CN108626173A - 用于涡轮增压器的压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于涡轮增压器的压缩机，包括至少：具有空气入口和空气出口的压缩机壳体；沿轴向方向延伸的驱动轴；压缩机叶轮；压缩机壳体中径向延伸的扩散通道，包括第一径向壁和第二径向壁；压缩机蜗壳，接在压缩机叶轮后并通向空气出口；单独的无叶出口引导单元，布置在扩散通道中并附接至第一径向壁，其中，与单独的无叶出口引导单元相对定位的第二径向壁与单独的无叶出口引导单元之间存在轴向净宽度。单独的无叶出口引导单元设计成环形盘，包括第一管部段，第一管部段与驱动轴共轴并背离第二径向壁，具有特定的轴向范围，第一管部段的径向内周向表面与压缩机壳体的部段径向相对，其中，轴向净宽度小于第一管部段的范围。

Description

用于涡轮增压器的压缩机

技术领域

本发明基于根据权利要求1所述的用于涡轮增压器的压缩机。

背景技术

诸如例如在WO 2014/01275 A1中描述的，径向压缩机通常包括：入口管道，流体通过该入口管道流入；用于驱动或压缩流体的叶轮；以及出口管道，压缩流体通过该出口管道再次离开径向压缩机。在径向压缩机的情形中，所谓的出口引导单元定位在出口管道中，即沿流动方向在压缩机叶轮后，其由扩散通道形成，常常借助于简单的平行壁流动管道。出口引导单元用于在叶轮之后减缓流，并由此在所述流在环形管道（压缩机蜗壳）中进一步减速并调整之前因发生动能到势能的转变而积聚压力。在一些情形中，固定的、通常轮廓成形的出口引导叶片安装在这种扩散通道中，用于改变压缩机的特性曲线，其常常被称为有叶扩散器或出口引导单元。这些出口引导叶片一般是与扩散器壁连结的部件，并通过其钝端按压抵靠相对的壳体壁。通过这样的方式可以减小出口引导叶片与壳体之间的空隙，空隙相对于流而言是不利的，其导致所谓的空隙损失。在现有技术中，同样已知径向压缩机，在径向压缩机中，这些出口引导叶片出于控制或调节压缩机的目的而可被旋转地调节或可旋转。

除此之外，从现有技术还已知具有所谓“无叶出口引导单元”的压缩机，即具有不带有出口引导叶片的出口引导单元，在该情形下，无叶出口引导单元作为单独的主体被插入在压缩机叶轮后的扩散通道中。无叶出口引导单元具有如下缺点，即不可能经由出口引导叶片将它们卡住在壳体中，并因此不得不采用诸如例如螺纹件之类的连接元件，以便将这类无叶出口引导单元附接至壳体。然而，当连接元件失效时，有可能的是，无叶出口引导单元与压缩机叶轮发生接触，并因此在压缩机中导致重大损害。

因此，本发明基于如下目标：进一步开发具有无叶出口引导单元的压缩机，使得其具有更高的功能安全性。此外，具有这样的压缩机的涡轮增压器也变得可获得。

根据本发明，该目标通过权利要求1的特征和权利要求9的特征被解决。本发明的有利的另外的扩展是所附从属权利要求的主题。

发明内容

本发明涉及用于涡轮增压器的压缩机，所述压缩机至少包括以下：压缩机壳体，该压缩机壳体具有空气入口和空气出口，空气入口用于接收待在压缩机中压缩的空气，空气出口用于排出在压缩机中压缩后的空气；沿轴向方向延伸的驱动轴，该驱动轴旋转地安装在压缩机壳体中并可经由作用在其上的驱动装置而被旋转地驱动；压缩机叶轮，其相对于空气入口与空气出口之间的空气流路径布置在压缩机壳体中并布置在驱动轴上；压缩机壳体中径向延伸的扩散通道，该扩散通道具有第一径向壁和第二径向壁；压缩机蜗壳，其作为空气通道经由扩散通道接在压缩机叶轮后并通向空气出口；单独的无叶出口引导单元，其布置在径向扩散通道中并附接至扩散通道的第一径向壁，其中，与单独的无叶出口引导单元轴向相对定位的扩散通道的第二径向壁与单独的无叶出口引导单元之间存在轴向净宽度。

根据本发明设置成，单独的无叶出口引导单元形成为环形盘，环形盘在其径向内直径的区域中包括第一管部段，该第一管部段与驱动轴共轴并背离扩散通道的第二径向壁，该管部段具有特定的轴向范围，其中，第一管部段的径向内周向表面与压缩机壳体的部段径向相对，并且其中，轴向净宽度小于第一管部段的轴向范围。第一管部段尤其包围驱动轴和压缩机叶轮。

由于第一管部段的径向内周向表面与压缩机壳体的部段径向相对，并且另外，与单独的无叶出口引导单元轴向相对定位的扩散通道的第二径向壁与单独的无叶出口引导单元之间的轴向净宽度小于第一管部段的轴向范围，因此确保了：在单独的无叶出口引导单元从扩散通道的第一径向壁意外脱离的情况下，单独的无叶出口引导单元不会与压缩机叶轮发生接触。因为在该情况下，单独的无叶出口引导单元的第一管部段撞击径向相对定位的压缩机壳体的部段或扩散通道的第二径向壁，然而，其中扩散通道中其余轴向净宽度太窄，以至于不允许单独的无叶出口引导单元发生可能使其与压缩机叶轮接触的轴向和/或径向移动。

出于该原因，单独的无叶出口引导单元的几何结构根据本发明由第一管部段的轴向范围产生，沿轴向方向看，该几何结构相对于扩散通道的净宽度太大，以至于不允许单独的无叶出口引导单元在其至压缩机壳体的连接意外断开时发生足以接触压缩机叶轮的轴向和/或径向移动。因此，本发明解决了在开始时描述的、当单独的无叶出口引导单元与压缩机壳体之间的连接失效时可发生的损害压缩机的问题。总而言之，因此增加了压缩机的功能安全性。

通过从属权利要求中解释的措施，独立权利要求中陈述的本发明的有利的另外的扩展和改进是可能的。

特别优选地，扩散通道的第一径向壁形成压缩机蜗壳的一部分。

根据另外的扩展，环形盘包括偏离第一管部段的第二管部段，第二管部段与驱动轴共轴，背离扩散通道的第二径向壁，并且其在压缩机蜗壳的台阶处使环形盘定中心。这里，第二管部段可尤其在扩散通道的第二径向壁的径向内台阶处定中心。尤其，第二管部段可具有比第一管部段更大的内直径。

至少第一管可以与环形盘形成一件，其中，第二管部段例如也可形成在环形盘中。

根据特别优选的实施例，第一管部段的径向内直径与插入件径向相对，插入件在压缩机壳体中插入在空气入口侧上，并且径向包围压缩机叶轮。该插入件于是形成例如压缩机壳体的一部分。

尤其，可设置诸如螺纹件之类的连接元件，无叶出口引导单元或环形盘借助所述连接元件可拆卸地附接至扩散通道的第一径向壁。

根据另外的优选扩展，基于径向范围，与单独的无叶出口引导单元或环形盘轴向相对定位的扩散通道的第二径向壁与单独的无叶出口引导单元或环形盘之间的轴向净宽度可至少对于最大的部分是恒定的。

本发明还涉及涡轮增压器，尤其具有如上组成的压缩机的排气涡轮增压器。

优选地，涡轮增压器的特征在于涡轮机，该涡轮机包括涡轮机壳体和涡轮机叶轮，涡轮机叶轮形成用于驱动轴的驱动装置，所述驱动装置布置在涡轮机壳体中在驱动轴上。这里，涡轮机壳体优选连接至压缩机壳体。

附图说明

在下文中，参考附图通过示例性实施例的方式更加详细地描述本发明。附图示出：

图1示出根据本发明的优选实施例的具有压缩机的涡轮增压器的截面视图；

图2示出来自图1的压缩机的放大节选。

具体实施方式

如图1中所示，涡轮增压器包括涡轮机2和压缩机1，在这种情况下，涡轮机2例如由内燃发动机的排气驱动，压缩机1由涡轮机2驱动。换言之，图1中所示的涡轮增压器是排气涡轮增压器。

压缩机1包括：压缩机壳体10，压缩机壳体10具有空气入口11和空气出口12，空气入口11用于接收待在压缩机1中压缩的空气，空气出口12用于排出在压缩机1中压缩后的空气；驱动轴30，驱动轴30可旋转地安装在压缩机壳体10中，使得驱动轴30可经由作用在其上的涡轮机2的驱动装置而被旋转地驱动；以及具有叶片（blading）41的压缩机叶轮40，其中，压缩机叶轮40相对于空气入口11与空气出口12之间的空气流路径布置在压缩机壳体10中并布置在驱动轴30上。

涡轮机2以通常的方式设计并包括涡轮机壳体20和涡轮机叶轮21，涡轮机叶轮21形成用于驱动轴30的驱动装置，其被布置在涡轮机壳体20中并被布置在驱动轴30上。

扩散通道或中间通道14与呈蜗壳壳体形式的压缩机蜗壳15形成在压缩机1的压缩机壳体10中。作为空气流路径中的空气通道，压缩机蜗壳15经由径向延伸的中间通道14接在压缩机叶轮40后并通向空气出口12。

如从图1和图2显见的，压缩机壳体10还包括插入件13，插入件13在压缩机壳体10中插入在空气入口侧上，使得插入件13径向包围压缩机叶轮40。压缩机1还包括出口引导单元60，出口引导单元60布置在压缩机壳体10的扩散通道14中。

在压缩机1的优选实施例中，压缩机壳体10中的径向延伸的扩散通道14包括第一径向壁22和第二径向壁24。扩散通道14的第一径向壁22优选形成压缩机蜗壳15的一部分。

出口引导单元60是单独的无叶出口引导单元，其布置在径向扩散通道14中，并附接至扩散通道14的第一径向壁15。尤其，没有设置图中未示出的诸如例如螺纹件之类的连接元件，单独的无叶出口引导单元60通过该方式可拆卸地附接至扩散通道14的第一径向壁22。

尤其如由图2所示的，与单独的无叶出口引导单元60轴向相对定位的扩散通道14的第二径向壁24与单独的无叶出口引导单元60之间存在轴向净宽度a。这里，基于扩散通道14的径向范围、与单独的无叶出口引导单元60轴向相对定位的扩散通道14的第二径向壁24与单独的无叶出口引导单元60之间的轴向净宽度a优选对于最大的部分恒定。仅在单独的无叶出口引导单元60的径向内直径的区域中，所述直径大体成圆锥形地轻微偏离与单独的无叶出口引导单元60轴向相对定位的扩散通道14的第二径向壁24。

单独的无叶出口引导单元60设计成环形盘，在其径向内直径的区域中包括第一管部段32，第一管部段32与驱动轴30共轴并背离扩散通道14的第二径向壁24，第一管部段32具有特定的轴向范围b。

此外，第一管部段32的径向内周向表面与压缩机壳体10的部段径向相对，其中，该部段尤其由插入件13的部段形成，并且其中，尤其，第一管部段32的径向内周向表面与插入件13的该部段之间存在窄的径向空隙（图2中不可见），然而，该径向空隙如此窄以至于其不会影响通过扩散通道14的空气流。

优选地，环形盘60包括偏离第一管部段32的第二管部段34，第二管部段34与驱动轴30共轴，背离扩散通道14的第二径向壁24，并且其在压缩机蜗壳15的径向内台阶36处使环形盘60定中心。这里，第二管部段34尤其具有比第一管部段32更大的内直径。第一管部段32和第二管部段34例如与环形盘60形成为一件。此外，第一管部段32和第二管部段34尤其包围驱动轴30和压缩机叶轮40。

此外，呈环形盘60形式的单独的无叶出口引导单元与扩散通道14的与单独的无叶出口引导单元轴向相对定位的第二径向壁24之间的轴向净宽度a小于第一管部段34的轴向范围b。因此，在呈环形盘60形式的单独的无叶出口引导单元从第一径向壁32意外脱离（例如由于螺纹件的断裂）的情况下，防止单独的无叶出口引导单元与压缩机叶轮40发生接触，导致对压缩机1的重大损害。

本发明可以以任何类型的压缩机1来实现，无需为此目的将压缩机1与涡轮机2组合。

附图标记列表

1 压缩机

2 涡轮机

10 压缩机壳体

11 空气入口

12 空气出口

13 插入件

14 扩散通道

15 压缩机蜗壳

20 涡轮机壳体

21 涡轮机叶轮

22 第一径向壁

24 第二径向壁

30 驱动轴

32 第一管部段

34 第二管部段

36 径向内台阶

40 压缩机叶轮

41 叶片

60 出口引导单元

a 轴向净宽度

b 轴向范围

Claims (11)

1.一种用于涡轮增压器的压缩机（1），包括至少以下：

a）具有空气入口（11）并具有空气出口（12）的压缩机壳体（10），所述空气入口（11）用于接收待在所述压缩机（1）中压缩的空气，所述空气出口（12）用于排出在所述压缩机（1）中压缩后的空气；

b）沿轴向方向延伸的驱动轴（30），所述驱动轴（30）旋转地安装在所述压缩机壳体（10）中并能经由作用在其上的驱动装置而被旋转地驱动；

c）压缩机叶轮（40），所述压缩机叶轮（40）相对于所述空气入口（11）与所述空气出口（12）之间的空气流路径布置在所述压缩机壳体（10）中并布置在所述驱动轴（30）上；

d）所述压缩机壳体（10）中径向延伸的扩散通道（14），所述扩散通道（14）包括第一径向壁（22）和第二径向壁（24）；

e）压缩机蜗壳（15），所述压缩机蜗壳（15）作为所述空气流路径中的空气通道经由所述扩散通道（14）接在所述压缩机叶轮（40）后并通向所述空气出口（12）；

f）单独的无叶出口引导单元，所述单独的无叶出口引导单元布置在所述径向扩散通道（14）中，并附接至所述扩散通道（14）的所述第一径向壁（22），其中

g）与所述单独的无叶出口引导单元相对定位的所述扩散通道（14）的第二径向壁（24）与所述单独的无叶出口引导单元之间存在轴向净宽度（a），其中

h）所述单独的无叶出口引导单元设计成环形盘（6），所述环形盘（6）在其径向内直径的区域中包括第一管部段（32），所述第一管部段（32）与所述驱动轴（30）共轴，并背离所述扩散通道（14）的所述第二径向壁（24），所述第一管部段（32）具有特定的轴向范围（b），

i）所述第一管部段（32）的径向内周向表面与所述压缩机壳体（10）的部段（13）径向相对，其中

j）所述轴向净宽度（a）小于所述第一管部段（32）的所述范围（b）。

2.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述扩散通道（14）的所述第一径向壁（22）形成所述压缩机蜗壳（15）的一部分。

3.根据权利要求2所述的压缩机，其特征在于，所述环形盘（60）包括从所述第一管部段（32）偏离的第二管部段（34），所述第二管部段（34）与所述驱动轴（30）共轴，背离所述扩散通道（14）的所述第二径向壁（24），并且其在所述压缩机蜗壳（15）的台阶（36）处使所述环形盘（60）定中心。

4.根据权利要求3所述的压缩机，其特征在于，所述第二管部段（34）具有比所述第一管部段（32）更大的内直径。

5.根据前述权利要求中任一项所述的压缩机，其特征在于，至少所述第一管部段（32）与所述环形盘（60）形成一件。

6.根据前述权利要求中任一项所述的压缩机，其特征在于，所述第一管部段（32）的径向内直径与插入件（13）径向相对，所述插入件（13）在所述压缩机壳体（10）中被插入在所述空气入口侧上，并且至少部分地径向包围所述压缩机入口（40）。

7.根据前述权利要求中任一项所述的压缩机，其特征在于，设置连接元件，所述环形盘（60）通过所述连接元件可拆卸地附接在所述扩散通道（14）的所述第一径向壁（22）上。

8.根据前述权利要求中任一项所述的压缩机，其特征在于，基于径向范围，与所述环形盘（16）轴向相对定位的所述扩散通道（14）的所述第二径向壁（24）与所述环形盘（16）之间的所述轴向净宽度（a）至少对于最大的部分是恒定的。

9.一种涡轮增压器，具有根据权利要求1至8中任一项所述的压缩机（1）。

10.根据权利要求9所述的涡轮增压器，其特征在于涡轮机（2），所述涡轮机（2）包括涡轮机壳体（20）和涡轮机叶轮（21），所述涡轮机叶轮（21）形成用于所述驱动轴（30）的驱动装置，所述驱动装置被布置在所述涡轮机壳体（20）中在所述驱动轴（30）上。

11.根据权利要求10所述的涡轮增压器，其特征在于，所述涡轮机壳体（20）连接至所述压缩机壳体（10）。