离心压缩机

文档序号:319124 发布日期:2021-11-30 浏览:34次 >En<

阅读说明:本技术 离心压缩机 (Centrifugal compressor ) 是由 藤田豊 岩切健一郎 于 2021-05-18 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种与以往相比,能更高效且有效地、节约地实现小流量区域中的效率提高和宽量程化的离心压缩机。本发明具备:叶轮(17);压缩机罩(20),该压缩机罩至少包括形成有用于向叶轮(17)输送气体的进气流路的入口管部(24);可动构件(31),该可动构件以沿叶轮(17)的轴线O1方向可移动的方式配置于压缩机罩(20)的内部;以及移动机构,该移动机构构成为使可动构件(31)沿叶轮(17)的轴线O1方向,该移动机构构成为通过使可动构件(31)沿轴线O1方向移动,使可动构件(31)与压缩机罩(20)的内壁面彼此接触,压缩机罩(20)或可动构件(31)的至少一方的彼此接触的接触部分(35a、35b)由可磨密封材料或高弹塑性材料构成。(The invention provides a centrifugal compressor which can more efficiently, effectively and economically realize the efficiency improvement and the wide range in a small flow area compared with the prior art. The present invention is provided with: an impeller (17); a compressor cover (20) that includes at least an inlet pipe portion (24) in which an intake flow path for conveying gas to the impeller (17) is formed; a movable member (31) which is disposed inside the compressor cover (20) so as to be movable in the direction of the axis O1 of the impeller (17); and a moving mechanism configured to move the movable member (31) in the direction of the axis O1 of the impeller (17), the moving mechanism being configured to move the movable member (31) in the direction of the axis O1 to bring the movable member (31) and the inner wall surface of the compressor cover (20) into contact with each other, and contact portions (35a, 35b) of at least one of the compressor cover (20) and the movable member (31) that are in contact with each other being composed of a grindable sealing material or an elastoplastic material.)

离心压缩机

技术领域

本公开涉及一种离心压缩机。

背景技术

以往,作为汽车用发动机等的提高发动机的输出的技术,大多使用对发动机所吸入的进气进行压缩,将提高密度而含有较多氧的进气供给至发动机的涡轮增压器(增压器)。

涡轮增压器例如具备:旋转轴;离心压缩机(压缩机),设于旋转轴的一端侧;以及涡轮机,设于旋转轴的另一端侧,所述涡轮增压器构成为:通过从发动机输送的废气的能量使涡轮机的叶轮(涡轮)旋转,与此同时使旋转轴进而使离心压缩机的叶轮(压缩机轮)绕轴线旋转来压缩进气,供给至发动机。

在此,例如,在汽车用发动机中,作为表示其商品性能的要素,对低速时(例如,图4附图标记S部)的油门操作的响应,即加速性能、低速扭矩的表现性能等很重要。

因此,对涡轮增压器的离心压缩机要求如下:提高进气的小流量区域中的压缩效率进而提高压缩空气向发动机的进气效率,或由进气的流量(CW流量)与压力比(CW压力比)的关系表示的可动性能/工作范围R的宽量程(wide range)化,特别是,进气的小流量区域中的喘振线(surge line)侧(附图标记S部分)的可动范围的扩大。

相对于此,存在与离心压缩机的叶轮的旋转一起从吸入口引入空气,在用于朝向离心压缩机的叶轮进气的进气流路设有节流机构的离心压缩机。在该离心压缩机中,在小流量进气时通过节流机构控制为减小进气流路面积。由此,能抑制在小流量进气时容易在叶轮的动叶的顶端侧(护罩侧)产生的进气的再循环流,即进气的逆流,能进行小流量区域中的效率提高和宽量程化。

在该种节流机构中,存在与进气流路配置于同轴上并固定设有圆环状的环状构件的节流机构。在该节流机构中,固定的环状构件发挥防护壁那样的作用,能抑制小流量进气时的逆流。

然而,在大/中流量进气时,恐怕会导致扼流流量(最大流量)、大流量侧的效率的降低。

另一方面,存在以如下方式构成的节流机构,所述节流机构具备:可动构件(环状构件等),与离心压缩机的进气流路配置于同轴上,被支承为在进气流路的吸入口侧与叶轮侧的轴线方向的前后可进退;以及移动机构,用于使可动构件在沿轴线的前后方向上进退(例如,参照专利文献1(专利文献2、专利文献3))。

该节流机构例如构成为:在大/中流量进气时使可动构件前出配置于前侧而使进气流路的流路面积成为大的状态,在小流量进气时通过移动机构使可动构件以接近离心压缩机的叶轮侧的方式退避至后方,并且使可动构件与形成进气流路的压缩机罩的内壁面抵接而紧贴。

由此,在大/中流量进气时,不会导致扼流流量、大流量侧的效率的降低。此外,在小流量进气时,可动构件与压缩机罩的内壁面抵接而紧贴,由此,可动构件被配设为遮蔽进气流路的内壁面侧,能抑制在小流量进气时容易在叶轮的动叶的顶端侧(护罩侧)产生的进气的逆流,并且能使进气流路的流路面积成为小的状态。由此,能根据进气的流量调节进气流路的有效流路面积的大小,能实现小流量区域中的效率提高和宽量程化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:美国专利第9777640号说明书

专利文献2:国际公开第2019/004228号

专利文献3:日本特开2019-152121号公报

发明内容

发明所要解决的问题

然而,在具备可动构件的上述以往的节流机构中,在小流量时,若后退至离心压缩机的叶轮侧的可动构件与压缩机罩的内壁面没有遍及整周完全紧密地进行面接触,则进气的再循环流(逆流)通过可动构件与压缩机罩的内壁面之间的间隙而泄漏,无法得到所期望的再循环流抑制效果,恐怕会导致泄漏损失的增大。即,有时难以适当实现小流量区域中的效率提高和宽量程化。

此外,在上述以往的节流机构中,在小流量时,为了使可动构件与压缩机罩的内壁面完全紧密地接触,在可动构件或压缩机罩的内壁面、移动机构等的加工、可动构件或移动机构的装配、组装等中需要非常高精度的加工精度、组装精度。即,若不以非常高精度的加工精度、组装精度来对可动构件或压缩机罩等进行加工/制作,则有时难以实现小流量区域中的效率提高和宽量程化。由此,节流机构乃至离心压缩机、涡轮增压器的制造需要大量的劳动力、时间、工作量、成本。

本公开鉴于上述事实,其目的在于提供一种与以往相比,能更高效且有效地、节约地实现小流量区域中的效率提高和宽量程化的离心压缩机。

技术方案

本公开的一个方案的离心压缩机具备:叶轮;压缩机罩,至少包括形成有用于向所述叶轮输送气体的进气流路的入口管部;可动构件,以沿所述叶轮的轴线方向可移动的方式配置于所述压缩机罩的内部;以及移动机构,构成为使所述可动构件沿所述叶轮的轴线方向移动,所述移动机构构成为通过使所述可动构件沿所述轴线方向移动,使所述可动构件与所述压缩机罩的内壁面彼此接触,所述压缩机罩或所述可动构件的至少一方的彼此接触的部分由可磨密封材料或高弹塑性材料构成。

发明效果

根据本公开的一个方案的离心压缩机,能提供一种与以往相比,能更高效且有效地、节约地实现小流量区域中的效率提高和宽量程化,并且工作性能、进而可靠性、耐久性优异的离心压缩机。

附图说明

图1是表示具备本公开的一个实施方式的离心压缩机的涡轮增压器的一个例子。

图2是表示本公开的一个实施方式的离心压缩机的一个例子的部分剖视图。

图3A是表示本公开的一个实施方式的离心压缩机的可动构件的一个例子的部分剖视图。

图3B是表示本公开的一个实施方式的离心压缩机的可动构件的一个例子的部分剖视图。

图3C是表示本公开的一个实施方式的离心压缩机的可动构件的一个例子的部分剖视图。

图3D是表示本公开的一个实施方式的离心压缩机的可动构件的一个例子的部分剖视图。

图4是表示本公开的一个实施方式的离心压缩机的性能的一个例子的图,是表示进气的流量与压力比的关系的图。

图5是表示本公开的一个实施方式的离心压缩机的改进例的部分剖视图。

具体实施方式

以下,参照图1至图5,对一个实施方式的离心压缩机进行说明。

在此,在本实施方式中,以本公开的离心压缩机为配备于涡轮增压器的离心压缩机来进行说明,但本公开的离心压缩机例如也可以为电动的离心压缩机,此外,压缩对象的气体无需限定为空气。即,本公开的离心压缩机只要能压缩并输送气体即可,既可以由离心压缩机单体构成,也可以与除了涡轮机以外的机构、装置进行复合来构成。此外,无需限定其用途等。

(涡轮增压器)

例如,如图1所示,本实施方式的涡轮增压器1构成为:通过从汽车用发动机等的发动机输送的废气G的能量使涡轮机2的叶轮(涡轮)3绕轴线(旋转轴线)O1旋转,与此同时使与叶轮3同轴连结的旋转轴4,进而使与旋转轴4同轴连结的离心压缩机(压缩机)5的叶轮(压缩机轮)17旋转,通过叶轮17吸入空气(进气、气体)A并压缩,将压缩空气(压缩气体)A’供给至发动机。

(涡轮机)

涡轮机2构成为具备:叶轮3,与旋转轴4的另一端侧同轴地连结设置;

以及涡轮机罩(涡轮机壳体)7,容纳叶轮3。

叶轮3具备:大致圆锥台状的涡轮轮毂8,与旋转轴4同轴地连结设置;以及涡轮动叶9,从涡轮轮毂8的外周面向轴线O1中心的径向外侧延伸。

在涡轮机2的叶轮3的轴线O1中心的径向外侧,设有由涡旋流路R3和喷嘴流路R4形成的废气流路R5,所述涡旋流路R3设于叶轮3的周围,用于将从发动机排出的废气G输送至叶轮3,所述喷嘴流路R4具备喷嘴叶片10等废气流量调节装置。

此外,在叶轮3的轴线O1方向后侧(废气G的排出口11侧)设有:排出流路R6(废气流路R5),与叶轮3同轴,用于接受从叶轮3的涡轮动叶9的出口排出的废气G并向外部排出。该排出流路R6由排气扩散室12构成。

此外,在本实施方式的涡轮增压器1中,涡旋流路R3、喷嘴流路R4以及排出流路R6(排气扩散室12)由容纳叶轮3的涡轮机罩7形成。

(离心压缩机:压缩机)

本实施方式的离心压缩机5构成为具备:离心压缩机5的叶轮(压缩机轮)17,与可旋转地轴支承于轴承台15、16的旋转轴4的一端侧同轴地连结设置;以及压缩机罩20,容纳叶轮17。

离心压缩机5的叶轮17具备:大致圆锥台状的压缩机轮毂21,与旋转轴4同轴地连结设置;以及压缩机动叶(叶轮动叶)22,从压缩机轮毂21的外周面向轴线O1中心的径向外侧延伸。

在叶轮17的轴线O1方向前侧(空气A的吸入口23侧)设有:进气流路R1,用于与叶轮17的旋转一起吸入空气A并输送至叶轮17。

此外,在叶轮17的轴线O1中心的径向外侧设有:压缩空气流路(压缩气体流路)R2,具有用于接受从叶轮17排出的压缩空气A’并输送至发动机的涡室r2。

此外,在本实施方式的涡轮增压器1中,将压缩机罩20的设有吸入空气A并供给至叶轮17的进气流路R1的部分设为入口管部(吸入部)24,将形成压缩空气流路R2的部分设为压缩机罩主体部25。在本实施方式中,这些入口管部24和压缩机罩主体部25例如使用铝等金属(压缩机罩20的主要原材料)形成。需要说明的是,如后所述,可以分体地构成入口管部24,也可以使用不同材料构成入口管部24和压缩机罩主体部25。

并且,在如上所述构成的本实施方式的涡轮增压器1中,从发动机排出的废气G经过涡轮机2的涡旋流路R3、喷嘴流路R4从涡轮机2的叶轮3的径向外侧被供给,通过该废气G的能量来旋转驱动叶轮3。通过该叶轮3的旋转来旋转驱动旋转轴4和离心压缩机5的叶轮17。

此外,通过叶轮17的旋转而从入口管部24的吸入口23吸入的空气A在进气流路R1中流动,被供给至叶轮17并且被压缩,压缩空气A’经过压缩空气流路R2被供给至发动机。使涡轮机2的叶轮3进行旋转驱动后的废气G在排气扩散室12的排出流路R6中流通并且恢复压力,向外部排出。

另一方面,本实施方式的离心压缩机5(涡轮增压器1)具备:流路面积调节部30,用于调节通过叶轮17的旋转吸入空气A并供给至叶轮17的入口管部24的进气流路R1的有效流路面积,用于调节叶轮17的入口中的空气(进气)A的流量、压力、流速。

如图1和图2所示,本实施方式的离心压缩机5的流路面积调节部30构成为具备:可动构件31,配置于成为压缩机罩20的内部的入口管部24的内部,并且沿叶轮17的轴线O1方向前后可移动地设置;以及移动机构(未图示),用于使可动构件31沿轴线O1方向移动。

本实施方式的可动构件31是形成为圆环状的环状构件,在入口管部24的内部的进气流路R1中,以与进气流路R1乃至与入口管部24彼此的轴线O1配置于同轴上来设置。

此外,该可动构件31设为,当通过移动机构向轴线O1方向后侧移动时,与比叶轮17的动叶22的前缘靠上游侧处的入口管部24的内壁面24a接触。

在此,可动构件31的形状无需特别限定。例如,如图2、图3A~图3D所示,可动构件31的剖面形状、压缩机罩20的内壁面24a与可动构件31的彼此接触的接触部分35(35a、35b)的形状、相对于轴线O1的朝向等适当决定即可。

例如,也可以是,可动构件31的内周面、外周面(内周面整体、外周面整体)相对于轴线O1倾斜,或叶型等前缘侧与后缘侧的形状以沿轴线O1的可动构件31的厚度方向中央为界而不同(也可以为非对称形状)。

可列举出本申请的发明人所发明的,已经进行了专利申请的“申请号:PCT/JP2019/11539”、“申请号:PCT/JP2019/11544”所示的“环状部”作为可动构件31能优选采用的例子。

移动机构例如具备:支承可动构件(环状构件)31的支柱(未图示)和驱动器(未图示)。

并且,如图2所示,该流路面积调节部30构成为,通过驱动移动机构的驱动器,支柱向轴线O1方向的前后移动,伴随于此,可动构件(环状构件)31能在进气流路R1的轴线O1方向的第一位置P1与比第一位置P1靠轴线O1方向上游侧的第二位置P2之间沿轴线O1方向移动。此外,该流路面积调节部30构成为,当可动构件31移动至第一位置P1时,可动构件31与形成进气流路R1的压缩机罩20的内壁面24a抵接。

此外,在本实施方式中,为了尽可能抑制因可动构件31配设于进气流路R1而导致的进气的压力损失的增大,形成入口管部24的压缩机罩20的内壁面24a形成为具备:倾斜面(锥形面)24b,以随着朝向轴线O1方向前侧,即进气的流动方向上游侧而入口管部24的内径(进气流路R1的直径)变大的方式倾斜。

在本实施方式中,该倾斜面24b形成为,进气流路R1的直径按照从入口管部24的后端侧的叶轮17的入口侧朝向吸入口23侧逐渐变大。

并且,该流路面积调节部30构成为,当可动构件31通过移动机构后退至第一位置P1时,可动构件31的后端侧的外周面31a与倾斜面24b抵接,进气流路R1的有效流路面积变小。

更具体而言,本实施方式的可动构件(环状构件)31形成为,其外周面31a的接触部分35a朝向倾斜面24b侧,在可动构件31位于第二位置P2时,可动构件31的接触部分35a与倾斜面24b分离,随着可动构件31从第二位置P2向轴线O1方向上的下游侧移动,可动构件31的接触部分35a与倾斜面24b的间隔变小。

当可动构件31后退至第一位置P1时,外周面31a的接触部分35a与倾斜面24b抵接,堵塞与进气流路R1中的叶轮叶22的顶端部(叶22的径向外侧端部)对应的外周侧部分。此外,此时,在轴线O1方向观察,可动构件31与叶轮叶22的顶端部至少部分地重叠。

由此,当可动构件31配置于第一位置P1时,通过可动构件31堵塞与叶轮叶22的顶端部对应的外周侧部分,进气流路R1的有效流路面积缩小。

当像这样通过可动构件31的后退使流路面积缩小时,虽然最高效率降低,但喘振流量降低且喘振点附近的效率提高。

即,在小流量侧的工作点(喘振点附近的工作点)可动构件31位于第一位置P1,在比上述小流量侧的工作点流量大的大流量侧的工作点(例如定格运转时)可动构件31位于第二位置P2,能根据进气的流量调节有效流路面积的大小。由此,如图4所示,能提高小流量侧的工作点的效率并且扩大离心压缩机的可动范围/工作范围。即,能实现小流量区域中的效率提高和宽量程化。

顺便一提,本实施方式的可动构件31的外周面31a通过形成为前缘与后缘平滑地连接的凸圆弧状,能在可动构件31位于第二位置P2时抑制流动在可动构件31的外周面31a剥离,能抑制离心压缩机5的效率降低。

在此,在具备可动构件31的流路面积调节部(节流机构)30中,在小流量时,若后退至叶轮17侧的可动构件31与压缩机罩20的内壁面24a(接触部分35a、35b)没有遍及整周完全紧密地接触,则进气的再循环流(逆流)会通过可动构件31与压缩机罩20的内壁面24a之间的间隙而泄漏。然后,若产生该泄漏,则无法得到所期望的再循环流抑制效果,会导致泄漏损失的增大,其结果是,无法适当地实现小流量区域中的效率提高和宽量程化。

此外,在小流量时,为了使可动构件31与压缩机罩20的内壁面24a完全紧密地接触,在可动构件31或压缩机罩20的内壁面24a、移动机构等加工、可动构件31或移动机构的装配、组装等中需要非常高精度的加工精度、组装精度。即,若不以非常高精度的加工精度、组装精度来对可动构件31或压缩机罩20等进行加工/制作,则无法实现小流量区域中的效率提高和宽量程化。由此,流路面积调节部(节流机构)30乃至离心压缩机5、涡轮增压器1的制造需要大量的劳动力、时间、工作量、成本。

而且,例如,在汽车用发动机等的涡轮增压器1中,进气的流量通过油门工件等以无法假定的频率进行变动。因此,可动构件31也会反复进行非常多次数的轴线O1方向前后的进退、滑动移动至无法假定的程度。

并且,在可动构件31进行进退(滑动)移动至无法假定的次数时,每当进气变为小流量时可动构件31接触并按压于压缩机罩20的内壁面24a。即,可动构件31与压缩机罩20的内壁面24a进行碰撞。该碰撞反复产生无法假定的次数,因此恐怕会在可动构件31的外周面31a的接触部分35a、可动构件31所抵接的铝制等的压缩机罩20的内壁面24a的接触部分35b产生磨耗。然后,若产生了该磨耗,则会产生间隙而诱发再循环流的泄漏,无法适当地实现小流量区域中的效率提高和宽量程化。

此外,可动构件31反复进行碰撞至无法假定的次数,由此,可动构件31等恐怕会产生损伤。

而且,每当可动构件31与压缩机罩20的内壁面24a碰撞时,恐怕还会产生滴答滴答这样的异常噪声。

相对于此,在本实施方式的离心压缩机5(和涡轮增压器1)中,可动构件31与压缩机罩20的至少一方的彼此接触的部分(35a、35b)使用可磨密封材料或高弹塑性材料构成。

在此,本公开中的“可磨密封材料”是具有容易被切削的特性(被切削性)的材料,是在需要填补高温下、以高速旋转的零件的间隙而进行接近于零的间隙控制的情况下大多使用的周知的材料。

作为“可磨密封材料”,例如,可列举出树脂系(例如,单种树脂材料系、使用了多种树脂的复合树脂材料系、混入了碳等填料的复合树脂材料系等)、碳系、金属系(例如,镍系、铝系、铜系等软质轻金属系等)等。

并且,作为“可磨密封材料”的以往的用途的一个例子(参照图1),可列举出在离心压缩机(压缩机)5、涡轮机2的罩(壳体)7、20的内壁面喷镀等而层叠,夹装于各叶轮3、17的动叶9、22的顶端部与罩7、20的内壁面之间的案例。在该情况下,当各叶轮3、17旋转时,通过动叶9、22的顶端部切削具有被切削性的“可磨密封材料”的密封层,动叶9、22的顶端部与罩7、20的内壁面之间的间隙被优化为零。通过由该“可磨密封材料”进行间隙控制来填补间隙,能提高离心压缩机5、涡轮机2的效率。

另一方面,本公开中的“高弹塑性材料是指如下材料(构件):具有弹性,并且与以往大多用作形成压缩机罩20(压缩机罩主体部25等)的原材料的铝等金属材料相比,在应力-应变的关系中过渡至塑性变形的屈服应力小。而且,本公开中的“高弹塑性材料”优选为如下材料(构件):与形成以往的压缩机罩20的压缩机罩主体部25的铝等金属材料相比,线弹性系数大。

作为这样的“高弹塑性材料”,例如,可列举出树脂系(例如,单种树脂材料系、使用了多种树脂的复合树脂材料系、混入了碳等填料的复合树脂材料系等)、碳系、金属系(例如,镍系、铝系、铜系等软质轻金属系等)等。

(本公开的离心压缩机的作用效果)

并且,在本实施方式的离心压缩机5(和涡轮增压器1)中,如图2所示,使用像这样的可磨密封材料(32、34)或高弹塑性材料构成可动构件31与压缩机罩20的至少一方彼此接触的接触部分35a、35b。

由此,与以往相比,在小流量进气时,能容易地使后退移动至叶轮17侧的可动构件31与压缩机罩20的内壁面24a遍及整周完全紧密地接触。即,由于使用可磨密封材料(32、34)、高弹塑性材料形成了可动构件31与压缩机罩20的至少一方的接触部分35a、35b,因此,可动构件31通过移动机构与压缩机罩20的内壁面24a抵接,并且使用可磨密封材料(32、34)、高弹塑性材料形成的接触部分35a、35b变形(弹性变形等)等,能容易地使可动构件31与压缩机罩20彼此的接触部分35a、35b遍及整周完全紧密地密合。

而且,此时,由于可动构件31与压缩机罩20的至少一方的接触部分35a、35b使用具有被切削性的可磨密封材料(32、34)、具有弹塑性的高弹塑性材料形成,因此,能在小流量进气时,通过移动机构使可动构件31后退移动,与压缩机罩20抵接时无需考虑磨耗,以大的按压力发挥作用的方式使可动构件31抵接。由此,能更进一步容易地使可动构件31与压缩机罩20彼此的接触部分35a、35b遍及整周完全紧密地接触。

此外,即使在可动构件31与压缩机罩20的内壁面24a彼此的接触部分35a、35b的相对位置稍微偏移的情况下,由于彼此的接触部分35a、35b使用可磨密封材料(32、34)、高弹塑性材料形成,因此,也会使可动构件31按压至压缩机罩20的内壁面24a,并且可磨密封材料(32、34)、高弹塑性材料吸收彼此的相对位置的偏移(偏斜),能容易地使可动构件31与压缩机罩20彼此的接触部分35a、35b紧密地密合。

由此,像以往那样在移动机构等加工、可动构件31、移动机构的装配、组装等中无需要求非常高精度的加工精度、组装精度,能谋求制造工时定额的提高,成本的降低等。

而且,即使在可动构件31产生了进退(滑动)移动至无法假定次数的情况下,由于可动构件31与压缩机罩20的内壁面24a彼此的接触部分35a、35b使用可磨密封材料(32、34)、高弹塑性材料形成,因此,也不会因可动构件31的碰撞而在可动构件31、压缩机罩20的内壁面24a产生磨耗(不易产生)。此外,此时,在彼此的接触部分35a、35b的可磨密封材料(32、34)、高弹塑性材料产生变形等情况下,能以与该变形相应的方式使可动构件31与压缩机罩20的接触部分35a、35b密合。

此外,即使可动构件31反复进行碰撞至无法假定的次数,也能适当抑制可动构件31等产生损伤。

由此,即使在反复产生可动构件31与压缩机罩20的内壁面24a的接触、碰撞至无法假定的次数的情况下,也不会产生间隙而诱发再循环流的泄漏,能适当地实现小流量区域中的效率提高和宽量程化。

而且,通过可动构件31与压缩机罩20的内壁面24a彼此的接触部分35a、35b使用树脂、软质轻金属等可磨密封材料(32、34)、高弹塑性材料形成,能防止每当可动构件31与压缩机罩20的内壁面24a接触时产生滴答滴答的异常噪声。

因此,根据本实施方式的离心压缩机5,通过使用可磨密封材料(32、34)或高弹塑性材料构成可动构件31与压缩机罩20的至少一方的彼此接触的接触部分35a、35b,能有效地抑制进气的再循环流(逆流)通过可动构件31与压缩机罩20的内壁面24a之间的间隙泄漏。由此,与以往相比,能更高效且有效地、节约地实现小流量区域中的效率提高和宽量程化。

此外,在本实施方式的离心压缩机5中,可动构件31由以能向轴线O1方向上的下游侧移动的方式配置于进气流路R1的环状构件构成,该可动构件31的环状构件构成为与比叶轮17的叶轮叶22的前缘靠上游侧的入口管部24的内壁面24a接触。

通过像这样构成,能更可靠地通过可动构件31抑制进气的再循环流(逆流)的产生。

在此,在本实施方式的离心压缩机5中,对于能适当地起到上述的作用效果的构成、可磨密封材料和高弹塑性材料的区分使用,列举出以下的(a)至(e)的构成作为例子进行说明。

(a)如图2所示,至少在压缩机罩20的内壁面24a的接触部分35b(入口管部24的与可动构件(环状构件)31的接触部分35b)设置涂覆可磨密封材料等而成膜的入口管部侧密封层32。

(b)如图2所示,至少在可动构件(环状构件)31的与入口管部24的内壁面24a的接触部分35a设置涂覆可磨密封材料等而成膜的环状构件侧密封层34。

像上述(a)、(b)那样,在压缩机罩20的内壁面24a的接触部分35b与可动构件31的接触部分35a的至少任一方设有由可磨密封材料构成的入口管部侧密封层32、环状构件侧密封层34的情况下,能将可磨密封材料涂覆于接触部分35a、35b等而形成入口管部侧密封层32、环状构件侧密封层34。即,能容易地得到上述的本实施方式的离心压缩机的作用效果。

(c)而且,如图2所示,在使用可磨密封材料形成入口管部侧密封层32的情况下,也可以从压缩机罩20的内壁面24a的接触部分35b,在遍及包括与叶轮叶22的顶端对置的面的护罩面36的至少一部分使用可磨密封材料来形成密封层33。

换言之,以将由用于使离心压缩机5的叶轮17的动叶22的顶端部与压缩机罩20的内壁面24a之间的间隙优化为零的可磨密封材料构成的密封层33延伸设置至压缩机罩20的内壁面24a的接触部分35b的方式形成入口管部侧密封层32。

在该情况下,为了提高离心压缩机5的效率,在与动叶22的顶端部对置的护罩面36涂覆可磨密封材料等进行层叠形成时,也可以在与可动构件31接触的压缩机罩20的内壁面24a的接触部分35b涂覆可磨密封材料等进行层叠形成。

由此,能更容易地形成入口管部侧密封层32来防止再循环流的产生,能与通过可磨密封材料的密封层33填补护罩面36与动叶22之间的间隙一并实现效率的提高。即,能够容易地实现维持制造工时定额并且效率性能优异的离心压缩机5。

(d)此外,如图5所示,相对于压缩机罩主体部25可拆装地装接入口管部24构成压缩机罩20,使用高弹塑性材料形成该入口管部24的整体(或者也可以在可拆装的入口管部24的可动构件31的接触部分35b涂覆可磨密封材料等形成入口管部侧密封层32)。

在该情况下,理想的是,在入口管部24的后端部侧与压缩机罩主体部25的前端部侧分别设置嵌合部40(嵌合凸部40a、嵌合凹部40b),入口管部24的后端部侧与压缩机罩主体部25的前端部侧构成为彼此嵌合并且定位保持于规定的相对位置。此外,理想的是,构成为在入口管部24的后端部侧设置凸缘部和贯通凸缘部的多个螺钉插通孔,在压缩机罩主体部25的前端部侧的规定位置设置多个内螺纹孔,能将入口管部24螺丝固定于压缩机罩主体部25而牢固地固定。

在像这样构成的情况下,能起到本实施方式的离心压缩机5的作用效果,并且能交换入口管部24,能谋求操作性、维护性的提高。

(e)此外,由高弹塑性材料构成可动构件31的环状构件的整体。

在该情况下,能起到本实施方式的离心压缩机5的作用效果,并且能容易地交换可动构件31,能谋求操作性、维护性的提高。

(f)也可以适当选择性地组合上述的(a)至(e)的构成。

并且,在上述的(a)至(e)中任一构成中,能起到上述(本公开的离心压缩机的作用效果)。

以上,对本公开的离心压缩机的一个实施方式进行了说明,但不限定于上述的实施方式,可在不超出其要旨的范围内适当地进行改进。

例如,在本实施方式中,以可动构件31为环状构件,能沿轴线O1方向可移动地设置于进气流路R1来调节有效流路面积的方式进行了说明。

相对于此,在本公开的离心压缩机中,可动构件也可以不一定是环状构件,此外,使可动构件沿轴线方向移动的移动机构的构成也无需如本实施方式那样特别限定。

而且,在本公开的离心压缩机中,可动构件31也可以不一定如本实施方式那样设于形成的吸气流路R1,只要以与以往相比,能更高效且有效地、节约地实现小流量区域中的效率提高和宽量程化的方式设于压缩机罩的内部即可,其形状、配置(设置位置)无需特别限定。

例如,也可以是,构成为,在压缩机罩20的内部设置与进气流路R1连通的旁通流路,通过可动构件31在轴线O1方向前后的进退移动来调节该旁通流路的有效流路面积,使用可磨密封材料或高弹塑性材料构成形成旁通流路的压缩机罩20的内壁面、可动构件31的接触部分35a、35b。

最后,例如像以下那样掌握上述实施方式所记载的内容。

(1)一个方案的离心压缩机(离心压缩机、压缩机5)具备:叶轮(叶轮17);压缩机罩(压缩机罩20),至少包括形成有用于向叶轮输送气体(空气A)的进气流路(进气流路R1)的入口管部(入口管部24);可动构件(可动构件、环状构件31),以沿叶轮的轴线方向(轴线O1方向)可移动的方式配置于压缩机罩的内部;以及移动机构,构成为使可动构件沿叶轮的轴线方向移动,所述移动机构构成为通过使可动构件在轴线方向移动,使可动构件与压缩机罩的内壁面(内壁面24a)彼此接触,压缩机罩或可动构件的至少一方的彼此接触的接触部分(接触部分35a、35b)由可磨密封材料或高弹塑性材料构成。

根据上述(1)所述的离心压缩机,使用可磨密封材料或高弹塑性材料构成了可动构件与压缩机罩的至少一方的彼此接触的部分,因此与以往相比,在小流量进气时,能容易地使退避移动至压缩机轮侧的可动构件与压缩机罩的内壁面完全紧密地接触。

即,可动构件通过移动机构与压缩机罩的内壁面抵接,并且使用可磨密封材料、高弹塑性材料形成的接触部分变形(弹性变形等),能容易地使可动构件与压缩机罩彼此的接触部分紧密地进行面接触。

而且,此时,可动构件与压缩机罩的接触部分使用具有被切削性的可磨密封材料、具有弹塑性的高弹塑性材料形成,因此能在小流量进气时,通过移动机构使可动构件后退移动,以比以往大的按压力发挥作用的方式使可动构件与压缩机罩抵接。由此,能更进一步容易地使可动构件与压缩机罩彼此的接触部分紧密地进行面接触。

此外,即使在可动构件与压缩机罩的内壁面彼此的接触部分的相对位置稍微偏移的情况下,由于彼此的接触部分使用可磨密封材料、高弹塑性材料形成,因此也能通过将可动构件按压至压缩机罩的内壁面,吸收彼此的相对位置的偏离(偏斜),并且容易地使可动构件与压缩机罩彼此的接触部分紧密地进行面接触。

由此,在小流量时,无需为了使可动构件与压缩机罩的内壁面完全紧密地接触而像以往那样在移动机构等的加工、可动构件或移动机构的装配、组装等中要求非常高精度的加工精度、组装精度,能谋求制造工时定额的提高、成本的降低等。

因此,根据上述(1)的离心压缩机,通过使用可磨密封材料或高弹塑性材料构成可动构件与压缩机罩的至少一方的彼此接触的部分,能有效地抑制进气的再循环流(逆流)通过可动构件与压缩机罩的内壁面之间的间隙泄漏。由此,与以往相比,能更高效且有效地、节约地实现小流量区域中的效率提高和宽量程化。

(2)就另一方案的离心压缩机而言,在上述(1)的离心压缩机中,可磨密封材料为树脂系材料、碳系材料、金属系材料中的任一种。

根据上述(2)所述的离心压缩机,能优选得到上述(1)所述的作用效果。

(3)就另一方案的离心压缩机而言,在上述(1)的离心压缩机中,高弹塑性材料为如下材料:在形成有接触部分的状态下,具有弹性,并且与由压缩机罩的主要原材料形成的压缩机罩主体部(压缩机罩主体部25)相比,在应力-应变的关系中过渡至塑性变形的屈服应力小。

根据上述(3)所述的离心压缩机,能优选得到上述(1)所述的作用效果。

(4)就另一方案的离心压缩机而言,在上述(3)的离心压缩机中,高弹塑性材料为如下材料:在形成有接触部分的状态下,与压缩机罩主体部相比,线弹性系数大。

根据上述(4)所述的离心压缩机,能优选得到上述(1)所述的作用效果。

(5)就另一方案的离心压缩机而言,在上述(2)或(3)的离心压缩机中,高弹塑性材料为树脂系材料、碳系材料、金属系材料中的任一种。

根据上述(5)所述的离心压缩机,能优选得到上述(1)所述的作用效果。

(6)就另一方案的离心压缩机而言,在上述(1)至(4)中任一项的离心压缩机中,可动构件由以能向轴线方向上的下游侧移动的方式配置于进气流路的环状构件构成,环状构件构成为与比叶轮的叶轮叶(叶轮叶、动叶22)的前缘靠上游侧处的入口管部的内壁面接触。

根据上述(6)所述的离心压缩机,使用可磨密封材料或高弹塑性材料构成可动构件与压缩机罩的至少一方的彼此接触的部分,因此,在小流量进气时,能容易地使退避移动至压缩机轮侧的可动构件的环状构件与压缩机罩的内壁面遍及整周完全紧密地接触。

由此,能有效地抑制进气的再循环流通过可动构件的环状构件与压缩机罩的内壁面之间的间隙泄漏,与以往相比,能更进一步高效且有效地、节约地实现小流量区域中的效率提高和宽量程化。

(7)就另一方案的离心压缩机而言,在上述(6)的离心压缩机中,就入口管部而言,在入口管部的与环状构件的接触部分成膜的入口管部侧密封层(入口管部侧密封层32)由可磨密封材料构成。

根据上述(7)所述的离心压缩机,通过在入口管部的接触部分涂覆可磨密封材料等来形成入口管部侧密封层,能起到上述(1)、(6)等所述的作用效果。

换言之,仅在入口管部的接触部分涂覆可磨密封材料等来形成入口管部侧密封层,能起到上述(1)、(6)等所述的作用效果。

(8)就另一方案的离心压缩机而言,在上述(7)的离心压缩机中,压缩机罩还包括:护罩面(护罩面36),包括与叶轮的叶轮叶的顶端对置的面,入口管部侧密封层形成为从接触部分开始遍及护罩面的至少一部分。

根据上述(8)所述的离心压缩机,以由用于使叶轮动叶的顶端与压缩机罩的内壁面之间的间隙优化为零的可磨密封材料构成的密封层延伸设置至压缩机罩的内壁面的接触部分的方式形成入口管部侧密封层。

在该情况下,为了提高压缩机的效率,可以在与叶轮动叶的顶端对置的护罩面涂覆可磨密封材料等进行层叠,并且在与可动构件接触的压缩机罩的内壁面的接触部分涂覆可磨密封材料等进行层叠。

由此,能更容易地形成入口管部侧密封层来防止再循环流的产生,能与通过可磨密封材料的密封层填补护罩面与动叶之间的间隙一并得到效率提高效果。即,能容易实现维持制造工时定额并且效率性能优异的离心压缩机。

(9)就另一方案的离心压缩机而言,在上述(6)的离心压缩机中,压缩机罩包括压缩机罩主体部(压缩机罩主体部25)和可拆装地装接于压缩机罩主体部的入口管部,就入口管部而言,入口管部的整体由高弹塑性材料构成。

根据上述(9)所述的离心压缩机,能使用高弹塑性材料单独地制作入口管部,仅将该入口管部装接于压缩机罩主体部,能容易地得到上述(1)、(6)等所述的作用效果。

除此以外,能将整体由高弹塑性材料构成的入口管部从压缩机罩主体部拆下来进行更换。由此,能大幅提高离心压缩机(入口管部)的操作性、维护性等。

(10)就另一方案的离心压缩机而言,在上述(6)至(9)中任一项的离心压缩机中,就环状构件而言,在环状构件的与入口管部的内壁面的接触部分成膜的环状构件侧密封层(环状构件侧密封层34)由可磨密封材料构成。

根据上述(10)所述的离心压缩机,通过在作为可动构件的环状构件的接触部分涂覆可磨密封材料等形成环状构件侧密封层,能起到上述(1)、(6)至(9)等所述的作用效果。

换言之,仅在作为可动构件的环状构件的接触部分涂覆可磨密封材料等形成环状构件侧密封层,能起到上述(1)、(6)至(9)等所述的作用效果。

(11)就另一方案的离心压缩机而言,在上述(6)至(9)中任一项的离心压缩机中,就环状构件而言,环状构件的整体由高弹塑性材料构成。

根据上述(11)所述的离心压缩机,能使用高弹塑性材料单独地制作作为可动构件的环状构件的整体,能容易地得到上述(1)、(6)至(9)等所述的作用效果。

除此以外,通过作为可动构件的环状构件的整体由高弹塑性材料构成,能谋求制作的容易性、更换等维护性的提高。

附图标记说明

1涡轮增压器

2涡轮机

3涡轮机的叶轮(涡轮)

4旋转轴

5离心压缩机(压缩机)

7涡轮机罩(涡轮机壳体)

17离心压缩机的叶轮(压缩机轮)

20压缩机罩

22压缩机动叶(叶轮动叶、动叶)

24入口管部(吸入部)

24a内壁面(内周面)

25压缩机罩主体部

30流路面积调节部

31可动构件(环状构件)

32入口管部侧密封层(可磨密封材料)

33密封层

34环状构件侧密封层(可磨密封材料)

35a接触部分

35b接触部分

36护罩面

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