压缩机的进气结构的制作方法

本发明涉及一种压缩机的进气结构。

背景技术：

以往，公知有一种设置于压缩机的上游侧的向压缩机引导进气气体的进气结构。例如，在专利文献1中公开有如图11和图12所示的压缩机的进气结构100。

具体而言，进气结构100包括：进气管道120，其形成进气口121；以及喇叭口130，其形成从压缩机110的入口朝向进气管道120的内部空间扩展的环状流路133。在图11中，进气口121在与压缩机110的轴向垂直的向上方向上开口。喇叭口130包括位于环状流路133的内侧的内侧壳体131和位于环状流路133的外侧的外侧壳体132，这些壳体131、132之间通过多个支柱140而连结。各支柱140沿着以压缩机110的中心轴线111为中心的径向延伸。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利第5129588号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

在图11和图12所示的进气结构100中，在从压缩机110的轴向观察时，从进气口121向进气管道120内朝下流入的进气气体以从环状流路133的整周朝向中心聚集的方式流动。尤其在环状流路133的左右两侧和下侧，进气气体的流动方向从朝下变化成朝向横向或朝上(换言之，进气气体以从侧方或下方环绕的方式流动)。针对这样的进气气体的流动，存在支柱成为阻碍的倾向，由此，进气气体通过环状流路时的压力损失变大。

因此，本发明的目的在于提供一种能够减小进气气体通过环状流路时的压力损失的压缩机的进气结构。

用于解决课题的手段

为了解决所述课题，本发明的压缩机的进气结构的特征在于，其具有：进气管道，其形成在远离所述压缩机的中心轴线的方向上开口的进气口；以及喇叭口，其形成从所述压缩机的入口朝向所述进气管道的内部空间扩展的环状流路，该喇叭口包括位于所述环状流路的内侧的内侧壳体、位于所述环状流路的外侧的外侧壳体以及将所述内侧壳体和所述外侧壳体连结起来的多个支柱，所述多个支柱中的多个横向支柱的至少一个具有位于通过所述压缩机的中心轴线的假想面上的后缘，并且具有相对于所述假想面位于所述进气口侧的前缘，其中，所述多个横向支柱相对于通过所述压缩机的中心轴线和所述进气口的中心的中心面而位于两侧。

根据上述构成，由于横向支柱中的至少一个朝向进气口倾倒，因此，在从进气口流入进气管道内的进气气体在环状流路内朝向压缩机的入口改变方向时，横向支柱不易成为进气气体的流动的阻碍。因此，能够减小进气气体通过环状流路时的压力损失。

也可以是，所述多个横向支柱中的至少一个以所述进气口侧的侧面为凹面的方式从所述前缘朝向所述后缘弯曲。根据该构成，能够使进气气体的流动方向沿着横向支柱中的至少一个顺畅地变化。

也可以是，所述多个横向支柱中的至少一个以将该横向支柱在宽度方向上二等分的宽度方向中心线在所述后缘处与所述假想面相接的方式弯曲。根据该构成，能够使横向支柱在后缘处为沿着进气气体的流动的形状，能够更加显著地获得减小压力损失的效果。

也可以是，所述多个横向支柱在所述中心面的一侧和另一侧分别至少设有两个，分别在所述中心面的一侧和另一侧，远离所述进气口的横向支柱以大于接近所述进气口的横向支柱的曲率弯曲。根据该构成，能够更加显著地获得减小压力损失的效果。

或者，也可以是，所述多个横向支柱在所述中心面的一侧和另一侧分别至少设有两个，分别在所述中心面的一侧和另一侧，接近所述进气口的横向支柱与远离所述进气口的横向支柱以彼此相同的曲率弯曲。根据该构成，能够降低喇叭口的制造成本。

例如，所述多个支柱可以设置于所述环状流路中流动的进气气体在所述压缩机的径向上的第1速度分量大于在所述压缩机的轴向上的第2速度分量的区域中，也可以设置于第1速度分量小于第2速度分量的区域。

发明效果

根据本发明，能够减小进气气体通过环状流路时的压力损失。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的压缩机的进气结构的纵剖视图。

图2是沿图1中的II－II线的横剖视图。

图3是横向支柱的剖视图。

图4是示出图1和图2所示的进气结构造成的在压缩机的入口处的压力损失的解析结果。

图5是示出使全部的横向支柱与纵向支柱相同时的在压缩机的入口处的压力损失的解析结果。

图6是相对于第1实施方式的变形例的进气结构的横剖视图。

图7是本发明的第2实施方式的压缩机的进气结构的纵剖视图。

图8是沿图7中的VIII－VIII线的横剖视图。

图9A和图9B是横向支柱的剖视图。

图10是沿图7中双点划线所示的圆锥面的环状流路的展开图。

图11是以往的压缩机的进气结构的纵剖视图。

图12是沿图11中的XII－XII线的横剖视图。

具体实施方式

(第1实施方式)

在图1和图2中示出了本发明的第1实施方式的压缩机的进气结构1A。该进气结构1A设置于压缩机2的上游侧，向压缩机2引导进气气体。

在本实施方式中，压缩机2是轴流压缩机。轴流压缩机被组装到例如燃气涡轮发动机中。但是，压缩机2也可以是离心压缩机或斜流压缩机。并且，在本实施方式中，压缩机2的中心轴线21与水平方向平行。但是，压缩机2的方向不限定于此，压缩机2的中心轴线21也可以与铅直方向平行，也可以倾斜。下文中，为了方便说明，也将压缩机2的中心轴线21的延伸方向中的进气气体的流动的上游侧称为前方，将下游侧称为后方。

进气结构1包括进气管道3和喇叭口4。进气管道3使喇叭口4的周围的空间向一个方向开放。具体而言，进气管道3形成了在远离压缩机2的中心轴线21的方向上开口的进气口30。在本实施方式中，进气口30在与压缩机2的轴向(中心轴线21的延伸方向)垂直的向上方向上开口。另外，在进气口30上也可以连接在与该进气口30的开口方向不同的方向上延伸的中继管道。即，进气口30也可以是例如弯曲成90度的管道的弯曲部分。

更加详细而言，进气管道3具有：与压缩机2的中心轴线21垂直并且彼此对置的前壁31和后壁32；以及从侧方和下方覆盖前壁31与后壁32之间的空间的U字状的侧壁33。即，由前壁31的上端、后壁32的上端以及侧壁33的一对上端而限定了进气口30。

并且，在前壁31和后壁32上设置有以压缩机2的中心轴线21为中心的圆形的开口。在后壁32的开口处设置有朝向前方缩径的锥形壁34。另一方面，在前壁31的开口中嵌入有喇叭口4的后述的内侧壳体41。

喇叭口4形成了从压缩机2的入口22朝向进气管道3的内部空间扩展的环状流路43。具体而言，喇叭口4包括位于环状流路43的内侧的内侧壳体41和位于环状流路43的外侧的外侧壳体42。

内侧壳体41从接近压缩机2的转子23的位置朝向前方以朝向从压缩机2的轴向改变成径向的方式扩径，内侧壳体41与进气管道3的前壁31连接。例如，在内侧壳体41的内侧配置有对压缩机2的转子23进行支承的轴承(未图示)。外侧壳体42以从压缩机2的机壳24的前端朝向进气管道3的锥形壁34的内周缘翻转的方式扩径。

因此，环状流路43在上游侧处朝向径向外侧开口，在下游侧处在压缩机2的轴向上开口。即，从进气口30流入进气管道3内的进气气体在环状流路43的整周上从进气管道3的内部空间流入环状流路43内，在环状流路43内在使压缩机2的轴向上的速度分量增加的同时流入压缩机2的入口22。

内侧壳体41的前部与外侧壳体42通过多个(在图例中为6个)支柱5连结。各支柱5具有在压缩机2的周向上呈扁平的叶片形状。

在本实施方式中，支柱5被设置于在环状流路43中流动的进气气体在压缩机2的径向上的第1速度分量比在压缩机2的轴向上的第2速度分量大的区域中。换言之，在从通过压缩机2的中心轴线21的截面观察时，进气气体的第1速度分量比第2速度分量大的区域是环状流路43的宽度方向中心线与中心轴线21所成的角度大于45度的区域。更加详细而言，支柱5配置在环状流路43的入口附近。

各支柱5沿压缩机2的轴向延伸。因此，各支柱5的位于径向外侧的前缘(前导缘)6和位于径向内侧的后缘(尾缘)7与压缩机2的中心轴线21平行。各支柱5的宽度在比该支柱5的中央靠前缘6的位置处为最大。

支柱5被配置成以压缩机2的中心轴线21为中心呈放射状排列。在本实施方式中，支柱5包括：位于通过压缩机2的中心轴线21和进气口30的中心的中心面11上的两个纵向支柱51；以及在中心面11的一侧和另一侧分别具有两个(共计四个)的横向支柱52。

各纵向支柱51的前缘6和后缘7位于中心面11上。因此，连结各纵向支柱51的前缘6和后缘7的弦线与中心面11一致。并且，各纵向支柱51相对于弦线对称。因此，将各纵向支柱51在宽度方向上二等分的宽度方向中心线也与中心面11一致。

另一方面，各横向支柱52的前缘6和后缘7没有位于通过压缩机2的中心轴线21的同一面上。具体而言，各横向支柱52具有位于通过压缩机2的中心轴线21的假想面12上的后缘7，并且具有相对于假想面12位于进气口30侧的前缘6。换言之，各横向支柱52朝向进气口30倾倒，前缘6位于从假想面12向上方离开的位置。

各横向支柱52相对于弦线81不对称，各横向支柱52以进气口30侧的侧面为凹面的方式从前缘6朝向后缘7弯曲。因此，如图3所示，将各横向支柱52在宽度方向上二等分的宽度方向中心线82成为位于弦线81的下方的中线。

在本实施方式中，各横向支柱52以宽度方向中心线82在后缘7处与假想面12相接的方式弯曲。此外，在本实施方式中，分别在中心面11的一侧和另一侧，接近进气口30的上侧的横向支柱52和远离进气口30的下侧的横向支柱52以彼此相同的曲率弯曲。换言之，全部的横向支柱52具有相同的形状。

如以上所作说明，在本实施方式的进气结构1A中，全部的横向支柱52朝向进气口30倾倒，因此，从进气口30流入进气管道3内的进气气体在环状流路43内朝向压缩机2的入口22改变方向时，横向支柱52不易成为进气气体的流动的阻碍。因此，能够减小进气气体通过环状流路43时的压力损失。而且，由于抑制了在压缩机2的入口22处的周向的偏流，因而流入压缩机2的进气气体的流动被均匀化，压缩机2的叶片振动的风险得以减轻。

更加详细而言，如图2中箭头所示，由于进气气体从来自进气口30的一个方向流动变化成环状流动的影响，在横向支柱52的前缘6附近和后缘7附近，流动的方向不同。因此，如果与以往技术相同而横向支柱52的前缘6位于假想面12上的话，那么朝向前缘6的进气流与横向支柱52之间的接触角度会比朝向后缘7的进气流与横向支柱52之间的接触角度大。与之相对地，如本实施方式那样，如果前缘6位于比假想面12靠进气口30侧的位置的话，则能够使朝向前缘6的进气流与横向支柱52之间的接触角度同朝向后缘7的进气流与横向支柱52之间的接触角度接近。因此，抑制了横向支柱52成为进气气体的流动的阻碍。

此外，在本实施方式中，各横向支柱52以宽度方向中心线82在后缘7处与假想面12相接的方式弯曲，因此，能够使横向支柱52在后缘7处成为沿着进气流的形状。由此，能够更加显著地获得减小压力损失这一效果。

并且，在本实施方式中，全部的横向支柱52具有相同的形状，因此，能够降低喇叭口4的制造成本。

图4是示出本实施方式的进气结构1A造成的在压缩机2的入口22处的压力损失的解析结果。另一方面，图5是示出使全部的横向支柱52与纵向支柱51一样相对于通过压缩机2的中心轴线21的面对称时的、在压缩机2的入口22处的压力损失的解析结果。在图4和图5中，将压力损失为一定值以上的部分用灰色填充。根据图4与图5的比较可知，在本实施方式的进气结构1A中，能够减小压力损失。

＜变形例＞

支柱5无需一定包括纵向支柱51，如图6所示，也可以仅包括横向支柱52。

并且，关于横向支柱52，无需一定使全部的横向支柱52朝向进气口30倾倒，只要横向支柱52中的至少一个(例如，如图6所示，仅位于最下方的横向支柱52)朝向进气口30倾倒即可。

并且，如图6所示，朝向进气口30倾倒的横向支柱52也可以相对于弦线81对称。但是，如图2所示，只要朝向进气口30倾倒的横向支柱52弯曲，则能够使进气气体的流动方向沿该横向支柱52顺畅地变化。

并且，虽然省略了图示，但是，也可以是，在图2中，分别在中心面11的一侧和另一侧，远离进气口30的下侧的横向支柱52以大于接近进气口30的上侧的横向支柱52的曲率弯曲。根据该结构，虽然喇叭口4的制造成本增大，但是能够更加显著地获得进一步减小压力损失的效果。在下侧的横向支柱52与上侧的横向支柱52是相同形状的情况下，关于上述的前缘6处进气流与横向支柱52的接触角度，下侧的横向支柱52比上侧的横向支柱52大。与之相对地，如果下侧的横向支柱52以大于上侧的横向支柱52的曲率弯曲，则下侧的横向支柱52能够减小上侧的横向支柱52间的进气流的接触角度的差(有时成为0)。这是能够更加显著地获得减小压力损失的效果的理由。

(第2实施方式)

接下来，参照图7和图8，对本发明的第2实施方式的压缩机的进气结构1B进行说明。另外，在本实施方式中，对与第1实施方式相同的构成要素标记相同的标号，省略重复的说明。

在本实施方式中，在喇叭口4的外侧壳体42的后端设置有凸缘44，借助于该凸缘44封闭了设置于进气管道3的后壁32上的开口。并且，进气管道3的前壁31前倾，在前壁31的开口处设置有朝向后方缩径的锥形壁35。在锥形壁35的内周缘上连接有喇叭口4的内侧壳体41。

内侧壳体41和外侧壳体42朝向前方向斜向扩径。因此，环状流路43也朝向前方向斜向开口。

在本实施方式中，内侧壳体41的中间部和外侧壳体42通过多个支柱5而连结。支柱5设置于环状流路43中流动的进气气体在压缩机2的径向上的第1速度分量小于在压缩机2的轴向上的第2速度分量的区域中。换言之，在从通过压缩机2的中心轴线21的截面观察时，进气气体的第1速度分量小于第2速度分量的区域是环状流路43的宽度方向中心线与中心轴线21所成的角度小于45度的区域。更加详细而言，支柱5配置在环状流路43的大致中央。

支柱5包括：位于通过压缩机2的中心轴线21和进气口30的中心的中心面11上的两个纵向支柱51；以及在中心面11的一侧和另一侧分别具有两个(共计四个)的横向支柱52。各支柱5从内侧壳体41朝向外侧壳体42向斜后方延伸。

各纵向支柱51的前缘6和后缘7位于中心面11上。因此，连结各纵向支柱51的前缘6和后缘7的弦线与中心面11一致。并且，各纵向支柱51相对于弦线对称。因此，将各纵向支柱51在宽度方向上二等分的宽度方向中心线也与中心面11一致。

另一方面，各横向支柱52的前缘6和后缘7没有位于通过压缩机2的中心轴线21的同一面上。具体而言，各横向支柱52具有位于通过压缩机2的中心轴线21的假想面12上的后缘7，并且具有相对于假想面12位于进气口30侧的前缘6。换言之，各横向支柱52朝向进气口30倾倒，前缘6位于从假想面12向上方离开的位置。

各横向支柱52相对于弦线81不对称，各横向支柱52以进气口30侧的侧面为凹面的方式从前缘6朝向后缘7弯曲。因此，如图9A和9B所示，将各横向支柱52在宽度方向上二等分的宽度方向中心线82成为位于弦线81的下方的中线。

在本实施方式中，各横向支柱52以宽度方向中心线82在后缘7处与假想面12相接的方式弯曲。此外，在本实施方式中，分别在中心面11的一侧和另一侧，远离进气口30的下侧的横向支柱52以大于接近进气口30的上侧的横向支柱52的曲率弯曲。换言之，在从压缩机2的轴向观察时，在下侧的横向支柱52中，从后缘7到前缘6为止的距离比上侧的横向支柱52长。

如以上说明，在本实施方式的进气结构1B中，全部的横向支柱52朝向进气口30倾倒，因此，从进气口30流入进气管道3内的进气气体在环状流路43内朝向压缩机2的入口22改变方向时，横向支柱52不易成为进气气体的流动的阻碍。因此，能够减小进气气体通过环状流路43时的压力损失。而且，由于抑制了在压缩机2的入口22处的周向的偏流，因此，流入压缩机2的进气气体的流动被均匀化，压缩机2的叶片振动的风险得以减轻。

更加详细而言，如图10中箭头所示，进气气体由于从来自进气口30的一个方向流动变化成环状流动的影响，在横向支柱52的前缘6附近和后缘7附近，流动的方向不同。另外，图10是利用下侧的纵向支柱51的中心切断环状流路43并展开时的展开图。因此，如果与以往技术相同而横向支柱52的前缘6位于假想面12上的话，则朝向前缘6的进气流与横向支柱52之间的接触角度会比朝向后缘7的进气流与横向支柱52之间的接触角度大。与之相对地，如本实施方式那样，如果前缘6位于比假想面12靠进气口30侧的位置的话，则能够使朝向前缘6的进气流与横向支柱52之间的接触角度接近朝向后缘7的进气流与横向支柱52之间的接触角度。因此，抑制了横向支柱52成为进气气体的流动的阻碍。

此外，在本实施方式中，各横向支柱52以宽度方向中心线82在后缘7处与假想面12相接的方式弯曲，因此，能够使横向支柱52在后缘7处为沿着进气气体的流动的形状。由此，能够更加显著地获得减小压力损失的效果。

并且，下侧的横向支柱52以大于上侧的横向支柱52的曲率弯曲，因此，能够更加显著地获得减小压力损失的效果。其理由与第1实施方式的变形例中説明的相同。

＜变形例＞

支柱5无需一定包括纵向支柱51，也可以仅包括横向支柱52。

并且，关于横向支柱52，无需一定使全部的横向支柱52朝向进气口30倾倒，只要横向支柱52中的至少一个(例如，仅位于最下方的横向支柱52)朝向进气口30倾倒即可。

并且，朝向进气口30倾倒的横向支柱52也可以相对于弦线81对称。但是，只要朝向进气口30倾倒的横向支柱52弯曲，则能够使进气气体的流动方向沿着该横向支柱52顺畅地变化。

(其它实施方式)

本发明不受上述的第1和第2实施方式限制，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种各样的变形。

例如，在中心面11的一侧和另一侧，可以分别设置有一个横向支柱52，也可以分别设置有三个以上横向支柱52。但是，优选在中心面11的一侧和另一侧，分别设置有至少两个横向支柱52。

并且，本发明也能够适用于支柱5沿压缩机2的径向延伸的情况。

标号说明

1：进气结构；11：中心面；12：假想面；2：压缩机；21：中心轴线；3：进气管道；30：进气口；4：喇叭口；41：内侧壳体；42：外侧壳体；43：环状流路；5：支柱；52：横向支柱；6：前缘；7：后缘；82：宽度方向中心线。