CN112074665B - 离心压缩机 - Google Patents

Abstract

离心压缩机包括：翼轮，其具有主体部，该主体部包括在轴线方向上相互朝向相反侧的正面及背面、和与正面及背面连接的侧面；第一壁部，其包括第一壁面，该第一壁面面对正面并与正面一起形成供工作流体流动的流路；第二壁部，其包括第二壁面，该第二壁面面对背面及第一壁面，并与背面一起形成第一间隙；以及突出壁部，其设置为在比翼轮的侧面靠径向的外侧处从第二壁面向第一壁面侧突出，突出壁部包括第三壁面，该第三壁面从第二壁面沿轴线方向延伸并面对翼轮的侧面，第三壁面在轴线方向上比正面与侧面的连接部朝第一壁面侧延伸，并与侧面一起形成将流路与第一间隙连通的第二间隙。

Description

离心压缩机

技术领域

本公开涉及离心压缩机。

背景技术

在专利文献1中记载了一种具备旋转轴、固定于旋转轴的一端的压缩机翼轮、以及收容压缩机翼轮的压缩机壳体的离心增压器。在这种离心增压器中，若压缩机翼轮旋转，则工作流体被吸入压缩机壳体内的流路而被压缩。

专利文献1：国际公开第2016/129039号

在上述那样的离心增压器中，存在若压缩机翼轮旋转，则压缩机翼轮的背面侧的间隙内变成负压的情况，从而例如旋转轴侧的油有可能因该负压而被抽吸并泄漏至上述间隙。

发明内容

因此，本公开对抑制了漏油的离心压缩机进行说明。

本公开的一个方式的离心压缩机具备：翼轮，其具有主体部，该主体部包括在轴线方向上相互朝向相反侧的正面及背面、和与正面及背面连接的侧面；第一壁部，其包括第一壁面，该第一壁面面对正面并与正面一起形成供工作流体流动的流路；第二壁部，其包括第二壁面，该第二壁面面对背面及第一壁面并与背面一起形成第一间隙；以及突出壁部，其设置为在比翼轮的侧面靠径向的外侧处从第二壁面向第一壁面侧突出，突出壁部包括第三壁面，该第三壁面从第二壁面沿轴线方向延伸并且面对翼轮的侧面，第三壁面在轴线方向上比正面与侧面的连接部向第一壁面侧延伸，并且与侧面一起形成将流路与第一间隙连通的第二间隙。

根据本公开，能够提供一种抑制了漏油的离心压缩机。

附图说明

图1是表示本公开的一个实施方式的离心压缩机的剖视图。

图2是图1的局部放大图。

图3是表示变形例的离心压缩机的第三壁面的图。

具体实施方式

本公开的一个方式的离心压缩机具备：翼轮，其具有主体部，该主体部包括在轴线方向上相互朝向相反侧的正面及背面、和与正面及背面连接的侧面；第一壁部，其包括第一壁面，该第一壁面面对正面并与正面一起形成供工作流体流动的流路；第二壁部，其包括第二壁面，该第二壁面面对背面及第一壁面并与背面一起形成第一间隙；以及突出壁部，其设置为在比翼轮的侧面靠径向的外侧处从第二壁面向第一壁面侧突出，突出壁部包括第三壁面，该第三壁面从第二壁面沿轴线方向延伸并且面对翼轮的侧面，第三壁面在轴线方向上比正面与侧面的连接部向第一壁面侧延伸，并且与侧面一起形成将流路与第一间隙连通的第二间隙。

在该离心压缩机中，若翼轮以轴线为中心旋转，则工作流体在流路内流动并被压缩。离心压缩机具备突出壁部，该突出壁部设置为在比翼轮的侧面靠径向的外侧处从第二壁面向第一壁面侧突出。突出壁部包括第三壁面，该第三壁面从第二壁面沿轴线方向延伸并且面对翼轮的侧面。第三壁面在轴线方向上比正面与侧面的连接部向第一壁面侧延伸，并与侧面一起形成将流路与第一间隙连通的第二间隙。因此，沿着正面在流路内流动的工作流体的一部分在碰到第三壁面之后经由第二间隙而向第一间隙流动。由此抑制翼轮的背面侧的第一间隙成为负压，从而抑制因该负压而将油向第一间隙抽吸。由此根据该离心压缩机能够抑制漏油。

在若干方式中，第三壁面由一个内周面形成。在该情况下，由于第三壁面由一个内周面形成，因此沿着正面在流路内流动的工作流体的一部分在碰到第三壁面之后，经由第二间隙而顺畅地向第一间隙流动。由此可靠地抑制第一间隙成为负压。

在若干方式中，第三壁面包括：两个以上的内周面、和形成于内周面之间的台阶部。在该情况下，提高突出壁部的设计的自由度。

在若干方式中，离心压缩机具备与流路连通的扩散部及涡旋部，突出壁部包括第四壁面，该第四壁面同第三壁面的与第二壁面相反的一侧连接，并且面对第一壁面，第四壁面沿径向延伸并与第一壁面一起形成扩散部，并且与形成涡旋部的内壁面平滑地连续。在该情况下，即使在具备突出壁部的离心压缩机中，也能够不使压缩效率下降而得到期望的压缩效率。

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细地说明。另外，在各图中对相同或相当部分标注相同的附图标记，并省略重复的说明。另外，在本说明书中，“径向”及“周向”以后述的旋转轴线X为基准。

参照图1，对本公开的一个实施方式的增压器进行说明。图1所示的增压器(离心压缩机)1例如搭载于汽车用的内燃机。增压器1具备：轴2，其沿旋转轴线X延伸并能够以旋转轴线X为中心旋转；涡轮叶轮3，其设置于轴2的第一端2a；以及压缩机叶轮(翼轮)4，其设置于轴2的第二端2b。另外，增压器1具备：涡轮壳体5，其收容涡轮叶轮3；压缩机壳体(第一壁部)6，其收容压缩机叶轮4；以及轴承壳体7，其配置在涡轮壳体5与压缩机壳体6之间并收容轴2。

涡轮叶轮3具有主体部31和多个叶片部32。主体部31包括：在沿着旋转轴线X的轴线方向上相互朝向相反侧的正面31a及背面31b、和与正面31a及背面31b连接的侧面31c。正面31a是形成为其外径在从背面31b朝向正面31a的方向上逐渐减小的曲面。多个叶片部32设置于正面31a。叶片部32与主体部31一体地形成。涡轮叶轮3以背面31b面对轴2的方式固定于轴2的第一端2a。在涡轮壳体5形成有入口(未图示)、与入口连通的涡旋部5a、以及与涡旋部5a连通的出口5b。涡轮叶轮3和涡轮壳体5构成涡轮30。

压缩机叶轮4具有主体部41和多个叶片部42。主体部41包括：在沿着旋转轴线X的轴线方向上相互朝向相反侧的正面41a及背面41b、和与正面41a及背面41b连接的侧面41c。正面41a是形成为其外径在从背面41b朝向正面41a的方向上逐渐减小的曲面。多个叶片部42设置于正面41a。叶片部42与主体部41一体地形成。压缩机叶轮4以背面41b面对轴2的方式固定于轴2的第二端2b。在压缩机壳体6形成有入口6a、与入口6a连通的涡旋部6b、以及与涡旋部6b连通的出口(未图示)。压缩机叶轮4和压缩机壳体6构成压缩机40。

轴承壳体7与涡轮壳体5及压缩机壳体6接合。涡轮壳体5与轴承壳体7的轴线方向的第一端接合。压缩机壳体6与轴承壳体7的轴线方向的第二端接合。轴承壳体7收容轴2和安装于轴2的轴承21。轴2经由轴承21而可旋转地支承于轴承壳体7。

增压器1还具备设置于轴承壳体7的第二端的内壁面的圆盘状的密封板(第二壁部)8。密封板8例如嵌入轴承壳体7的第二端的内壁面。密封板8面对压缩机叶轮4的主体部41的背面41b设置。在密封板8形成有供轴2***的贯通孔。密封板8经由固定于轴2的外周面的套环22而在周向上包围轴2。在密封板8的与压缩机叶轮4相反的一侧形成有供油(润滑油)循环的空间S。另外，在套环22与密封板8之间设置有环部件(未图示)。由压缩机壳体6、轴承壳体7及密封板8形成有收容压缩机叶轮4的空间及后述的工作流体F的流路。

如图2所示，压缩机壳体6包括第一壁面6c。第一壁面6c面对压缩机叶轮4的主体部41的正面41a。第一壁面6c在从入口6a沿轴线方向延伸之后，朝向涡旋部6b沿径向延伸。多个叶片部42位于正面41a与第一壁面6c之间。第一壁面6c以与叶片部42的尖端42a之间具有微小的间隙的方式面对叶片部42。

密封板8包括第二壁面8a，第二壁面8a面对压缩机叶轮4的主体部41的背面41b并沿着背面41b形成。密封板8的外径比主体部41的外径大。第二壁面8a延伸至比主体部41的侧面41c靠径向的外侧。第二壁面8a在比侧面41c靠径向的外侧(外周缘)处面对第一壁面6c。第二壁面8a与背面41b一起形成第一间隙C1。

轴承壳体7包括突出壁部71，突出壁部71设置为在比压缩机叶轮4的主体部41的侧面41c靠径向的外侧处从第二壁面8a向第一壁面6c侧突出。突出壁部71例如是轴承壳体7的一部分。突出壁部71包括第三壁面71a、和与第三壁面71a连接的第四壁面71b。

第三壁面71a是设置有密封板8的轴承壳体7的内周面的一部分。第三壁面71a从第二壁面8a沿轴线方向延伸并且面对侧面41c。第三壁面71a遍及侧面41c的整周地面对侧面41c。第三壁面71a由一个内周面形成。即，第三壁面71a从第二壁面8a沿轴线方向平滑地延伸。第三壁面71a在轴线方向上比正面41a与侧面41c的连接部41d向第一壁面6c侧延伸。即，第三壁面71a在径向上面对主体部41的侧面41c及叶片部42的后缘(Trailing edge)42b。第三壁面71a与侧面41c一起形成第二间隙C2。

第四壁面71b同第三壁面71a的与第二壁面8a相反的一侧连接。第四壁面71b沿径向延伸。第四壁面71b面对第一壁面6c。第四壁面71b与形成涡旋部6b的压缩机壳体6的内壁面平滑地连续(参照图1)。即，第四壁面71b与形成涡旋部6b的内壁面的连接部成为共面。另外，也可以对第三壁面71a与第四壁面71b的连接部实施倒角或者去毛刺等。

第四壁面71b与连接部41d的轴线方向的距离(步进量)、即，第三壁面71a相对于连接部41d的轴线方向的高度(比连接部41d向第一壁面6c侧延伸的部分的高度)例如是叶片部42的后缘42b的长度的1/20以上。步进量优选为叶片部42的后缘42b的长度的1/10左右。步进量能够根据增压器1的规格及需求自由地设定。

如以上那样，由压缩机壳体6的第一壁面6c、主体部41的正面41a、密封板8的第二壁面8a以及突出壁部71的第四壁面71b，形成供工作流体(例如空气)F流动的流路。即，第一壁面6c与主体部41的正面41a一起形成供工作流体F流动的吸入流路(流路)P1。第一壁面6c与密封板8的第二壁面8a一起形成在工作流体F的流动方向与吸入流路P1的下游侧连通的中间流路P2。第一壁面6c与突出壁部71的第四壁面71b一起形成在工作流体F的流动方向与中间流路P2的下游侧连通的扩散部P3。

在工作流体F的流动方向且在扩散部P3的下游侧连接有涡旋部6b。换言之，增压器1具备与吸入流路P1连通的扩散部P3及涡旋部6b。另外，中间流路P2包括上述的第二间隙C2。另外，吸入流路P1与第一间隙C1由包含第二间隙C2的中间流路P2连接。换言之，第二间隙C2将吸入流路P1与第一间隙C1连通。

压缩机壳体6包括圆环状的突出壁部61。扩散部P3是形成在突出壁部61的表面(第一壁面6c沿径向延伸的部分)与第四壁面71b之间的流路。突出壁部61的表面及第四壁面71b分别沿径向及周向延伸，并与旋转轴线X大致正交。扩散部P3形成在压缩机叶轮4的周围(即下游侧)，并沿径向及周向延伸。扩散部P3的始端(入口)是第三壁面71a。扩散部P3的终端(出口)是突出壁部61的前端。

在以上那样构成的增压器1中，工作流体F如以下那样被压缩。从内燃机排出的排出气体在从涡轮30的入口流入涡旋部5a并使涡轮叶轮3旋转之后，从出口5b向外部流出。若压缩机叶轮4与涡轮叶轮3及轴2的旋转一起旋转，则工作流体F从压缩机40的入口6a被吸入压缩机壳体6内，并依次经过吸入流路P1、中间流路P2、扩散部P3以及涡旋部6b而被压缩。压缩后的工作流体F向内燃机的进气侧供给。

如以上说明的那样，在增压器1中，若压缩机叶轮4以旋转轴线X为中心旋转，则工作流体F在吸入流路P1内流动并被压缩。此时，存在第一间隙C1变成负压的情况。由此，具有如下情况，即：在空间S循环的油因基于该负压的抽吸力而从密封板8与套环22之间的间隙向第一间隙C1泄漏，产生所谓的漏油。增压器1具备突出壁部71，该突出壁部71设置为在比压缩机叶轮4的侧面41c靠径向的外侧处从第二壁面8a向第一壁面6c侧突出。突出壁部71包括从第二壁面8a沿轴线方向延伸并且面对压缩机叶轮4的侧面41c的第三壁面71a。第三壁面71a在轴线方向上比正面41a与侧面41c的连接部41d向第一壁面6c侧延伸，并与侧面21c一起形成将吸入流路P1与第一间隙C1连通的第二间隙C2。因此，沿着正面41a在吸入流路P1内流动并经过中间流路P2的工作流体F的一部分在碰到第三壁面71a之后，经由第二间隙C2而向第一间隙C1流动。由此抑制压缩机叶轮4的背面41b侧的第一间隙C1成为负压，并抑制因该负压而将油向第一间隙C1抽吸。由此借助增压器1来抑制漏油。

第三壁面71a由一个内周面形成。根据该结构，由于第三壁面71a由一个内周面形成，因此沿着正面41a在吸入流路P1内流动并经过中间流路P2的工作流体F的一部分在碰到第三壁面71a之后，经由第二间隙C2而顺畅地向第一间隙C1流动。由此可靠地抑制第一间隙C1成为负压。

增压器1具备与吸入流路P1连通的扩散部P3及涡旋部6b。突出壁部71包括第四壁面71b，第四壁面71b同第三壁面71a的与第二壁面8a相反的一侧连接且面对第一壁面6c。第四壁面71b沿径向延伸并与第一壁面6c一起形成扩散部P3，第四壁面71b与形成涡旋部6b的内壁面平滑地连续。根据该结构，即使在具备突出壁部71的增压器1中，也能够不使压缩效率下降而得到期望的压缩效率。

以上，对本公开的一个实施方式进行了说明，但本公开并不限于上述的实施方式。

第三壁面71a的内径可以在轴线方向恒定不变，也可以变化。例如，在对第三壁面71a与第四壁面71b的连接部实施倒角或者去毛刺的情况下，第三壁面71a的内径能够变化。

虽示出突出壁部71为轴承壳体7的一部分的例子，但突出壁部71也可以与轴承壳体7分体地设置。突出壁部71例如也可以是环状的板，并与轴承壳体7接合。另外，突出壁部71也可以与密封板8一体地形成。即，突出壁部71也可以是密封板8的一部分。

如图3所示，第三壁面71a也可以包括两个以上的内周面、和形成在该内周面之间的台阶部。具体而言，第三壁面71a例如也可以包括：从第二壁面8a向第一壁面6c侧延伸的第一内周面71c、同第一内周面71c的与第二壁面8a相反的一侧连接并沿径向延伸的台阶部71d、以及同台阶部71d的与第一内周面71c相反的一侧连接并向第一壁面6c侧延伸的第二内周面71e。第二内周面71e的内径比第一内周面71c的内径大。即，第三壁面71a也可以具有台阶差。根据该结构，提高突出壁部71的设计的自由度。

虽示出第四壁面71b与形成涡旋部6b的内壁面平滑地连续的例子，但第四壁面71b也可以不与形成涡旋部6b的内壁面平滑地连续。

产业上的可利用性

根据本公开，能够提供一种抑制了漏油的离心压缩机。

附图标记说明

1…增压器(离心压缩机)；4…压缩机叶轮(翼轮)；6…压缩机壳体(第一壁部)；6b…涡旋部；6c…第一壁面；8…密封板(第二壁部)；8a…第二壁面；41…主体部；41a…正面；41b…背面；41c…侧面；41d…连接部；71…突出壁部；71a…第三壁面；71b…第四壁面；C1…第一间隙；C2…第二间隙；F…工作流体；P1…吸入流路(流路)；P3…扩散部；X…旋转轴线(轴线)。

Claims (2)

1.一种离心压缩机，其特征在于，具备：

翼轮，其具有主体部，该主体部包括在轴线方向上相互朝向相反侧的正面及背面、和与所述正面及所述背面连接的侧面；

第一壁部，其包括第一壁面，该第一壁面面对所述正面并与所述正面一起形成供工作流体流动的流路；

第二壁部，其包括第二壁面，该第二壁面面对所述背面及所述第一壁面并与所述背面一起形成第一间隙；以及

突出壁部，其设置为在比所述翼轮的所述侧面靠径向的外侧处从所述第二壁面向所述第一壁面侧突出，

所述突出壁部包括第三壁面，该第三壁面从所述第二壁面沿所述轴线方向延伸并且面对所述翼轮的所述侧面，

所述第三壁面在所述轴线方向上比所述正面与所述侧面的连接部向所述第一壁面侧延伸，并且与所述侧面一起形成将所述流路与所述第一间隙连通的第二间隙，

所述第三壁面包括：从所述第二壁面向所述第一壁面侧延伸的第一内周面、同所述第一内周面的与所述第二壁面相反的一侧连接并沿径向延伸的台阶部、以及同所述台阶部的与所述第一内周面相反的一侧连接并向所述第一壁面侧延伸的第二内周面，

所述第三壁面的所述第一内周面位于比所述翼轮的所述侧面靠径向外侧的位置。

2.根据权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，

具备与所述流路连通的扩散部及涡旋部，

所述突出壁部包括第四壁面，该第四壁面同所述第三壁面的与所述第二壁面相反的一侧连接，并且面对所述第一壁面，

所述第四壁面沿所述径向延伸并与所述第一壁面一起形成所述扩散部，并且与形成所述涡旋部的内壁面平滑地连续。

Images