DE112020004861T5

DE112020004861T5 - Radialverdichter

Info

Publication number: DE112020004861T5
Application number: DE112020004861.6T
Authority: DE
Inventors: Ryota SAKISAKA; Takashi Fujiwara; Atsushi YONEMURA; Takahiro Bamba
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2019-10-09
Filing date: 2020-10-06
Publication date: 2022-06-30
Also published as: US11885343B2; JP7211529B2; WO2021070826A1; US20220099101A1; CN113994101B; JPWO2021070826A1; CN113994101A

Abstract

Ein Radialverdichter CC umfasst einen Berührungsabschnitt 142 sowie einen Nicht-Berührungsabschnitt 140, die an einer Wandfläche (Aufnahmekammergegenfläche) 112c vorgesehen sind, die stromaufwärts des ersten bewegbaren Elements 210 und des zweiten bewegbaren Elements 220 in der Aufnahmekammer AC vorgesehen ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Radialverdichter. Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Vorteil der Priorität basierend auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-185786 , die am 9. Oktober 2019 eingereicht wurde, deren Inhalte vorliegend durch Bezugnahme eingeschlossen sind.
Stand der Technik
Ein Radialverdichter umfasst ein Verdichtergehäuse, in dem einen Einlassströmungspfad ausgebildet ist. Ein Verdichterlaufrad ist in dem Einlassströmungspfad angeordnet. Wenn eine Strömungsrate einer Luft, die in das Verdichterlaufrad strömt, reduziert wird, strömt eine durch das Verdichterlaufrad verdichtete Luft in dem Einlassströmungspfad rückwärts, was ein Phänomen verursacht, das Pumpen (englisch surging) genannt wird.
Patentliteratur 1 zeigt einen Radialverdichter, der einen Drosselmechanismus in einem Verdichtergehäuse hat. Der Drosselmechanismus weist ein bewegbares Element auf. Das bewegbare Element ist eingerichtet, zwischen einer Vorsprungsposition, in der das bewegbare Element in einen Einlassströmungspfad vorsteht, und einer Rückzugsposition bewegbar zu sein, in der das bewegbare Element von dem Einlassströmungspfad zurückgezogen ist. Der Drosselmechanismus reduziert die Strömungspfadquerschnittsfläche des Einlassströmungspfads, indem bewirkt wird, dass das bewegbare Element in den Einlassströmungspfad vorsteht. Wenn das bewegbare Element in den Einlassströmungspfad vorsteht, wird die Luft, die in dem Einlassströmungspfad rückwärts strömt, durch das bewegbare Element gehemmt. Das Hemmen der Luft, die in dem Einlassströmungspfad rückwärts strömt, verhindert Pumpen.
Entgegenhaltungsliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: JP 2009-236035 A
Zusammenfassung
Technische Aufgabe
Das bewegbare Element wird gegen eine Wandfläche des Verdichtergehäuses, die stromaufwärts in einem Strom einer Einlassluft angeordnet ist, durch die Luft gedrückt, die in dem Einlassströmungspfad rückwärts strömt. In diesem Zustand erhöht sich die Reibungskraft zwischen der Wand des Verdichtergehäuses und dem bewegbaren Element. Infolgedessen erhöht sich eine Last auf den Drosselmechanismus, wenn das bewegbare Element angetrieben wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, einen Radialverdichter bereitzustellen, der imstande ist, eine Last zum Antreiben eines bewegbaren Elements zu reduzieren.
Lösung der Aufgabe
Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, weist einen Radialverdichter gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung Folgendes auf: ein Gehäuse, das einen Einlassströmungspfad umfasst; ein Verdichterlaufrad, das in dem Einlassströmungspfad angeordnet ist; eine Aufnahmekammer, die stromaufwärts des Verdichterlaufrads in einem Strom einer Einlassluft in dem Gehäuse ausgebildet ist; ein bewegbares Element, das in der Aufnahmekammer angeordnet ist, sowie einen Berührungsabschnitt und einen Nicht-Berührungsabschnitt, die an einer Aufnahmekammergegenfläche der Aufnahmekammer vorgesehen sind, wobei die Aufnahmekammergegenfläche stromaufwärts des bewegbaren Elements angeordnet ist.
Der Berührungsabschnitt kann in dem radial innersten Bereich der Aufnahmekammergegenfläche angeordnet sein.
Der Nicht-Berührungsabschnitt kann mit dem Einlassströmungspfad in Verbindung sein.
Wirkungen der Offenbarung
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann eine Last zum Antreiben eines bewegbaren Elements reduziert werden.
Figurenliste

1 ist eine schematische Schnittansicht eines Turboladers.
2 ist ein Ausschnitt eines gestrichelten Bereichs in 1.
3 ist eine Explosionsansicht von Komponenten eines Verbindungsmechanismus.
4 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie IV-IV in 2.
5 zeigt eine Konfiguration einer Wandfläche eines ersten Gehäuseelements in der Ausführungsform.
6 ist eine erste Darstellung eines Betriebs des Verbindungsmechanismus (Drosselmechanismus).
7 ist eine zweite Darstellung des Betriebs des Verbindungsmechanismus.
8 ist eine dritte Darstellung des Betriebs des Verbindungsmechanismus.
9 zeigt eine Konfiguration der Wand des ersten Gehäuseelements bei einer Abwandlung.

Beschreibung von Ausführungsformen
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden im Einzelnen nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Bestimmte Maße, Werkstoffe und numerische Werte, usw., die in den Ausführungsformen gezeigt sind, sind lediglich Beispiele zum besseren Verständnis und beschränken die vorliegende Offenbarung nicht, es sei denn, es ist anders beschrieben. In dieser Beschreibung und den Zeichnungen werden doppelte Erläuterungen von Elementen, die im Wesentlichen dieselben Funktionen und Konfigurationen haben, ausgelassen, indem dieselben Bezugszeichen zugeordnet werden. Zusätzlich werden Elemente, die mit der vorliegenden Offenbarung nicht unmittelbar zusammenhängen, bei den Figuren ausgelassen.
1 ist eine schematische Schnittansicht eines Turboladers TC. Eine Richtung, die durch einen Pfeil L angezeigt ist, der in 1 gezeigt ist, ist als die linke Seite des Turboladers TC beschrieben. Eine Richtung, die durch einen Pfeil R angezeigt ist, der in 1 gezeigt ist, ist als die rechte Seite des Turboladers TC beschrieben. Bei dem Turbolader TC fungiert ein Teil, der das Verdichtergehäuse 100 (nachstehend beschrieben) umfasst, als ein Radialverdichter CC. Nachstehend wird der Radialverdichter CC als durch ein Turbinenlaufrad 8 angetrieben beschrieben, das ebenfalls nachstehend beschrieben wird. Jedoch ist der Radialverdichter CC nicht darauf beschränkt und kann durch eine Kraftmaschine (nicht gezeigt) oder durch einen Elektromotor (Motor) (nicht gezeigt) angetrieben werden. Somit kann der Radialverdichter CC in eine Vorrichtung eingefügt werden, die von dem Turbolader TC verschieden ist, oder kann eine selbstständige Vorrichtung sein.
Wie in 1 gezeigt ist, weist der Turbolader TC einen Turboladerkörper 1 auf. Der Turboladerkörper 1 umfasst ein Lagergehäuse 2, ein Turbinengehäuse 4, ein Verdichtergehäuse (Gehäuse) 100 sowie einen Verbindungsmechanismus 200. Einzelheiten des Verbindungsmechanismus 200 werden nachstehend beschrieben. Das Turbinengehäuse 4 ist mit der linken Seite des Lagergehäuses 2 durch einen Befestigungsbolzen 3 verbunden. Das Verdichtergehäuse 100 ist mit der rechten Seite des Lagergehäuses 2 durch einen Befestigungsbolzen 5 verbunden.
Ein Aufnahmeloch 2a ist in dem Lagergehäuse 2 ausgebildet. Das Aufnahmeloch 2a tritt in der Links-nach-Rechts-Richtung des Turboladers TC durch. Ein Lager 6 ist in dem Aufnahmeloch 2a angeordnet. In 1 ist ein vollschwimmendes Lager als ein Beispiel des Lagers 6 gezeigt. Jedoch kann das Lager 6 irgendein anderes Radiallager sein, wie etwa ein halbschwimmendes Lager oder ein Wälzlager. Ein Abschnitt einer Welle 7 ist in dem Aufnahmeloch 2a angeordnet. Die Welle 7 ist durch das Lager 6 drehbar gestützt. Ein Turbinenlaufrad 8 ist an dem linken Ende der Welle 7 vorgesehen. Das Turbinenlaufrad 8 ist in dem Turbinengehäuse 4 drehbar aufgenommen. Ein Verdichterlaufrad 9 ist an dem rechten Ende der Welle 7 vorgesehen. Das Verdichterlaufrad 9 ist in dem Verdichtergehäuse 100 drehbar aufgenommen.
Ein Einlass 10 ist in dem Verdichtergehäuse 100 ausgebildet. Der Einlass 10 öffnet sich zu der rechten Seite des Turboladers TC. Der Einlass 10 ist mit einem Luftfilter (nicht gezeigt) verbunden. Ein Diffusorströmungspfad 11 ist zwischen dem Lagergehäuse 2 und dem Verdichtergehäuse 100 ausgebildet. Der Diffusorströmungspfad 11 druckbeaufschlagt Luft. Der Diffusorströmungspfad 11 hat eine ringförmige Gestalt von einer Innenseite zu einer Außenseite in einer Radialrichtung der Welle 7 (des Verdichterlaufrads 9) (nachstehend einfach als die Radialrichtung bezeichnet). Der Diffusorströmungspfad 11 ist mit dem Einlass 10 über das Verdichterlaufrad 9 auf der Innenseite in der Radialrichtung verbunden.
Ein Verdichterspiralströmungspfad 12 ist in dem Verdichtergehäuse 100 ausgebildet. Der Verdichterspiralströmungspfad 12 ist in einer ringförmigen Gestalt ausgebildet. Der Verdichterspiralströmungspfad 12 ist beispielsweise radial außerhalb des Verdichterlaufrads 9 angeordnet. Der Verdichterspiralströmungspfad 12 ist mit einem Lufteinlass der Kraftmaschine (nicht gezeigt) und mit dem Diffusorströmungspfad 11 verbunden. Wenn das Verdichterlaufrad 9 dreht, wird Luft in das Verdichtergehäuse 100 aus dem Einlass 10 eingesaugt. Die Einlassluft wird druckbeaufschlagt und beschleunigt, wenn sie durch die Schaufeln des Verdichterlaufrads 9 strömt. Die druckbeaufschlagte und beschleunigte Luft wird in dem Diffusorströmungspfad 11 und dem Verdichterspiralströmungspfad 12 weiter druckbeaufschlagt. Die druckbeaufschlagte Luft wird aus einer Ausstoßöffnung (nicht gezeigt) ausgestoßen und wird zu der Lufteinlassöffnung der Kraftmaschine geführt.
Wie vorstehend beschrieben wurde, weist der Turbolader TC den Radialverdichter (Verdichter) CC auf. Der Radialverdichter CC umfasst das Verdichtergehäuse 100, das Verdichterlaufrad 9, den Verdichterspiralströmungspfad 12 und den Verbindungsmechanismus 200, die nachstehend beschrieben sind.
Ein Auslass 13 ist in dem Turbinengehäuse 4 ausgebildet. Der Auslass 13 öffnet sich zu der linken Seite des Turboladers TC. Der Auslass 13 ist mit einer Abgasreinigungsvorrichtung (nicht gezeigt) verbunden. Ein Verbindungsströmungspfad 14 und ein Turbinenspiralströmungspfad 15 sind in dem Turbinengehäuse 4 ausgebildet. Der Turbinenspiralströmungspfad 15 ist radial außerhalb des Turbinenlaufrads 8 angeordnet. Der Verbindungsströmungspfad 14 ist zwischen dem Turbinenlaufrad 8 und dem Turbinenspiralströmungspfad 15 angeordnet.
Der Turbinenspiralströmungspfad 15 ist mit einem Gaseinlass (nicht gezeigt) verbunden. Abgas, das aus einem Abgaskrümmer (nicht gezeigt) der Kraftmaschine ausgestoßen wird, wird zu dem Gaseinlass geführt. Der Verbindungsströmungspfad 14 verbindet den Turbinenspiralströmungspfad 15 mit dem Auslass 13. Das Abgas, das von dem Gaseinlass zu dem Turbinenspiralströmungspfad 15 geführt wird, wird zu dem Auslass 13 durch den Verbindungsströmungspfad 14 und zwischen den Schaufeln des Turbinenlaufrads 8 geführt. Das Abgas dreht das Turbinenlaufrad 8, wenn es durch dieses strömt.
Die Drehkraft des Turbinenlaufrads 8 wird auf das Verdichterlaufrad 9 mittels der Welle 7 übertragen. Wie vorstehend beschrieben wurde, wird die Luft durch die Drehkraft des Verdichterlaufrads 9 druckbeaufschlagt und wird zu dem Lufteinlass der Kraftmaschine geführt.
2 ist ein Ausschnitt eines gestrichelten Bereichs in 1. Wie in 2 gezeigt ist, umfasst das Verdichtergehäuse 100 ein erstes Gehäuseelement 110 und ein zweites Gehäuseelement 120. Das erste Gehäuseelement 110 ist auf der rechten Seite des zweiten Gehäuseelements 120 in 2 (einer Seite, die von dem Lagergehäuse 2 beabstandet ist) angeordnet. Das zweite Gehäuseelement 120 ist mit dem Lagergehäuse 2 verbunden. Das erste Gehäuseelement 110 ist mit dem zweiten Gehäuseelement 120 verbunden.
Das erste Gehäuseelement 110 hat eine näherungsweise zylindrische Gestalt. Ein Durchgangsloch 111 ist in dem ersten Gehäuseelement 110 ausgebildet. Das erste Gehäuseelement 110 umfasst eine Stirnfläche 112 auf einer Seite, die nahe dem zweiten Gehäuseelement 120 ist (mit diesem verbunden ist). Das erste Gehäuseelement 110 umfasst eine Stirnfläche 113 auf einer Seite, die von dem zweiten Gehäuseelement 120 beabstandet ist. Der Einlass 10 ist an der Stirnfläche 113 ausgebildet. Das Durchgangsloch 111 erstreckt sich von der Stirnfläche 112 zu der Stirnfläche 113 entlang einer Drehachsenrichtung der Welle 7 (des Verdichterlaufrads 9) (nachstehend einfach als die Drehachsenrichtung bezeichnet). Das Durchgangsloch 111 dringt durch das erste Gehäuseelement 110 in der Drehachsenrichtung durch. Das Durchgangsloch 111 umfasst den Einlass 10 an der Stirnfläche 113.
Das Durchgangsloch 111 umfasst einen parallelen Abschnitt 111a und einen verjüngten Abschnitt 111b. Der parallele Abschnitt 111a ist näher an der Stirnfläche 113 bezüglich dem verjüngten Abschnitt 111b angeordnet. Ein Innendurchmesser des parallelen Abschnitts 111a ist über die Drehachsenrichtung hinweg im Wesentlichen konstant. Der verjüngte Abschnitt 111b ist näher an der Stirnfläche 112 bezüglich dem parallelen Abschnitt 111a angeordnet. Der verjüngte Abschnitt 111b ist mit dem parallelen Abschnitt 111a durchgehend. In dem verjüngten Abschnitt 111b ist ein Innendurchmesser eines Abschnitts, der mit dem parallelen Abschnitt 111a durchgehend ist, im Wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des parallelen Abschnitts 111a. Der Innendurchmesser des verjüngten Abschnitts 111b verringert sich, wenn sich dieser von dem parallelen Abschnitt 111a entfernt (wenn er sich der Stirnfläche 112 nähert).
Ein Einbuchtungsabschnitt 112a ist auf der Stirnfläche 112 ausgebildet. Der Einbuchtungsabschnitt 112a ist von der Stirnfläche 112 in Richtung der Stirnfläche 113 vertieft. Die Einbuchtung 112a ist an einem Außenumfang der Stirnfläche 112 ausgebildet. Der Einbuchtungsabschnitt 112a hat beispielsweise eine im Wesentlichen ringförmige Gestalt, von der Drehachsenrichtung aus betrachtet.
Eine Aufnahmekammer AC ist an der Stirnfläche 112 ausgebildet. Die Aufnahmekammer AC ist näher an dem Einlass 10 des ersten Gehäuseelements 110 bezüglich den Vorderkanten LE der Schaufeln des Verdichterlaufrads 9 ausgebildet. Die Aufnahmekammer AC umfasst eine Aufnahmenut 112b, Lagerlöcher 112d und ein Aufnahmeloch 115, die nachstehend beschrieben werden.
Die Aufnahmenut 112b ist in der Stirnfläche 112 ausgebildet. Die Aufnahmenut 112b ist zwischen dem Einbuchtungsabschnitt 112a und dem Durchgangsloch 111 angeordnet. Die Aufnahmenut 112b ist von der Stirnfläche 112 in Richtung der Stirnfläche 113 vertieft. Die Aufnahmenut 112b hat beispielsweise eine im Wesentlichen ringförmige Gestalt, von der Drehachsenrichtung aus betrachtet. Die Aufnahmenut 112b ist mit dem Durchgangsloch 111 auf einer radialen Innenseite verbunden.
Die Lagerlöcher 112d sind in einer Wandfläche (Aufnahmekammergegenfläche) 112c auf der Seite der Stirnfläche 113 der Aufnahmenut 112b ausgebildet. Die Lagerlöcher 112d erstrecken sich in der Drehachsenrichtung von der Wandfläche 112c in Richtung der Stirnfläche 113. Zwei Lagerlöcher 112d sind vorgesehen, wobei sie voneinander in einer Drehachsenrichtung der Welle 7 (des Verdichterlaufrads 9) beabstandet sind (nachstehend einfach als die Drehrichtung oder eine Umfangsrichtung bezeichnet). Die zwei Lagerlöcher 112d sind an Positionen angeordnet, die voneinander um 180 Grad in der Drehrichtung beabstandet sind.
Ein Durchgangsloch 121 ist in dem zweiten Gehäuseelement 120 ausgebildet. Das zweite Gehäuseelement 120 umfasst eine Stirnfläche 122 auf einer Seite nahe dem ersten Gehäuseelement 110 (, die mit diesem verbunden ist). Das zweite Gehäuseelement 120 hat auch eine Stirnfläche 123 auf einer Seite entfernt von dem ersten Gehäuseelement 110 (einer Seite, die mit dem Lagergehäuse 2 verbunden ist). Das Durchgangsloch 121 erstreckt sich von der Stirnfläche 122 zu der Stirnfläche 123 entlang der Drehachsenrichtung. Das Durchgangsloch 121 dringt durch das zweite Gehäuseelement 120 in der Drehachsenrichtung durch.
Ein Innendurchmesser des Durchgangslochs 121 an einem Endabschnitt an der Stirnfläche 122 ist im Wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Durchgangslochs 111 an einem Endabschnitt an der Stirnfläche 112. Ein Kragenabschnitt 121a ist an einer Innenwand des Durchgangslochs 121 ausgebildet. Der Kragenabschnitt 121a liegt dem Verdichterlaufrad 9 von einer radialen Außenseite gegenüber. Ein Außendurchmesser des Verdichterlaufrads 9 vergrößert sich, wenn er sich von der Vorderkante LE des Verdichterlaufrads 9 entfernt. Ein Innendurchmesser des Kragenabschnitts 121a vergrößert sich, wenn er sich von der Stirnfläche 122 entfernt (wenn er sich der Stirnfläche 123 nähert).
Eine Aufnahmenut 122a ist an der Stirnfläche 122 ausgebildet. Die Aufnahmenut 122a ist von der Stirnfläche 122 in Richtung der Stirnfläche 123 vertieft. Die Aufnahmenut 122a hat beispielsweise eine im Wesentlichen ringförmige Gestalt, von der Drehachsenrichtung aus betrachtet. Das Gehäuseelement 110 ist in die Aufnahmenut 122a eingesetzt. Eine Wandfläche 122b ist auf der Seite der Stirnfläche 123 der Aufnahmenut 122a ausgebildet. Die Stirnfläche 112 des ersten Gehäuseelements 110 berührt die Wandfläche 122b. In diesem Zustand ist die Aufnahmekammer AC zwischen dem ersten Gehäuseelement 110 (Wandfläche 112c) und dem zweiten Gehäuseelement 120 (Wandfläche 122b) ausgebildet.
Das Durchgangsloch 111 des ersten Gehäuseelements 110 und das Durchgangsloch 121 des zweiten Gehäuseelements 120 bilden einen Einlassströmungspfad 130. Auf diese Weise ist der Einlassströmungspfad 130 in dem Verdichtergehäuse 100 ausgebildet. Der Einlassströmungspfad 130 ist von einem Luftfilter (nicht gezeigt) zu dem Diffusorströmungspfad 11 durch den Einlass 10 verbunden. Eine Seite eines Luftfilters (Seite eines Einlasses 10) des Einlassströmungspfads 130 ist eine stromaufwärtige Seite der Einlassluft, und die Seite des Diffusorströmungspfads 11 des Einlassströmungspfads 130 ist eine stromabwärtige Seite der Einlassluft.
Das Verdichterlaufrad 9 ist in dem Einlassströmungspfad 130 angeordnet. Eine Querschnittsform des Einlassströmungspfads 130 (Durchgangslöcher 111 und 121), die senkrecht zu der Drehachsenrichtung ist, hat beispielsweise eine kreisförmige Gestalt, die auf der Drehachse des Verdichterlaufrads 9 zentriert ist. Jedoch ist die Querschnittsform des Einlassströmungspfads 130 nicht darauf beschränkt, und kann beispielsweise eine elliptische Form sein.
Ein Dichtungselement (nicht gezeigt) ist in dem Einbuchtungsabschnitt 112a des ersten Gehäuseelements 110 angeordnet. Das Dichtungselement reduziert einen Luftstrom durch einen Spalt zwischen dem ersten Gehäuseelement 110 und dem zweiten Gehäuseelement 120. Jedoch sind der Einbuchtungsabschnitt 112a und das Dichtungselement nicht wesentlich.
3 ist eine Explosionsansicht von Komponenten des Verbindungsmechanismus 200. In 3 ist lediglich das erste Gehäuseelement 110 des Verdichtergehäuses 100 gezeigt. Wie in 3 gezeigt ist, umfasst der Verbindungsmechanismus 200 das erste Gehäuseelement 110, ein erstes bewegbares Element 210, ein zweites bewegbares Element 220, ein Verbindungselement 230 und einen Stab 240. In dem Einlassströmungspfad 130 ist der Verbindungsmechanismus 200 näher an dem Einlass 10 (der stromaufwärtigen Seite) bezüglich dem Verdichterlaufrad 9 in der Drehachsenrichtung angeordnet.
Das erste bewegbare Element 210 ist in der Aufnahmenut 112b (Aufnahmekammer AC) angeordnet. Genauer gesagt, ist das erste bewegbare Element 210 zwischen der Wandfläche 112c der Aufnahmenut 112b und der Wandfläche 122b der Aufnahmenut 122a (siehe 2) in der Drehachsenrichtung angeordnet. Das erste bewegbare Element 210 hat eine Gegenfläche (Gegenfläche des bewegbaren Elements) S1, die der Wandfläche 112c der Aufnahmenut 112b gegenüberliegt. Das erste bewegbare Element 210 hat eine Gegenfläche S2, die der Wandfläche 122b der Aufnahmenut 122a gegenüberliegt. Das erste bewegbare Element 210 hat einen Körperabschnitt B1. Der Körperabschnitt B1 umfasst einen gekrümmten Abschnitt 211 und einen Armabschnitt 212.
Der gekrümmte Abschnitt 211 erstreckt sich in einer Umfangsrichtung des Verdichterlaufrads 9. Der gekrümmte Abschnitt 211 hat eine im Wesentlichen halbkreisförmige Bogengestalt. Eine Stirnfläche 211a und die andere Stirnfläche 211b des gekrümmten Abschnitts 211 in der Umfangsrichtung erstrecken sich parallel zu der Radialrichtung und der Drehachsenrichtung. Jedoch können die eine Stirnfläche 211a und die andere Stirnfläche 211b bezüglich der Radialrichtung und der Drehachsenrichtung geneigt sein.
Der Armabschnitt 212 ist auf einer Seite der einen Stirnfläche 211a des gekrümmten Abschnitts 211 vorgesehen. Der Armabschnitt 212 erstreckt sich radial nach außen von einer Außenumfangsfläche 211c des gekrümmten Abschnitts 211. Der Armabschnitt 212 erstreckt sich in einer Richtung, die bezüglich der Radialrichtung geneigt ist (in Richtung des zweiten bewegbaren Elements 220).
Das zweite bewegbare Element 220 ist in der Aufnahmenut 112b (Aufnahmekammer AC) angeordnet. Genauer gesagt, ist das zweite bewegbare Element 220 zwischen der Wandfläche 112c der Aufnahmenut 112b und der Wandfläche 122b der Aufnahmenut 122a (siehe 2) in der Drehachsenrichtung angeordnet. Das zweite bewegbare Element 220 hat eine Gegenfläche (Gegenfläche des bewegbaren Elements) S1, die der Wandfläche 112c der Aufnahmenut 112b gegenüberliegt. Das zweite bewegbare Element 220 hat eine Gegenfläche S2, die der Wandfläche 122b der Aufnahmenut 122a gegenüberliegt. Das zweite bewegbare Element 220 hat einen Körperabschnitt B2. Der Körperabschnitt B2 umfasst einen gekrümmten Abschnitt 221 und einen Armabschnitt 222.
Der gekrümmte Abschnitt 221 erstreckt sich in einer Umfangsrichtung des Verdichterlaufrads 9. Der gekrümmte Abschnitt 221 hat eine im Wesentlichen halbkreisförmige Bogengestalt. Eine Stirnfläche 221a und die andere Stirnfläche 221b des gekrümmten Abschnitts 221 in der Umfangsrichtung erstrecken sich parallel zu der Radialrichtung und der Drehachsenrichtung. Jedoch können die eine Stirnfläche 221a und die andere Stirnfläche 221b bezüglich der Radialrichtung und der Drehachsenrichtung geneigt sein.
Der Armabschnitt 222 ist auf einer Seite der einen Stirnfläche 221a des gekrümmten Abschnitts 221 vorgesehen. Der Armabschnitt 222 erstreckt sich radial nach außen von einer Außenumfangsfläche 221c des gekrümmten Abschnitts 221. Der Armabschnitt 222 erstreckt sich in einer Richtung, die bezüglich der Radialrichtung geneigt ist (in Richtung der Seite des ersten bewegbaren Elements 210).
Der gekrümmte Abschnitt 211 liegt dem gekrümmten Abschnitt 221 über die Drehmitte des Verdichterlaufrads 9 (den Einlassströmungspfad 130) hinweg gegenüber. Die eine Stirnfläche 211a des gekrümmten Abschnitts 211 liegt der andere Stirnfläche 221b des gekrümmten Abschnitts 221 in der Umfangsrichtung gegenüber. Die andere Stirnfläche 211b des gekrümmten Abschnitts 211 liegt der einen Stirnfläche 221a des gekrümmten Abschnitts 221 in der Umfangsrichtung gegenüber. Das erste bewegbare Element 210 und das zweite bewegbare Element 220 sind so eingerichtet, dass die gekrümmten Abschnitte 211 und 221 in der Radialrichtung bewegbar sind, wie nachstehend im Einzelnen beschrieben wird.
Das Verbindungselement 230 ist mit dem ersten bewegbaren Element 210 und dem zweiten bewegbaren Element 220 verbunden. Das Verbindungselement 230 ist näher an dem Einlass 10 bezüglich dem ersten bewegbaren Element 210 und dem zweiten bewegbaren Element 220 angeordnet. Das Verbindungselement 230 hat eine im Wesentlichen kreisförmige Bogengestalt. Das Verbindungselement 230 hat ein erstes Lagerloch 231, das an einem Ende in der Umfangsrichtung ausgebildet ist, sowie ein zweites Lagerloch 232, das an dem anderen Ende ausgebildet ist. In dem Verbindungselement 230 sind das erste Lagerloch 231 und das zweite Lagerloch 232 an einer Stirnfläche 233 offen, die näher an dem ersten bewegbaren Element 210 und dem zweiten bewegbaren Element 220 ist. Das erste Lagerloch 231 und das zweite Lagerloch 232 sind in der Drehachsenrichtung vertieft. In dieser Ausführungsform sind das erste Lagerloch 231 und das zweite Lagerloch 232 Nicht-Durchgangslöcher. Jedoch können das erste Lagerloch 231 und das zweite Lagerloch 232 das Verbindungselement 230 in der Drehachsenrichtung durchdringen.
In dem Verbindungselement 230 ist ein Stabverbindungabschnitt 234 zwischen dem ersten Lagerloch 231 dem zweiten Lagerloch 232 ausgebildet. In dem Verbindungselement 230 ist der Stabverbindungabschnitt 234 an einer Stirnfläche 235 ausgebildet, die dem ersten bewegbaren Element 210 und dem zweiten bewegbaren Element 220 entgegengesetzt ist. Der Stabverbindungabschnitt 234 steht in der Drehachsenrichtung aus der Stirnfläche 235 vor. Der Stabverbindungabschnitt 234 hat beispielsweise eine im Wesentlichen zylindrische Gestalt.
Der Stab 240 hat eine im Wesentlichen zylindrische Gestalt. Der Stab 240 hat einen ebenen Abschnitt 241, der an einem Ende ausgebildet ist, sowie einen Verbindungsabschnitt 243, der an dem anderen Ende ausgebildet ist. Der Ebene Abschnitt 241 erstreckt sich in einer ebenen Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zu der Drehachsenrichtung ist. Ein Lagerloch 242 ist in dem ebenen Abschnitt 241 offen. Das Lagerloch 242 erstreckt sich in der Drehachsenrichtung. Der Verbindungabschnitt 243 hat ein Verbindungsloch 243a. Ein Aktor (der nachstehend beschrieben wird) ist mit dem Verbindungabschnitt 243 (dem Verbindungsloch 243a) verbunden. Das Lagerloch 242 kann beispielsweise ein Langloch sein, dessen Länge in einer Richtung, die senkrecht zu der Drehachsenrichtung und einer Axialrichtung des Stabs 240 (Links-nach-Rechts-Richtung in 6, die nachstehend beschrieben wird) ist, länger ist als eine Länge in der Axialrichtung des Stabs 240.
Der Stab 240 umfasst einen Stabgroßdurchmesserabschnitt 244 und zwei Stabkleindurchmesserabschnitte 245 zwischen dem ebenen Abschnitt 241 und dem Verbindungabschnitt 243. Der Stabgroßdurchmesserabschnitt 244 ist zwischen den zwei Stabkleindurchmessern 245 angeordnet. Unter den zwei Stabkleindurchmesserabschnitten 245 verbindet der Stabkleindurchmesserabschnitt 245, der näher zu dem ebenen Abschnitt 241 ist, den Stabgroßdurchmesserabschnitt 244 mit dem ebenen Abschnitt 241. Unter den zwei Stabkleindurchmesserabschnitten 245 verbindet der Stabkleindurchmesserabschnitt 245, der näher an dem Verbindungabschnitt 243 ist, den Stabgroßdurchmesser 244 mit dem Verbindungabschnitt 243. Ein Außendurchmesser des Stabgroßdurchmesserabschnitts 244 ist größer als ein Außendurchmesser der zwei Stabkleindurchmesserabschnitte 245.
Ein Einsetzloch 114 ist in dem ersten Gehäuseelement 110 ausgebildet. Ein Ende 114a des Einsetzlochs 114 öffnet sich zu einer Außenseite des ersten Gehäuseelements 110. Das Einsetzloch 114 erstreckt sich beispielsweise in einer ebenen Richtung, die senkrecht zu der Drehachsenrichtung ist. Ein Einsetzloch 114 ist radial außerhalb des Durchgangslochs 111 (des Einlassströmungspfads 130) angeordnet. Eine Seite, die den ersten ebenen Abschnitt 241 des Stabs 240 umfasst, ist in das Einsetzloch 114 eingesetzt. Der Stabgroßdurchmesserabschnitt 244 wird durch eine Innenwandfläche des Einsetzlochs 114 geführt. Der Stab 240 wird daran gehindert, sich in Richtungen zu bewegen, die von einer Mittelachsenrichtung des Einsetzlochs 114 verschieden sind (der Mittelachsenrichtung des Stabs 240).
Ein Aufnahmeloch 115 ist in dem ersten Gehäuseelement 110 ausgebildet. Das Aufnahmeloch 115 ist an der Wandfläche 112c der Aufnahmenut 112b offen. Das Aufnahmeloch 115 ist von der Wandfläche 112c in Richtung des Einlasses 10 vertieft. Das Aufnahmeloch 115 ist von dem Einlass 110 (näher zu dem zweiten Gehäuseelement 120) bezüglich dem Einsetzloch 114 beabstandet angeordnet. Das Aufnahmeloch 115 hat eine im Wesentlichen bogenförmige Gestalt, von der Drehachsenrichtung aus betrachtet. Das Aufnahmeloch 115 erstreckt sich weiter als das Verbindungselement 230 in der Umfangsrichtung. Das Aufnahmeloch 115 ist von dem Lagerloch 112d in Umfangsrichtung beabstandet.
Ein Verbindungsloch 116 ist in dem ersten Gehäuseelement 110 ausgebildet. Das Verbindungsloch 116 verbindet das Einsetzloch 114 mit dem Aufnahmeloch 115.
Das Verbindungsloch 116 ist an einem im Wesentlichen mittleren Abschnitt in der Umfangsrichtung in dem Aufnahmeloch 115 angeordnet. Das Verbindungsloch 116 ist beispielsweise ein Langloch, das sich im Wesentlichen parallel zu der Erstreckungsrichtung des Einsetzlochs 114 erstreckt. Das Verbindungsloch 116 hat eine breite in der Längsrichtung (Erstreckungsrichtung), die größer ist als eine Breite in der Querrichtung (senkrecht zu der Erstreckungsrichtung). Die Breite in der Querrichtung des Verbindungslochs 114 ist größer als der Außendurchmesser des Stabverbindungabschnitts 234 des Verbindungselements 230.
Das Verbindungselement 230 ist in dem Aufnahmeloch 115 (der Aufnahmekammer AC) aufgenommen. Das erste bewegbare Element 210, das zweite bewegbare Element 220 und das Verbindungselement 230 sind in der Aufnahmekammer AC angeordnet, die in dem ersten Gehäuseelement 110 ausgebildet ist. Das Aufnahmeloch 115 hat eine größere Umfangslänge und eine größere radiale Breite als diejenige des Verbindungselements 230. Daher ist es dem Verbindungselement 230 möglich, sich in dem Aufnahmeloch 115 in einer ebenen Richtung zu bewegen, die senkrecht zu der Drehachsenrichtung ist.
Der Stabverbindungabschnitt 234 ist von dem Verbindungsloch 116 in das Einsetzloch 114 eingesetzt. Der ebene Abschnitt 241 des Stabs 240 ist in das Einsetzloch 114 eingesetzt. Das Lagerloch 242 des ebenen Abschnitts 241 liegt dem Verbindungsloch 116 gegenüber. Der Stabverbindungabschnitt 234 ist in das Lagerloch 242 eingesetzt (mit diesem verbunden). Der Stabverbindungabschnitt 234 ist durch das Lagerloch 242 gestützt.
4 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie IV-IV in 2. Wie durch gestrichelte Linien in 4 gezeigt ist, hat das erste bewegbare Element 210 einen Verbindungswellenabschnitt 213 und einen Drehwellenabschnitt 214. Der Verbindungswellenabschnitt 213 und der Drehwellenabschnitt 214 stehen in der Drehachsenrichtung aus der Gegenfläche S1 (siehe 2) des ersten bewegbaren Elements 210 vor, die der Wandfläche 112c gegenüberliegt. Der Verbindungswellenabschnitt 213 und der Drehwellenabschnitt 214 erstrecken sich zu der Rückseite des Papiers in 4. Der Drehwellenabschnitt 214 erstreckt sich parallel zu dem Verbindungswellenabschnitt 213. Der Verbindungswellenabschnitt 213 und der Drehwellenabschnitt 214 haben eine im Wesentlichen zylinderförmige Gestalt.
Der Außendurchmesser des Verbindungswellenabschnitts 213 ist kleiner als der Innendurchmesser des ersten Lagerlochs 231 des Verbindungselements 230. Der Verbindungswellenabschnitt 213 ist in das erste Lagerloch 231 eingesetzt. Der Verbindungswellenabschnitt 213 ist durch das erste Lagerloch 231 drehbar gestützt. Der Außendurchmesser des Drehwellenabschnitts 214 ist kleiner als der Innendurchmesser des Lagerlochs 112d des ersten Gehäuseelements 110. Unter den zwei Lagerlöchern 112d ist der Drehwellenabschnitt 214 in das Lagerloch 112d auf der vertikal oberen Seite (nahe dem Stab 240) eingesetzt. Der Drehwellenabschnitt 214 ist durch das Lagerloch 112d drehbar gestützt. Der Drehwellenabschnitt 214 verbindet das erste bewegbare Element 210 mit der Wandfläche 112c, die dem ersten bewegbaren Element 210 in der Drehachsenrichtung gegenüberliegt.
Das zweite bewegbare Element 220 umfasst einen Verbindungswellenabschnitt 223 und einen Drehwellenabschnitt 224. In dem zweiten bewegbaren Element 220 stehen der Verbindungswellenabschnitt 223 und der Drehwellenabschnitt 224 in der Drehachsenrichtung aus der Gegenfläche S1 (siehe 2) vor, die der Wandfläche 112c gegenüberliegt. Der Verbindungswellenabschnitt 223 und der Drehwellenabschnitt 224 erstrecken sich zu der Rückseite des Papiers in 4. Der Drehwellenabschnitt 224 erstreckt sich parallel zu dem Verbindungswellenabschnitt 223. Der Verbindungswellenabschnitt 223 und der Drehwellenabschnitt 224 haben eine im Wesentlichen zylinderförmige Gestalt.
Der Außendurchmesser des Verbindungswellenabschnitts 223 ist kleiner als der Innendurchmesser des zweiten Lagerlochs 232 des Verbindungselements 230. Der Verbindungswellenabschnitt 223 ist in das zweite Lagerloch 232 eingesetzt. Der Verbindungswellenabschnitt 223 ist durch das zweite Lagerloch 232 drehbar gestützt. Der Außendurchmesser des Drehwellenabschnitts 224 ist kleiner als der Innendurchmesser des Lagerlochs 112d des ersten Gehäuseelements 110. Unter den zwei Lagerlöchern 112d ist der Drehwellenabschnitt 224 in das Lagerloch 112d auf der vertikal unteren Seite (von dem Stab 240 beabstandet) eingesetzt. Der Drehwellenabschnitt 224 ist durch das Lagerloch 112d drehbar gestützt. Der Drehwellenabschnitt 224 verbindet das zweite bewegbare Element 220 mit der Wandfläche 112c, die dem zweiten bewegbaren Element 220 in der Drehachsenrichtung gegenüberliegt.
Entsprechend umfasst der Verbindungsmechanismus 200 eine Vier-Stab-Verbindung. Die vier Verbindungen (Knoten) sind das erste bewegbare Element 210, das zweite bewegbare Element 220, das erste Gehäuseelement 110 und das Verbindungselement 230. Weil der Verbindungsmechanismus 200 eine Vier-Stab-Verbindung umfasst, ist es eine begrenzte Kette und hat einen Freiheitsgrad, was eine Steuerung einfach macht.
5 zeigt eine Konfiguration der Wandfläche 112c des ersten Gehäuseelements 110 in der vorliegenden Ausführungsform. 5 zeigt die Wandfläche 112c des ersten Gehäuseelements 110 von dem zweiten Gehäuseelement 120 aus betrachtet.
Wie in 5 gezeigt ist, ist die Wandfläche 112c mit Nicht-Berührungsabschnitten 140 und Berührungsabschnitten 142 versehen. Der Nicht-Berührungsabschnitt 140 ist ein vertiefter Abschnitt, der von der Wandfläche 112c in Richtung des Einlasses 10 (siehe 3) vertieft ist. Der Nicht-Berührungsabschnitt 140 ist ein Abschnitt der Wandfläche 112c, der mit dem ersten bewegbaren Element 210 und dem zweiten bewegbaren Element 220 nicht in Berührung ist.
Die Nicht-Berührungsabschnitte 140 erstrecken sich radial (linear) entlang der Radialrichtung. Jedoch können sich die Nicht-Berührungsabschnitte 140 erstrecken, wobei sie bezüglich der Radialrichtung geneigt sind, oder können sich in einer gekrümmten Form erstrecken. Die Vielzahl von Nicht-Berührungsabschnitten 140 ist auf der Wandfläche 112c entlang der Umfangsrichtung ausgebildet. Jedoch kann lediglich ein (einzelner) Nicht-Berührungsabschnitt 140 auf der Wandfläche 112c ausgebildet sein.
Der Nicht-Berührungsabschnitt 140 ist radial außerhalb des Durchgangslochs 111 (des Einlassströmungspfads 130) ausgebildet. Der Nicht-Berührungsabschnitt 140 ist in einem Bereich ausgebildet, der von dem Durchgangsloch 111 (dem Einlassströmungspfad 130) radial nach außen beabstandet ist. Der Nicht-Berührungsabschnitt 140 erstreckt sich von einer Position, die von dem Durchgangsloch 111 (dem Einlassströmungspfad 130) radial nach außen beabstandet ist, zu einem Außenumfangsrand der Wandfläche 112c.
Der Berührungsabschnitt 142 ist ein Abschnitt der Wandfläche 112c, der das erste bewegbare Element 210 und das zweite bewegbare Element 220 berühren kann. In der Wandfläche 112c ist der Berührungsabschnitt 142 in einem Bereich ausgebildet, der von dem Bereich verschieden ist, in dem der Nicht-Berührungsabschnitt 140 ausgebildet ist. Die Berührungsabschnitte 142 sind zwischen der Vielzahl von Nicht-Berührungsabschnitten 140 ausgebildet.
Ein Abschnitt der Berührungsabschnitte 142 ist zwischen dem Nicht-Berührungsabschnitt 140 und dem Durchgangsloch 111 (dem Einlassströmungspfad 130) ausgebildet. Anders gesagt, ein Abschnitt des Berührungsabschnitts 142 ist radial innerhalb des Nicht-Berührungsabschnitts 140 ausgebildet. Ein Abschnitt der Berührungsabschnitte 142 ist in dem radial innersten Bereich der Wandfläche 112c angeordnet.
Der Berührungsabschnitt 142 radial innerhalb des Nicht-Berührungsabschnitts 140 ist über die gesamte Länge der Wandfläche 112c in der Umfangsrichtung ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Nicht-Berührungsabschnitt 140 eingerichtet, mit dem Durchgangsloch 111 (dem Einlassströmungspfad 130) nicht in Verbindung zu sein.
6 ist eine erste Darstellung eines Betriebs des Verbindungsmechanismus 200. In den nachfolgenden 6, 7 und 8 wird der Verbindungsmechanismus 200 von dem Einlass 10 aus betrachtet. Wie in 6 gezeigt ist, ist ein Ende der Antriebswelle 251 des Aktors 250 mit dem Verbindungabschnitt 243 des Stabes 240 verbunden.
In der in 6 gezeigten Anordnung berühren das erste bewegbare Element 210 und das zweite bewegbare Element 220 einander. In diesem Zustand steht ein Vorsprungsabschnitt 215, der ein Innenabschnitt in der Radialrichtung des ersten bewegbaren Elements 210 ist, in den Einlassströmungspfad 130 vor (ist freiliegend), wie in den 2 und 4 gezeigt ist. Ein Vorsprungsabschnitt 225, der ein Innenabschnitt in der Radialrichtung des zweiten bewegbaren Elements 220 ist, steht in den Einlassströmungspfad 130 vor (ist freiliegend). Die Positionen des ersten bewegbaren Elements 210 und des zweiten bewegbaren Elements 220 in diesem Zustand werden als eine Vorsprungsposition (oder eine Drosselposition) bezeichnet.
Wie in 6 gezeigt ist, berühren in der Vorsprungsposition die Umfangsenden 215a und 215b des Vorsprungsabschnitts 215 und die Umfangsenden 225a und 225b des Vorsprungsabschnitts 225 einander. Ein ringförmiges Loch 260 ist durch den Vorsprungsabschnitt 215 und den Vorsprungsabschnitt 225 ausgebildet. Ein Innendurchmesser des ringförmigen Lochs 260 ist kleiner als ein Innendurchmesser des Einlassströmungspfads 130 an einer Position, an der die Vorsprungsabschnitte 215 und 225 vorstehen. Der Innendurchmesser des ringförmigen Lochs 260 ist beispielsweise kleiner als der Innendurchmesser des Einlassströmungspfads 130 an irgendwelchen Abschnitten.
7 ist eine zweite Darstellung des Betriebs des Verbindungsmechanismus 200. 8 ist eine dritte Darstellung des Betriebs des Verbindungsmechanismus 200. Der Aktor 250 bewegt den Stab 240 linear in einer Richtung, die die Drehachsenrichtung schneidet (Auf-und-Ab-Richtung in den 7 und 8). Der Stab 240 bewegt sich aufwärts von dem Zustand, der in 6 gezeigt ist. Der Betrag der Bewegung des Stabes 240 bezüglich der in 6 gezeigten Anordnung ist größer in der in 8 gezeigten Anordnung als in der in 7 gezeigten Anordnung.
Wenn sich der Stab 240 bewegt, bewegt sich das Verbindungselement 230 nach oben in den 7 und 8 durch den Stabverbindungabschnitt 234. In diesen Zuständen ist es dem Verbindungselement 230 möglich, um den Stabverbindungabschnitt 234 als die Drehmitte zu drehen. Es gibt ein geringfügiges Spiel in dem Innendurchmesser des Lagerlochs 242 des Stabs 240 bezüglich dem Außendurchmesser des Stabverbindungabschnitts 234. Daher ist es dem Verbindungselement 230 geringfügig möglich, sich in der ebenen Richtung zu bewegen, die senkrecht zu der Drehachsenrichtung ist.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist der Verbindungsmechanismus 200 eine Vier-Stab-Verbindung. Das Verbindungselement 230, das erste bewegbare Element 210 und das zweite bewegbare Element 220 zeigen ein Verhalten eines Freiheitsgrades bezüglich dem ersten Gehäuseelement 110. Genauer gesagt, das Verbindungselement 230 bewegt sich geringfügig in der Links-nach-Rechts-Richtung, während es in der Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn in den 7 und 8 in dem vorstehend beschriebenen zulässigen Bereich geringfügig dreht.
In dem ersten bewegbaren Element 210 ist der Drehwellenabschnitt 214 durch das erste Gehäuseelement 110 gestützt. Der Drehwellenabschnitt 214 wird daran gehindert, sich in der ebenen Richtung zu bewegen, die senkrecht zu der Drehachsenrichtung ist. Der Verbindungswellenabschnitt 213 ist durch das Verbindungselement 230 gestützt. Weil es dem Verbindungselement 230 möglich ist, sich zu bewegen, ist der Verbindungswellenabschnitt 213 in der ebenen Richtung bewegbar, die senkrecht zu der Drehachsenrichtung ist. Infolgedessen dreht das erste bewegbare Element 210 in einer Richtung im Uhrzeigersinn in den 7 und 8 um den Drehachsenabschnitt 214 als eine Drehmitte mit der Bewegung des Verbindungselements 230.
Ähnlich ist in dem zweiten bewegbaren Element 220 der Drehwellenabschnitt 224 durch das erste Gehäuseelement 110 gestützt. Der Drehwellenabschnitt 224 wird daran gehindert, sich in der ebenen Richtung zu bewegen, die senkrecht zu der Drehachsenrichtung ist. Der Verbindungswellenabschnitt 223 ist durch das Verbindungselement 230 gestützt. Weil es dem Verbindungselement 230 möglich ist, sich zu bewegen, ist der Verbindungswellenabschnitt 223 in der ebenen Richtung bewegbar, die senkrecht zu der Drehachsenrichtung ist. Infolgedessen dreht das zweite bewegbare Element 220 in einer Richtung im Uhrzeigersinn in den 7 und 8 um den Drehachsenabschnitt 224 als eine Drehmitte mit der Bewegung des Verbindungselements 230.
Somit bewegen sich das erste bewegbare Element 210 und das zweite bewegbare Element 220 in Richtungen, um sich voneinander zu trennen, in der Reihenfolge der 7 und 8. Die Vorsprungsabschnitte 215 und 225 bewegen sich von der Vorsprungsposition radial nach außen. Die Vorsprungsabschnitte 215 und 225 bewegen sich radial nach außen in dem Einlassströmungspfad 130 (siehe 2). Die Positionen des ersten bewegbaren Elements 210 und des zweiten bewegbaren Elements 220 in diesem Zustand werden als eine Rückzugsposition bezeichnet. In der Rückzugsposition sind beispielsweise die Vorsprungsabschnitte 215 und 225 mit der Innenwandfläche des Einlassströmungspfads 130 bündig oder sind radial außerhalb von der Innenwandfläche des Einlassströmungspfads 130 angeordnet. Wenn sie sich von der Rückzugsposition zu der Vorsprungsposition bewegen, nähern sich das erste bewegbare Element 210 und das zweite bewegbare Element 220 einander und berühren einander in der Reihenfolge, die in 8, 7 und 6 gezeigt ist. Somit wechseln das erste bewegbare Element 210 und das zweite bewegbare Element 220 zwischen der Vorsprungsposition und der Rückzugsposition in Übereinstimmung mit dem Drehwinkel um die Drehachsenabschnitte 214 und 224 als die Drehmitte.
Somit sind das erste bewegbare Element 210 und das zweite bewegbare Element 220 eingerichtet, zu der Vorsprungsposition, in der sie in den Einlassströmungspfad 130 vorstehen, und zu der Rückzugsposition bewegbar zu sein, in der sie in dem Einlassströmungspfad 130 nicht freiliegen (nicht vorstehen). In der vorliegenden Ausführungsform bewegen sich das erste bewegbare Element 210 und das zweite bewegbare Element 220 in der Radialrichtung des Verdichterlaufrads 9. Jedoch sind das erste bewegbare Element 210 und das zweite bewegbare Element 220 nicht darauf beschränkt und können um die Drehachse (Umfangsrichtung) des Verdichterlaufrads 9 drehen. Beispielsweise können das erste bewegbare Element 210 und das zweite bewegbare Element 220 Verschlusslamellen sein, die zwei oder mehr Lamellen haben.
Weil das erste bewegbare Element 210 und das zweite bewegbare Element 220 in den Einlassströmungspfad 130 nicht vorstehen, wenn sie in der Rückzugsposition sind (nachstehend auch als der Rückzugspositionszustand bezeichnet), kann der Druckverlust der Einlassluft (Luft), die durch den Einlassströmungspfad 130 strömt, reduziert werden.
Wie in 2 gezeigt ist, haben das erste bewegbare Element 210 und das zweite bewegbare Element 220 die Vorsprungsabschnitte 215 und 225, die in der Vorsprungsposition in dem Einlassluftströmungspfad 130 angeordnet sind. Wenn das erste bewegbare Element 210 und das zweite bewegbare Element 220 in der Vorsprungsposition sind, ist die Strömungspfadquerschnittsfläche des Einlassströmungspfads 130 reduziert.
Wenn sich die Strömungsrate der Luft, die in das Verdichterlaufrad 9 strömt, verringert, kann die Luft, die durch das Verdichterlaufrad 9 verdichtet wird, durch den Einlassströmungspfad 130 rückwärts strömen (d.h., die Luft kann von der stromabwärtigen Seite zu der stromaufwärtigen Seite strömen).
Wie in 2 gezeigt ist, wenn das erste bewegbare Element 210 und das zweite bewegbare Element 220 in der Vorsprungsposition sind (nachstehend auch als der Vorsprungspositionszustand bezeichnet), sind die Vorsprungsabschnitte 215 und 225 radial innerhalb des äußersten Durchmesserendes der Vorderkante LE des Verdichterlaufrads 9 angeordnet. Infolgedessen wird die Luft, die in dem Einlassströmungspfad 130 rückwärts strömt, durch die Vorsprungsabschnitte 215 und 225 gehemmt. Entsprechend können das erste bewegbare Element 210 und das zweite bewegbare Element 220 den Rückstrom von Luft in dem Einlassströmungsdurchlass 130 einschränken.
Weil zusätzlich die Strömungspfadquerschnittsfläche des Einlassströmungspfads 130 reduziert ist, wird eine Geschwindigkeit der Luft, die in das Verdichterlaufrad 9 strömt, erhöht. Infolgedessen kann ein Pumpen in dem Radialverdichter CC verhindert werden. Anders gesagt, der Radialverdichter CC der vorliegenden Ausführungsformen kann den Betriebsbereich des Radialverdichters CC hin zu dem geringeren Strömungsratenbereich erweitern, indem der Vorsprungspositionszustand ausgebildet wird.
Auf diese Weise sind das erste bewegbare Element 210 und das zweite bewegbare Element 220 als ein Drosselelement eingerichtet, das den Einlassströmungspfad 130 verringert. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Verbindungsmechanismus 200 als ein Drosselmechanismus eingerichtet, der den Einlassströmungspfad 130 verringert. Das erste bewegbare Element 210 und das zweite bewegbare Element 220 können die Strömungspfadquerschnittsfläche des Einlassströmungspfads 130 ändern, indem der Verbindungsmechanismus 200 betrieben wird.
Wenn das erste bewegbare Element 210 und das zweite bewegbare Element 220 in der Vorsprungsposition sind, werden sie gegen die Wandfläche 212c (das Verdichtergehäuse 100) in Richtung der stromaufwändigen Seite in dem Strom der Einlassluft durch die Luft gedrückt, die in dem Einlassströmungspfad 130 rückwärts strömt. In diesem Zustand erhöht sich eine Reibungskraft zwischen der Wandfläche 112c und dem ersten bewegbaren Element 210 sowie dem zweiten bewegbaren Element 220.
Wenn das erste bewegbare Element 210 und das zweite bewegbare Element 220 gegen die Wandfläche 112c gedrückt werden, wird ein Spalt zwischen den Gegenflächen S2 (siehe 2) des ersten bewegbaren Elements 210 und des zweiten bewegbaren Elements 220 und der Wandfläche 122b (siehe 2) des zweiten Gehäuseelements 120 ausgebildet. Die Luft, die in dem Einlassströmungspfad 130 rückwärts strömt, strömt in die Aufnahmekammer AC durch den Spalt zwischen den Gegenflächen S2 des ersten bewegbaren Elements 210 und des zweiten bewegbaren Elements 220 sowie der Wandfläche 122b. Die Luft, die in die Aufnahmekammer AC strömt, verbleibt in der Aufnahmekammer AC.
In diesem Zustand ist ein Druck in der Aufnahmekammer AC, die radial außerhalb des ersten bewegbaren Elements 210 und des zweiten bewegbaren Elements 220 ist, größer als ein Druck in dem Einlassströmungspfad 130, der radial innerhalb des ersten bewegbaren Elements 210 und des zweiten bewegbaren Elements 220 ist. Dies erschwert es dem Verbindungsmechanismus 200, das erste bewegbare Element 210 und das zweite bewegbare Element 220 radial nach außen zu bewegen.
Somit erhöht sich in dem Vorsprungspositionszustand die Last des Verbindungsmechanismus 200, wenn das erste bewegbare Element 210 und das zweite bewegbare Element 220 bewegt werden.
Daher umfasst das Verdichtergehäuse 100 der vorliegenden Ausführungsform die Nicht-Berührungsabschnitte 140 und die Berührungsabschnitte 142 auf der Wandfläche 112c, die stromaufwärts des ersten bewegbaren Elements 210 und des zweiten bewegbaren Elements 220 in dem Strom der Einlassluft in der Aufnahmekammer AC angeordnet ist.
Die Luft, die in dem Einlassströmungspfad 130 rückwärts strömt und in die Aufnahmekammer AC strömt, strömt in den Nicht-Berührungsabschnitt 140, der in der Wandfläche 112c der Aufnahmekammer AC ausgebildet ist. Die Luft, die in den Nicht-Berührungsabschnitt 140 strömt, drückt die Gegenflächen (Bewegungselementgegenflächen) S1 des ersten bewegbaren Elements 210 und des zweiten bewegbaren Elements 220, die der Wandfläche 112c gegenüberliegen. Die Luft, die in den Nicht-Berührungsabschnitt 140 strömt, drückt das erste bewegbare Element 210 und das zweite bewegbare Element 220 (die Gegenflächen S1) in eine Richtung, die von der Wandfläche 112c beabstandet ist.
Entsprechend wird die Reibungskraft zwischen der Wandfläche 112c und den Gegenflächen S1 des ersten bewegbaren Elements 210 und des zweiten bewegbaren Elements 220 reduziert. Infolgedessen kann der Verbindungsmechanismus 200 die Last reduzieren, wenn er das erste bewegbare Element 210 und das zweite bewegbare Element 220 in dem Vorsprungspositionszustand antreibt.
Zusätzlich ist der Abschnitt der Berührungsabschnitte 142 in dem radial innersten Bereich an der Wandfläche 112c angeordnet. Anders gesagt, der Berührungsabschnitt 142 ist zwischen dem Nicht-Berührungsabschnitt 140 und dem Durchgangsloch 111 (dem Einlassströmungspfad 130) angeordnet. In dem Berührungsabschnitt 142 berühren die Wandfläche 112c sowie das erste bewegbare Element 210 und das zweite bewegbare Element 220 einander. Der Berührungsabschnitt 142 hindert die Luft, die in den Nicht-Berührungsabschnitt 140 strömt, daran, zu dem Einlassströmungspfad 130 herauszuströmen. Daher kann die Luft, die in den Nicht-Berührungsabschnitt 140 strömt, das erste bewegbare Element 210 und das zweite bewegbare Element 220 (Gegenflächen S1) in der Richtung drücken, die von der Wand 112c beabstandet ist.
(Abwandlung)
9 zeigt eine Konfiguration der Wand 112c des ersten Gehäuseelements 110 in einer Abwandlung. Komponenten, die im Wesentlichen gleich denjenigen des Radialverdichters CC der vorstehenden Ausführungsform sind, sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet und ihre Beschreibungen werden ausgelassen. Bei dem Radialverdichter CC dieser Abwandlung unterscheiden sich die Gestalten eines Nicht-Berührungsabschnitts 340 und eines Berührungsabschnitts 342, die in der Wandfläche 112c ausgebildet sind, von den Gestalten des Nicht-Berührungsabschnitts 140 und des Berührungsabschnitts 142 der vorstehenden Ausführungsform.
Wie in 9 gezeigt ist, sind Nicht-Berührungsabschnitte 340 und Berührungsabschnitte 342 in der Wandfläche 112c dieser Abwandlung vorgesehen. Der Nicht-Berührungsabschnitt 340 ist ein vertiefter Abschnitt, der von der Wandfläche 112c in Richtung des Einlasses 10 (siehe 3) vertieft ist. Der Nicht-Berührungsabschnitt 340 ist ein Abschnitt der Wandfläche 112c, der das erste bewegbare Element 210 und das zweite bewegbare Element 220 nicht berührt.
Der Nicht-Berührungsabschnitt 340 erstreckt sich in einer Bogengestalt (gekrümmten Gestalt) um die Mittelachsen der Lagerlöcher 112d. Der Nicht-Berührungsabschnitt 340 ist in einer im Wesentlichen ringförmigen Gestalt ausgebildet, um das Lagerloch 112d zu umgeben. Eine Vielzahl von im Wesentlichen ringförmigen Nicht-Berührungsabschnitten 340 ist auf der Wandfläche 112c um die Mittelachsen der Lagerlöcher 112d ausgebildet.
In dieser Abwandlung sind zwei Lagerlöcher 112d in der Wand 112c ausgebildet. Die im Wesentlichen ringförmigen Nicht-Berührungsabschnitte 340 sind ausgebildet, um jedes der zwei Lagerlöcher 112d zu umgeben. Daher sind mindestens zwei im Wesentlichen ringförmige Nicht-Berührungsabschnitte 340 auf der Wandfläche 112c ausgebildet. Jedoch kann mindestens ein im Wesentlichen ringförmiger Nicht-Berührungsabschnitt 340 auf der Wandfläche 112c ausgebildet sein, um eines der zwei Lagerlöcher 112d zu umgeben.
Die Nicht-Berührungsabschnitte 340 sind mindestens in einem Bewegungsbereich des ersten bewegbaren Elements 210 und des zweiten bewegbaren Elements 220 ausgebildet. Die Nicht-Berührungsabschnitte 340 sind in einem Bewegungspfad von Eckteilen in dem ersten bewegbaren Element 210 und dem zweiten bewegbaren Element 220 ausgebildet (zum Beispiel, einem Außendurchmesserende und einem Innendurchmesserende der einen Stirnfläche 211a und 221a, sowie einem Außendurchmesserende und einem Innendurchmesserende der anderen Stirnfläche 211b und 221b, die in 3 gezeigt sind).
Die im Wesentlichen ringförmigen Nicht-Kontaktabschnitte 340, die jedes der zwei Lagerlöcher 112d umgeben, haben miteinander denselben Durchmesser. Jedoch können die im Wesentlichen ringförmigen Nicht-Berührungsabschnitte 340, die jedes der zwei Lagerlöcher 112d umgeben, voneinander unterschiedliche Durchmesser haben.
Der Nicht-Berührungsabschnitt 340 ist radial außerhalb des Durchgangslochs 111 (des Einlassströmungspfads 130) ausgebildet. Anders gesagt, der Nicht-Berührungsabschnitt 340 ist in einem Bereich ausgebildet, der von dem Durchgangsloch 111 (Einlassströmungspfad 130) radial nach außen beabstandet ist. Der Nicht-Berührungsabschnitt 340 erstreckt sich von einer Position, die von dem Durchgangsloch 111 (dem Einlassströmungspfad 130) radial nach außen beabstandet ist, zu dem Außenumfangsrand der Wandfläche 112c.
In der Wandfläche 112c ist der Berührungsabschnitt 342 in einem Bereich ausgebildet, der von einem Bereich verschieden ist, in dem der Nicht-Berührungsabschnitt 340 ausgebildet ist. Die Berührungsabschnitte der 342 sind zwischen der Vielzahl von Nicht-Berührungsabschnitten 340 ausgebildet. Ein Abschnitt der Berührungsabschnitte 342 ist zwischen den Nicht-Berührungsabschnitten 340 und den Durchgangslöchern 111 (Einlassströmungspfaden 130) ausgebildet. Ein Abschnitt der Berührungsabschnitte 342 ist in dem radial innersten Bereich der Wandfläche 112c angeordnet. In dieser Abwandlung ist der Nicht-Berührungsabschnitt 340 eingerichtet, mit dem Durchgangsloch 111 (Einlassströmungspfad 130) nicht in Verbindung zu sein.
Somit umfasst gemäß der vorliegenden Abwandlung das Verdichtergehäuse 100 die Nicht-Berührungsabschnitte 340 und die Berührungsabschnitte 342 auf der Wandfläche 112c, die stromaufwärts des ersten bewegbaren Elements 210 und des zweiten bewegbaren Elements 220 in dem Strom der Einlassluft angeordnet ist, in der Aufnahmekammer AC. Daher können derselbe Betrieb und dieselbe Wirkung wie bei der vorstehenden Ausführungsform erreicht werden.
Gemäß der vorliegenden Abwandlung erstrecken sich die Nicht-Berührungsabschnitte 340 um die Mittelachsen der Lagerlöcher 112d. Wenn daher das erste bewegbare Element 210 und das zweite bewegbare Element 220 um die Mittelachsen der Lagerlöcher 112d drehen (Drehwellenabschnitte 214 und 224 (siehe 4)), können das erste bewegbare Element 210 und das zweite bewegbare Element 220 an Grenzabschnitten zwischen den Nicht-Berührungsabschnitten 340 und den Berührungsabschnitten 342 schwer hängen bleiben werden. Infolgedessen kann der Verbindungsmechanismus 200 die Last reduzieren, wenn er das erste bewegbare Element 210 und das zweite bewegbare Element 220 in dem Vorsprungspositionszustand antreibt.
Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vorstehend beschrieben wurden, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Es ist offensichtlich, dass ein Fachmann verschiedene Beispiele von Abwandlungen oder Modifikationen in dem Umfang der Ansprüche erdenken kann, die ebenfalls als zu dem technischen Umfang der vorliegenden Offenbarung gehörend verstanden werden.
In der vorstehenden Ausführungsform und Abwandlung wurden Beispiele beschrieben, in denen die Berührungsabschnitte 142, 342 in dem radial innersten Bereich an der Wandfläche 112c angeordnet sind. Jedoch sind die Berührungsabschnitte 142, 342 nicht darauf beschränkt und müssen nicht in dem radial innersten Bereich der Wandfläche 112c angeordnet sein.
In der vorstehenden Ausführungsform und Abwandlung wurden Beispiele beschrieben, in denen die Berührungsabschnitte 142, 342 zwischen den Nicht-Berührungsabschnitten 140, 340 und dem Einlassströmungspfad 130 angeordnet sind. Jedoch sind die Berührungsabschnitte 142, 342 nicht darauf beschränkt und müssen nicht in mindestens einem Teil des Raums zwischen den Nicht-Berührungsabschnitten 140, 340 und dem Einlassströmungspfad 130 angeordnet sein. Beispielsweise können die Berührungsabschnitte 142, 342 nicht zwischen den Nicht-Berührungsabschnitten 140, 340 und dem Einlassströmungspfad 130 angeordnet sein. Auch können die Berührungsabschnitte 142, 342 mit einem Verbindungsloch versehen sein, das die Nicht-Berührungsabschnitte der 140, 340 mit dem Einlassströmungspfad 130 verbindet. Auf diese Weise können die Nicht-Berührungsabschnitte 140, 340 mit dem Einlassströmungspfad 130 verbunden sein. Indem die Nicht-Berührungsabschnitte 140, 340 mit dem Einlassströmungspfad 130 verbunden werden, kann Hochdruckluft in der Aufnahmekammer AC, die radial außerhalb des ersten bewegbaren Elements 210 und des zweiten bewegbaren Elements 220 ist, in den Einlassströmungspfad 130 herausströmen, der radial innerhalb des ersten bewegbaren Elements 210 und des zweiten bewegbaren Elements 220 ist. Infolgedessen kann es den Verbindungsmechanismus 200 einfacher gemacht werden, das erste bewegbare Element 210 und das zweite bewegbare Element 220 radial nach außen zu bewegen. Daher kann der Verbindungsmechanismus 200 die Last bei einem Antreiben des ersten bewegbaren Elements 210 und des zweiten bewegbaren Elements 220 in dem Vorsprungspositionszustand reduzieren. Wenn hingegen die Berührungsabschnitte 142, 342 zwischen den Nicht-Berührungsabschnitten 140, 340 und dem Einlassströmungspfad 130 angeordnet sind, ist es für die Luft schwierig, aus den Nicht-Berührungsabschnitten 140, 340 zu dem Einlassströmungspfad 130 herauszuströmen. Daher ist es schwierig für die Luft in der Aufnahmekammer AC, sich mit der Luft zu vermischen, die in dem Einlassströmungspfad 130 strömt, und kann ein Mischverlust reduziert werden (und somit kann ein Verdichterwirkungsgradverlust auch reduziert werden).
Das erste bewegbare Element 210 und das zweite bewegbare Element 220 können mit Durchgangslöchern versehen sein, die die Körperabschnitte B1, B2 in der Radialrichtung durchdringen. Dies ermöglicht es der Hochdruckluft in der Aufnahmekammer AC, die radial außerhalb des ersten bewegbaren Elements 210 und des zweiten bewegbaren Elements 220 ist, in den Einlassströmungspfad 130 herauszuströmen, der radial innerhalb des ersten bewegbaren Elements 210 und des zweiten bewegbaren Elements 220 ist. Infolgedessen kann es dem Verbindungsmechanismus 200 leichter gemacht werden, das erste bewegbare Element 210 und das zweite bewegbare Element 220 radial nach außen zu bewegen. Entsprechend kann der Verbindungsmechanismus 200 die Last bei einem Antreiben des ersten bewegbaren Elements 210 und des zweiten bewegbaren Elements 220 in dem Vorsprungspositionszustand reduzieren.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Offenbarung kann bei einem Radialverdichter verwendet werden.
Bezugszeichenliste

9: Verdichterlaufrad,
100: Verdichtergehäuse (Gehäuse),
130: Einlassströmungspfad,
140: Nicht-Berührungsabschnitt,
142: Berührungsabschnitt,
210: erstes bewegbares Element (bewegbares Element),
220: zweites bewegbares Element (bewegbares Element),
340: Nicht Berührungsabschnitt,-
342: Berührungsabschnitt,
AC: Aufnahmekammer,
CC: Radialverdichter.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2019185786 [0001]
JP 2009236035 A [0004]

Claims

Radialverdichter, mit: einem Gehäuse, das einen Einlassströmungspfad umfasst; einem Verdichterlaufrad, das in dem Einlassströmungspfad angeordnet ist; einer Aufnahmekammer, die stromaufwärts des Verdichterlaufrads in einem Strom einer Einlassluft in dem Gehäuse ausgebildet ist; einem bewegbaren Element, das in der Aufnahmekammer angeordnet ist, und einem Berührungsabschnitt, sowie einem Nicht-Berührungsabschnitt, die an einer Aufnahmekammergegenfläche der Aufnahmekammer vorgesehen sind, wobei die Aufnahmekammergegenfläche stromaufwärts des bewegbaren Elements angeordnet ist.
Radialverdichter nach Anspruch 1, wobei der Berührungsabschnitt in dem radial innersten Bereich der Aufnahmekammergegenfläche angeordnet ist.
Radialverdichter nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Nicht-Berührungsabschnitt mit dem Einlassströmungspfad in Verbindung ist.