[發(fā)明專利]壓縮機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310051195.8
• 申請日: 2008-09-24
• 公開（公告）號: CN103115003A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 巴赫拉姆·尼克波爾
• 申請（專利權(quán)）人: 康明斯渦輪增壓技術(shù)有限公司
• 主分類號: F04D17/12
• 分類號: F04D17/12;F04D29/28
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 孫紀泉

本申請是申請?zhí)枮?008801163297、申請日為2008年9月24日、發(fā)明名稱為“壓縮機”的發(fā)明專利申請的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種壓縮機，尤其涉及一種適用于渦輪增壓機的多級壓縮機。

背景技術(shù)

壓縮機包括葉輪，該葉輪攜帶多個刀片(或葉片)，安裝軸上用于在壓縮機外殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)。葉輪的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致氣體(例如空氣)被吸入葉輪中并被傳送到出口室或通道。在徑向或離心壓縮機的情況中，出口通道是由圍繞葉輪的壓縮機外殼所限定的卷渦旋形式，而在軸向壓縮機的情況中，氣體被軸向地排放。

渦輪增壓機是公知的以高于大氣壓的壓力(增壓)將空氣提供到內(nèi)燃機的吸入口的設(shè)備，并且廣泛使用于汽車等。渦輪增壓機的壓縮機被排氣渦輪機驅(qū)動，該排氣渦輪機驅(qū)動安裝在公共軸上。來自內(nèi)燃機的排氣流過該渦輪機并驅(qū)動渦輪旋轉(zhuǎn)，于是使壓縮機葉輪旋轉(zhuǎn)。空氣通過壓縮機外殼的軸向入口吸入，被壓縮的空氣被傳送到內(nèi)燃機的進氣歧管，因此提高發(fā)動機功率。

渦輪增壓機控制的一個方面是通過避免所公知的喘振確保穩(wěn)定的運行。如果渦輪增壓機在相對低的壓縮機體積空氣流量和高增壓下工作時，進入壓縮機的空氣流可能停止，壓縮機的工作會中斷。在停止之后，空氣流容易反向通過壓縮機直至達到穩(wěn)定的壓力比，在所述穩(wěn)定的壓力比下空氣能夠沿正確的方向流動。該過程重復(fù)并導(dǎo)致空氣流的脈動，這就是公知的喘振。通過在臨近喘振極限下工作，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動機的最大工作效率，在控制過程中建立喘振裕度，以確保渦輪增壓機在與喘振條件相距有安全距離的情況下工作。

在一些渦輪增壓機中，壓縮機入口具有公知的“線圖寬度增加”(MWE)結(jié)構(gòu)。該MWE結(jié)構(gòu)例如在美國專利No.4,743,161中說明。這種MWE壓縮機的入口包括兩個同軸管狀入口部分，形成壓縮機吸入口的外部入口部分或壁，和限定壓縮機引導(dǎo)部分或主入口的內(nèi)部入口部分或壁。內(nèi)部入口部分短于外部入口部分，并且具有內(nèi)表面，該內(nèi)表面是壓縮機外殼的內(nèi)壁的表面的延伸，所述內(nèi)壁的表面被葉輪葉片的邊緣掠過。這種布置使得在兩個管狀入口部分之間限定環(huán)形流動路徑，該路徑在它的上游端是打開的，并且在它的下游端設(shè)置有孔或槽(下文稱作“MWE槽”)，該孔或槽與面對葉輪的壓縮機外殼的內(nèi)表面連通。在運行中，MWE槽允許額外的空氣在高流速(臨近節(jié)流)條件下吸入壓縮機，然而它的最重要的功能是以較低的流量，尤其當(dāng)壓縮機臨近喘振時。在這些情況下，MWE槽允許氣流反向(目強在部分壓縮機中這是普遍的流動方式)并被再循環(huán)到吸入口中，因而延遲喘振。

MWE結(jié)構(gòu)穩(wěn)定壓縮機的性能，增加了最大流動能力并提高喘振裕度，即降低壓縮機喘振時的流速，從而使得發(fā)動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(r.p.m)的范圍(在該范圍下壓縮機能夠以穩(wěn)定的方式工作)增大。因此，給定的壓縮機能夠匹配具有更寬速度范圍的發(fā)動機。這被公知為增加壓縮機“線圖”的寬度，該“線圖”是壓縮機特性的圖。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個目的是提供一種壓縮機，其提高了線圖寬度性能。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種壓縮機，包括：

外殼，所述外殼限定氣體入口和氣體出口；

徑向葉輪，所述徑向葉輪具有多個葉片，并安裝在所述外殼內(nèi)位于所述入口和出口之間，所述葉輪能夠圍繞軸線旋轉(zhuǎn)；

所述入口包括大致管狀外壁和大致管狀內(nèi)壁，所述外壁在上游方向上從葉輪延伸出去并形成氣體吸入口，所述內(nèi)壁在上游方向上從葉輪延伸出去并位于所述外壁內(nèi)，所述內(nèi)壁限定內(nèi)表面，所述內(nèi)表面的至少一部分定位成緊靠徑向葉輪的葉片的徑向外邊緣，當(dāng)徑向葉輪繞它的軸線旋轉(zhuǎn)時所述徑向葉輪的葉片的徑向外邊緣掠過所述表面；

大致管狀氣體流動通道，所述氣體流動通道限定在內(nèi)壁和外壁之間，并從上游端延伸到靠近所述徑向葉輪的下游端；

通道具有上游開口，所述上游開口在通道和吸入口之間提供連通；

至少一個孔，在所述上游開口的下游，并在所述通道和所述內(nèi)壁的內(nèi)表面之間提供連通；

軸向葉輪，其支撐在所述徑向葉輪上游的所述入口中用于旋轉(zhuǎn)；和

定子，其包括多個固定葉片，并設(shè)置在徑向葉輪和軸向葉輪之間的入口中，并位于內(nèi)壁內(nèi)。

所述入口的內(nèi)壁和外壁可以形成一體或是單獨的部件。內(nèi)壁和外壁可以大致同軸。內(nèi)壁的長度可以短于外壁。

軸向葉輪可以設(shè)置在入口的內(nèi)壁內(nèi)。

所述至少一個第一孔可以設(shè)置在入口的內(nèi)壁中，它可以是槽的形式，槽可以是不連續(xù)的，槽可以是大致環(huán)形的。可替換地該孔包括一個或更多個孔，這些孔圍繞內(nèi)壁間隔地設(shè)置。