压缩机制造技术

本发明专利技术公开一种压缩机，典型地用于涡轮增压机中，该压缩机包括下游的径向压缩机叶轮（１１）、上游轴向压缩机叶轮（１０）和中间的定子（１２）。压缩机外壳（１３）具有入口（１９），该入口具有内壁（２２）和外壁（２３），在该内壁（２２）和外壁（２３）之间限定ＭＷＥ气体流动通道（２７）。该流动通道（２７）限定的上游开口在所述通道（２７）和吸入口（１９）之间提供连通，并且在上游开口的下游的至少一个第一槽（３０）在通道（２７）和内壁（２２）的内表面（２４）之间提供连通。定子（１２）包括多个固定叶片（４５），并且设置在径向和轴向叶轮（１０、１１）之间的入口的内壁（２２）中。槽（３０）的位置能够是沿气体流动通道（２７）的几个位置中的一个。在其它实施例中，具有第二和第三槽（７０、７１），并且流动通道（２７）被分成两个部分（２７ａ、２７ｂ）。所有这些配置被设计成提高压缩机线图宽度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种压缩机，尤其涉及一种适用于涡轮增压机的多级压缩机。
技术介绍
压缩机包括叶轮，该叶轮携带多个刀片(或叶片)，安装轴上用于在压缩机外壳内 旋转。叶轮的旋转导致气体(例如空气)被吸入叶轮中并被传送到出口室或通道。在径向 或离心压缩机的情况中，出口通道是由围绕叶轮的压缩机外壳所限定的卷涡旋形式，而在 轴向压缩机的情况中，气体被轴向地排放。涡轮增压机是公知的以高于大气压的压力(增压)将空气提供到内燃机的吸入口 的设备，并且广泛使用于汽车等。涡轮增压机的压缩机被排气涡轮机驱动，该排气涡轮机驱 动安装在公共轴上。来自内燃机的排气流过该涡轮机并驱动涡轮旋转，于是使压缩机叶轮 旋转。空气通过压缩机外壳的轴向入口吸入，被压缩的空气被传送到内燃机的进气歧管，因 此提高发动机功率。涡轮增压机控制的一个方面是通过避免所公知的喘振确保稳定的运行。如果涡 轮增压机在相对低的压缩机体积空气流量和高增压下工作时，进入压缩机的空气流可能停 止，压缩机的工作会中断。在停止之后，空气流容易反向通过压缩机直至达到稳定的压力 比，在所述稳定的压力比下空气能够沿正确的方向流动。该过程重复并导致空气流的脉动， 这就是公知的喘振。通过在临近喘振极限下工作，能够实现发动机的最大工作效率，在控制 过程中建立喘振裕度，以确保涡轮增压机在与喘振条件相距有安全距离的情况下工作。在一些涡轮增压机中，压缩机入口具有公知的“线图宽度增加”(MWE)结构。该MWE 结构例如在美国专利No. 4，743，161中说明。这种MWE压缩机的入口包括两个同轴管状入 口部分，形成压缩机吸入口的外部入口部分或壁，和限定压缩机引导部分或主入口的内部 入口部分或壁。内部入口部分短于外部入口部分，并且具有内表面，该内表面是压缩机外壳 的内壁的表面的延伸，所述内壁的表面被叶轮叶片的边缘掠过。这种布置使得在两个管状 入口部分之间限定环形流动路径，该路径在它的上游端是打开的，并且在它的下游端设置 有孔或槽(下文称作“MWE槽”)，该孔或槽与面对叶轮的压缩机外壳的内表面连通。在运行 中，MWE槽允许额外的空气在高流速(临近节流)条件下吸入压缩机，然而它的最重要的功 能是以较低的流量，尤其当压缩机临近喘振时。在这些情况下，MWE槽允许气流反向(目强 在部分压缩机中这是普遍的流动方式)并被再循环到吸入口中，因而延迟喘振。MWE结构稳定压缩机的性能，增加了最大流动能力并提高喘振裕度，即降低压缩机 喘振时的流速，从而使得发动机的每分钟转数(r.p.m)的范围(在该范围下压缩机能够以 稳定的方式工作)增大。因此，给定的压缩机能够匹配具有更宽速度范围的发动机。这被 公知为增加压缩机“线图”的宽度，该“线图”是压缩机特性的图。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种压缩机，其提高了线图宽度性能。根据本专利技术的第一方面，提供一种压缩机，包括 外壳，所述外壳限定气体入口和气体出口 ；径向叶轮，所述径向叶轮具有多个叶片，并安装在所述外壳内位于所述入口和出 口之间，所述叶轮能够围绕轴线旋转；所述入口包括大致管状外壁和大致管状内壁，所述外壁在上游方向上从叶轮延伸 出去并形成气体吸入口，所述内壁在上游方向上从叶轮延伸出去并位于所述外壁内，所述 内壁限定内表面，所述内表面的至少一部分定位成紧靠径向叶轮的叶片的径向外边缘，当 径向叶轮绕它的轴线旋转时所述径向叶轮的叶片的径向外边缘掠过所述表面；大致管状气体流动通道，所述气体流动通道限定在内壁和外壁之间，并从上游端 延伸到靠近所述径向叶轮的下游端；通道具有上游开口，所述上游开口在通道和吸入口之间提供连通；至少一个孔，在所述上游开口的下游，并在所述通道和所述内壁的内表面之间提 供连通；轴向叶轮，其支撑在所述径向叶轮上游的所述入口中用于旋转；和定子，其包括多个固定叶片，并设置在径向叶轮和轴向叶轮之间的入口中，并位于 内壁内。所述入口的内壁和外壁可以形成一体或是单独的部件。内壁和外壁可以大致同 轴。内壁的长度可以短于外壁。轴向叶轮可以设置在入口的内壁内。所述至少一个第一孔可以设置在入口的内壁中，它可以是槽的形式，槽可以是不 连续的，槽可以是大致环形的。可替换地该孔包括一个或更多个孔，这些孔围绕内壁间隔地设置。内、外壁和流动通道可以是大致环形的。所述至少一个第一孔可以定位在径向叶轮的叶片上。所述径向叶轮的每个叶片包 括径向外边缘，所述至少一个孔靠近径向外边缘。径向压缩机的叶片还可以包括前边缘和 后边缘，前边缘和后边缘由所述外边缘互连，所述至少一个孔设置成邻近叶片的外边缘和 前边缘之间的接合点。在所述内壁中与所述至少一个第一孔轴向间隔开的位置处设置有至少一个第二 孔和至少一个第三孔，所述第二孔设置在定子的叶片上方，所述第三孔设置在轴向压缩机 的叶片上方。所述定子和所述轴向压缩机的每个叶片可以包括径向外边缘、前边缘和后边 缘。所述至少一个第二孔可以设置在定子的径向外边缘上方任意轴向位置处。例如，可以设 置成邻近所述叶片的前边缘或在(或邻近)后边缘或者两者之间的某个地方。更精确地， 所述至少一个第二孔可以具有与大致径向平面一重合或紧邻的一端，所述大致径向平面与 所述轴线垂直并与所述定子的叶片相交。所述径向平面可以与所述定子的叶片的前边缘和 外边缘之间的接合点相交，或者可以与所述定子的叶片的后边缘和外边缘之间的接合点相 交；或者可以在前边缘与外边缘的接合点和后边缘与外边缘的接合点之间的轴向位置处与 所述定子的叶片的外边缘相交，例如在所述两个接合点之间的中间轴向位置处。所述轴向压缩机叶轮的每个叶片可以包括径向外边缘、前边缘和后边缘，所述至 少一个第三孔设置在所述径向外边缘上方。所述至少一个第三孔可以设置成邻近所述轴向压缩机叶轮的至少一个叶片的前边缘。所述至少一个第三孔具有与大致径向平面重合或紧邻的一端，所述大致径向平面 与所述轴线垂直并与所述轴向压缩机叶轮的叶片相交。所述径向平面可以与所述轴向压缩 机叶轮的叶片的前边缘和外边缘之间的接合点相交，或者与所述轴向压缩机叶轮的叶片的 后边缘和外边缘之间的接合点相交；或者在前边缘与外边缘的接合点和后边缘与外边缘的 接合点之间的轴向位置处与所述轴向压缩机的叶片的外边缘相交，例如在所述两个接合点 之间的中间轴向位置处。在气体流动通道中可以设置分隔壁，用于将通道分成两部分，并且分隔壁可以设 置在所述至少一个第一孔和所述至少一个第二孔之间。所述分隔壁能够在气体流动通道中沿轴向方向移动，以便调节通道的第一和第二 部分的相对容积。所述至少一个第一孔可以定位在所述定子的叶片上方。所述定子的每个叶片可以 包括径向外边缘、前边缘和后边缘，所述至少一个第一孔设置在所述径向外边缘上方。所 述至少一个第一孔可以设置成靠近所述定子的叶片的前边缘。更具体地，所述至少一个第 一孔具有与大致径向平面重合或紧邻的一端，所述大致径向平面与所述轴线垂直并与所述 定子的叶片相交。所述径向平面可以与所述定子的叶片的前边缘和外边缘之间的接合点相 交，或者与所述定子的叶片的后边缘和外边缘之间的接合点相交；或者在前边缘与外边缘 的接合点和后边缘与外边缘的接合点之间的轴向位置处与所述定子的叶片的外边缘相交， 例如在所述两个接合点之间的中间轴向位置处。替换地，所述至少一个第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压缩机，包括：外壳，其限定气体入口和气体出口；径向叶轮，其具有多个叶片并安装在所述外壳内，位于所述入口和出口之间，所述叶轮能够围绕轴线旋转；所述入口包括大致管状外壁和大致管状内壁，所述外壁在上游方向上从叶轮延伸并形成气体吸入口，所述内壁在上游方向上从叶轮延伸并位于所述外壁内，所述内壁限定内表面，所述内表面的至少一部分定位成紧靠所述径向叶轮的叶片的径向外边缘，当径向叶轮绕它的轴线旋转时所述径向叶轮的叶片的径向外边缘掠过所述表面；大致管状气体流动通道，其限定在所述内壁和所述外壁之间，并从上游端延伸到靠近所述径向叶轮的下游端；由所述流动通道限定的上游开口，其在所述通道和所述吸入口之间提供连通；至少一个第一孔，其在所述上游开口的下游并在所述通道和所述内壁的内表面之间提供连通；轴向叶轮，其具有多个叶片，并支撑在所述径向叶轮上游的所述入口中用于旋转；和定子，其包括多个固定叶片并设置在所述径向叶轮和所述轴向叶轮之间的入口的内壁中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB 2007-9-27 0718846.9一种压缩机，包括外壳，其限定气体入口和气体出口；径向叶轮，其具有多个叶片并安装在所述外壳内，位于所述入口和出口之间，所述叶轮能够围绕轴线旋转；所述入口包括大致管状外壁和大致管状内壁，所述外壁在上游方向上从叶轮延伸并形成气体吸入口，所述内壁在上游方向上从叶轮延伸并位于所述外壁内，所述内壁限定内表面，所述内表面的至少一部分定位成紧靠所述径向叶轮的叶片的径向外边缘，当径向叶轮绕它的轴线旋转时所述径向叶轮的叶片的径向外边缘掠过所述表面；大致管状气体流动通道，其限定在所述内壁和所述外壁之间，并从上游端延伸到靠近所述径向叶轮的下游端；由所述流动通道限定的上游开口，其在所述通道和所述吸入口之间提供连通；至少一个第一孔，其在所述上游开口的下游并在所述通道和所述内壁的内表面之间提供连通；轴向叶轮，其具有多个叶片，并支撑在所述径向叶轮上游的所述入口中用于旋转；和定子，其包括多个固定叶片并设置在所述径向叶轮和所述轴向叶轮之间的入口的内壁中。2.根据权利要求1所述的压缩机，其中所述轴向叶轮能够绕与所述径向叶轮相同的轴 线旋转。3.根据权利要求2所述的压缩机，其中所述轴向叶轮和径向叶轮连接到用于绕所述轴 线旋转的共同的旋转轴。4.根据权利要求1-3中任一项所述的压缩机，其中所述轴向叶轮设置用于在所述入口 的内壁内旋转。5.根据前述权利要求中任一项所述的压缩机，其中所述至少一个第一孔设置在所述入 口的内壁中。6.根据前述权利要求中任一项所述的压缩机，其中所述至少一个第一孔是狭缝。7.根据权利要求6所述的压缩机，其中所述狭缝是不连续的。8.根据权利要求6或7所述的压缩机，其中所述狭缝是大致环形的。9.根据前述权利要求中任一项所述的压缩机，其中所述内壁、外壁和流动通道是大致 环形的。10.根据前述权利要求中任一项所述的压缩机，其中所述至少一个第一孔定位在所述 径向叶轮的叶片上方。11.根据权利要求10所述的压缩机，其中所述径向叶轮的每个叶片包括径向外边缘， 所述至少一个第一孔邻近径向外边缘。12.根据权利要求11所述的压缩机，其中所述径向压缩机的叶片还包括前边缘和后边 缘，所述前边缘和后边缘被所述外边缘互连，所述至少一个第一孔设置成邻近所述叶片的 外边缘和前边缘之间的接合点。13.根据权利要求10-12中任一项所述的压缩机，其中在所述内壁中与所述至少一个 第一孔轴向间隔开的位置处设置有至少一个第二孔和至少一个第三孔，所述第二孔设置在 定子的叶片上方，所述第三孔设置在轴向压缩机的叶片上方。14.根据权利要求13所述的压缩机，其中所述定子的每个叶片包括径向外边缘、前边 缘和后边缘，所述至少一个第二孔设置在所述径向外边缘上方。15.根据权利要求14所述的压缩机，其中所述至少一个第二孔设置成邻近所述定子的 叶片的前边缘。16.根据权利要求15所述的压缩机，其中所述至少一个第二孔具有与大致径向平面重 合或紧邻的一端，所述大致径向平面与所述轴线垂直并与所述定子的叶片相交。17.根据权利要求16所述的压缩机，其中所述径向平面与所述定子的叶片的前边缘和 外边缘之间的接合点相交。18.根据权利要求16所述的压缩机，其中所述径向平面与所述定子的叶片的后边缘和 外边缘之间的接合点相交。19.根据权利要求16所述的压缩机，其中所述径向平面在前边缘与外边缘的接合点和 后边缘与外边缘的接合点之间的轴向位置处与所述定子的叶片的外边缘相交。20.根据权利要求19所述的压缩机，其中所述径向平面在所述两个接合点之间的中间 的轴向位置处与所述叶片的外边缘相交。21.根据权利要求13至20中任一项所述的压缩机，其中所述轴向压缩机叶轮的每个叶 片包括径向外边缘、前边缘和后边缘，所述至少一个第三孔设置在所述径向外边缘上方。22.根据权利要求21所述的压缩机，其中所述至少一个第三孔设置成邻近所述轴向压 缩机叶轮的至少一个叶片的前边缘。23.根据权利要求22所述的压缩机，其中所述至少一个第三孔具有与大致径向平面重合或紧邻的一端，所述大致径向平面与所述轴线垂直并与所述轴向压缩机叶轮的叶片相 、-父。24.根据权利要求23所述的压缩机，其中所述径向平面与所述轴向压缩机叶轮的叶片 的前边缘和外边缘之间的接合点相交。25.根据权利要求23所述的压缩机，其中所述径向平面与所述轴向压缩机叶轮的叶片 的后边缘和外边缘之间的接合点相交。26.根据权利要求23所述的压缩机，其中所述径向平面在前边缘与外边缘的接合点和 后边缘与外边缘的接合点之间的轴向位置处与所述轴向压缩机的叶片的外边缘相交。27.根据权利要求26所述的压缩机，其中所述径向平面在所述两个接合点之间的中间 轴向位置处与所述轴向压缩机叶轮的叶片的外边缘相交。28.根据权利要求13至27中任一项所述的压缩机，其中在所述气体流动通道中设置分 隔壁，将通道分成两部分。29.根据权利要求28所述的压缩机，其中所述分隔壁设置在所述至少一个第一孔和所 述至少一个第二孔之间。30.根据权利要求29所述的压缩机，其中所述分隔壁能够在气体流动通道中沿轴向方 向移动。31.根据权利要求1至10中任一项所述的压缩机，其中所述至少一个第一孔定位在所 述定子的叶片上方。32.根据权利要求31所述的压缩机，其中所述定子的每个叶片包括径向外边缘、前边 缘和后边缘，所述至少一个第一孔设置在所述径向外边缘上方。33.根据权利要求32所述的压缩机，其中所述至少一个第一孔设置成邻近所述定子的 叶片的前边缘。34.根据权利要求32所述的压缩机，其中所述至少一个第一孔具有与大致径向平面重 合或紧邻的一端，所述大致径向平面与所述轴线垂直并与所述定子的叶片相交。35.根据权利要求34所述的压缩机，其中所述径向平面与所述定子的叶片的前边缘和 外边缘之间的接合点相交。36.根据权利要求34所述的压缩机，其中所述径向平面与所述定子的叶片的后边缘和 外边缘之间的接合点相交。37.根据权利要求34所述的压缩机，其中所述径向平面在前边缘与外边缘的接合点和 后边缘与外边缘的接合点之间的轴向位置处与所述定子的叶片的外边缘相交。38.根据权利要求34所述的压缩机，其中所述径向平面在所述两个接合点之间的中间 轴向位置处与所述叶片的外边缘相交。39.根据权利要求1至10中任一项所述的压缩机，其中所述至少一个第一孔定位在所 述轴向压缩机的叶片上方。40.根据权利要求39所述的压缩机，其中所述轴向压缩机叶轮的每个叶片包括径向外 边缘、前边缘和后边缘，所述至少一个第一孔设置在所述径向外边缘上方。41.根据权利要求40所述的压缩机，其中所述至少一个第一孔设置成靠近所述轴向压 缩机叶轮的叶片的前边缘。42.根据权利要求40所述的压缩机，其中所述至少一个第一孔具有与大致径向平面重 合或紧邻所述大致径向平面的一端，所述大致径向平面与所述轴线垂直并与所述轴向压缩 机叶轮的叶片相交。43.根据权利要求41所述的压缩机，其中所述径向平面与所述轴向压缩机叶轮的叶片 的前边缘和外边缘之间的接合点相交。44.根据权利要求41所述的压缩机，其中所述径向平面与所述轴向压缩机叶轮的叶片 的后边缘和外边缘之间的接合点相交。45.根据权利要求41所述的压缩机，其中所述径向平面在前边缘与外边缘的接合点和 后边缘与外边缘的接合点之间的轴向位置处与所述轴向压缩机的叶片的外边缘相交。46.根据权利要求45所述的压缩机，其中所述径向平面在所述两个接合点之间的中间 轴向位置处与所述轴向压缩机叶轮的叶片的外边缘相交。47.根据前述权利要求中任一项所述的压缩机，其中所述轴向和径向压缩机叶轮的每 个叶片从各自的毂朝外延伸。48.根据权利要求47所述的压缩机，其中所述轴线和所述轴向压缩机的毂的外表面之 间的径向距离大于从所述轴线到所述径向压缩机叶轮的毂的外表面的径向距离。49.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴赫拉姆尼克波尔，
申请(专利权)人：康明斯涡轮增压技术有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]