CN108626141B - 压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种压缩机，包括：压缩机壳体，一体地设置有压缩机叶轮入口，压缩机叶轮入口具有沿着压缩机叶轮的轴向依次形成的喘振缝隙和阻塞缝隙；套筒，被设置成在其端部围绕压缩机叶轮入口的外表面，并且在导向气体流入压缩机叶轮的同时，沿着压缩机叶轮的轴向线性移动；导向缝隙，设置在套筒上，并且基于套筒的轴向线性移动而与喘振缝隙或阻塞缝隙连通；以及多个叶片，设置在套筒的外周面与压缩机壳体之间的位置处，并且被配置成基于套筒的线性位移来改变流经喘振缝隙或阻塞缝隙的气体的方向。

Description

压缩机
技术领域
本发明总体上涉及一种用于压缩空气的压缩机，更具体涉及一种被配置成使用在安装于车辆上的涡轮增压器或增压器中的压缩机。
背景技术
参照离心压缩机的性能曲线，当通过压缩机的流速较低且压力比(入口压力与出口压力的比率)较高时，会发生喘振，而当流速较高且压力比较低时，会发生阻塞(choking)。
在压缩机安装在涡轮增压器上的情况下，根据车辆的行驶状态(发动机速度、负载、EGR使用等)，压缩机会进入喘振区域或阻塞区域。
在本发明背景技术部分中公开的信息仅用于增强对本发明的基本背景的理解，并且不被认为承认或以任何形式暗示该信息形成本领域技术人员已知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面旨在提供一种压缩机，其被配置成即使在压缩机的操作区域基于车辆的行驶状态而进入到喘振区域或阻塞区域时，也可防止喘振或阻塞的发生，显著减小喘振区域或阻塞区域，从而改善压缩机的操作稳定性，并最终有助于改善车辆的输出性能。
在本发明的每个方面中，提供一种压缩机，包括：压缩机壳体，一体地设置有压缩机叶轮入口，该压缩机叶轮入口具有沿着压缩机叶轮的轴向依次形成的喘振缝隙和阻塞缝隙；套筒，被设置成在其端部围绕压缩机叶轮入口的外表面，并且在导向气体流入压缩机叶轮的同时，沿着压缩机叶轮的轴向线性移动；导向缝隙，设置在套筒上，并且基于套筒的轴向线性移动而与喘振缝隙或阻塞缝隙连通；以及多个叶片，设置在套筒的外周面与压缩机壳体之间的位置处，并且被配置成基于套筒的线性位移来改变流经喘振缝隙或阻塞缝隙的气体的方向。
喘振缝隙和阻塞缝隙均可形成为弧形，以便多个弧形缝隙间隔地设置，以便与垂直于压缩机叶轮的轴向的虚平面平行。
套筒的导向缝隙可形成为与垂直于压缩机叶轮的轴向的平面平行的弧形，其宽度等于或大于喘振缝隙和阻塞缝隙中的较大宽度。
叶片可相对于压缩机叶轮的轴向倾斜，叶片的倾斜角度基于套筒的线性位移而改变。
套筒在其外周面上可设置有插入叶片中的多个套筒突起，并且每个叶片可设置有能够旋转地插入到压缩机壳体的内表面中的叶片转轴，以及线性地形成在与叶片转轴相反的位置处的线性导向孔，并且其中每个套筒突起能够滑动地插入到线性导向孔中。
叶片可相对于压缩机叶轮的轴向倾斜，使得在导向缝隙与喘振缝隙连通时的叶片的倾斜方向与导向缝隙与阻塞缝隙连通时的叶片的倾斜方向彼此相反。
套筒在其外周面上可设有插入到叶片中的多个套筒突起，并且每个叶片可设有能够旋转地插入到压缩机壳体的内表面中的叶片转轴，以及弯曲地形成在与叶片转轴相反位置处的弯曲导向孔，使得每个套筒突起能够滑动地插入弯曲导向孔中。
导向夹在与叶片转轴相反的位置处联结至各个叶片，弯曲导向孔形成在导向夹中。
根据本发明的示例性实施例，即使当压缩机的操作区域根据车辆的行驶状态进入喘振区域或阻塞区域时，也能够防止喘振或阻塞的发生，显著减小喘振区域或阻塞区域。因此，能够改善压缩机的操作稳定性，并最终有助于改善车辆的输出性能。
本发明的方法和装置具有其它特征和优点，这些特征和优点将在本文包括的附图以及以下详细说明中变得显而易见，或者在其中进行更详细地阐述，附图和以下详细说明一起用于解释本发明的某些原理。
附图说明
图1是示出将根据本发明的示例性实施例的压缩机应用于涡轮增压器的示例性实施例的视图；
图2是示出图1的压缩机壳体的视图；
图3是示出叶片设置在压缩机壳体中的状态的视图；
图4是示出套筒的视图；
图5是示出叶片的示例性实施例的视图；
图6是示出导向缝隙与喘振缝隙连通的状态的截面图；
图7是示出从图6的左侧观察的叶片的视图；
图8是示出导向缝隙与阻塞缝隙连通的状态的截面图；
图9是示出从图8的左侧观察的叶片的视图；以及
图10是示出叶片的另一示例性实施例的示图。
可以理解的是，附图不一定按比例绘制，而是呈现说明本发明的基本原理的各种特征的稍微简化的表示。本文公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方位、位置和形状)将部分地由特别预期的应用和使用环境来确定。
在附图中，在附图中的所有图中，附图标记指代本发明的相同或等同的部件。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的各种实施例，其示例在附图中示出并在下面进行描述。虽然将结合示例性实施例描述本发明，但是应当理解，本说明书并不旨在将本发明限制于这些示例性实施例。相反地，本发明旨在不仅涵盖示例性实施例，而且还涵盖可以包括在由所附权利要求限定的本发明的思想和范围内的各种替代、修改、等同形式和其它实施例。
下面将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。在整个附图中，相同的附图标记将指代相同或相似的部件。
参照图1至图9，本发明的示例性实施例中的压缩机1可以包括：压缩机壳体11，一体地设置有压缩机叶轮入口9，其具有沿着压缩机叶轮7的轴向依次形成的喘振缝隙3和阻塞缝隙5；套筒13，其被设置成在其端部围绕压缩机叶轮入口9的外表面，并且在导向气体被引入到压缩机叶轮7的同时，沿着压缩机叶轮7的轴向线性移动；导向缝隙15，设置在套筒13上，并且根据套筒13的轴向线性移动而与喘振缝隙3或阻塞缝5连通；以及多个叶片17，设置在套筒13的外周面与压缩机壳体11之间，并且被配置成响应于套筒13的线性位移而改变流经喘振缝隙3或阻塞缝5的气体的方向。
换言之，本发明实现了导向缝隙15通过套筒13的轴向线性移动而与喘振缝隙3连通的喘振-响应状态，并且实现了导向缝隙15通过套筒13的轴向线性移动而与阻塞缝隙5连通的阻塞-响应状态，由此能够在可能发生喘振或阻塞的情况下实现喘振抑制功能或阻塞抑制功能。因此，能够扩大压缩机1的有效操作区域。
作为参照，将导向缝隙15置于喘振缝隙3与阻塞缝隙5之间，使得喘振缝隙3和阻塞缝隙5基本上闭合的状态称为中性状态。
同时，图1示出本发明的压缩机1连接至在发动机废气作用下旋转的涡轮机19以包括涡轮增压器的示例。然而，本发明的压缩机1也可以使用在由电动机驱动的增压器中，而不限于使用在涡轮增压器中。
根据流入压缩机叶轮7的气体的方向，在围绕压缩机叶轮7的外周侧的压缩机叶轮入口9上依次设置喘振缝隙3和阻塞缝隙5。
喘振缝隙3和阻塞缝隙5均形成为弧形，使得多个弧形缝隙间隔布置以便平行于与压缩机叶轮7的轴向垂直的虚平面，并且套筒13的导向缝隙15被形成为与垂直于压缩机叶轮7的轴向的平面平行的弧形，且宽度等于或大于喘振缝隙3和阻塞缝隙5中的较大宽度。
因此，如图6所示，当套筒13从中性状态远离压缩机叶轮7线性移动时，导向缝隙15与喘振缝隙3连通，使得通过喘振缝隙3流出的气体绕过套筒13的外侧，然后流入套筒13以朝向压缩机叶轮7再循环，从而抑制喘振。如图8所示，当套筒13从中性状态朝向压缩机叶轮7移动时，导向缝隙15与阻塞缝隙5连通，使得流入形成在压缩机壳体11与套筒13的外侧之间的空间中的气体通过阻塞缝隙5直接流入压缩机叶轮7，从而抑制阻塞。
叶片17可相对于压缩机叶轮7的轴向倾斜，并且叶片17的倾斜角度基于套筒13的线性位移而改变。
在本发明的本实施例中，套筒13在其外周面设置有插入叶片17中的多个套筒突起21，并且如图5所示，每个叶片5设置有可旋转地插入到压缩机壳体11的内表面中的叶片转轴23，以及线性地形成在与叶片转轴23相反的位置处的线性导向孔25，使得每个套筒突起21可滑动地插入到线性导向孔25中。
因此，当每个套筒突起21响应于套筒13的线性移动而在线性导向孔25中滑动时，叶片17从图6中的状态变为图8中的状态，由此能够改变从喘振缝隙3再循环的气体的流动方向或通过阻塞缝隙5直接流到涡轮机叶轮的气体的流动方向。
在本实施中，处于中性状态的叶片17的倾斜角度为图6中的状态与图8中的状态的倾斜角度之间的中间值。此时，由于喘振缝隙3和阻塞缝隙5均处于关闭状态，因此在叶片17周围没有气体流动，因此叶片17不用作障碍物。
在此，可以通过每个叶片17的叶片转轴23和线性导向孔25以及套筒突起21的形状和位置来改变叶片17的倾斜角度。因此，可以通过实验和分析来将叶片17的倾斜角度适当地调整为喘振-响应状态和阻塞-响应状态中的最佳角度。
此外，叶片17可以相对于压缩机叶轮7的轴向倾斜，使得导向缝隙15与喘振缝隙3连通时的叶片17的倾斜方向与导向缝隙15与阻塞缝隙5连通时的叶片17的倾斜方向彼此相反。
为此，套筒13在其外周面上设置有插入叶片17中的多个套筒突起21，并且每个叶片17设置有可旋转地插入压缩机壳体11的内表面中的叶片转轴23，以及弯曲地形成在与叶片转轴23相反的位置处的弯曲导向孔25，使得每个套筒突起21可滑动地插入到弯曲导向孔25中。
在图10的示例性实施例中，导向夹29在与叶片转轴23相反的位置处联结到每个叶片17，弯曲导向孔27形成在导向夹29中。当然，在不单独设置导向夹29的情况下，弯曲导向孔27可以在与叶片转轴23相反的位置处与每个叶片17一体或整体地形成。
当使用如图10的示例性实施例中所示的叶片17时，套筒突起21响应于套筒13的线性移动而可滑动地移动通过叶片17的弯曲导向孔27的中心弯曲部分。因此，在喘振-响应状态和阻塞-响应状态下，叶片17相对于压缩机叶轮7的轴向沿相反方向旋转。
在本实施例中，叶片17的倾斜方向与喘振-响应状态下压缩机叶轮7的叶片扭转方向相反，并且叶片17的倾斜方向与阻塞-响应状态下压缩机叶轮7的叶片扭转方向相同。因此，在喘振-响应状态和阻塞-响应状态下，叶片17的倾斜角度形成最佳气流，从而有效地抑制喘振和阻塞。因此，能够获得进一步扩大压缩机1的有效操作区域的效果。
作为参照，本实施例的套管13一体地设置有操作杆31，用于接收使套筒13沿着轴向线性移动的操作力，使得被配置成使套筒13产生线性位移的每个致动器可被连接到操作杆31。在此，电机、液压缸或气压缸等可以连接至致动器，并且套筒13可以不用致动杆31而直接连接至致动器。
因此，用于控制发动机的控制器，根据发动机或压缩机1的操作状态控制致动器，以使套筒13线性移动，从而抑制喘振或阻塞。因此，能够扩大压缩机1的有效操作区域。
作为参照，基于本领域已知的原理，通过经由喘振缝隙3或导向缝隙15的气体的流动来抑制喘振或阻塞，因此将省略详细描述。
尽管已经出于说明的目的描述了本发明的示例性实施例，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离如所附权利要求公开的本发明的范围和思想的情况下，可以进行各种修改、添加和替换。
为了便于说明和所附权利要求中的精确定义，词语“上部”、“下部”、“内部”、“外部”、“上”、“下”、“上部的”、“下部的”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“后部”、“内侧”、“外侧”、“向内”、“向外”、“内部的”、“外部的”、“内”、“外”、“向前”和“向后”用于参考附图中示出的示例性实施例的特征的位置来描述这些特征。
已经为了说明和描述的目的呈现了本发明的具体示例性实施例的前述说明。它们并不旨在穷举或将本发明限制于所公开的精确形式，并且显而易见的是，根据上述教导，许多修改和变化都是可能的。选择和描述示例性实施例以解释本发明的某些原理及其实际应用，以使本领域技术人员能够实现和利用本发明的各种示例性实施例，及其各种替代和修改。旨在通过所附权利要求及其等同形式来限定本发明的范围。

Claims (6)

1.一种压缩机，包括：
压缩机壳体，一体地设置有压缩机叶轮入口，所述压缩机叶轮入口具有沿着压缩机叶轮的轴向依次形成的喘振缝隙和阻塞缝隙；
套筒，被设置成在其端部围绕所述压缩机叶轮入口的外表面，并且在导向气体流入所述压缩机叶轮的同时，沿着所述压缩机叶轮的轴向线性移动；
导向缝隙，设置在所述套筒上，并且基于所述套筒的轴向线性移动而与所述喘振缝隙或所述阻塞缝隙连通；以及
多个叶片，设置在所述套筒的外周面与所述压缩机壳体之间的位置处，并且被配置成基于所述套筒的线性位移来改变流经所述喘振缝隙或所述阻塞缝隙的气体的方向，
其中，所述叶片相对于所述压缩机叶轮的轴向倾斜，所述叶片的倾斜角度基于所述套筒的线性位移而改变，
所述套筒在其外周面上设置有插入所述叶片中的多个套筒突起，并且
每个叶片设置有能够旋转地插入到压缩机壳体的内表面中的叶片转轴，以及线性地形成在与所述叶片转轴相反的位置处的线性导向孔，并且每个套筒突起能够滑动地插入到所述线性导向孔中。
2.根据权利要求1所述的压缩机，其中所述喘振缝隙和所述阻塞缝隙均形成为弧形，并且其中多个弧形缝隙间隔地设置以便与垂直于所述压缩机叶轮的轴向的虚平面平行。
3.根据权利要求2所述的压缩机，其中，所述套筒的导向缝隙形成为与垂直于所述压缩机叶轮的轴向的平面平行的弧形，并且其宽度等于或大于所述喘振缝隙和所述阻塞缝隙中的较大宽度。
4.根据权利要求1所述的压缩机，其中，所述叶片相对于所述压缩机叶轮的轴向倾斜，并且其中所述导向缝隙与所述喘振缝隙连通时的叶片的倾斜方向与所述导向缝隙与所述阻塞缝隙连通时的叶片的倾斜方向彼此相反。
5.根据权利要求4所述的压缩机，其中：
所述套筒在其外周面上设有插入到所述叶片中的多个套筒突起，并且
每个叶片设有能够旋转地插入到所述压缩机壳体的内表面中的叶片转轴，以及弯曲地形成在与所述叶片转轴相反位置处的弯曲导向孔，并且其中每个套筒突起能够滑动地插入所述弯曲导向孔中。
6.根据权利要求5所述的压缩机，其中，导向夹在与所述叶片转轴相反的位置处联结至各个叶片，所述弯曲导向孔形成在所述导向夹中。
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