JP2019173750A

JP2019173750A - 遠心圧縮機及びターボチャージャー

Info

Publication number: JP2019173750A
Application number: JP2019053195A
Authority: JP
Inventors: イジー・クリーマ; Klima Jiri; ヤン・レザニナ; Rezanina Jan
Original assignee: MAN Energy Solutions SE
Current assignee: MAN Energy Solutions SE
Priority date: 2018-03-27
Filing date: 2019-03-20
Publication date: 2019-10-10
Also published as: US20190301487A1; DE102018107264A1; KR20190113553A; CN110307180A; CH714854A2; RU2019108603A; CH714854B1

Abstract

【課題】新たなタイプの遠心圧縮機及び遠心圧縮機を有するターボチャージャーを作り出すこと。【解決手段】動翼を備える圧縮機ロータ（１４）と、ディフューザ（１３）を受容する圧縮機ハウジング（１１）であって、ディフューザ（１３）が、圧縮機ロータ（１４）の動翼から離れる方向への流路を少なくとも部分的に画定する、圧縮機ハウジング（１１）と、を有する遠心圧縮機（１０）であって、ディフューザ（１３）が、支持翼（１６）のみを備えている遠心圧縮機。【選択図】図１

Description

本発明は、遠心圧縮機及びターボチャージャーに関する。

ターボチャージャーは、圧縮機及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内では、第１媒体が膨張させられ、そのプロセス中に得られたエネルギーが、第２媒体を圧縮するために、ターボチャージャーの圧縮機内で利用される。ここで表される本発明は、ターボチャージャーの遠心圧縮機、及び遠心圧縮機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遠心圧縮機は、圧縮機ハウジング及び圧縮機ロータを備えている。遠心圧縮機の圧縮機ロータは、軸方向の流入及び径方向の流出を受け、圧縮機ロータは、動翼を支持している。圧縮機ハウジングは、インサート部品及びディフューザを収容し、インサート部品は、圧縮機ロータの動翼に向かう方向への流路を少なくとも部分的に画定し、ディフューザは、圧縮機ロータの動翼から離れる方向への遠心圧縮機の流路を少なくとも部分的に画定する。

特許文献１から、ディフューザを有する遠心圧縮機が公知であり、特許文献１に開示されている遠心圧縮機のディフューザは、ディフューザガイド翼を備えている。遠心圧縮機のディフューザの上記ディフューザガイド翼は、圧縮機ロータの動翼から離れる方向への流路を実質的に決定する。ここで、ディフューザの周囲にわたって見ると、比較的多い数のディフューザガイド翼、すなわち少なくとも１６枚のディフューザガイド翼が配置され、これらディフューザガイド翼は、従って、互いから小さい周方向距離で延在し、前縁部と後縁部との間で比較的大きい長さを有する。

欧州特許第１３４０９２０号明細書

ここからスタートして、本発明は、新たなタイプの遠心圧縮機及び当該遠心圧縮機を有するターボチャージャーを作り出すという課題に基づいている。

この課題は、請求項１に記載の遠心圧縮機を通じて解決される。本発明によれば、ディフューザが、支持翼のみを備えている。本発明によるディフューザは、いかなるディフューザガイド翼も備えておらず、支持翼のみを備えている。ディフューザガイド翼と対称的に、支持翼は、圧縮機ロータの動翼から離れる方向への流路を実質的に決定しない。圧縮された媒体の流れは、実際には、支持翼によって全く影響を与えられない。このようなディフューザは、ディフューザガイド翼を有する翼付きディフューザの利点と、翼のないディフューザの利点と、を組み合わせることを可能にする。特に、遠心圧縮機のいわゆる特性図は、制限されない。

有利なさらなる発展によれば、ディフューザは、ディフューザの周囲にわたって分配された、３枚〜１０枚の支持翼、好ましくは３枚〜７枚の支持翼を備えている。このような少数の支持翼は、翼のないディフューザの利点を維持するために、好ましい。

有利なさらなる発展によれば、径方向内側に配置された、支持翼の縁部は、所定の直径ｄ３上に位置し、支持翼の径方向内側縁部が位置する所定の直径ｄ３には、１．２＊ｄ２≦ｄ３≦１．３５＊ｄ２が適用される。これらの細部は、翼のないディフューザの利点を維持するためにも役立つ。

有利なさらなる発展によれば、径方向外側に配置された、支持翼の縁部は、所定の直径上に位置する。径方向内側縁部と径方向外側縁部との間の距離によって規定される支持翼の長さＬには、０．１＊ｄ２≦Ｌ≦０．３５＊ｄ２が適用され、ｄ２は、遠心圧縮機の圧縮機ロータの外径である。支持翼のこのような長さにより、翼のないディフューザの利点が維持され得る。

本発明によるターボチャージャーは、請求項９で規定されている。

本発明の好ましいさらなる発展は、従属請求項及び以下の説明から得られる。本発明の例示的な実施形態は、図面に限定されることなく図面を用いてより詳細に説明される。

遠心圧縮機の細部の軸方向断面図である。図１の視野方向ＩＩでの遠心圧縮機のディフューザの図である。

本発明は、遠心圧縮機、及び遠心圧縮機を有するターボチャージャーに関する。

これに関連する当業者は、ターボチャージャーの基本構成を熟知している。ここで、ターボチャージャーは、圧縮機及びタービンを備えていることが指摘される。ターボチャージャーのタービン内では、第１媒体、特に排ガスが膨張させられ、そのプロセスでエネルギーが得られる。第１媒体の膨張中にタービン内で得られたエネルギーは、第２媒体、特に過給空気を圧縮するために、ターボチャージャーの圧縮機内で利用される。

ここで表される本発明は、ターボチャージャー、及びターボチャージャーのための遠心圧縮機に関し、遠心圧縮機は、圧縮される媒体の軸方向での流入及び圧縮された媒体の径方向での流出を受ける。

ターボチャージャーのタービン（図示せず）は、タービンロータ及びタービンハウジングを備えている。圧縮機、すなわち遠心圧縮機１０は、圧縮機ハウジング１１及び圧縮機ロータ１４を備えている。タービンロータ及び圧縮機ロータ１４は、軸受ハウジング１５内に取り付けられたシャフト（図示せず）を介して連結される。軸受ハウジング１５は、一方ではタービンのタービンハウジングに接続され、他方では遠心圧縮機１０の圧縮機ハウジング１１に接続される。

図１は、インサート部品１２及びディフューザ１３をさらに示す。インサート部品１２は、圧縮機ロータ１４の動翼に向かう方向への流路を少なくとも部分的に画定し、ディフューザ１３は、圧縮機ロータ１４の動翼から離れる方向への流路を少なくとも部分的に画定する。

本発明による遠心圧縮機１０のディフューザ１３は、圧縮機ロータ１４の上流の媒体の流れの案内を実質的に規定するいかなるディフューザガイド翼も有しておらず、圧縮機ハウジング１１内でのディフューザ１３の簡略化された組立及び簡略化された設置のために役立つ支持翼１６のみを有する。

ディフューザ１３の周囲にわたって、３枚〜１０枚の支持翼１６、好ましくは３枚〜７枚の支持翼１６、特に好ましくは４枚〜６枚の支持翼１６が分配される。図２から明らかなように、示される好ましい例示的な実施形態では、５枚の支持翼１６が、ディフューザ１３の周囲にわたって分配される。

個々の支持翼１６の間には、比較的大きい距離が形成され、特に径方向で見ると、隣り合う支持翼１６の間では重なっていない。従って、支持翼１６は、実際には、圧縮機ロータ１４の動翼の下流での圧縮された媒体の流れに全く影響を与えない。周方向で見て直接隣り合う支持翼１６の間の距離は、少なくとも１０°、好ましくは少なくとも２０°、特に好ましくは少なくとも３０°である。この角度範囲では、支持翼１６は、径方向及び周方向で見ると、延在していない。従って、圧縮された媒体の流れは、妨げられることなくかつそれることない方式で、この角度範囲内を流れ去ることができる。

前縁部とも称され得る、支持翼１６の径方向内側縁部１７は、直径ｄ３を有する円又は円形輪郭上に位置する。支持翼１６の径方向内側縁部１７が位置するこの直径ｄ３には、１．２＊ｄ２≦ｄ３≦１．３５＊ｄ２が適用され、ｄ２は、遠心圧縮機の圧縮機ロータ１４の外径である。

径方向内側縁部１７に加えて、支持翼１６は、後縁部とも称される径方向外側縁部１８も備えている。径方向内側縁部１７と径方向外側縁部１８との間の距離は、支持翼１６の長さＬを規定する。長さＬには、０．１＊ｄ２≦Ｌ≦０．３＊ｄ２が適用され、ｄ２は、同様に圧縮機ロータ１４の外径である。

径方向外側縁部１８は、直径ｄ４を有する円形輪郭上に位置する。支持翼１６の径方向外側縁部１８が位置するこの直径ｄ４には、１．４＊ｄ２≦ｄ４≦１．５５＊ｄ２が適用され、ｄ２は、同様に遠心圧縮機１０の圧縮機ロータ１４の外径である。

従って、遠心圧縮機１０又は遠心圧縮機１０を有するターボチャージャーは、ここで表される本発明により、遠心圧縮機１０のディフューザ１３が、比較的短い距離Ｌを有する支持翼１６であって、差ｄ４−ｄ３によって規定される比較的短い径方向延在範囲を有し、さらに、周方向で見ると、互いから比較的大きい距離に配置されている、支持翼１６を備えることが提案される。このようにして、翼のないディフューザの利点が維持され得る。ディフューザ１３は、圧縮機ハウジング１１に容易に取り付けられ得る。

１０遠心圧縮機、１１圧縮機ハウジング、１２インサート部品、１３ディフューザ、１４圧縮機ロータ、１５軸受ハウジング、１６支持翼、１７縁部、１８縁部

Claims

動翼を備える圧縮機ロータ（１４）と；
ディフューザ（１３）を受容する圧縮機ハウジング（１１）であって、前記ディフューザ（１３）が、前記圧縮機ロータ（１４）の前記動翼から離れる方向への流路を少なくとも部分的に画定する、圧縮機ハウジング（１１）と；
を有する遠心圧縮機（１０）において、
前記ディフューザ（１３）が、支持翼（１６）のみを備えていることを特徴とする遠心圧縮機。
前記ディフューザ（１３）が、前記ディフューザ（１３）の周囲にわたって分配された３枚〜１０枚の支持翼（１６）を備えていることを特徴とする請求項１に記載の遠心圧縮機。
前記ディフューザ（１３）が、前記ディフューザ（１３）の周囲にわたって分配された３枚〜７枚の支持翼（１６）を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の遠心圧縮機。
前記支持翼（１６）の径方向内側縁部（１７）が、所定の直径（ｄ３）を有する円形輪郭上に位置することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
前記支持翼（１６）の前記径方向内側縁部（１７）が位置する前記所定の直径（ｄ３）には、１．２＊ｄ２≦ｄ３≦１．３５＊ｄ２が適用され、ｄ２が、前記遠心圧縮機の圧縮機ロータ（１４）の外径であることを特徴とする請求項４に記載の遠心圧縮機。
前記支持翼（１６）の径方向外側縁部（１８）が、所定の直径（ｄ４）を有する円形輪郭上に位置することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
前記支持翼（１６）の前記径方向外側縁部（１８）が位置する前記所定の直径（ｄ４）には、１．４＊ｄ２≦ｄ４≦１．５５＊ｄ２が適用され、ｄ２が、前記遠心圧縮機の圧縮機ロータ（１４）の外径であることを特徴とする請求項４に記載の遠心圧縮機。
径方向内側縁部（１７）と径方向外側縁部（１８）との間の距離によって規定される、前記支持翼（１６）の長さ（Ｌ）には、０．１＊ｄ２≦Ｌ≦０．３＊ｄ２が適用され、ｄ２が、前記遠心圧縮機の圧縮機ロータ（１４）の外径であることを特徴とする請求項３又は４に記載の遠心圧縮機。
第１媒体を膨張させるためのタービンと、前記第１媒体の膨張中に前記タービン内で得られたエネルギーを利用して第２媒体を圧縮するための、遠心圧縮機（１０）として構成された圧縮機と、を有するターボチャージャーにおいて、
前記遠心圧縮機（１０）が、請求項１から８のいずれか一項に従って構成されていることを特徴とするターボチャージャー。