CN112236584A - 涡轮机及增压器 - Google Patents

Abstract

涡轮机(T)具备：形成有吐出口(14)的外壳(4)；涡轮机转子(9)，其配置于外壳(4)内，而且具有设于轴(8)的轮毂(9a)、设于轮毂(9a)的外周的叶片(9b)、以及形成于叶片(9b)的外周端且以越靠吐出口(14)侧越向成为旋转方向的前方侧的朝向倾斜的倾斜部(9b2)；形成于外壳(4)内的涡轮机涡旋流路(16)；以及舌部(20)，其前端部(20a)向涡轮机涡旋流路(16)突出，且在前端部(20a)设有以越靠吐出口(14)侧越向成为轴(8)的旋转方向的前方侧的朝向倾斜的锥形面(20b、20c)。

Description

涡轮机及增压器

技术领域

本公开涉及涡轮机及增压器。本申请基于2018年6月29日提出的日本专利申请第2018－123842号主张优先权，并将其内容并入本申请。

背景技术

增压器设有涡轮机。在涡轮机中的涡轮机转子的径向外侧形成有涡轮机涡旋流路。例如，如专利文献1记载地，涡轮机涡旋流路的上游部和下游部通过舌部分隔。舌部与涡轮机转子在径向上对置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012－132321号公报

发明内容

发明所要解决的课题

若废气穿过上述的舌部与涡轮机转子的间隙从涡轮机涡旋流路的上游部向下游部漏出，则涡轮机性能降低。因此，寻求抑制废气的漏出量，提高涡轮机性能的技术的开发。

本公开的目的在于提供能够提高涡轮机性能的涡轮机及增压器。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本公开的一方案的涡轮机具备：外壳，其形成有吐出口；涡轮机转子，其配置于外壳内，且具有设于轴的轮毂、设于轮毂的外周的叶片、以及倾斜部，其中该倾斜部形成于叶片的外周端，且以越靠吐出口侧，越向成为旋转方向的前方侧的朝向倾斜；涡轮机涡旋流路，其形成于外壳内；以及舌部，其前端部向涡轮机涡旋流路突出，且在前端部设有锥形面，其中该锥形面以越靠吐出口侧，越向成为轴的旋转方向的前方侧的朝向倾斜。

也可以是，锥形面形成于前端部中的旋转方向的前方侧的面。

也可以是，锥形面形成于前端部中的旋转方向的后方侧的面。

也可以是，涡轮机涡旋流路构成为包括多个涡轮机涡旋流路部，舌部的数量为与涡轮机涡旋流路部相同的数量。

为了解决课题，本公开的一方案的增压器具备上述涡轮机。

发明效果

根据本公开，能够提高涡轮机性能。

附图说明

图1是增压器的概略剖视图。

图2是涡轮机外壳的剖视图。

图3是图1的虚线部分的抽出图。

图4是涡轮机外壳的图2的IV向视图。

图5是用于说明变形例的图。

具体实施方式

以下，边参照附图，边对本公开的一实施方式详细地进行说明。实施方式中所示的尺寸、材料、其它具体的数值等只是用于容易理解的示例，除非另有明确说明，否则并不限定本公开。此外，在本说明书及附图中，对实质上具有相同的功能、结构的要素通过标注相同的符号而省略重复说明。另外，与本公开没有直接关系的要素省略图示。

图1是增压器C的概略剖视图。将图1所示的箭头L方向作为增压器C的左侧进行说明。将图1所示的箭头R方向作为增压器C的右侧进行说明。如图1所示，增压器C具备增压器主体1。增压器主体1具备轴承箱2。在轴承箱2的左侧通过紧固螺栓3连结有涡轮机外壳4(外壳)。在轴承箱2的右侧通过紧固螺栓5连结有压缩机外壳6。

在轴承箱2形成有轴承孔2a。轴承孔2a沿增压器C的左右方向贯通。在轴承孔2a设有轴承7。图1中，作为轴承7的一例，表示全浮动式轴承。但是，轴承7也可以是半浮式轴承、滚动轴承等其它径向轴承。轴8由轴承7旋转自如地轴支承。在轴8的左端部设有涡轮机转子9(涡轮机叶轮)。在形成于涡轮机外壳4内的容纳空间S旋转自如地容纳有涡轮机转子9。另外，在轴8的右端部设有压缩机叶轮10。压缩机叶轮10旋转自如地容纳于压缩机外壳6内。

在压缩机外壳6形成有吸气口11。吸气口11在增压器C的右侧开口。吸气口11连接于未图示的空气过滤器。另外，在通过紧固螺栓5将轴承箱2和压缩机外壳6连结的状态下，形成扩散流路12。扩散流路12将空气升压。扩散流路12从轴8的径向内侧朝向外侧形成为环状。扩散流路12在上述的径向内侧经由压缩机叶轮10连通于吸气口11。

另外，在压缩机外壳6的内部形成有压缩机涡旋流路13。压缩机涡旋流路13为环状。压缩机涡旋流路13例如位于比扩散流路12靠轴8的径向外侧。压缩机涡旋流路13与未图示的发动机的吸气口连通。压缩机涡旋流路13还与扩散流路12连通。当压缩机叶轮10旋转时，从吸气口11向压缩机外壳6内吸入空气。吸入的空气在流通于压缩机叶轮10的翼间的过程中，通过离心力的作用而增速。增速的空气在扩散流路12及压缩机涡旋流路13升压。升压的空气被引导至发动机的吸气口。

在涡轮机外壳4形成有吐出口14。吐出口14在增压器C的左侧开口。吐出口14连接于未图示的废气净化装置。吐出口14连通于容纳空间S。另外，在涡轮机外壳4设有流路15和涡轮机涡旋流路16。涡轮机涡旋流路16位于比容纳空间S靠涡轮机转子9的径向外侧。流路15位于容纳空间S与涡轮机涡旋流路16之间。流路15连通容纳空间S和涡轮机涡旋流路16。

涡轮机涡旋流路16构成为包括两个涡轮机涡旋流路部16a、16b。对于涡轮机涡旋流路部16a、16b各自的形状在后面进行详细叙述。

涡轮机涡旋流路16与气体流入口17(参照图2)连通。从未图示的发动机的排气歧管排出的废气被引导至气体流入口17。涡轮机涡旋流路16还连通于上述的流路15。从气体流入口17引导至涡轮机涡旋流路16的废气经由流路15及涡轮机转子9的翼间被引导至吐出口14。被引导至吐出口14的废气在该流通过程中使涡轮机转子9旋转。

这样，增压器C具备涡轮机T。涡轮机T构成为包括涡轮机外壳4、涡轮机转子9、涡轮机涡旋流路16。涡轮机转子9的旋转力经由轴8传递至压缩机叶轮10。如上述地，空气通过压缩机叶轮10的旋转力升压，并被引导至发动机的吸气口。

图2是涡轮机外壳4的剖视图。图2表示用垂直于轴8的轴向且穿过流路15的平面切断涡轮机外壳4的图。另外，图2中，关于涡轮机转子9，仅用圆表示外周。

如图2所示，在涡轮机外壳4形成有气体流入口17。气体流入口17构成为包括两个气体流入口部17a、17b。气体流入口部17a、17b向涡轮机外壳4的外部开口。

在气体流入口部17a与涡轮机涡旋流路部16a之间形成有以大致直线状延伸的导入路18a。气体流入口部17a经由导入路18a连通于涡轮机涡旋流路部16a。同样地，在气体流入口部17b与涡轮机涡旋流路部16b之间形成有以大致直线状延伸的导入路18b。气体流入口部17b经由导入路18b连通于涡轮机涡旋流路部16b。

涡轮机涡旋流路部16a、气体流入口部17a、导入路18a和涡轮机涡旋流路部16b、气体流入口部17b、导入路18b由隔壁19分隔。

涡轮机涡旋流路部16a位于比涡轮机涡旋流路部16b靠轴8的径向内侧。涡轮机涡旋流路部16a在涡轮机转子9的径向外侧在大致半周上延伸。涡轮机涡旋流路部16a在大致半周上，与涡轮机转子9在径向上对置。涡轮机涡旋流路部16a随着远离气体流入口部17a而径向的宽度缩小。

涡轮机涡旋流路部16b在涡轮机转子9的径向外侧在大致全周上延伸。涡轮机涡旋流路部16b中的涡轮机转子9的大致半周的量在与涡轮机转子9之间介有涡轮机涡旋流路部16a。涡轮机涡旋流路部16b在不介有涡轮机涡旋流路部16a的剩余的部分的大致半周上，与涡轮机转子9在径向上对置。涡轮机涡旋流路部16b随着远离气体流入口部17b而径向的宽度缩小。

涡轮机涡旋流路部16a中的上游部16a2位于比下游部16a1靠废气的流向的上游侧。上游部16a2比下游部16a1靠近气体流入口部17a。上游部16a2的轴8的径向的宽度比下游部16a1大。同样地，涡轮机涡旋流路部16b中的上游部16b2位于比下游部16b1靠废气的流向的上游侧。上游部16b2比下游部16b1靠近气体流入口部17b。上游部16b2的轴8的径向的宽度比下游部16b1大。

另外，在涡轮机外壳4形成有两个舌部20、21。舌部20的前端部20a向涡轮机涡旋流路16突出。通过舌部20，涡轮机涡旋流路部16b的下游部16b1和涡轮机涡旋流路部16a的上游部16a2被隔开。同样地，舌部21的前端部21a向涡轮机涡旋流路16突出。通过舌部21，涡轮机涡旋流路部16a的下游部16a1和涡轮机涡旋流路部16b的上游部16b2被隔开。舌部20、21与涡轮机转子9在径向上对置。

这样，增压器C的涡轮机T为具有两个涡轮机涡旋流路部16a、16b的所谓的双涡旋流路型。

图3是图1的虚线部分的抽出图。图3中用侧视图表示涡轮机转子9。另外，在图3中，用点划线表示将位于涡轮机转子9的径向外侧的舌部20投影至径向内侧的涡轮机转子9的状态。图3用箭头表示轴8的旋转方向(即，涡轮机转子9的旋转方向，以下简称为旋转方向)。

如图3所示，涡轮机转子9具有轮毂9a及叶片9b。轮毂9a设于轴8。在轮毂9a的外周面9a1设有叶片9b。叶片9b在轮毂9a的周向上隔离地设有多个。

在叶片9b中的作为轮毂9a的径向外侧的端部的外周端9b1(叶片9b中的与基端相反的一侧的端面)形成有倾斜部9b2(前缘)。倾斜部9b2以越靠吐出口14侧(图3中，左侧，轮毂9a的前端侧，从轴8沿轴向分离的一侧)越向成为旋转方向的前方侧的朝向倾斜。倾斜部9b2与流路15在径向上对置。

另外，在叶片9b的外周端9b1中的比倾斜部9b2靠吐出口14侧形成有反向倾斜部9b3。反向倾斜部9b3以与倾斜部9b2相反的朝向倾斜。即，反向倾斜部9b3以越靠吐出口14侧越向成为旋转方向的后方侧的朝向倾斜。

这样，通过形成倾斜部9b2、反向倾斜部9b3，叶片9b成为中央附近向旋转方向的前方侧鼓出的形状。因此，当叶片9b接受废气流时，废气的能量有效地转换成轴8的旋转力。

图4是涡轮机外壳4的图2的IV向视图。即，图4表示从轴8的径向内侧观察涡轮机外壳4的图。图4中，抽出表示涡轮机外壳4中的轴8的周向的一部分。图4中，左侧为吐出口14侧，右侧为与轴承箱2的抵接面4b侧。图4中，用剖面线表示流路15(参照图1)。

在舌部20的前端部20a形成有两个锥形面20b、20c。锥形面20b形成于前端部20a中的旋转方向的前方侧(图4中、下侧)的面。锥形面20c形成于前端部20a中的旋转方向的后方侧(图4中、上侧)的面。

锥形面20b、20c以越靠吐出口14侧(图4中、左侧、从轴承箱2分离的一侧)越向成为旋转方向的前方侧(图4中、下侧)的朝向倾斜。即，锥形面20b、20c以与涡轮机转子9的叶片9b的倾斜部9b2相同的朝向倾斜。另外，锥形面20b的倾斜相对于锥形面20c的倾斜平行。但是，锥形面20b的倾斜也可以相对于锥形面20c的倾斜不平行。

涡轮机转子9旋转时，根据涡轮机转子9的旋转角度(相位)，舌部20的前端部20a相对于叶片9b的倾斜部9b2在径向上对置。此时，假设废气穿过舌部20的前端部20a与叶片9b的倾斜部9b2的间隙。于是，废气从涡轮机涡旋流路部16a的上游部16a2向涡轮机涡旋流路部16b的下游部16b1漏出，导致涡轮机性能降低。

如上述地，在舌部20的前端部20a形成有以与叶片9b的倾斜部9b2相同的朝向倾斜的锥形面20b、20c。因此，在舌部20的前端部20a相对于叶片9b的倾斜部9b2在径向上对置时，具有以下的作用。即，涡轮机涡旋流路部16a的上游部16a2与涡轮机涡旋流路部16b的下游部16b1的连通部的流路宽度被抑制得小。其结果，从涡轮机涡旋流路部16a的上游部16a2向涡轮机涡旋流路部16b的下游部16b1的废气的漏出量被抑制。这样，涡轮机性能提高。

另外，锥形面20b、20c的倾斜相对于叶片9b的倾斜部9b2的倾斜平行。因此，容易抑制从涡轮机涡旋流路部16a的上游部16a2向涡轮机涡旋流路部16b的下游部16b1的废气的漏出量。但是，锥形面20b、20c的倾斜也可以相对于叶片9b的倾斜部9b2的倾斜不平行(倾斜角也可以不同)。

图5是用于说明变形例的图。图5中表示变形例的与图4对应的部位的图。如图5所示，在变形例的舌部120的前端部120a形成有与上述的实施方式的锥形面20b同样的锥形面120b。但是，在前端部120a未形成锥形面20c。即，前端部120a中的旋转方向的后方侧(图5中、下侧)的面为与轴8的轴向平行的平行面120c。

即使这样在前端部120a仅形成有锥形面120b，也可抑制从涡轮机涡旋流路部16a的上游部16a2向涡轮机涡旋流路部16b的下游部16b1的废气的漏出量。这样，涡轮机性能提高。

在变形例中对在前端部120a中的旋转方向的前方侧形成有锥形面120b，在旋转方向的后方侧形成有平行面120c的情况进行了说明。也可以是，在前端部120a中的旋转方向的后方侧形成有锥形面，在旋转方向的前方侧形成有平行面。但是，如变形例那样仅在前端部120a中的旋转方向的前方侧形成有锥形面120b则具有以下的效果。即，可抑制从涡轮机涡旋流路部16a的上游部16a2向涡轮机涡旋流路部16b的下游部16b1的废气的流入。

这样，向涡轮机涡旋流路16突出的前端部120a具有旋转方向的前方侧的面和旋转方向的后方侧的面。而且，也可以仅在前端部120a的旋转方向的前方侧的面及旋转方向的后方侧的面的一方形成有锥形面。也可以在前端部120a的旋转方向的前方侧的面及旋转方向的后方侧的面双方形成有锥形面。

另外，在上述的实施方式中，对在舌部20的前端部20a形成有锥形面20b、20c双方的情况进行了说明。该情况下，与上述的变形例相比，能够缩小舌部20的前端部20a的旋转方向的厚度(宽度)。其结果，可抑制叶片9b穿过与舌部20的前端部20a对置的位置时的压力变动。因此，可抑制对叶片9b作用的应力。

另外，在上述的实施方式及变形例中，对舌部20、120进行了说明，但对于舌部21，也成为与舌部20、120同样的结构。但是，也可以仅舌部20、120及舌部21中的一方为上述的实施方式及变形例的结构。

以上，边参照附图边对本公开的一实施方式进行了说明，但不言而喻，本公开不限定于该实施方式。显然，本领域技术人员可以在权利要求书记载的范围内想到各种变更例或修正例，应当了解，这些也属于本公开的技术范围。

例如，在上述的实施方式及变形例中，对涡轮机T装入增压器C的情况进行了说明。但是，涡轮机T也可以装入增压器C以外的装置，也以为单体。

另外，在上述的实施方式及变形例中，对涡轮机涡旋流路16构成为包括两个涡轮机涡旋流路部16a、16b的情况进行了说明。另外，对舌部20、21、120的数量为与涡轮机涡旋流路部16a、16b相同的数量的两个的情况进行了说明。但是，涡轮机涡旋流路部16a、16b以及舌部20、21、120的数量也可以为三个以上。另外，涡轮机涡旋流路16也可以为单涡旋流路(也可以不含多个涡轮机涡旋流路部16a、16b)。但是，在涡轮机涡旋流路16构成为包括多个涡轮机涡旋流路部16a、16b的情况下，则具有以下的效果。即，被舌部20、21、120分隔的涡轮机涡旋流路部16a、16b的压力差变大。因此，废气的漏出量的抑制效果更大。

生产上的利用可能性

本公开能够用于涡轮机及增压器。

符号说明

4—涡轮机外壳(外壳)，8—轴，9—涡轮机转子，9a—轮毂，9b—叶片，9b1—外周端，9b2—倾斜部，14—吐出口，15—流路，16—涡轮机涡旋流路，16a、16b—涡轮机涡旋流路部，20、21、120—舌部，20a、21a、120a—前端部，20b、20c、120b—锥形面，C—增压器，T—涡轮机。

Claims (5)

1.一种涡轮机，其特征在于，具备：

外壳，其形成有吐出口；

涡轮机转子，其配置于上述外壳内，且具有设于轴的轮毂、设于上述轮毂的外周的叶片、以及倾斜部，其中该倾斜部形成于上述叶片的外周端，且以越靠上述吐出口侧，越向成为旋转方向的前方侧的朝向倾斜；

涡轮机涡旋流路，其形成于上述外壳内；以及

舌部，其前端部向上述涡轮机涡旋流路突出，且在上述前端部设有锥形面，其中该锥形面以越靠上述吐出口侧，越向成为上述轴的旋转方向的前方侧的朝向倾斜。

2.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于，

上述锥形面形成于上述前端部中的上述旋转方向的前方侧的面。

3.根据权利要求1或2所述的涡轮机，其特征在于，

上述锥形面形成于上述前端部中的上述旋转方向的后方侧的面。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的涡轮机，其特征在于，

上述涡轮机涡旋流路构成为包括多个涡轮机涡旋流路部，

上述舌部的数量为与上述涡轮机涡旋流路部相同的数量。

5.一种增压器，其特征在于，

具备权利要求1～4中任一项所述的上述涡轮机。

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