[发明专利]压缩机

说明书

本申请是申请号为2008801163297、申请日为2008年9月24日、发明名称为“压缩机”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种压缩机，尤其涉及一种适用于涡轮增压机的多级压缩机。

背景技术

压缩机包括叶轮，该叶轮携带多个刀片(或叶片)，安装轴上用于在压缩机外壳内旋转。叶轮的旋转导致气体(例如空气)被吸入叶轮中并被传送到出口室或通道。在径向或离心压缩机的情况中，出口通道是由围绕叶轮的压缩机外壳所限定的卷涡旋形式，而在轴向压缩机的情况中，气体被轴向地排放。

涡轮增压机是公知的以高于大气压的压力(增压)将空气提供到内燃机的吸入口的设备，并且广泛使用于汽车等。涡轮增压机的压缩机被排气涡轮机驱动，该排气涡轮机驱动安装在公共轴上。来自内燃机的排气流过该涡轮机并驱动涡轮旋转，于是使压缩机叶轮旋转。空气通过压缩机外壳的轴向入口吸入，被压缩的空气被传送到内燃机的进气歧管，因此提高发动机功率。

涡轮增压机控制的一个方面是通过避免所公知的喘振确保稳定的运行。如果涡轮增压机在相对低的压缩机体积空气流量和高增压下工作时，进入压缩机的空气流可能停止，压缩机的工作会中断。在停止之后，空气流容易反向通过压缩机直至达到稳定的压力比，在所述稳定的压力比下空气能够沿正确的方向流动。该过程重复并导致空气流的脉动，这就是公知的喘振。通过在临近喘振极限下工作，能够实现发动机的最大工作效率，在控制过程中建立喘振裕度，以确保涡轮增压机在与喘振条件相距有安全距离的情况下工作。

在一些涡轮增压机中，压缩机入口具有公知的“线图宽度增加”(MWE)结构。该MWE结构例如在美国专利No.4,743,161中说明。这种MWE压缩机的入口包括两个同轴管状入口部分，形成压缩机吸入口的外部入口部分或壁，和限定压缩机引导部分或主入口的内部入口部分或壁。内部入口部分短于外部入口部分，并且具有内表面，该内表面是压缩机外壳的内壁的表面的延伸，所述内壁的表面被叶轮叶片的边缘掠过。这种布置使得在两个管状入口部分之间限定环形流动路径，该路径在它的上游端是打开的，并且在它的下游端设置有孔或槽(下文称作“MWE槽”)，该孔或槽与面对叶轮的压缩机外壳的内表面连通。在运行中，MWE槽允许额外的空气在高流速(临近节流)条件下吸入压缩机，然而它的最重要的功能是以较低的流量，尤其当压缩机临近喘振时。在这些情况下，MWE槽允许气流反向(目强在部分压缩机中这是普遍的流动方式)并被再循环到吸入口中，因而延迟喘振。

MWE结构稳定压缩机的性能，增加了最大流动能力并提高喘振裕度，即降低压缩机喘振时的流速，从而使得发动机的每分钟转数(r.p.m)的范围(在该范围下压缩机能够以稳定的方式工作)增大。因此，给定的压缩机能够匹配具有更宽速度范围的发动机。这被公知为增加压缩机“线图”的宽度，该“线图”是压缩机特性的图。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种压缩机，其提高了线图宽度性能。

根据本发明的第一方面，提供一种压缩机，包括：

外壳，所述外壳限定气体入口和气体出口；

径向叶轮，所述径向叶轮具有多个叶片，并安装在所述外壳内位于所述入口和出口之间，所述叶轮能够围绕轴线旋转；

所述入口包括大致管状外壁和大致管状内壁，所述外壁在上游方向上从叶轮延伸出去并形成气体吸入口，所述内壁在上游方向上从叶轮延伸出去并位于所述外壁内，所述内壁限定内表面，所述内表面的至少一部分定位成紧靠径向叶轮的叶片的径向外边缘，当径向叶轮绕它的轴线旋转时所述径向叶轮的叶片的径向外边缘掠过所述表面；

大致管状气体流动通道，所述气体流动通道限定在内壁和外壁之间，并从上游端延伸到靠近所述径向叶轮的下游端；

通道具有上游开口，所述上游开口在通道和吸入口之间提供连通；

至少一个孔，在所述上游开口的下游，并在所述通道和所述内壁的内表面之间提供连通；

轴向叶轮，其支撑在所述径向叶轮上游的所述入口中用于旋转；和

定子，其包括多个固定叶片，并设置在径向叶轮和轴向叶轮之间的入口中，并位于内壁内。

所述入口的内壁和外壁可以形成一体或是单独的部件。内壁和外壁可以大致同轴。内壁的长度可以短于外壁。

轴向叶轮可以设置在入口的内壁内。

所述至少一个第一孔可以设置在入口的内壁中，它可以是槽的形式，槽可以是不连续的，槽可以是大致环形的。可替换地该孔包括一个或更多个孔，这些孔围绕内壁间隔地设置。