專利名稱：用于增壓器的液冷式轉(zhuǎn)子組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種用于壓縮機(jī)或增壓器組件的液冷式轉(zhuǎn)子組件。

背景技術(shù)：

工業(yè)和汽車應(yīng)用中采用羅茲型和螺紋型容積式壓縮機(jī)。壓縮機(jī)或增壓器可操作地連接到內(nèi)燃機(jī)，以增加連通到內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)口空氣體積，從而提高其容積效率。典型地，增壓器包括兩個(gè)相互交錯(cuò)、反向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，每個(gè)轉(zhuǎn)子形成有多個(gè)凸瓣(lobe)，用于輸送進(jìn)口空氣，然后引入內(nèi)燃機(jī)。增壓器的效率取決于兩個(gè)轉(zhuǎn)子的每一個(gè)與殼體之間的運(yùn)行間隙，兩個(gè)轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地支撐在所述殼體中。


發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種用于增壓器組件的轉(zhuǎn)子組件。所述轉(zhuǎn)子組件包括至少一個(gè)凸瓣，所述凸瓣限定了至少一個(gè)腔。所述至少一個(gè)腔配置為包含流體，例如油或冷卻劑，所述流體可操作用于冷卻所述至少一個(gè)凸瓣
在一個(gè)實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)子組件包括可旋轉(zhuǎn)的軸構(gòu)件，所述至少一個(gè)凸瓣可操作地連接到所述軸構(gòu)件。所述軸構(gòu)件限定了進(jìn)給通道，所述進(jìn)給通道可操作用于將所述流體連通到所述至少一個(gè)腔。所述軸構(gòu)件還限定了返回通道，所述返回通道可操作用于將所述流體從所述至少一個(gè)腔排出。所述進(jìn)給通道大致(或稱一般性地)沿所述軸構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸線設(shè)置，而所述返回通道大致鄰近所述軸構(gòu)件的外周設(shè)置。本發(fā)明還公開了一種集成了所述轉(zhuǎn)子組件的增壓器。

通過下文中對(duì)本發(fā)明最佳實(shí)施例的詳細(xì)描述并結(jié)合附圖，本發(fā)明的上述特征、優(yōu)點(diǎn)以及其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見。




圖1是增壓器組件的示意性透視圖，所述增壓器組件配置為和內(nèi)燃機(jī)使用；
圖2是在圖1的增壓器組件中使用第一和第二轉(zhuǎn)子組件的透視圖；
圖3是第一轉(zhuǎn)子組件的兩個(gè)相鄰?fù)拱甑难貓D2中的線3-3剖切的非平面或旋轉(zhuǎn)剖視圖；
圖4是圖1至圖3的第一轉(zhuǎn)子組件的替代性實(shí)施例的類似于圖3的非平面或旋轉(zhuǎn)剖視圖，。

具體實(shí)施例方式
參照附圖，所有附圖中同樣的附圖標(biāo)記對(duì)應(yīng)于相同或類似的構(gòu)件，圖1中所示的壓縮機(jī)或增壓器組件總體上用標(biāo)記10表示。增壓器組件10包括殼體12。殼體12限定了進(jìn)口通道14，所述進(jìn)口通道14配置為將進(jìn)口空氣(用箭頭16表示)引入增壓器組件10。殼體12還限定了出口通道18，所述出口通道18配置為將進(jìn)口空氣16從增壓器組件10排出。

轉(zhuǎn)子腔20由殼體12限定，且被配置為包含第一轉(zhuǎn)子組件22和第二轉(zhuǎn)子組件24，所述第一轉(zhuǎn)子組件22和第二轉(zhuǎn)子組件24分別被可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在轉(zhuǎn)子腔20中。第一轉(zhuǎn)子組件22和第二轉(zhuǎn)子組件24相互交錯(cuò)，相對(duì)于彼此反向旋轉(zhuǎn)。第一轉(zhuǎn)子組件22包括多個(gè)凸瓣26，如果從進(jìn)口通道14觀察，凸瓣26以順時(shí)針扭轉(zhuǎn)的螺旋形狀沿徑向向外延伸，而第二轉(zhuǎn)子組件24包括多個(gè)凸瓣28，如果從進(jìn)口通道14觀察，凸瓣28以逆時(shí)針扭轉(zhuǎn)的螺旋形狀沿徑向向外延伸。第一轉(zhuǎn)子組件22和第二轉(zhuǎn)子組件24相互配合將進(jìn)口空氣16從進(jìn)口通道14輸送到出口通道18。第一轉(zhuǎn)子組件22和第二轉(zhuǎn)子組件24由各自的第一軸構(gòu)件30和第二軸構(gòu)件32可旋轉(zhuǎn)地支撐在轉(zhuǎn)子腔20內(nèi)。

在增壓器組件10操作期間，第一轉(zhuǎn)子組件22和第二轉(zhuǎn)子組件24相互配合將進(jìn)口空氣16從進(jìn)口通道14輸送到出口通道18。當(dāng)進(jìn)口空氣16從進(jìn)口通道14轉(zhuǎn)移到出口通道18時(shí)，其溫度會(huì)增加，從而沿第一轉(zhuǎn)子組件22和第二轉(zhuǎn)子組件24的縱向軸線形成熱梯度。結(jié)果，在增壓器組件10操作期間第一轉(zhuǎn)子組件22和第二轉(zhuǎn)子組件24的熱膨脹度增加，從而增加了“磨損”的可能性。磨損被定義為因?yàn)榈谝晦D(zhuǎn)子組件22和第二轉(zhuǎn)子組件24相互接觸或者與殼體12接觸而導(dǎo)致的金屬遷移。在增壓器組件10操作時(shí)，當(dāng)運(yùn)行間隙(即凸瓣26、28與殼體12之間的間隙尺度)為零時(shí)，發(fā)生磨損，導(dǎo)致第一轉(zhuǎn)子組件22、第二轉(zhuǎn)子組件24與殼體12之間出現(xiàn)干涉狀態(tài)和材料遷移。

圖1示意性地示出了冷卻系統(tǒng)34，例如回路或簡(jiǎn)單的容器，冷卻系統(tǒng)34可操作用于在增壓器組件10操作期間進(jìn)行冷卻或者從第一轉(zhuǎn)子組件22和第二轉(zhuǎn)子組件24的凸瓣26、28抽取熱能。通過冷卻凸瓣26、28，能夠?qū)⒌谝晦D(zhuǎn)子組件22和第二轉(zhuǎn)子組件24的熱膨脹最小化，從而降低磨損的可能性。此外，因?yàn)樵谠鰤浩鹘M件10操作期間凸瓣26、28的尺寸穩(wěn)定性得到提高，所以冷卻系統(tǒng)34使得第一轉(zhuǎn)子組件22、第二轉(zhuǎn)子組件24與殼體12之間的運(yùn)行間隙更緊密。冷卻系統(tǒng)34包括流體36的源35，流體36例如為來(lái)自增壓器組件10的齒輪箱(未示出)的油、或者來(lái)自液氣增壓器中間冷卻器(未示出)或引擎(未示出)的冷卻劑、或者是完全獨(dú)立的流體回路；但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠認(rèn)識(shí)到在冷卻系統(tǒng)34內(nèi)也可以使用其它流體，并且仍然落入權(quán)利要求的范圍。泵38與源35流體連通，并且可操作用于將加壓流體36傳遞給進(jìn)給通道40、42，以實(shí)現(xiàn)第一轉(zhuǎn)子組件22和第二轉(zhuǎn)子組件24的冷卻，進(jìn)給通道40、42由各自的第一軸構(gòu)件30和第二軸構(gòu)件32限定。環(huán)形槽41、43部分地由各自的第一軸構(gòu)件30和第二軸構(gòu)件32限定。環(huán)形槽41、43可操作用于將流體36返回到源35。

參照?qǐng)D2，其示出了第一轉(zhuǎn)子組件22和第二轉(zhuǎn)子組件24的透視圖，在該透視圖中更詳細(xì)地示出了凸瓣26、28的大致螺旋形的形狀。此外，示出了進(jìn)給通道40、42以及環(huán)形槽41、43。

參照?qǐng)D3更詳細(xì)地討論第一轉(zhuǎn)子組件22和第二轉(zhuǎn)子組件24的結(jié)構(gòu)和操作。雖然圖3中只示出第一轉(zhuǎn)子組件22，但是應(yīng)當(dāng)理解，第二轉(zhuǎn)子組件24采用相同的一般性結(jié)構(gòu)。參照?qǐng)D3并繼續(xù)參照?qǐng)D1，圖3中示出第一轉(zhuǎn)子組件22的非平面剖視圖。截面是沿圖2中的線3-3剖切的，并且大致以凸瓣26的螺旋角旋轉(zhuǎn)。第一軸構(gòu)件30可繞著旋轉(zhuǎn)軸線(用A表示)旋轉(zhuǎn)。進(jìn)給通道40大致沿旋轉(zhuǎn)軸線A延伸，并與大致徑向延伸通道42連通，徑向延伸通道42由第一軸構(gòu)件30限定。徑向延伸通道42與腔44連通，腔44由凸瓣26限定。雖然圖3中僅示出一個(gè)徑向延伸通道42，但是應(yīng)當(dāng)理解，由凸瓣26限定的每個(gè)腔44都與各自的徑向延伸通道42連通。凸瓣26與第一軸構(gòu)件30相互配合限定一般性的環(huán)形通道46。環(huán)形通道46沿著第一軸構(gòu)件30軸向地延伸，與第一軸構(gòu)件30限定的返回通道48連通。返回通道48大致沿第一軸構(gòu)件30的外周軸向地延伸。

在圖1的增壓器組件10操作期間，冷卻系統(tǒng)34向進(jìn)給通道40提供流體36，如圖3中箭頭所示。流體36通過徑向延伸通道42被徑向向外地推入腔44。流體36至少部分地通過因?yàn)榈谝惠S構(gòu)件30的旋轉(zhuǎn)而施加給它的離心力被徑向向外地推動(dòng)。隨后，流體36流過腔44的長(zhǎng)度，抽取熱能，從而冷卻第一轉(zhuǎn)子組件22的凸瓣26。流過腔44的長(zhǎng)度之后的流體36被排入一般性的環(huán)形通道46，在環(huán)形通道46處，流體被連通到返回通道48，隨后連通到冷卻系統(tǒng)34。環(huán)形槽41由第一軸構(gòu)件30限定，并且可操作以用于幫助從返回通道48排出流體36。

通過冷卻凸瓣26、28，可將凸瓣26、28與殼體12之間的運(yùn)行間隙最小化，同時(shí)降低磨損的可能性。因此，通過將凸瓣26、28的溫度保持在預(yù)定限度內(nèi)，可提高增壓器組件10的運(yùn)行效率。應(yīng)當(dāng)理解，在第一轉(zhuǎn)子組件22的某些配置和增壓器組件10的某些運(yùn)行速度下，因?yàn)檫M(jìn)給通道40沿著第一軸構(gòu)件30的旋轉(zhuǎn)軸線A設(shè)置在中心，同時(shí)返回通道48設(shè)置在第一軸構(gòu)件30的外周，所以泵38不是必須的。因此，通過第一軸構(gòu)件30的旋轉(zhuǎn)而施加給流體36的離心力足以代替泵38，將流體36泵送通過第一轉(zhuǎn)子組件22。第一轉(zhuǎn)子組件22和第二轉(zhuǎn)子組件24可具有螺旋型、螺紋型、或者直線型的凸瓣26、28構(gòu)型，并且仍然落入權(quán)利要求的范圍。如上所述，第一轉(zhuǎn)子組件22和第二轉(zhuǎn)子組件24的凸瓣26、28具有一般性的螺旋形狀；因此，在第一轉(zhuǎn)子組件22和第二轉(zhuǎn)子組件24旋轉(zhuǎn)期間流體36被泵送通過腔44。

參照?qǐng)D4，其中示出圖1至圖3的第一轉(zhuǎn)子組件22的替代性實(shí)施例，總體上用22A表示。第一轉(zhuǎn)子組件22A與第一轉(zhuǎn)子組件22相似；但是，通過對(duì)凸瓣26A橫向鉆孔形成腔44。插塞50(例如杯狀插塞或球軸承安裝在凸瓣26A上)可操作用于防止流體36在第一轉(zhuǎn)子組件22A操作期間從腔44泄漏。通過對(duì)凸瓣26A橫向鉆孔，傳統(tǒng)的(即非液冷式的)轉(zhuǎn)子組件可適應(yīng)成液冷式轉(zhuǎn)子組件。此外，通過與熔模鑄造或其它鑄造方法相反的橫向鉆孔方法，可在某些轉(zhuǎn)子形狀(例如螺旋形)內(nèi)更容易地形成腔44。

在第一轉(zhuǎn)子組件22A的操作中，流體36連通到進(jìn)給通道40，隨后經(jīng)由徑向延伸通道42連通到腔44。與圖3的第一轉(zhuǎn)子組件22的情況一樣，流體36流過腔44的長(zhǎng)度，抽取熱能，從而冷卻第一轉(zhuǎn)子組件22A的凸瓣26A。流體流過凸瓣26A后被排入返回通道48，隨后經(jīng)由環(huán)形槽41連通到冷卻系統(tǒng)34。

雖然本發(fā)明集中討論了增壓器組件10在內(nèi)燃機(jī)中的應(yīng)用，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠認(rèn)識(shí)到增壓器10存在其它應(yīng)用，例如工業(yè)應(yīng)用中的壓縮機(jī)、燃料電池應(yīng)用中的壓縮機(jī)等等。雖然上面詳細(xì)描述了本發(fā)明的最佳實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠認(rèn)識(shí)到，用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的各種替代性設(shè)計(jì)和實(shí)施例都將落入所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種用于增壓器組件的轉(zhuǎn)子組件，包括
限定了至少一個(gè)腔的至少一個(gè)凸瓣；而且
其中，所述至少一個(gè)腔配置為包含流體，所述流體可操作用于冷卻所述至少一個(gè)凸瓣。
2、如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子組件，還包括
可旋轉(zhuǎn)的軸構(gòu)件；
其中，所述至少一個(gè)凸瓣可操作地連接到所述軸構(gòu)件；
其中，所述軸構(gòu)件限定了進(jìn)給通道，所述進(jìn)給通道可操作用于將所述流體連通到所述至少一個(gè)腔；而且
其中，所述軸構(gòu)件限定了返回通道，所述返回通道可操作用于將所述流體從所述至少一個(gè)腔排出。
3、如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子組件，其中，所述流體是冷卻劑和油中的一種。
4、如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子組件，其中，所述進(jìn)給通道大致沿所述軸構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸線設(shè)置。
5、如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子組件，其中，所述返回通道大致鄰近所述軸構(gòu)件的外周設(shè)置。
6、如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子組件，其中，所述至少一個(gè)凸瓣與所述軸構(gòu)件共同限定了環(huán)形通道，所述環(huán)形通道可操作用于在所述至少一個(gè)腔與所述返回通道之間連通所述流體。
7、如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子組件，其中，所述至少一個(gè)腔是橫向鉆孔形成的。
8、一種增壓器組件，包括
殼體，限定了轉(zhuǎn)子腔；
第一轉(zhuǎn)子組件和第二轉(zhuǎn)子組件，它們通過各自的第一軸構(gòu)件和第二軸構(gòu)件可旋轉(zhuǎn)地支撐在所述轉(zhuǎn)子腔內(nèi)；
其中，所述第一轉(zhuǎn)子組件和第二轉(zhuǎn)子組件各自包括第一多個(gè)凸瓣和第二多個(gè)凸瓣；
其中，所述第一多個(gè)凸瓣和第二多個(gè)凸瓣中的每一個(gè)限定了至少一個(gè)腔；而且
其中，所述至少一個(gè)腔配置為包含流體，所述流體可操作用于冷卻所述第一多個(gè)凸瓣和第二多個(gè)凸瓣。
9、如權(quán)利要求8所述的增壓器組件，其中，所述第一軸構(gòu)件和第二軸構(gòu)件分別限定了至少一個(gè)進(jìn)給通道，所述進(jìn)給通道可操作用于將所述流體連通到所述至少一個(gè)腔，其中，所述第一軸構(gòu)件和第二軸構(gòu)件限定了返回通道，所述返回通道可操作用于將所述流體從所述至少一個(gè)腔排出。
10、如權(quán)利要求8所述的增壓器組件，其中，所述流體是冷卻劑和油中的一種。
11、如權(quán)利要求9所述的增壓器組件，其中，所述進(jìn)給通道設(shè)置為大致沿所述第一軸構(gòu)件和第二軸構(gòu)件的每一個(gè)的旋轉(zhuǎn)軸線。
12、如權(quán)利要求9所述的增壓器組件，其中，所述返回通道設(shè)置為大致鄰近所述第一軸構(gòu)件和第二軸構(gòu)件的每一個(gè)的外周。
13、如權(quán)利要求9所述的增壓器組件，其中，所述第一多個(gè)凸瓣和第二多個(gè)凸瓣與各自的所述第一軸構(gòu)件和第二軸構(gòu)件共同限定了環(huán)形通道，所述環(huán)形通道可操作用于在所述至少一個(gè)腔與所述返回通道之間連通所述流體。
14、一種用于增壓器組件的轉(zhuǎn)子組件，包括
可旋轉(zhuǎn)的軸構(gòu)件；
多個(gè)凸瓣，從所述軸構(gòu)件大致徑向地延伸，所述多個(gè)凸瓣的每一個(gè)限定了至少一個(gè)腔；
其中，所述至少一個(gè)腔配置為包含流體，所述流體可操作用于冷卻所述多個(gè)凸瓣的每一個(gè)；
其中，所述軸構(gòu)件限定了至少一個(gè)進(jìn)給通道，所述進(jìn)給通道可操作用于將所述流體連通到所述至少一個(gè)腔；以及
其中，所述軸構(gòu)件限定了返回通道，所述返回通道可操作用于將所述流體從所述至少一個(gè)腔排出。
15、如權(quán)利要求14所述的轉(zhuǎn)子組件，其中，所述流體是冷卻劑和油中的一種。
16、如權(quán)利要求14所述的轉(zhuǎn)子組件，其中，通過泵將所述流體連通到所述進(jìn)給通道。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于增壓器組件的轉(zhuǎn)子組件。所述轉(zhuǎn)子組件包括至少一個(gè)凸瓣，所述凸瓣限定了至少一個(gè)腔。所述至少一個(gè)腔配置為包含流體，所述流體可操作用于冷卻所述至少一個(gè)凸瓣。本發(fā)明還公開了一種集成了所述轉(zhuǎn)子組件的增壓器。
文檔編號(hào)F04C18/12GK101334025SQ20081013063
公開日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2008年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月26日
發(fā)明者G·P·普賴爾, R·M·比特納 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司