CN105531460A - 压缩机及增压器 - Google Patents

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Abstract

本发明以提供一种压缩机及增压器为目的，能够有效抑制紧固与涡旋室框架相邻的框架和涡旋室框架的螺栓的断裂，使这些框架稳定地结合，压缩机(10)具备：叶轮(14)，该叶轮(14)用于压缩空气；空气引导筒(16)，该空气引导筒(16)用于收容叶轮(14)且引导空气；涡旋室框架(20)，该涡旋室框架(20)设置成与空气引导筒(16)相邻，形成用于将通过空气引导筒的空气向外部引导的涡旋室(18)；框架(22，40)，该框架(22，40)设置成与涡旋室框架(20)相邻；螺栓(25，48)，该螺栓(25，48)紧固涡旋室框架(20)与框架(22，40)；以及衬套(28)，该衬套(28)设置于螺栓(25，48)的头部(26，52)与涡旋室框架(20)之间。

Description

压缩机及增压器
技术领域
本发明涉及用于内燃机的压缩机及增压器。
背景技术
以往，作为用于压缩供给至内燃机的空气的增压器，使用一种包含如下压缩机的增压器，该压缩机包含：叶轮，该叶轮用于压缩空气；空气引导筒，该空气引导筒用于收容叶轮并引导空气；以及涡旋室框架，该涡旋室框架与空气引导筒相邻而设置，形成用于将通过空气引导筒的空气向外部引导的涡旋室。
在专利文献1所述增压器中，在叶轮的一部分爆裂而向外飞散时，为了不使用于润滑径向滑动轴承的润滑油的压力罐破损而发生油泄漏，在压缩器的扩散室与压力罐之间设置有冲击吸收隔壁。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-132465号公报
然而，在构成增压器的一部分的压缩机中，叶轮断裂的话，有叶轮碎片向叶轮的半径方向外侧飞散，与空气引导筒、其周围的框架等碰撞的可能性。叶轮碎片与空气引导筒、其周围的框架等碰撞的话，有在用于紧固相邻于空气引导筒的涡旋室框架与相邻于涡旋室框架的框架的螺栓产生拉伸应力，该螺栓断裂的可能性。
关于这点，虽然在专利文献1中记载了如上所述在叶轮的一部分飞散时，不使润滑油压力罐破损的结构，但没有公开任何关于由于叶轮的飞散而导致上述螺栓断裂的问题及其解决方案。
发明内容
本发明的几个实施方式的目的在于提供一种压缩机及增压器，能够有效抑制紧固相邻于涡旋室框架的框架和涡旋室框架的螺栓的断裂，实现这些框架的稳定的结合状态。
用于解决课题的手段
本发明的几个实施方式的压缩机，
(1)具备：叶轮，该叶轮用于压缩空气；
空气引导筒，该空气引导筒用于收容所述叶轮并引导所述空气；
涡旋室框架，该涡旋室框架设置成与所述空气引导筒相邻且形成涡旋室，该涡旋室用于将通过所述空气引导筒的空气向外部引导；
第1框架，该第1框架设置成与所述涡旋室框架相邻；
第1螺栓，该第1螺栓紧固所述涡旋室框架与所述第1框架；以及
衬套，该衬套设置于所述第1螺栓的头部与所述涡旋室框架之间。
压缩机中若叶轮断裂的话，有叶轮碎片向叶轮的半径方向外侧飞散，与空气引导筒、其周围的框架等碰撞的可能性。叶轮碎片与空气引导筒、其周围的框架等碰撞的话，有在用于紧固相邻于空气引导筒的涡旋室框架与相邻于涡旋室框架的第1框架的第1螺栓产生拉伸应力，第1螺栓断裂的可能性。
对此，根据上述(1)所述的压缩机，由于在第1螺栓的头部与涡旋室框架之间设置有衬套，因此与不设置衬套的情况相比，能够使用轴部的长度(颈部的长度)较长的第1螺栓来紧固涡旋室框架与第1框架。因此，与不设置衬套的情况相比，能够在对第1螺栓施加了轴向的拉伸负荷时不使第1螺栓断裂而使能够伸长的伸长量变大。由此，即使在紧固涡旋室框架与第1框架的第1螺栓产生如上所述的因叶轮的断裂而导致的拉伸应力，也能够有效抑制第1螺栓的断裂。即，能够实现涡旋室框架与第1框架的稳定的结合状态。
另外，为了制造上述(1)所述的压缩机，无须重新采购所有的结构，对已有的压缩机进行衬套的追加与第1螺栓的交换即可。即，上述(1)所述的压缩机还有生产容易性的观点上的优势。
另外，(1)所述的压缩机中的“第1框架”至少包含用于实施发明的方式所述的消音器框架与轴承框架的意思。另外，在上述(1)所述的压缩机中，在第1螺栓为双头螺栓的情况下，第1螺栓的头部是指双头螺栓所用的螺帽。
在几个实施方式中，在上述(1)所述的压缩机中，
(2)所述衬套形成为套筒状且以包围所述第1螺栓的轴部的方式设置，
所述衬套的内径比所述第1螺栓的头部的直径小。
根据上述(2)所述的压缩机，通过以包围第1螺栓的轴部的方式设置的套筒状的衬套而能够均匀地支承第1螺栓的头部，因此即使在第1螺栓产生如上所述的因叶轮的断裂而导致的拉伸应力，也能够有效抑制第1螺栓的断裂。因此，能够实现涡旋室框架与相邻于涡旋室的第1框架的稳定的结合状态。
在几个实施方式中，在上述(1)或(2)所述的压缩机中，
(3)所述第1螺栓的轴向上的所述衬套的尺寸比所述第1螺栓的径向上的所述衬套的尺寸大。
如上述(3)所述的压缩机那样，通过使用适合使第1螺栓的轴部的长度变长的衬套，从而能够在对第1螺栓施加了轴向的拉伸负荷时不使第1螺栓断裂而容易地使能够伸长的伸长量变大。
由此，即使在紧固涡旋室框架与第1框架的第1螺栓产生如上所述的因叶轮的断裂而导致的拉伸应力，也能够有效抑制第1螺栓的断裂。因此，能够实现涡旋室框架与相邻于涡旋室框架的第1框架的稳定的结合状态。
在几个实施方式中，在上述(1)～(3)中任一项所述的压缩机中，
(4)进一步具备：消音器，该消音器用于降低所述压缩机所产生的声音，
所述第1框架是所述消音器的框架。
根据上述(4)所述的压缩机，即使在紧固消音器的框架与涡旋室框架的第1螺栓产生如上所述的因叶轮的断裂而导致的拉伸应力，也能够有效抑制第1螺栓的断裂。因此，能够有效抑制消音器从压缩机脱落。
在几个实施方式中，在上述(1)～(4)中任一项所述的压缩机中，
(5)具备：第2框架，该第2框架配置成与所述涡旋室框架相邻；
第2螺栓，该第2螺栓紧固所述涡旋室框架与所述第2框架；以及
夹具，该夹具构成为对所述涡旋室框架与所述第2框架进行夹持。
压缩机中若叶轮断裂的话，有叶轮碎片向叶轮的半径方向外侧飞散，与空气引导筒、涡旋室框架等碰撞的情况。叶轮碎片与空气引导筒、涡旋室框架等碰撞的话，有在用于紧固相邻于涡旋室框架而配置的第2框架和涡旋室框架的第2螺栓产生拉伸应力，第2螺栓断裂的可能性。
对此，根据上述(5)所述的压缩机，通过构成为对涡旋室框架与第2框架进行夹持的夹具，能够抑制在第2螺栓产生拉伸应力，有效抑制第2螺栓的断裂。因此，能够实现涡旋室框架与相邻于涡旋室框架的第2框架的稳定的结合状态。
另外，上述(5)所述的压缩机中的“第2框架”至少包含用于实施发明的方式所述的消音器框架与轴承框架的意思。
在几个实施方式中，在上述(5)所述的压缩机中，
(6)所述第2框架是设置有轴承部的轴承框架，所述轴承部轴支承所述叶轮的旋转轴。
根据上述(6)所述的压缩机，即使在紧固涡旋室框架与轴承框架的第2螺栓产生如上述的因叶轮的断裂而导致的拉伸应力，也能够有效抑制第2螺栓的断裂。因此，能够实现涡旋室框架与轴承框架的稳定的结合状态。
在几个实施方式中，在上述(6)所述的压缩机中，
(7)所述涡旋室框架具备：
涡旋室形成部，该涡旋室形成部形成所述涡旋室；以及
凸缘部，该凸缘部为了使所述涡旋室框架与所述轴承框架结合而从所述涡旋室形成部向所述叶轮的半径方向外侧延伸设置，
所述第2螺栓紧固所述凸缘部与所述轴承框架，
所述夹具构成为对所述凸缘部与所述轴承框架进行夹持。
在使从涡旋室形成部向叶轮的半径方向外侧延伸设置的凸缘部与轴承框架结合的结构中，难以确保凸缘部与涡旋室形成部之间的空间，有为了防止第2螺栓的断裂而难以在第2螺栓的头部与涡旋室框架之间设置衬套的情况。
即使在这样的情况下，根据上述(7)所述的压缩机，能够通过构成为对涡旋室框架与轴承框架进行夹持的夹具抑制在第2螺栓产生拉伸应力，有效抑制第2螺栓的断裂。因此，能够实现涡旋室框架与轴承框架的稳定的结合状态。
在几个实施方式中，在上述(7)所述的压缩机中，
(8)所述夹具具有按压螺栓，该按压螺栓对所述轴承框架从与所述涡旋室框架的所述凸缘部相反的一侧施加按压。
在使从涡旋室形成部向叶轮的半径方向外侧延伸设置的凸缘部与轴承框架结合的结构中，难以确保凸缘部与涡旋室形成部之间的空间，有为了防止第2螺栓的断裂而难以在第2螺栓的头部与涡旋室框架之间设置衬套的情况。
即使在这样的情况下，根据上述(8)所述的压缩机，设置对轴承框架从与涡旋室框架的凸缘部相反的一侧施加按压的按压螺栓的话，能够以简单的结构抑制在第2螺栓产生拉伸应力，有效抑制第2螺栓的断裂。因此，能够以简单的结构实现涡旋室框架与轴承框架的稳定的结合状态。
(9)本发明的几个实施方式的增压器具备上述(1)乃至(8)任一项所述的压缩机。
在本发明的几个实施方式的增压器中，即使因叶轮的断裂而产生拉伸应力，也能够有效抑制第1螺栓的断裂。即，能够实现涡旋室框架与第1框架的稳定的结合状态。
发明的效果
根据本发明的几个实施方式，能够有效抑制紧固相邻于涡旋室框架的框架和涡旋室框架的螺栓的断裂，实现这些框架的稳定的结合状态。
附图说明
图1是表示几个实施方式的内燃机系统的整体结构的概要图。
图2是几个实施方式的增压器的一部分的概要剖视图。
图3是紧固涡旋室框架与消音器框架的螺栓的周边的概要剖视图。
图4是表示涡旋室框架变形而在紧固涡旋室框架与轴承框架的螺栓产生拉伸应力的状态的图。
图5是从图2的P方向观察到的涡旋室框架的凸缘部与轴承框架的凸缘部的图。
图6是用于对几个实施方式的夹具的结构进行说明的概要剖视图。
符号说明
2内燃机
4增压器
6涡轮
8发电机
10压缩器
12旋转轴
13消音器
14叶轮
16空气引导筒
17翼
18涡旋室
19涡旋室形成部
20涡旋室框架
22消音器框架
23，24，29，46凸缘部
25，48螺栓
26，52头部
28衬套
30倾斜部
31轴部
32入口部
40轴承框架
43出口部
44轴承部
50扩散部
54夹具
56按压螺栓
100内燃机系统
d1内径
d2直径
d3，d4尺寸
具体实施方式
以下，按照附图对本发明的实施方式进行说明。但是，该实施方式所记载的结构零件的尺寸、材质、形状及其相对的配置等若无特定的记载则不是将本发明的范围限定于此的主旨，只不过是说明例而已。
图1是表示几个实施方式的内燃机系统100的整体结构的概要图。
图1所示的内燃机系统100具备：内燃机2、对向内燃机2的进气进行加压的增压器4及由增压器4所具有的涡轮6驱动的发电机8。
图1所示的增压器4具备：对向内燃机2的进气进行加压的离心式的压缩器(压缩机)10、经由旋转轴12与压缩器10连结且通过内燃机2的排气而被驱动的涡轮6及用于使压缩器10产生的声音降低的消音器13。
在图1所示的增压器4中，像这样，使用通过由内燃机2的排气所驱动的涡轮6来驱动压缩器10的排气涡轮式的增压器(所谓涡轮增压器)。在其他实施方式的增压器4中，也可以使用通过从内燃机2的输出轴经由带等传递的动力来驱动压缩器10的机械式的增压器(所谓机械增压器)。另外，作为内燃机2，例如能够适当选择柴油机、汽油发动机等。
接着，根据图2对增压器4的具体的结构例进行如下说明。
图2是几个实施方式的增压器4的一部分的概要剖视图。
图2所示的压缩器10包含：用于压缩空气的叶轮14、用于收容叶轮14且引导空气的空气引导筒16、涡旋室框架20及轴承框架40。叶轮14包含轮毂15及设置于轮毂15周围的多个翼17。涡旋室框架20与空气引导筒16相邻而设置，涡旋室框架20具有形成用于将通过空气引导筒16的空气向外部引导的涡旋室18的涡旋室形成部19。在轴承框架40设置有轴承部44，轴承部44轴支承叶轮14的旋转轴12。
消音器13包含与涡旋室框架20相邻而设置的消音器框架22。涡旋室框架20与消音器框架22是通过螺栓25紧固涡旋室框架20的凸缘部23与消音器框架22的凸缘部24。在螺栓25的头部26与涡旋室框架20之间设置衬套28(参照图3)。
轴承框架40与涡旋室框架20是通过螺栓48紧固轴承框架40的凸缘部46与涡旋室框架20的凸缘部29。
在图2所示的构成增压器4的一部分的压缩器10中，若叶轮14断裂的话，有叶轮碎片向叶轮14的半径方向外侧飞散，而与空气引导筒16、涡旋室框架20等碰撞的情况。
例如，叶轮碎片与空气引导筒16的倾斜部30碰撞的话，由于该碰撞的影响，空气引导筒16的入口部32沿箭头S方向(参照图3)向消音器13侧移动而与消音器框架22的出口部43碰撞。由此，消音器框架22的凸缘部24会向远离涡旋室框架20的凸缘部23的方向移动，因此在螺栓25产生拉伸应力。
即使像这样在螺栓25产生拉伸应力的情况下，根据压缩器10及增压器4，由于在螺栓25的头部26与涡旋室框架20之间设置有衬套28，因此与不设置衬套28的情况相比，能够使用轴部31(图3参照)的长度(颈部的长度)较长的螺栓25来紧固涡旋室框架20与消音器框架22。因此，与不设置衬套28的情况相比，在对螺栓25施加了轴向的拉伸负荷时，能够不使螺栓25断裂而增大能够伸长的伸长量。由此，即使对紧固涡旋室框架20与消音器框架22的螺栓25产生因如上所述的叶轮14的断裂而导致的拉伸应力，也能够有效抑制螺栓25的断裂。因此，能够使涡旋室框架20与消音器框架22稳定地结合，有效抑制消音器13从增压器4、压缩器10脱落。
图3所示的衬套28形成为套筒状且以包围螺栓25的轴部31的方式设置，衬套28的内径d1比螺栓25的头部26的直径d2小。因此，由于能够通过衬套28均匀地支承螺栓25的头部26，因此即使如上所述在螺栓25产生因叶轮14的断裂导致的拉伸应力，也能够有效抑制螺栓25的断裂。
另外，图3所示的螺栓25的轴向上的衬套28的尺寸d3比螺栓25的径方向上的衬套28的尺寸d4大。这样一来，通过使用适合使螺栓25的轴部31的长度变长的衬套28，从而能够在对螺栓25施加了轴向的拉伸负荷时不使螺栓25断裂而容易地使能够伸长的伸长量变大。由此，即使对紧固涡旋室框架20与消音器框架22的螺栓25产生因如上所述的叶轮14的断裂而导致的拉伸应力，也能够有效抑制螺栓25的断裂。
在图3中，说明了因叶轮14的断裂而在紧固涡旋室框架20与消音器框架22的螺栓25产生拉伸应力的例子，但有因叶轮14的断裂而在紧固涡旋室框架20与轴承框架40的螺栓48产生拉伸应力的情况。
例如，在叶轮碎片侵入图2的扩散部50而堵塞扩散部50的情况下，该叶轮碎片导致扩散部50在叶轮14的轴向上扩张。由此，涡旋室框架20与轴承框架受到相互离开的方向的力，因此如图4所示，涡旋室框架20变形而在螺栓48产生拉伸应力。
为了不因该拉伸应力而导致螺栓48断裂，在几个实施方式中，也可以通过将根据图3进行了说明的衬套28设置在螺栓48的头部52与涡旋室框架20之间，从而使螺栓48的轴部53比图4所示的结构长。然而，如图2所示，涡旋室框架20的凸缘部29从涡旋室形成部19向叶轮14的半径方向外侧延伸设置，因此有难以确保凸缘部29与涡旋室形成部19之间的空间，而难以为了防止螺栓48的断裂而在螺栓48的头部52与涡旋室框架20之间设置衬套的情况。
因此，图2所示的增压器4及压缩器10具有如图5及图6所示的夹具54，夹具54构成为对涡旋室框架20与轴承框架40进行夹持。图5是从图2的P方向观察到的涡旋室框架20的凸缘部29与轴承框架40的凸缘部46的图，表示螺栓48及夹具54的配置。图6是用于对夹具54的结构进行说明的概要剖视图。
这样一来，通过使用构成为对涡旋室框架20的凸缘部29与轴承框架40的凸缘部46进行夹持的夹具54，从而即使在难以确保充足的用于在凸缘部29与涡旋室形成部19之间设置上述衬套的空间的结构中，也能够抑制在螺栓48产生拉伸应力，能够有效地抑制螺栓48的断裂。因此，能够稳定地结合涡旋室框架20与轴承框架40。
图5及图6所示的夹具54具有按压螺栓56，该按压螺栓56对轴承框架40从与涡旋室框架20的凸缘部29相反的一侧施加按压。由此，即使在以防止螺栓48的断裂为目的而难以如上所述在螺栓48的头部52与涡旋室框架20之间设置衬套的情况下，也能够以简单的结构抑制在螺栓48产生拉伸应力，能够有效抑制螺栓48的断裂。因此，能够以简单的结构而稳定地结合涡旋室框架20与轴承框架40。另外，在其他实施方式中，也可以使用对涡旋室框架20的凸缘部29从与轴承框架40相反的一侧施加按压的按压螺栓。
在根据图6进行了说明的实施方式中，例示了构成为对涡旋室框架20与轴承框架40进行夹持的夹具54，但在其他实施方式中，也可以使用构成为对涡旋室框架20与消音器框架22进行夹持的夹具。由此，能够使涡旋室框架20与消音器框架22稳定地结合。

Claims (9)

1.一种压缩机，其特征在于，具备：
叶轮，该叶轮用于压缩空气；
空气引导筒，该空气引导筒用于收容所述叶轮并引导所述空气；
涡旋室框架，该涡旋室框架设置成与所述空气引导筒相邻且形成涡旋室，该涡旋室用于将通过所述空气引导筒的空气向外部引导；
第1框架，该第1框架设置成与所述涡旋室框架相邻；
第1螺栓，该第1螺栓紧固所述涡旋室框架与所述第1框架；以及
衬套，该衬套设置于所述第1螺栓的头部与所述涡旋室框架之间。
2.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，
所述衬套形成为套筒状且以包围所述第1螺栓的轴部的方式设置，
所述衬套的内径比所述第1螺栓的头部的直径小。
3.根据权利要求1或2所述的压缩机，其特征在于，
所述第1螺栓的轴向上的所述衬套的尺寸比所述第1螺栓的径向上的所述衬套的尺寸大。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的压缩机，其特征在于，进一步具备：
消音器，该消音器用于降低所述压缩机所产生的声音，
所述第1框架是所述消音器的框架。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的压缩机，其特征在于，具备：
第2框架，该第2框架配置成与所述涡旋室框架相邻；
第2螺栓，该第2螺栓紧固所述涡旋室框架与所述第2框架；以及
夹具，该夹具构成为对所述涡旋室框架与所述第2框架进行夹持。
6.根据权利要求5所述的压缩机，其特征在于，
所述第2框架是设置有轴承部的轴承框架，所述轴承部轴支承所述叶轮的旋转轴。
7.根据权利要求6所述的压缩机，其特征在于，
所述涡旋室框架具备：
涡旋室形成部，该涡旋室形成部形成所述涡旋室；以及
凸缘部，该凸缘部为了使所述涡旋室框架与所述轴承框架结合而从所述涡旋室形成部向所述叶轮的半径方向外侧延伸设置，
所述第2螺栓紧固所述凸缘部与所述轴承框架，
所述夹具构成为对所述凸缘部与所述轴承框架进行夹持。
8.根据权利要求7所述的压缩机，其特征在于，
所述夹具具有按压螺栓，该按压螺栓对所述轴承框架从与所述涡旋室框架的所述凸缘部相反的一侧施加按压。
9.一种增压器，其特征在于，
具备权利要求1至8中任一项所述的压缩机。
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