[发明专利]具有叶片和压缩机壁的调整的子午线轮廓的涡轮压缩机

说明书

本发明涉及一种涡轮压缩机(1)，所述涡轮压缩机包括压缩机壳体(2)和具有叶片(5)的压缩机轮(4)，其中所述压缩机轮(4)相对于所述压缩机壳体(2)可旋转地安装，并且通过顶部间隙(7)间隔开，所述顶部间隙位于叶片(5)的没有盖的叶片上边缘和面向所述叶片上边缘的压缩机壳体(2)的压缩机壁(3)之间，其中所述叶片(5)的叶片上边缘以及所述壳体壁(3)分别在其各自的子午线轮廓上具有局部相互配合的至少一个凹口(11、13)和至少一个凸起(10、14)，使得在沿子午面观察时所述顶部间隙(7)在所述凹口(11、13)和所述凸起(10、14)的区域中限定Z形路线。

技术领域

本发明涉及一种涡轮压缩机，所述涡轮压缩机具有压缩机壳体和压缩机轮，所述压缩机轮具有叶片，其中，所述压缩机轮相对于所述压缩机壳体可旋转地安装，并且通过顶部间隙间隔开，所述顶部间隙位于叶片的没有盖的叶片上边缘和面向所述叶片上边缘的压缩机壳体的压缩机壁之间。

背景技术

在根据现有技术的涡轮压缩机中，配备有叶片的压缩机轮相对于固定的压缩机壳体旋转，并产生轴向吸入和径向排放的主气流。在所述压缩机轮的叶片和壳体壁之间设置有顶部间隙，所述顶部间隙被保持得尽可能小并且能够使所述压缩机轮无接触地旋转。所述顶部间隙在所述压缩机轮的子午线面中沿着叶片上边缘和壳体壁延伸，其中所述壳体壁和所述叶片上边缘均具有从轴向吸入侧到径向排放侧的连续的路线。在涡轮压缩机中，从周向方向观察，贯穿旋转轴线延伸的任何面都称为子午线面。

问题在于，在小质量气流的情况下，由在升压-质量气流图表中的恒定转速特征曲线限定压缩机特征曲线，在空气动力学上受到气流的分离极限或收到喘振极限的限制。

发明内容

因此，本发明基于以下目的：在小质量气流下改变涡轮压缩机的压缩机特征曲线，使得气流的分离极限或喘振极限在较小质量气流的方向上改变，并且由此增大涡轮压缩机的工作范围。同时应改善效率和压力积聚。

所述目的通过根据技术方案1的特征组合来实现。

根据本发明提出一种涡轮压缩机，所述涡轮压缩机具有压缩机壳体和压缩机轮，所述压缩机轮具有叶片，其中，所述压缩机轮相对于所述压缩机壳体可旋转地安装，并且通过顶部间隙间隔开，所述顶部间隙位于叶片的没有盖的叶片上边缘和面向所述叶片上边缘的压缩机壳体的压缩机壁之间。所述叶片的叶片上边缘和所述壳体壁在其各自的子午线轮廓上均具有局部相互配合的至少一个凹口和至少一个凸起，使得在沿子午面观察时所述顶部间隙在所述凹口和所述凸起的区域中限定Z形路线。

通过彼此面对的叶片上边缘和壳体壁的特殊设计，在顶部间隙内产生与轴向吸入并径向排出的主气流相反的回流。所述叶片上边缘和壳体壁在连续子午线上观察具有不连续的轮廓，与连续子午线相比，所述不连续的轮廓通过所述叶片上边缘和壳体壁上相互配合的凹口和紧邻的凸起形成。所述顶部间隙的Z形路线由两个横向支腿和连接所述横向支腿的一个连接支腿限定。所述凹口用于构造两个横向支腿，所述凸起形成所述一个连接支腿。

优选地，所述叶片上边缘的凹口的形状与所述壳体壁的凸起互补，并且所述壳体壁上的凹口的形状与所述叶片上边缘的凸起互补，以构造所述顶部间隙的Z形路线。

通过顶部间隙的回流与压缩机轮产生的主气流相反地撞击叶片上边缘或壳体壁的凹口或凸起，由此受到阻挡并流回主气流。因此，获得了用于实现所述目的的有利的流动效果。

凹口或互补的凸起在叶片上边缘或壳体壁上的定位也有利地影响所述效果。压缩机轮从其吸入侧的轴向前边缘到其排放侧的径向后边缘的子午线长度L的值限定在0L1之间。优选且在流体技术方面有利的实施例是壳体壁和叶片上边缘的至少一个凹口以及至少一个凸起在0.3L0.7的范围内，更优选在0.4L0.5的范围内。