离心流体机械的吸气管结构制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种不借助机械性单元而使向叶轮导流的流体在大流量时进行反回旋来提高压力比、在小流量时进行正回旋来避免喘振，且能够确保大的工作范围的离心流体机械的吸气管结构，吸气管结构(10)在具有安装于旋转轴的叶轮(12)和收容叶轮(12)的外壳(4)的离心流体机械(1)中，用于将在与旋转轴线(3)大致正交的方向上流动的流体(f)经由沿旋转轴的轴向突出设置的外壳(4)的吸入管部(4a)而向收容于外壳(4)的叶轮(12)的旋转中心(12a)导流，其中，具备在与旋转轴线(3)大致正交的方向上延伸的流入部(14)和将流入部(14)与外壳(4)的吸入管部(4a)连接的过渡部(16)，存在有如下所述的假想平面(20)，该假想平面(20)与旋转轴线(3)正交且通过流入部(14)的流路截面，并且该假想平面(20)与旋转轴线(3)的交点(22)位于过渡部(16)的内部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】离心流体机械的吸气管结构
本专利技术涉及作为流体机械的一种的离心压缩机、斜流压缩机、离心鼓风机及斜流鼓风机(以下，将它们总称为离心流体机械)的吸气管结构。
技术介绍
在搭载于车辆或船舶的涡轮增压器或涡轮制冷机中使用具备以高速旋转的叶轮并利用离心力使流体升压的离心压缩机。该离心压缩机要求大的工作范围，但是当向离心压缩机导流的流体的流量减少时，喷出压力发生脉动而产生使运转状态变得不稳定的喘振，成为工作极限。由此，在离心压缩机中为了确保大的工作范围，需要减少喘振发生的极限流量。为了减少上述的极限流量，如图13(a)所示，使向叶轮导流的流体在与叶轮的旋转方向相同的方向上回旋(正回旋)是有效的。在此，图13(a)是表示在转速一定的情况下使向叶轮导流的流体正回旋时的压缩机的性能特性的变化的坐标图。从该图13(a)也可知，当使向叶轮导流的流体正回旋时，喘振线向坐标图的左侧移动，喘振发生的极限流量减小。然而，当使向叶轮导流的流体正回旋时，最大流量也下降，因此工作范围自身无法扩展。另一方面，在大流量时，要求高压力比。为了实现高压力比，如图13(b)所示，使向叶轮导流的流体在与叶轮的旋转方向相反的方向上回旋(反回旋)是有效的。在此，图13(b)是表示在转速一定的情况下使向叶轮导流的流体反回旋时的压缩机的性能特性的变化的坐标图。从该图13(b)也可知，当使向叶轮导流的流体反回旋时，性能曲线向坐标图的右上侧移动，压力比提高。然而，当使向叶轮导流的流体反回旋时，喘振线也向坐标图的右侧移动，因此工作范围自身变窄。在专利文献1中公开了一种事先回旋产生装置，其在汽车用涡轮增压器的离心压缩机中，利用促动器等使由空气偏向叶片构成的可变机构工作，由此使向叶轮导流的流体在大流量时能够进行反回旋、在小流量时能够进行正回旋。根据该专利文献1的事先回旋产生装置，如图14所示，在大流量时通过对反回旋流进行导流而能够提高压力比，在小流量时通过对正回旋流进行导流而能够避免喘振。而且，由于工作范围的最大流量也不下降，因此能够确保大的工作范围。【在先技术文献】【专利文献】【专利文献1】日本专利第4464661号公报
技术实现思路
【专利技术要解决的课题】然而，上述的专利文献1的事先回旋产生装置是通过促动器等对可变机构进行操作的机械式的事先回旋产生装置，存在导致装置的大型化或高成本化的问题。尤其是在汽车用的涡轮增压器中，对装置的小型化、低成本化的要求强烈，采用机械性单元并不现实。本专利技术是鉴于这样的现有技术的课题而作出的专利技术，其目的在于提供一种不借助机械性单元而对吸气管的形状等下功夫，由此使向叶轮导流的流体在大流量时进行反回旋来提高压力比、在小流量时进行正回旋来避免喘振，且能够确保大的工作范围的离心流体机械的吸气管结构。【用于解决课题的方案】本专利技术是为了实现上述那样的现有技术的课题及目的而专利技术的，本专利技术的离心流体机械的吸气管结构在具有安装于旋转轴的叶轮和收容该叶轮的外壳的离心流体机械中，用于将在与所述旋转轴的轴向大致正交的方向上流动的流体，经由沿所述旋转轴的轴向突出设置的所述外壳的吸入管部而向收容于所述外壳的叶轮的旋转中心导流，所述离心流体机械的吸气管结构的特征在于，具备在与所述旋转轴的轴向大致正交的方向上延伸的流入部和将该流入部与所述外壳的吸入管部连接的过渡部，构成为存在有如下所述的假想平面，所述假想平面构成为与所述旋转轴的轴向正交且通过所述流入部的流路截面，并且所述假想平面与所述旋转轴的轴向线的交点位于所述过渡部的内部。本专利技术的离心流体机械的吸气管结构是用于将在与旋转轴的轴向大致正交的方向上流动的流体向叶轮的旋转中心导流的吸气管结构，如上述那样，构成为存在有如下所述的假想平面，该假想平面构成为与旋转轴的轴向正交且通过流入部的流路截面，并且该假想平面与旋转轴的轴向线的交点位于过渡部的内部。这样构成的本专利技术的吸气管结构成为在外壳的吸入管部的紧前急剧弯曲的形状。因此，从流入部通过过渡部朝向外壳的吸入管部的流体的流动(主流)在吸入管部的紧前急剧地变化，由此在该主流产生紊乱。此时，小流量时由于压力比高，因此由叶轮赋予了回旋流的流体向叶轮上游逆流，该逆流向过渡部流入，从而使流动紊乱的主流产生正方向的回旋流。另一方面，大流量时压力比低，而且在过渡部中流动的主流的流速也加快，因此不会产生由逆流引起的回旋流。由此，根据这样的本专利技术的吸气管结构，向叶轮导流的流体仅在小流量时产生正方向的回旋流，由此能够避免喘振。而且，不使工作范围的最大流量下降，而能够确保大的工作范围。在上述专利技术中，从正面观察所述叶轮的旋转中心的主视下的所述吸气管结构的形状从所述流入部侧朝向所述过渡部侧而向与所述叶轮的旋转方向相反的方向弯曲。即，在主视下叶轮向顺时针方向旋转时，从流入部侧朝向过渡部侧而向左侧弯曲，在叶轮向逆时针方向旋转时，从流入部侧朝向过渡部侧而向右侧弯曲。这样，若吸气管结构向与叶轮的旋转方向相反的方向弯曲，则在大流量时，在吸气管结构中流动的主流相对于叶轮的旋转方向而成为反旋转的回旋流并流入叶轮，因此能够提高压力比。另一方面，在小流量时，上述的逆流的影响强，向叶轮导流的流体保持正方向的回旋流的状态。由此，根据这样的本专利技术的吸气管结构，在大流量时使向叶轮导流的流体反回旋而能够提高压力比，在小流量时使向叶轮导流的流体正回旋而能够避免喘振。而且，不使工作范围的最大流量下降，而能够确保大的工作范围。另外，在上述专利技术中，设所述过渡部的全长为L、与所述流入部连接的所述过渡部的一端的流路截面积为A1、与所述吸入管部连接的所述过渡部的另一端的流路截面积为A2、距所述过渡部的一端的距离为L1的位置的所述过渡部的流路截面积为A3时，所述过渡部的至少一部分区间优选满足下述式(1)的关系，A3>A1-(A1-A2)×L1/L…(1)(其中，0<L1<L)。若这样构成，则在过渡部的一端与另一端之间形成流路截面大的区间，因此在小流量时，逆流容易到达过渡部的上游侧，相对于主流能够产生更强的正方向的回旋流。另外，在上述专利技术中，若所述过渡部的一部分区间的流路截面形成为非圆形状，则在小流量时，逆流更容易到达过渡部的上游侧，由主流产生强的正方向的回旋流，因此优选。这样构成的本专利技术的离心流体机械的吸气管结构作为汽车用涡轮增压器的离心压缩机而能够特别适当地使用。【专利技术效果】根据本专利技术，能够提供一种不借助机械性单元而在大流量时使向叶轮导流的流体进行反回旋来提高压力比、在小流量时使向叶轮导流的流体进行正回旋来避免喘振，且能够确保大的工作范围的离心流体机械的吸气管结构。附图说明图1是表示应用了本专利技术的吸气管结构的汽车用涡轮增压器的离心压缩机的简图。图2A是表示本专利技术的吸气管结构的图，(a)是从侧方观察旋转轴线而得到的侧视图，(b)是从正面观察叶轮而得到的主视图。图2B是表示本专利技术的吸气管结构的立体图。图3A是表示比较例的吸气管结构的图，(a)是从侧方观察旋转轴线而得到的侧视图，(b)是从正面观察叶轮而得到的主视图。图3B是表示比较例的吸气管结构的立体图。图4是表示本专利技术的吸气管结构的流体的流动的示意图。图5是表示图4(a)的x-x截面处的流体的速度向量分布的图。图6是表示本专利技术的吸气管结构的流体的流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离心流体机械的吸气管结构，所述离心流体机械的吸气管结构在具有安装于旋转轴的叶轮和收容该叶轮的外壳的离心流体机械中，用于将在与所述旋转轴的轴向大致正交的方向上流动的流体，经由沿所述旋转轴的轴向突出设置的所述外壳的吸入管部而向收容于所述外壳的叶轮的旋转中心导流，所述离心流体机械的吸气管结构的特征在于，具备在与所述旋转轴的轴向大致正交的方向上延伸的流入部和将该流入部与所述外壳的吸入管部连接的过渡部，构成为存在有如下所述的假想平面，所述假想平面构成为与所述旋转轴的轴向正交且通过所述流入部的流路截面，并且所述假想平面与所述旋转轴的轴向线的交点位于所述过渡部的内部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.29 JP 2012-0441031.一种离心流体机械的吸气管结构，所述离心流体机械的吸气管结构在具有安装于旋转轴的叶轮和收容该叶轮的外壳的离心流体机械中，用于将在与所述旋转轴的轴向大致正交的方向上流动的流体，经由沿所述旋转轴的轴向突出设置的所述外壳的吸入管部而向收容于所述外壳的叶轮的旋转中心导流，所述离心流体机械的吸气管结构的特征在于，具备在与所述旋转轴的轴向大致正交的方向上延伸的流入部和将该流入部与所述外壳的吸入管部连接的过渡部，构成为存在有如下所述的假想平面，所述假想平面构成为与所述旋转轴的轴向正交且通过所述流入部的流路截面，并且所述假想平面与所述旋转轴的轴向线的交点位于所述过渡部的内部，并且，从正面观察所述叶轮的旋转中心的主视下的所述吸...

【专利技术属性】
技术研发人员：富田勋，东条正希，横山隆雄，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP