离心压缩的制造方法

离心压缩的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种离心压缩机，使生成旋转流的导向叶片位于叶轮前面的壳体内周侧，目的在于改善喘振裕度并抑制扼流量降低而扩大压缩器的动作范围。具有：压缩器(19)的压缩器壳体(15)；压缩从进气口(23)流入的进气气体的叶轮(7)；由在进气口(23)与叶轮(7)之间的进气通路(21)的内周壁配置为周状的多个导向叶片(55)构成并对从进气口(23)流入的进气气体付与绕旋转轴的旋转流的旋转流生成部；形成在多个导向叶片(55)的内侧并使来自进气口(23)的进气气体不通过导向叶片(55)而在叶轮(7)流通的中央进气流通路(59)。
【专利说明】
离心压缩机

【技术领域】
[0001]本发明涉及具有利用旋转轴旋转的叶轮的离心压缩机，特别是涉及组装在排气涡轮增压机上的离心压缩机。

【背景技术】
[0002]在用于机动车等的发动机中，公知的是为了提高发动机的输出，利用发动机的排气的能量使涡轮旋转，经由旋转轴利用与涡轮直接连结的离心压缩机压缩吸入空气而供给到发动机的排气涡轮增压机。
[0003]如图11所示的以压力比为纵轴，以流量为横轴的性能特性比较表的普通压缩器所示，该排气涡轮增压机的压缩器根据系统整体的脉动即喘振所产生的喘振流量(图左上侧的线)，产生扼流，在此之上，在直到流量不增加的扼流量(图右上侧的线)之前的流量范围内稳定运转。
[0004]但是，在直接进气被叶轮吸入而构成的普通压缩器型的离心压缩机中，由于在扼流量与喘振流量之间能够稳定运转的流量范围小，因此在急加速时的过渡变化中，存在为了不引起喘振而不得不在远离喘振流量的效率低的动作点运转的课题。
[0005]为了解决该课题，在专利文献1中公开了在所述离心压缩机的叶轮上游侧，使吸入空气产生旋转流的导向叶片设置在叶轮的上游来扩大排气涡轮增压机的运转范围的技术，以及在增压机的壳体设置使被叶轮吸引的进气的一部分再循环的再循环流路的技术。
[0006]参照图10简单说明该技术。
[0007]离心压缩机100的叶轮101包括能够在壳体102内旋转的多个叶片104，壳体102具有靠近叶片104的径向外侧缘104a配置的内侧壁。
[0008]离心压缩机100的进气口具有:形成气体吸入口 108的外侧环状壁107，在外侧环状壁107内延伸而形成进口段部110的内侧环状壁109。在环状壁109、107之间形成有环状气体流路111。
[0009]下游开口部113将在附近通过叶片104的壳体表面105与环状流路111连通。
[0010]上游开口部将环状流路111与进口段部110即进气口吸入部之间连接。在上游开口部的下游的进口段部110的内侧设置进气口导向叶片114，在通过进口段部110的气流弓丨起先行螺旋。并且，在利用该结构使通过压缩机的空气的流量小的情况下，通过所述环状流路111的空气流的方向倒转，空气从叶轮通过下游开口部113，并通过上游方向的环状流路111而再导入气体吸入口 108，而使压缩机再循环。
[0011]由此，使压缩机的性能稳定化，使压缩机喘振裕度和扼流都提高(参照图11的RCC(再循环压缩器))。
[0012]并且，在专利文献1中，内侧环状壁109和外侧环状壁107在上游方向延伸并收容进气口导向叶片装置。该进气口导向叶片装置具有在中央鼻锥115与内侧环状壁109之间延伸的多个导向叶片114。
[0013]所述导向叶片114相对于叶轮101的旋转方向，在前方扫掠而在到达叶轮101的空气流引起先行螺旋，该先行螺旋流使压缩机的喘振裕度(喘振限界)提高。即，先行螺旋流使弓I起压缩机喘振的流动减少。(参照图11的RCC+导向叶片)
[0014]现有技术文献
[0015]专利文献
[0016]专利文献1:(日本)特开2004-332733号公报(参照说明书摘要和图1)


【发明内容】

[0017]发明所要解决的技术问题
[0018]但是，在所述图10所示现有技术中，就使中央鼻锥115位于叶轮前面的内侧环状壁内的中央空间而言，利用该中央鼻锥115部，在图11中不可见，相对于进气流，进气阻力增加而使扼流减少，并且难以制作中央鼻锥115和将中央鼻锥安装在导向叶片的中心轴上。
[0019]S卩，在以前的产生旋转流的导向叶片中，在中央部设置有使吸入空气向导向叶片引导的锥状部件，存在空气阻力增大、扼流量减少的问题。
[0020]另外，在所述专利文献I中，在外侧环状壁107与内侧环状壁109之间，由于设置前端开放的狭缝环状间隙的环状气体流路111，换言之，外侧环状壁107前端与内侧环状壁109前端为开放结构，必然容易产生噪声，因此需要防止产生噪声的罩。
[0021]S卩，在现有再循环流路中，由于叶轮的旋转而产生的噪声在再循环流路中共鸣或者共振而具有噪声增大的问题。
[0022]另外，在为了延长再循环流路而使内侧环状壁向上游侧延长时，会有由于与入口吸入空气干涉而妨碍导入导向叶片的空气的循环流的问题。
[0023]鉴于本发明的该技术问题，提供一种不设置中央鼻锥，而能够直接使导向叶片位于叶轮前面的壳体内周侧，由此不像现有技术那样减少扼流而能够改善喘振裕度的发明。
[0024]即本发明的目的在于，减少产生旋转流的导向叶片的空气阻力而抑制扼流量减少，并且改善喘振裕度而扩大压缩机的动作范围，并且，抑制再循环流路的由于叶轮的旋转而产生的噪声的共鸣或者共振。
[0025]具体说明，本发明的目的在于，提供一种不开放外侧环状壁107与内侧环状壁109的前端，而在该两前端闭合的状态下形成再循环流路，其结果是，抑制由于外侧环状壁107前端与内侧环状壁109的前端为开放结构而导致的噪声，而不需要适当的防止产生噪声罩的发明。
[0026]另外，本发明的其他目的在于提供一种能够可变地增长再循环流路的长度的发明。
[0027]另外，提供一种如下发明，S卩，构成为即便在可变地增长再循环流路的情况下，也不设置前端开放的狭缝环状间隙的环状气体流路111的结构，因此实质上不存在内侧环状壁109，因此，不会由于与入口吸入空气的干涉而妨碍导入导向叶片的空气的循环流。
[0028]用于解决技术问题的方法
[0029]本发明为了解决该课题，提出了一种离心压缩机，其特征在于，具有:
[0030]壳体，其具有向离心压缩机的旋转轴方向开口的进气口和与该进气口相连的进气通路；
[0031]叶轮，以所述旋转轴为中心能够旋转地配置在所述壳体的内部，并压缩从所述进气口流入的进气气体；
[0032]旋转流生成机构，其配置在所述壳体内部的进气口与叶轮之间，并对从所述进气口流入的进气气体付与旋转流，
[0033]所述旋转流生成机构具有:
[0034]旋转流生成部，其具有沿着所述壳体的内周壁配置为周状的多个导向叶片，利用该多个导向叶片对从所述进气口流入的进气气体付与绕旋转轴的旋转流；
[0035]中央进气流通部，其在由所述旋转流生成部包围的空间内，向所述旋转轴方向开口，以使从所述进气口流入的进气气体流通。
[0036]根据本发明，通过对从进气口流入的进气气体付与旋转流来减少喘振流量(最小流量)，改善喘振裕度，并且由于中央进气流通部为空间，因此进气气体流通阻力减小，其结果是能够抑制扼流量(最大流量)减少。
[0037]因此，根据本发明，不设置中央鼻锥，而使叶轮前面中央部成为没有空气阻力的通气空间，能够使导向叶片经由该通气空间直接位于叶轮前面的壳体内周侧，由此能够不像现有技术那样减少扼流来改善喘振裕度，扩大离心压缩机的运转范围。
[0038]并且，优选所述中央进气流通部由环圆部件形成，该环圆部件由与所述旋转轴同心配置并且中央部为空间构成，在该环圆部件的外周侧沿周向配设有导向叶片。
[0039]根据该发明，导向叶片的中央侧不设置中央鼻锥，而使叶轮前面中央部成为没有空气阻力的中央进气流通部，并使进气经由该中央进气流通部直接导向叶轮。并且，利用环圆部件划分为通过环圆部件的外周侧的导向叶片的进气气体的流动和沿着中央侧的中央进气流通部流动的进气气体的流动，因此通过导向叶片的进气气体流量增加而能够付与更多的旋转，因此进一步改善喘振裕度。
[0040]并且，另外导向叶片被两侧支承在环圆部件与壳体内周间，因此即便不设置中央鼻锥也能具有刚性地保持配设在周向上的导向叶片。
[0041]另外，优选在所述壳体内，使所述叶轮的外周部与比该叶轮更靠近上游侧的所述进气通路连通的再循环流路设置在所述进气通路的外侧。
[0042]根据该发明，通过设置再循环流路，除了利用前述旋转流生成机构改善喘振裕度以外，还能够利用再循环流路进一步改善喘振裕度。
[0043]另外，优选所述再循环流路的上游侧的开口端部位于比所述旋转流生成机构更靠近上游的位置。
[0044]根据该发明，通过再循环流路的上游侧的开口端部位于比所述旋转流生成机构更靠近上游的位置，能够利用再循环流路有效改善喘振裕度，利用旋转流生成机构有效改善喘振裕度。即，通过使利用再循环流路而进行再循环的进气全部通过旋转流生成机构的导向叶片而能够成为旋转流。
[0045]另外，优选所述壳体在分割所述再循环流路的位置被两分割为上游侧壳体和下游侧壳体。
[0046]根据该发明，壳体的再循环流路在其途中位置沿轴向被两分割而构成，因此再循环流路能够变为任意长度，其结果是，除了利用旋转流生成机构改善喘振裕度以外，通过使再循环流路的长度可变并使被叶轮吸引的进气气体的一部分循环，能够调节喘振流量而进一步改善喘振裕度。
[0047]另外，通过使再循环流路的长度可变，能够将由再循环流路产生的共振带域设定为回避从叶轮产生的噪声频率的频带域。
[0048]另外，由于能够从壳体的分割面加工再循环流路的孔，因此容易形成再循环流路。
[0049]另外，在本发明中，优选朝向形成在所述上游侧壳体内的所述再循环通路的进气口的前端部分朝向进气口不以狭缝环状间隙开口，而是从上游侧壳体的途中位置与所述进气通路的内周壁连通，所述上游侧壳体的前端部形成为一个入口圆环部。
[0050]根据该发明，朝向形成在上游侧壳体内的所述再循环通路的进气口的前端部分朝向进气口不以狭缝环状间隙开口，而从上游侧壳体的途中位置与所述进气通路侧连通，所述上游侧壳体的前端部形成为一个入口圆环部，因此，不会像所述现有技术(图10)那样，形成再循环通路的环状气体流路111由外侧环状壁107前端和内侧环状壁109前端形成，其前端为开放结构，而形成为封闭结构，防止因共鸣等而产生噪声，不需要防止产生噪声的習坐早寸ο
[0051]另外，在本发明中，优选在所述壳体内，使所述叶轮的外周部与比该叶轮更靠近上游侧的所述进气通路连通的再循环流路设置在所述进气通路的外侧，并且，朝向所述再循环通路的进气口的前端部分朝向进气口不以狭缝环状间隙开口，而是与所述进气通路的内周壁连通，所述壳体的进气口侧的前端部形成为一个入口圆环部。
[0052]根据该发明，如前所述，在不是分割为上游侧壳体与下游侧壳体的壳体结构的情况下，通过使朝向再循环通路的进气口的前端部分朝向进气口不以狭缝环状间隙开口，而是与所述进气通路的内周壁连通，所述壳体的进气口侧的前端部形成为一个入口圆环部，防止由再循环流路产生的共鸣等而导致产生噪声。
[0053]另外，在本发明中，优选在被两分割的所述上游侧壳体和下游侧壳体形成有在以所述旋转轴为中心的圆周上构成所述再循环流路的多个循环孔。
[0054]根据该发明，通过使再循环流路成为多个循环孔，并设定该孔的数量和长度能够降低在再循环流路产生的噪声。
[0055]另外，在本发明中，优选在被两分割的所述上游侧壳体上形成有以构成所述再循环流路的所述旋转轴为中心的圆筒状的狭缝空隙孔，在所述下游侧壳体形成有在以所述旋转轴为中心的圆周上构成所述再循环流路的多个循环孔。
[0056]根据该发明，通过使下游侧的再循环流路成为多个再循环流路由多个循环孔构成的结构，能够降低在再循环流路产生的噪声。另外，上游侧的循环孔为由狭缝空隙构成的圆筒状，因此容易加工。
[0057]另外，在本发明中，优选所述旋转流生成机构具有:与所述壳体的内周壁嵌合的外筒部件和沿着所述外筒部件的内周壁配置在周向上的所述导向叶片，并且，所述外筒部件与所述壳体分体形成，并与所述壳体嵌合。
[0058]根据该发明，能够通过压入等组装旋转流生成机构而容易制造。另外，通过组装导向叶片高度、角度不同的旋转流生成机构，能够容易变更运转的动作范围。
[0059]另外，在本发明中，优选所述旋转流生成机构具有:与所述壳体的内周壁嵌合的外筒部件和沿着所述外筒部件的内周壁配置在周向上的所述导向叶片，并且，所述外筒部件与所述壳体分体形成，并与所述壳体嵌合，所述外筒部件的外周壁形成所述再循环流路的内周部。
[0060]根据该发明，能够通过压入等组装旋转流生成机构而容易制造。另外，通过组装导向叶片高度、角度不同的旋转流生成机构，能够容易变更运转的动作范围，并且，通过使旋转流生成机构的外筒部成为再循环流路的内周部，能够减薄壳体。另外，容易进行孔的加工。
[0061]另外，在本发明中，优选所述旋转流生成机构具有:与所述壳体的内周壁嵌合的外筒部件、在该外筒部件的内周壁沿着周向配设的多个所述导向叶片，所述外筒部件的内周壁的内径比所述叶轮的前缘部分的所述进气通路的内径大。
[0062]并且，所述外筒部件的内周壁的内径设定为至少扩大相当于由于所述多个导向叶片遮挡流路而减少的流路面积的流路面积。
[0063]根据该发明，由于能够扩张由所述旋转流生成机构的导向叶片减少的流路面积，使旋转流生成机构对流通阻力的影响消失，能够通过压力回复来提高效率，能够抑制扼流量(最大流量)减少，能够更加宽范围化。
[0064]发明效果
[0065]根据本发明，不设置中央鼻锥，而能够直接使导向叶片位于叶轮前面的壳体内周侦牝由此，不会如现有技术那样减少扼流而改善喘振裕度，并能够扩大压缩器的动作范围。
[0066]另外,壳体具有被两分割的上游侧壳体和下游侧壳体,朝向上游侧壳体的进气口的前端部分不是作为狭缝环状间隙开口，而是形成为一个环圆状，因此，不是像所述现有技术(图10)那样地，形成再循环通路的环状气体流路111由外侧环状壁107前端和内侧环状壁109前端形成，其前端为开放结构，而是形成为封闭结构，防止因共鸣等而产生噪声，不需要防止产生噪声的罩等。
[0067]另外，根据本发明，壳体的再循环流路在其途中位置沿轴向被两分割而构成，因此再循环流路能够变为任意长度。

【专利附图】

【附图说明】
[0068]图1是本发明第一实施方式的离心压缩机的旋转轴方向的要部剖视图。
[0069]图2是图1的A-A线方向的要部剖视图。
[0070]图3是图1的B-B线方向的要部剖视图。
[0071]图4是表示旋转流生成机构的立体图。
[0072]图5是表示第二实施方式，与图1对应的要部剖视图。
[0073]图6是图5的C-C线方向的要部剖视图。
[0074]图7是表示第三实施方式，与图1对应的要部剖视图。
[0075]图8是表示第四实施方式，与图1对应的要部剖视图。
[0076]图9是表不第五实施方式,与图1对应的要部剖视图。
[0077]图10是表示现有技术的离心压缩机的剖视说明图。
[0078]图11是离心压缩机的一般性能特性的比较图。

【具体实施方式】
[0079]以下，参照附图具体说明本发明的实施方式。另外，以下实施方式所记载的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等只要不是特定的记载，都不是将本发明的范围限定于此的意图，仅为说明例。
[0080](第一实施方式)
[0081]图1是表示内燃机的排气涡轮增压机1的旋转轴方向的要部剖视图。该排气涡轮增压机1由涡轮壳体5、轴承壳体13、压缩器壳体15结合构成，涡轮壳体5收纳由内燃机的排出气体驱动的涡轮转子3，轴承壳体13经由轴承11旋转自如地支承将该涡轮转子3的旋转力传递到叶轮7的旋转轴9，压缩器壳体15收纳叶轮7，该叶轮7吸引并压缩作为进气气体的空气。
[0082]在涡轮壳体5的外周部，形成为螺旋状的涡旋通路17形成在涡轮转子3的外周，并使来自内燃机的排出气体从外周侧向轴中心侧流动，然后，向轴向排出而使涡轮转子3旋转。
[0083]在本发明的压缩器(离心压缩机)19中，叶轮7以旋转轴9的旋转轴线Μ为中心能够旋转地支承在压缩器壳体15内。将被压缩的之前的进气气体例如空气导向叶轮7的进气通路21在旋转轴线Μ方向，并且以同轴状延伸为圆柱形状。并且，与该进气通路21相连的进气口 23向进气通路21的端部开口。进气口 23朝向端部以圆锥状扩径，以容易导入空气。
[0084]在叶轮7的外侧形成有以与旋转轴线Μ呈直角方向延伸的扩散器25，在该扩散器25的外周设置有螺旋状的空气通路27。该螺旋状的空气通路27形成压缩器壳体15的外周部分。
[0085]另外，在叶轮7上设置有以旋转轴线Μ为中心被旋转驱动的轮毂部29，并且设置有被旋转驱动的多个叶片31。轮毂部29安装在旋转轴9上，并且在其径向外侧的面设置有多个叶片31。
[0086]叶片31通过被旋转驱动而对从进气口 23吸入，并对通过进气通路21的空气进行压缩，形状不作特殊限定。在叶片31上设置有:上游侧的缘部即前缘31a、下游侧的缘部即后缘31b、径向外侧的缘部即外周缘(外周部)31c。该外周缘31c为由压缩器壳体15的护罩部33覆盖的侧缘的部分。并且，外周缘31c配置为通过护罩部33的内表面的附近。
[0087]压缩器19的叶轮7利用涡轮转子3的旋转驱动力以旋转轴线Μ为中心被旋转驱动。并且，外部的空气被从进气口 23引入，并在叶轮7的多个叶片31间流动，主要在动压上升后，流入配置在径向外侧的扩散器25，使动压的一部分切换为静压而提高压力，并且通过螺旋状的空气通路27排出。然后，作为内燃机的进气被供给。
[0088](再循环流路)
[0089]接下来，说明形成在压缩器壳体15内的再循环流路41。
[0090]再循环流路41设置为将在与所述叶片31的外周缘31c相对的压缩器壳体15开口的环状的下游侧开口端部43与在比叶片31的前缘31a更靠近上游侧的位置的压缩器壳体15的内周壁开口的上游侧开口端部45连通。并且，刚流入叶片31间的空气或者加压途中的空气的一部分通过再循环流路41并在叶轮7的上游侧的进气通路21内进行再循环。
[0091]另外，再循环流路41由在圆筒状的进气通路21的外侧设置在以旋转轴线Μ为中心的圆周上的多个循环孔41a、41b构成。
[0092]另外，压缩器壳体15在途中切断再循环流路41的位置分割为上游侧和下游侧两部分而由上游侧壳体15a和下游侧壳体15b构成。
[0093]该上游侧壳体15a与下游侧壳体15b的配合面形成台阶状的配合面，并通过印章盒(、>口一)式嵌合使旋转轴线M方向和与其呈直角的径向进行位置配合。并且，密封环47介于上游侧壳体15a与下游侧壳体15b之间并利用夹紧环49结合。另外也可以利用螺检等机构。
[0094]另外，在被两分割的所述上游侧壳体15a和下游侧壳体15b上，在以旋转轴线M为中心的圆周上，构成所述再循环流路41的多个循环孔41a、41b在旋转轴线M方向延伸形成。
[0095]形成在上游侧壳体15a的再循环流路41并未一直延伸到上游侧壳体15a的前端部，而在途中位置闭塞而从上游侧壳体15a的内周面与上游侧开口端部45相连，该上游侧开口端部45与所述进气通路21连通。
[0096]其结果是，上游侧壳体15a的前端部分为朝向进气口 23的部分不为开放结构(图10的现有技术那样的朝向进气口的开放结构，两个环圆结构)，而形成为一个入口圆环部(图1的形成进气口 23的环形状部)22。
[0097]而且，从形成在入口圆环部22的内周侧的进气口 23到再循环流路41的上游侧开口端部45能够形成长度L (参照图1)，因此来自再循环流路41的噪声难以从进气口 23向外部发出而在产生噪声对策方面有效。
[0098]因此，抑制由于共鸣、共振引起的噪声的放出而不需要防止产生噪声的罩等。
[0099]图2表示下游侧壳体15b的与循环孔41b的旋转轴线M呈直角方向(A_A线)的截面的配置状态。在本实施方式中，在进气通路21的外侧，在同一圆周上，多个，例如13个大致长圆状的循环孔41b以使长圆形状的长度方向位于周向并以等间隔配置。
[0100]图3表示上游侧壳体15a的与循环孔41a的旋转轴线M呈直角方向的截面的配置状态。在进气通路21的外侧，在与形成在前述下游侧壳体15b的循环孔41b同一圆周上，在周向上以相同间隔形成有13个大致相同的长圆状的循环孔41b。
[0101]上游侧壳体15a的循环孔41a通过在上游侧壳体15a的内周壁在周向上形成循环孔41a数量的凹凸部，并在该凹凸部的内周面嵌合后述旋转流生成机构51的外筒部件53，并且利用外筒部件53的外周面与凹凸部的凹部包围形成。
[0102]这样，再循环流路41被两分割为上游侧壳体15a的部分和下游侧壳体15b的部分，因此能够从上游侧壳体15a的分割面、下游侧壳体15b的分割面分别加工再循环流路41的循环孔41a、41b，因此容易形成再循环流路41。另外，容易调节长度和容易调整配置为圆周状的多个循环孔41a、41b的数量。
[0103]并且，下游侧壳体15b的循环孔41b和上游侧壳体15a的循环孔41a的位置形成为在径向和周向上一致，并通过结合各自的壳体而成为一体。
[0104]在设置再循环流路41时，会有以下作用。
[0105]在通过压缩器19的空气量为适当流量状态下，在通过再循环流路41的空气中，来自进气口 23的空气从上游侧开口端部45向下游侧开口端部43流动，并从下游侧开口端部43流入叶片31的外周缘31c。
[0106]另一方面，在通过减少压缩器19的空气量而成为产生喘振的低流量时，通过再循环流路41的空气逆流而从下游侧开口端部43向上游侧开口端部45流动，并再导入进气通路21而再导入叶轮7。因此，在外观方面，流入叶片31的前缘31a的流量增多，能够使产生喘振的喘振流量小流量化。
[0107]如上所述，通过设置再循环流路41，能够使喘振流量小流量化，而叶轮7产生由叶片31的个数、旋转速度确定的频率的噪声，因此再循环流路41的长度、循环孔41a、41b的个数设定为不与因叶轮7产生的噪声的频率共振的频带域。
[0108](旋转流生成机构)
[0109]接下来，说明旋转流生成机构51。
[0110]如图5所示，旋转流生成机构51设置在上游侧壳体15a的进气通路21的内部，并配置在进气口 23与叶轮7之间，对从进气口 23流入的空气付与旋转流。
[0111]旋转流生成机构51具有:与上游侧壳体15a的内周壁嵌合的外筒部件53、沿着外筒部件53的内周壁在周向上以等间隔配置的多个导向叶片55、设置为与该多个导向叶片55的内周端部连结的内筒部件57。利用导向叶片55构成旋转流生成部，并形成有中央进气流通路59，以使得从进气口 23流入内筒部件57内侧的空气在旋转轴线Μ方向向叶轮7流通。
[0112]导向叶片55由薄板状的板部件构成，旋转轴线Μ方向的形状为大致梯形形状，长边侧固定在外筒部件53上，短边侧固定在内筒部件57上。
[0113]导向叶片55安装为其前缘具有相对于旋转轴线Μ方向的倾斜角度Θ。利用该倾斜角度Θ，使流入旋转轴线Μ方向的空气向与叶轮7的旋转方向同方向旋转而生成旋转流。另外，导向叶片55的外筒部件53和内筒部件57的表面安装为直线状或者弯曲状。
[0114]利用该旋转流，流入叶片31的吸入空气流被付与旋转，因此在利用前述再循环流路41而产生的喘振流量的小流量化方面进一步付加作用而使利用导向叶片55产生的喘振流量小流量化而能够扩大其范围。
[0115]另外，在以旋转轴线Μ方向为0(零)度，相对于旋转轴线Μ使叶片面朝向直角方向的情况为90度时，优选倾斜角度Θ超过20度并在50度以下(20° < Θ <50° )。这是由于在低于20度时，不能扩大目标的喘振，另外，在超过50度时，流动损失增大，会对压力降低和扼流量的降低有很大影响。
[0116]连接导向叶片55的内周的内筒部件57形成为圆筒形状，该圆筒形状的截面形状也可以不是平板形状而成为翼状的截面形状。另外，在中央进气流通路59中，被吸入的空气直接到达叶轮7，因此流通阻力减小，抑制扼流量(最大流量)减少的效果增大。
[0117]另外，也可以将导向叶片55的外周侧端部稳定固定在外筒部件53上，并且，为了提高导向叶片55的支承强度，使导向叶片55的周向的厚度在外周侧增厚，在内周侧减薄，而成为仅外周侧的悬臂支承结构而省略筒部件57。
[0118]在这种情况下，能够达成更轻量化，并且没有由内筒部件57产生的流通阻力，因此进一步增大抑制扼流量(最大流量)减少的效果。
[0119]旋转流生成机构51与上游侧壳体15a分体形成，并通过使外筒部件53压入上游侧壳体15a的内周壁等来嵌合而组装。
[0120]如图1所示，在组装时，外筒部件53的内周壁与形成在下游侧壳体15b的进气通路21，和形成在上游侧壳体15a的进气通路21的内周壁面形成在同一面。由此形成顺畅的进气通路21。
[0121]另外，如图1所示，在旋转流生成机构51组装到上游侧壳体15a的内周部分时，夕卜筒部件53的外周壁形成循环孔41a的内周部，该循环孔41a形成在上游侧壳体15a内。
[0122]如图1、4所示，在外筒部件53的上游端侧，并且导向叶片55上游侧设置有构成上游侧开口端部45的多个，在本实施方式中13个开口 61。并且，如图1所示，该开口 61形成为截面形状向下游侧地倾斜或者弯曲，从上游侧开口端部45即开口 61流出的回流空气朝向导向叶片55的方向。
[0123]并且，如图3、4所示，上游侧开口端部45的周向位置设置为位于导向叶片55的配置间隔之间。即，从上游侧开口端部45流出的回流空气位于流入设置在周向上的多个导向叶片55之间的位置。因此，设置为容易旋转。
[0124]如上所述，通过使回流空气构成为通过导向叶片55，而通过付与更多的旋转流来改善喘振裕度。
[0125]另外，上游侧壳体15a、下游侧壳体15b、旋转流生成机构51分别由不同部件形成，并通过分别组装来制造压缩器19。因此容易制造。通过组装这些部件来制造压缩器19，因此容易对应构成再循环流路41的循环孔41a、41b的截面面形状、长度的变更，容易对应导向叶片55的个数、高度H、倾斜角度Θ的变更，能够容易改变压缩器19的动作范围。
[0126]例如，如图1所示，导向叶片55的高度H与叶片31的前缘31a的高度W对应，在变更为与前缘31a的高度W同等或者比其小的情况下，能够仅通过更换旋转流生成机构51而容易地对应。另外，不仅高度H的变更，导向叶片55的个数、周向间距以及倾斜角度Θ的变更都能够仅通过更换旋转流生成机构51而容易地对应。
[0127]另外，再循环流路41的旋转轴线M方向的长度、循环孔41a、41b的截面形状和个数需要设定为不与由叶轮7产生的噪声的周期数共振的频带域，因此，相对于再循环流路41的长度的变更能够通过上游侧壳体15a的循环孔41a的长度，以及具有与其长度对应的外筒部件53的旋转流生成机构51来变更。
[0128]如上所述，通过将再循环流路41形成为多个循环孔41a、41b，并且分割而能够调节各自的长度，能够容易降低由再循环流路41产生的噪声。
[0129]另外，由于旋转流生成机构51与上游侧壳体15a分体形成，通过将外筒部件53利用压入等嵌合组装在上游侧壳体15a的内周壁，并且，进气通路21在空气的流入部分未暴露在高温环境中，因此也可以不使用铁材料，而利用树脂材料或者铝合金等轻合金材料一体成型，这在轻量化和容易制造化方面优选。
[0130]如上所述，根据本实施方式，除了利用再循环流路41改善喘振裕度(喘振产生限界)以外，还通过利用导向叶片55对从进气口 23流入的吸入空气付与旋转流来进一步减少喘振流量(最小流量)来改善喘振裕度。
[0131]并且，利用形成在导向叶片55的内周侧的中央进气流通路59，能够减小相对于吸入空气的流通阻力，因此能够抑制扼流量(最大流量)的减少。这样，能够扩大压缩器19的动作范围。即，能够提高排气涡轮增压机I的增压性能。
[0132]与仅设置再循环通路的压缩器、如专利文献I所说明的设置导向叶片而在进气通路的中央部设置锥部件的装置相比，能够大幅度地扩大动作范围。
[0133](第二实施方式)
[0134]接下来，参照图5、6说明第二实施方式。
[0135]第二实施方式的再循环流路70的不同之处在于，代替形成在第一实施方式的上游侧壳体15a的多个循环孔41a，而设置圆筒状的狭缝空隙孔71，其他结构与第一实施方式相同。
[0136]如图5、6所不，相对于上游侧壳体15a的内周壁，存在与形成在下游侧壳体15b的多个循环孔41b的长圆形的短径侧(参照图2)的长度大致相同的径向间隙，并与旋转流生成机构51的外筒部件53嵌合,而形成由外筒部件53的外周面与上游侧壳体15a的内周壁形成的一个圆筒状的狭缝空隙孔71。
[0137]根据该第二实施方式，再循环流路70代替形成在第一实施方式的上游侧壳体15a的循环孔41a，而利用以旋转轴线Μ为中心的一个圆筒状的狭缝空隙孔71形成，因此能够使形成在上游侧壳体15a的循环孔或者再循环流路70的结构简单。
[0138]其结果是，容易加工。即，在第一实施方式中，在上游侧壳体15a的内周壁沿周向必须形成与下游侧壳体15b的循环孔41b的数量相当的凹凸部，而在第二实施方式中，不需要形成该凹凸部，形成单独的圆筒状的狭缝即可，因此容易加工。
[0139]另外，关于针对再循环流路41的噪声对策的长度、截面形状的变更，能够通过变更下游侧壳体15b的长度，并利用形成与下游侧壳体15b内的循环孔41b对应。
[0140](第三实施方式)
[0141]接下来，参照图7说明第三实施方式。
[0142]第三实施方式的不同之处在于，所述第二实施方式的旋转流生成机构51的外筒部件53的内周壁的形状不形成为圆筒形状而具有在旋转轴线Μ方向弯曲的形状，其他结构与第二实施方式相同。
[0143]相对于上游侧壳体91的内周壁，存在与形成在下游侧壳体15b的多个循环孔41b的长圆形的短径侧(参照图2)的长度大致相同的径向间隙来嵌合旋转流生成机构93的外筒部件95。
[0144]形成由外筒部件95的外周面和上游侧壳体91的内周壁形成的一个大致圆筒状的狭缝空隙孔97。利用多个循环孔41b和一个大致圆筒状的狭缝空隙孔97来形成再循环流路98。
[0145]如图7所示，外筒部件95的内周壁的内径从小径K变化为大径J，小径K与所述叶轮7的叶片31的前缘31a部分的进气通路21的内径相同。
[0146]外筒部件95的内周壁的从小径K向大径J的扩大变化设定为扩大至少相当于由于多个导向叶片96遮挡流路而减少的流路面积的流路面积，进气通路21内的流路面积不因设置旋转流生成机构93而减少。也可以不仅考虑导向叶片96，还考虑由于与导向叶片96的内周连接的内筒部件57而减少的流路面积来进一步扩大。
[0147]如上所述，通过使外筒部件95的内周壁的内径扩张为比进气通路21的内径大，能够补偿由于设置导向叶片96和内筒部件57而减少的进气通路21的流路面积，因此使旋转流生成机构93对流通阻力产生的影响消失，能够通过压力回复来提高效率，能够抑制扼流量(最大流量)减少，能够更加宽范围化。
[0148]另外，在本第三实施方式中，再循环流路98由代替第二实施方式的一个圆筒状的狭缝空隙孔71而弯曲的大致圆筒状的狭缝空隙孔97形成，也可以代替第一实施方式的多个循环孔41b而由多个循环孔形成。
[0149](第四实施方式)
[0150]接下来，参照图8说明第四实施方式。
[0151]第四实施方式与第一实施方式相比，未设置有再循环流路41。其他结构与第一实施方式相同。
[0152]如图8所不,压缩器壳体75被两分割为上游侧壳体75a与下游侧壳体75b,在上游侧壳体75a的内周壁嵌合有旋转流生成机构76的外筒部件77，相对于该上游侧壳体75a与外筒部件77嵌合而形成的结构，还嵌合有下游侧壳体75b。另外，旋转流生成机构76具有:内筒部件79、案内叶片80、中央进气流通路81。
[0153]另外，各自部件的嵌合面成为印章盒式结构并使旋转轴线M方向和径向定位而定位。
[0154]另外，在旋转流生成机构76的外筒部件77上设置有，在第一实施方式中的如图4所示的设置在外筒部件53的上游端侧，并且导向叶片55上游侧的多个(13个)开口 61，而在本实施方式中，仅由圆筒形状的外筒部件77形成。外筒部件77的内周壁面与进气通路21的内周壁面成为一个面，并形成进气通路21的内周壁。
[0155]利用该第四实施方式，如图8所75,在上游侧壳体75a和下游侧壳体75b未形成有用于形成如第一实施方式所示的再循环流路41的循环孔，因此上游侧和下游侧的壳体结构简单。
[0156]其结果是，上游侧壳体75a和下游侧壳体75b的加工变得容易，并且组装作业也因不需要使循环孔41a、41b在周向位置配合而变得容易。
[0157]另外，上游侧壳体75a、旋转流生成机构76、下游侧壳体75b是分别由不同部件构成，并嵌合而组装的结构，因此容易根据叶轮7的叶片31的大小适当变更导向叶片80。
[0158]并且，旋转流生成机构76的作用效果如第一实施方式所说明，能够通过减少喘振流量(最小流量)来改善喘振裕度，能够抑制扼流量(最大流量)减少，能够利用简单的结构达成压缩器的动作范围扩大。
[0159](第五实施方式)
[0160]接下来，参照图9说明第五实施方式。
[0161]第五实施方式相对于第一实施方式，压缩器壳体82未被分割而构成为一体结构，并且，未设置有再循环流路。其他结构与第一实施方式相同。
[0162]如图9所示，在压缩器壳体82上，将被压缩的之前的空气导向叶轮7的进气通路21在旋转轴线M方向，并且以同轴状延伸形成为圆柱形状。并且，与该进气通路21相连的进气口 23在进气通路21的端部开口。
[0163]在进气通路21的叶轮7的上游侧，在内周壁形成有台阶部83，在该台阶部83的大径侧的内周壁，从进气口 23侧利用压入等嵌合有旋转流生成机构85的外筒部件86。另夕卜，旋转流生成机构85具有:内筒部87、导向叶片88、中央进气流通路89。
[0164]在该旋转流生成机构85的外筒部件86上，在第一实施方式中，在再循环流路上设置有开口 61，而在本实施方式中，仅由圆筒形状形成。另外，外筒部件86的内周壁面与小径侧的内周壁面成为一个面而形成进气通路21。另外，外筒部件86的前端部为了减小流通阻力而形成为曲面形状。
[0165]根据该第五实施方式，由于是没有再循环通路的压缩器壳体82，因此容易加工。
[0166]另外，压缩器壳体82为未分割结构，而能够从进气口 23侧利用压入等组装旋转流生成机构85，因此容易组装。
[0167]并且，利用旋转流生成机构85的作用效果与第一实施方式相同，能够改善喘振裕度，并能够达成通过抑制扼流量减少来扩大压缩器的动作范围，能够利用简单的结构达成该效果。
[0168]工业实用性
[0169]根据本发明，不设置中央鼻锥，而能够直接使导向叶片位于叶轮前面的壳体内周侦牝由此，不会如现有技术那样减少扼流而改善喘振裕度，并能够扩大压缩器的动作范围，因此作为适用于内燃机的排气涡轮增压机的技术而有用。
[0170]附图标记说明
[0171]1 排气涡轮增压机
[0172]7 叶轮
[0173]9 旋转轴
[0174]15、75、82 压缩器壳体(壳体)
[0175]15a、75a 上游侧壳体
[0176]15b、75b 下游侧壳体
[0177]19 离心压缩机
[0178]21 进气通路
[0179]22 入口圆环部
[0180]23 进气口
[0181]25 扩散器
[0182]27 螺旋状的空气通路
[0183]29 轮毂
[0184]31 叶片
[0185]31a 叶片的前缘
[0186]31b 叶片的后缘
[0187]31c 叶片的外周缘(外周部)
[0188]41、70、98 再循环流路
[0189]41a、41b 循环孔(孔)
[0190]43 下游侧开口端部
[0191]45 上游侧开口端部
[0192]51、76、85、93 旋转流生成机构
[0193]53、77、86 外筒部件
[0194]55、80、88、96 导向叶片(旋转流生成部)
[0195]57,79,87 内筒部件(环圆部件)
[0196]59、81、89 中央进气流通路(中央进气流通部)
[0197]71,97 狭缝空隙孔
[0198]61 开口
[0199]Μ 旋转轴线
[0200] Θ导向叶片的倾斜角度
【权利要求】
1.一种离心压缩机，其特征在于，具有: 壳体，其具有向离心压缩机的旋转轴方向开口的进气口和与该进气口相连的进气通路； 叶轮，以所述旋转轴为中心能够旋转地配置在所述壳体的内部，并压缩从所述进气口流入的进气气体； 旋转流生成机构，其配置在所述壳体内部的进气口与叶轮之间，并对从所述进气口流入的进气气体付与旋转流， 所述旋转流生成机构具有: 旋转流生成部，其具有沿着所述壳体的内周壁配置为周状的多个导向叶片，利用该多个导向叶片对从所述进气口流入的进气气体付与绕旋转轴的旋转流； 中央进气流通部，其在由所述旋转流生成部包围的空间内，向所述旋转轴方向开口，以使从所述进气口流入的进气气体流通。
2.如权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于， 所述中央进气流通部由环圆部件形成，该环圆部件构成为与所述旋转轴同心配置并且中央部为空间，在该环圆部件的外周侧沿周向配设有导向叶片。
3.如权利要求1或2所述的离心压缩机，其特征在于， 在所述壳体内，使所述叶轮的外周部与比该叶轮更靠近上游侧的所述进气通路连通的再循环流路设置在所述进气通路的外侧。
4.如权利要求3所述的离心压缩机，其特征在于， 所述再循环流路的上游侧的开口端部位于比所述旋转流生成机构更靠近上游的位置。
5.如权利要求3所述的离心压缩机，其特征在于， 所述壳体在分割所述再循环流路的位置被两分割为上游侧壳体和下游侧壳体。
6.如权利要求5所述的离心压缩机，其特征在于， 朝向形成在所述上游侧壳体内的所述再循环通路的进气口的前端部分朝向进气口不以狭缝环状间隙开口，而从上游侧壳体的途中位置与所述进气通路的内周壁连通，所述上游侧壳体的前端部形成为一个入口圆环部。
7.如权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于， 在所述壳体内，使所述叶轮的外周部与比该叶轮更靠近上游侧的所述进气通路连通的再循环流路设置在所述进气通路的外侧，并且，朝向所述再循环通路的进气口的前端部分朝向进气口不以狭缝环状间隙开口，而与所述进气通路的内周壁连通，所述壳体的进气口侧的前端部形成为一个入口圆环部。
8.如权利要求5所述的离心压缩机，其特征在于， 在被两分割的所述上游侧壳体和下游侧壳体形成有在以所述旋转轴为中心的圆周上构成所述再循环流路的多个循环孔。
9.如权利要求5所述的离心压缩机，其特征在于， 在被两分割的所述上游侧壳体上形成有以构成所述再循环流路的所述旋转轴为中心的圆筒状的狭缝空隙孔，在所述下游侧壳体形成有在以所述旋转轴为中心的圆周上构成所述再循环流路的多个循环孔。
10.如权利要求1或2所述的离心压缩机，其特征在于， 所述旋转流生成机构具有:与所述壳体的内周壁嵌合的外筒部件、沿着所述外筒部件的内周壁配置在周向上的所述导向叶片，并且，所述外筒部件与所述壳体分体形成，并与所述壳体嵌合。
11.如权利要求3所述的离心压缩机，其特征在于， 所述旋转流生成机构具有:与所述壳体的内周壁嵌合的外筒部件、沿着所述外筒部件的内周壁配置在周向上的所述导向叶片，并且，所述外筒部件与所述壳体分体形成，并与所述壳体嵌合，所述外筒部件的外周壁形成所述再循环流路的内周部。
12.如权利要求1或2所述的离心压缩机，其特征在于， 所述旋转流生成机构具有:与所述壳体的内周壁嵌合的外筒部件、在该外筒部件的内周壁沿着周向配设的多个所述导向叶片，所述外筒部件的内周壁的内径比所述叶轮的前缘部分的所述进气通路的内径大。
13.如权利要求12所述的离心压缩机，其特征在于， 所述外筒部件的内周壁的内径设定为至少扩大相当于由于所述多个导向叶片遮挡流路而减少的流路面积的流路面积。
【文档编号】F04D29/44GK104428539SQ201280074538
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2012年8月24日 优先权日:2012年8月24日
【发明者】安秉一, 铃木浩 申请人:三菱重工业株式会社