, the compressor pressure ratios, and the surge line. Therefore, the entire effective compressor characteristic can be increased with different swirl angle settings.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen:

Fig. 1: Einen Radialverdichter mit einem vorgeschalteten Drallgenerator,
Fig. 2: den Drallgenerator aus Figur 1 im Längsschnitt als Einzelheit,
Fig. 3: eine Ansicht des Drallgenerators aus Figur 2 entlang der Linie A der Figur 2.

Further advantageous embodiments are disclosed in the subclaims and the following description of the figures. Show it:

Fig. 1: A centrifugal compressor with an upstream swirl generator,
Fig. 2: the swirl generator of Figure 1 in longitudinal section as a detail,
Fig. 3: a view of the swirl generator of Figure 2 taken along line A of Figure 2.

In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.In the different figures, the same parts are always provided with the same reference numerals, so that these are usually described only once.

Figur 1 zeigt einen Radialverdichter 1 mit einem vorgeschalteten Drallgenerator 2. Der Radialverdichter 1 weist eine saugseitige Öffnung 3 und eine Druckseite 4 auf. Der saugseitigen Öffnung 3 ist eine Anströmleitung 6 zugeordnet, die einen Einlaßabschnitt 7 und zumindest eine Auslaßöffnung 8 aufweist, die in die saugseitige Öffnung 3 mündet. Die Anströmleitung 6 ist als Drallgenerator 2 ausgestaltet. Der Drallgenerator 2 ist mit seinem Einlaßabschnitt 7, bezogen auf die Auslaßöffnung 8, winklig ausgestaltet, wobei der Drallgenerator 2 einstellbare Leitbleche 9 aufweist, die konzentrisch um die Auslaßöffnung 8 angeordnet sind (Figur 2). In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Einlaßabschnitt 7 in einem rechten Winkel zur Auslaßöffnung 8 angeordnet, so daß sich eine Strömungsumlenkung eines Strömungsmediums um 90° ergibt. Die Strömungsumlenkung ist in Figur 1 beispielhaft als Strömungspfeil 10 dargestellt. Selbstverständlich kann der Einlaßabschnitt 7 in jedem sinnvollen Winkel, bevorzugt in einem spitzen Winkel (0°<α<90°) zur Auslaßöffnung 8 angeordnet sein.1 shows a radial compressor 1 with an upstream swirl generator 2. The radial compressor 1 has a suction-side opening 3 and a pressure side 4. The suction-side opening 3 is associated with a Anströmleitung 6, which has an inlet section 7 and at least one outlet opening 8, which opens into the suction-side opening 3. The inflow line 6 is designed as a swirl generator 2. The swirl generator 2 is designed with its inlet section 7, with respect to the outlet opening 8, angled, wherein the swirl generator 2 adjustable guide plates 9, which are arranged concentrically around the outlet opening 8 (Figure 2). In the illustrated embodiment, the inlet portion 7 is arranged at a right angle to the outlet opening 8, so that there is a flow deflection of a flow medium by 90 °. The flow deflection is shown by way of example as flow arrow 10 in FIG. Of course, the inlet section 7 can be arranged at any reasonable angle, preferably at an acute angle (0 ° <α <90 °) to the outlet opening 8.

Der Drallgenerator 2 mit seinem Einlaßabschnitt 7 weist einen ersten Bereich 11 auf, der im Längsschnitt gesehen im Wesentlichen rechteckig ausgestaltet ist. Der erste Bereich 11 geht in einen zweiten Bereich 12 über, der im Längsschnitt gesehen im Wesentlichen rund ausgestaltet ist, wobei die Auslaßöffnung 8 im Längsschnitt gesehen kreisrund ausgebildet in den zweiten Bereich 12 eingebracht ist. Der Drallgenerator 2 ist somit im Längsschnitt gesehen bevorzugt als Spiralgehäuse ausgestaltet (Figur 1). Die Auslaßöffnung 8 ist mit ihrer Mittellinie Y1 zu einer Mittellinie Y2 des ersten Bereiches 11 axial versetzt angeordnet.The swirl generator 2 with its inlet section 7 has a first region 11 which, viewed in longitudinal section, is substantially rectangular. The first region 11 merges into a second region 12, which, viewed in longitudinal section, is substantially round, wherein the outlet opening 8, seen in longitudinal section, has a circular configuration and is introduced into the second region 12. Of the Swirl generator 2 is thus seen in longitudinal section preferably designed as a spiral housing (Figure 1). The outlet opening 8 is arranged offset axially with its center line Y1 to a center line Y2 of the first region 11.

In dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Drallgenerator 2 an seinem Einlaßabschnitt 7 eine Eintrittsquerschnittsfläche auf, die bevorzugt in etwa einer Austrittsquerschnittsfläche der Auslaßöffnung 8 entspricht. Die Auslaßöffnung 8 weist in der beispielhaften Ausgestaltung einen Auslaßdurchmesser von 39,2 mm auf, wobei der erste Bereich 11 des Einlaßabschnittes 7 eine Breite b und eine Länge I aufweist, welche die Eintrittsquerschnittsfläche bilden.In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 2, the swirl generator 2 has at its inlet section 7 an inlet cross-sectional area which preferably corresponds approximately to an outlet cross-sectional area of the outlet opening 8. In the exemplary embodiment, the outlet opening 8 has an outlet diameter of 39.2 mm, wherein the first area 11 of the inlet section 7 has a width b and a length I which form the inlet cross-sectional area.

Der Auslaßdurchmesser der Auslaßöffnung 8 ist an einen Durchmesser der saugseitigen Öffnung 3 angepaßt, so daß es leicht vorstellbar ist, daß der beispielhaft dargestellte Drallgenerator 2 bei unterschiedlichen Durchmesserbeträgen der saugseitigen Öffnung 3 von Verdichtern entsprechend ausgestaltet ist.The outlet diameter of the outlet opening 8 is adapted to a diameter of the suction-side opening 3, so that it is easy to imagine that the swirl generator 2 shown by way of example is designed according to different diameter amounts of the suction-side opening 3 of compressors.

In dem beispielhaft dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Leitbleche 9 eine Länge z von 16 mm auf. Selbstverständlich können die Leitbleche 9 auch einen anderen Längenbetrag aufweisen. Die Leitbleche 9 sind innerhalb des Drallgenerators 2, bevorzugt in seinem zweiten Bereich 12 drehbar angeordnet, und unter einem Blattwinkel β einstellbar. Der Blattwinkel β wird zwischen einer Längsachse X1 des Leitblechs 9 und einer Verbindungslinie X2, die von einer jeweiligen Drehachse des Leitblechs 9 zu einer Mittelachse X der Auslaßöffnung 8 geführt ist, gemessen. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind zehn Leitbleche 9 konzentrisch um die Auslaßöffnung 8 herum angeordnet. Die Leitbleche 9 sind vorzugsweise in einem Blattwinkelbereich β von -60° bis 60° einstellbar.In the exemplary embodiment illustrated, the baffles 9 have a length z of 16 mm. Of course, the baffles 9 may also have a different length amount. The baffles 9 are rotatably disposed within the swirl generator 2, preferably in its second region 12, and adjustable at a blade angle β. The blade angle β is measured between a longitudinal axis X1 of the baffle 9 and a connecting line X2 which is guided from a respective axis of rotation of the baffle 9 to a central axis X of the outlet opening 8. In the preferred embodiment, ten baffles 9 are arranged concentrically around the outlet opening 8. The baffles 9 are preferably adjustable in a blade angle range β of -60 ° to 60 °.

Figur 3 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A aus Figur 2. Der Figur 3 ist zu entnehmen, daß ein Radius r am Generatoraustritt einen Betrag von 1,5 mm aufweist. Selbstverständlich sind die genannten Beträge den jeweiligen Bedingungen anpaßbar.FIG. 3 shows a sectional view along the line A from FIG. 2. It can be seen from FIG. 3 that a radius r at the generator outlet has an amount of 1.5 mm. Of course, the amounts mentioned are adaptable to the respective conditions.

Der Drallgenerator 2 kann als scharfer 90°-Bogen angesehen werden, der eine im Längsschnitt gesehen im Wesentlichen rechteckige Strömungsbox mit einem kreisrunden Auslaß aufweist, welche als Auslaßrohrleitung ausgestaltet sein kann, die direkt in die saugseitige Öffnung 3 des Verdichters 1 mündet. Mittels des erfindungsgemäßen Drallgenerators 2 wird der zur Verfügung stehende Bauraum so effektiv wie möglich genutzt, wobei in die starke Strömungsumlenkung zusätzlich Leitbleche 9 integriert wurden, um die Lage der Pumpgrenze zu beeinflussen. Bei einem negativen Drall ergibt sich somit ein verbessertes Pumpverhalten. Ein erzielbares Druckverhältnis kann mit kleinem Drall im Vergleich zum Basiskennfeld ebenfalls geringfügig verbessert werden.The swirl generator 2 can be considered as a sharp 90 ° bend, which has a substantially rectangular flow box with a circular outlet seen in longitudinal section, which can be configured as outlet pipe, which opens directly into the suction-side opening 3 of the compressor 1. By means of the swirl generator 2 according to the invention the available space is used as effectively as possible, with additional baffles 9 were integrated into the strong flow deflection, to influence the position of the surge limit. With a negative twist, this results in an improved pumping behavior. An achievable pressure ratio can also be slightly improved with small swirl compared to the basic map.

Mittels des erfindungsgemäßen Drallgenerators 2 wird die Einbausituation des Radialverdichters 1, insbesondere eines als Turbolader ausgestalteten Radialverdichter 1, mit einer um 90° geknickten Anströmung des Verdichters 1 erlaubt, ohne das allgemeine Verhalten des Verdichters 1 negativ zu beeinflussen. Gleichzeitig kann mit dem erfindungsgemäßen Drallgenerator 2 die Lage der Pumpgrenze verbessert werden.By means of the swirl generator 2 according to the invention, the installation situation of the radial compressor 1, in particular designed as a turbocharger radial compressor 1, allowed with a 90 ° bent flow to the compressor 1, without affecting the general behavior of the compressor 1 negative. At the same time, the position of the surge limit can be improved with the swirl generator 2 according to the invention.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Drallgenerator 2 eine einzige Auslaßöffnung 8 auf. Selbstverständlich kann eine zweite Auslaßöffnung vorgesehen sein, um einen weiteren Radialverdichter 1 mit dem erfindungsgemäßen Drallgenerator 2 zu versehen. Die zweite Auslaßöffnung könnte auf einer zur ersten Auslaßöffnung 8 gegenüberliegenden Seite und bevorzugt kongruent zur ersten Auslaßöffnung 8 angeordnet sein, so daß einer der beispielhaften Verdichter mit einem positiven Drall und der andere beispielhafte Verdichter mit einem negativen Drall angeströmt wird. Des Weiteren ist die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel gezeigte Montageposition des Einlaßabschnittes 7 nicht auf diese beschränkt. Selbstverständlich ist der Drallgenerator 2 mit seinem Einlaßabschnitt 7 um die Mittelachse X herum frei drehbar und in allen Positionen variabel montierbar. Zudem können die Leitbleche 9 auch profiliert sein.In the illustrated embodiment, the swirl generator 2 has a single outlet opening 8. Of course, a second outlet opening may be provided to provide a further radial compressor 1 with the swirl generator 2 according to the invention. The second outlet port could be located on an opposite side to the first outlet port 8, and preferably congruent with the first outlet port 8, so that one of the exemplary positive-pressure compressors and the other exemplary negative-pressure compressor are flown. Furthermore, the mounting position of the inlet section 7 shown in the illustrated embodiment is not limited to these. Of course, the swirl generator 2 with its inlet portion 7 around the central axis X around freely rotatable and variably mountable in all positions. In addition, the baffles 9 can also be profiled.

Claims

A centrifugal compressor having a suction side opening (3) and a pressure side (4), wherein the suction side opening (3) is associated with an inflow line (6) having an inlet section (7) and at least one outlet opening (8) in the suction side opening (3), wherein the radial compressor (1) is preceded by a swirl generator (2),
characterized in that
the Anströmleitung (6) is designed as a swirl generator (2) which is designed with its inlet section (7), relative to the outlet opening (8), angularly, wherein the swirl generator (2) adjustable baffles (9) which concentrically around the Outlet opening (8) are arranged.

Radial compressor according to claim 1,
characterized in that
the swirl generator (2) has with its inlet section (7) a first region (11) which, viewed in longitudinal section, is substantially rectangular, wherein the first region (11) merges into a second region (12), seen in longitudinal section in FIG Essentially designed round, wherein the outlet opening (8) seen in longitudinal section formed circular in the second region (12) is introduced.

Radial compressor according to claim 1 or 2,
characterized in that
the swirl generator (2) seen in longitudinal section is designed as a spiral housing.

Radial compressor according to one of the preceding claims,
characterized in that
the swirl generator (2) has an inlet cross-sectional area which preferably corresponds to an outlet cross-sectional area.

Radial compressor according to one of the preceding claims,
characterized in that
the outlet opening (8) has an outlet diameter which preferably corresponds to an inlet diameter of the suction-side opening (3).

Radial compressor according to one of the preceding claims,
characterized in that
the guide plates (9) within the swirl generator (2) are preferably rotatably arranged in its second region (12) and are adjustable at a blade angle β, wherein the blade angle β between a longitudinal axis (X1) of the guide plate (9) and a connecting line (X2 ), which is guided by a respective axis of rotation of the guide plate (9) and a center (X) of the outlet opening (8) is arranged.