用于防涡轮增压器爆裂的压缩机组件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明总的涉及压缩机组件，更具体地涉及用于防涡轮增压器爆裂的压缩机组 件。
【背景技术】
[0002] 内燃机如柴油发动机、汽油发动机或天然气发动机采用涡轮增压器来将用于燃烧 的压缩空气输送到发动机中。涡轮增压器压缩流入发动机的空气，从而帮助迫使更多空气 进入发动机的燃烧室。增加的空气供给允许发动机的燃烧室中增加的燃料燃烧，从而使得 发动机的功率输出增加。
[0003] 典型的涡轮增压器包括轴、连接至轴的一端的涡轮叶轮、连接至轴的另一端的压 缩机叶轮、和用于支承轴的轴承。彼此连接的单独的壳体封装压缩机叶轮、涡轮叶轮和轴 承。发动机的排气在涡轮叶轮上方膨胀并使涡轮叶轮旋转。涡轮叶轮又经由轴使压缩机叶 轮旋转。压缩机叶轮接收来自环境的冷却空气并迫使压缩空气进入发动机的燃烧室。
[0004] 天然固有的材料局限性、压缩机叶轮内的缺陷、压缩机级构件的磨损、超速、或进 气中的碎片可能导致压缩机叶轮失效。为了防止碎片或油在压缩机叶轮失效的情况下排 出，涡轮增压器通常依赖于包围叶轮的厚重壳体来吸收在失效期间释放的大量能量。然而， 厚重的壳体往往增加了涡轮增压器的体积、重量和成本。此外，虽然壳体可牵制碎肩和油， 但失效的压缩机叶轮构件对壳体带来的损伤会需要对壳体进行昂贵和耗时的修复，这会使 涡轮增压器长时间停用。
[0005] 2003 年 10 月 28 日公布的Bartholciml 等人的美国专利 No. 6, 638, 007 ( " ' 007 专利"）公开了一种尝试将失效的压缩机构件保持在外壳内的压缩机外壳。特别地，'007专 利公开了压缩机外壳具有利用刚性固定装置紧固在涡轮机的轴承外壳上的螺旋外壳。' 007 专利还公开了螺旋外壳包括内筒体，外壳插入件利用柔性附接装置附接在该内筒体上，从 而在外壳插入件与螺旋外壳之间形成中空空间。'007专利公开了柔性附接装置的抗断裂性 能不如刚性固定装置。'007专利还公开了外壳插入件的柔性固定装置可吸收比刚性固定装 置明显更多的动能。'007专利指出，在紧急情况下，外壳插入件可沿轴向移动离开压缩机叶 轮并且压缩机叶轮部件的动能可通过变换为变形能和其所产生的热而被大部分吸收。' 007 专利还指出，外壳可吸收碎片的残留动能。
[0006] 尽管'007专利公开了一种被设计成牵制失效的叶轮的碎片的压缩机外壳，但所公 开的外壳依然不会是最佳的。例如，在叶轮失效的情况下，外壳插入件可能与螺旋外壳分离 并轴向向外移动，从而允许叶轮的碎片仍然撞击并损坏轴承外壳。这会需要在涡轮机可恢 复使用之前对轴承外壳进行昂贵和耗时的修复。轴承外壳的损伤也会允许油从涡轮机内泄 漏。
[0007] 本发明的压缩机组件解决了上述问题中的一个或多个问题和/或现有技术的其 它问题。
【发明内容】
[0008] 在一个方案中，本发明针对于一种压缩机组件。该压缩机组件可包括压缩机壳体。 该压缩机组件还可包括配置在压缩机壳体内的压缩机叶轮。压缩机叶轮可包括从轮毂前端 延伸到轮毂后端的轮毂。压缩机叶轮还可包括在轮毂后端附近配置在轮毂上的出口导流器 叶片。出口导流器叶片可具有叶片后表面。压缩机叶轮还可包括从轮毂后端向外延伸的轮 毂伸出部。该压缩机组件还可包括配置在轮毂伸出部上的叶轮罩帽。此外，该压缩机组件可 包括配置在叶轮罩帽上的游隙密封件。游隙密封件可通过轴向间隙与叶片后表面间隔开。 此外，该压缩机可包括配置在压缩机壳体内的压缩机扩散器。压缩机扩散器可具有通过径 向间隙与出口导流器叶片的外沿间隔开的扩散器内表面。
[0009] 在另一方案中，本发明针对于一种涡轮增压器。该涡轮增压器可包括涡轮机壳体。 该涡轮增压器还可包括配置在涡轮机壳体内并且构造成由从发动机接收的排气驱动的涡 轮。该涡轮增压器还可包括压缩机壳体。该涡轮增压器还可包括配置在压缩机壳体内的压 缩机叶轮。压缩机叶轮可包括从轮毂前端延伸到轮毂后端的轮毂。压缩机叶轮还可包括邻 近轮毂后端配置在轮毂上的出口导流器叶片。出口导流器叶片可具有叶片后表面。压缩机 叶轮还可包括从轮毂后端向外延伸的轮毂伸出部。该涡轮增压器还可包括配置在轮毂伸出 部上的叶轮罩帽。此外，该涡轮增压器可包括配置在叶轮罩帽上的游隙密封件。游隙密封 件可通过轴向间隙与叶片后表面间隔开。此外，该涡轮增压器可包括配置在压缩机壳体内 的压缩机扩散器。压缩机扩散器可具有通过径向间隙与出口导流器叶片的外沿间隔开的扩 散器内表面。该涡轮增压器还可包括将叶轮罩帽和涡轮叶轮连接的轴。
【附图说明】
[0010] 图1是示例性公开的涡轮增压器的剖视图；和
[0011] 图2是示例性公开的用于图1的涡轮增压器的压缩机组件的剖视图。
【具体实施方式】
[0012] 图1示出涡轮增压器10的一个示例性实施例。涡轮增压器10可供执行某类与诸 如铁路、航运、发电、采矿、建设、农业的行业或本领域中公知的另一种行业相关的操作的机 器的发动机（未示出）使用。如图1所示，涡轮增压器10可包括压缩机级12和涡轮级14。 压缩机级12可体现为附接在轴18上的固定几何结构压缩机叶轮16并且可构造成在从环 境接收的空气进入发动机用于燃烧之前将空气压缩至预定的压力水平。空气可经由压缩机 入口 22进入压缩机壳体20并经由压缩机出口 24离开压缩机壳体20。随着空气移动通过 压缩机级12,压缩机叶轮16可提高可被引导到发动机中的空气的压力。
[0013] 涡轮级14可包括可附接在轴18上的涡轮机壳体30和涡轮叶轮32。离开发动机 的排气可经由涡轮入口 34进入涡轮机壳体30并经由涡轮机出口 36离开涡轮机壳体30。 随着热排气移动通过涡轮机壳体30并贴靠着涡轮机叶轮32的叶片膨胀，涡轮叶轮32可经 由轴18使压缩机叶轮16旋转。轴承38可支承轴18。轴承38可配置在轴承壳体40中。 尽管图1仅示出两个轴承38,但设想涡轮增压器10可包括任意数目的轴承38。
[0014] 图2示出用于涡轮增压器10的压缩机组件50的一个示例性实施例的剖视图。压 缩机组件50可包括压缩机外蜗壳52、压缩机内蜗壳54、压缩机扩散器56、输入流导向件 58、压板60、压缩机叶轮16、叶轮罩帽62和游隙密封件64,这些构件全都可配置在压缩机 组件50的旋转轴线70周围。压缩机外蜗壳52可从压缩机组件50的前端72附近延伸到 压缩机组件50的后端74附近。压缩机外蜗壳52可包括前壁76、外蜗壳后壁78、外蜗壳螺 旋80、前伸出部82和后伸出部84。压缩机外蜗壳52的前壁76可配置在前端72附近。前 壁76可具有可大体正交于旋转轴线70配置的大体平坦的正面86。压缩机外蜗壳52的外 蜗壳后壁78可配置在后端74附近。外蜗壳后壁78可与前壁76轴向地间隔开。外蜗壳后 壁78可配置成大体正交于旋转轴线70。如图2所示，外蜗壳后壁78可附接在轴承壳体40 上。压缩机外蜗壳52的前伸出部82可从前壁76延伸到配置在前壁76与外蜗壳后壁78 之间的第一远端88。前伸出部82可包括围绕旋转轴线70配置的具有内表面90的大体圆 筒形内孔。外蜗壳80可从第一远端88延伸到外蜗壳后壁78附近。外蜗壳螺旋80可围绕 旋转轴线70配置并且可具有大体凹状。后伸出部84可从外蜗壳螺旋80延伸到外蜗壳后 壁78。
[0015] 压缩机内蜗壳54可包括外凸缘92