JPH05113199A - コンプレツサ - Google Patents
コンプレツサInfo
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- JPH05113199A JPH05113199A JP9657792A JP9657792A JPH05113199A JP H05113199 A JPH05113199 A JP H05113199A JP 9657792 A JP9657792 A JP 9657792A JP 9657792 A JP9657792 A JP 9657792A JP H05113199 A JPH05113199 A JP H05113199A
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
- F04D29/4206—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/4213—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps suction ports
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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-
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- F04D29/685—Inducing localised fluid recirculation in the stator-rotor interface
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
減する。 【構成】 MWEコンプレッサのインレット構造に対し
て、本発明に係るバッフルを装着する。バッフルは円錐
台形の端部分20からなり、その直径は内壁部14の先
端へ向け先細に傾斜している。これにより、バッフルの
半径方向外側と外壁部16の半径方向内側との間に室が
画定され、この室が室17と連通される。内壁部14に
最も近接する端部分20の先端は、内壁部14の内側直
径と実質的に同一の内側直径を有する。
Description
に、例えば内燃機関へ圧縮空気を供給するターボチャー
ジャに使用することができるコンプレッサに関する。
のインレットおよびアウトレットと、ハウジング内に回
転可能に装着されてその回転によりインレット内のガス
をアウトレットへ移動するベーン付インペラホイールと
から構成されている。ハウジングは、ホイールに支持さ
れるベーンの半径方向外側の端部に極めて近接して配置
される面を画定する内壁部を有する。
(map width enhanced)」(MW
E)コンプレッサハウジングを使用するターボチャージ
ャが実施されている。このような構成は、米国特許第
4,930,979号公報に開示されている。この構成
においては、インレットは端から端へ配置される第1部
分と第2部分とから構成される。インレットの第1部分
は、インペラホイールのベーンに対向するハウジング内
壁部の面の延在である内壁面を有する。インレットの第
1部分の半径方向外側にはフローパスが画定されてい
て、このフローパスの一端部はハウジングの内壁部によ
って画定される面においてホイールに隣接して開口す
る。フローパスの他端部はインレットの第1部分に隣接
するインレットの第2部分内に開口する。
場合には、空気は、フローパスを通ってインレットから
コンプレッサホイールへと通過する。インペラホイール
を通る流動が低速である場合には、フローパスを通る空
気流動方向が逆転して、空気はホイールからインレット
の第1および第2部分間の接合部へと通過する。よく知
られているように、このようなフローパスの構成がコン
プレッサの性能を安定化する。
コンプレッサにおいては、通常のハウジングを有するコ
ンプレッサにおけるよりも高レベルの騒音が発生するこ
とは、既に公知である。
明細書には、前述した形式のフローパスを含むMWE構
造を有するコンプレッサが開示されている。この構成に
おいては、インレットの第2部分にリング部材が挿入さ
れていて、そしてこのリング部材は、インレットの第2
部分の開口断面積を縮小すると共に、インレットの第1
部分の半径方向外側に画定されるフローパスに対して半
径方向内側へ延在している。前記公報によれば、このよ
うな構成がインレット流動を活用してコンプレッサ性能
を安定化すると記載されている。しかしながら、インレ
ットの第1部分に隣接するリング構造の内側直径は、イ
ンレットの第1部分の内側直径よりも大きく設定されて
おり、したがって圧力の波動先頭部(pressure
wavefronts)はインレットの第2部分内の
ガス流中へ軸線方向で伝播されることとなる。このた
め、独国特許明細書に開示される構成は、MWEコンプ
レッサ構造に伴なう騒音問題に関しては有意な影響を及
ぼすとは考えられない。
を除去もしくは軽減することである。
レットを画定するハウジングと、このハウジング内に回
転可能に装着されてその回転によりインレット内のガス
をアウトレットへ移動するインペラホイールとを備え、
前記ハウジングはホイールに支持されるベーンの半径方
向外側の端部に極めて近接して配置される面を画定する
内壁部を有し、そしてインレットは端から端へ配設され
る第1および第2部分からなり、インレットの前記第1
部分はハウジング内壁部の前記面の延在である内側面を
有し、そしてインレットの第1部分の外側面の半径方向
外側にフローパスが画定されてこのフローパスの一端部
はハウジングの内壁部の前記面においてホイールに隣接
して開口すると共に、フローパスの他端部はインレット
の第1部分に隣接する第2部分内に開口するコンプレッ
サにおいて、第2部分に隣接するインレットの第1部分
の外側面の直径が第1部分に隣接するインレットの第2
部分によって画定される内側面の直径に対して少くとも
実質的に同一であることを特徴とするコンプレッサが提
供される。
トの第1部分の内側面の直径は、第1部分に隣接するイ
ンレットの第2部分によって画定される内側面の直径に
対して少くとも実質的に同一とすることができる。
ング上に装着される環状バッフルに画定する。バッフル
の装着は、種々の通常の方法によって、すなわち例え
ば、ねじもしくはボルトで固定することにより、ハウジ
ング内へ挿し嵌めする(ハウジング内に嵌込み用凹部が
設けられる)ことにより、あるいは弾着係合により行な
うことができる。
てこの環状リップ部をインレットの第1部分へ向けて延
在してインレットの第2部分の内側面の半径方向外側に
環状室を形成し、この環状室をフローパスに連通するよ
う構成することができる。環状リップ部は、インレット
の第1部分を画定するハウジング管状部分から数mmの
位置で終端する。
レットの第1部分へ向けて縮小させることができる。バ
ッフルは、例えば、円錐の半角が30乃至60°である
円錐台形形状に形成することができる。代案として、バ
ッフルは軸線方向に弧状の、例えば楕円部分もしくは複
合曲面部分からなる部材から構成することができる。バ
ッフルは一様な肉厚を有するシート部材から製造するこ
とができる。代案としての構成では、バッフルは、管状
の表面を形成する半径方向内側面を画定することができ
る。
連ユニットに結合するための傾斜アダプタを支持させる
ことができ、この場合アダプタのサイズは前記関連ユニ
ットのサイズに適合させる。また、アダプタには、イン
レットの第1部分の半径方向外側に位置してフローパス
内へ延在する少くとも1つの分割壁部を支持させること
ができる。
き添付図面を参照しながら以下説明する。
ウイドス エンハンスド構造を有しないコンプレッサ
に対する通常のインレット部が示されている。この通常
の構成においては、ハウジング1は、ベーン4を支持す
るインペラホイール3に連通するインレット2を画定す
る。ハウジング1の内壁部は、ベーン4の半径方向外側
端部に極めて近接して配置される面5を画定する。イン
ペラホイール3が破線6で示されている回転軸線廻りに
回転すると、ガスはインレット2からアウトレット(図
示せず)へ流動する。
は安定を欠き、殊にインペラホイール速度に関しては比
較的限定された領域においてのみしか満足に作動しない
が、この問題は、図2に示す形式のマップ ウイドス
エンハンスドコンプレッサを備えることにより克服され
ることは公知である。
部はハウジング7を有し、この中にインペラホイール8
が回転可能に装着されている。インペラホイール上のベ
ーン9は、ハウジングで画定される面10に極めて近接
して配置されている。ホイールが回転すると、空気は、
参照符号11で全体的に示されるインレットから渦巻き
形12のアウトレットへ吸引される。
から端へ配置されそして内壁部14の先端13を通り且
つ回転軸に直角な想定平面によって分割される両部分か
らなると見做すことができる。言い換えれば、参照符号
11で全体的に示されるインレットは、図2の破線15
の右側に対する第1部分と、図2の破線15の左側に対
する第2部分とからなると見做すことができる。
に室17を画定する。線15の左側の外壁部16はイン
レットの第2部分を画定する。スロット18が内壁部1
4を延在してインペラホイールベーン9に隣接する面1
0に貫通している。内壁部14は壁部16に対してウエ
ブで支持され、その1つの端部19が図2の下方部分に
示されている。
は、空気はインレットから、内壁部14の半径方向内側
に画定される開口部を通してのみならず、室17および
スロット18にからも吸引される。しかしながら、イン
ペラホイールの回転速度が低下すると、スロット18に
おける圧力降下が低下し更には逆転し、そしてこの際に
は、内壁部14の半径方向内側で画定される開口部を通
過する空気の一部分は、スロット18および室17を通
してインレットへ逆流する。そしてこれによって、コン
プレッサの入力ステージの作動が安定することは既に公
知である。
すなわち内壁部14の半径方向内側開口部は、ホイール
が高速で作動すれる際には、線15の左側に対するイン
レットの第2部分より少ない空気を流動し、一方コンプ
レッサが低速で作動している際には、インレットの第2
部分より多くの空気を流動することが理解できるであろ
う。2つの流動の間における差は、スロット18および
室17で規定されるフローパスを通過する空気流に依存
する。前記フローパスは、一端部をホイールに近接して
開口し、他端部をインレットの第2部分内に開口する。
同様のMWEコンプレッサインレット構造が示されてい
るが、しかしながらこれは、本発明に係るバッフルと協
働する。ここで、図2および後続する図におけると同等
の構成部分には、同一の参照符号が付されている。図3
に示すように、バッフルは円錐台形の端部分20からな
り、その直径は内壁部14の先端13へ向け先細に傾斜
している。これにより、バッフルの半径方向外側と壁部
16の半径方向内側との間に室が画定され、この室が室
17と連通する。内壁部14に最も近接する端部分20
の先端は、内壁部14の内側直径と実質的に同一の内側
直径を有する。内壁部14の先端13はバッフルに近接
して僅かにじょうご状に張り出していることが分るであ
ろう。また、バッフルは、その突起部21を壁部16の
スロット22内へ係合することにより所定位置に固定さ
れることが分るであろう。
よび室17を通過して伝播する圧力の波動先頭部は、イ
ンレットの第1部分すなわち内壁部14の半径方向内側
の開口部に流入する比較的高速の空気流内へ急激に侵入
する。騒音も、また、室17およびスロット18を通過
する空気流のパスの方向変換により低減される。更に、
室を通して伝播される圧力の波動先頭部の接線方向速度
が極小化される。これは、内壁部14の先端13に近接
するバッフル端部の内側直径が壁部14の先端13の外
側直径より小さいかあるいはこれと実質的に同一である
場合のことである。
示す。すなわち、バッフルにはアダプタ23が連結して
いる。このアダプタ23は比較的に小さい直径のインレ
ット端部24を備えている。このインレット端部24の
直径は、コンプレッサインレットが結合されるべき関連
装置(図示せず)の直径に適合するよう選定することが
できる。したがって、図4の構成によれば、MWEイン
レット構成によって発生する騒音を低減できるばかりで
はなく、一定寸法のインレット構造を違う寸法の装置の
関連部品にも簡単に適用することが可能となる。
生する、コンプレッサ速度および空気流動の範囲に対す
るコンプレッサ構造の外側における伝播騒音を示す。こ
れは、図6に示す騒音出力と比較されるものであるが、
ここで図6の騒音出力は、図5に示す騒音出力を発生す
る形式の標準MWE構造に対して図3に示す形式の円錐
リング設備を単に装着することにより変更した後で達成
されるものである。図7は、図3のリングを装着するこ
とにより達成される騒音低減を示す。これにより、騒音
出力はコンプレッサ速度および空気流動の全領域に亘っ
て低減されることが理解される。
2に示す形式の標準MWEコンプレッサから1m離れて
モニタした騒音を示す。中間のカーブは、図3に示す形
式の円錐リングを装着した後で達成される騒音出力を示
す。最下段のカーブは、図1に示す形式の標準的な非M
WE構造からの騒音出力を示す。このように、図3に示
す形式の円錐体装備は、MWE構造に伴う出力騒音の増
加を完全には除去しないとしても、大きな効果を発揮す
る。
て図3に示す形式の円錐リングを装着することにより達
成される騒音低減を示す。図示される5つのカーブは、
図9の下方のシンボルで示されている5つの空気流動に
対する達成結果を示す。
るバッフルに対する異なる材料の使用効果を示す。総て
の表示騒音出力は、90,000rpmのコンプレッサ
速度の下でモニタされたものである。カーブ25は標準
MWEコンプレッサによる出力を示す。別のカーブは、
本発明に係る所定のバッフルを導入して計測した出力を
示す。カーブ26はプラスチックバッフルに対応し、カ
ーブ27はアルミニウムバッフルに対応し、カーブ28
は鋼バッフルに対応する。同様のカーブを種々の材料、
バッフル形状およびバッフル装着計画に対するテストか
ら導出することにより、特定の適用に最適の効果を発揮
するバッフルを設計することができる。
構造とは異なる代案としてのバッフル構造を示す。図1
1および図12の場合には、溝部29が外壁部16の内
側面上に形成されていて、そしてこの溝部が、プラスチ
ックバッフル32(図11には破線で、図12には実線
で示されている)から延在する弾性腕部31上に形成さ
れている突起部30を受入れる。バッフルの半径方向内
側面33は円錐体表面の一部分を形成し、また内壁部1
4上の面とり面34も同じ円錐体表面の一部分を形成す
るよう配設されていることが理解されるであろう。した
がって、図11の実施例においては、バッフルの最小内
側直径は内壁部14の表面34の最大内側直径よりも僅
かに大きい。このようにバッフルと内壁部14の端部と
の間には隙間が規定されているが、しかしながらこの隙
間は、典型的には3mm幅で、そして壁部15および1
6間のスペースから伝播される騒音が隙間を通過する空
気流に対してその空気流動方向に実質的に直角な方向で
進入するように配設されている。バッフルの端部とハウ
ジングの隣接する端壁部との間に規定される隙間を通る
空気流動はスムースである。
動しているコンプレッサ内でモニタした騒音出力を示
す。カーブ35は標準MWE構造による出力を示す。カ
ーブ36は図12に示す形式のバッフルを所定位置に装
着してモニタした出力を示し、そしてこの場合、バッフ
ル表面33の角度はコンプレッサの回転軸線に対して2
1°に傾斜している。カーブ37は傾斜角度30°のバ
ッフルの効果を示し、カーブ38はバッフル角度を45
°に設定した際の出力を示す。このように、バッフル角
度を異ならせることにより異なる効果が達成されること
が理解されるであろうが、この場合にも、特定の適用に
適合した理想的構造を決定するためのテストを導入する
ことは比較的容易なことである。
を有する構造を示す。バッフル39は円筒状リム40を
有し、このリムは、コンプレッサハウジングの外壁部1
6に対して、例えば半径方向に延在するボルトを介して
固定することができる。通常は4本のボルトを使用す
る。なおこの場合、図14に示されているバッフルの部
分40を90°外向きに回転することにより、バッフル
を外壁部に対してこの壁部内に軸方向に延在するボルト
を介して固定するよう構成できることは、勿論理解され
るであろう。
リップ部41と軸方向断面において円弧状の形状を有す
る本体部42とからなる、別の構成を示す。前記軸方向
断面は、例えば楕円表面の一部分に規定することができ
るが、別の複合されたあるいはより単純なカーブ構造を
使用することも勿論可能である。
ルは薄肉部材から構成される。このような構成は、バッ
フルが比較的軽量に形成され、製造が容易であると共に
装着も簡単に行える利点を有する。しかしながら、本発
明の実施態様を薄肉構造より固定的な構造に構成するこ
とも可能である。このような構成の1つの例を図16に
示す。図16の構成においては、バッフル43は比較的
重量の駆体を有し、この駆体からリップ部44が内壁部
14に向けて延在している。このような構造は、例えば
鋳造により製造することができる。
ッフルを示すが、しかしながらこの場合には、円弧状前
端縁部45と円弧状内部凹部46とが設けられている。
ードとMWE特性を達成すべく設けられているスロット
との間における圧力勾配に基因して発生する自己発生騒
音を低減する。このバッフルの効果は、MWEフローパ
スを通って伝播される圧力の波動先頭部の接線方向速度
を、前記圧力波動を転向して主フロー内においてこの主
フローと実質的に直角になるよう導入することにより、
最低まで低減することによって、発揮されるものと考え
られる。圧力波動は、このようにして、コンプレッサイ
ンレットへ進行する比較的高速な空気流動内へ急激に侵
入する。
抑制を助長するように構成を効果的に「同調」させるこ
とにより、性能を最適化させ得ることは理解できるであ
ろう。このようにして、如何なるコンプレッサ構造にも
特に適応できると共に、特定のコンプレッサ速度におい
て最大の騒音低減を特に提供できるバッフルを設計する
ことが可能である。
を種々説明したが、これには如何なる種類の通常の方
法、例えばバッフルの回動挿入、挿通棒、ボルトあるい
は接着による機械的固定、もしくは締め嵌めによる固定
等を適用できることは勿論である。
の通常の金属もしくは合成樹脂から製造することができ
る。
のインレット部分を示す概略側面図である。
サハウジングを有する公知のターボチャージャのインレ
ット部分を示す部分断面図である。
同様のMWEコンプレッサハウジングの概略断面図であ
る。
す断面図である。
うなコンプレッサインレット構造から予期されるブレー
ドパス騒音の特性を示す説明図である。
パス騒音の特性を示す説明図である。
ブレード騒音の低減する特性を示す説明図である。
定速度における空気流動比率範囲に対する騒音の特性を
示す説明図である。
比率範囲における騒音に対する効果の特性を示す説明図
である。
調整することによるブレードパス騒音に対する効果の特
性を示す説明図である。
ット部分に挿入される本発明のバッフルとの組付けを示
す断面図である。
することによる効果の特性を示す説明図である。
ある。
図である。
す断面図である。
図である。
イール 9 ベーン 10 面 11 インレット 12 渦巻き形
(アウトレット) 13 先端 14 内壁部 15 破線 16 外壁部 17 室 18 スロット 19 ウエブ 20 バッフル 21 突起部 22 スロット 23 アダプタ 24 インレッ
ト端部 25〜28 カーブ 29 溝部 30 突起部 31 弾性腕部 32 プラスチックバッフル 33 半径方向
内側面 34 面とり面 35〜38 カ
ーブ 39 バッフル 40 円筒状リ
ム 41 リップ部 42 本体部 43 バッフル 44 リップ部 45 円弧状前端縁部 46 円弧状内
部凹部
Claims (11)
- 【請求項1】 インレットおよびアウトレットを画定す
るハウジングと、このハウジング内に回転可能に装着さ
れてその回転によりインレット内のガスをアウトレット
へ移動するインペラホイールとを備え、前記ハウジング
はホイールに支持されるベーンの半径方向外側の端部に
極めて近接して配置される面を画定する内壁部を有し、
そしてインレットは端から端へ配設される第1および第
2部分からなり、インレットの前記第1部分はハウジン
グ内壁部の前記面の延在である内側面を有し、そしてイ
ンレットの第1部分の外側面の半径方向外側にフローパ
スが画定されてこのフローパスの一端部はハウジングの
内壁部の前記面においてホイールに隣接して開口すると
共に、フローパスの他端部はインレットの第1部分に隣
接する第2部分内に開口するコンプレッサにおいて、第
2部分に隣接するインレットの第1部分の外側面の直径
が第1部分に隣接するインレットの第2部分によって画
定される内側面の直径に対して少くとも実質的に同一で
あることを特徴とするコンプレッサ。 - 【請求項2】 第2部分に隣接するインレットの第1部
分の内側面の直径が、第1部分に隣接するインレットの
第2部分によって画定される内側面の直径に対して少く
とも実質的に同一である請求項1記載のコンプレッサ。 - 【請求項3】 インレットの第2部分は、ハウジング上
に装着される環状バッフルによって画定される請求項2
記載のコンプレッサ。 - 【請求項4】 バッフルが環状リップ部を画定し、この
環状リップ部がインレットの第1部分へ向けて延在して
インレットの第2部分の内側面の半径方向外側に環状室
を形成し、そしてこの環状室がフローパスに連通される
請求項3記載のコンプレッサ。 - 【請求項5】 バッフルの半径方向内側面が、その直径
をインレットの第1部分へ向けて減少される請求項1ま
たは2記載のコンプレッサ。 - 【請求項6】 バッフルは、インレットの第1部分へ向
けて内側へ傾斜する円錐台形部材からなる請求項5記載
のコンプレッサ。 - 【請求項7】 バッフルは、軸線方向に円弧状の形状を
有する部材からなる請求項5記載のコンプレッサ。 - 【請求項8】 バッフルは、実質的に一様な壁厚を有す
る請求項5乃至7のいずれかに記載のコンプレッサ。 - 【請求項9】 バッフルの半径方向内側面が円筒面を画
定する請求項3または4記載のコンプレッサ。 - 【請求項10】 傾斜アダプタが、バッフルに対してそ
のホイールから遠ざかる端部に連結される請求項3乃至
9のいずれかに記載のコンプレッサ。 - 【請求項11】 バッフルが、インレットの第1部分の
半径方向外側のフローパス内へ延在する少くとも1つの
分割壁部を支持する請求項3乃至10のいずれかに記載
のコンプレッサ。
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