CN105745416B - 压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种以简单的结构就能够改善压缩机的密闭性的压缩机，压缩机(10)具备：用于压缩吸入流体的叶轮(14)；用于收容叶轮(14)并吸入流体进行引导的引导壳体(16)；及涡旋室框架(20)，该涡旋室框架(20)形成用于将通过引导壳体(16)的吸入流体向外部引导的涡旋室(18)。在引导壳体(16)的径向外侧且涡旋室内侧形成部(22)的径向内侧设置具有与旋转轴(S)相同中心线的圆筒形状的圆筒支承部(32)，涡旋室内侧形成部(22)与引导壳体(16)经由圆筒支承部(32)连接。

Description

压缩机

技术领域

本发明涉及内燃机所使用的增压器的压缩机。

背景技术

近年来，由于对增压器要求的高压力比化、高效率化、大容量化这样的需求，压缩机的叶轮的高转速化在发展。伴随于此，在叶轮损坏而爆炸时，保护使碎片不飞出到包围叶轮的壳体的外侧(以下称为“密闭性”)这点变得重要。

当压缩机的叶轮高速旋转并折断时，由于在叶轮的碎片上施加有由离心力产生的周向(半径方向)的力和由轴向上的压力差等引起的轴向的力，因此碎片会飞散到半径方向与轴向之间的区域。

特别是将压缩机壳体分割成涡旋室框架和吸入流体导入部的引导壳体的结构的情况等，在壳体中动能容易向轴向传播的结构的情况下，轴向上的叶轮折断时的动能的吸收等的对策也很重要。

在专利文献1所记载的增压器中，在压缩机轮(叶轮)折断时，为了能够通过压缩机的内壳体的内侧部变形及向轴向移动来吸收高速的压缩机轮的动能的大部分，而在内壳体的一部分(在与流体吸入部的连接部和内侧部之间)设置有间隙(例如参照0022段落)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-299664号公报

发明内容

然而，如上述专利文献1所述的增压器那样，在内壳体形成涡旋室的结构中，在叶轮的折断时，若因叶轮的碎片等而使内壳体受到超过冲击强度的冲击，则有可能在形成涡旋室的部分也施加较大的力，涡旋部被破坏，从而无法维持密闭性。

在压缩机的叶轮的高转速化发展的现状中，损坏的叶轮具有的动能比以往增加，因此要求改善压缩机的密闭性，进一步使增压器的可靠性提高。另外，在改善密闭性时，要求能够抑制因结构的复杂化而导致的制造成本增加。

本发明的至少一实施方式的目的在于提供一种以简单结构就能够改善压缩机的密闭性的压缩机。

用于解决课题的手段

本发明的至少一实施方式的压缩机具备：

引导壳体，该引导壳体收容用于压缩吸入流体的叶轮并对所述吸入流体进行引导；

涡旋室内侧形成部，该涡旋室内侧形成部设置为比所述引导壳体靠所述叶轮的旋转轴的径向外侧，且形成将通过所述引导壳体的所述吸入流体向外部引导的涡旋室的内周侧壁面；

涡旋室外侧形成部，该涡旋室外侧形成部形成涡旋室的外周侧壁面；及

圆筒支承部，该圆筒支承部具有与叶轮的旋转轴相同中心线的圆筒形状，并设置于所述引导壳体的所述径向外侧且所述涡旋室内侧形成部的所述径向内侧，

所述涡旋室内侧形成部与所述引导壳体经由所述圆筒支承部连接，所述涡旋室内侧形成部与所述涡旋室外侧形成部通过螺栓紧固，在该紧固部分连接用于降低噪音的消音器，

进一步，圆筒支承部的叶轮的旋转轴方向上的一端部与引导壳体的流体流入口螺栓紧固，圆筒支承部的叶轮的旋转轴方向上的另一端部与涡旋室内侧形成部连接。

在离心压缩型的压缩机中，在叶轮的旋转时且叶轮折断时，在叶轮的碎片上施加有因离心力产生的周向(半径方向)的力和因轴向上的压力差等引起的轴向的力，因此碎片会飞散到半径方向与轴向之间的区域，有可能与引导壳体碰撞。

根据上述压缩机，提供具有与叶轮的旋转轴相同中心线的圆筒形状的圆筒支承部，来连接引导壳体与涡旋室内侧形成部，因此即使在叶轮折断，碎片飞散到半径方向与轴向之间的区域的情况下，首先与引导壳体碰撞使动能的一部分被吸收，其次与圆筒支承部碰撞而使动能进一步被吸收。因此，碎片到达涡旋部时能量变得充分小，压缩机的密闭性提高。

另外，上述圆筒支承部具有圆筒形状，结构简单。

因此，根据上述压缩机，能够以通过圆筒形状的圆筒支承部连接涡旋室内侧形成部与引导壳体这一简单结构来改善压缩机的密闭性。

在几个实施方式中，所述压缩机具备第一肋，该第一肋向所述圆筒支承部的所述径向外侧延伸，且与所述涡旋室内侧形成部连接。

在该情况下，通过第一肋来增强通过圆筒支承部形成的涡旋室内侧形成部与引导壳体的连接，且在叶轮的折断时，首先引导壳体被破坏，其次圆筒支承部被破坏，接着，能够通过第一肋被破坏来吸收未由圆筒支承部的折断而吸收完的碎片的动能的一部分。这样一来，通过设置第一肋，从而能够在叶轮的折断时由两个阶段吸收碎片的动能，因此能够使压缩机的密闭性进一步提高。

在几个实施方式中，所述压缩机具备第二肋，该第二肋沿着所述引导壳体的所述径向外侧延伸，且设置于由所述引导壳体与所述圆筒支承部所包围的区域。

引导壳体是在压缩机的半径方向上存在于最靠近叶轮的部位的部分，是在叶轮折断时，主要承受因叶轮的碎片飞散碰撞而产生力的部分。

在上述实施方式的压缩机中，在由存在于靠近叶轮的部位的引导壳体与圆筒支承部所包围的区域设置了第二肋，因此使引导壳体的刚性提高，在叶轮折断时，能够降低碎片到达连接涡旋室内侧形成部与引导壳体的圆筒支承部时的动能。因此，能够使叶轮折断时的压缩机的密闭性进一步提高。

在几个实施方式中，所述压缩机具备消音器，该消音器包含：降低噪音的消音器主体部，该噪音是因压缩机所具备的叶轮旋转使吸入流体的流动被切断而产生的；喇叭口部，该喇叭口部连接于所述引导壳体，且将通过所述消音器主体部的所述吸入流体引导至所述叶轮；及第三肋，该第三肋向所述喇叭口部的所述径向外侧延伸。

在具备如上所述的消音器的压缩机的情况下，通过消音器的吸入流体被导入压缩机并被加压，因此在压缩机的运转时，消音器侧的压力比压缩机侧的压力低。因此，当压缩机的叶轮折断时，叶轮的碎片也会从压缩机侧向消音器侧飞散。并且，具有较大的动能的碎片与引导壳体碰撞，在引导壳体传播而对消音器施加轴向的较大的力。此时，若不存在吸收轴向的力的结构，则消音器与引导壳体的连接部(例如通过螺栓连接)折断，消音器有可能从压缩机脱落。

在上述的实施方式的压缩机中，在喇叭口部的外周设置有沿径向外侧延伸的第三肋，因此在叶轮的折断时，在因飞散的碎片的轴向分量的动能而使消音器与引导壳体的连接部折断之前，通过第三肋被破坏来吸收该动能。这样一来，通过设置第三肋，在叶轮的折断时，防止消音器主体部从引导壳体脱落，使压缩机的轴向的密闭性提高。

发明效果

根据本发明的至少一实施方式，以简单的结构就能够改善密闭性。

附图说明

图1是表示一实施方式的内燃机系统的整体结构的概要图。

图2是一实施方式的压缩机的一部分的概要剖视图。

图3是其他实施方式的压缩机的一部分的概要剖视图。

图4是沿着图3中的B-B线的概要的剖视图的一例。

图5是沿着图3中的B-B线的概要的剖视图的其他例。

图6是沿着图3中的A-A线的概要的剖视图的一例。

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。然而，该实施方式所记载的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对的配置等不是将本发明的范围限定于此的主旨，只不过是说明例。

图1是表示一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及对向内燃机2的进气进行加压的增压器4。

图1所示的增压器4具备：压缩外部气体并向内燃机2输送燃烧用流体的离心压缩型的压缩机10；经由旋转轴12与压缩机10连结，且被从内燃机2排出的排气气体所驱动的涡轮6；及用于使在压缩机10所具备的叶轮旋转时产生的噪音降低的消音器13。

在图1所示的增压器4中，像这样使用一种排气涡轮式的增压器(涡轮增压器)，其通过被从内燃机2排出的排气所驱动的涡轮6来驱动压缩机10。

接着，根据图2及图3对压缩机10的具体的结构例进行以下说明。

图2及图3分别是一实施方式的压缩机的一部分的概要剖视图。

图2及图3所示的增压器4所具备的离心压缩型的压缩机10具备：用于压缩吸入流体的叶轮14；用于收容叶轮14并对吸入流体进行引导的引导壳体16；及涡旋室框架20，该涡旋室框架20形成用于将通过引导壳体16的吸入流体向外部引导的涡旋室18。

叶轮14包含：安装于旋转轴19的端部的轮毂15；多个翼17，所述多个翼17从轮毂15的该表面向半径方向外侧延伸，且沿着周向设置。

相对于叶轮14的旋转轴S而言，涡旋室18与引导壳体16相比设置于外周侧(即径向外侧)。如图2所示，涡旋室18的内周侧壁面也可以由后述的涡旋室内侧形成部22及涡旋室外侧形成部24形成。

涡旋室框架20包含：形成涡旋室18的内周侧壁面的涡旋室内侧形成部22；及形成涡旋室18的外侧壁面的涡旋室外侧形成部24。如图2所示，涡旋室内侧形成部22与涡旋室外侧形成部24也可以在凸缘部68处由螺栓64紧固。

在引导壳体16的径向外侧且涡旋室内侧形成部22的径向内侧设置有具有与旋转轴S相同中心线的圆筒形状的圆筒支承部32。并且，涡旋室内侧形成部22与引导壳体16经由圆筒支承部32连接。

另外，也可以在叶轮14的出口形成扩散器26。

在离心压缩型的压缩机10中，当叶轮14旋转时且叶轮14折断时，在叶轮14的碎片上施加有由离心力产生的周向(半径方向)的力和由轴向上的压力差等引起的轴向的力，因此碎片向半径方向与轴向之间的区域飞散，有与引导壳体16碰撞的可能性。

这样一来，在叶轮14折断且叶轮14的碎片飞散而与引导壳体16碰撞的情况下，位于涡旋内侧形成部22的内周侧且具有与叶轮14的旋转轴S相同中心线的圆筒形状的圆筒支承部32,先于涡旋内侧形成部22地与叶轮14的碎片碰撞并被破坏，从而吸收能量。因此，到达涡旋内侧形成部22的叶轮14的碎片的动能变小，使密闭性提高。

另外，圆筒支承部32具有圆筒形状，结构较简单。

因此，根据上述压缩机，能够通过由圆筒形状的圆筒支承部32将涡旋室内侧形成部22与引导壳体16连接这一简单的结构来改善压缩机10的密闭性。

在图2及图3所示的实施方式中，圆筒支承部32与涡旋室框架20的涡旋室内侧形成部22一体地形成。在该情况下，能够使一体的圆筒支承部32与涡旋室内侧形成部22的强度提高。

在其他实施方式中，圆筒支承部32也可以与涡旋室框架20的涡旋室内侧形成部22分体地形成。在该情况下，圆筒支承部32及涡旋室内侧形成部22的形状与一体地形成的情况相比形成为更简单的形状，因此能够容易制造，抑制制造成本。

在图2及图3所示的实施方式中，压缩机10还具有第一肋34，该第一肋34向圆筒支承部32的径向外侧延伸，且与涡旋室内侧形成部22连接。

在此，图4及图5分别是沿图3中的B-B线的概要的剖视图。

第一肋34的形状、配置无特别限定，能够采用任意的形状及配置。

例如，如图4所示，第一肋34也可以以旋转轴S为中心呈放射状(在径向)地延伸，多个肋等间隔地配置。另外，如图5所示，多个肋也可以以不单一的间隔配置。

在图2及图3所示的实施方式中，压缩机10具备消音器13，该消音器13用于使在压缩机10所具备的叶轮旋转时产生的噪音降低。

消音器13具有：具有降低噪音功能的消音器主体部42；用于将通过消音器主体部42的吸入流体引导至叶轮14的喇叭口部44。一般而言，该喇叭口部44与引导壳体16形成平滑的流路形状。

并且，消音器13具有向喇叭口部44的径向外侧延伸的第三肋36。第三肋36设置为连接喇叭口部44的外周面与消音器主体部42的至少一部分。

当压缩机10的叶轮14折断时，叶轮14的碎片也从压缩机10侧向消音器13侧飞散。并且，具有较大动能的碎片与引导壳体16碰撞。

此时，例如，如图2及图3所示，当引导壳体16通过螺栓62紧固于涡旋室框架20(在图2及图3中与圆筒支承部32一体)时，螺栓62有可能受到较大的力而折断。在该情况下，引导壳体16将向轴向飞出。该引导壳体16的飞出导致消音器13被向轴向按压。

另外，例如，如图2及图3所示，当消音器13与涡旋室框架20在消音器13的凸缘部66与涡旋室框架的凸缘部68处通过螺栓64紧固时，同样地，螺栓64有可能受到较大的力而折断。

因此，如上所述，在螺栓62、螺栓64等连接部折断前，若不存在对施加给消音器13的轴向的力的结构，则消音器13有可能从压缩机10脱落。

在图2及图3所示的增压器4中，由于设置有在喇叭口部44的径向外侧延伸的第三肋36，因此在叶轮14折断时，在因飞散的碎片的轴向分量的动能而使消音器13与引导壳体16的连接部折断前，通过第三肋36被破坏而吸收该动能。

在此，图6是沿着图3中的A-A线的概要的剖视图的一例。

第三肋36的形状、配置无特别限定，能够采用任意的形状及配置。

例如，如图6所示，第三肋36也可以以旋转轴S为中心呈放射状(沿径向)地延伸，多个肋等间隔地配置。另外，虽然未图示，但多个肋也可以以不单一的间隔配置。

喇叭口部44的形状无特别限定。

在几个实施方式中，如图3所示，喇叭口部44的内周面也可以是在压缩机10的轴向上的截面具有流线形的曲面的形状。在该情况下，与具有截面为直线状的内周面的情况相比，吸入流体从喇叭口部44向叶轮14顺畅地流动。

引导壳体16只要是能够从压缩机的流体吸入口52吸入的吸入流体通过叶轮14的翼17之间并向涡旋室18地进行引导的结构即可，形状无特别限定。

如图2及图3所示，也可以在引导壳体16上形成用于扩大叶轮14的动作范围(吸入流体流量的范围)的再循环流路54。

在几个实施方式中，如图3所示，引导壳体16通过入口狭缝56及出口狭缝58而形成再循环流路54。在制造这样的引导壳体16的情况下，在制造了未形成狭缝的引导壳体后开凿狭缝状的孔即可，因此能够容易形成，抑制制造成本。

在几个实施方式中，如图3所示，引导壳体16也可以在由引导壳体16与圆筒支承部32所包围的区域形成沿着引导壳体16的径向外侧延伸的第二肋38。

这样一来，在由存在于靠近叶轮14的部位的引导壳体16与圆筒支承部32所包围的区域设置有第二肋38，因此提高引导壳体16的刚性，在叶轮14折断时，能够降低叶轮的碎片到达连接涡旋室框架20与引导壳体16的圆筒支承部32时的动能，进一步提高叶轮14折断时的压缩机10的密闭性。

另外，如图3所示的实施方式那样，在设置有与涡旋室内侧形成部22连接的第一肋34，在喇叭口部44的径向外侧设置有第三肋36的情况下，具有第二肋38的引导壳体16在具有第一肋34的圆筒支承部32及具有第三肋36的喇叭口部44之前被破坏而吸收碎片的动能。因此，通过设置第二肋38，从而进一步提高叶轮14折断时的压缩机10的密闭性。

第二肋38的形状、配置无特别限定，能够采用任意的形状及配置。

例如，如图4及图5所示，第二肋38也可以以旋转轴S为中心呈放射状(沿径向)地延伸，多个肋等间隔地配置。另外，多个肋也可以以不单一的间隔配置。

另外，本发明的压缩机及增压器能够适用于包含船用发动机、发电用发动机等各种各样的内燃机。

符号说明

4增压器

10压缩机

13消音器

14叶轮

15轮毂

16引导壳体

17翼

18涡旋室

20涡旋室框架

22涡旋室内侧形成部

24涡旋室外侧形成部

32圆筒支承部

34第一肋

36第三肋

38第二肋

42消音器主体部

44喇叭口部

52流体吸入口

54再循环流路

56入口狭缝

58出口狭缝

62螺栓

64螺栓

66凸缘部

68凸缘部

Claims (5)

1.一种压缩机，具备：

引导壳体，该引导壳体收容用于压缩吸入流体的叶轮并对所述吸入流体进行引导；

涡旋室内侧形成部，该涡旋室内侧形成部设置为比所述引导壳体靠所述叶轮的旋转轴的径向外侧，且形成将通过所述引导壳体的所述吸入流体向外部引导的涡旋室的内周侧壁面；及

涡旋室外侧形成部，该涡旋室外侧形成部形成涡旋室的外周侧壁面，

该压缩机的特征在于，还具备圆筒支承部，该圆筒支承部具有与叶轮的旋转轴相同中心线的圆筒形状，并设置于所述引导壳体的所述径向外侧且所述涡旋室内侧形成部的所述径向内侧，

所述涡旋室内侧形成部与所述引导壳体经由所述圆筒支承部连接，所述涡旋室内侧形成部与所述涡旋室外侧形成部通过螺栓紧固，在该紧固部分连接用于降低噪音的消音器，

进一步，圆筒支承部的叶轮的旋转轴方向上的一端部与引导壳体的流体流入口螺栓紧固，圆筒支承部的叶轮的旋转轴方向上的另一端部与涡旋室内侧形成部连接。

2.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，

所述压缩机具备与所述涡旋室内侧形成部连接的第一肋，该第一肋向所述圆筒支承部的所述径向外侧延伸。

3.根据权利要求1或2所述的压缩机，其特征在于，

所述压缩机在由所述引导壳体与所述圆筒支承部所包围的区域具备第二肋，该第二肋沿着所述引导壳体的所述径向外侧延伸。

4.根据权利要求1或2所述的压缩机，其特征在于，

所述压缩机具备消音器，该消音器包含：降低噪音的消音器主体部；喇叭口部，该喇叭口部连接于所述引导壳体，且将通过所述消音器主体部的所述吸入流体引导至所述叶轮；及第三肋，该第三肋向所述喇叭口部的所述径向外侧延伸。

5.根据权利要求3所述的压缩机，其特征在于，

所述压缩机具备消音器，该消音器包含：降低噪音的消音器主体部；喇叭口部，该喇叭口部连接于所述引导壳体，且将通过所述消音器主体部的所述吸入流体引导至所述叶轮；及第三肋，该第三肋向所述喇叭口部的所述径向外侧延伸。