CN105814319A - 压缩机及增压器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种压缩机及增压器，本发明的压缩机(13)具有：压缩机叶轮(31)，固定于旋转轴(14)；空气引导筒(34)，配置于压缩机叶轮(31)的外周侧，并将从空气进入口(32)进入的空气引导至压缩机叶轮(31)；涡壳(36)，配置于空气引导筒(34)的外周侧，并引导通过压缩机叶轮(31)而加压的压缩空气；以及容纳环(51)，配置于空气引导筒(34)与涡壳(36)之间。

Description

压缩机及增压器

技术领域

本发明涉及一种压缩机及增压器，该增压器利用从排气涡轮排出的排气来进行增压。

背景技术

增压器的构成为，涡轮与压缩机通过旋转轴连结为一体，并旋转自如地容纳于壳体内。通过将排气供给至壳体内并旋转涡轮而驱动旋转转子，且驱动压缩机。压缩机从外部吸入空气并通过叶轮进行加压来作为压缩空气，且该压缩空气被供给至柴油机等。另外，作为这种增压器可例举专利文献1中所记载的增压器。

另外，对于这种增压器要求如下，即当叶轮破裂时，破裂的叶轮不会向半径方向外侧飞溅，并且排气进入侧的消音器不会因破损而开口。现有的增压器在叶轮的外侧配置有空气引导筒，但由于该空气引导筒通过浇铸而制成，因此相对冲击力其强度不够充分，有可能导致位于空气引导筒外侧的涡壳(涡旋室)破损。作为其对策，可以想到通过将该空气引导筒的筒厚设为较厚来提高强度。其结果，虽然空气引导筒没有破损，但有可能导致叶轮在与空气引导筒碰撞之后向排气进入侧飞溅，且消音器破损而产生开口的情况。

作为解决这种课题的增压器，可例举专利文献2中所记载的增压器。该专利文献2中所记载的排气涡轮增压器具备涡轮壳体、压缩机壳体以及轴承壳体，且在轴承壳体设有润滑油高位槽，在润滑油高位槽设有与涡轮叶片相比更靠压缩机侧的涡轮侧隔板及与压缩机叶轮相比更靠涡轮侧的压缩机侧隔板，并在压缩机侧从压缩机侧隔板隔开间隔地设有缓冲隔板。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-117417号公报

专利文献2：日本特开2001-132465号公报

发明的概要

发明要解决的技术课题

上述专利文献2的排气涡轮增压器中，在与涡轮叶片相比更靠压缩机侧设有涡轮侧隔板，同时在涡轮侧设有压缩机侧隔板，并且在压缩机侧从压缩机侧隔板隔开间隔地设有缓冲隔板。在这种情况下，当叶轮破裂时无法防止涡壳破损。

本发明是为了解决上述课题而作成的，其目的在于提供一种当叶轮破裂时能够防止涡壳破损的压缩机及增压器。

用于解决技术课题的手段

为实现上述目的，本发明的一方式所涉及的压缩机具有：叶轮，固定于旋转轴；引导筒，配置于所述叶轮的外周侧，并将从进入口进入的流体引导至所述叶轮；涡壳，配置于所述引导筒的外周侧，并引导通过所述叶轮加压的压缩空气；及环部件，配置于所述引导筒与所述涡壳之间。

因此，叶轮破裂时，向径向外侧飞溅的叶轮或其一部分首先与引导筒碰撞并使该引导筒破损，由此吸收冲击力。之后，叶轮或其一部分与环部件碰撞，但由于事先降低了冲击力，因此不会使该环部件破损。由此，抑制叶轮或其一部分向轴向飞溅，并且防止产生开口。其结果，能够防止叶轮破裂时所导致的涡壳破损。

本发明的一方式所涉及的压缩机，其中，所述涡壳通过螺栓紧固于壳体，所述引导筒通过螺栓紧固于所述涡壳，且所述环部件通过螺栓紧固于所述引导筒。

由此，在将环部件紧固于引导筒的状态下，将两者插入到壳体内，并将引导筒紧固于涡壳即可，而且能够提高组装性。

本发明的一方式所涉及的压缩机，其中，所述环部件的轴向一端部夹持在所述涡壳与所述引导筒之间，并且紧固用螺栓贯穿所述引导筒而与所述环部件中的所述轴向一端部螺合。

由此，可牢固地支撑环部件。

本发明的一方式所涉及的压缩机，其中，所述环部件中只有轴向一端部固定在所述引导筒。

由此，能够提高组装性，并且能够确保环部件具有弹力。

本发明的一方式所涉及的压缩机，其中，所述引导筒具有：引导筒主体，在内周部具有循环路径；导向环，配置于所述循环路径中的流体的流动方向的上游侧，所述导向环通过螺栓紧固于所述涡壳，所述引导筒主体通过螺栓紧固于所述导向环，所述环部件通过螺栓紧固于所述导向环。

由此，在将环部件紧固于导向环，并且将引导筒主体紧固于导向环的状态下，将该些插入于壳体内，并将导向环紧固于涡壳即可，从而能够提高组装性。

本发明的一方式所涉及的压缩机，其中，所述引导筒及所述涡壳通过浇铸而制造，所述环部件由一般结构用轧制钢材制造。

由此，若将引导筒设为可压碎的结构，则通过与所飞溅的叶轮碰撞而破损，从而能够吸收冲击力，并且，若确保环部件具有延展性，且与所飞溅的叶轮碰撞，则通过弹力能够适当吸收冲击力。

本发明的一方式所涉及的增压器，其中，上述任一项中记载的压缩机与涡轮通过旋转轴连结为一体，且旋转自如地容纳于壳体内。

发明效果

根据本发明的压缩机及增压器，由于将环部件配置于引导筒与涡壳之间，因此能够防止叶轮破裂时所产生的涡壳破损。

附图说明

图1为表示第一实施方式的增压器的概略剖视图。

图2为增压器中的主要部分剖视图。

图3为表示第二实施方式的增压器的主要部分剖视图。

具体实施方式

以下参考附图，对本发明所涉及的压缩机及增压器的优选实施方式进行详细说明。另外，本发明并不限定于该的实施方式，并且，当实施方式为多个时，还包括组合各实施方式的结构。

[第一实施方式]

图1为表示第一实施方式的增压器的概略剖视图，图2为增压器中的主要部分剖视图。

如图1所示，第一实施方式中，增压器11为排气涡轮增压器，例如，通过组装于未图示的船用柴油机，向进气歧管供给被压缩的空气，其中，该进气歧管与构成船用柴油机的气缸套的内部连通。

增压器11的构成为，涡轮12与压缩机13通过旋转轴14连结为一体，并旋转自如地容纳于壳体15内。

壳体15呈中空形状，内部配置有旋转轴14，且通过推力轴承21与径向轴承22、23被旋转自如地支撑。旋转轴14的轴向一端部上固定有涡轮盘24，在涡轮盘24的外周部上，沿周向隔开规定间隔设有多个呈轴流型的涡轮叶片25。涡轮12由该涡轮盘24以及多个涡轮叶片25构成。

并且，壳体15中，相对于涡轮叶片25设有排气的入口通道26与排气的出口通道27。而且，壳体15中，在入口通道26与涡轮叶片25之间设有涡轮喷嘴28，通过该涡轮喷嘴28静压膨胀的轴向排气流被引导至多个涡轮叶片25，由此能够驱动旋转涡轮12。

旋转轴14的轴向另一端部上固定有压缩机叶轮31，在该压缩机叶轮31上沿周向隔开规定间隔设有多个叶片31a。压缩机13由该压缩机叶轮31构成。并且，壳体15中，相对于压缩机叶轮31设有空气进入口32与压缩空气排出口33。而且，壳体15中，在压缩机叶轮31与空气进入口32之间设有空气引导筒34，而在压缩机叶轮31与压缩空气排出口33之间设有涡壳36，该涡壳36具有扩压器35与涡旋室36a。由压缩机叶轮31压缩的空气通过扩压器35及涡壳36(涡旋室36a)而排出。并且，壳体15中，在空气进入口32安装有消音器37。

由此，来自船用柴油机的排气通过排气的入口通道26，由涡轮喷嘴28静压膨胀，且轴向排气流被引导至多个涡轮叶片25，由此涡轮12经由固定有该多个涡轮叶片25的涡轮盘24驱动旋转。并且，驱动多个涡轮叶片25的排气从出口通道27向外部排出。另一方面，若旋转轴14旋转，则与其为一体的压缩机叶轮31旋转，并通过空气进入口32吸入空气。该所吸入的空气被压缩机叶轮31加压而成为压缩空气，且该压缩空气通过扩压器35及涡壳36，从压缩空气排出口33被供给至船用柴油机。

如图1及图2所示，在如此构成的压缩机13中，旋转轴14旋转自如地被支撑于壳体15，且该旋转轴14的另一端部与压缩机叶轮31固定成一体。并且，涡壳36配置于压缩机叶轮31的径向外侧，且外周部通过螺栓41固定在壳体15。该涡壳36具有涡旋室36a，并且在延伸到空气进入口32侧的安装部36b中通过螺栓42固定有消音器37。并且，涡壳36中形成有从安装部36b延伸到内周侧的安装凸缘36c。空气引导筒34中，在空气进入口32侧的一端部形成有向外侧延伸的安装凸缘34a。并且，空气引导筒34与安装凸缘34a在涡壳36的安装凸缘36c中的空气进入口32侧重叠，且通过螺栓43连结。另外，空气引导筒34被分成安装凸缘34a侧和主体34b侧，经由衬垫44且通过螺栓45连结。

并且，涡壳36中，在内周部通过螺栓47而固定呈环状的引导板46，且在该引导板46安装有涡轮喷嘴28。空气引导筒34中，轴向的中间部向内周侧凸出并沿压缩机叶轮31的外周面呈弯曲形状，且前端部经由O形环48紧贴在涡壳36的内周部。

本实施方式的压缩机13中，在空气引导筒34与涡壳36之间配置有容纳环51。该容纳环51通过螺栓紧固在空气引导筒34。即，容纳环51呈内径与外径在轴向上恒定的环状，且轴向一端部夹持在涡壳36中的安装凸缘36c的内周面与空气引导筒34中的安装凸缘34a的外周面之间。并且，容纳环51的轴向一端面紧贴在安装凸缘34a，紧固螺栓52贯穿该安装凸缘34a而与该一端部螺合。因此，容纳环51中，只有轴向一端部固定在空气引导筒34的空气进入口32侧的端部。

并且，空气引导筒34及涡壳36为通过浇铸而制成的铸件，且容纳环51为由一般结构用轧制钢材(例如，SS400)制成的环部件。即，空气引导筒34及涡壳36通过浇铸以高精度制造成复杂的形状，但针对冲击的强度并不充分。另一方面，容纳环51通过一般结构用轧制钢材而制造成简单的形状，尤其，延展性比空气引导筒34高，且对冲击的强度充分。

由此，出于某种原因，若增压器11中的压缩机叶轮31破裂，则破裂的压缩机叶轮31的一部分向半径方向外侧飞溅，首先，该压缩机叶轮31的一部分与空气引导筒34碰撞。该空气引导筒34通过浇铸而制成，因此针对冲击的强度并不充分，且为可压碎结构，从而通过破损而吸收压缩机叶轮31的冲击力。接着，压缩机叶轮31与容纳环51碰撞。该容纳环51由一般结构用轧制钢材制成，因此延展性较高且针对冲击的强度充分，从而不会破损且承受并吸收压缩机叶轮31的冲击力。因此，涡壳36不会破损，并且，压缩机叶轮31不会朝向轴向飞溅，从而防止了消音器37的破损并防止了产生开口。

这种第一实施方式的增压器中，将涡轮12与压缩机13通过旋转轴14连结为一体而旋转自如地容纳于壳体15内，且作为压缩机13设有：压缩机叶轮31，固定于旋转轴14；空气引导筒34，配置于压缩机叶轮31的外周侧，并将从空气进入口32进入的空气引导至压缩机叶轮31；涡壳36，配置于空气引导筒34的外周侧，并引导通过压缩机叶轮31加压的压缩空气；及容纳环51，配置于空气引导筒34与涡壳36之间。

由此，压缩机叶轮31破裂时向径向外侧飞溅的压缩机叶轮31或其一部分，首先，与空气引导筒34碰撞，且通过使该空气引导筒34破损而吸收冲击力。之后，压缩机叶轮31或其一部分与容纳环51碰撞，但由于事先降低了冲击力，因此不会使容纳环51破损。由此，抑制压缩机叶轮31或其一部分朝向轴向飞溅，且防止产生开口。其结果，压缩机叶轮31破裂时能够防止涡壳36破损。

第一实施方式的增压器中，涡壳36通过螺栓紧固于壳体15，空气引导筒34通过螺栓紧固于涡壳36，容纳环51通过螺栓紧固于空气引导筒34。由此，在将容纳环51紧固在空气引导筒34的状态下，将两者插入到壳体15内，并将空气引导筒34紧固于涡壳36即可，从而能顾提高组装性。在这种情况下，通过只对空气引导筒34进行变更，能够较容易地固定容纳环51，而无需对涡壳36等进行变更。

第一实施方式的增压器中，容纳环51的轴向一端部夹持在涡壳36与空气引导筒34之间，并且紧固螺栓52贯穿空气引导筒34而与容纳环51中的轴向一端部螺合。由此，不仅将容纳环51通过螺栓紧固，且通过涡壳36与空气引导筒34来夹持，能够将容纳环51牢固地支撑在壳体15侧。

第一实施方式的增压器中，容纳环51中只有轴向一端部固定在空气引导筒34。从而，悬臂支撑容纳环51，由此能够通过减少螺栓紧固部来提高组装性，并且，能够确保容纳环51具有弹力，且能够吸收压缩机叶轮31碰撞时所产生的冲击力。

第一实施方式的增压器中，将空气引导筒34与涡壳36设为通过浇铸而制成的铸件，将容纳环51设为由一般结构用轧制钢材制成的环部件。由此，若将空气引导筒34设为可压碎结构，则与所飞溅的压缩机叶轮31碰撞时会适当地破损，因此能够有效地吸收此时的冲击力，并且，若确保容纳环51具有延展性，则与所飞溅的压缩机叶轮31碰撞时，通过弹力能够适当地吸收冲击力。

[第二实施方式]

图3为表示第二实施方式的增压器的主要部分剖视图。另外，针对具有与上述实施方式相同功能的部件标注相同的符号，并省略详细说明。

如图3所示，在第二实施方式中，压缩机61中，旋转轴14旋转自如地支撑在壳体15，且压缩机叶轮31一体固定于该旋转轴14的另一端部。并且，涡壳36配置在压缩机叶轮31的径向外侧，外周部通过螺栓41固定在壳体15。该涡壳36具有涡旋室36a，并且消音器37通过螺栓42固定在朝向空气进入口32侧延伸的安装部36b。并且，涡壳36中形成有安装凸缘36c，该安装凸缘36c从安装部36b朝向内周侧延伸。

空气引导筒62中设有再循环流路(空气循环路径)63，该再循环流路用于防止吸入空气量较少时易发生的喘振。即，空气引导筒62具有：空气引导筒主体64，在内周部具有再循环流路63；导向环65，配置于再循环流路63中的空气的流动方向的上游侧。空气引导筒主体64中，轴向中间部朝向内周侧凸出而沿压缩机叶轮31的外周面呈弯曲状，并且一部朝向外周侧呈凹陷状，由此形成再循环流路63。该再循环流路63中，相对与空气进入口32连续的空气流通路径设有流入部63a与排出部63b。

并且，导向环65中，在空气进入口32侧的一端部形成有朝向外侧延伸的安装凸缘65a。而且，导向环65与安装凸缘65a在涡壳36的安装凸缘36c中的空气进入口32侧重叠，且通过螺栓43连结。空气引导筒主体64中，基端部紧贴在导向环65，并通过螺栓66连结。并且，涡壳36中，在内周部通过螺栓47固定有呈环状的引导板46，该引导板46上安装有涡轮喷嘴28。空气引导筒62中，前端部经由O形环48紧贴在涡壳36的内周部。

本实施方式的压缩机61中，在空气引导筒62与涡壳36之间配置有容纳环71。该容纳环71通过螺栓紧固在空气引导筒62。即，容纳环71呈内径与外径在轴向上恒定的环状，且轴向一端部夹持在涡壳36中的安装凸缘36c的内周面与空气引导筒62中的空气引导筒主体64以及导向环65的外周面之间。并且，容纳环71中，轴向一端面紧贴在安装凸缘65a，紧固用螺栓52贯穿该安装凸缘65a而与该一端部螺合。由此、容纳环71中，只有轴向一端部固定于空气引导筒62的空气进入口32侧的端部。

由此，出于某种原因，若增压器11中的压缩机叶轮31破裂，则破裂的压缩机叶轮31的一部分向半径方向外侧飞溅，首先，该压缩机叶轮31的一部分与空气引导筒62碰撞。该空气引导筒62通过浇铸而制成，因此针对冲击的强度并不充分，且为可压碎结构，从而破损而吸收压缩机叶轮31的冲击力。接着，压缩机叶轮31与容纳环71碰撞。该容纳环71由一般结构用轧制钢材制成，因此延展性较高且针对冲击的强度充分，从而不会破损且承受并吸收压缩机叶轮31的冲击力。因此，涡壳36不会破损，并且，压缩机叶轮31不会朝向轴向飞溅而防止消音器37的破损并防止产生开口。

这种第二实施方式的增压器中，作为压缩机61设有：压缩机叶轮31，固定于旋转轴14；空气引导筒62，配置于压缩机叶轮31的外周侧，并将从空气进入口32进入的空气引导至压缩机叶轮31；涡壳36，配置于空气引导筒62的外周侧，并引导通过压缩机叶轮31而加压的压缩空气；以及容纳环71，配置于空气引导筒62与涡壳36之间。

由此，压缩机叶轮31破裂时向径向外侧飞溅的压缩机叶轮31或其一部分，首先，与空气引导筒62碰撞，且通过使该空气引导筒62破损而吸收冲击力。之后，压缩机叶轮31或其一部分与容纳环71碰撞，但由于事先降低了冲击力，因此不会使容纳环71破损。由此，抑制压缩机叶轮31或其一部分朝向轴向飞溅，且防止产生开口。其结果，压缩机叶轮31破裂时能够防止涡壳36破损。

第二实施方式的增压器中，作为空气引导筒62设有：空气引导筒主体64，在内周部具有再循环流路63；导向环65，配置于再循环流路63中的空气的流动方向的上游侧，并将导向环65通过螺栓紧固在涡壳36，将空气引导筒主体64通过螺栓紧固在导向环65，将容纳环71通过螺栓紧固在导向环65。由此，在将容纳环71紧固在导向环65，并且将空气引导筒主体64紧固在导向环65的状态下，将该些插入壳体15内，并将导向环65紧固于涡壳36即可，从而能够提高组装性。

在这种情况下，通过只对空气引导筒62进行变更，能够较容易地固定容纳环71，而无需对涡壳36等进行变更。并且，即使构成为在空气引导筒62具有再循环流路63，也能够适当固定容纳环71。

另外，上述实施方式中，将容纳环51、71设为轴向上直径尺寸不变的圆筒状，但根据空气引导筒34、62和涡壳36等的形状适当地设定即可，例如，可设为圆锥台筒状、将圆筒和圆锥台筒结合的形状、设有加强肋等的形状。

并且，上述实施方式中，通过适用于舶用排气涡轮增压器来对本发明的增压器进行了说明，但并不限定于该领域。

符号说明

11-增压器，12-涡轮，13、61-压缩机，14-旋转轴，15-壳体，24-涡轮盘，25-涡轮叶片，31-压缩机叶轮，32-空气进入口，33-压缩空气排出口，34、62-空气引导筒，36-涡壳，37-消音器，51、71-容纳环，63-再循环流路，64-空气引导筒主体，65-导向环。

Claims (7)

1.一种压缩机，具有：

叶轮，固定于旋转轴；

引导筒，配置于所述叶轮的外周侧，并将从进入口进入的流体引导至所述叶轮；

涡壳，配置于所述引导筒的外周侧，并引导通过所述叶轮加压的压缩空气；及

环部件，配置于所述引导筒与所述涡壳之间。

2.根据权利要求1所述的压缩机，其中，

所述涡壳通过螺栓紧固于壳体，

所述引导筒通过螺栓紧固于所述涡壳，

所述环部件通过螺栓紧固于所述引导筒。

3.根据权利要求2所述的压缩机，其中，

所述环部件的轴向一端部夹持在所述涡壳与所述引导筒之间，并且紧固用螺栓贯穿所述引导筒而与所述环部件中的所述轴向一端部螺合。

4.根据权利要求2或3所述的压缩机，其中，

所述环部件中只有轴向一端部固定在所述引导筒。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的压缩机，其中，

所述引导筒具有在内周部具有循环路径的引导筒主体、及配置于所述循环路径中的流体的流动方向的上游侧的导向环，

所述导向环通过螺栓紧固于所述涡壳，

所述引导筒主体通过螺栓紧固于所述导向环，

所述环部件通过螺栓紧固于所述导向环。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的压缩机，其中，

所述引导筒及所述涡壳通过浇铸来制造，

所述环部件由一般结构用轧制钢材制成。

7.一种增压器，其中，

权利要求1至6中任一项所述的压缩机与涡轮通过旋转轴连结为一体，并旋转自如地容纳于壳体内。