具有成對并行壓縮機(jī)葉輪及中心殼體特征的渦輪增壓器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于渦輪增壓器的壓縮機(jī)，并且更特殊地涉及成對葉輪離心(或徑向)壓縮機(jī)，并涉及包括這樣壓縮機(jī)的渦輪增壓器。
【背景技術(shù)】
[0002]徑向壓縮機(jī)被用在各種類型的渦輪機(jī)器中，包括用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的渦輪增壓器。徑向壓縮機(jī)通常包括由旋轉(zhuǎn)葉輪形成的至少一個壓縮機(jī)級，該旋轉(zhuǎn)葉輪安裝在壓縮機(jī)殼體內(nèi)的軸上。殼體限定進(jìn)口流動路徑，進(jìn)口流動路徑典型地在大致軸向方向上通到葉輪中。葉輪包括輪轂，并包括沿著其周向隔開且從輪轂向外延伸的多個葉片。葉輪被構(gòu)造為在軸向方向上接收流體、壓縮流體并在大致徑向向外方向上將流體排到由壓縮機(jī)殼體限定的渦殼中。殼體包括壁或罩體，該壁或罩體靠近葉輪葉片的末端(tip)延伸，并且和葉輪的輪轂一起限定經(jīng)過葉輪的主流動路徑。
[0003]一些壓縮機(jī)機(jī)輪具有背對背布置的兩個葉輪，這樣使得流體在一個軸向方向上進(jìn)入一個葉輪，并且在相對軸向方向上進(jìn)入另一個葉輪。當(dāng)空氣從渦輪機(jī)器設(shè)備(例如渦輪增壓器)外側(cè)經(jīng)由合適的進(jìn)口管道軸向進(jìn)入時，將空氣供應(yīng)至設(shè)備外端上的葉輪(在本文中被稱作“第一”或“前”葉輪)是簡單的事情。然而另一個葉輪(在本文中被稱作“第二”或“后”葉輪)典型地靠近其它結(jié)構(gòu)。例如在渦輪增壓器中，后葉輪典型地靠近軸承殼體或中心殼體。相應(yīng)地，空氣通常起初必須按徑向向內(nèi)的方向運(yùn)動，并且隨后必須轉(zhuǎn)向約90度以軸向地進(jìn)入后葉輪。將相當(dāng)均勻的流動場提供到后葉輪中變成了一種挑戰(zhàn)。均勻的流動場對于壓縮機(jī)的性能(特別是關(guān)于壓縮機(jī)的失速裕度)是重要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本公開總體上涉及到往用于渦輪增壓器的平行成對葉輪壓縮機(jī)的后葉輪中的流動調(diào)節(jié)(flow-condit1ning)，例如用于改進(jìn)壓縮機(jī)的失速裕度(stall margin)。更具體地，本公開描述了這種流動調(diào)節(jié)，其由至少部分地(在某些情形中完全地)由渦輪增壓器的中心殼體所限定的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
[0005]在本文描述的一個實(shí)施例中，渦輪增壓器包括渦輪機(jī)和徑向壓縮機(jī)，所述渦輪機(jī)安裝在可旋轉(zhuǎn)軸上，用于圍繞軸的軸線旋轉(zhuǎn)，所述徑向壓縮機(jī)包括安裝在軸上并布置在壓縮機(jī)殼體內(nèi)的壓縮機(jī)機(jī)輪。壓縮機(jī)機(jī)輪包括第一葉輪(impeller)和第二葉輪，其每者都具有輪轂和從輪轂延伸的多個壓縮機(jī)葉片，第一葉輪的背側(cè)鄰近第二葉輪的背側(cè)，使得葉輪處于背對背的布置，并且空氣以相對地指向的軸向方向進(jìn)入葉輪。壓縮機(jī)殼體限定了到第一葉輪的進(jìn)口，并限定了共用渦殼，共用渦殼接收來自第一和第二葉輪經(jīng)由共用擴(kuò)壓器的加壓流體，共用擴(kuò)壓器從葉輪通到渦殼中。壓縮機(jī)殼體還限定了鄰近第一葉輪的葉片的末端的第一罩體。
[0006]渦輪增壓器包括安裝在壓縮機(jī)殼體和渦輪機(jī)殼體之間并容納用于軸的軸承的中心殼體。中心殼體限定了第二葉輪的進(jìn)口流動路徑。存在第二罩體，其鄰近第二葉輪的葉片的末端。
[0007]渦輪增壓器還包括安裝在中心殼體和壓縮機(jī)殼體之間的罩環(huán)。罩環(huán)至少限定了第二罩體的一部分。罩環(huán)還限定了共用擴(kuò)壓器的一個壁。
[0008]第二罩體限定了穿過第二罩體的至少一個泄出口，并且中心殼體至少部分地限定了泄出流動通道，泄出流動通道從至少一個泄出口通到至少一個泄出口的上游位置處的第二葉輪的進(jìn)口流動路徑中。這樣使得流體能夠經(jīng)由至少一個泄出口和泄出流動通道在進(jìn)口流動路徑和第二葉輪之間以任一(either)方向通過。該“帶氣口罩體”的布置對失速裕度可能是有益的。
[0009]在一個實(shí)施例中，該至少一個泄出口是由限定在罩環(huán)和中心殼體之間的大致環(huán)形空間形成。該大致環(huán)形空間還部分地限定了所述泄出流動通道。
[0010]在一個實(shí)施例中，中心殼體限定了泄出流動通道的一部分，其從大致環(huán)形空間通到第二葉輪的進(jìn)口流動路徑中。在特定的實(shí)施例中，泄出流動通道的這一部分包括開口。例如，開口可以是長形周向延伸的開口。
[0011]在本文描述的另一個實(shí)施例中，渦輪增壓器包括渦輪機(jī)和徑向壓縮機(jī)，所述渦輪機(jī)安裝在可旋轉(zhuǎn)軸上，用于圍繞軸的軸線旋轉(zhuǎn)，所述徑向壓縮機(jī)包括安裝在軸上并布置在壓縮機(jī)殼體內(nèi)的壓縮機(jī)機(jī)輪，所述壓縮機(jī)機(jī)輪包括第一葉輪和第二葉輪，每者都具有輪轂和從輪轂延伸的多個壓縮機(jī)葉片，第一葉輪的背側(cè)鄰近第二葉輪的背側(cè)，使得葉輪處于背對背的布置，并且空氣以相對地指向的軸向方向進(jìn)入葉輪。壓縮機(jī)殼體限定了到第一葉輪的進(jìn)口，并限定了共用渦殼，共用渦殼接收來自第一和第二葉輪經(jīng)由共用擴(kuò)壓器的加壓流體，共用擴(kuò)壓器從葉輪通到渦殼中。壓縮機(jī)殼體限定了鄰近第一葉輪的葉片的末端的第一罩體，并存在第二罩體，其鄰近第二葉輪的葉片的末端。
[0012]渦輪增壓器包括中心殼體，該中心殼體安裝在壓縮機(jī)殼體和渦輪機(jī)殼體之間，并容納了用于軸的軸承，該中心殼體限定了第二葉輪的進(jìn)口流動路徑。
[0013]中心殼體限定放置在第二葉輪的進(jìn)口流動路徑內(nèi)的進(jìn)口導(dǎo)向翼葉，用于調(diào)節(jié)到第二葉輪中的流動。
[0014]在一個實(shí)施例中，該第二葉輪的進(jìn)口流動路徑大體上360度地圍繞軸線延伸，并且壓縮機(jī)殼體限定了到第二葉輪的進(jìn)口流動路徑中的入口通道，該入口通道沿著大致徑向方向延伸至第二葉輪的進(jìn)口流動路徑中。
[0015]在特定實(shí)施例中，一些進(jìn)口導(dǎo)向翼葉相對于其它的進(jìn)口導(dǎo)向翼葉具有構(gòu)造區(qū)別。該構(gòu)造差異可包括設(shè)置角差異和/或沿著進(jìn)口流動路徑中的至第二葉輪的流動方向上的翼葉長度差異和/或翼葉的拱形差異。
[0016]在本文描述的實(shí)施例中，容納軸承并且還限定泄出流動通道和/或進(jìn)口導(dǎo)向翼葉的“中心殼體”是單件式整體形成結(jié)構(gòu)(對比于單獨(dú)形成部件的組件，其的一部分容納軸承，其另一部分限定泄出流動通道和/或進(jìn)口導(dǎo)向翼葉)。
【附圖說明】
[0017]如此已經(jīng)概括地描述本發(fā)明，現(xiàn)將談及附圖，附圖不必按比例繪制，在附圖中:
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的渦輪增壓器的截面視圖；
圖2是圖1的渦輪增壓器的一部分的截面視圖； 圖3是圖2中示出部分的截面視圖，但是是在與圖2不同的平面上；
圖4是包括了用于圖1的渦輪增壓器中的中心殼體和罩環(huán)的組件的分解透視圖；
圖5是圖1的渦輪增壓器的軸向截開透視圖；
圖6是根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施例的渦輪增壓器的部分截開透視圖；
圖7是圖6的渦輪增壓器的軸向截面視圖；
圖8是用于圖6的渦輪增壓器中的中心殼體的部分截開的透視圖；
圖9是圖8的中心殼體的透視圖，其被截開以示出進(jìn)口導(dǎo)向翼葉的細(xì)節(jié)；
圖10是圖9的被截開中心殼體的端視圖；并且圖11是圖8的中心殼體的透視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]現(xiàn)在將參照附圖在下文更完整地描述本公開，附圖中示出了本發(fā)明的某些但非所有實(shí)施例。實(shí)際上，這些發(fā)明可以具體化為許多不同的形式，并且不應(yīng)當(dāng)看做局限于本文陳述的實(shí)施例；相反地，所提供的這些實(shí)施例使本公開將會滿足相關(guān)法律要求。從始至終，相同的數(shù)字指代相同的元件。
[0019]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的渦輪增壓器100，其具有成對葉輪壓縮機(jī)。渦輪增壓器100包括旋轉(zhuǎn)軸102，渦輪機(jī)機(jī)輪103安裝在旋轉(zhuǎn)軸102的一端上。渦輪增壓器100的渦輪機(jī)部分包括渦輪機(jī)殼體(未示出)，該殼體限定了渦輪機(jī)渦殼，渦輪機(jī)渦殼被布置為將流體引導(dǎo)至渦輪機(jī)機(jī)輪103。來自發(fā)動機(jī)(未示出)的排氣氣體被提供到渦輪機(jī)渦殼中，氣體隨后穿過渦輪機(jī)機(jī)輪103并且膨脹，使得渦輪機(jī)機(jī)輪103被可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動，由此可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動軸102。膨脹氣體從渦輪機(jī)殼體排出。渦輪機(jī)可以是徑向渦輪機(jī)，其中流動以大致徑向向內(nèi)的方向進(jìn)入渦輪機(jī)；但是，本發(fā)明不局限于任何特定的渦輪機(jī)布置。而且，渦輪增壓器可包括除了用于驅(qū)動軸102的渦輪機(jī)以外的裝置，例如電馬達(dá)。
[0020]軸102穿過渦輪增壓器的中心殼體110。中心殼體將渦輪機(jī)殼體與渦輪增壓器的壓縮機(jī)殼體130連接，這將在