離心壓縮機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具備通過旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的葉輪的離心壓縮機，特別涉及組裝于排氣渦輪增壓器的離心壓縮機。
【背景技術(shù)】
[0002]在用于汽車等的發(fā)動機中，為了提高發(fā)動機的輸出，公知有如下的排氣渦輪增壓器，即，利用發(fā)動機的排氣能量使渦輪旋轉(zhuǎn)，由經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸與渦輪直接連結(jié)的離心壓縮機，將吸入空氣壓縮而供給到發(fā)動機。
[0003]如圖18中以壓力比為縱軸、以流量為橫軸的性能特性比較表的普通空氣壓縮機所示，這種排氣渦輪增壓器的空氣壓縮機(離心壓縮機)在從系統(tǒng)整體的顫動即喘振發(fā)生的喘振流量(圖上左側(cè)的線)到阻氣發(fā)生且流量不再增加的阻塞流量(圖上右側(cè)的線)的流量范圍內(nèi)，能夠穩(wěn)定地運轉(zhuǎn)。
[0004]但是，在進氣被葉輪直接吸入的普通空氣壓縮機式的離心壓縮機中，因為阻塞流量和喘振流量之間的可穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的流量范圍狹窄，所以在急加速時的過渡性變化中，為了不使喘振發(fā)生，存在必須在遠離喘振流量的效率低的工作點上進行運轉(zhuǎn)的課題。
[0005]為了解決該課題，提出了在上述離心壓縮機的葉輪上游側(cè)設置使吸入空氣中發(fā)生旋轉(zhuǎn)氣流的導向翼，從而擴大排氣渦輪增壓器的運轉(zhuǎn)范圍的技術(shù)，或在增壓器的殼體，使被葉輪吸引的進氣氣體的一部分再循環(huán)到葉輪的上游側(cè)，從而擴大排氣渦輪增壓器的運轉(zhuǎn)范圍的技術(shù)。
[0006]這種設置再循環(huán)流路，在小流量工作時抑制葉輪前緣前端側(cè)的剝離的技術(shù)，在不需要改善流動的最高效率點上，也會在再循環(huán)流路的吸入口發(fā)生越過葉輪的氣流，使效率下降，其結(jié)果是，導致小流量側(cè)以外區(qū)域的壓力比的下降(參照圖18的再循環(huán)空氣壓縮機的特性)。
[0007]另一方面，也提出了將該再循環(huán)流路的設置和在葉輪的上游側(cè)使吸入空氣中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)氣流的導向翼的設置組合，從而擴大工作范圍的技術(shù)，例如，可舉出專利文獻1((日本)特開2005 — 23792號公報)。
[0008]基于圖19，對專利文獻I的技術(shù)進行簡單說明。
[0009]根據(jù)圖19，公開了如下結(jié)構(gòu)，具備:導葉03，配設于環(huán)狀的空氣室01，該空氣室01設置于護罩部；循環(huán)流路09，通過在葉輪上游部和葉輪前緣附近之間開口的吸入連通路05而導通，可將壓縮空氣導入，并且通過在葉輪上游部的吸入口側(cè)開口的吹出連通路07而導通，可將壓縮空氣導出；空氣流旋轉(zhuǎn)機構(gòu)013，在比吹出連通路07更靠上游側(cè)的流路中，對流入旋轉(zhuǎn)中的葉輪011的空氣流賦予與葉輪011同一方向的旋轉(zhuǎn)，從而能夠調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)量。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0011]專利文獻
[0012]專利文獻1:(日本)特開2005 - 23792號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]發(fā)明所要解決的課題
[0014]但是，在上述圖19所示的現(xiàn)有技術(shù)中，在比吹出連通路07更靠上游側(cè)的流路中，對流入旋轉(zhuǎn)中的葉輪011的空氣流賦予與葉輪011同一方向的旋轉(zhuǎn)，并且，控制空氣流旋轉(zhuǎn)機構(gòu)013的導向葉片015的角度，能夠?qū)⑿D(zhuǎn)調(diào)大或調(diào)小。
[0015]因此，通過調(diào)節(jié)導向葉片015的角度來控制壓縮機的性能特性，能夠擴大工作范圍，但導向葉片015的可變機構(gòu)會復雜，導致壓縮機大型化，進而，由于在可動部和固定部之間形成間隙，存在壓縮效率下降的問題。
[0016]進而，設有空氣流旋轉(zhuǎn)機構(gòu)013的導向葉片015，以生成與葉輪011的旋轉(zhuǎn)方向同向的旋轉(zhuǎn)氣流，所以在小流量側(cè)，通過減小葉輪前緣角度和氣流角度之差或使循環(huán)氣流發(fā)生，能夠降低喘振流量，但在不需要改善流動的大流量側(cè)的最高效率點上，也會存在由導向葉片引起的壓力損失、或在循環(huán)流路的吸入口發(fā)生越過葉輪的氣流而使效率和壓力的降低增大的問題。
[0017]因此，本發(fā)明是鑒于這種技術(shù)課題而完成的，其目的在于，提供一種離心壓縮機，其無需在導向葉片設置復雜的可動機構(gòu)，而是通過將再循環(huán)流路和固定翼的逆旋轉(zhuǎn)氣流生成機構(gòu)組合而成的簡單構(gòu)造來擴大小流量側(cè)及大流量側(cè)的工作范圍，從而能夠在寬范圍內(nèi)得到穩(wěn)定的工作。
[0018]用于解決課題的技術(shù)方案
[0019]本發(fā)明為了解決這種課題，提供一種離心壓縮機，其特征在于，具備:殼體，具有向離心壓縮機的旋轉(zhuǎn)軸方向開口的進氣口和與該進氣口相連的進氣通路；葉輪，以所述旋轉(zhuǎn)軸為中心可旋轉(zhuǎn)地配置于所述殼體的內(nèi)部，對從所述進氣口流入的進氣氣體進行壓縮；逆旋轉(zhuǎn)氣流生成機構(gòu)，配置于所述殼體內(nèi)部的進氣口和葉輪之間，在從所述進氣口流入的進氣氣體中生成與所述葉輪的旋轉(zhuǎn)方向反向的旋轉(zhuǎn)氣流；再循環(huán)流路，使所述葉輪的外周部和比該葉輪更靠上游側(cè)的所述進氣通路連通，所述逆旋轉(zhuǎn)氣流生成機構(gòu)具備向與所述葉輪的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向產(chǎn)生一定角度的旋轉(zhuǎn)氣流的逆旋轉(zhuǎn)固定翼。
[0020]根據(jù)本發(fā)明，通過對從進氣口流入的進氣氣體即空氣賦予逆旋轉(zhuǎn)氣流，能夠在小流量側(cè)使喘振流量減少，改善喘振界限，同時在大流量側(cè)，通過提高壓力比來增大工作范圍。
[0021]S卩，在小流量側(cè)，通過再循環(huán)流路而循環(huán)的循環(huán)流量由吸入口和吹出口的壓力差決定，循環(huán)流量越大，改善效果越大。通過反向的旋轉(zhuǎn)氣流，葉輪入口前端部的負荷上升，從而吸入口的壓力上升，導致循環(huán)流量增大。其結(jié)果是，能夠降低喘振流量，改善喘振界限。
[0022]另外，在大流量側(cè)，如果產(chǎn)生與葉輪的旋轉(zhuǎn)方向反向的旋轉(zhuǎn)，葉輪的負荷就上升，所以葉輪的作功量增加，壓力比提高。雖然效率因逆旋轉(zhuǎn)氣流生成機構(gòu)和再循環(huán)流路而下降，但壓力比的提高在該影響之上。
[0023]另外，逆旋轉(zhuǎn)氣流生成機構(gòu)因為是僅具備賦予一定角度的逆旋轉(zhuǎn)氣流的逆旋轉(zhuǎn)固定翼的構(gòu)造，所以能夠消除壓縮機因像可變翼機構(gòu)那樣的復雜機構(gòu)而大型化的問題，進而，能夠消除在可動部和固定部之間形成間隙而壓縮效率降低的問題。由此，空氣壓縮機的效率提尚，進而，能夠使其緊湊，提尚車載性。
[0024]另外，在本發(fā)明中，所述逆旋轉(zhuǎn)固定翼的下游端的傾斜角度可優(yōu)選設定為，在與葉輪的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向上處于5?45度的范圍內(nèi)的一定角度。
[0025]圖3是表示逆旋轉(zhuǎn)固定翼的傾斜角度和空氣壓縮機的工作范圍之間的關(guān)系的曲線圖，為了將該工作范圍確保在一定的寬范圍以上，希望在與葉輪的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向上設在5?45度的范圍，特別優(yōu)選地，設在10?20度。
[0026]理由是，如果小于5度，就得不到逆旋轉(zhuǎn)氣流實現(xiàn)的效果，即，得不到葉輪的葉片前緣部分處的負荷上升，另外，如果超過45度，葉輪的葉片前緣部分的負荷就會過大，導致出現(xiàn)所謂的失速狀態(tài)。
[0027]另外，在本發(fā)明中，所述逆旋轉(zhuǎn)固定翼可以優(yōu)選具備:在進氣通路的內(nèi)周壁沿周向安裝并在進氣通路的徑向上放射狀地配置的多片導向翼、和設置成連結(jié)該多片導向翼的內(nèi)周端部的內(nèi)筒部件，在該內(nèi)筒部件的內(nèi)部形成中央進氣流通路。
[0028]由于形成于導向翼內(nèi)周側(cè)的內(nèi)筒部件的中央進氣流通路，能夠減小對吸入空氣的流通阻力，所以能夠抑制阻塞流量(最大流量)的減小，由此，能夠擴大空氣壓縮機的工作范圍。
[0029]另外，在本發(fā)明中，所述逆旋轉(zhuǎn)固定翼可以優(yōu)選設置于比所述再循環(huán)流路的吹出口更靠上游側(cè)的所述進氣通路。通過這樣構(gòu)成，能夠使逆旋轉(zhuǎn)氣流的氣流遍布形成于進氣通路內(nèi)。
[0030]另外，在本發(fā)明中，所述逆旋轉(zhuǎn)固定翼可以優(yōu)選設置于所述再循環(huán)流路的吸入口和吹出口之間的所述進氣通路，通過這樣構(gòu)成，即使通過再循環(huán)流路返回的循環(huán)氣流也通過逆旋轉(zhuǎn)固定翼，所以能夠可靠地發(fā)生逆旋轉(zhuǎn)氣流的氣流，增大逆旋轉(zhuǎn)氣流的效果。
[0031]另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述逆旋轉(zhuǎn)固定翼和所述再循環(huán)流路可以一體形成，這樣，通過逆旋轉(zhuǎn)固定翼和再循環(huán)流路一體形成，能夠簡化逆旋轉(zhuǎn)固定翼和再循環(huán)流路的構(gòu)造，降低裝配工時數(shù)、制造成本。另外，該一體構(gòu)造可以通過由樹脂材料、或鑄造材料(鑄鐵)一體成形而制造。
[0032]另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選地，可以在所述再循環(huán)流路內(nèi)設置使循環(huán)氣流的流動方向變成與所述葉輪的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向的支柱或突起。
[0033]在再循環(huán)流路的吸入口附近，來自葉輪的循環(huán)氣流具有與葉輪的旋轉(zhuǎn)方向同向的旋轉(zhuǎn)成分。
[0034]因此，通過在再循環(huán)流路內(nèi)設置使循環(huán)氣流的流動方向變成與所述葉輪的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向的支柱或突起，能夠削弱與葉輪同向的旋轉(zhuǎn)成分，在從再循環(huán)流路的吹出口吹出而再次流入葉輪時，容易產(chǎn)生與葉輪反向的旋轉(zhuǎn)氣流，能夠增大逆旋轉(zhuǎn)氣流的效果。
[0035]另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選地，可以在所述再循環(huán)流路內(nèi)設置沿著旋轉(zhuǎn)軸方向的支柱，并且該支柱在周向上設有5?20根，優(yōu)選地，設有10?15根。
[0036]通常，為了形成再循環(huán)通路，且為了保持內(nèi)筒部，通常將支柱沿周向隔開等間隔設置三根左右，但通過設置5?20根、優(yōu)選設置10?15根，能夠削弱與葉輪同向的旋轉(zhuǎn)成分。
[0037]其結(jié)果是，在從再循環(huán)流路的吹出口吹出而再次流入葉輪時，容易發(fā)生與葉輪反向的旋轉(zhuǎn)氣流，能夠增大逆旋轉(zhuǎn)氣流的效果，增大空氣壓縮機的工作范圍的擴大效果。
[0038]另外，所述逆旋轉(zhuǎn)固定翼、所述再循環(huán)流路和設置于該再循環(huán)流路內(nèi)的支柱或突起可以一體形成。
[0039]這樣，通過逆旋轉(zhuǎn)固定翼、再循環(huán)流路和設置于再循環(huán)流路內(nèi)的支柱或突起一體形成，能夠簡化逆旋轉(zhuǎn)固定翼和再循環(huán)流路的部分的構(gòu)造，能夠降低裝配工時數(shù)、制造成本。另外，該一體構(gòu)造可以通過由樹脂材料或鑄造材料(鑄鐵)一體成形而制造。
[0040]另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選地，可以在所述逆旋轉(zhuǎn)氣流生成機構(gòu)的上游側(cè)或下游側(cè)的進氣通路上設有向所述逆旋轉(zhuǎn)氣流的旋轉(zhuǎn)方向供給高壓空氣的高壓空氣出口部。
[0041]這樣，通過向逆旋轉(zhuǎn)氣流生成機構(gòu)的上游側(cè)或下游側(cè)的進氣通路供給高壓空氣，能夠增強由逆旋轉(zhuǎn)固定翼生成的逆旋轉(zhuǎn)氣流、或由逆旋轉(zhuǎn)固定翼已生成的旋轉(zhuǎn)氣流，因此能夠增大逆旋轉(zhuǎn)氣流的效果，增大空氣壓縮機的工作范圍的擴