DE112020005746T5

DE112020005746T5 - Zentrifugalverdichter

Info

Publication number: DE112020005746T5
Application number: DE112020005746.1T
Authority: DE
Inventors: Atsushi YONEMURA; Ryota SAKISAKA; Yudai KANEKO; Takahiro Bamba
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2020-02-27
Filing date: 2020-12-24
Publication date: 2022-10-06
Also published as: WO2021171772A1; JPWO2021171772A1; JP7371760B2; US11946480B2; CN114846244A; US20220307510A1

Abstract

Ein Zentrifugalverdichter CC weist Folgendes auf: ein Verdichtergehäuse 100, das einen Ansaugströmungspfad 130 aufweist; ein Verdichterlaufrad 9, das sich in dem Ansaugströmungspfad 130 befindet; einen zweiten bewegbaren Abschnitt 220, der sich stromaufwärtig des Verdichterlaufrads 9 in einer Strömung einer Ansaugluft befindet; und eine Nut 320, die in dem zweiten bewegbaren Abschnitt 220 in einer Region ausgebildet ist, die anders ist als eine Fläche, die sich auf einer stromabwärtigen Seite in der Strömung der Ansaugluft befindet. Dies verringert einen Druckverlust, wenn der zweite bewegbare Abschnitt 220 während des Pumpens in den Ansaugströmungspfad 130 vorsteht. Im Ergebnis kann eine Verringerung der Verdichtereffizienz gehemmt werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Zentrifugalverdichter. Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Prioritätsvorteil auf der Grundlage der japanischen Patentanmeldung Nr. 2020-31838 , die am 27. Februar 2020 eingereicht wurde, deren Inhalt hierin durch Bezugnahme eingebunden ist.
Stand der Technik
Ein Zentrifugalverdichter weist ein Verdichtergehäuse auf, in welchem ein Ansaugströmungspfad ausgebildet ist. Ein Verdichterlaufrad ist in dem Ansaugströmungspfad angeordnet. Wenn eine Strömungsrate von Luft abnimmt, die in das Verdichterlaufrad strömt, strömt die durch das Verdichterlaufrad verdichtete Luft rückwärts in dem Ansaugströmungspfad, wodurch ein Phänomen verursacht wird, das als Pumpen bekannt ist.
Patentliteratur 1 offenbart einen Zentrifugalverdichter, der einen Drosselungsmechanismus in einem Verdichtergehäuse aufweist. Der Drosselungsmechanismus befindet sich in einer Strömung der Ansaugluft stromaufwärtig des Verdichterlaufrads. Der Drosselungsmechanismus weist einen bewegbaren Abschnitt auf. Der bewegbare Abschnitt ist konfiguriert, sich zwischen einer vorstehenden Position, in welcher der Abschnitt in den Ansaugströmungspfad vorsteht, und einer zurückgezogenen Position zu bewegen, in welcher der Abschnitt von dem Ansaugströmungspfad zurückgezogen ist. Der Drosselungsmechanismus verringert die Querschnittsfläche des Ansaugströmungspfads, indem der bewegbare Abschnitt veranlasst wird, in den Ansaugströmungspfad vorzustehen. Wenn der bewegbare Abschnitt in den Ansaugströmungspfad vorsteht, ist die rückströmende Luft in dem Ansaugströmungspfad durch den bewegbaren Abschnitt blockiert. Das Pumpen wird gehemmt, indem die rückströmende Luft in dem Ansaugströmungspfad blockiert wird.
Zitierungsliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: EP 3530954 A1
Zusammenfassung
Technisches Problem
Bei dem bewegbaren Abschnitt von Patentliteratur 1 ist an einer Fläche, die dem Verdichterlaufrad gegenüberliegt, in einer Region, die in den Ansaugströmungspfad vorsteht, eine Nut ausgebildet. Die rückströmende Luft in dem Ansaugströmungspfad strömt in diese Nut, wenn das Pumpen auftritt. Wenn die rückströmende Luft in die Nut strömt, wird ein Druckverlust bewirkt, welcher zu einer Verringerung der Verdichtereffizienz führt.
Die vorliegende Offenbarung zielt darauf ab, einen Zentrifugalverdichter vorzusehen, der eine Abnahme der Verdichtereffizienz hemmen kann.
Lösung des Problems
Um sich dem oben beschriebenen Problem zu widmen, weist ein Zentrifugalverdichter gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung Folgendes auf: ein Gehäuse, das einen Ansaugströmungspfad aufweist; ein Verdichterlaufrad, das in dem Ansaugströmungspfad angeordnet ist; einen bewegbaren Abschnitt, der in einer Strömung einer Ansaugluft stromaufwärtig des Verdichterlaufrads angeordnet ist; und eine Nut, die in dem bewegbaren Abschnitt in einer Region ausgebildet ist, die anders ist als eine Fläche, die sich auf einer stromabwärtigen Seite in der Strömung der Ansaugluft befindet.
Die Nut kann in dem bewegbaren Abschnitt an einer Fläche ausgebildet sein, die sich auf einer stromaufwärtigen Seite in der Strömung der Ansaugluft befindet.
Die Nut kann an einer radial äußeren Fläche des bewegbaren Abschnitts ausgebildet sein.
Die Nut kann sich in einer Umfangsrichtung des Verdichterlaufrads erstrecken.
Wirkungen der Offenbarung
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann die Abnahme der Verdichtereffizienz gehemmt werden.
Figurenliste

1 ist eine schematische Schnittansicht eines Turboladers.
2 ist ein Auszug einer Region, die in 1 durch gestrichelte Linien eingefasst ist.
3 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung von Komponenten eines Koppelmechanismus.
4 ist eine Schnittansicht, die in 2 entlang einer Linie IV-IV genommen ist.
5 ist eine erste Darstellung eines Betriebs des Koppelmechanismus.
6 ist eine zweite Darstellung des Betriebs des Koppelmechanismus.
7 ist eine dritte Darstellung des Betriebs des Koppelmechanismus.
8 ist eine schematische Perspektivdarstellung eines zweiten bewegbaren Abschnitts gemäß einer Ausführungsform.
9 ist eine schematische Schnittansicht eines Krümmungsabschnitts des zweiten bewegbaren Abschnitts in einem Zustand einer vorstehenden Position.
10 ist eine schematische Perspektivdarstellung eines zweiten bewegbaren Abschnitts gemäß einer Variante.

Beschreibung der Ausführungsformen
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden unten im Einzelnen in Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Spezifische Abmessungen, Materialien und numerische Werte, die in den Ausführungsformen beschrieben sind, sind lediglich Beispiele für ein besseres Verständnis und beschränken die vorliegende Offenbarung, sofern nicht anderweitig spezifiziert, nicht. In dieser Beschreibung und den Zeichnungen sind doppelte Erläuterungen für Elemente weggelassen, die im Wesentlichen die gleichen Funktionen und Konfigurationen haben, indem das gleiche Bezugszeichen vergeben ist. Ferner sind Elemente von den Figuren weggelassen, die nicht direkt auf die vorliegende Offenbarung bezogen sind.
1 ist eine schematische Schnittansicht eines Turboladers TC. Eine Richtung, die in 1 durch einen Pfeil L angegeben ist, ist als eine linke Seite des Turboladers TC erläutert. Eine Richtung, die in 1 durch einen Pfeil R angegeben ist, ist als eine rechte Seite des Turboladers TC erläutert. Ein Teil, der ein Verdichtergehäuse 100 (später beschrieben) in dem Turbolader TC aufweist, fungiert als eine Zentrifugalverdichter CC. Nachfolgend ist der Zentrifugalverdichter CC so erläutert, dass er durch ein Turbinenlaufrad 8 (später beschrieben) angetrieben wird. Der Zentrifugalverdichter CC ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann durch eine nicht beschriebene Kraftmaschine oder durch einen nicht beschriebenen Elektromotor angetrieben werden. Als solches kann der Zentrifugalverdichter CC in eine Vorrichtung eingebunden sein, die anders ist als der Turbolader TC, oder kann eine eigenständige Vorrichtung sein.
Wie in 1 gezeigt ist, weist der Turbolader TC einen Turboladerkörper 1 auf. Der Turboladerkörper 1 weist eine Lagergehäuse 2, ein Turbinengehäuse 4, ein Verdichtergehäuse (Gehäuse) 100 und einen Koppelmechanismus 200 auf. Einzelheiten des Koppelmechanismus 200 werden später beschrieben. Das Turbinengehäuse 4 ist durch eine Befestigungsschraube 3 mit einer linken Seite des Lagergehäuses 2 verbunden. Das Verdichtergehäuse 100 ist durch eine Befestigungsschraube 5 mit der rechten Seite des Lagergehäuses 2 verbunden.
Ein Aufnahmeloch 2a ist in Lagergehäuse 2 ausgebildet. Das Aufnahmeloch 2a geht durch das Lagergehäuse 2 in der Links-/Rechtsrichtung des Turboladers TC hindurch. Ein Lager 6 ist in dem Aufnahmeloch 2a angeordnet. In 1 ist ein vollständig schwimmendes Lager als ein Beispiel des Lagers 6 gezeigt. Das Lager 6 kann jedoch ein beliebiges anderes Radiallager wie etwa ein teilweise schwimmendes Lager oder ein Wälzlager sein. Ein Teil einer Welle 7 ist in dem Aufnahmeloch 2a angeordnet. Die Welle 7 ist durch das Lager 6 drehbar abgestützt. 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 ist zu der rechten Seite des Turbolader TC geöffnet. Der Einlass 10 ist mit einem Luftreiniger (nicht gezeigt) verbunden. Ein Diffusor-Strömungspfad 11 ist zwischen dem Lagergehäuse 2 und dem Verdichtergehäuse 100 ausgebildet. Der Diffusor-Strömungspfad 11 beaufschlagt Luft mit Druck. Der Diffusor-Strömungspfad 11 ist in einer Kreisringform von einer inneren Seite zu einer äußeren Seite in einer Radialrichtung der Welle 7 (Verdichterlaufrad 9) (nachfolgend vereinfacht als die Radialrichtung bezeichnet) ausgebildet. Der Diffusor-Strömungspfad 11 ist an einem radial inneren Teil über das Verdichterlaufrad 9 mit dem Einlass 10 verbunden.
Ein Verdichterschnecken-Strömungspfad 12 ist in dem Verdichtergehäuse 100 ausgebildet. Der Verdichterschnecken-Strömungspfad 12 ist in einer Kreisringform ausgebildet. Beispielsweise befindet sich der Verdichterschnecken-Strömungspfad 12 radial außerhalb des Verdichterlaufrads 9. Der Verdichterschnecken-Strömungspfad 12 ist mit einer Kraftmaschinenansaugung (nicht gezeigt) und dem Diffusor-Strömungspfad 11 verbunden. Beim Drehen des Verdichterlaufrads 9 wird Luft aus dem Einlass 10 in das Verdichtergehäuse 100 gesaugt. Die Ansaugluft wird beim Gehen durch Schaufeln des Verdichterlaufrads 9 mit Druck beaufschlagt und beschleunigt. Die mit Druck beaufschlagte und beschleunigte Luft wird in dem Diffusor-Strömungspfad 11 und dem Verdichterschnecken-Strömungspfad 12 mit Druck beaufschlagt. Die mit Druck beaufschlagte Luft strömt aus einem Abgabeanschluss (nicht gezeigt) aus und wird zu einer Kraftmaschinenansaugung geleitet.
Als solches weist der Turbolader TC den Zentrifugalverdichter CC auf. Der Zentrifugalverdichter CC weist das Verdichtergehäuse 100, das Verdichterlaufrad 9 und den Koppelmechanismus 200 (später beschrieben) auf.
Ein Auslass 13 ist in dem Turbinengehäuse 4 ausgebildet. Der Auslass 13 ist zu der linken Seite des Turboladers TC geöffnet. Der Auslass 13 ist mit einem Abgasreiniger (nicht gezeigt) verbunden. Ein Verbindungsströmungspfad 14 und ein Turbinenschnecken-Strömungspfad 15 sind in dem Turbinengehäuse 4 ausgebildet. Der Turbinenschnecken-Strömungspfad 15 befindet sich radial außerhalb des Turbinenlaufrads 8. Der Verbindungsströmungspfad 14 befindet sich zwischen dem Turbinenlaufrad 8 und dem Turbinenschnecken-Strömungspfad 15.
Der Turbinenschnecken-Strömungspfad 15 ist mit einem Gaseinlass (nicht gezeigt) verbunden. Abgas, das aus einem Kraftmaschinenabgaskrümmer (nicht gezeigt) abgegeben wird, wird zu dem Gaseinlass geleitet. Der Verbindungsströmungspfad 14 verbindet den Turbinenschnecken-Strömungsgrad 15 mit dem Auslass 13. Das Abgas, das aus dem Gaseinlass zu dem Turbinenschnecken-Strömungspfad 15 geleitet wird, geht durch den Verbindungströmungspfad 14 und Schaufeln des Turbinenlaufrads 8 zu dem Auslass 13. Das Abgas dreht das Turbinenlaufrad 8 beim dort Hindurchgehen.
Die Drehkraft des Turbinenlaufrads 8 wird über die Welle 7 zu dem Verdichterlaufrad 9 übertragen. Wie oben beschrieben ist, wird die Luft durch die Drehkraft des Verdichterlaufrads 9 mit Druck beaufschlagt und zu der Kraftmaschinenansaugung geleitet.
2 ist ein Auszug einer Region, die in 1 durch gestrichelte Linien eingefasst ist. Wie in 2 gezeigt ist, weist das Verdichtergehäuse 100 einen ersten Gehäuseabschnitt 110 und einen zweiten Gehäuseabschnitt 120 auf. Der erste Gehäuseabschnitt 110 befindet sich in 2 auf einer rechten Seite zu dem zweiten Gehäuseabschnitt 120 (eine Seite, die von dem Lagergehäuse 2 beabstandet ist). Der zweite Gehäuseabschnitt 120 ist mit dem Lagergehäuse 2 verbunden. Der erste Gehäuseabschnitt 110 ist mit dem zweiten Gehäuseabschnitt 120 verbunden.
Der erste Gehäuseabschnitt 110 hat im Wesentlichen eine Zylinderform. Ein Durchgangsloch 111 ist in dem ersten Gehäuseabschnitt 110 ausgebildet. Der erste Gehäuseabschnitt 110 weist auf einer Seite, die näher zu dem zweiten Gehäuseabschnitt 120 ist (damit verbunden ist) eine Endfläche 112 auf. Ferner weist der erste Gehäuseabschnitt 110 auf einer Seite, die von dem zweiten Gehäuseabschnitt 120 beabstandet ist, eine Endfläche 113 auf. Der Einlass 10 ist an der Endfläche 113 ausgebildet. Das Durchgangsloch 111 erstreckt sich entlang einer Drehachsenrichtung der Welle 7 (Verdichterlaufrad 9) (nachfolgend vereinfacht als die Drehachsenrichtung bezeichnet) von der Endfläche 112 zu der Endfläche 113 (Einlass 10). In anderen Worten geht das Durchgangsloch 111 in der Drehachsenrichtung durch den Gehäuseabschnitt 110 hindurch. Das Durchgangsloch 111 weist an der Endfläche 113 den Einlass 10 auf.
Das Durchgangsloch 111 weist einen Parallelbereich 111a und einen Verjüngungsbereich 111b auf. Der Parallelbereich 111a befindet sich bezüglich des Verjüngungsbereichs 111b näher zu der Endfläche 113. Ein Innendurchmesser des Parallelbereichs 111a ist im Wesentlichen konstant über die Drehachsenrichtung. Der Verjüngungsbereich 111b befindet sich bezüglich des Parallelbereichs 111a näher zu der Endfläche 112. Der Verjüngungsbereich 111b ist kontinuierlich mit dem Parallelabschnitt 111a. Ein Innendurchmesser des Verjüngungsbereichs 111b an der Position, die kontinuierlich mit dem Parallelabschnitt 111a ist, ist im Wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Parallelbereichs 111a. Der Innendurchmesser des Verjüngungsbereichs 111b nimmt ab, sowie er sich von dem Parallelbereich 111a entfernt (sowie er sich der Endfläche 112 nähert).
Eine Aussparung 112a ist an der Endfläche 112 ausgebildet. Die Aussparung 112a ist von der Endfläche 112 zu der Endfläche 113 vertieft. Die Aussparung 112a ist an einem Außenumfang der Endfläche 112 ausgebildet. Die Aussparung 112a hat beispielsweise bei Betrachtung von der Drehachsenrichtung im Wesentlichen eine Kreisringform.
Ferner ist an der Endfläche 112 eine Aufnahmekammer AC ausgebildet. In dem ersten Gehäuseabschnitt 110 ist die Aufnahmekammer AC an einer Position ausgebildet, die sich bezüglich einer Vorderkante von Schaufeln des Verdichterlaufrads 9 näher zu dem Einlass 10 befindet. Die Aufnahmekammer AC weist eine Aufnahmenut 112b, ein Lagerloch 112d und ein Aufnahmeloch 115 auf, welche später beschrieben werden.
Die Aufnahmenut 112b ist an der Endfläche 112 ausgebildet. Die Aufnahmenut 112b befindet sich zwischen der Aussparung 112a und dem Durchgangsloch 111. Die Aufnahmenut 112b ist von der Endfläche 112 zu der Endfläche 113 hin vertieft. Die Aufnahmenut 112b hat beispielsweise bei Betrachtung von der Drehachsenrichtung im Wesentlichen eine Kreisringform. Die Aufnahmenut 112b ist an einem radial inneren Teil mit dem Durchgangsloch 111 verbunden.
Die Lagerlöcher 112d sind in der Aufnahmenut 112b an einer Wandfläche 112c (der Aufnahmekammer gegenüberliegende Fläche) auf einer Seite der Endfläche 113 ausgebildet. Die Lagerlöcher 112d erstrecken sich in der Drehachsenrichtung von der Wandfläche 112c zu der Endfläche 113. Zwei Lagerlöcher 112d sind in der Drehrichtung der Welle 7 (Verdichterlaufrad 9) (nachfolgend vereinfacht als die Drehrichtung oder Umfangsrichtung bezeichnet) voneinander beabstandet. Die zwei Lagerlöcher 112d sind an Positionen angeordnet, die in der Drehrichtung um 180 Grad voneinander beabstandet sind.
Ein Durchgangsloch 121 ist in dem zweiten Gehäuseabschnitt 120 ausgebildet. Der zweite Gehäuseabschnitt 120 weist auf einer Seite, die benachbart zu dem ersten Gehäuseabschnitt 110 ist (damit verbunden ist), eine Endfläche 122 auf. Ferner weist der zweite Gehäuseabschnitt 120 auf einer Seite, die von dem ersten Gehäuseabschnitt 110 beabstandet ist (eine Seite, die mit dem Lagergehäuse 2 verbunden ist), eine Endfläche 123 auf. Das Durchgangsloch 121 erstreckt sich entlang der Drehachsenrichtung von der Endfläche 122 zu der Endfläche 123. In anderen Worten geht das Durchgangsloch 121 in der Drehachsenrichtung durch den zweiten Gehäuseabschnitt 120 hindurch.
Ein Innendurchmesser des Durchgangslochs 121 an einem Ende, das näher zu der Endfläche 122 ist, ist im Wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Durchgangslochs 111 an dem Ende, das näher zu der Endfläche 112 ist. Ein Statorabschnitt 121a ist an einer Innenwand des Durchgangslochs 121 ausgebildet. Der Statorabschnitt 121a ist dem Verdichterlaufrad 9 von der radialen Außenseite zugewandt. Ein Außendurchmesser des Verdichterlaufrads 9 nimmt zu, sowie er sich von der Vorderkante LE der Schaufeln des Verdichterlaufrads 9 entfernt. Der Innendurchmesser des Statorbereichs 121a nimmt zu, sowie er sich von der Endfläche 122 entfernt (sowie er sich der Endfläche 123 nähert).
Eine Aufnahmenut 122a ist an der Endfläche 122 ausgebildet. Die Aufnahmenut 122a ist von der Endfläche 122 zu der Endfläche 123 hin vertieft. Die Aufnahmenut 122a hat beispielsweise bei Betrachtung von der Drehachsenrichtung im Wesentlichen eine Kreisringform. Der Gehäuseabschnitt 110 ist in die Aufnahmenut 122a eingesetzt. Die Endfläche 112 des ersten Gehäuseabschnitts 110 ist in der Aufnahmenut 122a in Kontakt mit einer Wandfläche 122b auf einer Seite der Endfläche 123. Die Aufnahmekammer AC ist zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt 110 (Wand 112c) und dem zweiten Gehäuseabschnitt 120 (Wandfläche 122b) ausgebildet.
Das Durchgangsloch 111 des ersten Gehäuseabschnitts 110 und das Durchgangsloch 121 des zweiten Gehäuseabschnitts 120 definieren einen Ansaugströmungspfad 130. In anderen Worten ist der Ansaugströmungspfad 130 in dem Verdichtergehäuse 100 ausgebildet. Der Ansaugströmungspfad 130 erstreckt sich von dem Luftreiniger (nicht gezeigt) über den Einlass 10 zu dem Diffusor-Strömungspfad 11. Eine Seite des Luftreinigers (Seite des Einlasses 10) des Ansaugströmungspfads 130 wird als eine stromaufwärtige Seite in einer Strömung der Ansaugluft bezeichnet und eine Seite des Diffusor-Strömungspfads 11 des Ansaugströmungspfads 130 wird als eine stromabwärtige Seite in einer Strömung der Ansaugluft bezeichnet.
Das Verdichterlaufrad 9 ist in dem Ansaugströmungspfad 130 angeordnet. In einem Querschnitt, der senkrecht zu der Drehachsenrichtung ist, hat der Ansaugströmungspfad 130 (Durchgangslöcher 111, 121) beispielsweise eine Kreisform um die Drehachse des Verdichterlaufrads 9. Die Querschnittsform des Ansaugströmungspfads 130 ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann beispielsweise elliptisch sein.
Ein Dichtungsmittel (nicht gezeigt) ist in der Aussparung 112a des ersten Gehäuseabschnitts 110 angeordnet. Das Dichtungsmittel verringert eine Strömungsrate von Luft, die zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt 110 und dem zweiten Gehäuseabschnitt 120 hindurchgeht. Die Aussparung 112a und das Dichtungsmittel sind jedoch nicht wesentlich.
3 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung von Komponenten des Koppelmechanismus 200. In 3 ist von dem Verdichtergehäuse 100 nur der erste Gehäuseabschnitt 110 gezeigt. Wie in 3 gezeigt ist, weist der Koppelmechanismus 200 den ersten Gehäuseabschnitt 110, einen ersten bewegbaren Abschnitt 210, einen zweiten bewegbaren Abschnitt 220, einen Verbindungsabschnitt 230 und eine Stange 240 auf. In der Drehachsenrichtung ist der Koppelmechanismus 200 bezüglich des Verdichterlaufrads 9 näher zu dem Einlass 10 (auf der stromaufwärtigen Seite) in dem Ansaugströmungspfad 130 angeordnet.
Der erste bewegbare Abschnitt 210 ist in der Aufnahmenut 112b (Aufnahmekammer AC) angeordnet. Insbesondere ist der erste bewegbare Abschnitt 210 in der Drehachsenrichtung zwischen der Wandfläche 112c der Aufnahmenut 112b und der Wandfläche 122b der Aufnahmenut 122a angeordnet (siehe 2).
Der erste bewegbare Abschnitt 210 hat eine Ansauganströmfläche S1, eine Ansaugabströmfläche S2, eine radial äußere Fläche S3 und eine radial innere Fläche S4. Bei dem ersten bewegbaren Abschnitt 210 ist die Ansauganströmfläche S1 eine Fläche auf der stromaufwärtigen Seite in der Strömung der Ansaugluft (stromaufwärtige Seite in dem Ansaugströmungspfad 130). Bei dem ersten bewegbaren Abschnitt 210 ist die Ansaugabströmfläche S2 eine Fläche auf der stromabwärtigen Seite in der Strömung der Ansaugluft (stromabwärtige Seite in dem Ansaugströmungspfad 130). Bei dem ersten bewegbaren Abschnitt 210 ist die radial äußere Fläche S3 eine Fläche auf einer äußeren Seite in der Radialrichtung des Verdichterlaufrads 9 (siehe 2). Bei dem ersten bewegbaren Abschnitt 210 ist die radial innere Fläche S4 eine Fläche auf einer inneren Seite in der Radialrichtung des Verdichterlaufrads 9.
Der erste bewegbare Abschnitt 210 weist einen Körperabschnitt B1 auf. Der Körperabschnitt B1 weist einen Krümmungsabschnitt 211 und einen Armabschnitt 212 auf. Der Krümmungsabschnitt 211 erstreckt sich in der Umfangsrichtung des Verdichterlaufrads 9. Der Krümmungsabschnitt 211 hat im Wesentlichen eine halbkreisartige Bogenform. Der Krümmungsabschnitt 211 weist in Umfangsrichtung eine erste und eine zweite Endfläche 211a und 211b auf, die sich parallel zu der Radialrichtung und der Drehachsenrichtung erstrecken. Die erste und die zweite Endfläche 211a und 211b können jedoch bezüglich der Radialrichtung und der Drehachsenrichtung geneigt sein.
Der Armabschnitt 212 ist an der ersten Endfläche 211a des Krümmungsabschnitts 211 vorgesehen. Der Armabschnitt 212 erstreckt sich von der radial äußeren Fläche S3 des Krümmungsabschnitts 211 radial auswärts. Ferner erstreckt sich der Armabschnitt 212 in einer Richtung, die zu der Radialrichtung (zu dem zweiten bewegbaren Abschnitt 220) geneigt ist.
Der zweite bewegbare Abschnitt 220 ist in der Aufnahmenut 112b (Aufnahmekammer AC) angeordnet. Insbesondere ist der zweite bewegbare Abschnitt 220 in der Drehachsenrichtung zwischen der Wandfläche 112c der Aufnahmenut 112b und der Wandfläche 122b der Aufnahmenut 122a angeordnet (siehe 2).
Der zweite bewegbare Abschnitt 220 weist eine Ansauganströmfläche S1, eine Ansaugabströmfläche S2, eine radial äußere Fläche S3 und eine radial innere Fläche S4 auf. Bei dem zweiten bewegbaren Abschnitt 220 ist die Ansauganströmfläche S1 eine Fläche auf der stromaufwärtigen Seite in der Strömung der Ansaugluft (stromaufwärtige Seite in dem Ansaugströmungspfad 130). Bei dem zweiten bewegbaren Abschnitt 220 ist die Ansaugabströmfläche S2 eine Fläche auf der stromabwärtigen Seite in der Strömung der Ansaugluft (stromabwärtige Seite in dem Ansaugströmungspfad 130). Bei dem zweiten bewegbaren Abschnitt 220 ist die radial äußere Fläche S3 eine Fläche auf einer äußeren Seite in der Radialrichtung des Verdichterlaufrads 9 (2). Bei dem zweiten bewegbaren Abschnitt 220 ist die radial innere Fläche S4 eine Fläche auf einer inneren Seite in der Radialrichtung des Verdichterlaufrads 9.
Der zweite bewegbare Abschnitt 220 weist einen Körperabschnitt B2 auf. Der Körperabschnitt B2 weist einen Krümmungsabschnitt 221 und einen Armabschnitt 222 auf. Der Krümmungsabschnitt 221 erstreckt sich in der Umfangsrichtung des Verdichterlaufrads 9. Der Krümmungsabschnitt 221 hat im Wesentlichen eine halbkreisartige Bogenform. Der Krümmungsabschnitt 221 weist in Umfangsrichtung eine erste und eine zweite Endfläche 221a und 221b auf, die sich parallel zu der Radialrichtung und der Drehachsenrichtung erstrecken. Die erste und die zweite Endfläche 221a und 221b können jedoch bezüglich der Radialrichtung und der Drehachsenrichtung geneigt sein.
Der Armabschnitt 222 ist an der ersten Endfläche 221a des Krümmungsabschnitts 221 vorgesehen. Der Armabschnitt 222 erstreckt sich von der radial äußeren Fläche S3 des Krümmungsabschnitts 221 radial auswärts. Ferner erstreckt sich der Armabschnitt 222 in einer Richtung, die zu der Radialrichtung (zu dem ersten bewegbaren Abschnitt 210) geneigt ist.
Der Krümmungsabschnitt 211 ist dem Krümmungsabschnitt 221 über ein Drehzentrum des Verdichterlaufrads 9 (Ansaugströmungspfad 130) zugewandt. Die erste Endfläche 211a des Krümmungsabschnitts 211 ist der zweiten Endfläche 221b des Krümmungsabschnitts 221 in Umfangsrichtung zugewandt. Die zweite Endfläche 211b der Krümmung 211 ist der zweiten Endfläche 221b der Krümmung 221 in Umfangsrichtung zugewandt. Der erste bewegbare Abschnitt 210 und der zweite bewegbare Abschnitt 220 sind so konfiguriert, dass die Krümmungsabschnitte 211 und 221 in der Radialrichtung bewegbar sind, wie später im Einzelnen beschrieben ist.
Der Verbindungabschnitt 230 ist mit dem ersten bewegbaren Abschnitt 210 und dem zweiten bewegbaren Abschnitt 220 verbunden. Der Verbindungsabschnitt 230 befindet sich bezüglich des ersten bewegbaren Abschnitts 210 und des zweiten bewegbaren Abschnitts 220 näher zu dem Einlass 10. Der Verbindungsabschnitt 230 hat im Wesentlichen eine Bogenform. Ein erstes Lagerloch 231 ist an einem Ende des Verbindungsabschnitts 230 in der Umfangsrichtung ausgebildet und ein zweites Lagerloch 232 ist an dem anderen Ende ausgebildet. Bei dem Verbindungsabschnitt 230 sind das erste Lagerloch 231 und das zweite Lagerloch 232 an einer Endfläche 233 geöffnet, die näher zu dem ersten bewegbaren Abschnitt 210 und dem zweiten bewegbaren Abschnitt 220 ist. Das erste Lagerloch 231 und das zweite Lagerloch 232 erstrecken sich in der Drehachsenrichtung. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind das erste Lagerloch 231 und das zweite Lagerloch 232 als Sacklöcher ausgebildet. Das erste Lagerloch 231 und das zweite Lagerloch 232 können jedoch durch den Verbindungsabschnitt 230 in der Drehachsenrichtung hindurchgehen.
Eine Stangenverbindung 234 ist bei dem Verbindungsabschnitt 230 zwischen dem ersten und dem zweiten Lagerloch 232 ausgebildet. Bei dem Verbindungsabschnitt 230 ist die Stangenverbindung 234 an einer Endfläche 235 ausgebildet, die entgegengesetzt zu dem ersten bewegbaren Abschnitt 210 und dem zweiten bewegbaren Abschnitt 220 ist. Die Stangenverbindung 234 steht von der Endfläche 235 in der Drehachsenrichtung vor. Die Stangenverbindung 234 hat beispielsweise im Wesentlichen eine Zylinderform.
Eine Stange 240 hat im Wesentlichen eine Zylinderform. Ein ebener Abschnitt 241 ist an einem Ende der Stange 240 ausgebildet und eine Verbindung 243 ist an dem anderen Ende ausgebildet. Der ebene Abschnitt 241 erstreckt sich in einer Ebenenrichtung, die im Wesentlichen senkrecht zu der Drehachsenrichtung ist. Der ebene Abschnitt 241 weist ein Lagerloch 242 auf. Das Lagerloch 242 erstreckt sich in der Drehachsenrichtung. Die Verbindung 243 weist ein Verbindungsloch 243a auf. Die Verbindung 243 (Verbindungsloch 243a) ist mit einem Stellglied (später beschrieben) verbunden. Das Lagerloch 242 kann beispielsweise ein Langloch sein, dessen Länge in einer Richtung, die senkrecht zu der Drehachsenrichtung und einer Achsenrichtung der Stange 240 ist, länger als eine Länge in der Achsenrichtung der Stange 240 ist.
Ein großdurchmessriger Stangenabschnitt 244 und zwei kleindurchmessrige Stangenabschnitte 245 sind zwischen dem ebenen Abschnitt 241 und dem Verbindungsabschnitt 243 der Stange 240 ausgebildet. Der großdurchmessrige Stangenabschnitt 244 ist zwischen den zwei kleindurchmessrigen Stangenabschnitten 245 angeordnet. Zwischen den zwei kleindurchmessrigen Stangenabschnitten 245 verbindet der kleindurchmessrige Stangenabschnitt 245, der näher zu dem ebenen Abschnitt 241 ist, den großdurchmessrigen Stangenabschnitt 244 mit dem ebenen Abschnitt 241. Zwischen den zwei kleindurchmessrigen Stangenabschnitten 245 verbindet der kleindurchmessrige Stangenabschnitt 245, der näher zu der Verbindung 243 ist, den großdurchmessrigen Stangenabschnitt 244 mit der Verbindung 243. Ein Außendurchmesser des großdurchmessrigen Stangenabschnitts 244 ist größer als Außendurchmesser der zwei kleindurchmessrigen Stangenabschnitte 245.
Der erste Gehäuseabschnitt 110 weist ein Einsetzloch 114 auf. Ein Ende 114a des Einsetzlochs 114 ist zu der Außenseite des ersten Gehäuseabschnitts 110 geöffnet. Das Einsetzloch 114 erstreckt sich beispielsweise in einer Richtung, die senkrecht zu der Drehachsenrichtung ist. Das Einsetzloch 114 befindet sich radial außerhalb des Durchgangslochs 111 (Ansaugströmungspfad 130). Der ebene Abschnitt 241 der Stange 240 ist in das Einsetzloch 114 eingesetzt. Der großdurchmessrige Stangenabschnitt 244 ist durch eine Innenwand des Einsetzlochs 114 geführt. Die Stange 240 ist bezüglich Bewegungen beschränkt, die anders als in einer Mittelachsenrichtung des Einsetzlochs 114 (Mittelachsenrichtung der Stange 240) sind.
Das Aufnahmeloch 115 ist in dem ersten Gehäuseabschnitt 110 ausgebildet. Das Aufnahmeloch 115 ist an der Wandfläche 112c der Aufnahmenut 112b geöffnet. Das Aufnahmeloch 115 ist von der Wandfläche 112c zu dem Einlass 10 hin vertieft. Das Aufnahmeloch 115 befindet sich auf einer Seite, die bezüglich des Einsetzlochs 114 von dem Einlass 10 beabstandet ist (auf einer Seite, die näher zu dem zweiten Gehäuseabschnitt 120 ist). Das Aufnahmeloch 115 hat bei Betrachtung von der Drehachsenrichtung im Wesentlichen eine Bogenform. Das Aufnahmeloch 115 erstreckt sich in Umfangsrichtung länger als der Verbindungsabschnitt 230. Das Aufnahmeloch 115 ist in Umfangsrichtung von dem Lagerloch 112d beabstandet.
Ein Verbindungsloch 116 ist in dem ersten Gehäuseabschnitt 110 ausgebildet. Das Verbindungsloch 116 verbindet das Einsetzloch 114 mit dem Aufnahmeloch 115. Das Verbindungsloch 116 ist in Umfangsrichtung im Wesentlichen in einem mittleren Abschnitt des Aufnahmelochs 115 ausgebildet. Das Verbindungsloch 116 ist beispielsweise ein Langloch, das sich im Wesentlichen parallel zu einer Erstreckungsrichtung des Einsetzlochs 114 erstreckt. Eine Breite in einer Längsrichtung (Erstreckungsrichtung) des Verbindungslochs 116 ist größer als eine Breite in einer Breitenrichtung (eine Richtung, die senkrecht zu der Erstreckungsrichtung ist). Die Breite in der Breitenrichtung des Einsetzlochs 114 ist größer als ein Außendurchmesser der Stangenverbindung 234 des Verbindungsabschnitts 230.
Der Verbindungsabschnitt 230 ist in dem Aufnahmeloch 115 (Aufnahmekammer AC) aufgenommen. Als solches sind der erste bewegbare Abschnitt 210, der zweite bewegbare Abschnitt 220 und der Verbindungsabschnitt 230 in der Aufnahmekammer AC angeordnet, die in dem ersten Gehäuseabschnitt 110 ausgebildet ist. Das Aufnahmeloch 115 ist in der Umfangsrichtung länger und in der Radialrichtung breiter als der Verbindungsabschnitt 230. Daher kann sich der Verbindungsabschnitt 230 in der Ebenenrichtung, die senkrecht zu der Drehachsenrichtung ist, innerhalb des Aufnahmelochs 115 bewegen.
Die Stangenverbindung 234 ist durch das Verbindungsloch 116 in das Einsetzloch 114 eingesetzt. Der ebene Abschnitt 241 der Stange 240 ist in das Einsetzloch 114 eingesetzt. Das Lagerloch 242 des ebenen Abschnitts 241 ist dem Verbindungsloch 116 zugewandt. Die Stangenverbindung 234 ist in das Lagerloch 242 eingesetzt (damit verbunden). Die Stangenverbindung 234 ist durch das Lagerloch 242 abgestützt.
4 ist eine Schnittansicht, die in 2 entlang einer Linie IV-IV genommen ist. Wie in gestrichelten Linien in 4 gezeigt ist, weist der erste bewegbare Abschnitt 210 einen Verbindungswellenabschnitt 213 und einen Drehwellenabschnitt 214 auf. Bei dem ersten bewegbaren Abschnitt 210 stehen der Verbindungswellenabschnitt 213 und der Drehwellenabschnitt 214 von der Ansauganströmfläche S1 (siehe 2), die der Wandfläche 112c zugewandt ist, in der Drehachsenrichtung vor. Der Verbindungswellenabschnitt 213 und der Drehwellenabschnitt 214 erstrecken sich rückwärts von der Zeichenebene in 4. Der Drehwellenabschnitt 214 erstreckt sich parallel zu dem Verbindungswellenabschnitt 213 Der Verbindungswellenabschnitt 213 und der Drehwellenabschnitt 214 haben im Wesentlichen eine Zylinderform.
Ein Außendurchmesser des Verbindungswellenabschnitts 213 ist kleiner als ein Innendurchmesser des ersten Lagerlochs 231 des Verbindungsabschnitts 230. Der Verbindungswellenabschnitt 213 ist in das erste Lagerloch 231 eingesetzt. Der Verbindungswellenabschnitt 213 ist durch das erste Lagerloch 231 drehbar abgestützt. Ein Außendurchmesser des Drehwellenabschnitts 214 ist kleiner als ein Innendurchmesser des Lagerlochs 112d des ersten Gehäuseabschnitts 110. Zwischen den zwei Lagerlöchern 112d ist der Drehwellenabschnitt 214 in das Lagerloch 112d eingesetzt, das sich auf einer in Vertikalrichtung oberen Seite (näher zu der Stange 240) befindet. Der Drehwellenabschnitt 214 ist durch das Lagerloch 112d drehbar abgestützt.
Der zweite bewegbare Abschnitt 220 weist einen Verbindungswellenabschnitt 223 und einen Drehwellenabschnitt 224 auf. Bei dem zweiten bewegbaren Abschnitt 220 stehen der Verbindungswellenabschnitt 223 und der Drehwellenabschnitt 224 von der Ansauganströmfläche S1 (siehe 2), die der Wandfläche 112c zugewandt ist, in der Drehachsenrichtung vor. Der Verbindungswellenabschnitt 223 und der Drehwellenabschnitt 224 erstrecken sich rückwärts von der Zeichenebene in 4. Der Drehwellenabschnitt 224 erstreckt sich parallel zu dem Verbindungsabschnitt 223. Der Verbindungswellenabschnitt 223 und der Drehwellenabschnitt 224 haben im Wesentlichen eine Zylinderform.
Ein Außendurchmesser des Verbindungswellenabschnitts 223 ist kleiner als ein Innendurchmesser des zweiten Lagerlochs 232 des Verbindungsabschnitts 230. Der Verbindungswellenabschnitt 223 ist in das zweite Lagerloch 232 eingesetzt. Der Verbindungswellenabschnitt 223 ist durch das zweite Lagerloch 232 drehbar abgestützt. Ein Außendurchmesser des Drehwellenabschnitts 224 ist kleiner als ein Innendurchmesser des Lagerlochs 112d. Zwischen den zwei Lagerlöchern 112d ist der Drehwellenabschnitt 224 in das Lagerloch 112d eingesetzt, das sich auf einer in Vertikalrichtung unteren Seite (von der Stange 240 beabstandet) befindet. Der Drehwellenabschnitt 224 ist durch das Lagerloch 112d drehbar abgestützt.
Dementsprechend weist der Koppelmechanismus 200 eine Vier-Stangen-Kopplung auf. Die vier Koppelelemente (Knotenpunkte) sind der erste bewegbare Abschnitt 210, der zweite bewegbare Abschnitt 220, der erste Gehäuseabschnitt 110 und der Verbindungsabschnitt 230. Da der Koppelmechanismus 200 die Vier-Stangen-Kopplung aufweist, ist er eine beschränkte Kette und hat einen Freiheitsgrad, wodurch es vereinfacht wird, zu steuern.
5 ist eine erste Darstellung eines Betriebs des Koppelmechanismus 200. In den folgenden 5, 6 und 7 ist der Koppelmechanismus 200 von dem Einlass 10 betrachtet. Wie in 5 gezeigt ist, ist ein Ende einer Antriebswelle 251 eines Stellglieds 250 mit der Verbindung 243 der Stange 240 verbunden.
Bei der in 5 gezeigten Anordnung sind der erste bewegbare Abschnitt 210 und der zweite bewegbare Abschnitt 220 in Kontakt miteinander. Wie in 2 und 4 gezeigt ist, steht der Vorsprung 215, der ein radial innerer Teil des ersten bewegbaren Abschnitts 210 ist, in den Ansaugströmungspfad 130 vor (ist dorthin freigelegt). Der Vorsprung 225, der ein radial innerer Teil des zweiten bewegbaren Abschnitts 220 ist, steht in den Ansaugströmungspfad 130 vor (ist dorthin freigelegt). Die Positionen des ersten bewegbaren Abschnitts 210 und des zweiten bewegbaren Abschnitts 220 in diesem Zustand werden als eine vorstehende Position (oder eine Drosselungsposition) bezeichnet.
Wie in 5 gezeigt ist, sind in der vorstehenden Position Umfangsenden 215a, 215b des Vorsprungs 215 entsprechend in Kontakt mit Umfangsenden 225a, 225b des Vorsprungs 225. Der Vorsprung 215 und der Vorsprung 225 bilden ein Kreisringloch 260 aus. Ein Innendurchmesser des Kreisringlochs 260 ist kleiner als ein Innendurchmesser des Ansaugströmungspfads 130 an einer Position, wo die Vorsprünge 215 und 225 vorstehen. Beispielsweise ist der Innendurchmesser des Kreisringlochs 260 an beliebigen Stellen kleiner als der Innendurchmesser des Ansaugströmungspfads 130.
6 ist eine zweite Darstellung des Betriebs des Koppelmechanismus 200. 7 ist eine dritte Darstellung des Betriebs des Koppelmechanismus 200. Das Stellglied 250 bewegt die Stange 240 linear in einer Richtung, die die Drehachsenrichtung kreuzt (Aufwärts-/Abwärtsrichtung in 6 und 7). In den 6 und 7 bewegt sich die Stange 240 von der in 5 gezeigten Position aufwärts. Bezüglich der in 5 gezeigten Position ist der Bewegungsbetrag der Stange 240 in der in 7 gezeigten Position größer als in der in 6 gezeigten Position.
Beim Bewegen der Stange 240 bewegt sich der Verbindungsabschnitt 230 in 6 und 7 über die Stangenverbindung 234 aufwärts. In diesem Zustand kann der Verbindungsabschnitt 230 um die Stangenverbindung 234 drehen. Ferner hat der Innendurchmesser des Lagerlochs 242 ein geringfügiges Spiel bezüglich des Außendurchmesser der Stangenverbindung 234. Daher kann sich der Verbindungsabschnitt 230 in der Ebenenrichtung, die senkrecht zu der Drehachsenrichtung ist, geringfügig bewegen.
Wie oben erwähnt ist, weist der Koppelmechanismus 200 die Vier-Stangen-Kopplung auf. Der Verbindungsabschnitt 230, der erste bewegbare Abschnitt 210 und der zweite bewegbare Abschnitt 220 zeigen bezüglich des ersten Gehäuseabschnitts 110 ein Verhalten von einem Freiheitsgrad. Insbesondere dreht der Verbindungsabschnitt 230 beim geringfügigen Bewegen in der Links-/Rechtsrichtung in 6 und 7 innerhalb des oben beschriebenen Toleranzbereichs geringfügig im Gegenuhrzeigersinn.
Bei dem ersten bewegbaren Abschnitt 210 ist der Drehwellenabschnitt 214 durch den ersten Gehäuseabschnitt 110 abgestützt. Der Drehwellenabschnitt 214 ist bezüglich der Bewegung in der Ebenenrichtung beschränkt, die senkrecht zu der Drehachsenrichtung ist. Der Verbindungswellenabschnitt 213 ist durch den Verbindungsabschnitt 230 abgestützt. Da die Bewegung des Verbindungsabschnitts 230 ermöglicht ist, ist der Verbindungswellenabschnitt 213 in der Ebenenrichtung bewegbar, die senkrecht zu der Drehachsenrichtung ist. Im Ergebnis dreht der erste bewegbare Abschnitt 210 beim Bewegen des Verbindungsabschnitt 230 in einer Uhrzeigersinn-Richtung in 6 und 7 um den Drehwellenabschnitt 214.
In ähnlicher Weise ist bei dem zweiten bewegbaren Abschnitt 220 der Drehwellenabschnitt 224 durch den ersten Gehäuseabschnitt 110 abgestützt. Der Drehwellenabschnitt 224 ist bezüglich der Bewegung in der Ebenenrichtung beschränkt, die senkrecht zu der Drehachsenrichtung ist. Der Verbindungswellenabschnitt 223 ist durch den Verbindungsabschnitt 230 abgestützt. Da die Bewegung des Verbindungsabschnitts 230 ermöglicht ist, ist der Verbindungswellenabschnitt 223 in der Ebenenrichtung bewegbar, die senkrecht zu der Drehachsenrichtung ist. Im Ergebnis dreht der zweite bewegbare Abschnitt 220 beim Bewegen des Verbindungsabschnitts 230 in einer Uhrzeigersinn-Richtung in 6 und 7 um den Drehwellenabschnitt 224.
Als solches bewegen sich der erste bewegbare Abschnitt 210 und der zweite bewegbare Abschnitt 220 in der Reihenfolge von 6 und 7 in Richtungen, die voneinander beabstandet sind. Die Vorsprünge 215, 225 bewegen sich zu einer Position (zurückgezogene Position), die radial außerhalb der vorstehenden Position ist. In der zurückgezogenen Position sind die Vorsprünge 215, 225 beispielsweise bündig mit der Innenwandfläche des Ansaugströmungspfads 130 oder radial außerhalb der Innenwandfläche des Ansaugströmungspfads 130 positioniert. Beim Bewegen von der zurückgezogenen Position zu der vorstehenden Position nähern sich der erste bewegbare Abschnitt 210 und der zweite bewegbare Abschnitt 220 in der Reihenfolge von 7, 6 und 5 und berühren einander. Als solches werden der erste bewegbare Abschnitt 210 und der zweite bewegbare Abschnitt 220 entsprechend dem Drehwinkel um die Drehwellenabschnitte 214, 224 zwischen der vorstehenden Position und der zurückgezogenen Position umgestellt.
Dementsprechend sind der erste bewegbare Abschnitt 210 und der zweite bewegbare Abschnitt 220 konfiguriert, zwischen der vorstehenden Position, in der der erste bewegbare Abschnitt 210 und der zweite bewegbare Abschnitt 220 in den Ansaugströmungspfad 130 vorstehen, und der zurückgezogenen Position bewegbar zu sein, in der der erste bewegbare Abschnitt 210 und der zweite bewegbare Abschnitt 220 nicht in den Ansaugströmungspfad 130 hinein freigelegt sind (nicht dorthin vorstehen). In dieser Ausführungsform bewegen sich der erste bewegbare Abschnitt 210 und der zweite bewegbare Abschnitt 220 in der Radialrichtung des Verdichterlaufrads 9. Der erste bewegbare Abschnitt 210 und der zweite bewegbare Abschnitt 220 sind jedoch nicht darauf beschränkt und können sich um die Drehachse des Verdichterlaufrads 9 (in der Umfangsrichtung) drehen. Beispielsweise können der erste bewegbare Abschnitt 210 und der zweite bewegbare Abschnitt 220 Verschlussblenden sein, die zwei oder mehr Blenden aufweisen.
Wenn der erste bewegbare Abschnitt 210 und der zweite bewegbare Abschnitt 220 in der zurückgezogenen Position sind und nicht in den Ansaugströmungspfad 130 vorstehen (nachfolgend auch als ein Zustand einer zurückgezogenen Position bezeichnet), kann ein Druckverlust der Ansaugluft verringert werden, die in dem Ansaugströmungspfad 130 strömt.
Wie in 2 gezeigt ist, sind die Vorsprünge 215, 225 des ersten bewegbaren Abschnitts 210 und des zweiten bewegbaren Abschnitts 220 in der vorstehenden Position in dem Ansaugströmungspfad 130 angeordnet. Wenn der erste bewegbare Abschnitt 210 und der zweite bewegbare Abschnitt 220 in der vorstehenden Position sind, ist die Querschnittsfläche des Ansaugströmungspfads 130 verringert.
Beim Abnehmen der Strömungsrate der Luft, die in das Verdichterlaufrad 9 strömt, kann die durch das Verdichterlaufrad 9 verdichtete Luft rückwärts in dem Ansaugströmungspfad 130 strömen (d. h., die Luft strömt von der stromabwärtigen Seite zu der stromaufwärtigen Seite).
Wie in 2 gezeigt ist, befinden sich die Vorsprünge 215, 225 radial innerhalb des äußersten Endes der Vorderkante LE des Verdichterlaufrads 9, wenn sich der erste bewegbare Abschnitt 210 und der zweite bewegbare Abschnitt 220 in der vorstehenden Position befinden (nachfolgend auch als ein Zustand einer vorstehenden Position bezeichnet). Im Ergebnis ist die Luft, die rückwärts in dem Ansaugströmungspfad 130 strömt, durch die Vorsprünge 215, 225 blockiert.
Dementsprechend können der erste bewegbare Abschnitt 210 und der zweite bewegbare Abschnitt 220 die Luft darin hemmen, rückwärts in dem Ansaugströmungspfad 130 zu strömen.
Da ferner die Querschnittsfläche des Ansaugströmungspfads 130 verringert ist, ist die Strömungsgeschwindigkeit der in das Verdichterlaufrad 9 strömenden Luft erhöht. Im Ergebnis kann ein Pumpen in dem Zentrifugalverdichter CC gehemmt werden. In anderen Worten kann der Zentrifugalverdichter CC der vorliegenden Ausführungsform den Betriebsbereich des Zentrifugalverdichters CC zu der Region einer kleineren Strömungsrate hin erweitern, indem der Zustand der vorstehenden Position ausgebildet wird.
Als solches sind der erste bewegbare Abschnitt 210 und der zweite bewegbare Abschnitt 220 als Drosselungsabschnitte konfiguriert, die den Ansaugströmungspfad 130 drosseln. In anderen Worten ist der Koppelmechanismus 200 bei der vorliegenden Ausführungsform als ein Drosselungsmechanismus konfiguriert, der den Ansaugströmungspfad 130 drosselt. Der erste bewegbare Abschnitt 210 und der zweite bewegbare Abschnitt 220 können die Querschnittsfläche des Ansaugströmungspfads 130 ändern, indem der Koppelmechanismus 200 betätigt wird.
Der erste bewegbare Abschnitt 210 und der zweite bewegbare Abschnitt 220 können aus einem Harzmaterial gemacht sein, um das Gewicht des Koppelmechanismus 200 zu verringern. Beispielsweise können der erste bewegbare Abschnitt 210 und der zweite bewegbare Abschnitt 220 durch Spritzgießen ausgebildet sein. Wenn der erste bewegbare Abschnitt 210 und der zweite bewegbare Abschnitt 220 durch Spritzgießen ausgebildet sind, können der erste bewegbare Abschnitt 210 und der zweite bewegbare Abschnitt 220 eine Einfallstelle (Einsackstelle) oder eine Krümmung aufweisen. Falls der erste bewegbare Abschnitt 210 und der zweite bewegbare Abschnitt 220 eine Einfallstelle oder eine Krümmung aufweisen, können der erste bewegbare Abschnitt 210 und der zweite bewegbare Abschnitt 220 andere Komponenten oder Wandflächen beeinträchtigen, was zu einer Fehlfunktion führt.
Dementsprechend weist der Koppelmechanismus 200 der vorliegenden Ausführungsform in dem ersten bewegbaren Abschnitt 210 Nuten 310 auf, wie in 4 durch Strichpunktlinien angegeben ist. Der Koppelmechanismus 200 weist zudem in dem zweiten bewegbaren Abschnitt 220 Nuten 320 auf. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind der erste bewegbare Abschnitt 210 und der zweite bewegbare Abschnitt 220 aus einem Harzmaterial gemacht. Die Nuten 310, 320 sind ausgebildet, wenn der erste bewegbare Abschnitt 210 und der zweite bewegbare Abschnitt 220 durch Spritzgießen gemacht sind.
8 ist eine schematische Perspektivdarstellung des zweiten bewegbaren Abschnitts 220 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Wie in 8 gezeigt ist, sind in dem zweiten bewegbaren Abschnitt 220 die Nuten 320 ausgebildet. Die Nut 320 ist über den Krümmungsabschnitt 221 und den Armabschnitt 222 ausgebildet. Die Nut 320 ist zudem zwischen dem Verbindungswellenabschnitt 223 und dem Drehwellenabschnitt 224 ausgebildet. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Nuten 320 des zweiten bewegbaren Abschnitts 220 erläutert. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Nuten 310 des ersten bewegbaren Abschnitts 210 gleich wie die Nuten 320 des zweiten bewegbaren Abschnitts 220 konfiguriert. Dementsprechend sind die Nuten 320 des zweiten bewegbaren Abschnitts 220 untenstehend im Einzelnen erläutert und Erläuterungen der Nuten 310 des ersten bewegbaren Abschnitts 210 sind weggelassen.
Die Nuten 320 sind an der Ansauganströmfläche S1 ausgebildet. Ein erster dickwandiger Abschnitt 330 ist zwischen der Nut 320 und der ersten Endfläche 221a des Krümmungsabschnitts 221 ausgebildet. Ein zweiter dickwandiger Abschnitt 340 ist zwischen der Nut 320 und der zweiten Endfläche 221b des Krümmungsabschnitts 221 ausgebildet. In der Umfangsrichtung des Verdichterlaufrads 9 ist eine Dicke (Breite) des ersten dickwandigen Abschnitts 330 gleich einer Dicke (Breite) des zweiten dickwandigen Abschnitts 340.
In diesem Zusammenhang bedeutet der Ausdruck „gleich“ eine vollständige Gleichheit und zudem eine Abweichung von vollständiger Gleichheit innerhalb von Toleranzen (Fertigungsgenauigkeit, Zusammenbauabweichung, etc.).
Nachfolgend bedeutet der Ausdruck „gleich“ oder „derselbe“ eine vollständige Gleichheit (dasselbe) und zudem eine Abweichung von vollständiger Gleichheit (desselben) innerhalb von Toleranzen (Fertigungsgenauigkeit, Zusammenbauabweichung, etc.).
9 ist eine schematische Schnittansicht des Krümmungsabschnitts 221 des zweiten bewegbaren Abschnitts 220 in dem Zustand der vorstehenden Position. Wie in 9 gezeigt ist, ist ein dritter dickwandiger Abschnitt 350 zwischen der Nut 320 und der Ansaugabströmfläche S2 ausgebildet. Ein vierter dickwandiger Abschnitt 360 ist zwischen der Nut 320 und der radial äußeren Fläche S3 ausgebildet. Ein fünfter dickwandiger Abschnitt 370 ist zwischen der Nut 320 und der radial inneren Fläche S4 ausgebildet.
Eine Dicke (Breite) in der Drehachsenrichtung des dritten dickwandigen Abschnitts 350, eine Dicke (Breite) in der Radialrichtung des vierten dickwandigen Abschnitts 360 und eine Dicke (Breite) in der Radialrichtung des fünften dickwandigen Abschnitts 370 sind einander gleich. Ferner sind Dicken in der Umfangsrichtung des ersten dickwandigen Abschnitts 330 und des zweiten dickwandigen Abschnitts 340 gleich der Dicke in der Drehachsenrichtung des dritten dickwandigen Abschnitts 350 und der Dicke in der Radialrichtung des vierten dickwandigen Abschnitts 360 und des fünften dickwandigen Abschnitts 370. In anderen Worten sind die Dicken des zweiten bewegbaren Abschnitts 220 in der Drehachsenrichtung, der Radialrichtung und der Umfangsrichtung des Verdichterlaufrads 9 einander gleich. D. h., der zweite bewegbare Abschnitt 220 hat in der Drehachsenrichtung, der Radialrichtung und der Umfangsrichtung des Verdichterlaufrads 9 die konstanten Dicken.
Als solches kann im Vergleich zu dem Fall, in dem der zweite bewegbare Abschnitt 220 massiv ist, die Maximaldicke während des Spritzgießens verringert werden, indem die Nut 320 in dem zweiten bewegbaren Abschnitt 220 vorgesehen ist. Dementsprechend kann eine Einfallstelle oder eine Krümmung während des Spritzgießens verringert werden. Im Ergebnis kann eine Fehlfunktion verhindert werden, sogar wenn der zweite bewegbare Abschnitt 220 aus einem Harzmaterial durch Spritzgießen gemacht ist.
Ferner ist die Nut 320 in dem zweiten bewegbaren Abschnitt 220 (Vorsprung 225) in einer Region ausgebildet, die anders ist als die Ansaugabströmfläche S2. Falls die Nut 320 an der Ansaugabströmfläche S2 des Vorsprungs 225 ausgebildet ist, strömt die rückströmende Luft in dem Ansaugströmungspfad 130 während des Pumpens in die Nut 320 an der Ansaugabströmfläche S2. Falls die rückströmende Luft in die Nut 320 strömt, würde im Vergleich zu dem Fall, in welchem die Luft an die Ansaugabströmfläche S2 des Vorsprungs 225 ohne die Nut 320 strömt, ein Druckverlust erhöht sein. Die Erhöhung des Druckverlusts führt zu einer geringeren Verdichtereffizienz.
Dementsprechend ist die Nut 320 bei der vorliegenden Ausführungsform an der Ansauganströmfläche S1 des zweiten bewegbaren Abschnitts 220 (Vorsprung 225) ausgebildet. In dem Zustand der vorstehenden Position ist um die Ansauganströmfläche S1 des Vorsprungs 225 eine Sammelregion ausgebildet, in der die Luft angesammelt wird, ohne durchzuströmen. Der Druckverlust nimmt beim Zunehmen einer Luftgeschwindigkeit zu. Während des Pumpens ist die Luftgeschwindigkeit in der Region um die Ansaugabströmfläche S2 (wo die rückströmende Luft draufströmt) höher als in der Region um die Ansauganströmfläche S1 (wo die Sammelregion ausgebildet ist) des Vorsprungs 225. Dementsprechend kann der Druckverlust verringert werden, indem die Nut 320 an der Ansauganströmfläche S1 ausgebildet wird, anstatt die Nut 320 an der Ansaugabströmfläche S2 auszubilden. Im Ergebnis kann eine Verringerung der Verdichtereffizienz gehemmt werden. Darüber hinaus drückt die rückströmende Luft in dem Ansaugströmungspfad 130 in dem Zustand der vorstehenden Position den ersten bewegbaren Abschnitt 210 und den zweiten bewegbaren Abschnitt 220 zu der stromaufwärtigen Seite in der Strömung der Ansaugluft gegen die Wandfläche 112c (Verdichtergehäuse 100). In diesem Zustand nimmt eine Reibungskraft zwischen der Wandfläche 112c und dem ersten bewegbaren Abschnitt 210 und den zweiten bewegbaren Abschnitt 220 zu. In diesem Fall bewegen sich der erste bewegbare Abschnitt 210 und der zweite bewegbare Abschnitt 220 weniger wahrscheinlich radial auswärts. Bei dieser Ausführungsform kann die Kontaktfläche zwischen der Ansauganströmfläche S1 (der zweite bewegbare Abschnitt 220) und der Wandfläche 112c verringert werden, indem die Nut 320 an der Ansauganströmfläche S1 ausgebildet wird. Dementsprechend kann die Reibungskraft zwischen dem zweiten bewegbaren Abschnitt 220 und der Wandfläche 112c verringert werden.
Ferner ist ein Formen (Spritzgießen) im Vergleich zu dem Fall, in dem die Nut ausgebildet ist, um in der Radialrichtung des Krümmungsabschnitts 221 vertieft zu sein, einfacher, wenn die Nut 320 ausgebildet ist, um in einer Dickenrichtung (Drehachsenrichtung) des zweiten bewegbaren Abschnitts 220 vertieft zu sein. Dementsprechend vereinfacht ein Ausbilden der Nut 320 an der Ansauganströmfläche S1 des zweiten bewegbaren Abschnitts 220 das Formen im Vergleich zu einem Ausbilden der Nut 320 an der radial äußeren Fläche S3 oder an der radial inneren Fläche S4.
Die Nut 320 erstreckt sich in der Umfangsrichtung des Verdichterlaufrads 9 und erstreckt sich in Umfangsrichtung über den Krümmungsabschnitt 221 und den Armabschnitt 222. Dies ermöglicht, dass die Dicke in der Drehachsenrichtung des dritten dickwandigen Abschnitts 350 und die Dicken in der Radialrichtung des vierten dickwandigen Abschnitts 360 und des fünften dickwandigen Abschnitts 370 über die Umfangsrichtung konstant sind.
(Variante)
10 ist eine schematische Perspektivdarstellung eines zweiten bewegbaren Abschnitts 420 gemäß einer Variante. Die Komponenten, die im Wesentlichen äquivalent zu jenen des Zentrifugalverdichters CC der oben beschriebenen Ausführungsform sind, werden mit den gleichen Bezugszeichen versehen und die Beschreibungen davon werden weggelassen. Der zweite bewegbare Abschnitt 420 dieser Variante ist dahingehend unterschiedlich von der oben beschriebenen Ausführungsform, dass eine Nut 520 nicht an der Ansauganströmfläche S1 ausgebildet ist, sondern an der radial äußeren Fläche S3 ausgebildet ist.
10 zeigt eine schematische Schnittansicht des Krümmungsabschnitts 221 des zweiten bewegbaren Abschnitts 420 in dem Zustand der vorstehenden Position. Wie in 10 gezeigt ist, ist die Nut 520 in dem zweiten bewegbaren Abschnitt 420 ausgebildet. Die Nut 520 ist an der radial äußeren Fläche S3 ausgebildet. Ein dritter dickwandiger Abschnitt 550 ist zwischen der Nut 520 und der Ansaugabströmfläche S2 ausgebildet. Ein vierter dickwandiger Abschnitt 560 ist zwischen der Nut 320 und der Ansauganströmfläche S1 ausgebildet. Ein fünfter dickwandiger Abschnitt 570 ist zwischen der Nut 520 und der radial inneren Fläche S4 ausgebildet. Die Dicke (Breite) in der Drehachsenrichtung des dritten dickwandigen Abschnitts 550, die Dicke (Breite) in der Drehachsenrichtung des vierten dickwandigen Abschnitts 560 und die Dicke (Breite) in der Radialrichtung des fünften dickwandigen Abschnitts 570 sind einander gleich.
Ferner erstreckt sich die Nut 520 in der Umfangsrichtung des Verdichterlaufrads 9. Der erste dickwandige Abschnitt 330 ist zwischen der Nut 520 und der ersten Endfläche 221a des Krümmungsabschnitts 221 ausgebildet (siehe 8). Der zweite dickwandige Abschnitt 340 ist zwischen der Nut 520 und der zweiten Endfläche 221b des Krümmungsabschnitts 221 ausgebildet (siehe 8). In der Umfangsrichtung des Verdichterlaufrads 9 sind die Dicke (Breite) des ersten dickwandigen Abschnitts 330 und die Dicke (Breite) des zweiten dickwandigen Abschnitts 340 einander gleich. Die Dicken in der Umfangsrichtung des ersten dickwandigen Abschnitts 330 und des zweiten dickwandigen Abschnitts 340 sind gleich den Dicken in der Drehachsenrichtung des dritten dickwandigen Abschnitts 550 und des vierten dickwandigen Abschnitts 560 und der Dicke in der Radialdicke des fünften dickwandigen Abschnitts 570. In anderen Worten sind die Dicken des zweiten bewegbaren Abschnitts 420 in der Drehachsenrichtung, der Radialrichtung und der Umfangsrichtung des Verdichterlaufrads 9 einander gleich. D. h., der zweite bewegbare Abschnitt 420 hat die konstanten Dicken in der Drehachsenrichtung, der Radialrichtung und der Umfangsrichtung des Verdichterlaufrads 9.
Gemäß dieser Variante ist die Nut 520 in dem zweiten bewegbaren Abschnitt 420 (Vorsprung 225) in einer Region ausgebildet, die anders ist als die Ansaugabströmfläche S2. Daher können die gleichen Funktionen und Wirkungen wie jene in der oben beschriebenen Ausführungsform erzielt werden.
Ferner ist die Nut 520 bei dieser Variante an der radial äußeren Fläche S3 des zweiten bewegbaren Abschnitts 420 ausgebildet. Als solches ist die Nut 520 nicht an dem Vorsprung 225 des zweiten bewegbaren Abschnitts 420 freigelegt, wodurch es im Vergleich zu der oben beschriebenen Ausführungsform erschwert wird, dass die Luft in die Nut 520 strömt. Im Ergebnis kann im Vergleich zu der oben beschriebenen Ausführungsform der Druckverlust verringert werden und die Verringerung der Verdichtereffizienz kann gehemmt werden.
Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung oben in Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben worden sind, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Es ist ersichtlich, dass ein Fachmann verschiedene Beispiele von Variationen oder Modifikationen innerhalb des Umfangs der Ansprüche erdenken kann, welche als zum technischen Umfang der vorliegenden Offenbarung zugehörig verstanden werden.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform und der Variante sind der erste bewegbare Abschnitt 210 und der zweite bewegbare Abschnitt 220, 420 durch Spritzgießen aus einem Harzmaterial gemacht. Der erste bewegbare Abschnitt 210 und der zweite bewegbare Abschnitt 220, 420 sind jedoch nicht darauf beschränkt und können beispielsweise durch Gießen aus einem Metall gemacht sein.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform und der Variante befindet sich die Nut 320, 520 an der Ansauganströmfläche S1 oder an der radial äußeren Fläche S3. Die Nut 320, 520 ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann an der radial inneren Fläche S4 ausgebildet sein.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform und der Variante erstreckt sich die Nut 320, 520 in der Umfangsrichtung. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt und eine Vielzahl von Nuten 320, 520 können entlang der Umfangsrichtung mit einer Beabstandung voneinander ausgebildet sein.
Ferner kann einer des ersten bewegbaren Abschnitts 210 und des zweiten bewegbaren Abschnitts 220 bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Nut 320 aufweisen und der andere des ersten bewegbaren Abschnitts 210 und des zweiten bewegbaren Abschnitts 220 kann die Nut 520 aufweisen.
Bezugszeichenliste

9: Verdichterlaufrad,
100: Verdichtergehäuse (Gehäuse),
130: Ansaugströmungspfad,
210: erster bewegbarer Abschnitt,
220: zweiter bewegbarer Abschnitt,
310: Nut,
320: Nut,
420: zweiter bewegbarer Abschnitt,
520: Nut,
CC: Zentrifugalverdichter,
S1: Ansauganströmfläche,
S2: Ansaugabströmfläche,
S3: radial äußere Fläche,
S4: radial innere Fläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 202031838 [0001]
EP 3530954 A1 [0004]

Claims

Zentrifugalverdichter mit: einem Gehäuse, das einen Ansaugströmungspfad aufweist; einem Verdichterlaufrad, das in dem Ansaugströmungspfad angeordnet ist; einem bewegbaren Abschnitt, der stromaufwärtig des Verdichterlaufrads in einer Strömung einer Ansaugluft angeordnet ist; und einer Nut, die in dem bewegbaren Abschnitt in einer Region ausgebildet ist, die anders ist als eine Fläche, die sich auf einer stromabwärtigen Seite in der Strömung der Ansaugluft befindet.
Zentrifugalverdichter nach Anspruch 1, wobei die Nut in dem bewegbaren Abschnitt an einer Fläche ausgebildet ist, die sich auf einer stromaufwärtigen Seite in der Strömung der Ansaugluft befindet.
Zentrifugalverdichter nach Anspruch 1, wobei die Nut in dem bewegbaren Abschnitt an einer radial äußeren Fläche ausgebildet ist.
Zentrifugalverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich die Nut in einer Umfangsrichtung des Verdichterlaufrads erstreckt.