JP2018100660A - ラジアルコンプレッサーおよびターボチャージャー - Google Patents

Abstract

【課題】新しいタイプのラジアルコンプレッサーを創出する。【解決手段】ラジアルコンプレッサー（１０）であって、動翼を備えるコンプレッサーローターと、インサートピース（１２）およびディフューザー（１３）を収容するコンプレッサーハウジング（１１）とを備え、インサートピース（１２）はローターの動翼に通じる流れダクトを画定すると共に、ディフューザー（１３）はローターの動翼から離れるように延びる流れダクトを少なくとも部分的に画定し、ディフューザー（１３）は、ブレードレスディフューザーとしてかつインサートピース（１２）の一体部分として設計されるラジアルコンプレッサー。【選択図】図１

Description

本発明はラジアルコンプレッサーおよびターボチャージャーに関する。

ターボチャージャーはコンプレッサーおよびタービンを備えている。ターボチャージャーのタービンでは、第１の媒体が膨張させられ、第２の媒体を圧縮するために、このプロセスで抽出されたエネルギーがターボチャージャーのコンプレッサーにおいて利用される。本発明は、ターボチャージャーのラジアルコンプレッサーおよびラジアルコンプレッサーを有するターボチャージャーに関する。

ターボチャージャーのラジアルコンプレッサーは、コンプレッサーハウジングとコンプレッサーローターとを有する。ラジアルコンプレッサーのコンプレッサーローターは、軸方向の流入および半径方向の流出にさらされ、コンプレッサーローターは動翼を支持する。コンプレッサーハウジングは、インサートピースおよびディフューザーを収容し、インサートピースは、ローターの動翼に至る流れダクトを少なくとも部分的に画定し、ディフューザーは、ローターの動翼から離れるように延びる流れダクトを少なくとも部分的に画定する。

特許文献１から、ディフューザーを備えたラジアルコンプレッサーが知られており、そこに開示されたラジアルコンプレッサーのディフューザーはガイドブレードを備える。

欧州特許第１３４０９２０号明細書

この目的を達成するために、本発明は、新しいタイプのラジアルコンプレッサーと、そのようなラジアルコンプレッサーを有するターボチャージャーとを創出するという目的に基づく。

この目的は、請求項１に記載のラジアルコンプレッサーによって解決される。

本発明によれば、ディフューザーは、ブレードレスディフューザーとして、そしてインサートピースの一体部分として設計される。

本発明によるラジアルコンプレッサーの場合、ディフューザーはブレードレスディフューザーとして設計される。このブレードレスディフューザーはインサートピースの一体部分である。ブレードレスディフューザーによって、ブレード付きディフューザーと比較して、飛躍した有利なコンプレッサー特性マップを調整することができる。このようなブレードレスディフューザーをインサートピースの一体部分として具体化することにより、ディフューザーをコンプレッサーハウジングに別個に取り付ける必要はなくなり、ディフューザーおよびインサートピースからなる一体型ユニットを容易にかつ確実にコンプレッサーハウジングに取り付けることができる。今まで存在していたインサートピースとディフューザーとの間の隙間をなくすことができ、その結果、フロー制御に肯定的な影響を与えることができる。

有利なさらなる展開によれば、ディフューザーとインサートピースとからなる一体型ユニットはコンプレッサーハウジングに取り付けられる。好ましくは、ディフューザーとインサートピースとからなる一体ユニットは、保持リングを介して、コンプレッサーハウジングに螺着される。コンプレッサーハウジングに螺着された保持リングを介したディフューザーおよびインサートピースからなる一体ユニットの取り付けは、設計が簡単で信頼性が高いので特に好ましい。

本発明によるターボチャージャーは請求項７に規定されている。

本発明の好ましいさらなる展開は、従属請求項および以下の説明から得られる。本発明の例示的な実施形態について、これに限定されることなく、図面を用いてより詳細に説明する。

ラジアルコンプレッサーの軸方向断面図である。

本発明は、ラジアルコンプレッサーおよびラジアルコンプレッサーを有するターボチャージャーに関する。

ここで述べる当業者はターボチャージャーの基本構造に精通している。ここで、ターボチャージャーはコンプレッサーとタービンとを含むことが指摘される。ターボチャージャーのタービンでは、第１の媒体、特に排気ガスが膨張させられ、その過程でエネルギーが抽出される。タービンの第１の媒体の膨張の間に抽出されたエネルギーは、ターボチャージャーのコンプレッサーにおいて、第２の媒体、特に給気を圧縮するために利用される。

本発明は、このようなターボチャージャーおよびそのようなターボチャージャーのためのラジアルコンプレッサーに関し、ラジアルコンプレッサーは、圧縮されるべき媒体の軸方向の流入および圧縮された媒体の半径方向の流出にさらされる。

ターボチャージャーのタービンは、タービンローターとタービンハウジングとを備える。コンプレッサー、主にラジアルコンプレッサー１０は、コンプレッサーハウジング１１と、シャフトを介してタービンローターに連結されたコンプレッサーローターとを有する。シャフトはベアリングハウジング２２にマウントされるが、これは、一方ではタービンのタービンハウジングに接続され、他方ではラジアルコンプレッサー１０のコンプレッサーハウジング１１に接続される。

図１は、ラジアルコンプレッサー１０のステーター側アセンブリの概略断面を示しており、特に図１は、ラジアルコンプレッサー１０のコンプレッサーハウジング１１と、ラジアルコンプレッサー１０のコンプレッサーハウジング１１に収容されたアセンブリ、例えばインサートピース１２、ディフューザー１３およびシール蓋１４とを示している。その動翼を有するコンプレッサーローターは、図１には示されていない。

インサートピース１２は、図示されていないローターの動翼に通じる流れダクトを画定し、かつ、ディフューザー１３は、各場合に少なくとも部分的に図示されていないローターの動翼から離れるように延びる流れダクトを画定する。

本発明によるラジアルコンプレッサー１０の場合、ディフューザー１３は、ブレードレスディフューザーとして設計され、インサートピース１２の一体部分として形成される。ディフューザー１３およびインサートピース１２は、したがって一体型のワンピースアセンブリを形成する。

ディフューザー１３とインサートピース１２とからなる一体型ユニットまたはモノリシックアセンブリはコンプレッサーハウジング１１に取り付けられ、特に、ディフューザー１３およびインサートピース１２からなる一体型ユニットまたはモノリシックアセンブリは、コンプレッサーハウジング１１に対して、好ましくは保持リング１５を介して螺着されている。

保持リング１２とディフューザー１３とからなるモノリシックユニットまたはワンピースアセンブリのコンプレッサーハウジング１１への螺着は、保持リング１５が第１のねじ１６を介してコンプレッサーハウジング１１に、すなわちそそのフランジ１８に、そして第２のねじ１７を介して、ディフューザー１３とインサートピース１２とからなる一体型ユニットに、すなわちこの一体型ユニットのフランジ１９に別個に螺着されるように行われる。

図１から、保持リング１５がコンプレッサーハウジング１１の流れ入口側セクションまたはインサートピース１２およびディフューザー１３からなる一体型ユニットの上に配置されていることは明らかであり、したがって、それを介してインサートピース１５がねじ１７を用いて一体型ユニットに取り付けられるフランジ１９がインサートピース１２に割り当てられなければならない。

図１によれば、ストッパー２０がディフューザー１３の領域に形成されるが、ディフューザー１３は、コンプレッサーハウジング１１の対応するストッパー２１に当接し、ディフューザー１３およびインサートピース１２からなる一体型またはモノリシックユニットピース１２をコンプレッサーハウジング１１内で心出しする役割を果たす。

したがって、本発明によるラジアルコンプレッサー１０の場合、ディフューザー１３はブレードレスであり、インサートピース１２の一体部分である。ディフューザー１３がブレードレスに形成されているという事実のために、それはベアリングハウジング２２と接触することはなく、したがってベアリングハウジング２２上でクランプされたりあるいはマウントされたりすることはない。ベアリングハウジングディフューザー１３をコンプレッサーハウジング１１に別個に螺着することを省略するために、ブレードレスディフューザー１３はインサートピース１２の一体部分である。ブレードレスディフューザー１３とインサートピース１２とを接合することによって、コンプレッサーハウジング１１内でのブレードレスディフューザー１３の別個の固定は不要である。ディフューザー１３は、インサートピース１２と一緒にコンプレッサーハウジング１１に取り付けられ、すなわち螺着される。実際に存在するインサートピース１２とディフューザー１３との間の移行領域における不都合な隙間および段差は除去され、その結果、コンプレッサー１０の流れ制御が改善され、その結果、最終的に流れを安定させ、ラジアルコンプレッサー１０の効率を増大させることができる。

１０ ラジアルコンプレッサー
１１ ステーター
１２ インサートピース
１３ ディフューザー
１４ シーリング蓋
１５ 保持リング
１６ 止めねじ
１７ 止めねじ
１８ フランジ
１９ フランジ
２０ ストッパー
２１ ストッパー
２２ ベアリングハウジング

Claims (7)

1. ラジアルコンプレッサー（１０）であって、
   動翼を備えるコンプレッサーローターと、
   インサートピース（１２）およびディフューザー（１３）を収容するコンプレッサーハウジング（１１）と、を備え、
   前記インサートピース（１２）は前記ローターの前記動翼に通じる流れダクトを画定すると共に、前記ディフューザー（１３）は前記ローターの前記動翼から離れるように延びる流れダクトを少なくとも部分的に画定し、
   前記ディフューザー（１３）は、ブレードレスディフューザーとして、かつ、前記インサートピース（１２）の一体部分として設計されることを特徴とするラジアルコンプレッサー。
2. 前記ディフューザー（１３）および前記インサートピース（１２）からなる一体型ユニットが前記コンプレッサーハウジング（１０）に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載のラジアルコンプレッサー。
3. 前記ディフューザー（１３）と前記インサートピース（１２）とからなる一体型ユニットが、保持リング（１５）を介して、前記コンプレッサーハウジング（１１）に取り付けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のラジアルコンプレッサー。
4. 流れ入口側の前記保持リング（１５）が、ディフューザー（１３）とインサートピース（１４）とからなる前記一体型ユニットのフランジ（１９）に対して、かつ、前記コンプレッサーハウジング（１１）のフランジ（１８）に対して接続されることを特徴とする請求項３に記載のラジアルコンプレッサー。
5. 前記保持リング（１５）が、ディフューザー（１３）とインサートピース（１２）とからなる一体型ユニットに対して、かつ、前記コンプレッサーハウジング（１１）に対して螺着されることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のラジアルコンプレッサー。
6. 前記保持リング（１５）は、ディフューザー（１３）およびインサートピース（１２）からなる一体型ユニットに螺着され、各場合に、ディフューザー（１３）およびインサートピース（１２）からなる前記一体型ユニットに対して第１のねじを（１６）を介して、かつ、前記コンプレッサーハウジング（１１）に対して第２のねじ（１７）を介して、別個に螺着されることを特徴とする請求項５に記載のラジアルコンプレッサー。
7. ターボチャージャーであって、
   第１の媒体を膨張させるためのタービンと、
   第１の媒体の膨張中に前記タービンで抽出されたエネルギーを利用して第２の媒体を圧縮するためのラジアルコンプレッサー（１０）として設計されたコンプレッサーと、
   を具備し、
   タービンハウジングがタービンローターを有し、前記ラジアルコンプレッサー（１０）は、コンプレッサーハウジング（１１）と、シャフトを介して前記タービンローターに連結されたコンプレッサーローターと、を有し、
   前記タービンハウジングおよび前記コンプレッサーハウジング（１１）はそれぞれ、両者の間に配置された、前記シャフトがマウントされるベアリングハウジング（２２）に接続されており、
   前記ラジアルコンプレッサー（１０）は請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のラジアルコンプレッサーであることを特徴とするターボチャージャー。

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