CN101243242A - 压缩机、压缩机叶轮、清洁配件和废气涡轮增压器 - Google Patents

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Abstract

压缩机叶轮(1)的动叶片(11)和轮毂(10)通过沿压缩机叶轮旋转轴线(A)指向压缩机叶轮的清洁流体射束(72)来进行清洁。清洁流体射束通过供给喷嘴(51)被指向或喷射到压缩机叶轮上，其中该供给喷嘴设置在所述轴线上，并沿轴线指向压缩机叶轮方向。该供给射束(72)沿所述轴线而压缩机叶轮旋转中心内冲击压缩机叶轮轮毂。由此使得清洁流体在压缩机叶轮旋转中心内冲击压缩机叶轮。该清洁流体在离心力的作用下，沿着轮毂表面被沿径向输送到径向的外部区域。

Description

压缩机、压缩机叶轮、清洁配件和废气涡轮增压器
发明领域
本发明涉及压缩机清洁领域，具体地涉及内燃机用废气涡轮增压器的压缩机。根据权力要求1的前序部分，本发明涉及一种带清洁装置的压缩机，还涉及其清洁配件。
背景技术
众所周知，通过内燃机用废气涡轮增压器的压缩机对污染空气的吸附，会导致污染物的形成，尤其是形成在动叶片(Laufschaufeln)和快速旋转的压缩机叶轮(Verdichterrad)的轮毂(Nabe)上。污染物会导致粗糙表面的形成，该粗糙表面在短时间内会充分削弱压缩机的输出。
为了避免前文中所提及的影响，压缩机需要定期有规律地进行清洁。根据压缩机的设计，清洁工作在满载或部分加载的情况下完成。叶轮相应地在满转速或降低了的转速下运行，同时清洁流体逆着叶轮气流方向而引入。
图1显示了两种最常用的清洁装置。为了将清洁流体引入流道，简易软管或细管从压缩机套的外侧沿径向引入流动区域，或者从压缩机套中心件处径向引入流道内部区域。通过用于清洁叶轮的软管或细管，可以在适当的时间点喷射所需数量的清洁流体。清洁流体被输送至旋转叶轮的动叶片区域。由于叶轮的高速旋转，清洁流体被有力地离心分离至动叶片表面的径向外部区域。此外，由于运动学的原因(压缩机动叶片速度与喷水射流速度之比)，所述喷水射流将不能充分深入地渗透到动叶片之间。尤其是在从外部径向布设清洁流体供给线路的情况下，清洁流体将不能到达动叶片径向内部区域和动叶片之间的轮毂表面，因此清洁效果不能令人满意。
在叶轮快速旋转的情况下不能被流体到达的所述区域，如果想要得到有效的清洁，那么内燃机就不得不节流，以降低叶轮的旋转速度，从而降低压缩机动叶片的转速。
因此，采用传统的清洁装置进行清洁总是不能得到满意的结果。
发明概要
本发明的任务在于提供一种带改进清洁装置的压缩机，利用该装置，压缩机甚至能在叶轮快速旋转的情况下有效地去除污染物。
该目的通过具备专利权利要求1所述特征的压缩机、具备专利权利要求11所述特征的叶轮和具备专利权利要求13所述特征的针对叶轮的清洁配件来实现。
根据本发明，压缩机叶轮的动叶片和轮毂通过清洁流体射束(Reinigungsflüssigkeitsstrahl)来清洁，该射束沿着叶轮转动轴线并指向叶轮。清洁流体射束在这种情况下通过供给喷嘴(Zuführdüse)而被引导或者说喷射到叶轮上，其中该供给喷嘴置于轴线上，并沿轴线朝叶轮方向对齐。供给射束(Zuführstrahl)在这种情况下沿着轴线，继而冲击压缩机叶轮旋转中心的压缩机叶轮轮毂。
该方法达到了清洁流体在压缩机叶轮旋转中心(即径向最里面)冲击压缩机叶轮的效果。即使所述清洁流体被强气流聚集在一起并径向朝外甩出，也保证了清洁流体至少部分地沿着轮毂表面流动，并在此过程中进行了所希望的表面清洁。
为了改善清洁流体在轮毂顶端区域的分布，在从属权利要求中提出了各种进一步的措施。
通过位于压缩机叶轮旋转中心的射束分流器(Strahlteiler)，供给射束能够均匀分布并朝着径向偏移。该射束分流器带有尖端和倾斜侧面(Flanken)，该倾斜侧面优选地径0向朝外弯曲。因此，供给射束可以平稳地偏射(ablenken)而不会从轮毂表面反射回来。
此外供给射束可以被位于压缩机叶轮旋转中心的中心孔收集。尤其是与射束分流器相结合时，通过这种方式产生了优化的清洁流体中间存储器。在中心孔里面，清洁流体被沿径向朝外输送并在圆周方向得到加速。在中心孔的半径扩展处形成了清洁流体环，它与压缩机叶轮同步旋转。由此，清洁流体沿着中心孔的圆周均匀地分布，使得从中心孔流出的清洁流体也可以沿着圆周而均匀地清洁压缩机叶轮。
为了使清洁流体准确地指向压缩机叶轮动叶片或位于动叶片之间的轮毂区域，径向朝外定位的清洁喷嘴嵌入在压缩机叶轮轮毂中。特别有利地，清洁喷嘴设置在中心孔的径向外部区域，这样清洁流体在离心加速度的作用下，能从中心孔被挤压通过清洁喷嘴，并被指向需要清洁的压缩机叶轮区域。
根据需求，该清洁喷嘴可以设置成使所产生的流体从喷嘴流出成束状或分叉状。如果要使清洁流体成较大面积的分布，分叉状射束是有利的，而如果针对的是持久稳固的污染物，则通常采用束状射束到表面上。
射束分流器、中心孔和清洁喷嘴可以单独地或者以任何形式的组合集成到清洁配件上，而该清洁配件连接并固定到压缩机叶轮轮毂的前端上。因此，现有的压缩机叶轮可以很简单地装配根据本发明的清洁装置。
更多的优点体现在从属权利要求中。
附图简述
根据本发明，带有清洁装置的压缩机将在下文参考附图作更详细的解释说明。其中，
图1是压缩机沿着轴线剖开的截面图，其中该压缩机带有根据现有技术的清洁装置。
图2是根据本发明的压缩机沿着轴线剖开的截面图，其中该压缩机带有清洁装置的第一实施例。
图3是根据本发明的压缩机沿着轴线剖开的截面图，其中该压缩机带有清洁装置的第二实施例。
图4是根据本发明的压缩机沿着轴线剖开的截面图，其中该压缩机带有清洁装置的第三实施例，而该实施例又具有带多个清洁喷嘴的清洁配件。
图5是图4所示的清洁配件的截面图。
图6和图7分别是图5所示清洁配件的两个不同构造的清洁喷嘴的截面图。
实施方法
在前文中已经提到，图1是带传统清洁装置的压缩机装置。为了将清洁流体引入流道4，供给线路5’或5”(形式为简易软管或细管)从压缩机外壳3的外侧径向引入流动区域，或者，在某些压缩机制作商所使用的备选实施例中，引入外壳中心件31的区域中，外壳中心件31位于流道的径向内部区域内。所需数量的清洁流体可以通过供给线路喷射到流道中，用于定期地清洗压缩机叶轮1。在运行过程中，清洁流体被气流收集并传送到转动压缩机叶轮的动叶片区域。
不同于根据现有技术的实施例，在根据本发明的清洁压缩机中，用于清洁流体的供给线路5设置在中央。如图2所示，清洁射束通过供给喷嘴51而喷射到压缩机叶轮区域内，其中该射束是单独的、平行于供给喷嘴轴线延伸的、集束的射束，且不带雾化角度，而该供给喷嘴51与压缩机叶轮1的轴线A同轴并沿其方向而设置。该供给喷嘴(例如)设置在外壳中心件31的内部，但也可以从压缩机外部沿径向通过压缩机吸入区域的通道而固定在中央。
从流体技术的角度看，供给射束71在离心式压缩机的情况下取决于沿着轴线定向的流路。因此，即使是在压缩机满载运行并具有相应的强气流情况下，清洁流体也能更精确地喷射到压缩机叶轮上。尽管清洁流体的供给射束71发生在压缩机叶轮的中心，但在巨大的离心力作用下，清洁流体将沿着轮毂表面和动叶片根部被运送到压缩机叶轮的外部区域，尤其是动叶片11上，这样就完成了对压缩机叶轮的完全润湿。
供给射束冲击压缩机叶轮1轮毂10的前端(Nase)并从轴向朝径向偏射。为了有助于偏射，同时确保清洁流体均匀分布，在图2所示的根据本发明的压缩机清洁的第一个实施例中，压缩机叶轮轮毂的前端被制成分流器13的形状。分流器基本上是轴向定位的顶端，其带有径向朝外的倾斜侧面。该侧面在这种情况下可以构造成连续形状，或者分割成单独的三角形部分。
为了使沿径向偏射的清洁流体射流指向待清洁表面上的指定区域，形式为孔或槽状凹部的清洁喷嘴12可以嵌入(einlassen)在轮毂中心的径向外部表面中。由于喷嘴相对于待清洁点是不动的，稳定的清洁喷嘴射束72就可以通过清洁喷嘴而指向压缩机叶轮的同一位置。
如图5中的截面图所示意性地显示，每个动叶片都优选地安装有清洗喷嘴。
同样可以想到，将清洁喷嘴按不同的指向方式沿着圆周布置，使得(例如)一排第一喷嘴指向动叶片，而相应地在第一排喷嘴之间，第二喷嘴指向待清洁的轮毂表面区域。
为了在轮毂前端表面形成的清洁流体层就渗透进喷嘴，可以在喷嘴的径向外侧设置较小的突出部，该突出部阻碍清洁流体沿径向的喷射。或者可以提供环绕的环状突出部，在其周围可以积聚清洁流体。
为了在供给射束71的径向偏射过程中能够更好地收集清洁流体，在图3所示的根据本发明的压缩机清洁的第二实施例中，在轮毂10的前端设置有中心开口15。供给射束72在偏射之后保留在中心开口15的内部，这样在中心开口的径向外壁上就形成了源自清洁流体的环绕的环73。通过这种方法，在高压下射束到压缩机叶轮轮毂上的清洁流体损失极少，有可能出现的径向射束被中心开口的径向外壁所阻止。由于清洁流体在中心开口的径向外壁上积聚，导致了清洁流体内部压力的增大。清洁流体的流出方式可以是通过从中心开口溢出，或者也可以是通过嵌入在中心开口的沿径向的外部区域中的清洁喷嘴12流出。
根据图4，在根据本发明的压缩机清洁的第三个实施例中，中心开口65、分流器63和清洁喷嘴62集成在单独的部件中，这就是清洁配件6。该清洁配件可以安装在轮毂上，并利用螺钉或其它固定器件连接到轮毂上。通过这种方法，不带清洁装置或带传统清洁装置的压缩机可被改装更新。
在供给射束冲击轮毂表面或清洁配件表面时，以及在沿径向的偏射过程中，清洁流体在圆周方向得到加速。如图5的清洁配件截面图所示，为了有助于这种加速而提供了导翼(Lenkflügel)64，该导翼起到了推进器的作用，加速了偏射的供给射束。
在清洁配件6的截面图中，同样可以看见清洁喷嘴62，该清洁喷嘴在所示实施例中并没有严格地沿径向朝外嵌入在清洁配件壁内，而是相应于压缩机叶轮的旋转方向、相对于半径倾斜地嵌入在清洁配件壁内。
清洁喷嘴可以相应于待清洁的压缩机叶轮区域而对齐。根据是要清洁整个动叶片11还是清洁遭受污染物特别严重的轮毂表面上的指定部分，可以选取不同指向和不同形状的喷嘴。清洁喷嘴射束72最终受到清洁喷嘴孔口变化的影响。如最后两幅图所示，射束流在离开喷嘴后可以是单束的(图6)或是分叉的(图7)。
通过清洁喷嘴流出的清洁流体量，可以优选地添加到利用供给射束通过而引入压缩机叶轮的清洁流体的量中。为了补偿喷射中可能出现的损失，所引入的量在这种情况下应该略微多一点。为了防止这种损失并减少由待压缩介质流引起的对供给射束的影响，供给喷嘴51到压缩机叶轮轮毂前端的距离可以根据压缩机叶轮的尺寸而延伸几毫米至几厘米的较小距离。或者，如图4中所示意性显示的，供给喷嘴可以构造成可回缩且可伸长的形式。因此，该供给喷嘴可以延伸进入流动区进行清洁，而由于喷嘴可回缩，则不会妨碍流动。
例如经过或未经过特殊处理的、做了净化或温度调节的、含有或不含添加剂的水，都可以被用作清洁流体。
根据本发明的压缩机清洁技术尤其适合于清洁内燃机用废气涡轮增压器的离心式压缩机。
参考标号列表：
A   轴线
1   压缩机叶轮
10  轮毂
11  动叶片
12  清洁喷嘴
13  射束分流器
15  中心开口
2   轴杆
3   压缩机外壳
31  外壳中心件
4   流道
5   用于清洁流体的供给线路
5’ 外部供给线路
5” 内部供给线路
5 同轴供给线路
51  供给喷嘴
6   清洁配件
62  清洁喷嘴
63  射束分流器
64  用于清洁流体的导翼
65  中心开口
71  供给射束
72  清洁喷嘴射束
73  清洁流体环

Claims (14)

1、一种压缩机，其包括可以绕轴线(A)旋转的压缩机叶轮(1)和用于清洁所述压缩机叶轮的清洁装置，所述清洁装置带有用于清洁流体的供给线路(5)，其特征在于，用于所述清洁流体的所述供给线路(5)包括供给喷嘴(51)，其设置在所述轴线(A)上并指向所述轴线的方向，使得所述清洁流体能够以成束的供给射束(71)的形式而通过所述供给喷嘴沿所述轴线被引导到所述压缩机叶轮上。
2、根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机设置有器件(13，63)，以分流所述供给射束(71)，利用所述器件(13，63)，所述供给射束(71)能够朝着径向偏射。
3、根据前述权利要求中任一项所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机叶轮具有中心开口(15)，以用于接收所述供给射束(71)并传输所述清洁流体。
4、根据前述权利要求中任一项所述的压缩机，其特征在于，清洁配件(6)固定在所述压缩机叶轮上，所述清洁配件具有中心开口(65)，以用于接收所述供给射束(71)并传输所述清洁流体。
5、根据权利要求3或4所述的压缩机，其特征在于，所述中心开口(15，65)在其径向外部区域通向清洁喷嘴(12，62)，通过所述清洁喷嘴(12，62)，利用所述供给射束而引向所述压缩机叶轮的所述清洁流体能够被引导到所述压缩机叶轮的待清洁区域上。
6、根据权利要求1到4中任一项所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机叶轮包括清洁喷嘴(12，62)，通过所述清洁喷嘴(12，62)，利用所述供给射束而引向所述压缩机叶轮的所述清洁流体能够被引导到所述压缩机叶轮待清洁区域上。
7、根据权利要求5或6所述的压缩机，其特征在于，所述清洁喷嘴(12，62)构造成，能够使所述清洁流体以成束的射束(72)的形式离开所述喷嘴。
8、根据权利要求5或6所述的压缩机，其特征在于，所述清洁喷嘴(12，62)构造成，能够使所述清洁流体以分叉的射束(72)的形式离开所述喷嘴。
9、根据前述权利要求中任一项所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机叶轮包括导翼(64)，利用所述导翼，由所述供给射束(71)引向所述压缩机叶轮的所述清洁流体能够在圆周方向被加速。
10、根据前述权利要求中任一项所述的压缩机，其特征在于，所述供给喷嘴构造成能够沿所述轴线而偏向所述压缩机叶轮，使得，为了把所述供给射束引导到所述压缩机叶轮，所述供给喷嘴和所述压缩机叶轮之间的、将由所述供给射束跨越的距离能够被缩短。
11、一种压缩机叶轮，其包括轮毂和设置在所述轮毂上的动叶片，其特征在于，在所述轮毂中嵌入有装置以用于接收并传输清洁流体。
12、根据权利要求11所述的压缩机叶轮，其特征在于，所述轮毂中嵌入有中心开口(15)，清洁流体能够引入到所述中心开口(15)中，并且所述中心开口(15)在其径向外部区域通向清洁喷嘴(12)，通过所述清洁喷嘴，引入在所述中心开口中的清洁流体能够被引向轮毂和/或动叶片的待清洁区域。
13、一种圆柱状的压缩机叶轮清洁配件，其包括中心开口(65)，清洁流体可以被引入所述中心开口(65)中，并且所述中心开口(65)在其径向外部区域通向径向向外指向的清洁喷嘴(62)，通过所述清洁喷嘴(62)，引入所述中心开口的清洁流体可从所述清洁配件中沿径向引出。
14、一种废气涡轮增压器，其特征在于根据权利要求1到10中任一项所述的压缩机。
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