CN107816456A - 增压装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种增压装置(1)，具有：压缩机(3)，轴(5)，其可旋转地安装在轴承外壳(4)中，以及压缩机轮(6)布置在其上，扩散器(7)，其沿径向从所述压缩机轮(6)上的扩散器入口(8)朝向螺旋形的压缩机外壳(10)上的扩散器出口(9)延伸，对于本发明实质上，所述扩散器(7)由扩散器壁(11)和轴承外壳壁(12)限定，所述轴承外壳壁(12)在从所述扩散器入口(8)产生的第一部(13)中以2°≤α≤30°的角度α倾斜于径向方向(14)而导向，并且沿径向方向(14)带来扩散器截面朝向外侧的逐渐变细。

Description

增压装置
技术领域
根据权利要求1的前序部分，本发明涉及一种增压装置，其具有压缩机和通过布置在其上的压缩机轮而可旋转地安装在轴承外壳中的轴，。另外，本发明涉及一种具有这样的增压装置的内燃机。
背景技术
从EP0386743A2已知一种普遍的增压装置，其具有压缩机和通过布置在其上的压缩机轮而可旋转地安装在轴承外壳中的轴。已知的增压装置另外具有扩散器，其从压缩机轮上的扩散器入口沿径向延伸至螺旋形压缩机外壳上的扩散器出口。在此，扩散器本身相对于其径向长度逐渐变细，由此增加压力并且因此实现增加的效率。
然而现有技术中已知的增压装置的缺点在于低的圆周速度和质量流量，即，在气涌极限(the surge limit)附近，在轴承外壳壁附近增加了扩散器中的流体分离和回流的危险。特别是以低的圆周速度和质量流量，这导致了效率的降低。
发明内容
本发明因此处理如下问题：针对普遍类型的增压装置规定一种改进的或者至少替代的实施例，其特征特别是在于气涌极限(the surge limit)附近的操作范围中的增加的效率。
根据本发明，该问题通过独立权利要求1的主题解决。有益的实施例为从属权利要求的主题。
本发明基于如下的主要构思：第一次形成沿压缩机的轴承外壳的方向(并非沿径向，而是倾斜地)限定扩散器的轴承外壳壁，其结果是特别是在气涌极限附近的操作范围中，即，以较低的周向速度和质量流量，能够减小轴承外壳附近的扩散器中的流体分离和回流。由此，特别是在该操作范围中能够大程度低地提高效率。根据本发明的增压装置，以已知的方式包括压缩机和可旋转地安装在轴承外壳中的轴以及布置在其上的压缩机轮。同样地，增压装置包括沿径向从在压缩机轮上的扩散器入口朝向在螺旋形的压缩机外壳上的扩散器出口延伸的扩散器。现在根据本发明的是，扩散器一方面由扩散器壁限定，而另一方面由轴承外壳壁限定，并且同时轴承外壳壁在从扩散器入口产生的第一部中以2°≤α≤30°的角度α倾斜于径向方向而导向，并且由此带来扩散器截面的沿径向方向向外侧的逐渐变细。经由减小的流动截面，能够实现扩散器中的流速的增加，并且因此通过低质量流量的效率提高。通过倾斜的轴承外壳壁，扩散器中的流动被减速，并且因此加强压力，然而其中本发明的具体益处和基本构思在于以低质量流量和低圆周速度(即，特别是在气涌极限附近的范围中)的效率能够被提高，这根据本发明能够通过在其第一部中倾斜的轴承外壳壁而实现。相反地，传统的几何结构具有如下问题：在以低圆周速度和质量流量的操作点中扩散器中的沿径向方向的面积增加，并且因此作为导致流体分离的结果的减速是过大的。在该情况下效率的提高特别是基于如下的事实：通过轴承外壳壁的倾斜的第一部，能够减小扩散器中以低转速和质量流量的流体分离和回流。
通过根据本发明的技术方案的有益的进一步的发展，在扩散器出口上的宽度a相当于扩散器入口上的宽度B的大约37.5至95％。通过这样的截面逐渐变细的方式，另外在该范围中发生的流速的增加或减速的降低在扩散器的径向轮廓中进行，其结果是根据本发明的增压装置的效率也能够在低转速范围中提高。
通过根据本发明的技术方案的进一步有益的实施例，沿径向延伸的第二部沿径向在外侧邻接轴承外壳壁的第一部，所述第二部开口到压缩机外壳的螺旋形中。沿径向延伸的第二部在该情况下取决于倾斜的角度以及扩散器出口上的宽度。
特别地，第二部的径向长度L2相对于第一部的径向长度L1的100％至250％，其中径向长度L2从扩散器的外径获得。
通过根据本发明的技术方案的进一步有益的实施例，第一部与轴承外壳壁形成为一体件。这提供了如下的大益处：通过轴承外壳的形状的简单改变，也能够同时改变扩散器的形状，而没有为此因此需要的组装步骤。特别地，通过改变轴承外壳的铸造模具，扩散器能够例如同时被创建。对此可替代地，显然能够想到的是，轴承外壳壁的第一部和第二部形成为单独的插入件并且连接至轴承外壳壁。这转而提供了如下的大益处：起初通过径向的轴承外壳壁而能够继续轴承外壳的制造，并且仅仅可选地装备有另外的第一和第二部。由此，由于例如不同的具有变化的倾斜的楔形表面的第一部和变化的厚度的第二部能够保持为现有的，并且能够单独地另外布置在相同的轴承外壳中或另外相同的轴承外壳壁中，所以特别地也能够想到关于制造的更大的灵活性。由此，也可以特别地实现模块系统。
本发明的进一步重要的特征和益处从从属权利要求、附图以及通过附图的相关附图描述获得。
将会理解的是，在不离开本发明的范围的情况下，上述特征以及将在下文中说明的特征不仅能够用在所述的分别的结合中，而且还能够用在其他结合中或者由它们本身使用。
附图说明
本发明的优选实施例示出在附图中并且在以下描述中更加详细地说明
唯一的图1示出了穿过根据本发明的增压装置的截面表现。
具体实施方式
根据图1，特别是能够设计为机动车中的排气涡轮增压器2的根据本发明的增压装置1包括压缩机3和通过布置在其上的压缩机轮6而可旋转地安装在轴承外壳4中的轴5上。同样地，根据本发明的增压装置1包括扩散器7，所述扩散器沿径向从压缩机轮6上的扩散器入口8朝向螺旋状压缩机外壳10上的扩散器出口9延伸。根据本发明，扩散器7现在一方面由扩散器壁11限定，而另一方面由轴承外壳壁12限定。根据本发明，轴承外壳壁12在从扩散器人口8产生的第一部上向径向方向14以2与30°之间的角度α倾斜地定向，并且带来扩散器截面的沿径向方向14朝向外侧的变细。从现有技术已知的、并且照例设计的压缩机将会具有的轴承外壳壁使用虚线描绘，并且标注有附图标记15。该之前的轴承壁15通常平行于扩散器壁11而延伸。
因此观看图1，明显的是，根据本发明倾斜地形成的轴承外壳壁12的第一部13明显倾斜于轴向方向14而延伸，特别地其结果是，能够实质上减少流体分离的危险以及在轴承外壳12附近扩散器7中的以低圆周速度的不期望的回流以及还有因此的低质量流(即，在气涌极限的范围中)的风险，其结果是，在该操作范围中能够实现明显增加的效率。
扩散器出口9上的宽度相当于扩散器入口8上的0.375B≤a≤0.95B的宽度B。观看图1，明显的是，宽度B相当于b和c的总和，其中b符合于从现有技术已知的压缩机的扩散器宽度。
除此之外，扩散器宽度a与b的比例总共达到大约0.6至0.95，其中a相当于根据本发明的增压装置1的扩散器宽度，而b标注了从现有技术已知的扩散器的宽度。
同时，明显的是，相比于从现有技术已知的增压装置的轴承外壳壁15，发生轴承外壳壁12的在扩散器入口8的区域中的轴向转移，即以0.2mm与1mm之间的数值c。
根据图1，另外明显的是压缩机轮6与轮背衬(wheel back)接合到轴承外壳4上的凹槽17中。
第一部13沿径向在外侧通过沿径向延伸的轴承外壳壁12的第二部18而邻接，所述第二部18开口到压缩机外壳10的螺旋形中。第二部16在该情况下优选地平行于扩散器壁11而延伸。第二部18的径向长度L2总计达到第一部13的径向长度L1的大约100％至250％。长度L2沿着长度L1并且达到扩散器7或压缩机3的外径。
另外，能够设置为：第一部13与轴承外壳壁12形成为一体件，或者第一部13与轴承外壳壁12和第二部18形成为单独的插入件并且连接至轴承外壳壁12。第一中情况提供了如下益处：由于第一部12与第二部13能够以一体件并且因此在与轴承外壳4共同的步骤中制造，所以使相对有成本效益的制造是可能的。通过第二提到的实施例，存在如下益处：形成为单独的插入件的第一和第二部13、18使得能够灵活地组装，其结果是之前使用的轴承外壳可以继续使用。通过虚线描绘示出的之前的轴承外壳壁15构成迄今制造的轴承外壳的外部界限。
在扩散器7的区域中，轴承外壳壁12能够包括冷却管道或气隙绝缘体。根据本发明的增压装置1能够例如在内燃机20中使用。
通过根据本发明的增压装置1，由于能够在此减小扩散器7中的流体分离或回流，所以特别能够实现低转速范围(即，气涌极限附近)中的明显增加的效率。

Claims (10)

1.一种增压装置(1)，具有
-压缩机(3)，
-轴(5)，其可旋转地安装在轴承外壳(4)中，以及压缩机轮(6)布置在其上，
-扩散器(7)，其沿径向从所述压缩机轮(6)上的扩散器入口(8)朝向螺旋形的压缩机外壳(10)上的扩散器出口(9)延伸，
其特征在于
-所述扩散器(7)由扩散器壁(11)和轴承外壳壁(12)限定，
-所述轴承外壳壁(12)在从所述扩散器入口(8)产生的第一部(13)中以2°≤α≤30°的角度α倾斜于径向方向(14)而导向，并且带来扩散器截面沿径向方向(14)朝向外侧的逐渐变细。
2.根据权利要求1所述的增压装置，其特征在于，所述扩散器出口(9)上的宽度a相当于所述扩散器入口(8)上的宽度B的大约0.375B≤a≤0.95B。
3.根据权利要求1或2所述的增压装置，其特征在于，具有轮背衬(10)的所述压缩机轮(6)接合到所述轴承外壳(4)上的凹槽(17)中。
4.根据前面权利要求中的任一项所述的增压装置，其特征在于，所述增压装置(1)被设计为排气涡轮增压器(2)。
5.根据前面权利要求中的任一项所述的增压装置，其特征在于，所述第一部(13)与所述轴承外壳壁(12)的沿径向延伸的第二部(14)沿径向在外侧邻接，所述第二部开口到所述压缩机外壳(10)的螺旋形(19)中。
6.根据权利要求5所述的增压装置，其特征在于。所述第二部(14)的径向长度L2相当于所述第一部(14)的径向长度L1的大约100％至250％。
7.根据前面权利要求中的任一项所述的增压装置，其特征在于，所述第一部(13)与所述轴承外壳壁(12)形成为一体件。
8.根据权利要求5至7中的任一项所述的增压装置，其特征在于，所述轴承外壳壁(12)的第一部(13)和第二部(14)形成为单独的插入件并且连接至所述轴承外壳壁(12)。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的增压装置，其特征在于，在所述扩散器(7)的区域中的所述轴承外壳壁(12)包括冷却管道或气隙绝缘体。
10.一种内燃机(20)，其具有根据权利要求1至9中的任一项所述的增压装置(1)。
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