CN108626177B - 压缩机 - Google Patents

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Abstract

一种压缩机，可包括配置成具有喘振狭缝和阻塞狭缝的压缩机壳体；配置成设置在压缩机壳体上的内部套筒；配置成设置在内部套筒的外侧上的外部套筒；配置成依靠外部套筒的轴向直线移动而使得内部套筒旋转的旋转联锁装置；配置成设置在外部套筒上从而依靠外部套筒的轴向直线移动而与喘振狭缝连通或者与阻塞狭缝连通的选择狭缝；和配置成设置在内部套筒的内侧上的多个叶片，使得多个叶片依靠外部套筒的轴向直线移动而旋转，以调节引入到压缩机轮中的气流。

Description

压缩机
技术领域
本发明涉及一种用于压缩空气的压缩机，并且更具体地说，涉及一种配置以用于安装在车辆上的涡轮增压器(turbocharger)或增压器(supercharger)中的压缩机的技术。
背景技术
参照离心驱动压缩机的性能曲线，当流过压缩机的流率相对小，并且压缩比(即压缩机的入口压力与压缩机的出口压力之比)相对大时会发生喘振(surge)，当压缩比相对小并且流率相对大时会发生阻塞(choking)。
安装在涡轮增压器上的压缩机根据车辆的行驶条件(发动机转速、负载、是否使用EGR等)可能会进入喘振区域或阻塞区域。
在背景部分中公开的信息仅用于加强对本发明总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的不同方面旨在提供一种压缩机，其配置为即使在压缩机进入喘振区域或阻塞区域的情况下，尽可能地阻止喘振或阻塞发生，从而实质上减小喘振区域或阻塞区域并且增加压缩机的有效操作区域，改善压缩机运行稳定性以有助于改善车辆的输出性能。
根据本发明的示例实施例，提供一种压缩机，包括压缩机壳体，其配置成具有沿着压缩机轮的轴向方向顺序布置的喘振狭缝和阻塞狭缝；内部套筒，其配置成设置在压缩机壳体上以引导引入到压缩机轮中的气流，形成相对于压缩机轮的同心轴线，并且能够在同心轴线上旋转但不能沿着轴向方向移动；外部套筒，其配置成设置在内部套筒的外侧上与内部套筒同心，并且相对于压缩机壳体能够沿着轴向方向直线移动但不能旋转；旋转联锁装置，其依靠外部套筒的轴向直线移动而使得内部套筒旋转；选择狭缝，其设置在外部套筒上从而依靠外部套筒的轴向直线移动而与喘振狭缝连通或者与阻塞狭缝连通；以及设置在内部套筒的内侧上的多个叶片，其中多个叶片依靠外部套筒的轴向直线移动而旋转，以调节引入到压缩机轮中的气流。
喘振狭缝和阻塞狭缝可以沿着气体进入压缩机轮的引入方向顺序地设置在围绕压缩机轮的圆周外侧的部分，使得引入到压缩机轮中的一些气体离开。
喘振狭缝和阻塞狭缝可以分别形成为多个弧形平行于与压缩机轮的轴向方向垂直的平面而间隔设置的形状。
外部套筒的选择狭缝可以形成为平行于与压缩机轮的轴向方向垂直的平面的弧形形状。
旋转联锁装置可以包括：配置成从内部套筒的外圆周表面突出的多个外部突起；以及配置成形成在外部套筒上的相对于轴向方向倾斜的倾斜狭缝，使得外部突起插入倾斜狭缝中并被引导。
外部套筒的内部中心部分可以具有用于固定叶片的旋转轴的拱起部，内部套筒的内圆周表面可以具有多个内部突起，多个内部突起突出以使得叶片旋转，以及叶片可以具有突起导槽，突起导槽使得内部突起插入突起凹槽中，从而依靠内部突起的位移而使得叶片旋转。
叶片的旋转轴、突起导槽和内部套筒的内部突起的形成可以使得出现：在外部套筒的选择狭缝设置在喘振狭缝和阻塞狭缝之间的状态下叶片与压缩机轮的轴向方向平行，以使得叶片能够最小化引入压缩机轮的气体的流动阻力，以及在选择狭缝与喘振狭缝或阻塞狭缝连通的状态下叶片可以相对于轴向方向在方向彼此相反的倾斜状态下旋转。
外部套筒可以整体地或单体地具有操作杆，以接收用于沿外部套筒的轴向方向直线移动外部套筒的致动力。
本发明的方法和装置具有其它特征和优点，这些特征和优点根据附图和以下具体实施方式将会变得明朗，或者在附图和具体实施方式中进行了更加具体的描述，附图并入本文，并且与具体实施方式一起用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1是示出根据本发明的压缩机的视图。
图2是图1的分解立体图。
图3是图1的压缩机的中立(neutral)状态的主视图。
图4是沿图3的IV-IV线截取的剖视图。
图5是示出在图3的中立状态下内部套筒、外部套筒和叶片的立体图。
图6是图1的压缩机的阻塞处理状态的主视图。
图7是沿图6的VII-VII线截取的剖视图。
图8是示出在图6的阻塞处理状态的内部套筒、外部套筒和叶片的状态的立体图。
图9是图1的压缩机的喘振处理状态的主视图。
图10是沿图9的X-X线截取的剖视图。
图11是示出在图9的喘振处理状态的内部套筒、外部套筒和叶片的状态的立体图。
可以理解的是，附图不一定是按比例绘制，而是呈现了说明本发明基本原理的各种特征的一定程度的简化表示。如本文所公开的本发明的具体设计特征包括，例如具体尺寸、方向、位置和形状将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
在这些图中，附图标记在附图的多幅图中表示本发明的相同或等效的部分。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的各种实施例，在附图中和以下的描述中示出了这些实施例的实例。当结合示例性实施例描述本发明时，应当理解的是，本说明书并非旨在将本发明限制于这些示例性实施例。反之，本发明旨在不仅涵盖本发明的示例性实施例而且还涵盖各种修改、替代、等同方案以及包括在所附的权利要求书限定的本发明的精神和范围内的其他实施例。
参照图1至图11，根据本发明示例性实施例，压缩机1可以包括：压缩机壳体9，其配置成具有沿着压缩机轮3的轴向方向顺序布置的喘振狭缝5和阻塞狭缝7；内部套筒11，其配置成设置在压缩机壳体9上以引导引入到压缩机轮3中的气流，形成相对于压缩机轮3的同心轴线，并且能够在同心轴线上旋转但不能沿着轴向方向移动；外部套筒13，其配置成设置在内部套筒11的外侧上与内部套筒11同心，并且相对于压缩机壳体9能够沿着轴向方向直线移动但不能旋转；旋转联锁装置，其配置成依靠外部套筒13的轴向直线移动而使得内部套筒11旋转；选择狭缝15，其配制成设置在外部套筒13上从而依靠外部套筒13的轴向直线移动而与喘振狭缝5连通或者与阻塞狭缝7连通；以及配制成设置在内部套筒11的内侧上的多个叶片17，其中多个叶片依靠外部套筒13的轴向直线移动而旋转，以调节引入到压缩机轮3中的气流。
换言之，根据本发明示例性实施例，形成了选择狭缝15通过外部套筒13的轴向直线移动与喘振狭缝5连通的喘振处理状态以及选择狭缝15与阻塞狭缝7连通的阻塞处理状态，使得能够在喘振发生的情况下执行抑制喘振的功能并且能够在阻塞发生的情况下执行抑制阻塞的功能，实质上增加压缩机的有效操作区域。
作为参考，图3、图4和图5中的状态将被称为中立状态，其中选择狭缝15位于喘振狭缝5和阻塞狭缝7之间。
同时，压缩机可以通过压缩机轮3与通过发动机废气旋转的涡轮机连接以形成涡轮增压器，并且可以被配置为将经过压缩机轮3和压缩机壳体9压缩的气体供应到发动机进气侧。
喘振狭缝5和阻塞狭缝7沿着气体进入压缩机轮3的引入方向顺序地设置在围绕压缩机轮的圆周外侧的部分，使得引入到压缩机轮3中的一些气体可以离开到达围绕压缩机轮3的圆周外侧的部分的外侧。
各喘振狭缝5和阻塞狭缝7分别形成为多个弧形平行于与压缩机轮3的轴向方向垂直的平面而间隔设置的形状，并且外部套筒13的选择狭缝15形成为平行于与压缩机轮3轴向方向垂直的平面的弧形形状。
因此，当外部套筒13从中立状态进入压缩机轮3时，选择狭缝15与阻塞狭缝7连通，并且当外部套筒13直线移动远离压缩机轮3时，选择狭缝15与喘振狭缝5连通。
根据本发明示例性实施例，旋转联锁装置被配置成，包括从内部套筒11的外圆周表面突出的多个外部突起19；以及形成在外部套筒13上的相对于轴向方向倾斜的倾斜狭缝21，使得外部突起19插入倾斜狭缝中并被引导。
换言之，内部套筒11的外部突起19通过外部套筒13的直线移动随着倾斜狭缝21的引导而旋转，使得内部套筒11旋转。
除了所述示例性实施例之外，旋转联锁装置可以通过以下方式实现：在外部套筒13的内侧上形成面对内部套筒11的突出部，并且在内部套筒11上形成倾斜槽，使得突出部插入到倾斜槽中。
朝向压缩机轮3的内部套筒11的端部插入到压缩机壳体9中，使得内部套筒11在轴向方向上受限地移动并且可旋转。
换言之，外部套筒13的内部中心部分具有用于固定叶片17的旋转轴的拱起部23，内部套筒11的内圆周表面具有多个内部突起25，多个内部突起25突出以使得叶片17旋转，以及叶片17具有突起导槽27，突起导槽27使得内部突起25插入突起凹槽27中，从而依靠内部突起25的位移而使得叶片17旋转。
因此，当外部套筒13发生轴向直线移动时，选择狭缝15与阻塞狭缝7或者喘振狭缝5连通的状态发生改变，并且叶片17随着内部套筒11旋转而旋转，如此叶片17的角度发生改变。
叶片17的旋转轴、突起导槽27和内部套筒11的内部突起25的形成使得出现：在外部套筒13的选择狭缝15设置在喘振狭缝5和阻塞狭缝7之间的状态下叶片17与压缩机轮3的轴向方向平行，以使得叶片17能够最小化引入压缩机轮3的气体的流动阻力，以及在选择狭缝15与喘振狭缝5或阻塞狭缝7连通的状态下叶片17相对于轴向方向在方向彼此相反的倾斜状态下旋转。
换言之，如图3、图4和图5所示，在中立状态中，叶片17平行于压缩机轮3的轴向方向，如图6至图8所示，在阻塞处理状态中，叶片17相对于压缩机轮3的轴向方向以倾斜状态旋转，以及如图9至图11所示，在喘振处理状态中，叶片17相对于压缩机轮3的轴向方向以与阻塞处理状态的倾斜状态相反的倾斜状态旋转。
另一方面，外部套筒13整体地或单体地具有操作杆29以接收用于沿外部套筒13的轴向方向直线移动外部套筒13的致动力。
操作杆29可以被连接于各种致动器，包括电动机和液压气缸或气动气缸，配置为产生外部套筒13的直线位移。进一步地，致动器也可以连接于外部套筒本身而不用操作杆。
根据如上所述配置的本发明示例性实施例，中立状态在正常操作状态中形成，使得尽可能地保持叶片17不影响引入到压缩机轮3中的气流的状态。然后，当压缩机的操作状态改变并且压缩机进入可能发生喘振的操作区域时，被配置为确定此情况的单独的控制器驱动致动器以移动外部套筒13，使得选择狭缝15与喘振狭缝5连通，抑制喘振的出现。此时，叶片17调整引入到压缩机轮3中的气流流动方向，从而有助于抑制喘振的出现。
进一步地，当压缩机的操作状态改变并且因此压缩机进入可能发生阻塞的操作区域时，控制器移动外部套筒13使得选择狭缝15能够与阻塞狭缝7连通，抑制阻塞的出现。
进一步地，本发明的外部套筒13和选择狭缝15被配置成在中立状态中关闭喘振狭缝5和阻塞狭缝7两者，使得在压缩机的正常操作范围中可以防止由于气体旁通到喘振狭缝5或阻塞狭缝7而造成的效率降低。
作为参照，通过喘振狭缝5与选择狭缝15连通或阻塞狭缝7与选择狭缝15连通而喘振被抑制和阻塞被抑制的事实基于公知原理，因此省略对其的详细说明。
根据本发明示例性实施例，即使在压缩机的操作区域进入喘振区域或阻塞区域的情况下，压缩机可以尽可能地阻止喘振或者阻塞发生，从而实质上减少喘振区域或阻塞区域并且增加压缩机的有效操作区域，改善压缩机运行稳定性以有助于改善车辆的输出性能。
为了在所附的权利要求中方便解释和准确定义，参考图中所示的特征的位置使用术语“上面的”、“下面的”、“内部的”、“外部的”、“向上”、“向下”、“上面的”、“下面的”、“向上”、“向下”、“前方的”、“后方的”、“后面的”、“里面的”、“外面的”、“向内地”、“向外地”、“内部的”、“外部的”、“内部的”、“外部的”、“向前”和“向后”来描述示例性实施例的特征。
为说明和描述的目的提出了本发明具体的示例性实施例的上述描述。它们不旨在穷举或将本发明限制为所公开的精确形式，并且明显地许多改进和变化鉴于上述教导是可能的。为了解释本发明的特定原理及其实际应用而选择并描述这些示例性实施例，从而使本领域的其他技术人员可以实施并利用本发明的各种示例性实施例及其各种替代和修改。本发明的范围由所附权利要求及其等效形式所限定。

Claims (8)

1.一种压缩机，包括：
压缩机壳体；
内部套筒，其配置成设置在所述压缩机壳体上以引导引入到压缩机轮中的气流，形成相对于所述压缩机轮的同心轴线；以及
外部套筒，其配置成设置在所述内部套筒的外侧上与所述内部套筒同心；
其特征在于，
所述压缩机壳体具有沿着所述压缩机轮的轴向方向顺序布置的喘振狭缝和阻塞狭缝，所述内部套筒能够在所述同心轴线上旋转但不能沿着所述轴向方向移动，并且所述外部套筒相对于所述压缩机壳体能够沿着所述轴向方向直线移动但不能旋转；
所述压缩机还包括：
旋转联锁装置，其依靠所述外部套筒的轴向直线移动而使得所述内部套筒旋转；
选择狭缝，其设置在所述外部套筒上从而依靠所述外部套筒的轴向直线移动而与所述喘振狭缝连通或者与所述阻塞狭缝连通；以及
设置在所述内部套筒的内侧上的多个叶片，其中所述多个叶片依靠所述外部套筒的轴向直线移动而旋转，以调节引入到所述压缩机轮中的气流。
2.如权利要求1所述的压缩机，其中所述喘振狭缝和所述阻塞狭缝沿着气体进入所述压缩机轮的引入方向顺序地设置在围绕所述压缩机轮的圆周外侧的部分，使得引入到所述压缩机轮中的部分气体离开。
3.如权利要求2所述的压缩机，其中所述喘振狭缝和所述阻塞狭缝分别形成为多个弧形平行于与所述压缩机轮的轴向方向垂直的平面而间隔设置的形状。
4.如权利要求3所述的压缩机，其中所述外部套筒的选择狭缝形成为平行于与所述压缩机轮的轴向方向垂直的平面的弧形形状。
5.如权利要求2所述的压缩机，其中所述旋转联锁装置包括：
配置成从所述内部套筒的外圆周表面突出的多个外部突起；以及
形成在所述外部套筒上的相对于所述轴向方向倾斜的倾斜狭缝，使得所述外部突起插入所述倾斜狭缝中并被引导。
6.如权利要求2所述的压缩机，其中所述外部套筒的内部中心部分具有用于固定叶片的旋转轴的拱起部，
所述内部套筒的内圆周表面具有多个内部突起，所述多个内部突起突出以使得所述叶片旋转，以及
所述叶片具有突起导槽，所述突起导槽使得所述内部突起插入所述突起导槽中，从而依靠所述内部突起的位移而使得所述叶片旋转。
7.如权利要求6所述的压缩机，其中所述叶片的旋转轴、所述突起导槽和所述内部套筒的内部突起的形成使得出现：在所述外部套筒的选择狭缝设置在所述喘振狭缝和所述阻塞狭缝之间的状态下所述叶片与所述压缩机轮的轴向方向平行，以使得所述叶片能够最小化引入所述压缩机轮的气体的流动阻力，以及在所述选择狭缝与所述喘振狭缝或所述阻塞狭缝连通的状态下所述叶片相对于轴向方向在方向彼此相反的倾斜状态下旋转。
8.如权利要求1所述的压缩机，其中所述外部套筒整体地具有操作杆，以接收用于沿所述外部套筒的轴向方向直线移动所述外部套筒的致动力。
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