CN109838417A - 具有防止再循环和/或油转移到机构中的密封装置的用于涡轮增压器压缩机的入口调节机构 - Google Patents

具有防止再循环和/或油转移到机构中的密封装置的用于涡轮增压器压缩机的入口调节机构 Download PDF

Info

Publication number
CN109838417A
CN109838417A CN201811407186.7A CN201811407186A CN109838417A CN 109838417 A CN109838417 A CN 109838417A CN 201811407186 A CN201811407186 A CN 201811407186A CN 109838417 A CN109838417 A CN 109838417A
Authority
CN
China
Prior art keywords
blade
upstream
downstream
compressor
sealing element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811407186.7A
Other languages
English (en)
Inventor
H.莫塔
S.皮斯
A.隆巴尔
S.博拉康达
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Garrett Power Technology (Shanghai) Co.,Ltd.
Original Assignee
Garrett Communications Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Garrett Communications Co Ltd filed Critical Garrett Communications Co Ltd
Publication of CN109838417A publication Critical patent/CN109838417A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/02Surge control
    • F04D27/0253Surge control by throttling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08Sealings
    • F04D29/16Sealings between pressure and suction sides
    • F04D29/161Sealings between pressure and suction sides especially adapted for elastic fluid pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/16Other safety measures for, or other control of, pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas- turbine plants for special use
    • F02C6/04Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • F02C6/12Turbochargers, i.e. plants for augmenting mechanical power output of internal-combustion piston engines by increase of charge pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08Sealings
    • F04D29/083Sealings especially adapted for elastic fluid pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/4206Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/4213Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps suction ports
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/46Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable
    • F04D29/462Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable especially adapted for elastic fluid pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/46Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable
    • F04D29/462Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/464Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable especially adapted for elastic fluid pumps adjusting flow cross-section, otherwise than by using adjustable stator blades
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/40Application in turbochargers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/50Inlet or outlet
    • F05D2250/51Inlet

Abstract

涡轮增压器压缩机包括可操作以便在打开位置与关闭位置之间移动的入口调节机构。所述机构包括多个可移动叶片,所述多个可移动叶片设置在所述压缩机空气入口周围并且位于所述空气入口壁内的环状空间的上游壁表面与下游壁表面之间。当所述叶片处于所述关闭位置时,所述叶片从所述环状空间径向向内地移动到所述空气入口中,以形成相对于所述入口的名义直径减小的直径的孔口。由下游叶片密封件防止了空气在上游通过所述机构的再循环。当采用EGR时,包括了上游叶片密封件,以防止含油空气转移到所述机构中。所述叶片密封件可以是各种类型的,包括O形环类型的密封件或者迷宫式密封件。

Description

具有防止再循环和/或油转移到机构中的密封装置的用于涡 轮增压器压缩机的入口调节机构
技术领域
本公开涉及离心压缩机,诸如用在涡轮增压器中的离心压缩机,并且更加具体地涉及可以针对不同操作条件调节有效入口面积或者直径的离心压缩机。
背景技术
排气驱动型涡轮增压器是一种结合内燃发动机使用的装置,其通过将输送至发动机的空气进气部以与燃料混合并在发动机中燃烧的空气压缩来增加发动机的功率输出。涡轮增压器包括在压缩机壳体中安装在轴的一端上的压缩机轮和在涡轮机壳体中安装在轴的另一端上的涡轮机轮。通常,涡轮机壳体与压缩机壳体分开形成,并且在涡轮机壳体与压缩机壳体之间连接有仍另一中心壳体,用于容纳轴的轴承。涡轮机壳体限定大体上呈环状的腔室,该腔室围绕着涡轮机轮并且接收来自发动机的排气。涡轮机组件包括从腔室通往涡轮机轮中的喷嘴。排气通过喷嘴从腔室流至涡轮机轮并且涡轮机轮由排气驱动。因此,涡轮机从排气提取功率并且驱动压缩机。压缩机通过压缩机壳体的入口接收环境空气,并且该空气由压缩机轮压缩并且然后从壳体排放到发动机空气进气部。
涡轮增压器通常采用离心(也称为“径向”)类型的压缩机轮,因为离心压缩机可以以紧凑的布置实现相对较高的压力比。用于压缩机的进气空气在大体上轴向方向上在离心压缩机轮的入口导流器(inducer)部分处被接收并且在大体上径向方向上在轮的出口导流器(exducer)部分处被排放。来自轮的压缩空气被输送至蜗壳,并且空气从该蜗壳被供应至内燃发动机的进气部。
压缩机的操作范围是涡轮增压器的总体性能的一个重要方面。该操作范围通常由压缩机的操作图上的喘振线和阻塞线界定。压缩机图通常表示为垂直轴线上的压力比(排出压力Pout除以入口压力Pin)相对于水平轴线上的校正后的质量流动速率。压缩机图上的阻塞线位于高流动速率处并且表示在一定范围的压力比之上的最大质量流动速率点的轨迹;即,对于阻塞线上的给定点,因为在压缩机中发生阻塞流条件,所以不可能在维持相同压力比的同时增加流动速率。
喘振线位于低流动速率处并且表示在一定范围的压力比之上的未发生喘振的最小质量流动速率点的轨迹;即,对于喘振线上的给定点,减小流动速率但不改变压力比或者增加压力比但不改变流动速率都会导致发生喘振。喘振是当压缩机叶片入射角度变到大得在压缩机叶片上产生大量流动分离时通常发生的流动不稳定性。在喘振期间,压力波动和逆流可以发生。
在内燃发动机的涡轮增压器中,压缩机喘振可能会发生在当发动机在高载荷或者转矩和低发动机速度下操作时或者当发动机在低速度下操作并且存在高水平的排气再循环(EGR)时。喘振还可以出现在当发动机从高速度状态突然减速时。将压缩机的无喘振操作范围扩大到更低的流动速率是压缩机设计时常常追求的目标。
申请人于2017年3月1日提交的共同待决美国专利申请号15/446,054描述了用于离心压缩机的机构和方法,其可以使压缩机的喘振线被选择性地移动到左侧(即,在给定压力比下,将喘振延迟到更低流动速率),该申请要求于2016年4月20日提交的临时申请号62/324,488的提交日期的权益,所述申请的全部公开内容以引用的方式在此被并入本文。所述申请中描述的一个实施例包括具有以下特征的涡轮增压器:
涡轮机壳体、以及安装在涡轮机壳体中并且连接至可旋转的轴以便与其一起旋转的涡轮机轮,涡轮机壳体接收排气并且将排气供应至涡轮机轮;
离心压缩机组件,该离心压缩机组件包括压缩机壳体、以及安装在压缩机壳体中并且连接至可旋转的轴以便与其一起旋转的压缩机轮,压缩机轮具有叶片并且限定入口导流器部分,压缩机壳体具有限定将空气大体上轴向地引导到压缩机轮中的空气入口的空气入口壁,压缩机壳体进一步限定用于接收从压缩机轮大体上径向向外排放的压缩空气的蜗壳;以及
压缩机入口调节机构,该压缩机入口调节机构设置在压缩机壳体的空气入口中并且可在打开位置与关闭位置之间径向向内和径向向外地枢转,入口调节机构包括设置在空气入口周围并且各自可绕着叶片的一端枢转的多个叶片,当叶片处于关闭位置时,叶片通过空气入口壁中的槽径向向内地枢转,以便形成相对于入口的名义直径减小的直径的孔口。
申请人也是涉及采用移动叶片的其它入口调节机构的额外的申请的所有者,包括于2017年3月1日提交的美国申请号15/446,090,所述申请的全部公开内容以引用的方式在此被并入本文。
本公开涉及大体上是在前述‘054、‘488和‘090申请中描述的类型的入口调节机构,并且具体地涉及对这样的机构的修改或者重新设计,其目的在于改善所述机构的某些方面。
发明内容
追求改善的前述入口调节机构的一个这样的方面涉及当叶片移动到关闭位置时空气通过机构在上游泄漏并回到空气入口的趋势。该泄漏或者“流再循环”使整体压缩机效率大幅下降。
追求改善的另一个这样的方面涉及采用排气再循环(EGR)作为减少氧化亚氮(nitrous oxide)排放的方式的发动机/涡轮增压器系统。再循环回到压缩机入口的排气含有油,该含油空气趋向于转移到入口调节机构中,这可能会污染机构并且引起操作问题。
本公开解决了涡轮增压器的入口调节机构的上述方面。
根据本文公开的一个实施例,描述了一种具有以下特征的涡轮增压器:
涡轮机壳体、以及安装在涡轮机壳体中并且连接至可旋转的轴以便与其一起旋转的涡轮机轮,涡轮机壳体接收排气并且将排气供应至涡轮机轮;
离心压缩机组件,该离心压缩机组件包括压缩机壳体、以及安装在压缩机壳体中并且连接至可旋转的轴以便与其一起旋转的压缩机轮,压缩机轮具有叶片并且限定入口导流器部分,压缩机壳体具有限定将空气大体上轴向地引导到压缩机轮中的空气入口的空气入口壁,压缩机壳体进一步限定用于接收从压缩机轮大体上径向向外排放的压缩空气的蜗壳,空气入口壁限定围绕所述空气入口的环状空间并且在所述环状空间的径向内端处通向所述空气入口;以及
压缩机入口调节机构,该压缩机入口调节机构设置在空气入口壁的环状空间中并且可在打开位置与关闭位置之间移动,入口调节机构包括在环状空间内设置在上游壁表面与下游壁表面之间的多个叶片,叶片共同围绕孔口,每个叶片的上游表面与上游壁表面相对并且每个叶片的下游表面与下游壁表面相对,当叶片处于关闭位置时,叶片可从环状空间向内地移动到空气入口中,以便使孔口具有相对于入口的名义直径减小的直径;以及
形成在上游壁表面与上游密封表面之间的至少一个上游叶片密封件、以及形成在下游壁表面与下游密封表面之间的下游叶片密封件,所述上游密封表面在叶片向内移动到关闭位置时由每个叶片限定,所述下游密封表面在叶片向内移动到关闭位置时由每个叶片限定。
在一个实施例中,上游叶片密封件包括由上游壁支撑的上游密封环;当叶片向内移动到关闭位置时,每个叶片的上游密封表面接触上游密封环并抵靠上游密封环密封。
在一个实施例中,下游叶片密封件包括由下游壁表面支撑的下游密封环;当叶片向内移动到关闭位置时,每个叶片的下游密封表面接触下游密封环并抵靠下游密封环密封。
在另一个实施例中,上游叶片密封件包括迷宫式密封件,其中,上游壁表面和每个叶片的上游密封表面中的一个限定沟槽,并且上游壁表面和上游密封表面中的另一个限定在叶片向内移动到关闭位置时适配到沟槽中的舌状物。
在一个实施例中,下游叶片密封件包括迷宫式密封件,其中,下游壁表面和每个叶片的下游密封表面中的一个限定沟槽,并且下游壁表面和下游密封表面中的另一个限定在叶片向内移动到关闭位置时适配到沟槽中的舌状物。
在一个实施例中,只存在下游叶片密封件,其防止或者显著地减少泄漏流在上游方向上通过入口调节机构(本文中也称为“流再循环”)回到空气入口中。
在另一个实施例中,只存在上游叶片密封件,当在包括了再循环到压缩机的排气的发动机系统中使用涡轮增压器时,其防止或者显著地减少含油空气转移到入口调节机构中。
在另外的实施例中,入口调节机构包括上游叶片密封件和下游叶片密封件两者。因此,防止或者显著地减少了流再循环和油转移这两者。
附图说明
因此,在已经概括地描述了本发明之后,现在将参照附图,这些附图不必按照比例绘制而成,并且其中:
图1是根据本发明的不包括叶片密封件的涡轮增压器的端部视图,在轴向上从涡轮增压器的压缩机端部看向涡轮机端部;
图2是图1中沿着线2-2选取的涡轮增压器的横截面视图;
图3是根据本发明的一个实施例的涡轮增压器的压缩机部分的局部分解视图;
图4是图3的压缩机部分的放大视图,其中压缩机盖(入口导管构件)被分解开从而使入口调节机构可见;
图5是图3的压缩机部分的轴向横截面视图,其中入口调节机构处于关闭位置,以便使得叶片接合叶片密封件的密封环;
图6是与图5相似的压缩机部分和处于关闭位置的入口调节机构的轴向视图,但是其中,入口调节机构没有叶片密封件;
图7是图5的放大部分,更清晰地示出了叶片密封件的结构和功能;以及
图8是与图7相似的视图,示出了具有迷宫式密封件而不是O形环类型的密封件的本发明的另一个实施例。
具体实施方式
现在将参照附图在下文更充分地描述本发明,其中示出了本发明的一些但非所有实施例。事实上,这些发明可以实施成许多不同的形式并且不应该被解释为局限于本文阐述的实施例;而是,这些实施例被提供,使得本公开将满足适用的法律要求。贯穿其中,相似的附图标记表示相似的元件。
在本公开中,术语“孔口”是指“开口”而不管开口的形状如何。因此,“孔口”可以是圆形的或者非圆形的。另外,当将入口调节机构的叶片描述为“径向”向内或者向外移动时,术语“径向”不排除叶片的一些非径向的移动分量(例如,叶片可能会占据相对于压缩机的旋转轴线稍微成角度的平面,从而,当叶片径向向内和向外枢转时,它们也以小的轴向运动分量移动)。当提到叶片密封件时,“上游”和“下游”指的是压缩机入口中的主要流动方向,从而“下游”是指空气朝向压缩机轮正常行进的轴向方向,并且“上游”是指与“下游”方向轴向相反的方向。
图1中以轴向端部视图示出了本发明可应用的但是没有根据本发明的叶片密封件的类型的涡轮增压器10,并且图2中示出了涡轮增压器的轴向横截面视图。涡轮增压器10大体上如于2017年11月7日提交的申请人共同拥有且共同待决申请序列号15/806,267 中所述,所述申请的全部公开内容以引用的方式在此被并入本文。涡轮增压器包括压缩机和涡轮机。压缩机包括在压缩机壳体16中被安装在可旋转的轴18的一端上的压缩机轮或者叶轮14。压缩机壳体包括限定用于将空气大体上轴向地引导到压缩机轮14中的空气入口17的壁。轴被支撑在轴承中,轴承安装在涡轮增压器的中心壳体20中。通过安装在轴的与压缩机轮间隔开的另一端上的涡轮机轮22来使轴旋转,从而可旋转地驱动压缩机轮,压缩机轮对通过压缩机入口吸入的空气进行压缩并且将压缩空气从压缩机轮大体上径向向外地排放到用于接收压缩空气的蜗壳21中。空气从蜗壳21被引导到内燃发动机(未示出)的进气部,用于提升发动机的性能。
涡轮机轮22设置在涡轮机壳体24内,该涡轮机壳体24限定用于接收来自内燃发动机(未示出)的排气的环状腔室26。涡轮机壳体还限定用于将来自腔室26的排气大体上径向向内地引导到涡轮机轮22的喷嘴28。排气在其通过涡轮机轮的时候膨胀,并且可旋转地驱动涡轮机轮,涡轮机轮继而可旋转地驱动压缩机轮14,如已经提到的。
参照图1和图2,在图示的实施例中,限定空气入口17的壁部分地由压缩机壳体16形成并且部分地由单独的盖或者入口导管构件16d形成,该入口导管构件16d被接收到由压缩机壳体限定的圆柱形接收部中。空气入口17接近压缩机轮14的部分限定大体上呈圆柱形的内表面17i,该内表面17i具有大体上与压缩机轮的入口导流器部分14i的直径相匹配的直径。
压缩机壳体16限定包覆表面16s,该包覆表面16s与压缩机叶片的径向外部尖端紧密相邻。包覆表面限定与压缩机轮的轮廓大体上平行的弯曲轮廓。
涡轮增压器的压缩机包括设置在压缩机壳体的空气入口17中的入口调节机构100。入口调节机构包括环形组件并且设置在被限定在压缩机壳体16与单独的入口导管构件16d之间的环状空间中。环状空间被限制在上游壁表面105与下游壁表面107之间(见图6)。入口调节机构可操作,以用于调节空气入口进入压缩机轮的有效直径。如此,入口调节机构可在打开位置与关闭位置之间移动,并且可以配置为被调节到介于所述位置之间的各个点。
参照图1,入口调节机构包括多个叶片102,所述多个叶片102设置在空气入口的中心轴线周围并且各自可绕着在叶片的一端处或附近定位的枢轴销枢转。在图示的实施例中,用于叶片的枢轴销固定在压缩机壳体的下游壁表面107中。叶片设置在上游壁表面105与下游壁表面107之间,在那些壁表面之间具有用于叶片的小量的轴向间隙或者游隙,从而使叶片可以自由地枢转,而不会受到束缚。
入口调节机构还包括用于将枢转移动施加至叶片的协调环106。协调环围绕叶片102的组件并且基本上与叶片共面,并且可绕着与压缩机轮的旋转轴线一致的轴线旋转。协调环包括位于其径向内周界中的多个凹部,并且每个叶片包括被接合在凹部中的一个相应凹部中的端部部分。因此,协调环在一个方向上旋转会使叶片102径向向内枢转,并且协调环在另一方向上旋转会使叶片径向向外枢转。叶片102和协调环106的组件被捕获地保持在上游壁表面105与下游壁表面107之间。
叶片102的径向内边缘包括优选地是大体上为圆弧形的部分,并且这些边缘共同围绕并且界定出大体上为圆形的开口或者孔口(虽然圆度会取决于叶片的位置而变化,如下面将进一步描述的)。
叶片的枢转移动范围是充足的,使得叶片可以被径向向外地枢转(通过协调环在一个方向上的旋转)到打开位置,在打开位置中,叶片完全在入口的内表面17i(图2)的径向外部。如此,在叶片的打开位置中,入口调节机构不更改由入口表面17i限定的名义入口直径。
叶片也可以被径向向内地枢转(通过协调环在相反方向上的旋转)到关闭位置,如图2和图6中所示。在关闭位置中,沿着叶片的径向内侧的圆弧形边缘共同形成孔口,孔口基本上是圆,具有小于入口表面17i的直径的直径。(“基本上是圆”在本公开中是指圆弧形边缘都位于相同的圆上并且共同占据该圆的圆周的至少80%。)这样做的结果是,相对于名义入口直径,减小了入口的有效直径。因此,相对于关闭位置,入口调节机构使入口的有效直径得到进一步地减小。按照这种方式,入口调节机构能够调整空气入口接近压缩机轮的有效直径。
如前面所描述的,叶片102被致动以由可绕着空气入口的中心轴线旋转的协调环106在其打开位置和关闭位置之间枢转。现在参照图1,通过致动器116向协调环施加旋转运动,该致动器116被接收到限定在压缩机壳体中的接收部中。致动器包括致动杆,该致动杆延伸通过限定在压缩机壳体中的空间并且在其远端处被附连到与协调环106的外周界中的槽接合的销。致动器可操作成沿着其长度方向使杆线性地延伸和收缩,以便使协调环106旋转并且由此致动叶片102。使杆延伸会使叶片朝着关闭位置枢转,并且使杆收缩会使叶片朝着打开位置枢转。
如指出的,入口调节机构100使得能够调节入口进入压缩机轮14的有效大小或者直径。如图2中所示,当入口调节机构处于关闭位置时,入口进入压缩机轮的有效直径取决于由叶片102限定的内侧直径。为了实现这种效果,在叶片与压缩机轮之间的轴向间隔距离必须尽实际可能地小,从而使得在叶片下游存在的距离不足以使得在空气遇到其时所述流膨胀到压缩机轮14的入口导流器部分的整个直径。因此,入口直径被有效地减小到取决于叶片的值。
在低流动速率(例如,低发动机速度)下,入口调节机构100可以被置于图2和图6中的关闭位置中。这样做可以产生的效果是减小了有效入口直径并且因此增加了至压缩机轮中的流动速度。所产生的结果将是减小了压缩机叶片入射角度,从而有效地稳定了所述流(即,使叶片失速和压缩机喘振不太可能发生)。换言之,压缩机的喘振线将会被移动到较低流动速率(移动到压缩机压力比相对于流动速率图的左侧)。
在中等流动速率和高流动速率的情况下,入口调节机构100可以被部分打开或者完全打开。这样做可以产生的效果是增加有效入口直径从而使压缩机重新获得其高流动性能和基本上好像不存在入口调节机构并且好像压缩机具有与在轮的入口导流器部分处的轮直径匹配的常规入口一样的阻塞流(choke flow)。
如上面指出的,图1、图2和图6图示了不包括根据本发明的叶片密封件的涡轮增压器。进一步参照图6,已经被申请人提及的现象是,在接近喘振的操作条件下,当入口调节机构如图6中所示被关闭以减小或者消除喘振发生的可能性时,接近压缩机轮的一部分空气可以通过叶片102的下游表面与下游壁表面107之间的空隙再循环到入口调节机构的腔体中,并且然后经由叶片102的上游表面与上游壁表面105之间的空隙回到压缩机的入口17中。图6中的弯曲箭头110概括地表示出了该再循环。这样的流再循环可以显著降低整体压缩机效率。
参照图3、图4、图5和图7,图示了本发明的第一实施例,其具有用于入口调节机构的叶片102的一个或更多个叶片密封件。更具体地,具体参照图7,图示的实施例包括各自包括了O形环类型的密封件的上游叶片密封件115和下游叶片密封件117。上游叶片密封件115包括由上游壁表面105支撑的上游密封环Su、以及由每个叶片102限定的上游密封表面103u。当叶片向内移动到关闭位置时,每个叶片的上游密封表面103u接触上游密封环Su并且抵靠上游密封环Su密封,如图7中所示。
下游叶片密封件117包括由下游壁表面107支撑的下游密封环Sd、以及由每个叶片102限定的下游密封表面103d。当叶片向内移动到关闭位置时,每个叶片的下游密封表面103d接触下游密封环Sd并且抵靠下游密封环Sd密封,如图7中所示。
在第一实施例中,上游壁105限定在具有下游轴向方向分量的方向上延伸的部分105p,并且上游密封环Su被支撑在所述部分105p的径向外侧上,诸如被保持在所述部分中形成的环状沟槽中,如图所示。相应地,每个叶片102在其上游侧限定与上游轴向方向分量一起延伸的部分,并且所述上游密封表面103u被所述部分限定,从而当每个叶片处于关闭位置时,上游密封表面将接合上游密封环。
相似地,在图示的实施例中,下游壁107限定在具有上游轴向方向分量的方向上延伸的部分107p,并且下游密封环Sd被支撑在所述部分107p的径向外侧上,诸如被保持在所述部分中形成的环状沟槽中,如图所示。相应地,每个叶片102在其下游侧限定与下游轴向方向分量一起延伸的部分,并且所述下游密封表面103d被所述部分限定,从而当每个叶片处于关闭位置时,下游密封表面将接合下游密封环。
可替代地,上游壁105和下游壁107中的一个或者两者可以没有轴向延伸部分105p和107p,并且密封环Su和Sd中的一个或者两者可以被支撑在壁105和/或107的径向延伸部分中形成的环状沟槽中。叶片102的径向延伸面可以与以这种方式支撑的密封环接合,以形成叶片密封件。
然而,将理解的是,根据本发明的叶片密封件115和117可以具有各种配置中的任意配置。例如,图8图示了不具有O形环类型的密封件的本发明的第二实施例。确切地说,该实施例中的叶片密封件115和117是迷宫式密封件,该迷宫式密封件通过为泄漏流产生狭窄且弯曲的路径来发挥作用,以阻止这样的泄漏。因此,每个迷宫式密封件115、117包括沟槽和在叶片处于关闭位置时适配到沟槽中的对应舌状物或者肋,如图8中所示。在图示的实施例中,上游密封件的沟槽形成在上游壁表面的部分105P中,并且上游密封件的舌状物形成在叶片102的在上游轴向延伸的部分上。相似地,下游密封件的沟槽形成在下游壁表面的部分107p中,并且下游密封件的舌状物形成在叶片的在下游轴向延伸的部分上。可替代地,部分105p和107p可以限定舌状物,并且叶片可以限定沟槽。
下游叶片密封件117在叶片102被关闭时有效减少或者消除了流再循环(见图6中的箭头110),并且可以单独(即,在不存在上游叶片密封件115的情况下)用于实现该目的。
上游叶片密封件115具有针对不同于流再循环现象的原因的优点。当根据本发明的涡轮增压器应用于包括排气再循环(EGR)的发动机-涡轮增压器系统中以减少在某些操作条件(当期望关闭入口调节机构100时趋于发生这些操作条件)下的氧化氮排放时,引入压缩机入口中的含油排气可以转移到入口调节机构的腔体中。该机构被油污染然后可能发生。根据本发明的上游叶片密封件可以减少或者消除油到入口调节机构中的这样的转移。
根据本发明的一些实施例,涡轮增压器可以只包括下游叶片密封件117而不包括上游叶片密封件115。在其它实施例中,涡轮增压器可以只包括上游叶片密封件而不包括下游叶片密封件。在仍其它实施例中,诸如具体地在图7中所示的,涡轮增压器可以包括两种叶片密封件。
这些发明所属领域的、获益于前述描述和相关附图中提出的教导的技术人员将会想到本文阐述的本发明的许多修改和其它实施例。例如,虽然图示的实施例采用了三个叶片102,但本发明不限于任何具体数量的叶片。可以用少到两个叶片或者多到12个或者更多的叶片来实践本发明。叶片的数量越多,叶片所围绕的开口越可以接近圆形(虽然,通常来说,开口可以在叶片的仅一个位置中是圆形的)。因此,可以如期望地选择叶片的数量,同时要考虑到具有更多数量的叶片时复杂度会更大,这可能会抵消增加的圆度所带来的优势。另外,在图示的实施例中,叶片被配置为使得由叶片围绕的开口在叶片处于关闭位置时大约为圆形。然而,可替代地,叶片可以被配置为使得在关闭位置时开口为非圆形。而且,虽然已经图示并描述了具有圆弧形边缘的叶片,但是叶片不是必须具有圆弧形边缘。具有不同形状(线性的、椭圆的等)的边缘的叶片也包括在本发明的范围内。因此,要理解,本发明不限于所公开的具体实施例并且修改和其它实施例都旨在被包括在随附权利要求的范围内。虽然本文采用了具体的术语,但是这些术语的使用仅是出于通用和描述性的意义,并且不具有限制的目的。

Claims (12)

1.一种涡轮增压器,包括:
涡轮机壳体和涡轮机轮,所述涡轮机轮安装在所述涡轮机壳体中并且连接至可旋转的轴以便与其一起旋转,所述涡轮机壳体接收排气并且将所述排气供应至所述涡轮机轮;
离心压缩机组件,所述离心压缩机组件包括压缩机壳体和压缩机轮,所述压缩机轮安装在所述压缩机壳体中并且连接至所述可旋转的轴以便与其一起旋转,所述压缩机壳体具有限定空气入口的空气入口壁,所述空气入口用于将空气大体上轴向地引导到所述压缩机轮中,所述空气入口壁限定围绕所述空气入口的环状空间并且在所述环状空间的径向内端处通向所述空气入口;以及
压缩机入口调节机构,所述压缩机入口调节机构设置在所述空气入口壁的所述环状空间中并且可在打开位置与关闭位置之间移动,所述入口调节机构包括在所述环状空间内设置在上游壁表面与下游壁表面之间的多个叶片,所述叶片共同围绕孔口,每个叶片的上游表面与所述上游壁表面相对并且每个叶片的下游表面与所述下游壁表面相对,当所述叶片处于关闭位置时,所述叶片可从所述环状空间向内地移动到所述空气入口中,以便使所述孔口具有相对于所述入口的名义直径减小的直径;以及
形成在所述上游壁表面与上游密封表面之间的至少一个上游叶片密封件、以及形成在所述下游壁表面与下游密封表面之间的下游叶片密封件,所述上游密封表面在所述叶片向内移动到所述关闭位置时由每个叶片限定,所述下游密封表面在所述叶片向内移动到所述关闭位置时由每个叶片限定。
2.根据权利要求1所述的涡轮增压器,其中,存在所述上游叶片密封件,并且所述上游叶片密封件包括由所述上游壁表面支撑的上游密封环和由每个叶片限定的上游密封表面,当所述叶片向内移动到所述关闭位置时,所述上游密封表面接触所述上游密封环并抵靠所述上游密封环密封。
3.根据权利要求1所述的涡轮增压器,其中,存在所述下游叶片密封件,并且所述下游叶片密封件包括由所述下游壁表面支撑的下游密封环和由每个叶片限定的下游密封表面,当所述叶片向内移动到所述关闭位置时,所述下游密封表面接触所述下游密封环并抵靠所述下游密封环密封。
4.根据权利要求1所述的涡轮增压器,其中,存在所述上游叶片密封件,并且所述上游叶片密封件包括迷宫式密封件,其中,所述上游壁表面和每个叶片的所述上游密封表面中的一个限定沟槽,并且所述上游壁表面和所述上游密封表面中的另一个限定舌状物,所述舌状物在所述叶片向内移动到所述关闭位置时适配到所述沟槽中。
5.根据权利要求1所述的涡轮增压器,其中,存在所述下游叶片密封件,并且所述下游叶片密封件包括迷宫式密封件,其中,所述下游壁表面和每个叶片的所述下游密封表面中的一个限定沟槽,并且所述下游壁表面和所述下游密封表面中的另一个限定舌状物,所述舌状物在所述叶片向内移动到所述关闭位置时适配到所述沟槽中。
6.根据权利要求1所述的涡轮增压器,其中,存在所述下游叶片密封件,但是不存在所述上游叶片密封件。
7.根据权利要求6所述的涡轮增压器,其中,所述下游壁表面限定沿着具有上游轴向方向分量的方向延伸的壁部分,并且所述下游密封环被支撑在所述壁部分的径向外侧上,并且每个叶片在其上游侧限定与上游轴向方向分量一起延伸的叶片部分,并且所述上游密封表面被所述叶片部分限定。
8.根据权利要求1所述的涡轮增压器,其中,存在所述上游叶片密封件,但是不存在所述下游叶片密封件。
9.根据权利要求8所述的涡轮增压器,其中,所述上游壁表面限定沿着具有下游轴向方向分量的方向延伸的壁部分,并且所述上游密封环被支撑在所述壁部分的径向外侧上,并且每个叶片在其下游侧限定与下游轴向方向分量一起延伸的叶片部分,并且所述下游密封表面被所述叶片部分限定。
10.根据权利要求1所述的涡轮增压器,其中,存在所述上游叶片密封件和所述下游叶片密封件两者。
11.根据权利要求10所述的涡轮增压器,其中,所述上游叶片密封件和所述下游叶片密封件均包括O形环类型的密封件。
12.根据权利要求10所述的涡轮增压器,其中,所述上游叶片密封件和所述下游叶片密封件均包括迷宫类型的密封件。
CN201811407186.7A 2017-11-24 2018-11-23 具有防止再循环和/或油转移到机构中的密封装置的用于涡轮增压器压缩机的入口调节机构 Pending CN109838417A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/822093 2017-11-24
US15/822,093 US10495100B2 (en) 2017-11-24 2017-11-24 Inlet-adjustment mechanism for turbocharger compressor, having sealing means preventing recirculation and/or oil migration into the mechanism

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109838417A true CN109838417A (zh) 2019-06-04

Family

ID=64426649

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811407186.7A Pending CN109838417A (zh) 2017-11-24 2018-11-23 具有防止再循环和/或油转移到机构中的密封装置的用于涡轮增压器压缩机的入口调节机构

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10495100B2 (zh)
EP (1) EP3489521B1 (zh)
CN (1) CN109838417A (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110195717B (zh) * 2018-02-27 2023-03-21 博格华纳公司 压缩机入口调节机构
DE112020004861T5 (de) * 2019-10-09 2022-06-30 Ihi Corporation Radialverdichter
JP7298703B2 (ja) * 2019-10-09 2023-06-27 株式会社Ihi 遠心圧縮機
JP2022094019A (ja) * 2020-12-14 2022-06-24 三菱重工コンプレッサ株式会社 回転機械

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3101736A (en) * 1959-03-12 1963-08-27 Emile Egger & Co A G Diaphragm regulating slider
US4122668A (en) 1976-07-22 1978-10-31 General Motors Corporation Iris control for gas turbine engine air brake
US6145313A (en) * 1997-03-03 2000-11-14 Allied Signal Inc. Turbocharger incorporating an integral pump for exhaust gas recirculation
JP4846961B2 (ja) * 2000-07-19 2011-12-28 ハニーウェル インターナショナル インコーポレイテッド シートメタルシェルを備える可変構造ターボチャージャ
US7150151B2 (en) * 2002-11-19 2006-12-19 Cummins Inc. Method of controlling the exhaust gas temperature for after-treatment systems on a diesel engine using a variable geometry turbine
US7207176B2 (en) * 2002-11-19 2007-04-24 Cummins Inc. Method of controlling the exhaust gas temperature for after-treatment systems on a diesel engine using a variable geometry turbine
DE102010026176B4 (de) 2010-07-06 2015-12-17 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Vorrichtung und Verfahren zur Kennfeldstabilisierung eines Verdichters
US9777737B2 (en) 2011-11-14 2017-10-03 Honeywell International Inc. Adjustable compressor trim
DE102011121996B4 (de) 2011-12-23 2013-07-11 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Vorrichtung zum Betrieb eines Verdichters
DE102013003418A1 (de) 2013-02-28 2014-08-28 Volkswagen Aktiengesellschaft Brennkraftmaschine
BE1022401B1 (nl) 2014-09-19 2016-03-24 Atlas Copco Airpower, Naamloze Vennootschap Inlaatklep voor een compressor
US10393009B2 (en) * 2016-04-19 2019-08-27 Garrett Transportation I Inc. Adjustable-trim centrifugal compressor for a turbocharger

Also Published As

Publication number Publication date
US10495100B2 (en) 2019-12-03
US20190162200A1 (en) 2019-05-30
EP3489521A1 (en) 2019-05-29
EP3489521B1 (en) 2022-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109838417A (zh) 具有防止再循环和/或油转移到机构中的密封装置的用于涡轮增压器压缩机的入口调节机构
US8696299B2 (en) Compressor
US9683484B2 (en) Adjustable-trim centrifugal compressor, and turbocharger having same
US9845723B2 (en) Adjustable-trim centrifugal compressor, and turbocharger having same
CN110195643A (zh) 具有可调节trim机构的涡轮增压器压缩机
CN110206633A (zh) 具有包括减涡器的可调修整机构的涡轮增压器压缩机
CN110219822A (zh) 具有包括涡流导风轮的可调调整机构的涡轮增压器压缩机
US7628580B2 (en) Variable geometry turbine
EP3043045A2 (en) Adjustable-trim centrifugal compressor, and turbocharger having same
US6652224B2 (en) Variable geometry turbine
US9777640B2 (en) Adjustable-trim centrifugal compressor, and turbocharger having same
CN106030042B (zh) 涡轮壳体
CN109386480A (zh) 具有协同的带端口的罩及入口调节机构的用于涡轮增压器的离心压缩机
US20090060708A1 (en) Radial flow compressor for a turbo-supercharger
US20050002782A1 (en) Compressor
CN109899153A (zh) 用于涡轮增压器的可调节trim离心压缩机
CN109751117A (zh) 具有压力均衡式trim可调节机构的用于涡轮增压器的离心压缩机
CN101163889A (zh) 具有带气门的第二级罩盖的涡轮增压器压缩机和关联的方法
US10502126B2 (en) Adjustable-trim centrifugal compressor for a turbocharger
JP2005299660A5 (zh)
GB2363427A (en) Exhaust turbo charger for an internal combustion engine
US7942626B2 (en) Compressor
JP2007192180A (ja) ターボチャージャのタービン
CN215566246U (zh) 可变容量型涡轮机
CN106089804A (zh) 一种带有单向导流机匣处理的离心压气机蜗壳

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20220221

Address after: Swiss basil

Applicant after: Garrett Power Co.,Ltd.

Address before: California, USA

Applicant before: Garrett Transportation 1

TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20220330

Address after: No. 8, Newton Road, Pudong New Area (Shanghai) pilot Free Trade Zone, Shanghai

Applicant after: Garrett Power Technology (Shanghai) Co.,Ltd.

Address before: Swiss basil

Applicant before: Garrett Power Co.,Ltd.