(57)【要約】【課題】新たなタイプの遠心圧縮機を作り出すこと。【解決手段】インペラ（１１）と；固定ハウジング（１３）と；圧縮される媒体をインペラ（１１）に向かって供給するためにハウジング（１３）によって規定されたメイン流路（１４）と；メイン流路（１４）の径方向外側に配置された二次流れチャンバ（１５）であって、輪郭壁部（１６）によってメイン流路（１４）から画定され、インペラ（１１）の領域内の二次流れ開口部（１８）を介してメイン流路（１４）に接続されている、二次流れチャンバ（１５）と；を有する遠心圧縮機（１０）、特に排ガスターボチャージャーの遠心圧縮機。子午線断面で見ると、二次流れチャンバ（１５）をインペラ（１１）の領域内のメイン流路（１４）に接続する二次流れ開口部（１８）が、径方向に対して斜めにセットされているか又は径方向に対して傾斜している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転インペラ（１１）と；
固定ハウジング（１３）と；
圧縮される媒体を前記回転インペラ（１１）に向かって供給するために前記固定ハウジング（１３）によって規定されたメイン流路（１４）と；
前記メイン流路（１４）の径方向外側に配置された二次流れチャンバ（１５）であって、輪郭壁部（１６）によって前記メイン流路（１４）から画定され、前記回転インペラ（１１）の領域内の二次流れ開口部（１８）を介して前記メイン流路（１４）に接続されている、二次流れチャンバ（１５）と；
を有する遠心圧縮機（１０）において、
子午線断面で見ると、前記二次流れチャンバ（１５）を前記回転インペラ（１１）の領域内の前記メイン流路（１４）に接続する前記二次流れ開口部（１８）が、径方向に対して斜めにセットされているか又は径方向に対して傾斜していることを特徴とする遠心圧縮機。
【請求項２】
子午線断面で見ると、前記二次流れチャンバ（１５）を前記回転インペラ（１１）の領域内の前記メイン流路（１４）に接続する前記二次流れ開口部（１８）が、径方向と１０°から８０°の間の角度を囲むことを特徴とする請求項１に記載の遠心圧縮機。
【請求項３】
子午線断面で見ると、前記二次流れ開口部（１８）が、径方向と１０°から７０°の間の角度を囲むことを特徴とする請求項２に記載の遠心圧縮機。
【請求項４】
子午線断面で見ると、前記二次流れ開口部（１８）が、径方向と２０°から７０°の間の角度を囲むことを特徴とする請求項３に記載の遠心圧縮機。
【請求項５】
子午線断面で見ると、前記二次流れ開口部（１８）が、径方向と２０°から６０°の間の角度を囲むことを特徴とする請求項４に記載の遠心圧縮機。
【請求項６】
前記二次流れチャンバ（１５）が、さらなる二次流れ開口部（１７）を介して、圧縮される媒体の流れ方向で見ると前記回転インペラの上流の前記メイン流路（１４）に接続されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のおいて書き部に記載の遠心圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１から、請求項１のおいて書き部に記載の、排ガスターボチャージャーの遠心圧縮機が公知である。そして、特許文献１は、回転インペラ及び固定ハウジングを有する遠心圧縮機を示している。ハウジングは、インペラに向かって圧縮媒体を導くために、メイン流路を規定している。メイン流路の外部には、輪郭壁部によってメイン流路から画定された二次流れチャンバが配置されている。特許文献１によれば、二次流れチャンバは、メイン流路の吸引領域から、インペラの領域内の二次流れ開口部まで延在している。インペラの領域では、二次流れチャンバは、二次流れ開口部を介してメイン流路に接続されている。二次流れチャンバからメイン流路を画定する輪郭壁部を接続するストラットは、二次流れチャンバ内で延びている。特許文献１によれば、二次流れチャンバをインペラの領域内のメイン流路に接続する二次流れ開口部は、子午線断面(meridian section)で見ると、径方向に延在している。
【０００３】
メイン流路に接続されたこのような二次流れチャンバにより、遠心圧縮機の特性マップ安定性、従って動作挙動が、所定の程度まで改善され得る。
【０００４】
遠心圧縮機の絞りを増大させることで、圧縮機内で圧縮される作動媒体は、インペラの入口領域内でさえ十分な圧力の増大を受け、このため、作動媒体は、二次流れチャンバを介して、流れ方向と反対にメイン流路内を再循環し、このようにして、再循環モードでは、圧縮機の減少された搬送量での空気力学的安定性が達成され得る。
【０００５】
遠心圧縮機のスループットを大きくする要求が存在する場合、圧力損失が、インペラの入口領域内で生じさせられ、これは、作動媒体が、メイン流路を通る流れ方向に作動媒体自体を戻す方向に二次流れチャンバを介して流れ、このため、二次流れチャンバが、再循環モードではなくバイパスモードで貫流されるという結果となる。これにより、遠心圧縮機の高い搬送量が実現され得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２１９４２７７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
遠心圧縮機の特性マップ安定性をさらに改善する必要がある。特に、さらに減少された搬送量に向けた安定的な作動範囲と、遠心圧縮機の吸入容量と、を増大させる必要がある。
【０００８】
これに基づいて、本発明の課題は、新たなタイプの遠心圧縮機を作り出すことである。この課題は、請求項１に記載の遠心圧縮機により解決される。本発明によれば、子午線断面で見ると、二次流れチャンバをインペラの領域内のメイン流路に接続する二次流れ開口部が、径方向に対して斜めにセットされているか又は径方向に対して傾斜している。これらの手段により、遠心圧縮機の作動範囲の安定性が、さらに改善され得る。特に、作動範囲は、さらに減少された搬送量及び吸入容量に関して増大され得る。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
有利なさらなる発展によれば、子午線断面で見ると、二次流れチャンバをインペラの領域内のメイン流路に接続する二次流れ開口部が、径方向と、１０°から８０°の間の角度、好ましくは１０°から７０°の間の角度、特に好ましくは２０°から７０°の間の角度、最も好ましくは２０°から６０°の間の角度を囲む。子午線断面で見ると二次流れ開口部が径方向に対して傾斜しているこれらの角度範囲により、遠心圧縮機の安定的な作動範囲が、特にさらに減少された搬送量を提供するためかつ吸入容量を拡張するために、特に好ましく拡張され得る。
【００１０】
本発明の好ましいさらなる発展は、従属請求項及び以下の説明から得られる。本発明の例示的な実施形態は、図面に限定されることなく図面を用いて、より詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による遠心圧縮機の概略的な子午線断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明による遠心圧縮機１０の好ましい例示的な実施形態からの抜粋を用いた断面図を示す。
【００１３】
遠心圧縮機１０は、複数の運動ブレード１２を有する回転インペラ１１を備えている。さらに、遠心圧縮機１０は、固定ハウジング１３を備えている。遠心圧縮機１０のハウジング１３は、圧縮される媒体のためのメイン流路１４を規定し、これにより、圧縮される媒体をメイン流路１４を介してインペラ１１に向かって導く。メイン流路１４の外部では、ハウジング１３が、二次流れチャンバ１５を規定している。環状ウェブとしても説明される輪郭壁部１６が、二次流れチャンバ１５からメイン流路１４を画定している。
【００１４】
二次流れチャンバ１５は、インペラ１１の上流のセクションからインペラ１１の領域内まで延在している。従って、図１は、インペラ１１の上流には、第１の二次流れ開口部１７が形成され、二次流れチャンバ１５は、第１の二次流れ開口部１７を介して、圧縮される媒体の流れ方向で見るとインペラ１１の上流のメイン流路１４に接続されていることを示している。第２の二次流れ開口部１８が、インペラ１１の領域内に形成され、二次流れチャンバ１５は、第２の二次流れ開口部１８を介して、インペラ１１の領域内のメイン流路１４に接続されている。
【００１５】
ストラット１９が、二次流れチャンバ１５内で延在している。ストラット１９により、輪郭壁部１６がハウジング１３に接続されている。
【００１６】
二次流れチャンバ１５をインペラ１１の領域内のメイン流路１４に接続する当該二次流れ開口部１８は、本発明によれば、子午線断面で見ると、径方向Ｒに対して斜めにセットされている。
【００１７】
子午線断面で見ると、二次流れチャンバ１５をインペラ１１の領域内のメイン流路１４に接続する二次流れ開口部１８は、径方向Ｒと角度αを囲んでいる。この角度αは、１０°から８０°の間、好ましくは１０°から７０°の間、特に好ましくは２０°から７０°の間、最も好ましくは２０°から６０°の間である。
【００１８】
本発明の特に好ましい実施形態では、角度αは、２５°±１５°、優先的には２５°±１０°、さらに優先的には２５°±５°に等しい。
【００１９】
本発明による実施形態、すなわち二次流れチャンバ１５をインペラの領域内のメイン流路１４に接続する二次流れ開口部１８を通じて、以下の利点が達成され得る。
【００２０】
遠心圧縮機のサージ限界に近づくと、二次流れチャンバ１５の領域での、遠心圧縮機内で圧縮される媒体の再循環が、都合がよい。図１では、矢印Ｉが、二次流れチャンバ１５を通じた作動媒体の再循環を可視化しており、すなわち、インペラ１１の領域での二次流れ開口部１８から、メイン流れの流れ方向と反対にインペラ１１の上流の二次流れ開口部１７に向かう再循環を可視化しており、メイン流れの流れ方向は、図１において矢印ＩＩＩによって可視化されている。
【００２１】
遠心圧縮機の容量限界又はチョーク限界に近づくと、二次流れチャンバ１５を通るバイパス流れが、都合がよく、このようなバイパス流れは、図１において矢印ＩＩによって可視化されている。このバイパス流れＩＩは、チョーク限界又は容量限界の領域での高い搬送量を提供するために機能し、インペラ１１の上流の二次流れ開口部１７からインペラ１１の領域内の二次流れ開口部１８に向かって向けられている。このバイパス流れＩＩは、ほとんど絞り効果なく、メイン流れに供給される。従って、サージ限界が拡張され得るだけでなく、容量限界又はチョーク限界も拡張され得る。
【００２２】
これに起因して、遠心圧縮機の作動範囲は、結果的に、実質的に拡張される。本発明による遠心圧縮機を利用するターボチャージャーでは、効率が高められ得る。さらに、負荷切替中のより早い応答挙動が実現され得る。
【００２３】
インペラ１１の領域での、ハウジング１３へ及び輪郭壁部１６への二次流れ開口部１８の移行輪郭は、鋭利な縁部で又は丸みをおびて実現され得る。
【００２４】
二次流れ開口部１８は、優先的には、周方向において広がるスロットとして実現される。
【符号の説明】
【００２５】
１０  遠心圧縮機、１１  インペラ、１２  運動ブレード、１３  ハウジング、１４  メイン流路、１５  二次流れチャンバ、１６  輪郭壁部、１７  二次流れ開口部、１８  二次流れ開口部、１９  ストラット
【図１】
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【外国語明細書】
2019094897000001.pdf