專利名稱：壓縮裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓縮裝置。更具體的，本發(fā)明涉及比如渦輪增壓裝置的壓縮裝置等離心式壓縮裝置入口結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
壓縮裝置包括攜帶安裝在軸上的多個輪葉(或葉片)，使得它們在壓縮裝置外殼內(nèi)部旋轉(zhuǎn)的葉輪。葉輪的旋轉(zhuǎn)使氣體(比如空氣)被吸入葉輪，并將氣體運(yùn)送到出口腔室或通道。在離心式壓縮裝置中，出口通道呈由葉輪周圍的壓縮裝置外殼確定的渦旋形狀，并且在軸向壓縮裝置的情況下，軸向釋放氣體。
在通常的渦輪增壓裝置中，葉輪安裝在渦輪增壓裝置的軸的一端，并通過安裝在位于渦輪增壓裝置軸另一端的渦輪外殼內(nèi)部的廢氣驅(qū)動的渦輪來旋轉(zhuǎn)。安裝的軸用于在位于壓縮裝置和渦輪腔室之間的軸承腔室內(nèi)部的軸承裝置上旋轉(zhuǎn)。
在一些渦輪增壓裝置中，壓縮裝置入口結(jié)構(gòu)具有一種已知的，稱為“圖寬提高的”(MWE)的結(jié)構(gòu)。MWE結(jié)構(gòu)在例如號碼為4743161的美國專利中就有所描述。這種MWE壓縮裝置的進(jìn)口包括兩個共軸的管形入口部分，一個是形成了壓縮裝置進(jìn)口的外部入口部分或壁，一個是確定了壓縮裝置進(jìn)口段或主入口的內(nèi)部入口部分或壁。內(nèi)部入口部分比外部入口部分短，并具有一個內(nèi)部表面，內(nèi)部表面是壓縮裝置外殼的內(nèi)壁的表面的延伸，外殼內(nèi)壁的表面被葉輪輪葉的邊緣掃掠。該裝置是這樣的在兩個管狀入口部分之間確定了環(huán)形流動路徑，該管狀入口部分的上游末端是開放的，而且在其下游末端提供縫隙，縫隙與壓縮裝置外殼的內(nèi)部表面連通，所述內(nèi)部表面面向葉輪。
在操作中，環(huán)繞壓縮裝置進(jìn)口段的環(huán)形流道中的壓力通常比大氣壓要低，而且當(dāng)葉輪進(jìn)行高速運(yùn)轉(zhuǎn)以及氣體流量較高時，被葉輪掃掠的區(qū)域中的壓力比環(huán)形通道中的要小。這樣在這種情況下，空氣流從環(huán)形通道向內(nèi)流向葉輪，因此就增加了到達(dá)葉輪的空氣量，從而也增大了壓縮裝置的最大流動容量。然而當(dāng)通過葉輪的氣流減少時，或者當(dāng)葉輪的速度減小時，那么通過環(huán)形通道進(jìn)入葉輪的空氣量就減少，直至達(dá)到平衡。葉輪流量或流速的進(jìn)一步減小導(dǎo)致通過葉輪掃掠的區(qū)域中的壓力增大，并超過環(huán)形通道內(nèi)部的壓力，這樣通過環(huán)形通道的空氣流方向就有一個逆轉(zhuǎn)。也就是在這種情況下，空氣由葉輪向外流向環(huán)形通道的上游端，并回轉(zhuǎn)到壓縮裝置的進(jìn)口，以進(jìn)行再循環(huán)。壓縮裝置的氣流或葉輪速度的增加將會引起發(fā)生逆轉(zhuǎn)，即通過環(huán)形通道回轉(zhuǎn)到入口的氣體量減少，緊接著達(dá)到平衡，再接著通過環(huán)形通道的空氣回轉(zhuǎn)，使空氣經(jīng)過連通環(huán)形通道和葉輪的縫隙進(jìn)入葉輪。
眾所周知該裝置增大了最大流動容量并改進(jìn)了湍振裕度，從而穩(wěn)定了壓縮裝置的性能，即減小了壓縮裝置湍振時的氣體流動。這已知可以增加了壓縮裝置“圖”的寬度時，壓縮裝置“圖”是壓縮裝置特性曲線圖。所有的這些對熟練的技術(shù)人員來說是公知的。
由于通過壓縮裝置的壓力和物質(zhì)流動速率的巨大波動，在湍振情況下壓縮裝置的操作運(yùn)轉(zhuǎn)是極不穩(wěn)定的。許多裝置比如在渦輪增壓裝置中，壓縮裝置施加空氣到往復(fù)式發(fā)動機(jī)，物質(zhì)流動速率的這些波動就是不可接受的。結(jié)果就一直存在通過改進(jìn)湍振裕度以延伸壓縮裝置可用的流動范圍的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種可以對通常的MWE壓縮裝置的湍振裕度加以改進(jìn)的壓縮裝置入口結(jié)構(gòu)。
依照本發(fā)明提供了一種用于壓縮氣體的壓縮裝置，壓縮裝置包括確定了入口和出口的外殼；葉輪包括多個可旋轉(zhuǎn)地安裝在外殼內(nèi)部的葉片；外殼具有內(nèi)壁，所述內(nèi)壁確定了位置緊臨壓縮裝置葉片的徑向外緣的表面，當(dāng)葉輪圍繞它的軸線旋轉(zhuǎn)時，壓縮裝置葉片的徑向外緣掃掠所述表面；其中所述入口包括從葉輪沿上游方向延伸出來的外部管狀壁，該外部管狀壁形成入口的空氣進(jìn)口部分；在外部管狀壁的內(nèi)部從葉輪沿上游方向延伸出來的內(nèi)部管狀壁，該內(nèi)部管狀壁確定了入口的進(jìn)口段；在內(nèi)部和外部管狀壁之間確定的環(huán)狀氣體流道；
在環(huán)形流道的下游部分和被葉輪的葉片掃掠外殼的表面之間連通的至少一個下游縫隙；在環(huán)形流道的上游部分和入口的進(jìn)口段或進(jìn)口部分之間連通的至少一個上游縫隙；以及安裝在進(jìn)口的進(jìn)口段內(nèi)的多個入口導(dǎo)引葉片，所述入口位于所述至少一個上游縫隙的下游，從而通過進(jìn)口的進(jìn)口段在氣流中引起預(yù)渦流。
與通常的MWE壓縮裝置相比，依照本發(fā)明的壓縮裝置在湍振裕度方面有了改進(jìn)，但不具有引起常常與沒有入口導(dǎo)向葉片系統(tǒng)的壓縮裝置相關(guān)的阻流現(xiàn)象顯著減少的缺點。
入口導(dǎo)向葉片的角度優(yōu)選地在0°和約45°之間，而且可以是固定的或可調(diào)的。
優(yōu)選地內(nèi)部管狀壁在所述至少一個下游縫隙的上游延伸沿著它的軸線測量為L2的長度，其中，L2/D＞0.6，D是內(nèi)部管狀壁的直徑。
此外，優(yōu)選地，所述環(huán)形氣體流道具有在上游和下游末端之間測量為L1的長度，L1/D＞0.65。
依照本發(fā)明的壓縮裝置適用于渦輪增壓裝置的內(nèi)含物。
從隨后的描述可以更清楚的顯現(xiàn)出本發(fā)明的其它優(yōu)選和有益特征。


現(xiàn)在參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，如下圖1是通常的MWE壓縮裝置的部分橫截面圖；圖2是通過包括依照本發(fā)明的第一實施例的固定的入口導(dǎo)引葉片系統(tǒng)的MWE壓縮裝置的部分橫截面圖；圖3是依照圖2的壓縮裝置的入口的正視圖；圖4是與可變的入口導(dǎo)引葉片系統(tǒng)相配合的非-MWE壓縮裝置在導(dǎo)引葉片分別呈0°和20°角時的重疊曲線圖；圖5a是將依照圖2的實施例的壓縮裝置圖和與入口導(dǎo)引葉片系統(tǒng)相配合的非-MWE壓縮裝置圖相比較的重疊曲線圖；圖5b是將依照圖2的實施例的壓縮裝置的效率同與類似導(dǎo)引葉片系統(tǒng)相配合的非-MWE壓縮裝置的效率相比較的重疊曲線圖；圖6a是依照圖2的實施例的壓縮裝置圖與不具有導(dǎo)引葉片系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)MWE壓縮裝置圖相比較的重疊曲線圖；圖6b是依照圖2的實施例的渦輪增壓裝置的效率與傳統(tǒng)的MWE壓縮裝置的效率相比較的重疊曲線圖；圖7a是具有的入口導(dǎo)引葉片以45°向前掃掠的依照本發(fā)明的壓縮裝置的圖和與以0°設(shè)置的導(dǎo)引葉片相配合的類似的MWE壓縮裝置的圖相比較的重疊曲線圖；圖7b是具有在圖6a中給出的圖的壓縮裝置的效率的重疊曲線圖；圖8是依照本發(fā)明的第二實施例的一個MWE壓縮裝置的部分截面圖，該壓縮裝置包括一個可變的入口導(dǎo)引葉片系統(tǒng)；圖9a是將依照本發(fā)明的壓縮裝置在入口導(dǎo)引葉片以0°設(shè)置時的圖和標(biāo)準(zhǔn)的MWE壓縮裝置的圖相比較的重疊曲線圖；圖9b是具有圖9a中給出的圖的壓縮裝置的效率的重疊曲線圖。
具體實施例方式
如圖1給出了包括了裝配在轉(zhuǎn)軸3的一個末端上的位于壓縮裝置外殼2的內(nèi)部的葉輪1的MWE壓縮裝置。葉輪1具有多個輪葉(或葉片)4，每個輪葉具有位于在前緣4b和后緣4c之間的外部邊緣4a。當(dāng)葉輪1利用軸3旋轉(zhuǎn)時，輪葉4的外部邊緣4a橫掃掠內(nèi)部外殼表面5。壓縮機(jī)外殼2確定了圍繞葉輪的出口渦旋形，MWE入口結(jié)構(gòu)包括在壓縮裝置1的上游延伸并確定了用于諸如空氣等氣體的進(jìn)口8的管狀外壁7，以及內(nèi)部管狀壁9，該管狀壁部分地延伸進(jìn)進(jìn)口8，并確定了壓縮裝置進(jìn)口段10。內(nèi)壁9的內(nèi)部表面是外殼壁表面5的上游延伸部分，所述外殼壁表面5被葉輪的輪葉4的外部邊緣4a掃掠。
環(huán)狀流道11在內(nèi)部和外部壁9和8之間分別環(huán)繞進(jìn)口段10。流道11在其上游末端開放至入口8，并通過外殼2的環(huán)狀壁12關(guān)閉于它的下游末端。環(huán)狀流道11由穿過外殼形成的縫隙13和葉輪1連通，而縫隙13在環(huán)狀流道11的下游部分和外殼2的內(nèi)壁5之間連通，通過葉輪的輪葉4的外緣4a在所述外殼2的內(nèi)表面5上進(jìn)行掃掠。
圖1給出的通常的MWE壓縮裝置按照在上面的詳細(xì)說明的介紹運(yùn)轉(zhuǎn)。概括的說，當(dāng)通過壓縮裝置的氣體流動速率較高時，空氣向著葉輪1在軸向沿環(huán)形流道11流動，并通過縫隙13流向葉輪1。當(dāng)經(jīng)過壓縮裝置的氣流流動較弱時，經(jīng)過環(huán)形流道11的空氣流動的方向就是相反的，從而使由葉輪流出的空氣通過狹縫13，并沿著上游方向經(jīng)過環(huán)形流道11，并將空氣再次引入空氣入口8，以經(jīng)過壓縮裝置進(jìn)行再循環(huán)。這一壓縮裝置功能上的穩(wěn)定性使其湍振裕度和阻流現(xiàn)象的狀況都得到了改善。
參照圖2給出了依照本發(fā)明的第一個實施例的圖1中的通常的MWE壓縮裝置的改進(jìn)。通過與圖1中使用的相同的參考數(shù)字表示相應(yīng)于圖1中壓縮裝置的那些結(jié)構(gòu)。這樣依照本發(fā)明給出的壓縮裝置包括在壓縮裝置外殼2內(nèi)部旋轉(zhuǎn)的葉輪1，橫向掃掠外殼2內(nèi)部表面5的輪葉的外緣4a。
出口渦旋形6與圖1的通常的MWE壓縮裝置中的相同，但是依照本發(fā)明的入口結(jié)構(gòu)作了修改。具體的，內(nèi)部和外部管狀外殼壁9和8向上游方向延伸，從而容納入口導(dǎo)引葉片系統(tǒng)的內(nèi)含物，該導(dǎo)引葉片系統(tǒng)的內(nèi)含物包括在中央頭錐體15和內(nèi)部管狀壁9之間延伸的多個導(dǎo)向葉片14。相對于葉輪1的旋轉(zhuǎn)方向，導(dǎo)向葉片14向前掃掠，以將空氣流的預(yù)渦流引導(dǎo)到壓縮裝置的葉輪。在給出的例子中，每個導(dǎo)向葉片14基本上是平面的，具有徑向前緣14a和成角度的后緣14b，在和葉輪1的軸相平行的平面成銳角的平面上沿著下游方向延伸，并經(jīng)過各自的葉片前緣14a。圖3最為清晰地示出了入口導(dǎo)向葉片14的向前掃掠，圖3是圖2中的壓縮裝置的入口的正視圖。在給出的優(yōu)選實施例中，入口導(dǎo)向葉片14以20°的角度向前掃掠。
我們知道提供的軸向入口導(dǎo)引葉片對擴(kuò)展非-MWE壓縮裝置的工作范圍是有用的。所知的導(dǎo)向葉片系統(tǒng)包括固定的導(dǎo)向葉片系統(tǒng)和可變的導(dǎo)向葉片系統(tǒng)，在可變的導(dǎo)向葉片系統(tǒng)中，導(dǎo)向葉片向前掃掠的角度是可調(diào)整的。在壓縮裝置入口處通過導(dǎo)向葉片引入的預(yù)渦流可以改善壓縮裝置的湍振裕度，即可以減小壓縮裝置湍振時的流量。這可從圖4中看出這是一幅與可變的入口導(dǎo)向葉片裝置(未給出)相匹配的非-MWE壓縮裝置圖的重疊曲線圖，可變的開口導(dǎo)向葉片裝置的葉片分別以0°(沒有渦流引入)和20°設(shè)置。
眾所周知，壓縮裝置圖繪出對于各種葉輪旋轉(zhuǎn)速率從壓縮裝置入口到出口通過壓縮裝置的空氣流動速率與壓力的比。圖中左手側(cè)的線表示壓縮裝置在各種渦輪增壓器速度下產(chǎn)生湍振時的流動速率，該線稱為湍振線。圖4中用于引入預(yù)渦流的20°導(dǎo)向葉片的壓縮裝置的圖用點線示出的預(yù)渦流?？梢郧宄乜闯?，與以0°設(shè)置的沒有預(yù)渦流的葉片相比，對于所有工作速度壓縮裝置湍振時的流量減小了。而且圖4也給出了在壓縮裝置入口中引入預(yù)渦流的熟知的不理想效果，也就是壓縮裝置壓力比率容量(圖的最高點)的減小以及最大空氣流量的減小，即所謂的阻流現(xiàn)象，這通過圖中右手側(cè)的線表示。實際上，阻流現(xiàn)象的減小常常勝過湍振裕度的改進(jìn)，從而形成了壓縮裝置特性線圖的總體上較窄的寬度。
此外，本發(fā)明者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在MWE壓縮裝置中入口導(dǎo)引葉片系統(tǒng)的設(shè)置可以提供與通常的MWE壓縮裝置相比較進(jìn)一步改進(jìn)的湍振裕度，以及與設(shè)有類似的導(dǎo)引葉片的非-MWE壓縮裝置相比的壓縮裝置壓力比率容量或者阻流現(xiàn)象的改進(jìn)，提供的導(dǎo)向葉片安裝在壓縮裝置的進(jìn)口段內(nèi)，位于從壓縮裝置葉輪到壓縮裝置進(jìn)口的返回氣體的再度引入點的下游位置。這通過圖5和圖6給出。
首先參照圖5，它是將圖2(以點線示出)中非-MWE壓縮裝置圖和設(shè)有對應(yīng)于圖2的導(dǎo)向葉片裝置的非-MWE壓縮裝置圖相比較的重疊曲線圖。圖2中的導(dǎo)向葉片以20°延伸，以引起預(yù)渦流(例如在圖4中以點線示出的圖)。這說明本發(fā)明在湍振裕度上相對于沒有導(dǎo)向葉片的非-MWE壓縮裝置相比有了顯著的改進(jìn)，在壓縮裝置壓力比率容量和阻流現(xiàn)象上也有所改進(jìn)。
圖5b是具有在圖5a中給出的圖的壓縮裝置的效率的重疊曲線圖。它清楚地表明了效率沒有明顯的損失，甚至在一些情況中效率還有所提高，這與在MWE壓縮裝置中增加了入口導(dǎo)引葉片系統(tǒng)有關(guān)。
參照圖6a，是將圖2(在該例子中以實線示出)中的壓縮裝置的圖與不具有入口導(dǎo)向葉片(以點線示出)的標(biāo)準(zhǔn)MWE壓縮裝置的圖的相比較的重疊曲線圖。它說明當(dāng)固定導(dǎo)引葉片系統(tǒng)增加到MWE壓縮裝置中時，會在消除阻流現(xiàn)象的同時增大湍振裕度，圖的總體寬度基本上不會受影響。換句話說，阻流現(xiàn)象的減小，以及壓力比率容量的減小，不會像在非-MWE壓縮裝置中那樣顯著。
圖6b是具有圖6a中繪出的圖的壓縮裝置效率的重疊曲線圖，再次說明了效率沒有因為本發(fā)明的實施而產(chǎn)生明顯的損失。
如果增大入口葉片的角度，阻流現(xiàn)象的負(fù)效應(yīng)也得到增加。這通過圖7a示出，圖7a是設(shè)有導(dǎo)引入口葉片的依照本發(fā)明的壓縮裝置的重疊曲線圖，這種導(dǎo)引入口葉片相對于類似的設(shè)有0°(以實線示出)的導(dǎo)引入口葉片的MWE壓縮裝置系統(tǒng)相比以45°(以虛線示出)向前掃掠?？梢钥闯霎?dāng)預(yù)渦流的量增加時，阻流現(xiàn)象明顯降低了。此外，圖7b畫出兩個壓縮裝置的效率，說明了效率會同樣減小。
在圖2中描述的本發(fā)明的實施例是一個相對簡單的固定的入口導(dǎo)引葉片系統(tǒng)，以證明了本發(fā)明通過在圖1中示出的通常MWE壓縮裝置的微小改進(jìn)可以獲得的好處。這樣是優(yōu)選的，即入口導(dǎo)引葉片是可調(diào)整的，以改變預(yù)渦流的程度，從而適合各種工作環(huán)境，從而使增大湍振裕度的益處最大化以及將減小阻流現(xiàn)象所造成的損失減到最小。本發(fā)明的實施例包括可調(diào)整或者可變?nèi)肟趯?dǎo)引葉片(AVIGV)系統(tǒng)，它在圖8中以部分橫截面中給出。
參照圖8給出的壓縮裝置具有標(biāo)準(zhǔn)的外殼，該外殼具有容納葉輪17的出口導(dǎo)流部分16，該出口導(dǎo)流部分還確定了出口渦旋形18，該外殼還具有入口部分，入口部分包括確定了壓縮裝置的入口部分20的外部管狀壁19和確定了壓縮裝置進(jìn)口段22的內(nèi)部管狀壁21。實際上，內(nèi)部管狀壁21是一個自身為兩部分的結(jié)構(gòu)，包括了通過螺栓22螺栓結(jié)合到管形部分21的主體部分的向外展開的入口錐形體21a。外部管形入口19螺栓連接到壓縮裝置外殼的出口導(dǎo)流部分16，并在19a區(qū)域向外展開，從而容納執(zhí)行上述機(jī)理的可變?nèi)肟趯?dǎo)向葉片。
可以通過以23示出的螺紋接合將內(nèi)部管狀壁部分21固定連接到外部管狀壁部分19。環(huán)狀流道形成在內(nèi)壁部分21的周圍，內(nèi)壁部分具有三個軸向部分，即上游的軸向部分24a，由壓縮裝置外殼的出口導(dǎo)流部分16確定的中間軸向部分24b，以及在壓縮裝置外殼的出口導(dǎo)流部分16內(nèi)部形成的下游軸向部分24c?？p隙25提供了環(huán)狀通道24和壓縮裝置外殼的出口導(dǎo)流部分16的內(nèi)部表面26之間的連通。通過壓縮裝置的輪葉17a的邊緣對壓縮裝置外殼進(jìn)行掃掠。
入口導(dǎo)引葉片系統(tǒng)與圖2中給出的類似，包括了在中央前錐體28和內(nèi)部管狀壁部分21之間延伸的多個導(dǎo)引葉片27，內(nèi)部管狀壁部分位于環(huán)狀氣流通道24開口到入口的進(jìn)口20中的位置的下游。而且在每個入口導(dǎo)引葉片27可繞通過內(nèi)壁部分21徑向延伸的主干28樞轉(zhuǎn)的情況下，使每個葉片可繞位于葉片前緣鄰近處的徑向軸樞轉(zhuǎn)。每個葉片主干的末端從內(nèi)壁部分21徑向延伸，并通過各自的連接臂30和公共操作環(huán)狀結(jié)構(gòu)29連接在一起。這樣的布置可以使操作環(huán)狀結(jié)構(gòu)在內(nèi)壁21周圍的旋轉(zhuǎn)的同時，使各自的主干結(jié)構(gòu)28上的所有導(dǎo)引葉片27樞轉(zhuǎn)，以改變導(dǎo)引葉片27相對于葉輪17的旋轉(zhuǎn)方向向前掃掠的角度?；绢愋偷目勺兓蛘呖烧{(diào)整的入口導(dǎo)引葉片系統(tǒng)是熟知的，并允許對引起的流進(jìn)葉輪的氣體的預(yù)渦流的程度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
除了可變導(dǎo)引葉片系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和操作以外，圖8的實施例的操作基本上和圖2中的一樣，在壓縮裝置的性能方面進(jìn)行了改進(jìn)。實際上，發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的實施例提供的可變的入口導(dǎo)引葉片系統(tǒng)中，將導(dǎo)引葉片的角度設(shè)置為0°可以提供與標(biāo)準(zhǔn)的MWE壓縮裝置相比較湍振裕度上的一些改進(jìn)，而阻流現(xiàn)象并沒有顯著的減小。這可由圖9示出。圖9是將葉片角度以0°設(shè)置的依照本發(fā)明的壓縮裝置(以點線示出)與圖1中給出的通常的MWE壓縮裝置(以實線示出)相比較的重疊曲線圖。在這種情況下，湍振裕度的改進(jìn)被認(rèn)為是至少在部分程度上應(yīng)歸結(jié)于內(nèi)部管狀壁(圖6中的部分21)與通常的MWE入口裝置相比長度的增加。
重新回到圖1，2，6，在每種情況下，環(huán)狀流道11/24具有一個在它的上游末端(確定通道開放至入口的位置)和它的下游末端(通道的軸向最里面的位置)之間確定的總的軸向長度L1。環(huán)狀通道還具有在它的上游末端和縫隙13/25的軸向位置之間確定的軸向長度L2，該長度對應(yīng)于在縫隙13/25上游延伸的內(nèi)部管壁9/21的部分的軸向長度。從本發(fā)明的實施例中可以看出，距離L1和L2相比較于在圖1中給出的通常的MWE渦輪增壓裝置的相應(yīng)尺寸有所延長。更特殊的，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)延伸環(huán)形通道的長度到L1/D＞0.65和/或L2/D＞0.6的程度，這里的D是內(nèi)部管狀壁的內(nèi)部直徑，使得壓縮裝置的湍振裕度會得到顯著增加。更具體的，當(dāng)尺寸L2/D是湍振時氣流經(jīng)過的環(huán)形通道11/24的有效長度時，該尺寸被認(rèn)為是最有價值的。
可以理解，壓縮裝置外殼的精密結(jié)構(gòu)和導(dǎo)引葉片系統(tǒng)可以與上面描述的實施例有很大不同。重要的是提供的導(dǎo)向葉片用于引入預(yù)渦流到入口，該入口位于在壓縮裝置中來自葉輪的再循環(huán)的氣流被再次引入入口位置的下游位置。相應(yīng)的，上面描述的可能的修改和選擇的構(gòu)造對熟練的技術(shù)人員來說是容易理解的。
可以理解，入口不必是直的，可以有一個或多個彎曲。換句話說，內(nèi)部和外部管狀壁可以具有從葉輪旋轉(zhuǎn)軸以曲線離開的軸線的部分。為了決定最適宜的用于這些彎曲開口的尺寸L1/D和L2/D，沿著管形部分的軸線(它可以包括直和彎曲的部分)測量各自的長度。這里內(nèi)部管狀壁的直徑是可變的，優(yōu)選的直徑D作為內(nèi)部管狀壁的下游直徑。
可以理解，圍繞入口的內(nèi)部環(huán)狀部分確定的環(huán)形流通道可包括徑向延伸的壁或者導(dǎo)流板，以及其它所知的可以減少噪音產(chǎn)生的有益設(shè)計。
同樣可以理解，依照本發(fā)明的壓縮裝置可以具有多種應(yīng)用。一種本領(lǐng)域公知的應(yīng)用是作為燃燒發(fā)動機(jī)的渦輪增壓裝置的壓縮機(jī)級，其中壓縮機(jī)葉輪裝配在渦輪增壓裝置的軸的一端。因此可以改變壓縮裝置外殼以便以慣常的方式連接軸承外殼。本發(fā)明其它可能的應(yīng)用對熟練的技術(shù)人員來說是容易理解的。
權(quán)利要求
1.用于壓縮氣體的壓縮裝置，壓縮裝置包括確定了入口和出口的外殼；葉輪包括多個可旋轉(zhuǎn)安裝在外殼內(nèi)部的葉片；外殼具有內(nèi)壁，所述內(nèi)壁確定了位置緊鄰葉輪的葉片徑向外緣的表面，當(dāng)壓縮裝置葉輪圍繞它的軸線旋轉(zhuǎn)時，所述葉片在所述表面上掃掠；其中所述入口包括沿著上游方向遠(yuǎn)離葉輪延伸出的外部管狀壁，該管狀壁形成所述入口的氣體進(jìn)口部分；在外部管狀壁內(nèi)部沿著上游方向遠(yuǎn)離葉輪延伸出的內(nèi)部管狀壁，該內(nèi)部管狀壁確定了入口的進(jìn)口段；在內(nèi)部和外部管狀壁之間確定的環(huán)形氣體流道；在環(huán)形流道的下游部分和被所述葉輪的葉片掃掠的所述外殼表面之間連通的至少一個下游縫隙；在環(huán)形流道的上游部分和入口的進(jìn)口段或進(jìn)口部分之間連通的至少一個上游縫隙；以及安裝在入口的進(jìn)口段內(nèi)部的多個入口導(dǎo)引葉片，該導(dǎo)引葉片位于所述至少一個上游狹縫的下游，從而在流過所述入口的進(jìn)口段的氣體中引起預(yù)渦流。
2.依照權(quán)利要求1所述的壓縮裝置，其中環(huán)形流道在它的上游端開放，從而使所述至少一個上游縫隙縫是在內(nèi)部管形壁的上游末端確定的環(huán)狀開口。
3.依照權(quán)利要求1或2所述的壓縮裝置，其中通過內(nèi)部管形壁支撐入口導(dǎo)引葉片。
4.依照權(quán)利要求3所述的壓縮裝置，其中每個入口導(dǎo)引葉片都支撐在內(nèi)部管狀壁和沿著壓縮裝置的軸線設(shè)置的中央前錐體之間。
5.依照前述任一權(quán)利要求所述的壓縮裝置，其中可以調(diào)整導(dǎo)引葉片，以有選擇地改變在流線進(jìn)口段的氣體中引起預(yù)渦流的程度。
6.依照權(quán)利要求5所述的壓縮裝置，其中每個入口導(dǎo)引葉片繞徑向軸線可樞轉(zhuǎn)，以改變相對于和壓縮裝置的軸線平行的平面的葉片的角度，從而改變預(yù)渦流的程度。
7.依照權(quán)利要求6所述的壓縮裝置，其中每個葉片安裝在各自的徑向主干上，所述主干通過內(nèi)部管狀壁延伸，而且提供驅(qū)動裝置以旋轉(zhuǎn)每個葉輪主干，從而使各葉片作樞轉(zhuǎn)運(yùn)動。
8.依照權(quán)利要求7所述的壓縮裝置，其中所述驅(qū)動裝置包括布置在內(nèi)部管狀壁周圍的環(huán)形元件，環(huán)形元件通過各自的連接臂與每個入口導(dǎo)引葉片主干連接，從而使環(huán)形元件繞內(nèi)部管狀壁的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動傳輸?shù)矫總€入口導(dǎo)向葉片主干，以同時調(diào)整每個導(dǎo)向葉片的角度。
9.依照前述任一權(quán)利要求所述的壓縮裝置，其中所述環(huán)形氣體流道具有沿著它的軸線在上游和下游末端之間測量的長度L1，內(nèi)部管狀壁在所述至少一個下游縫隙的上游延伸了沿其軸線測量為L2的長度，其中的L1/D＞0.65和/或L2/D＞0.6，D是內(nèi)部管狀壁的直徑。
10.依照權(quán)利要求9所述的壓縮裝置，其中距離L1和L2或者全部是直的或至少有部分是彎曲的。
11.依照前述任一權(quán)利要求所述的壓縮裝置，其中內(nèi)部管狀壁和環(huán)形通道是共軸的，其軸線是壓縮裝置葉輪軸線的延續(xù)。
12.依照前述任一權(quán)利要求所述的壓縮裝置，其中內(nèi)部管狀壁被擰進(jìn)由所述外部管狀壁確定的環(huán)形座。
13.依照前述任一權(quán)利要求所述的壓縮裝置，其中通過螺釘或者類似物將外部管狀壁固定到壓縮裝置外殼的出口導(dǎo)流部分。
14.一種包括依照前述任一權(quán)利要求所述的壓縮裝置的渦輪增壓裝置。
全文摘要
用于壓縮氣體的壓縮裝置，包括葉輪(1)，葉輪包括安裝在外殼(2)內(nèi)部可旋轉(zhuǎn)的多個葉片(4)。外殼(2)具有內(nèi)壁，內(nèi)壁確定了位置和壓縮裝置葉片(4)的徑向外緣(4a)緊鄰的表面(5)，壓縮裝置入口包括延伸形成氣體進(jìn)口的外部管狀壁(7)和在外部管狀壁(7)內(nèi)延伸并確定了入口的進(jìn)口段(10)的內(nèi)部管狀壁(8)。在內(nèi)部和外部管狀壁之間確定了環(huán)形氣氣流道(11)。至少一個下游的縫隙(13)在環(huán)形流道(11)和外殼(2)的被葉輪的葉片(4)掃掠的表面(5)之間連通，至少一個上游的縫隙在環(huán)形流道(11)和入口的進(jìn)口段或進(jìn)口部分之間連通。多個入口導(dǎo)引葉片(14)安裝在至少一個上游縫隙下游的入口的進(jìn)口段(10)的內(nèi)部，從而通過入口的進(jìn)口段把預(yù)渦流引入氣流中。
文檔編號F04D29/42GK1542290SQ200410043429
公開日2004年11月3日 申請日期2004年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月30日
發(fā)明者A·比林格頓, A·戴, R·薩西頓, J·拜瓦特, A 比林格頓, 嚀, 鞫 申請人:奧爾塞特工程有限公司