CN110173465A - 具有用于水冷式压缩机壳体的热分离叶轮轮廓入口的涡轮增压器 - Google Patents

具有用于水冷式压缩机壳体的热分离叶轮轮廓入口的涡轮增压器 Download PDF

Info

Publication number
CN110173465A
CN110173465A CN201910130069.9A CN201910130069A CN110173465A CN 110173465 A CN110173465 A CN 110173465A CN 201910130069 A CN201910130069 A CN 201910130069A CN 110173465 A CN110173465 A CN 110173465A
Authority
CN
China
Prior art keywords
depression
compressor
thermal release
cooling
flow channel
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
CN201910130069.9A
Other languages
English (en)
Inventor
C.卡瓦特
A.赫克纳
S.库恩
A.热拉尔
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 CN110173465A publication Critical patent/CN110173465A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/08Cooling; Heating; Heat-insulation
    • F01D25/14Casings modified therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/04Blade-carrying members, e.g. rotors for radial-flow machines or engines
    • F01D5/043Blade-carrying members, e.g. rotors for radial-flow machines or engines of the axial inlet- radial outlet, or vice versa, type
    • F01D5/046Heating, heat insulation or cooling means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00Stators
    • F01D9/02Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/026Scrolls for radial machines or engines
    • 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
    • F02B39/005Cooling of pump drives
    • 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
    • F04D25/00Pumping installations or systems
    • F04D25/02Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/024Units comprising pumps and their driving means the driving means being assisted by a power recovery turbine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00Pumping installations or systems
    • F04D25/02Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/04Units comprising pumps and their driving means the pump being fluid-driven
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00Pumping installations or systems
    • F04D25/02Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/04Units comprising pumps and their driving means the pump being fluid-driven
    • F04D25/045Units comprising pumps and their driving means the pump being fluid-driven the pump wheel carrying the fluid driving means, e.g. turbine blades
    • 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
    • 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
    • F04D29/58Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/582Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/5826Cooling at least part of the working fluid in a heat exchanger
    • 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
    • F04D29/58Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/582Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/584Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps cooling or heating the machine
    • 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
    • F04D29/58Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/582Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/5853Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps heat insulation or conduction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • 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
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

压缩机区段包括压缩机叶轮以及围绕所述压缩机叶轮的压缩机壳体。所述压缩机壳体包括具有上游区域的流动通道。所述压缩机区段还包括限定在所述压缩机壳体内的冷却凹穴。所述冷却凹穴被构造成接收冷却剂以便冷却所述压缩机壳体。此外,所述压缩机区段包括限定在所述压缩机壳体内的热分离凹穴。所述热分离凹穴布置在所述冷却凹穴与所述流动通道的所述上游区域之间。所述热分离凹穴流体连接到所述压缩机壳体外部的外部区域。

Description

具有用于水冷式压缩机壳体的热分离叶轮轮廓入口的涡轮增 压器
技术领域
本公开通常涉及一种涡轮增压器,并且更具体地涉及一种具有用于水冷式压缩机壳体的热分离叶轮轮廓入口的涡轮增压器。
背景技术
涡轮增压器通常包括压缩机区段,其具有壳体和可旋转地支撑在壳体的流动通道中的压缩机叶轮。在一些实施例中,压缩机叶轮由涡轮增压器的涡轮机区段驱动。具体来说,压缩机叶轮固定在与涡轮机叶轮共同的轴上,所述涡轮机叶轮由流动通过涡轮机区段的排气驱动旋转。压缩机区段继而压缩朝着发动机、朝着多级压缩机的下游压缩机区段等等流动通过压缩机壳体的空气。
压缩机区段在操作期间可以产生热量。所述热量可以降低涡轮增压器的操作效率。一些压缩机壳体可以包括促进冷却的特征。然而,冷却一些涡轮增压器压缩机区段仍然是困难的。
因此,期望提供一种具有提供经改进的冷却的特征的涡轮增压器压缩机区段。这些特征可以改进涡轮增压器的性能。结合附图以及此背景技术讨论,根据随后的具体实施方式和所附权利要求,本公开的其它期望特征和特性将变得显而易见。
发明内容
在一个实施例中,公开了涡轮增压器的压缩机区段。所述压缩机区段包括压缩机叶轮以及围绕所述压缩机叶轮的压缩机壳体。所述压缩机壳体包括具有上游区域的流动通道。所述压缩机区段还包括限定在压缩机壳体内的冷却凹穴(pocket)。所述冷却凹穴被构造成接收冷却剂以便冷却压缩机壳体。此外,所述压缩机区段包括限定在压缩机壳体内的热分离凹穴。所述热分离凹穴布置在冷却凹穴与流动通道的上游区域之间。所述热分离凹穴流体连接到压缩机壳体外部的外部区域。
在另一实施例中,公开了涡轮增压器的压缩机区段。所述压缩机区段包括压缩机叶轮以及围绕所述压缩机叶轮的压缩机壳体。所述压缩机壳体包括具有上游区域的流动通道。所述压缩机区段还包括限定在压缩机壳体内的冷却凹穴。所述冷却凹穴被构造成接收冷却剂以便冷却压缩机壳体。所述压缩机区段进一步包括限定在压缩机壳体内的热分离凹穴。所述热分离凹穴布置在冷却凹穴与流动通道的上游区域之间。热分离凹穴与流动通道流体断开。
在另外的实施例中,公开了具有压缩机区段的涡轮增压器。所述压缩机区段包括压缩机叶轮以及围绕所述压缩机叶轮的压缩机壳体。所述压缩机壳体包括流动通道。所述流动通道包括在流动通道的下游方向上按顺序布置的入口导流器直径表面、压缩机轮廓、扩散器区域和蜗壳构件。所述压缩机壳体还包括接近扩散器区域和蜗壳构件中的至少一者限定在压缩机壳体内的冷却凹穴。所述冷却凹穴被构造成接收冷却剂以便冷却压缩机壳体。此外,所述压缩机壳体包括限定在压缩机壳体内的热分离凹穴。所述热分离凹穴布置在冷却凹穴与入口导流器直径表面和压缩机轮廓两者之间。所述热分离凹穴流体连接到压缩机壳体外部的外部区域。所述热分离凹穴与所述流动通道流体断开。
附图说明
在下文中将结合以下附图描述本公开,其中相似的附图标记表示相似的元件,并且其中:
图1是根据本公开的示例性实施例的车辆的涡轮增压器的示意性视图,其连接到发动机和中间冷却器;
图2是根据本公开的示例性实施例的图1的涡轮增压器的压缩机区段的横截面;并且
图3是图2的压缩机区段的压缩机壳体的横截面。
具体实施方式
以下具体实施方式本质上仅是示例性的,并且并不旨在限制本公开或本公开的应用和使用。此外,并不旨在受到在前述背景技术或以下具体实施方式中提出的任何理论的约束。
概括地说,本文中公开的示例性实施例包括一种具有带有经改进的冷却特性的压缩机区段的涡轮增压器。尤其,所述压缩机区段可以是水冷式的,并且可以具有接收冷却剂以便从壳体移除热量的一个或更多个冷却凹穴。所述冷却凹穴可以接近压缩机壳体的流动通道的扩散器区域和/或蜗壳腔室布置。所述压缩机区段还可以包括布置在冷却凹穴与流动通道的上游区域之间的热分离凹穴。所述热分离凹穴可以流体连接到压缩机壳体外部的外部区域,使得环境空气接收在所述热分离凹穴内。另外,在一些实施例中,热分离凹穴可以与压缩机壳体的流动通道流体断开。因此,热分离凹穴可以使冷却凹穴内的冷却剂与流动通道的上游区域热分离和隔离。因此,压缩机区段可以更有效地操作。下文将讨论本公开的额外细节。
图1是涡轮增压器100的示意性视图,其包括涡轮增压器壳体101和转子102。转子102被构造成在涡轮增压器壳体101内围绕转子旋转轴线103旋转。转子102可以被支撑成经由一个或更多个轴承(未示出)围绕轴线103旋转。在一些实施例中,转子102可以由推力轴承和多个轴颈轴承旋转地支撑。可替代地,可以包括其它轴承。
如所示出的实施例中所示,涡轮增压器壳体101可以包括涡轮机壳体105、压缩机壳体107和轴承壳体109。轴承壳体109可以布置在涡轮机壳体105与压缩机壳体107之间。而且,在一些实施例中,轴承壳体109可以容纳转子102的轴承。
另外,转子102包括涡轮机叶轮111、压缩机叶轮113和轴115。涡轮机叶轮111基本上位于涡轮机壳体105内。压缩机叶轮113基本上位于压缩机壳体107内。轴115沿着旋转轴线103延伸通过轴承壳体109,以将涡轮机叶轮111连接到压缩机叶轮113。因此,涡轮机叶轮111和压缩机叶轮113围绕轴线103一起旋转。
涡轮机壳体105和涡轮机叶轮111配合以形成被构造成从发动机(例如,从内燃发动机125的排气歧管123)周向地接收高压和高温排气流121的涡轮机(即,涡轮机区段、涡轮机级)。涡轮机叶轮111(并且因此转子102)通过高压和高温排气流121围绕轴线103被驱动旋转,高压和高温排气流121变成轴向释放到排气系统126中的低压和低温排气流127。
压缩机壳体107和压缩机叶轮113配合以形成涡轮增压器100的压缩机(即,压缩机区段、压缩机级)。入口管112可以连接到压缩机壳体107用于轴向输送输入空气131(例如,来自多级压缩机中的前一级的环境空气或已经加压的空气)。通过排气驱动的涡轮机叶轮111驱动旋转的压缩机叶轮113被构造成将输入空气131压缩成从压缩机壳体107周向地喷射到出口管116的加压空气流133。由于压缩过程,加压空气流133的特征在于超过输入空气的温度的增加的温度。
在一些实施例中,加压空气流133可以被引导通过空气冷却器135(即,中间冷却器),例如对流冷却式增压空气冷却器。空气冷却器135可以被构造成使来自加压空气流133的热量耗散,从而增加其密度。所得到经冷却和加压的输出空气流137被引导到内燃发动机125上的进气歧管139中,或者可替代地,引导到后续级串联压缩机中。系统的操作由经由通信连接部153连接到系统的其余部分的ECU 151(发动机控制单元)控制。
将了解,涡轮增压器100可以具有可以与所示出的实施例对应或者可以不与所示出的实施例对应的多种构造中的一者。例如,在一些实施例中,涡轮增压器100可以被构造为电子增压器,使得省略涡轮机区段,并且替代地由电动马达驱动压缩机叶轮113。此外,在本公开的一些实施例中,涡轮增压器100可以被构造为超级增压器,使得压缩机叶轮113由发动机125机械驱动。
现在参考图2,示出涡轮增压器100的区域的横截面。所述横截面沿着轴线103截取,并且示出压缩机壳体107和压缩机叶轮113的若干部分。出于参考目的,还示出正交于旋转轴线103延伸的示例性径向轴线104。
压缩机叶轮113包括轮毂215和多个叶片217。轮毂215可以固定到轴115的端部,并且叶片217可以从轮毂215径向向外延伸。叶片217可以共同限定压缩机叶轮113的外轮廓外形218。如图2中所表示的,外轮廓外形218可以大体上凹入,并且可以沿着一个或更多个半径形成轮廓。
压缩机壳体107可以包括从入口235到出口237延伸通过其的流动通道236。如图1中所示,入口235可以例如经由连接器220(图2和图3)流体连接到入口管112。压缩机壳体107的出口237(排放出口)可以流体连接到出口管116,如图1中所示。压缩机叶轮113可以布置在流动通道236内,并且可以被支撑成在其中旋转。如将讨论的,压缩机壳体107可以包括沿下游方向将输入空气131从入口235引导到出口237的各种特征。压缩机壳体107还包括改进压缩机级的冷却的一个或更多个特征。因此,相应地,涡轮增压器100可以具有经改进的性能、增加的效率等等。
压缩机壳体107可以是限定流动通道236以及其它腔室、凹穴、通道、孔口等等的中空构件。压缩机壳体107可以被称为“压缩机盖”,因为其围绕并覆盖大部分压缩机叶轮113。如图1中所示,压缩机壳体107可以与轴承壳体109配合以覆盖在压缩机叶轮113的后侧(下游侧)上。
在一些实施例中,压缩机壳体107可以是整体、单块、单片构件。在其它实施例中,压缩机壳体107可以由多片组装而成,所述多片附接、并且在一些情况下密封在一起。
另外,在一些实施例中,压缩机壳体107可以基本上通过铸造方法形成。在额外实施例中,涡轮机壳体105可以经由增材制造(例如,3D打印)方法形成。在一些实施例中,压缩机壳体107可以具有预先确定的最小壁厚度。在一些实施例中,所述最小壁厚度可以为大约4毫米(4 mm)。然而,可以根据壳体107的特定区域上的机械负载、根据所述区域的热考虑因素、根据可制造性和/或根据其它考虑因素确定压缩机壳体107的壁厚度。
如图2和图3中所示,压缩机壳体107的流动通道236可以由压缩机入口235、入口导流器直径表面240、压缩机轮廓242、扩散器区域244和蜗壳构件246共同限定,下文将详细讨论其中的每一者。入口235、入口导流器直径表面240和压缩机轮廓242可以共同限定流动通道236的上游区域241。上游区域241可以大体上沿着轴线103延伸,并且可以在轴线103上居中。上游区域241的内直径或宽度可以沿着轴线103变化(即,渐缩)。扩散器区域244可以远离轴线103并且朝着蜗壳构件246延伸径向。蜗壳构件246可以流体连接到出口237。因此,入口235、入口导流器直径表面240、压缩机轮廓242、扩散器区域244和蜗壳构件246可以在从入口235到出口237的下游方向上按顺序布置。
将了解,图2和图3中所示的流动通道236的横截面外形仅是示例性的。流动通道236的形状、尺寸和/或其它特征可以不同于所示出的实施例,而不背离本公开的范围。
在一些实施例中,入口235可以在下游方向上沿着轴线103向内渐缩。换句话说,入口235的宽度或直径可以沿着轴线103在下游方向上逐渐减小。入口235可以在其下游端处连接到入口导流器直径表面240。
另外,在一些实施例中,入口导流器直径表面240可以具有正交于轴线103(即,平行于径向轴线104)测量的直径或宽度。当入口导流器直径表面240远离入口235延伸时,入口导流器直径表面240的直径(宽度)可以沿着轴向长度(沿着轴线103)保持大体上恒定。在一些实施例中,压缩机叶轮113的上游端可以接收在入口导流器直径表面240的相对区域之间。
此外,压缩机轮廓242可以包括上游端250,其连接到入口导流器直径表面240。压缩机轮廓242还可以包括相对的下游端252。压缩机轮廓242可以沿着轴线103在下游方向上向外渐缩。换句话说,压缩机轮廓242的宽度或直径可以沿着轴线103在下游方向上逐渐增加。
压缩机轮廓242可以具有内轮廓外形243。内轮廓外形243可以大体上凸起,并且可以沿着一个或更多个半径形成轮廓。大部分压缩机叶轮113可以接收在压缩机壳体107的压缩机轮廓242内。内轮廓外形243的半径、形状、尺寸、轮廓、外形等等可以根据压缩机叶轮113的外轮廓外形218的半径、形状、尺寸、轮廓、外形等等来构造(图2)。换句话说,压缩机壳体107的内轮廓外形243可以对应于并且可以大体上匹配压缩机叶轮113的外轮廓外形218,从而在其间留下预先确定的量的空隙(例如,0.20毫米与0.30毫米之间的空隙)。压缩机轮廓242的下游端252可以流体连接到扩散器区域244。
扩散器区域244可以限定在第一扩散器面254与第二扩散器面256之间。第一和第二扩散器面254、256可以大体上彼此平行并且可以相对于轴线103大体上正交和径向延伸。第一和第二扩散器面254、256可以沿着轴线103稍微间隔开,在其间限定扩散器区域244。压缩机叶轮113的一部分还可以延伸到扩散器区域244中。在图2中表示的一些实施例中,第一扩散器面254可以包括在压缩机壳体107上,并且第二扩散器面256可以包括轴承壳体109的外表面,其面向压缩机叶轮113的后轴向侧。在一些实施例中,扩散器区域244可以是无叶片扩散器区域,并且可以将远离压缩机叶轮1133移动的空气转换成静压力。扩散器区域244还可以在外部径向区域处流体连接到蜗壳构件246。
蜗壳构件246可以限定围绕轴线103周向地延伸的蜗壳腔室258。当蜗壳腔室258接近出口237时,蜗壳腔室258的宽度可以在周向方向上逐渐变大。蜗壳腔室258可以在其离开压缩机叶轮113时收集空气。蜗壳腔室258可以流体连接到出口237,并且收集在蜗壳腔室258中的空气可以通过其离开压缩机壳体107。
将了解,压缩机区段可以在空气被压缩时加热空气。此热量可以传递到压缩机壳体107。为避免过热,压缩机壳体107可以包括至少一个冷却凹穴260。换句话说,压缩机壳体107可以是“水冷式”压缩机壳体107。
冷却凹穴260可以接近扩散器区域244和/或蜗壳构件246布置。扩散器壁239可以在轴向方向上(平行于轴线103)使冷却凹穴260与扩散器区域244分开。外壁245可以在径向方向上(平行于径向轴线104)使冷却凹穴260与蜗壳腔室258分开。在一些实施例中,冷却凹穴260可以具有B形横截面。此横截面形状在周向方向上对于大部分压缩机壳体107可以大体上一致。冷却凹穴260可以包括突出部262,其从扩散器壁239向内突出到冷却凹穴260中,并且远离扩散器区域244轴向突出。冷却凹穴260可以被构造成接收循环通过其用于冷却压缩机壳体107的液体冷却剂。冷却剂可以在周向方向上循环通过冷却凹穴260并且通过压缩机壳体107,从而远离扩散器区域244中的空气、远离扩散器壁239、远离蜗壳构件246中的空气和/或远离外壁245传递热量。
压缩机壳体107可以进一步包括热分离凹穴264。通常,热分离凹穴264可以使冷却凹穴260内的冷却剂与压缩机壳体107和流动通道236在更上游的区域热隔离、间隔开并且以其它方式分离。因此,热分离凹穴264可以防止冷却剂和压缩机壳体107的下游区域(扩散器区域244和蜗壳构件246)中的热量在压缩机壳体107中向上游传递和/或传递到上游区域241内的空气。
在一些实施例中,热分离凹穴264可以包括第一部分(即,弧形部分)270。第一部分270可以由内直径表面274、相对的外直径表面276和后部内表面272限定,其在内直径表面274与外直径表面276之间形成轮廓。在图2和图3的轴向横截面中,第一部分270可以是细长的。热分离凹穴264的第一部分270的此横截面形状可以是大体上连续的,因为其围绕轴线103在周向方向上弧形地延伸。
入口区域壁290可以使热分离凹穴264的第一部分270与流动通道236的入口导流器直径表面240和压缩机轮廓242分开。而且,内部壁292可以使冷却凹穴260与热分离凹穴264的第一部分270分开。
热分离凹穴264可以进一步包括第二部分(即,开口或孔口)278。第二部分278可以从第一部分270的前端径向向前和向外延伸。在一些实施例中,当第二部分278从第一部分270向外进一步延伸时,第二部分278可以向外渐缩并且逐渐变宽。第二部分278可以通向并且可以流体连接到限定在压缩机壳体107外部的外部区域286中的环境压力。此外,在一些实施例中,热分离凹穴264可以与流动通道236流体断开。换句话说,入口区域壁290可以是连续并且无端口的,使得热分离凹穴264保持与流动通道236流体断开。因此,热分离凹穴264可以容纳环境空气用于热分离冷却凹穴260和流动通道236的上游区域241。
在一些实施例中,压缩机壳体107内的热分离凹穴264的横截面形状可以在周向方向上大体上一致。在其它实施例中,凹穴264的横截面形状可以围绕轴线103变化。在一些实施例中,压缩机壳体107可以包括一个或更多个斜撑构件,其在图2和图3中用虚线299表示。斜撑构件299可以是跨越第二部分278延伸到压缩机壳体107的相对表面的支柱、支撑物、斜撑件、托梁、支架、臂或其它斜撑构件。斜撑构件299可以为压缩机壳体107提供结构支撑和增加的强度。
热分离凹穴264的形状、位置、尺寸和/或其它特征和/或壳体107的其它特征可以根据表示在图3中的热边界线288构造。边界线288可以相对于轴线103以锐角布置。在所述线上方(径向向外),压缩机壳体107和其中的流体的温度可以相对较高。在所述线下方(径向向内),温度可以保持相对较低。在一些实施例中,热分离凹穴264可以基本上由边界线288一分为二,其中冷却凹穴260、扩散器区域244和蜗壳构件246布置在一侧上,并且其中上游区域241布置在相对侧上。因此,冷却凹穴260内的流体可以向扩散器区域244和蜗壳构件246提供冷却,并且热分离凹穴264可以防止热量向上游传递到入口导流器直径表面240、传递到压缩机轮廓242等等。
因此,热分离凹穴264的至少一部分可以大体上布置在冷却凹穴260与流动通道236的上游区域241之间。如图3中所示,热分离凹穴264的第一部分270可以在径向方向上(例如,平行于径向轴线104)布置在冷却凹穴260与压缩机轮廓242之间。在一些实施例中,正交于轴线103的假想平面266与冷却凹穴260、压缩机轮廓242和热分离凹穴264的第一部分270相交。
同样地,热分离凹穴264的第一部分270可以径向布置在冷却凹穴260与入口导流器直径表面240之间。因此,正交于轴线103的假想平面268可以与冷却凹穴260、入口导流器直径表面240和热分离凹穴264的第一部分270相交。
因此,总之,涡轮增压器100的压缩机区段可以是水冷式的,以便向压缩机壳体107的下游区域(例如,扩散器区域244和蜗壳构件246)提供局部冷却。然而,热分离凹穴264可以被构造成防止此热量传递到壳体107和流动通道236的上游区域241。因此,涡轮增压器100的操作效率可以增加。
虽然在前述具体实施方式中已经呈现了至少一个示例性实施例,但是应了解,存在大量变型。还应了解,所述一个或更多个示例性实施例仅是示例,并且并不旨在以任何方式限制本公开的范围、适用性或构造。相反,前述具体实施方式将向本领域的技术人员提供用于实现本公开的示例性实施例的方便路线图。应理解,可以在不背离如在所附权利要求中阐述的本公开的范围的情况下对在示例性实施例中描述的元件的功能和布置作出各种改变。

Claims (20)

1.一种涡轮增压器的压缩机区段,包括:
压缩机叶轮;
围绕所述压缩机叶轮的压缩机壳体,所述压缩机壳体包括具有上游区域的流动通道;
限定在所述压缩机壳体内的冷却凹穴,所述冷却凹穴被构造成接收冷却剂以便冷却所述压缩机壳体;以及
限定在所述压缩机壳体内的热分离凹穴,所述热分离凹穴布置在所述冷却凹穴与所述流动通道的所述上游区域之间,所述热分离凹穴流体连接到所述压缩机壳体外部的外部区域。
2.根据权利要求1所述的压缩机区段,其中,所述上游区域包括根据所述压缩机叶轮形成轮廓的压缩机轮廓;并且
其中,所述热分离凹穴布置在所述冷却凹穴与所述压缩机轮廓之间。
3.根据权利要求2所述的压缩机区段,其中,所述冷却凹穴、所述热分离凹穴和所述压缩机轮廓与假想平面相交;
其中,所述假想平面正交于所述流动通道的所述上游区域的纵向轴线延伸。
4. 根据权利要求1所述的压缩机区段,其中,所述上游区域包括沿着纵向轴线延伸的入口导流器直径表面;
其中,所述入口导流器直径表面具有大体上恒定的直径;并且
其中,所述热分离凹穴布置在所述冷却凹穴与所述入口导流器直径表面之间。
5.根据权利要求4所述的压缩机区段,其中,所述冷却凹穴、所述热分离凹穴和所述入口导流器直径表面与假想平面相交;
其中,所述假想平面正交于所述纵向轴线延伸。
6.根据权利要求1所述的压缩机区段,其中,所述热分离凹穴与所述流动通道流体断开。
7. 根据权利要求1所述的压缩机区段,其中,所述热分离凹穴包括第一部分和第二部分;
其中,所述第一部分布置在所述冷却凹穴与所述流动通道的所述上游区域之间;并且
其中,所述第二部分从所述流动通道的纵向轴线径向向外延伸,以将所述第一部分流体连接到所述压缩机壳体外部的所述外部区域。
8.根据权利要求7所述的压缩机区段,其中,所述第一部分具有细长横截面,并且其中,所述第一部分围绕所述纵向轴线环形地延伸。
9.根据权利要求7所述的压缩机区段,其中,所述第二部分朝着所述压缩机壳体外部的所述外部区域向外渐缩。
10. 根据权利要求1所述的压缩机区段,其中,所述热分离凹穴使所述压缩机壳体的入口区域壁与所述压缩机壳体的内部壁分开;
其中,所述入口区域壁限定所述流动通道的所述上游区域和所述热分离凹穴;并且
其中,所述内部壁限定所述热分离凹穴和所述冷却凹穴。
11.一种涡轮增压器的压缩机区段,包括:
压缩机叶轮;
围绕所述压缩机叶轮的压缩机壳体,所述压缩机壳体包括具有上游区域的流动通道;
限定在所述压缩机壳体内的冷却凹穴,所述冷却凹穴被构造成接收冷却剂以便冷却所述压缩机壳体;以及
限定在所述压缩机壳体内的热分离凹穴,所述热分离凹穴布置在所述冷却凹穴与所述流动通道的所述上游区域之间,所述热分离凹穴与所述流动通道流体断开。
12. 根据权利要求11所述的压缩机区段,其中,所述热分离凹穴包括第一部分和第二部分;
其中,所述第一部分布置在所述冷却凹穴与所述流动通道的所述上游区域之间;并且
其中,所述第二部分将所述第一部分流体连接到所述压缩机壳体外部的外部区域。
13.根据权利要求11所述的压缩机区段,其中,所述上游区域包括根据所述压缩机叶轮形成轮廓的压缩机轮廓;并且
其中,所述热分离凹穴布置在所述冷却凹穴与所述压缩机轮廓之间。
14.根据权利要求13所述的压缩机区段,其中,所述冷却凹穴、所述热分离凹穴和所述压缩机轮廓与假想平面相交;
其中,所述假想平面正交于所述流动通道的所述上游区域的纵向轴线延伸。
15. 根据权利要求11所述的压缩机区段,其中,所述上游区域包括沿着纵向轴线延伸的入口导流器直径表面;
其中,所述入口导流器直径表面具有大体上恒定的直径;并且
其中,所述热分离凹穴布置在所述冷却凹穴与所述入口导流器直径表面之间。
16.根据权利要求15所述的压缩机区段,其中,所述冷却凹穴、所述热分离凹穴和所述入口导流器直径表面与假想平面相交;
其中,所述假想平面正交于所述纵向轴线延伸。
17. 根据权利要求11所述的压缩机区段,其中,所述热分离凹穴包括第一部分和第二部分;
其中,所述第一部分布置在所述冷却凹穴与所述流动通道的所述上游区域之间;并且
其中,所述第二部分从所述流动通道的纵向轴线径向向外延伸,以将所述第一部分流体连接到所述压缩机壳体外部的外部区域。
18.根据权利要求17所述的压缩机区段,其中,所述第一部分具有细长横截面,并且其中,所述第一部分围绕所述纵向轴线环形地延伸。
19.根据权利要求17所述的压缩机区段,其中,所述第二部分朝着所述压缩机壳体外部的所述外部区域向外渐缩。
20.一种具有压缩机区段的涡轮增压器,包括:
压缩机叶轮;
围绕所述压缩机叶轮的压缩机壳体,所述压缩机壳体包括流动通道,所述流动通道包括在所述流动通道的下游方向上按顺序布置的入口导流器直径表面、压缩机轮廓、扩散器区域和蜗壳构件;
接近所述扩散器区域和所述蜗壳构件中的至少一者限定在所述压缩机壳体内的冷却凹穴,所述冷却凹穴被构造成接收冷却剂以便冷却所述压缩机壳体;以及
限定在所述压缩机壳体内的热分离凹穴,所述热分离凹穴布置在所述冷却凹穴与所述入口导流器直径表面和所述压缩机轮廓两者之间,所述热分离凹穴流体连接到所述压缩机壳体外部的外部区域,所述热分离凹穴与所述流动通道流体断开。
CN201910130069.9A 2018-02-21 2019-02-21 具有用于水冷式压缩机壳体的热分离叶轮轮廓入口的涡轮增压器 Pending CN110173465A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/900,972 US10738795B2 (en) 2018-02-21 2018-02-21 Turbocharger with thermo-decoupled wheel contour inlet for water-cooled compressor housing
US15/900972 2018-02-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110173465A true CN110173465A (zh) 2019-08-27

Family

ID=65443694

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910130069.9A Pending CN110173465A (zh) 2018-02-21 2019-02-21 具有用于水冷式压缩机壳体的热分离叶轮轮廓入口的涡轮增压器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10738795B2 (zh)
EP (1) EP3530953B1 (zh)
CN (1) CN110173465A (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6898996B2 (ja) * 2017-10-12 2021-07-07 三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社 コンプレッサーハウジング及びこのコンプレッサーハウジングを備えるターボチャージャー

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10325980A1 (de) 2003-06-07 2004-12-23 Daimlerchrysler Ag Abgasturbolader
US8511083B2 (en) * 2005-12-15 2013-08-20 Honeywell International, Inc. Ported shroud with filtered external ventilation
DE102007023142A1 (de) * 2007-05-16 2008-11-20 Audi Ag Strömungsverdichter für eine Brennkraftmaschine, insbesondere Abgasturbolader mit einem solchen Strömungsverdichter
DE102010063197A1 (de) 2010-12-16 2012-06-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verdichter für die Aufladung einer Brennkraftmaschine
JP2015124728A (ja) * 2013-12-27 2015-07-06 トヨタ自動車株式会社 ターボチャージャ
JP6103253B2 (ja) * 2014-07-07 2017-03-29 トヨタ自動車株式会社 ターボチャージャ

Also Published As

Publication number Publication date
US10738795B2 (en) 2020-08-11
US20190257321A1 (en) 2019-08-22
EP3530953B1 (en) 2021-04-07
EP3530953A1 (en) 2019-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1092085B1 (en) Low speed high pressure ratio turbocharger
US8152489B2 (en) Motor-driven supercharger
EP1749991B1 (en) Supercharger with electric motor
CN108368852B (zh) 涡轮发动机或航空器的电动离心式压缩机
CN110792507B (zh) 具有集成冷却风扇的涡轮增压器轴
JP6040928B2 (ja) ターボチャージャ
CA2442824A1 (en) Internally mounted radial flow intercooler for a rotary compressor machine
CN108026931A (zh) 具有热沉的涡轮风机
KR20180037072A (ko) 과급기 및 모터 냉각 방법
JP2002138844A (ja) 多段圧縮機ターボチャージャの中間冷却器
US20140170000A1 (en) Side channel blower having a plurality of feed channels distributed over the circumference
EP2980409A1 (en) Scroll-type fluid machine
CN113482973A (zh) 具有在轴向热交换器装置中的冷却空气通道和液体冷却剂通道的压缩机
US9816395B2 (en) Turbine housing
CN110173465A (zh) 具有用于水冷式压缩机壳体的热分离叶轮轮廓入口的涡轮增压器
JP2015203376A (ja) タービンハウジング
JP2009221984A (ja) 遠心圧縮機
EP0811752B1 (en) Centrifugal gas turbine
GB2422003A (en) Combined fan and heat exchanger
KR101663624B1 (ko) 차량용 냉각팬 장치
JP7105823B2 (ja) 過給機
CN218563933U (zh) 壳体
CN110344897A (zh) 具有线性a/r分布和非线性面积分布的用于涡轮增压器的涡轮机壳体
JP2016148344A (ja) 可変ノズルユニット及び可変容量型過給機
JP4247082B2 (ja) 過給機

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: 20220216

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.