CN105782073A - 多级径向压缩机挡板 - Google Patents

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Abstract

一种组件可包括：第一径向压缩机转轮，其具有旋转轴线且包括毂表面，该毂表面包括设置在从旋转轴线测量的半径处的环形脊；第二径向压缩机转轮，其包括毂表面；以及环形挡板，其至少部分地设置在所述毂表面之间，其中，环形挡板包括外表面和限定开口的内边缘，该开口具有中心轴线，其中，外表面包括到面向第一径向压缩机转轮的毂表面的内边缘的一侧的表面部分，其中，所述表面部分包括跨过从中心轴线测量的径向宽度的环形通道，并且其中，径向宽度横越环形脊的半径。

Description

多级径向压缩机挡板
技术领域
本文所公开的主题大体上涉及多级径向压缩机。
背景技术
压缩机常常用来增加内燃发动机的输出。涡轮增压器可包括压缩机，该压缩机可以是多级径向压缩机。作为示例，这样的压缩机可以由涡轮转轮驱动，涡轮转轮操作性地联接到轴，该轴能可旋转地驱动压缩机；或者例如，这样的压缩机可以由诸如电动马达的另一个机构驱动。本文所述技巧、技术等的各种示例涉及多级径向压缩机。
附图说明
当结合附图中所示示例时，通过参照下面的具体实施方式可以获得对本文所述各种方法、装置、组件、系统、布置等及其等同物的更全面的理解，在附图中：
图1是涡轮增压器和内燃发动机与控制器的示例的示意图；
图2是涡轮增压器的示例的立体剖视图；
图3是包括挡板（baffle）的示例的组件的一部分的示例的剖视图和一系列图线；
图4是包括图3的挡板的组件的一部分的剖视图；
图5是图3的挡板的透视图；
图6是图3的挡板的透视图；
图7是图3的组件的部分的一系列视图；
图8是图3的挡板的一部分的放大剖视图；
图9是组件的一部分的剖视图，示出了在部分地由图3的挡板限定的通路中的流；
图10是组件的示例的一部分的剖视图；
图11是组件的示例的一部分的剖视图；
图12是组件的示例的一部分的剖视图；
图13是组件的示例的一部分的剖视图；
图14是组件的示例的一部分的剖视图；
图15是组件的示例的一部分的剖视图；
图16是组件的示例的一部分的剖视图；以及
图17是包括关于各种示例性组件的信息的表。
具体实施方式
涡轮增压器常常用来增加内燃发动机的输出。参看图1，作为示例，系统100可包括内燃发动机110和涡轮增压器120。如图1所示，系统100可以是车辆101的一部分，其中，系统100设置在发动机舱中并且连接到排气导管103，排气导管103将排气导向至例如位于乘客舱105后方的排气出口109。在图1的示例中，可以提供处理单元107以处理排气(例如，以通过分子的催化转化等减少排放)。
如图1所示，内燃发动机110包括：发动机缸体118，其容纳操作性地驱动轴112(例如，通过活塞)的一个或多个燃烧室；以及进气端口114，其为空气提供到发动机缸体118的流动路径；和排气端口116，其为来自发动机缸体118的排气提供流动路径。
涡轮增压器120可用来从排气提取能量，并且将能量提供至进气，该进气可以与燃料结合以形成燃烧气体。如图1所示，涡轮增压器120包括空气入口134、轴122、压缩机转轮125的压缩机外壳组件124、涡轮转轮127的涡轮外壳组件126、另一个外壳组件128和排气出口136。外壳组件128可以被称为中心外壳组件，因为它设置在压缩机外壳组件124和涡轮外壳组件126之间。轴122可以是包括各种部件的轴组件。轴122可以由设置在外壳组件128中(例如，在由一个或多个内孔壁限定的内孔中)的轴承系统(例如，(多个)轴颈轴承、(多个)滚动元件轴承等)可旋转地支撑，使得涡轮转轮127的旋转造成(例如，由轴122可旋转地联接的)压缩机转轮125的旋转。作为示例，中心外壳旋转组件(CHRA)可包括压缩机转轮125、涡轮转轮127、轴122、外壳组件128和各种其它部件(例如，设置在压缩机转轮125和外壳组件128之间的轴向位置处的压缩机侧板)。
在图1的示例中，可变几何形状的组件129示出为部分地设置在外壳组件128和外壳组件126之间。这样的可变几何形状的组件可包括静叶或其它部件，以改变通往涡轮外壳组件126中的涡轮转轮空间的通路的几何形状。作为示例，可以提供可变几何形状的压缩机组件。
在图1的示例中，废气门阀(或简单地废气门)135定位成靠近涡轮外壳组件126的排气入口。废气门阀135可以被控制以允许来自排气端口116的至少一些排气绕过涡轮转轮127。各种废气门、废气门部件等可以被施加到常规的固定喷嘴涡轮、固定静叶喷嘴涡轮、可变喷嘴涡轮、双涡旋涡轮增压器等。作为示例，废气门可以是内部废气门(例如，至少部分地在涡轮外壳内部)。作为示例，废气门可以是外部废气门(例如，操作性地联接到与涡轮外壳流体连通的导管)。
在图1的示例中，还示出了排气再循环(EGR)导管115，其可以可选地设有例如一个或多个阀门117，以允许排气流至压缩机转轮125上游的位置。
图1还示出了用于排气流至排气涡轮外壳组件152的示例性布置150和用于排气流至排气涡轮外壳组件172的另一个示例性布置170。在布置150中，汽缸盖154包括在其内的通路156，以将排气从汽缸导向至涡轮外壳组件152；而在布置170中，歧管176提供用于安装涡轮外壳组件172，例如在没有排气管道的任何单独的中间段的情况下。在示例性的布置150和170中，涡轮外壳组件152和172可以被构造用于与废气门、可变几何形状的组件等一起使用。
在图1中，控制器190的示例示出为包括一个或多个处理器192、存储器194和一个或多个接口196。这样的控制器可包括电路，例如，发动机控制单元(ECU)的电路。如本文所述，各种方法或技术可以可选地例如通过控制逻辑结合控制器实现。控制逻辑可以取决于一个或多个发动机操作条件(例如，涡轮rpm、发动机rpm、温度、负载、润滑剂、冷却等)。例如，传感器可以经由一个或多个接口196将信息传输至控制器190。控制逻辑可以依赖于这样的信息，并且继而，控制器190可以输出控制信号以控制发动机操作。控制器190可被构造成控制润滑剂流量、温度、可变几何形状的组件(例如，可变几何形状的压缩机或涡轮)、废气门(例如，经由致动器)、电动马达、或与发动机相关联的一个或多个其它部件、涡轮增压器(或多个涡轮增压器)等。作为示例，涡轮增压器120可包括一个或多个致动器和/或一个或多个传感器198，所述致动器和传感器可以例如联接到控制器190的一个或多个接口196。作为示例，废气门135可以由控制器控制，该控制器包括响应于电信号、压力信号等的致动器。作为示例，废气门的致动器可以是例如机械致动器，其可以在不需要电能的情况下操作(例如，考虑构造成响应于经由导管提供的压力信号的机械致动器)。
图2示出了涡轮增压器组件200的示例，该组件包括轴承外壳210，轴承外壳210将轴承组件230支撑在轴承外壳210的贯穿内孔中，其中轴承组件230可以是或包括滚动元件轴承组件。例如，轴承组件230可以是轴承筒，该轴承筒包括内座圈232和外座圈234，其中滚动元件设置在内座圈232和外座圈234之间，并且其中轴220操作性地联接到内座圈232，使得轴220的旋转使内座圈232旋转。在这样的示例中，外座圈234可以相对于轴承外壳210定位(例如，经由定位机构等)。作为示例，密封元件可以围绕轴220(例如，或箍)设置，例如，以减少空气和/或排气到轴承组件230的流动。这样的密封元件也可以用来减少润滑剂的流动(例如，在相对的方向上)。
在图2的示例中，涡轮增压器组件200包括压缩机组件240，压缩机组件240包括入口241，入口241可以形成为第一压缩机外壳部件242-1的一部分，第一压缩机外壳部件242-1可以操作性地联接到第二压缩机外壳部件242-2。如图所示，第一压缩机外壳部件242-1可以至少部分地限定第一涡壳243-1，并且第二压缩机外壳部件242-2可以至少部分地限定第二涡壳243-2。在图2的示例中，第一压缩机转轮244-1可以将气体(例如，空气、空气和排气的混合物等)导向至第一扩散器段245-1至第一涡壳243-1，并且第二压缩机转轮可以将空气导向至第二扩散器段245-2至第二涡壳243-2。例如，压缩机转轮244-1和244-2可以各自包括相应的进口段部分和相应的出口段部分，其中气体流入进口段部分并流出出口段部分(例如，至相应的扩散器段)。如在图2的示例中所示，压缩机转轮244-1和244-2为径向压缩机转轮。作为示例，径向压缩机可以通过将动能(例如，速度)通过转子(例如，叶轮或“转轮”)添加到流体(例如，空气等)的流来实现压力升高。作为示例，这样的动能可以例如通过减慢通过扩散器段的流量而被转化为势能(例如，静压)的增加。
在图2的示例中，涡轮增压器组件200包括涡轮组件260，涡轮组件260包括涡轮外壳部件262、插入部件263和涡轮转轮264。作为示例，涡轮组件260可包括喷嘴调整机构，例如可变几何形状的机构，该机构可调整静叶等的位置，静叶可以限定喉部，喉部将排气导向至涡轮转轮264。作为示例，涡轮转轮264可以操作性地联接到轴220。作为示例，涡轮转轮264和轴可以是轴和转轮组件(SWA)。在图2的示例中，排气可以流至涡轮转轮264，以造成涡轮转轮264旋转，从而使轴220旋转。在图2的示例中，第一压缩机转轮244-1和第二压缩机转轮244-2操作性地联接到轴220(例如，经由轴220，轴220设置在压缩机转轮244-1和244-2的贯穿内孔中并配有螺母或在压缩机转轮244-1的鼻端处的其它机构；经由部分内孔或“无内孔的”双面压缩机转轮组件等)。因此，能量可以从排气被提取以造成轴220的旋转以及第一压缩机转轮244-1和第二压缩机转轮244-2的旋转。在这样的示例中，流入压缩机组件240的气体(例如，空气、空气排气混合物等)可以被压缩并在出口249处离开压缩机组件240，出口249可以是例如第二压缩机外壳部件242-2的一部分。
虽然图2的示例将涡轮组件260示出为可使压缩机转轮244-1和244-2旋转的机构，但附加地或备选地，诸如图2的压缩机组件240的压缩机组件的压缩机转轮可以由不同类型的机构驱动。例如，电动马达可以操作性地联接到轴，第一压缩机转轮244-1和第二压缩机转轮244-2操作性地联接到该轴。在这样的示例中，电能可以被供应至电动马达，以可旋转地驱动轴和因此压缩机转轮244-1和244-2。在这样的示例中，轴承外壳可以被可选地实现为电动马达组件的一部分(例如，考虑容纳定子和联接到轴的转子的马达外壳，其中马达外壳包括一个或多个轴承、轴承组件等，以可旋转地支撑轴)。
在图2的示例中，存在挡板280，挡板280包括外表面281，其中，外表面281的一部分部分地限定第一扩散器段245-1，并且其中，外表面281的另一部分部分地限定第二扩散器段245-2。作为示例，第一压缩机转轮244-1、第一扩散器段245-1和第一涡壳243-1可以在比第二压缩机转轮244-2、第二扩散器段245-2和第二涡壳243-2低的压力下操作。在这样的示例中，气体(例如，空气、空气排气混合物等)可以经由入口241流入压缩机组件240，由第一压缩机转轮244-1压缩，然后流至第二压缩机转轮244-2，在这里，气体被进一步压缩并导向至出口249。在这样的示例中，压缩机组件240可以被称为具有第一低压级和第二高压级的两级压缩机组件。
在这样的两级布置中，在操作期间，第一扩散器段245-1中的气体压力可以被预计小于第二扩散器段245-2中的气体压力。在这样的示例中，气体可以从第二扩散器段245-2流至第一扩散器段245-1。这样的流动可以减小压缩机组件240的操作的效率。作为另一示例，这样的流可以用来增加流入第一扩散器段245-1的气体的温度，继而可以用来增加流至第二压缩机转轮244-2的进口段部分的气体的温度，从而减弱第二级的总体效应。
在诸如压缩机组件240的压缩机组件中，希望在气体从进口段部分流至出口段部分并进入第一扩散器段245-1时隔离第一压缩机转轮244-1的功，并且在气体从进口段部分流至出口段部分并进入第二扩散器段245-2时隔离第二压缩机转轮244-2的功。然而，相对于压缩机转轮244-1和244-2的毂部分，挡板280可以限定一定程度上环形的V形通路，在该通路中，气体可以从较高压力的区域流至较低压力的区域。具体而言，在两级压缩机组件的操作期间，气体可以经由这样的通路从具有高压力级的区域流至具有低压力级的区域。例如，考虑由第二压缩机转轮244-2压缩的气体的一部分，该部分流至邻近第一压缩机转轮244-1的毂部分的区域。在这样的示例中，那部分气体不直接进入第二扩散器段245-2。这样的现象可以被称为“级间泄漏”。作为示例，级间泄漏可以减小压缩机级的总体效率。
作为示例，挡板280的外表面281可包括用来减少级间泄漏的一种或多种形状。作为示例，压缩机转轮244-1和244-2中的至少一个的毂部分可包括用来减少级间泄漏的一种或多种形状。作为示例，挡板和一个或多个毂部分可包括用来减少级间泄漏的形状。作为示例，一种或多种形状可以限定通路的迷宫，其中迷宫用来减少级间泄漏。作为示例，一种或多种形状可以至少部分地限定造成通过其中的气体流转弯并例如可选地形成涡流的通路。在这样的示例中，涡流可以是造成邻近其的流减速的“能量提取器”。
图3示出了压缩机组件的一部分的示例，该组件包括第一压缩机转轮344-1、第二压缩机转轮344-2和挡板380，挡板380至少部分地设置在第一压缩机转轮344-1的毂部分和第二压缩机转轮344-2的毂部分之间。在图3的示例中，第二压缩机转轮344-2可以被视为高压级压缩机转轮，而第一压缩机转轮344-1可以被视为低压级压缩机转轮。如在图3的示例中所示，通路被限定，其中，通路包括迷宫部分，该迷宫部分可以被视为低压侧迷宫部分，因为它由面向第一压缩机转轮344-1的毂部分的挡板380的特征部分地限定。在图3的示例中，第一压缩机转轮344-1的毂部分和挡板380的外表面的面向低压部分限定通路的低压侧迷宫部分。
图3还示出了一系列图线301，其包括第一表面形状(S1)的图线、第二表面形状(S2)的图线以及包括第一表面形状(S1)和第二表面形状(S2)的形状的图线。
作为示例，用于两级径向压缩机组件的环形挡板可包括外边缘；以及基本上抛物线的部分，其包括内边缘和从内边缘延伸的相对的表面，该内边缘限定具有中心轴线的开口。在这样的示例中，相对的表面中的一个可包括邻近内边缘的环形凹口，例如，其中环形凹口部分地由径向凹口宽度限定。如在一系列图线301中所示，挡板380的相对的表面中的一个可包括第一基本上半抛物线的形状(例如，S1)，并且相对的表面中的另一个可包括第二基本上半抛物线的形状(例如，S2)。在这样的示例中，在相对的表面的端部之间的径向偏移(参见例如，r轴线)可以限定径向凹口宽度。作为示例，环形凹口可包括环形轴向面。
如图3所示，挡板380的表面可包括环形通道，例如，径向地从环形凹口向外定位的环形通道。作为示例，挡板的表面可包括一个或多个环形通道。
图4示出了组件400的一部分的剖视图，组件400包括压缩机组件440，压缩机组件440操作性地联接到中心外壳的部件450且包括轴承组件430，轴承组件430可旋转地支撑轴420，螺母422将第一压缩机转轮444-1和第二压缩机转轮444-2相对于箍470轴向地定位到轴420。如图所示，挡板380部分地设置在由第一压缩机转轮444-1的毂表面和第二压缩机转轮444-2的毂表面限定的空间中，并且挡板380部分地设置在第一压缩机外壳部件442-1和第二压缩机外壳部件442-2之间。
在图4的示例中，挡板380的表面与第一压缩机外壳部件442-1的表面形成扩散器段445-1，其中扩散器段445-1与涡壳443-1流体连通；而挡板380的另一个表面与第二压缩机外壳部件442-2的表面形成扩散器段445-2，其中扩散器段445-2与涡壳443-2流体连通。作为示例，第一压缩机外壳部件442-1和第二压缩机外壳部件442-2可以操作性地联接(例如，夹持等)以定位挡板380(例如，径向地和/或轴向地，例如，以将挡板380相对于外壳部件442-1和442-2以静止方式保持)。
在图4的示例中，从下部轴向位置到上部轴向位置，组件400包括轴承组件430的内座圈，内座圈可接触箍470的轴向面，该轴向面可接触第二压缩机转轮444-2的轴向端面。如图所示，在第二压缩机转轮444-2的毂端处的轴向面可接触在第一压缩机转轮444-1的毂端处的轴向面，其中螺母422(例如，或其它部件)可以由轴420接纳以将压缩机转轮444-1和444-2轴向地定位在轴420上。例如，螺母422可以被紧固(例如，至扭矩规格)，以将压缩力施加到第一压缩机转轮444-1和第二压缩机转轮444-2(例如，相对于箍470等)。
在图4的示例中，轴420可以被可旋转地驱动(例如，由涡轮、电动马达等)，使得例如空气经由开口441-1流入压缩机组件440中。在图4的示例中，开口441-1可以部分地由压缩机外壳入口部件492限定，压缩机外壳入口部件492可以形成例如再循环通路的一部分(例如，与第一压缩机外壳部件442-1一起)。
在图4的示例中，压缩机组件440包括两个级：由第一压缩机转轮444-1、第一压缩机外壳部件442-1和挡板380形成的第一级(例如，低压级)；和由第二压缩机转轮444-2、第二压缩机外壳部件442-2和挡板380形成的第二级(例如，高压级)。流体流的方向由空心箭头指示，其中流体(例如，空气或空气和排气)轴向向内地流至第一压缩机转轮444-1的进口段部分，并且径向向外地从第一压缩机转轮444-1的出口段部分流至扩散器段445-1。扩散器段445-1中的流体接着流至涡壳443-1，并且继续流至到第二压缩机转轮444-2的进口段部分的入口441-2。如图所示，流体从第二压缩机转轮444-2的进口段部分流至第二压缩机转轮444-2的出口段部分，然后流至扩散器段445-2。扩散器段445-2中的流体接着流至涡壳443-2，并且继续流至与内燃发动机的进气口(例如，进气歧管)流体连通的导管。
图4的组件400的各种特征可以相对于圆柱坐标系被描述和例如限定。例如，考虑r、z和Θ坐标系，其中，z沿着轴420的旋转轴线，该轴线可以与第一压缩机外壳部件442-1和第二压缩机外壳部件442-2的轴线重合。
作为示例，压缩机组件440的效率可以取决于阻碍流体从第二级到第一级的不期望的流动的能力。在图4的示例中，挡板380和例如压缩机转轮444-1和444-2中的一者或两者的一个或多个毂表面的形状可以用来阻碍流体从第二级到第一级的不期望的流动。
图5示出了图4的挡板380的透视图，其中，其第一级(例如，低压级)面与例如最外边缘390、定位台阶392-1和压缩机转轮台阶394-1(例如，可以是可选的具有(多种)其它形状的特征等)一起可见。
图6示出了图4的挡板380的透视图，其中，其第二级(例如，高压级)面与例如最外边缘390、定位台阶392-2和压缩机转轮台阶394-2(例如，可以是可选的具有(多种)其它形状的特征等)一起可见。
如图5所示，相比图6，第一级面包括靠近挡板380的最内直径的特征。作为示例，压缩机转轮台阶394-1和394-2(如存在)中的一者或两者的尺寸、(多种)形状等可以用来阻碍从高压级到低压级的流动。作为示例，压缩机转轮台阶可以限定与压缩机转轮的最外直径的径向间隙和与压缩机转轮的毂表面的轴向间隙。
图7示出了组件700的一部分的一系列视图，其包括第一压缩机转轮744-1、第二压缩机转轮744-2和挡板380。图7包括平面图，该图示出了挡板380的特征如何可以形成为具有特定半径的特征，该半径可以是围绕挡板380的中心轴线相对恒定的。
作为示例，特征可以相对于围绕挡板380的中心轴线的方位角变化。例如，考虑起伏或“波状的”特征，其中特定特征的半径可以相对于方位角变化。在这样的示例中，当压缩机转轮744-1旋转(例如，围绕与挡板380的中心轴线对齐的轴线)时，起伏或波状的特征可以具有足够的尺寸以适应在压缩机转轮744-1的毂部分上可能存在的一个或多个特征。例如，在一个部件的特征延伸进入另一个部件的特征中的情况下，可以存在间隙，使得在压缩机转轮旋转时，在压缩机转轮和挡板之间不发生接触。作为示例，特征的形状可以形成为产生“抗泵送”效应。例如，考虑用来朝源而不是朝凹坑重新导向流的特征。作为示例，可以形成涡流，该涡流将气体流的速度分量在与气体流的源相对的方向上至少部分地重新导向。
图8示出了挡板380的一部分的放大视图。如图8所示，挡板380包括外表面381，外表面381包括大体上面向右侧的一部分(参见例如，图5的透视图)和大体上面向左侧的一部分(参见例如，图6的透视图)。外表面381的面向右侧的部分可以相对于压缩机转轮的毂部分的表面限定通路的一部分，并且外表面381的面向左侧的部分可以相对于另一个压缩机转轮的毂部分的表面限定通路的一部分。
在图8的示例中，挡板380包括第一环形通道383、第二环形通道385和邻近挡板380的端部389的环形凹口387。作为示例，环形通道383和385可以各自由诸如通道深度(例如，d)、通道宽度(例如，w)和通道半径(例如，rc)的通道尺寸限定。作为示例，环形凹口387可以由相对于挡板380的端部389的诸如凹口深度(例如，d)和凹口宽度(例如，w)的凹坑尺寸限定。如图所示，凹口可以部分地由曲率半径限定，例如，作为环面的一部分(例如，甜甜圈形状)，其可以由大半径(例如，“管”的中心至环面的中心)和小半径(例如，“管”的半径，如图8中的“r”所示)。
图9示出了通路中的流体的近似流线的示例，该通路至少部分地由作为组件900的示例的一部分的挡板380形成，组件900包括压缩机转轮950和压缩机转轮970。如在示例性组件900中所示，压缩机转轮950包括带有表面951的毂部分，表面951包括第一环形尖头953、第二环形尖头955、环形拐角957和环形面959，并且压缩机转轮970包括带有表面971的毂部分。
作为示例，环形尖头可以是由相遇的两个环形弯曲表面形成的特征。作为示例，环形尖头可包括由环形线或例如由环形表面限定的最大值。作为示例，压缩机转轮的毂表面可包括向外延伸远离毂表面的特征，其中，这样的特征可以在横截面上为例如尖头。作为示例，压缩机转轮的毂表面的特征可以是脊。作为示例，环形尖头可以是脊。作为示例，脊可以由一个或多个弯曲表面部分地形成。
如图9所示，对于给定的总体流动方向(参见大箭头)来说，形成环形涡流，该涡流可包括一个或多个顺时针旋转的涡流和一个或多个逆时针旋转的涡流。例如，示出了三个顺时针(CW)旋转的涡流，并且示出了两个逆时针(CCW)旋转的涡流。
在图9的示例中，流线和涡流为近似的，因为在(例如，挡板380的)静止表面和(例如，压缩机转轮950和970的)旋转表面之间的流可以形成如在平行板之间可能存在的库艾特流，平行板中的一个相对于另一个移动。此外，考虑到压缩机转轮950和970的旋转速度可以为大约几万转/分(rpm)且高达100,000rpm或以上，这样的流可以是湍流。因此，流可能是复杂的并且包括压力驱动的流(例如，作为从高压区域到低压区域的驱动力)和库艾特流，该流可能是湍流(例如，注意到术语“库艾特”用来表示流可能是或可能不是层流)。
作为示例，挡板可包括一个或多个环形通道。作为示例，压缩机转轮的毂表面可包括一个或多个环形特征，例如，一个或多个环形尖头。作为示例，组件可包括带有单个环形通道的挡板和包括单个环形尖头的压缩机转轮(参见例如，通道383和尖头953或通道385和尖头955)。在这样的示例中，挡板可包括凹口(参见例如，凹口387)。作为示例，组件可包括带有一个或多个环形通道的挡板和包括一个或多个环形尖头的压缩机转轮(参见例如，通道383和尖头953和/或通道385和尖头955)。在这样的示例中，挡板可包括凹口(参见例如，凹口387)。
作为示例，级间泄漏可以用来降低压缩机级的总体效率。作为示例，包括环形挡板的组件可以用来减少压缩机级之间的级间泄漏，环形挡板包括一个或多个特征，例如图9的挡板380的特征中的一个或多个。在这样的示例中，一个或多个压缩机转轮可包括例如图9的压缩机转轮950和970的特征中的一个或多个。作为示例，涡轮增压器可包括具有高压(HP)级和低压(LP)级的多级压缩机，并且可包括挡板，其中，挡板可以用来限定相对于HP级转轮和LP级转轮的空间，其中，挡板可用来减少经由该空间的泄漏。在这样的示例中，转轮中的一个或多个可包括一个或多个特征，这些特征可以用来部分地限定空间并减少经由该空间的泄漏。
作为示例，多级压缩机可包括一个或多个可变的扩散器机构，其可例如改变扩散器段的几何形状。作为示例，涡轮增压器可包括可变几何形状的涡轮组件，该组件可包括例如可调式静叶(例如，其可改变喉部大小、形状等)。作为示例，涡轮增压器可包括可变几何形状的多级压缩机组件和可变几何形状的涡轮组件。
新设计借助于迷宫有效地减少泄漏，在迷宫处，对应的流被迫转弯。
图10示出了多级压缩机组件1000的一部分的示例，多级压缩机组件1000包括挡板1080、第一压缩机转轮1050和第二压缩机转轮1070。在图10的示例中，第一压缩机转轮1050可以是多级压缩机组件1000的低压级的一部分，并且第二压缩机转轮1070可以是多级压缩机组件1000的高压级的一部分。如图所示，挡板1080包括两个环形通道1083和1085，环形通道1083和1085面向第二压缩机转轮1070的毂表面1071，毂表面1071包括两个环形脊1073和1075。在图10的示例中，挡板1080还包括端部凹口1087和端部1087(例如，其限定挡板1080的开口的最小直径)。挡板1080也示出为包括表面1081，该表面面向第一压缩机转轮1050的毂表面1051，其中毂表面1051延伸至拐角1057。
图11示出了多级压缩机组件1100的一部分的示例，多级压缩机组件1100包括挡板1180、第一压缩机转轮1150和第二压缩机转轮1170。在图11的示例中，第一压缩机转轮1150可以是多级压缩机组件1100的低压级的一部分，并且第二压缩机转轮1170可以是多级压缩机组件1100的高压级的一部分。如图所示，挡板1180包括两个环形通道1183和1185，环形通道1183和1185面向第二压缩机转轮1170的毂表面1171，毂表面1171包括两个环形脊1173和1175。在图11的示例中，挡板1180还包括端部凹口1187和端部1187(例如，其限定挡板1180的开口的最小直径)。挡板1180也示出为包括表面1181，该表面面向第一压缩机转轮1150的毂表面1151，其中毂表面1151延伸至拐角1157。相比图10的组件1000，挡板1180包括具有比挡板1080的环形通道更小的通道宽度的环形通道。
图12示出了多级压缩机组件1200的一部分的示例，多级压缩机组件1200包括挡板1280、第一压缩机转轮1250和第二压缩机转轮1270。如在图12的示例中所示，挡板1280包括表面1281和1282、端部凹口1287和端部1289(例如，其限定挡板1280的开口的最小直径)，第一压缩机转轮1250包括毂表面1251和轴向面1257，并且第二压缩机转轮1270包括毂表面1271和轴向面1277。如图所示，端部凹口1287包括轴向环形面，轴向环形面面向第一压缩机转轮1250的轴向面1257。作为示例，轴向面1257和1277可以接触，或者例如，可以在压缩机转轮1250和1270之间设置间隔件。在图12的示例中，示出了半径rf，其可以是至少部分地限定轴向面1257和1277的半径。在图12的示例中，压缩机转轮1250可以是低压级压缩机转轮，并且压缩机转轮1270可以是高压级压缩机转轮，或者例如，压缩机转轮1250可以是高压级压缩机转轮，并且压缩机转轮1270可以是低压级压缩机转轮。因此，端部凹口可以例如面向低压级压缩机转轮的轴向面或面向高压级压缩机转轮的轴向面。
作为示例，压缩机转轮的毂表面可以成形为能适应应力。如所提及的，压缩机转轮可以在超出100,000转/分的速度下旋转。在这样的速度下，压缩机转轮可经受相当大的应力。为了避免转轮破裂(例如，叶片和/或毂)，压缩机转轮的各个部分可以成形为能适应应力。一种破裂是叶片破裂，它发生在用来将叶片拉离中心毂的高速下的离心力超出将各个叶片连接到毂的叶根部段的机械强度时。在这样的情况下，如果叶根太弱，就会从毂分开。另一种破裂是毂破裂，它发生在叶片所附接到的毂达到强度极限，并且例如破裂成两片、三片或更多片(例如，通过转轮的中心线)时。作为示例，毂可以形成为连续的质量体，其中在旋转时，内应力在毂的芯部(例如，形成内孔的部分)处最大。毂下表面可以从芯部分成形到端部，以提供芯部质量和在端部处的较小质量。
毂表面的形状可以弯曲成能适应应力。作为示例，压缩机转轮的毂表面的形状可以在横截面上为半个抛物线体的形状(例如，抛物线形状)。作为示例，挡板可以成形为具有与压缩机转轮的毂表面的至少一部分匹配的表面。在这样的示例中，相对恒定的轴向间隙可以相对于在挡板和压缩机转轮之间的径向距离存在。
作为示例，挡板可以由诸如钢的材料形成。作为示例，挡板可以由合金形成。作为示例，挡板可以涂有涂层。作为示例，涂层可以抵御挡板芯材料的化学侵蚀。例如，考虑在可包括排气再循环(EGR)的系统中实现的多级压缩机组件。在这样的示例中，涂层可以抵御内燃发动机的排气中的一种或多种组分(例如，其可以与进气等中的一种或多种组分反应)的化学侵蚀。
作为示例，多级压缩机组件可包括由相同材料制成的压缩机转轮或由不同材料制成的压缩机转轮。作为示例，压缩机转轮可以由铝或铝基合金制成。
图13示出了多级压缩机组件1300的一部分的示例，多级压缩机组件1300包括挡板1380、第一压缩机转轮1350和第二压缩机转轮1370。在图13的剖视图中，挡板1380具有带有部分1381和1382的连续的弯曲表面，部分1381和1382分别与压缩机转轮1350和1370的相应的毂表面1351和1371匹配。
图14示出了多级压缩机组件1400的一部分的示例，多级压缩机组件1400包括挡板1480、第一压缩机转轮1450和第二压缩机转轮1470。如图所示，挡板1480包括表面1481和1482、通道1483和1485、端部凹口1487和端部1489。如图所示，压缩机转轮1450包括毂表面1451、环形脊1453和1455以及拐角1457，而压缩机转轮1470包括毂表面1471。
图15示出了多级压缩机组件1500的一部分的示例，多级压缩机组件1500包括挡板1580、第一压缩机转轮1550和第二压缩机转轮1570。如图所示，挡板1580包括表面1581和1582、通道1583和1585、端部凹口1587和端部1589。在图15的示例中，表面1581和通道1583由环形脊分离。如图所示，压缩机转轮1550包括毂表面1551、环形脊1553和1555以及拐角1557，而压缩机转轮1570包括毂表面1571。
图16示出了多级压缩机组件1600的一部分的示例，多级压缩机组件1600包括挡板1680、第一压缩机转轮1650和第二压缩机转轮1670。如图所示，挡板1680包括通道1681、1682、1683和1685、端部凹口1687和端部1689。在图16的示例中，通道1681和1682升高至相应的表面，所述表面分别径向向外延伸且经过压缩机转轮1650的端部和压缩机转轮1670的端部。如图所示，压缩机转轮1650包括毂表面1651、环形脊1653和1655以及拐角1657，而压缩机转轮1670包括毂表面1671。
图17示出了表1700，该表包括关于包括在组件300、1000、1100、1200、1300、1400、1500和1600中的挡板380、1080、1180、1280、1380、1480、1580和1680的信息。
在表1700中，显示了150kPa和200kPa的压差以及1rpm和185,000rpm的旋转速度的信息。该信息包括质量流量(kg/s)和相对于图13的组件1300的流量减少。示例性组件300、1400和1500显示具有超出其它示例性组件1300、1000、1100和1200的流量减少的流量减少。示例性组件300、1400和1500包括在两级压缩机组件的低压侧上的特征。
作为示例，一种用于两级径向压缩机组件的环形挡板可包括：外边缘；以及基本上抛物线的部分，其包括限定开口的内边缘和从内边缘延伸的相对的表面，该开口具有中心轴线，其中，相对的表面中的一个包括邻近内边缘的环形凹口，其中，环形凹口由径向凹口宽度部分地限定。在这样的示例中，相对的表面中的一个可包括第一基本上半抛物线的形状，并且相对的表面中的另一个可包括第二基本上半抛物线的形状，其中，例如，在相对的表面的端部之间的径向偏移限定径向凹口宽度。
作为示例，环形凹口可包括环形轴向面。作为示例，环形凹口可包括在第一半径处(例如，在开口处)的尖端和第二半径的肩部端。在这样的示例中，环形轴向面可以从第一半径延伸至第二半径(例如，其中第二半径大于第一半径)。作为示例，环形凹口可以成形为一定程度上类似于“凹口”，该凹口由延伸经过食指的端部的指甲的底侧部分地形成。例如，环形凹口可以由弯曲表面部分地形成，该弯曲表面由底切表面底切，以形成尖端，并且其中，另一个弯曲表面在肩部端处与底切表面相遇(参见例如，图8的示例)。作为示例，环形凹口可由这样的表面部分地限定：该表面包括由环面的一部分限定的曲率半径。
作为示例，环形挡板可包括相对的表面，其中，相对的表面中的一个包括位于环形挡板的内边缘和外边缘之间的环形通道。在这样的示例中，内边缘可以限定开口，其中，第一压缩机转轮和第二压缩机转轮可以是毂端对毂端组件。在这样的示例中，压缩机转轮中的一个的毂端可包括超出另一个压缩机转轮的毂端的半径的半径。在这样的示例中，可以形成凹口。例如，考虑具有不同的直径的两个面，这两个面可以直接彼此接触，其中环形凹口形成于较小直径面结束的位置处。作为示例，环形挡板的环形凹口可以适应较大直径面。而环形挡板的顶端朝较小直径面的端部径向向内延伸(参见例如图3的示例)。
作为示例，环形挡板的环形通道可以位于从环形挡板的内边缘和环形挡板的外边缘径向向外延伸的环形凹口之间。作为示例，环形挡板可包括相对的表面，其中，相对的表面中的一个可包括位于环形挡板的内边缘和外边缘之间的至少两个环形通道。
作为示例，环形挡板可包括相对的表面，其中，相对的表面中的一个可包括到环形挡板的内边缘的一侧的低压表面部分，以用于面向第一径向压缩机转轮的毂部分，相对的表面中的另一个可包括到内边缘的另一侧的高压表面部分，以用于面向第二径向压缩机转轮的毂部分。在这样的示例中，低压表面部分可包括邻近内边缘的环形凹口。在这样的示例中，低压表面部分可包括至少一个环形通道。在这样的示例中，低压表面部分可包括至少两个环形通道。在这样的示例中，环形挡板可包括设置在所述至少两个环形通道中的两个之间的环形壁。在这样的示例中，环形壁可包括壁宽度，该壁宽度小于所述至少两个环形通道中的所述两个的最小环形通道宽度。
作为示例，一种组件可包括：第一径向压缩机转轮，其具有旋转轴线且包括毂表面，该毂表面包括设置在从旋转轴线测量的半径处的环形脊；第二径向压缩机转轮，其包括毂表面；以及环形挡板，其至少部分地设置在所述毂表面之间，其中，环形挡板包括外表面和限定开口的内边缘，该开口具有中心轴线，其中，外表面包括到面向第一径向压缩机转轮的毂表面的内边缘的一侧的表面部分，其中，所述表面部分包括跨过从中心轴线测量的径向宽度的环形通道，并且其中，径向宽度横越环形脊的半径。在这样的示例中，环形挡板可包括两个环形通道，其中，例如，第一径向压缩机转轮的毂表面可包括两个环形脊。
作为示例，环形挡板可包括外表面，该外表面包括到面向两个径向压缩机转轮中的一个的毂表面的环形挡板的内边缘的一侧的表面部分，其中例如，该表面部分可包括连续的半抛物线形状。在这样的示例中，到内边缘的另一侧的表面部分可包括例如环形凹口和环形通道中的一个或多个。作为示例，径向压缩机转轮的毂表面可包括连续的半抛物线形状，并且例如，另一个径向压缩机转轮的毂表面可包括一个或多个环形脊。作为示例，毂表面可以接触下列各处：形成环形凹口的地方，较小直径的毂表面结束以形成环形拐角(例如，或肩部)的地方，以及较大直径的毂表面从环形拐角(例如，或肩部)径向向外延伸的地方。
作为示例，挡板可包括邻近挡板的内边缘的环形凹口。在这样的示例中，环形凹口可包括轴向环形面，该轴向环形面面向(例如，组装成毂对毂取向的)两个径向压缩机转轮中的一个的轴向面。
作为示例，第一径向压缩机转轮可包括由第一直径限定的轴向面，并且第二径向压缩机转轮可包括由第二直径限定的轴向面，其中，第一直径超出第二直径。作为示例，这样的径向压缩机转轮可以以毂对毂取向组装在轴上，可选地彼此直接接触，可选地在两者间具有轴向间隙，可选地在两者间具有轴向间隔件等。作为示例，两个径向压缩机转轮可以装配到轴，其中例如轴延伸穿过径向压缩机转轮中的一个的内孔，并且至少部分地进入径向压缩机转轮中的另一个的内孔。作为示例，一个径向压缩机转轮可包括贯穿内孔，而另一个径向压缩机转轮可以是“无内孔的”，因为它包括不延伸穿过整个径向压缩机转轮的部分内孔。在这样的示例中，无内孔转轮可包括一个或多个特征，其可接纳轴的一个或多个特征，以将无内孔转轮接合到轴(例如，考虑卡口特征、螺纹特征等)。
虽然已在附图中示出并在前面的具体实施方式中描述了方法、装置、系统、布置等的一些示例，但应当理解，所公开的示例性实施例不是限制性的，而是能够具有许多重新布置、修改和替代形式。

Claims (20)

1.一种用于两级径向压缩机组件的环形挡板，所述环形挡板包括：
外边缘；以及
基本上抛物线的部分，其包括限定开口的内边缘和从所述内边缘延伸的相对的表面，所述开口具有中心轴线，其中，所述相对的表面中的一个包括邻近所述内边缘的环形凹口，其中，所述环形凹口由径向凹口宽度而部分地限定。
2.根据权利要求1所述的环形挡板，其中，所述相对的表面中的一个包括第一基本上半抛物线的形状，并且其中，所述相对的表面中的另一个包括第二基本上半抛物线的形状，其中，在所述相对的表面的端部之间的径向偏移限定所述径向凹口宽度。
3.根据权利要求1所述的环形挡板，其中，所述环形凹口包括环形轴向面。
4.根据权利要求1所述的环形挡板，其中，所述相对的表面中的一个包括位于所述内边缘和所述外边缘之间的环形通道。
5.根据权利要求4所述的环形挡板，其中，所述环形通道位于所述环形凹口和所述外边缘之间。
6.根据权利要求4所述的环形挡板，其中，所述相对的表面中的所述一个包括位于所述内边缘和所述外边缘之间的至少两个环形通道。
7.根据权利要求1所述的环形挡板，其中，所述相对的表面中的一个包括到所述内边缘的一侧的低压表面部分，以用于面向第一径向压缩机转轮的毂部分，并且所述相对的表面中的另一个包括到所述内边缘的另一侧的高压表面部分，以用于面向第二径向压缩机转轮的毂部分。
8.根据权利要求7所述的环形挡板，其中，所述低压表面部分包括邻近所述内边缘的所述环形凹口。
9.根据权利要求8所述的环形挡板，其中，所述低压表面部分包括至少一个环形通道。
10.根据权利要求9所述的环形挡板，其中，所述低压表面部分包括至少两个环形通道。
11.根据权利要求10所述的环形挡板，包括设置在所述至少两个环形通道中的两个之间的环形壁。
12.根据权利要求11所述的环形挡板，其中，所述环形壁包括壁宽度，所述壁宽度小于所述至少两个环形通道中的所述两个的最小环形通道宽度。
13.根据权利要求1所述的环形挡板，其中，所述环形凹口至少部分地通过包括由环面的一部分所限定的曲率半径的表面而限定。
14.一种组件，包括：
第一径向压缩机转轮，其具有旋转轴线且包括毂表面，所述毂表面包括设置在从所述旋转轴线测量的半径处的环形脊；
第二径向压缩机转轮，其包括毂表面；以及
环形挡板，其至少部分地设置在所述毂表面之间，其中，所述环形挡板包括外表面和限定开口的内边缘，所述开口具有中心轴线，其中，所述外表面包括到面向所述第一径向压缩机转轮的所述毂表面的所述内边缘的一侧的表面部分，其中，所述表面部分包括跨过从所述中心轴线测量的径向宽度的环形通道，并且其中，所述径向宽度横越所述环形脊的所述半径。
15.根据权利要求14所述的组件，其中，所述环形挡板包括两个环形通道，并且其中，所述第一径向压缩机转轮的所述毂表面包括两个环形脊。
16.根据权利要求14所述的组件，其中，所述外表面包括到面向所述第二径向压缩机转轮的所述毂表面的所述内边缘的另一侧的表面部分，其中，所述表面部分包括连续的半抛物线形状。
17.根据权利要求16所述的组件，其中，所述第二径向压缩机转轮的所述毂表面包括连续的半抛物线形状。
18.根据权利要求14所述的组件，其中，所述环形挡板包括邻近所述内边缘的环形凹口。
19.根据权利要求18所述的组件，其中，所述环形凹口包括轴向环形面，所述轴向环形面面向所述第一径向压缩机转轮的轴向面。
20.根据权利要求14所述的组件，其中，所述第一径向压缩机转轮包括由第一直径限定的轴向面，并且其中，所述第二径向压缩机转轮包括由第二直径限定的轴向面，其中，所述第一直径超出所述第二直径。
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