离心压缩机以及涡轮增压器制造技术

本发明专利技术提供一种离心压缩机以及涡轮增压器。在离心压缩机中，外壳具有：涡旋部，其在叶轮的外周侧形成涡旋流路；扩散器部，其形成将由叶轮压缩的压缩空气向涡旋流路供给的扩散器流路。扩散器部包括：第一扩散器部，其属于叶轮周向的角度范围之中、包括涡旋部的舌部的角度位置的第一角度范围；第二扩散器部，其属于叶轮周向的角度范围之中、在涡旋流路的流动方向中第一角度范围的下游侧的第二角度范围，第二扩散器部的外径(R2)沿着以叶轮的旋转中心为中心的基准圆而被规定。第一角度范围内的第一扩散器部的外径(R1)小于第二角度范围内的第二扩散器部的外径(R2)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】离心压缩机以及涡轮增压器
本公开涉及离心压缩机以及涡轮增压器。
技术介绍
在车辆用或者船舶用涡轮增压器的压缩机部等应用的离心压缩机通过叶轮的旋转，向流体提供动能而向径向外侧排出流体，利用离心力而使压力上升。对于相关的离心压缩机，在广泛的运行范围内要求高压比与高效化，因而进行了各种设计。作为现有技术，例如在专利文献1中，公开了以减少发生压力脉动为目的的离心压缩机。专利文献1所记载的离心压缩机具有螺旋状壳体与扩散器，扩大该移动区域或舌部所处区域的扩散器的半径，以减少螺旋状壳体的移动区域或舌部所处区域的负压区域。现有技术文献专利文献专利文献1：(日本)特表2010-529358号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题图10是与比较例的离心压缩机的旋转轴垂直的概要剖视图。在图10所示的比较例中，扩散器部010在轴向观察为圆形，扩散器部010的外周缘010E与叶轮的旋转中心O的距离R一定，不依赖于周向位置。通常，在离心压缩机的小流量工作点，涡旋流路004内的流体从涡旋流路的涡旋起点004a至涡旋终点004b为减速流体，涡旋起点的压力低于涡旋终点的压力。因此，在涡旋流路中，在舌部012的角度位置产生从涡旋终点向涡旋起点的再循环流体fc。上述再循环流体作为主流体被急剧吸入流路连接部的结果是发生分离，所以是产生高损失的主要原因之一。另外，根据本专利技术者的见解，如图11及图12A～图12C所示，来自扩散器出口08a的流体fd沿涡旋流路004的流路壁形成回旋流，因此，在由比较例的圆形剖面形状形成的涡旋流路的涡旋起点004a处，来自扩散器出口的流体偏向于涡旋流路的流路剖面之中的外周侧区域Do(在图11及图12A～图12C所示的例子中，当使舌部12的角度位置为θ＝0度，使相对于舌部12的角度位置朝向下游侧的角度位置为θ时，在θ＝0度的角度位置以及θ＝15度的角度位置，来自扩散器出口的流动偏向于区域Do)。因此，如图13所示，在涡旋流路的涡旋起点，再循环流体fc容易流入未充满来自扩散器出口的流体的内周侧区域Di，这是使再循环流体的流量增加而使伴随再循环流体的损失增加的主要原因。专利文献1中虽然表示了以减少发生压力脉动为目的的离心压缩机的结构，但未公开用来抑制舌部附近的再循环流体的离心压缩机的结构。本专利技术是鉴于上述问题而提出的，目的在于提供一种能够通过减少伴随再循环流体的损失来提高压缩机性能的离心压缩机、以及具有该离心压缩机的涡轮增压器。用于解决技术问题的技术方案(1)本专利技术的至少一个实施方式的离心压缩机是具有叶轮、以及收纳所述叶轮的外壳的离心压缩机，所述外壳具有：涡旋部，其在所述叶轮的外周侧形成涡旋流路；扩散器部，其形成将由所述叶轮压缩的压缩空气向所述涡旋流路供给的扩散器流路；所述扩散器部包括：第一扩散器部，其属于所述叶轮的周向的角度范围之中包括所述涡旋部的舌部的角度位置的第一角度范围；第二扩散器部，其属于所述叶轮的周向的角度范围之中所述涡旋流路中的流动方向上的所述第一角度范围的下游侧的第二角度范围，所述第二扩散器部的外径R2沿以所述叶轮的旋转中心为中心的基准圆被规定；所述第一角度范围内的所述第一扩散器部的外径R1小于所述第二角度范围内的所述第二扩散器部的外径R2。根据上述(1)所述的离心压缩机，因为包括涡旋流路的舌部的角度位置的第一角度范围内的第一扩散器部的外径R1小于第一角度范围下游侧的第二角度范围内的第二扩散器部的外径R2，所以容易使第一角度范围的涡旋流路的流路剖面相对于第二角度范围的涡旋流路的流路剖面，在叶轮的径向上向内侧偏移。因此，能够将从第一角度范围的扩散器流路流向涡旋流路的扩散器出口流体容易地向下游侧的流路剖面的内周侧(径向内侧)区域引导。因此，与上述比较例(一种离心压缩机，其扩散器部的外周缘在轴向观察具有圆形形状，扩散器部的外径与周向位置无关而一定)进行比较，在涡旋流路的舌部附近的涡旋起点，容易使扩散器出口流体到达流路剖面的内周侧区域的角度位置(内周侧区域中的扩散器出口流体的质量流量达到一定程度的水准的角度位置)接近舌部的角度位置。由此，能够有效抑制上述技术问题、即扩散器出口流体偏向于涡旋流路的涡旋起点的外周侧区域。因此，与上述比较例相比，因为再循环流体难以进入涡旋流路的内周侧区域，所以能够抑制再循环流体的产生，抑制产生伴随再循环流体的损失。另外，通过抑制再循环流体的产生，能够减小所需要的涡旋流路的流路剖面面积，能够使涡旋部小型化。需要说明的是，再循环流体倾向于聚集在涡旋流路的剖面内的中心部，关于产生限制压缩机低风量侧的工作界限的喘振，已知从低能量流体聚集的涡旋剖面内中心部产生回流。关于这一点，根据上述实施方式，因为通过使属于包括舌部的角度位置的第一角度范围的第一扩散器部的外径小于属于第一角度范围下游侧的第二角度范围的第二扩散器部的外径，能够抑制再循环流体的产生，因此，能够使涡旋流路4的剖面内的能量分布均匀，也能够有助于改善喘振特性(广域化)。(2)在几种实施方式中，基于上述(1)所述的离心压缩机，所述涡旋部构成为，使所述第一角度范围内的所述涡旋流路的流路剖面的重心与所述叶轮的旋转中心的距离Ra小于所述第二角度范围内的所述涡旋流路的流路剖面的重心与所述叶轮的旋转中心的距离Rb。根据上述(2)所述的离心压缩机，基于上述(1)所述的离心压缩机，因为第一角度范围的涡旋流路的流路剖面相对于第二角度范围的涡旋流路的流路剖面，在叶轮的径向上向内侧偏移，所以能够将从包括舌部的角度位置的第一角度范围的扩散器流路流向涡旋流路的扩散器出口流体更容易向下游侧的流路剖面的内周侧(径向内侧)区域引导。由此，能够有效抑制再循环流体的产生。(3)在几种实施方式中，基于上述(1)或者(2)所述的离心压缩机，所述叶轮的周向的所述舌部的角度位置上的所述第一扩散器部的外径R1与所述第二角度范围内的所述第二扩散器部的外径R2满足0.8R2＜R1＜R2。通常，如果减小扩散器部的外径(缩短扩散器流路)，则扩散器流路中的流速的下降量减少，流体以较大的流速流入涡旋流路。关于这一点，通过如上述(3)所述满足0.8R2＜R1＜R2来构成扩散器部，能够抑制由于缩小第一扩散器部的外径R1而引起的流向涡旋流路的流体的流入速度增大的影响，并且通过减少伴随再循环流体的损失，能够有效地提高离心压缩机的效率。(4)在几种实施方式中，基于上述(1)至(3)中任一项所述的离心压缩机，所述叶轮的周向的所述舌部的角度位置为0度时，所述第一角度范围包含在－90度至90度的角度范围内。根据上述(4)所述的离心压缩机，通过在涡旋流路4的舌部12的角度位置附近的角度范围(－90度至90度)内缩小第一扩散器部14的外径R1，能够使在舌部的角度位置附近的从扩散器流路流向涡旋流路的扩散器出口流体更易于向下游侧的流路剖面的内周侧(径向内侧)区域引导。由此，能够有效地抑制再循环流体的产生。(5)在几种实施方式中，基于上述(4)所述的离心压缩机，所述第一角度范围包含在－45度至45度的角度范围内。根据上述(5)所述的离心压缩机，通过在涡旋流路4的舌部12的角度位置附近的角度范围(－40度至45度)缩小第一扩散器部14的外径R1，能够使在舌部的角度位置附近的从扩散器流路流向涡旋流路的扩散器出口本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离心压缩机，具有叶轮及外壳，其特征在于，所述外壳具有：涡旋部，其在所述叶轮的外周侧形成涡旋流路；扩散器部，其形成将由所述叶轮压缩的压缩空气向所述涡旋流路供给的扩散器流路；所述扩散器部包括：第一扩散器部，其属于所述叶轮的周向的角度范围之中包括所述涡旋部的舌部的角度位置的第一角度范围；第二扩散器部，其属于所述叶轮的周向的角度范围之中所述涡旋流路中的流动方向上的所述第一角度范围的下游侧的第二角度范围，所述第二扩散器部的外径R2沿以所述叶轮的旋转中心为中心的基准圆被规定；所述第一角度范围内的所述第一扩散器部的外径R1小于所述第二角度范围内的所述第二扩散器部的外径R2。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种离心压缩机，具有叶轮及外壳，其特征在于，所述外壳具有：涡旋部，其在所述叶轮的外周侧形成涡旋流路；扩散器部，其形成将由所述叶轮压缩的压缩空气向所述涡旋流路供给的扩散器流路；所述扩散器部包括：第一扩散器部，其属于所述叶轮的周向的角度范围之中包括所述涡旋部的舌部的角度位置的第一角度范围；第二扩散器部，其属于所述叶轮的周向的角度范围之中所述涡旋流路中的流动方向上的所述第一角度范围的下游侧的第二角度范围，所述第二扩散器部的外径R2沿以所述叶轮的旋转中心为中心的基准圆被规定；所述第一角度范围内的所述第一扩散器部的外径R1小于所述第二角度范围内的所述第二扩散器部的外径R2。2.如权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，所述涡旋部构成为，使所述第一角度范围内的所述涡旋流路的流路剖面的重心与所述叶轮的旋转中心的距离Ra小于所述第二角度范围内的所述涡旋流路的流路剖面的重心与所述叶轮的旋转中心的距离Rb。3.如权利要求1或2所述的离心压缩机，其特征在于，所述叶轮的周向的所述舌部的角度位置上的所述第一扩散器部的外径R1与所述第二角度范围内的所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：岩切健一郎，富田勋，
申请(专利权)人：三菱重工发动机和增压器株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP