用于涡轮增压器的可调TRIM的离心式压缩机制造技术

本发明专利技术公开了一种用于涡轮增压器的离心式压缩机，该离心式压缩机包括用于压缩机的空气入口的入口调节机构，该入口调节机构可操作以便在空气入口的打开位置与关闭位置之间移动。入口调节机构包括多个轮叶，该多个轮叶形成为环形段并且设置在空气入口周围，并且其每一个能够通过空气入口壁中的槽周向地且径向地向内移动以便形成孔口，该孔口具有相对于该入口的标称直径减小的直径。入口调节机构从打开位置向关闭位置的移动能有效地使压缩机的喘振线移动至更低的流率。

【技术实现步骤摘要】
用于涡轮增压器的可调TRIM的离心式压缩机
本公开内容涉及诸如用在涡轮增压器中的离心式压缩机，并且更具体地涉及能够对于不同运行状况调节有效入口面积或有效入口直径的离心式压缩机。
技术介绍
废气驱动式涡轮增压器是与内燃机协同使用的装置，以用于通过压缩空气来增加发动机的功率输出，所述空气被输送到发动机的进气口以便在发动机中与燃料混合并燃烧。涡轮增压器包括安装在轴的一端上的位于压缩机壳体中的压缩机叶轮，以及安装在轴的另一端上的位于涡轮机壳体中的涡轮机叶轮。通常，涡轮机壳体与压缩机壳体分开形成，并且还有连接在涡轮机壳体和压缩机壳体之间的另一中心壳体以用于容纳轴的轴承。涡轮机壳体限定大体环形的腔室，该腔室环绕涡轮机叶轮并接收来自发动机的废气。涡轮机组件包括从该腔室引导至涡轮机叶轮中的喷嘴。废气通过喷嘴从该腔室流至涡轮机叶轮，并且涡轮机叶轮由废气驱动。因此，涡轮机从废气中汲取动力并驱动压缩机。压缩机通过压缩机壳体的入口接收周围空气，并且空气被压缩机叶轮压缩，然后从壳体排出到发动机进气口。涡轮增压器通常采用离心式（也被称为“径向式”）压缩机叶轮，因为离心式压缩机能够在紧凑的结构中实现相对高的压力比。用于压缩机的吸入空气在离心式压缩机叶轮的进口段部分处在大体轴向方向上被接收，并且在叶轮的出口段部分处在大体径向方向上被排出。来自叶轮的压缩空气被输送到蜗壳，并且空气从蜗壳被供应到内燃机的入口。压缩机的运行范围是涡轮增压器总体性能的重要方面。运行范围由压缩机的运行特性图上的喘振线（surgeline）和阻塞线（chokeline）大体界定。压缩机特性图通常展现为竖直轴上的压力比（排出压力Pout除以入口压力Pin）对比水平轴上的折算质量流率。压缩机特性图上的阻塞线位于高流率处并且表示在压力比范围上的最大质量流率点的轨迹；也就是，对于阻塞线上的给定点，不可能在维持相同压力比的同时增加流率，因为在压缩机中发生了流动阻塞状况。喘振线位于低流率处并且表示在无喘振的情况下在压力比范围上的最小质量流率点的轨迹；也就是，对于喘振线上的给定点，在不改变压力比的情况下减小流率或者在不改变流率的情况下增加压力比将导致喘振发生。喘振是流动不稳定性，其通常发生在压缩机叶片迎角变得过大以致于在压缩机叶片上出现显著的流动分离的时候。在喘振期间能够发生压力脉动和回流。在用于内燃机的涡轮增压器中，压缩机喘振可能发生在发动机运行在高负载或高扭矩和低发动机转速的时候，或者发生在发动机运行在低速下并且存在高水平的废气再循环（EGR）的时候。喘振还能够出现在发动机从高速状态突然减速的时候。扩大压缩机的无喘振运行范围以便降低流率是压缩机设计中经常寻求的目标。
技术实现思路
本公开内容描述了用于离心式压缩机的机构和方法，该机构和方法使得压缩机的喘振线能够选择性地移动至左侧（即，在给定的压力比下使喘振延迟至更低的流率）。本文中描述的一个实施例包括具有如下特征的涡轮增压器：涡轮机壳体和涡轮机叶轮，该涡轮机叶轮安装在涡轮机壳体中并且连接至可旋转的轴以用于与该轴一起旋转，涡轮机壳体接收废气并且将废气供应至涡轮机叶轮；离心式压缩机组件，该离心式压缩机组件包括压缩机壳体和压缩机叶轮，该压缩机叶轮安装在压缩机壳体中并且连接至可旋转的轴以用于与轴一起旋转，压缩机叶轮具有轮叶并且限定进口段部分，压缩机壳体具有限定用于将空气大体轴向地引导至压缩机叶轮中的空气入口的空气入口壁，压缩机壳体进一步限定用于接收从压缩机叶轮大体径向向外地排出的压缩空气的蜗壳；以及压缩机入口调节机构，该压缩机入口调节机构设置在压缩机壳体的空气入口中并且能够在打开位置与关闭位置之间移动，入口调节机构包括设置在空气入口周围的多个轮叶，每个轮叶包括完整的360°环的一部分，轮叶的每一个能够通过围绕压缩机的旋转轴线的旋转运动同时相对于所述旋转轴线的径向运动的组合式运动而移动，轮叶通过空气入口壁中的槽移动至关闭位置以便形成具有相对于入口的标称直径减小的直径的孔口。根据一个实施例，每个轮叶包括具有圆弧形状的径向内边缘，轮叶被构造成使得在入口调节机构的关闭位置中径向内边缘共同使孔口形成为基本上圆形。在一个实施例中，入口调节机构包括独立式筒体，该独立式筒体包括第一环形端板和第二环形端板，第一环形端板和第二环形端板是静止的并且轴向地间隔分开，并且轮叶设置在所述端板之间。该筒体设置在由压缩机壳体限定的环形空间中。该环形空间能够被限定在压缩机壳体的主要部分与单独的入口管件之间，该单独的入口管件形成压缩机的空气入口的大部分。该入口管件被接收在容器中，该容器被限定在压缩机壳体的主要部分中。根据替代实施例，入口调节机构具有非筒体形式，其中，第一端板的功能由压缩机壳体的整体部分来执行，并且第二端板的功能由入口管件的整体部分来执行。根据一个实施例，入口调节机构进一步包括同步环（unisonring），该同步环能够围绕压缩机的旋转轴线旋转。轮叶的每一个包括一对周向隔开的第一销，该第一销从轮叶的第一面朝向同步环突出。同步环包括多对第一导槽，所述第一导槽的每一对用于一个轮叶，并且每个轮叶的第一销接合在同步环中的所述第一导槽的对应对中。第一导槽的每一个遵循沿着第一周向方向径向向外前进的路径。每个轮叶进一步包括一对周向隔开的第二销，该第二销从轮叶的第二面突出。能够作为第二端板的静止构件或者替代地在该机构的非筒体形式的情况中的入口管件包括多对第二导槽，所述第二导槽中的每一对用于一个轮叶，并且每个轮叶的第二销接合在所述第二导槽的对应对中。第二导槽的每一个遵循沿着所述第一周向方向径向向内前进的路径。第一导槽和第二导槽在交叉点处彼此交叉，该交叉点位于圆上，该圆从压缩机的旋转轴线起的半径随着同步环的旋转位置而变化。因此，同步环在第一周向方向上的旋转使得每个轮叶沿着第二导槽移动并且因此随着轮叶在所述第一周向方向上移动而径向向内移动。相反地，同步环在相反的第二周向方向上的旋转使得每个轮叶沿着第二导槽移动并且因此随着轮叶在所述第二周向方向上移动而径向向外移动。附图说明因此已经概括地描述了本专利技术，现在将参照附图，附图不一定按照比例绘制，并且其中：图1是根据本专利技术的一个实施例的涡轮增压器的端视图，其从涡轮增压器的压缩机端轴向地看向涡轮机端，其中，入口调节机构处于打开位置；图2是沿着图1的线2-2截取的涡轮增压器的横截面图；图3是图2的涡轮增压器的压缩机部分的部分分解图；图4是根据本专利技术的实施例的入口调节机构的透视图，其在大体上从该机构的前侧朝着后侧观察，示出了处于打开位置的机构；图5是图4的入口调节机构的分解图；图5A是图4的入口调节机构的侧立视图；图5B是沿着图5A中的线5B-B截取的横截面图；图6是类似于图4的视图，其示出了处于关闭位置的入口调节机构；图7是图6的入口调节机构的分解图；以及图8是如在图1中的涡轮增压器的端视图，但入口调节机构处于关闭位置。具体实施方式现在将参考附图在下文中更加充分地描述本专利技术，其中示出了本专利技术的一些实施例，但不是所有实施例。事实上，这些专利技术可以以许多不同的形式实施但不应被解释为限于本文中陈述的实施例；相反地，这些实施例被提供以便该公开内容将满足适用的法律要求。相同的附图标记始终表示相同的元件。在图1中的轴向端视图中图示了根据本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涡轮增压器，所述涡轮增压器包括：涡轮机壳体和涡轮机叶轮，所述涡轮机叶轮安装在所述涡轮机壳体中并且连接至可旋转的轴以用于与所述轴一起旋转，所述涡轮机壳体接收废气并且将所述废气供应至所述涡轮机叶轮；离心式压缩机组件，所述离心式压缩机组件包括压缩机壳体和压缩机叶轮，所述压缩机叶轮安装在所述压缩机壳体中并且连接至所述可旋转的轴以用于与所述轴一起旋转，所述压缩机叶轮具有轮叶并且限定进口段部分，所述压缩机壳体具有空气入口壁，所述空气入口壁限定用于将空气大体轴向地引导至所述压缩机叶轮中的空气入口，所述压缩机壳体进一步限定蜗壳，所述蜗壳用于接收从所述压缩机叶轮大体径向向外排出的压缩空气；以及压缩机入口调节机构，所述压缩机入口调节机构设置在所述压缩机壳体的所述空气入口中并且能够在打开位置与关闭位置之间移动，入口调节机构包括围绕所述空气入口设置的多个轮叶，每个轮叶包括完整的360°环的一部分，所述轮叶的每一个能够通过围绕所述压缩机的轴线的旋转运动同时相对于所述轴线的径向运动的组合式运动而移动，当所述轮叶处于所述关闭位置时，所述轮叶通过所述空气入口壁中的槽向内移动以便形成具有相对于所述入口的标称直径减小的直径的孔口。...

【技术特征摘要】
2017.03.10 US 15/4564031.一种涡轮增压器，所述涡轮增压器包括：涡轮机壳体和涡轮机叶轮，所述涡轮机叶轮安装在所述涡轮机壳体中并且连接至可旋转的轴以用于与所述轴一起旋转，所述涡轮机壳体接收废气并且将所述废气供应至所述涡轮机叶轮；离心式压缩机组件，所述离心式压缩机组件包括压缩机壳体和压缩机叶轮，所述压缩机叶轮安装在所述压缩机壳体中并且连接至所述可旋转的轴以用于与所述轴一起旋转，所述压缩机叶轮具有轮叶并且限定进口段部分，所述压缩机壳体具有空气入口壁，所述空气入口壁限定用于将空气大体轴向地引导至所述压缩机叶轮中的空气入口，所述压缩机壳体进一步限定蜗壳，所述蜗壳用于接收从所述压缩机叶轮大体径向向外排出的压缩空气；以及压缩机入口调节机构，所述压缩机入口调节机构设置在所述压缩机壳体的所述空气入口中并且能够在打开位置与关闭位置之间移动，入口调节机构包括围绕所述空气入口设置的多个轮叶，每个轮叶包括完整的360°环的一部分，所述轮叶的每一个能够通过围绕所述压缩机的轴线的旋转运动同时相对于所述轴线的径向运动的组合式运动而移动，当所述轮叶处于所述关闭位置时，所述轮叶通过所述空气入口壁中的槽向内移动以便形成具有相对于所述入口的标称直径减小的直径的孔口。2.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中，每个轮叶包括具有圆弧形状的径向内边缘，所述轮叶被构造成使得在所述入口调节机构的所述关闭位置中所述径向内边缘共同使所述孔口形成为基本上圆形。3.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中，所述入口调节机构进一步包括同步环，所述同步环能够围绕所述涡轮增压器的旋转轴线旋转，其中，所述轮叶的每一个与所述同步环...

【专利技术属性】
技术研发人员：P维尔曼，H莫塔，S皮斯，A龙巴尔，S图瓦兹，
申请(专利权)人：盖瑞特交通一公司，
类型：发明
国别省市：美国,US