具有支撑件的压缩机叶轮制造技术

在本公开的一个方面中，公开了一种压缩机叶轮，其包括主体、多个叶片以及一个或多个支撑件。例如，支撑件为压缩机叶轮增加强度并且可以被配置为肋部。主体具有可包括叶片的第一面(例如外面或前面)以及可包括支撑件的第二面(例如内面或后面)。支撑件可以包括在压缩机叶轮的旋转方向中向前弯曲的弧形构造。

【技术实现步骤摘要】
具有支撑件的压缩机叶轮相关申请的交叉引用本申请要求于2017年2月22日提交的美国临时专利申请序列号62/462,070的权益和优先权，其全部内容通过引用结合于此。
技术介绍
在强制引入装置(例如用于内燃机的涡轮增压器或超级增压器)中的压缩机叶轮以高速率(例如，高达每秒200,000rpm)加速并且在高速(例如，高达300,000rpm)下以稳定状态旋转，这可使压缩机叶轮承受高应力。例如，在加速期间，当转矩从驱动轴径向向外传递通过压缩机叶轮时，叶轮可能承受较高的扭转载荷以及由此较高的应力(例如剪切应力)。更具体地，当压缩机叶轮的内部区域在外部区域之前移动时，应力(即剪切应力)产生，并且当转矩径向向外传递时构建在包括压缩机的材料中。传统的压缩机叶轮通常由金属材料制成并且具有实心主体，其中金属材料在轴向方向中从第一面(例如，外面或前面)连续地延伸到第二面(例如，内面或后面)。在已知的压缩机叶轮中，第一(外)面通常是弯曲的并且包括多个叶片，而第二(内)面通常是平面的和/或轴向远离第一面延伸。这种构造(即材料和结构)允许传统的压缩机叶轮在加速期间分配和管理扭转载荷和应力。包括复合材料(例如，由复合材料形成的)压缩机叶轮可以提供优于金属压缩机叶轮的各种优点，诸如例如减小的质量和减小的惯性矩，这可以便于更快的响应和/或允许减小马达尺寸(例如，在电动马达驱动的强制引入装置中)。然而，复合压缩机叶轮可能承受不同强度的考虑。本公开通过提供复合压缩机叶轮来解决该问题，该复合压缩机叶轮包括加强支撑件以增加结构刚度以及复合压缩机叶轮承受加速期间产生的扭转载荷和应力的能力。
技术实现思路
在本公开的一个方面中，公开了一种压缩机叶轮，其包括主体、多个叶片以及一个或多个支撑件。例如，支撑件为压缩机叶轮增加强度并且可以被配置为肋部。主体具有可包括叶片的第一面(例如外面或前面)以及可包括支撑件的第二面(例如内面或后面)。支撑件可以包括在压缩机叶轮的旋转方向中向前弯曲的弧形构造。在某些实施例中，主体、叶片和支撑件可以一体地形成。例如，主体、叶片和支撑件可以由复合材料(例如玻璃填充尼龙)注射成型。在某些实施例中，叶片可具有从中间区域增加到分别从中间区域径向向内和向外间隔开的内部和外部区域的宽度。在某些实施例中，叶片可具有基本上恒定的宽度(例如，在其大部分径向长度上)。在某些实施例中，支撑件可以在轴向方向中朝向主体的后面的后表面移动的厚度上增加。在某些实施例中，支撑件可以具有到主体的后面的倒角过渡部，其可以在其大部分径向长度上具有基本上恒定的半径。在某些实施例中，每个支撑件的径向内端可相对于轴线偏移。在某些实施例中，压缩机叶轮可包括具有轴联接件的轮毂，该轴联接件从主体的后面径向向后突出。在某些实施例中，轮毂和轴联接件可以与主体一体地形成。在某些实施例中，每个支撑件的后缘可以与轮毂切向定位。在某些实施例中，轮毂的端部可以具有限定与旋转轴线垂直地横跨轮毂延伸的最小径向尺寸的直径。在某些实施例中，每个支撑件的后缘可以与由轮毂的端部限定的直径切向地定位。在某些实施例中，每个支撑件的前缘可以与相邻支撑件的后缘相交。在某些实施例中，轮毂的直径可以与一个或多个支撑件的前缘和一个或多个支撑件的后缘相交。在某些实施例中，前缘可以相对于轴线偏移。在某些实施例中，每个支撑件的前缘和后缘可以与轮毂切向地但是在相反的方向中定位。在某些实施例中，叶片可在与支撑件的曲率方向相反的方向中弯曲。在某些实施例中，主体可以在其后表面上包括位于相邻支撑件之间的一个或多个空腔。在某些实施例中，压缩机叶轮可结合到诸如排气驱动涡轮增压器的强制引入装置中。在本公开的另一方面中，公开了一种压缩机叶轮，该压缩机叶轮包括具有相对的第一面和第二面的主体，以及被配置和设定尺寸为用于与轴机械连接以便于压缩机叶轮围绕旋转轴线旋转的轮毂。压缩机叶轮还包括在主体的第一面上包括并从轮毂径向向外延伸的多个叶片，以及在主体的第二面上包括的多个支撑件。每个支撑件包括邻近轮毂定位的第一端以及与第一端径向间隔开的相对的第二端(即，在某些实施例中，支撑件可从轮毂径向向外延伸)。支撑件被配置和设定尺寸为在加速期间横跨压缩机叶轮的主体径向向外传递转矩以减少主体中的应力。在某些实施例中，主体、叶片和支撑件可以一体地形成。在某些实施例中，压缩机叶轮可以由复合材料(例如玻璃填充尼龙)形成。在某些实施例中，支撑件中的每一个可以包括邻近轮毂定位的第一端以及与第一端径向间隔开的相对的第二端。在这种实施例中，支撑件中的每一个可以是弧形构造并且可以从第一端到第二端弯曲。例如，支撑件可以对应于压缩机叶轮的旋转方向从第一端到第二端弯曲。在某些实施例中，叶片可以包括弧形构造，并且可以在与支撑件相反的方向中弯曲。在某些实施例中，支撑件可各自限定相对于旋转轴线正交延伸的厚度。厚度可以在支撑件的第一端和第二端之间恒定或可变。例如，支撑件可以各自包括邻近支撑件的第一端的第一部分、邻近支撑件的第二端的第二部分，以及位于第一部分和第二部分之间的中间部分，其中第一部分限定第一厚度，第二部分限定第二厚度，并且第三部分限定小于第一厚度和第二厚度的第三厚度。在某些实施例中，支撑件可各自限定与旋转轴线相交的中心线。然而，可替代地，支撑件可以各自限定偏离旋转轴线的中心线，由此支撑件从轮毂切向延伸。在某些实施例中，支撑件可各自包括与旋转轴线间隔开第一径向距离的前缘以及与旋转轴线间隔开小于第一径向距离的第二径向距离的后缘。在某些实施例中，支撑件可以被配置、设定尺寸和定位成使得每个支撑件的前缘与相邻支撑件的后缘相交。在本公开的另一方面中，公开了一种压缩机叶轮，其包括具有相对的第一面和第二面(例如，外面/前面和内面/后面)的主体、在第一面上包括的多个叶片，以及在第二面上包括的多个支撑件。压缩机叶轮的主体还包括轮毂，该轮毂被配置和设定尺寸为用于与轴机械连接，以便于压缩机叶轮围绕旋转轴线旋转。在某些实施例中，叶片可从轮毂径向向外延伸并且可在第一方向(例如，对应于压缩机叶轮的旋转方向)中弯曲，而支撑件可从轮毂径向向外延伸并且可以在与第一方向相反的第二方向中弯曲。支撑件中的每一个限定相对于旋转轴线正交延伸的厚度。在某些实施例中，每个支撑件的厚度在其第一端和第二端之间可以是恒定的。然而，可替代地，每个支撑件的厚度可以变化。例如，在某些实施例中，支撑件可各自包括邻近支撑件的第一端的第一部分、邻近支撑件的相对的第二端的第二部分，以及在第一部分和第二部分之间定位的中间部分，其中第一部分限定第一厚度，第二部分限定第二厚度，并且第三部分限定小于第一厚度和第二厚度的第三厚度。在本公开的另一方面中，公开了一种压缩机叶轮，其包括具有相对的第一面和第二面(例如，外面/前面和内面/后面)的主体、在第一面上包括的多个叶片，以及在第二面上包括的多个支撑件。压缩机叶轮的主体还包括轮毂，该轮毂被配置和设定尺寸为用于与轴机械连接，以便于压缩机叶轮围绕旋转轴线旋转。在某些实施例中，支撑件中的每一个可以限定偏离旋转轴线的中心线，由此支撑件从轮毂切向地延伸。在某些实施例中，支撑件可各自包括与旋转轴线间隔开第一径向距离的前缘以及与旋转轴线间隔开小于第一径向距离的第二径向距离的后缘。在这种实施例中，每个支撑件的前缘可以与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压缩机叶轮，包括：具有相对的第一面和第二面的主体，以及被配置和设定尺寸为用于与轴机械连接以便于所述压缩机叶轮围绕旋转轴线旋转的轮毂；在所述主体的所述第一面上包括的多个叶片，所述叶片从所述轮毂径向向外延伸；以及在所述主体的所述第二面上包括的多个支撑件，所述支撑件中的每一个包括邻近所述轮毂定位的第一端以及与所述第一端径向间隔开的相对的第二端，所述支撑件被配置和设定尺寸为在所述压缩机叶轮加速期间横跨所述主体径向向外传递转矩以减少所述主体中的应力。

【技术特征摘要】
2017.02.22 US 62/462070;2018.02.19 US 15/8990371.一种压缩机叶轮，包括：具有相对的第一面和第二面的主体，以及被配置和设定尺寸为用于与轴机械连接以便于所述压缩机叶轮围绕旋转轴线旋转的轮毂；在所述主体的所述第一面上包括的多个叶片，所述叶片从所述轮毂径向向外延伸；以及在所述主体的所述第二面上包括的多个支撑件，所述支撑件中的每一个包括邻近所述轮毂定位的第一端以及与所述第一端径向间隔开的相对的第二端，所述支撑件被配置和设定尺寸为在所述压缩机叶轮加速期间横跨所述主体径向向外传递转矩以减少所述主体中的应力。2.根据权利要求1所述的压缩机叶轮，其中所述主体、所述叶片和所述支撑件一体地形成。3.根据权利要求2所述的压缩机叶轮，其中所述压缩机叶轮由复合材料形成。4.根据权利要求3所述的压缩机叶轮，其中所述压缩机叶轮由玻璃填充尼龙形成。5.根据权利要求1所述的压缩机叶轮，其中所述支撑件中的每一个包括弧形构造并且从所述第一端到所述第二端弯曲。6.根据权利要求5所述的压缩机叶轮，其中所述支撑件对应于所述压缩机叶轮的旋转方向从所述第一端到所述第二端弯曲。7.根据权利要求6所述的压缩机叶轮，其中所述叶片包括弧形构造并在与所述支撑件相反的方向中弯曲。8.根据权利要求6所述的压缩机叶轮，其中所述支撑件各自限定相对于所述旋转轴线正交延伸的厚度，所述厚度在所述第一端和所述第二端之间恒定。9.根据权利要求6所述的压缩机叶轮，其中所述支撑件各自限定相对于所述旋转轴线正交延伸的厚度，所述厚度在所述第一端和所述第二端之间变化。10.根据权利要求9所述的压缩机叶轮，其中所述支撑件各自包括邻近所述支撑件的所述第一端的第一部分，邻近所述支撑件的所述第二端的第二部分，以及定位在所述第一部分和所述第二部分之间的中间部分，所述第一部分限定第一厚度，所述第二部分限定第二厚度，并且所述第三部分限定小于所述第一厚度和所述第二厚度的第三厚度。11.根据权利要求5所述的压缩机叶轮，其中所述支撑件各自限定与所述旋转轴线相交的中心线。12.根据权利要求5所述的压缩机叶轮，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·尼克松，T·帕尔默怀特，
申请(专利权)人：博格华纳公司，
类型：发明
国别省市：美国,US