本發(fā)明涉及一種權(quán)利要求1的前序部分中提出的類型的用于廢氣渦輪增壓器的壓縮機。

背景技術(shù)：

在廢氣渦輪增壓器中的壓縮機的工作范圍受喘振邊界和阻塞邊界限制，所述喘振邊界和阻塞邊界是表示壓縮機特性的綜合特征曲線的界線。在壓縮機鄰近喘振邊界運行時，在壓縮機轉(zhuǎn)子的葉片上引起局部被限界的失速區(qū)，所述失速區(qū)能夠造成流動以流動方向周期性變換的方式進行脈動。于是，當越來越少的體積流輸送通過壓縮機時，達到壓縮機的喘振邊界。

相反如果壓縮機的工作點在壓縮機綜合特征曲線中朝向越來越大的體積流移動，那么能夠達到阻塞邊界，所述阻塞邊界的特征在于，在轉(zhuǎn)子入口處體積流阻擋轉(zhuǎn)子入口。

為了擴大壓縮機的工作范圍，綜合特征曲線穩(wěn)定措施是已知的，所述綜合特征曲線穩(wěn)定措施不僅移動喘振邊界而且移動阻塞邊界以利于擴大的工作范圍。

因此，例如從公開文件us4,212,585a中得知一種綜合特征曲線穩(wěn)定措施，根據(jù)所述綜合曲線穩(wěn)定措施在壓縮機的壓縮機殼體中在壓縮機轉(zhuǎn)子的壓縮機轉(zhuǎn)子入口的環(huán)周上構(gòu)成有縫隙?？p隙在特定的長度上構(gòu)成，其中縫隙的第一縫隙端部定位在壓縮機轉(zhuǎn)子進氣邊緣的上游并且縫隙的第二縫隙端部定位在壓縮機轉(zhuǎn)子進氣邊緣的下游。換言之，縫隙軸向地延伸超出壓縮機轉(zhuǎn)子進氣邊緣。

歐洲專利文件ep0614014b1同樣公開在壓縮機殼體中的縫隙，所述縫隙以包圍壓縮機轉(zhuǎn)子的方式設(shè)置?？p隙定位在壓縮機轉(zhuǎn)子的壓縮機轉(zhuǎn)子進氣邊緣的上游，并且為了改善的作用，縫隙的深度近似平行于壓縮機轉(zhuǎn)子環(huán)周邊緣地構(gòu)成。也就是說，致力于實現(xiàn)與壓縮機轉(zhuǎn)子環(huán)周邊緣等距的縫隙底面。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

以現(xiàn)有技術(shù)為出發(fā)點，本發(fā)明基于的目的是，提供一種用于廢氣渦輪增壓器的改進的壓縮機。

所述目的由具有權(quán)利要求1的特征的廢氣渦輪增壓器實現(xiàn)。本發(fā)明的具有有利的且非普通的改進方案的有利的設(shè)計方案在其余的權(quán)利要求中給出。

根據(jù)本發(fā)明提出，壓縮機在將轉(zhuǎn)子室與進氣通道連接的過渡區(qū)域中具有流動槽，所述壓縮機包括能穿流的空氣引導(dǎo)部段，所述空氣引導(dǎo)部段具有：進氣通道；在進氣通道下游構(gòu)成的轉(zhuǎn)子室，所述轉(zhuǎn)子室用于容納壓縮機轉(zhuǎn)子；以及在轉(zhuǎn)子室下游構(gòu)成的螺旋通道。過渡區(qū)域朝進氣通道和轉(zhuǎn)子室的方向軸向地延伸。流動槽分別在軸向的第一長度上和在徑向長度上延伸并且具有如下橫截面，所述橫截面在軸向的第一長度上是可變的。

由于流動槽的橫截面的變化，在流動槽中構(gòu)成的流相對于在第一長度上恒定的橫截面在其流體動力學(xué)的性能方面改變，其中能夠?qū)崿F(xiàn)進一步改善壓縮機的在其喘振邊界和阻塞邊界方面的運行特性。借助于流動槽幾何結(jié)構(gòu)的變化，能夠影響壓縮機轉(zhuǎn)子的最大質(zhì)量流量的升高。

在根據(jù)本發(fā)明的壓縮機的一個設(shè)計方案中，橫截面在流動槽的朝向進氣通道構(gòu)成的進氣口處具有第一寬度，并且在流動槽的朝向壓縮機轉(zhuǎn)子構(gòu)成的出氣口處具有第二寬度，其中第一寬度大于或小于第二寬度。換言之，流動槽的橫截面在軸向方向上朝壓縮機轉(zhuǎn)子變細或增大。優(yōu)點是，在子質(zhì)量流穿過流動槽從轉(zhuǎn)子室中流入進氣通道時，換言之在子質(zhì)量流回流時，能夠與壓縮機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向相關(guān)地實現(xiàn)速度降低和尤其壓力降低。此外，在壓縮機在遠離喘振邊界的范圍中運行時的優(yōu)點是，流過流動槽的子質(zhì)量流經(jīng)受附加的有利的速度提高和壓力提高。

另一優(yōu)點在于壓縮機的可制造性。由于流動槽的錐度，壓縮機的殼體部段以壓鑄法成本有利地制造。根據(jù)殼體部段的構(gòu)型，所述殼體部段能一件式地或多件式地構(gòu)成。

特別有利地，相對于流動槽的槽軸線，流動槽的在軸向方向上構(gòu)成的錐度在0.5°至10°的數(shù)值范圍中。

為了簡單地且成本有利地制造空氣引導(dǎo)部段和流動槽，可引入進氣通道中的插入環(huán)構(gòu)成為具有流動槽。因此，插入環(huán)能夠與空氣引導(dǎo)部段無關(guān)地制造。由于流動槽的錐度，插入環(huán)能成本有利地以壓鑄法制成。

根據(jù)本發(fā)明的壓縮機不僅在壓縮比低時以及在壓縮比高時具有改善的運行特性，其中整體上由于喘振邊界的移動可實現(xiàn)壓縮機綜合特征曲線沿著壓縮機的質(zhì)量流量變寬。

壓縮機的效率能夠在整個壓縮機綜合特征曲線上升高，使得在壓縮機與內(nèi)燃機的組合中可實現(xiàn)內(nèi)燃機的消耗減少。

本發(fā)明的其他的優(yōu)點、特征和細節(jié)從優(yōu)選的實施例的下面的描述中得到以及根據(jù)附圖得到。上面在描述中提到的特征和特征組合以及隨后在附圖說明中提到的和/或在附圖中僅示出的特征和特征組合不僅能夠以分別給出的組合方式、而且也以其他組合方式或以單獨形式使用，而不脫離本發(fā)明的范圍。

附圖說明

附圖示出：

圖1示出在第一實施例中的根據(jù)本發(fā)明的壓縮機的立體圖，其在部分的剖面圖中具有插入環(huán)和支撐套筒；

圖2示出根據(jù)圖1的根據(jù)本發(fā)明的壓縮機的插入環(huán)的側(cè)視圖；

圖3示出根據(jù)圖2的插入環(huán)的流動槽的剖面圖；

圖4示出根據(jù)圖1的支撐套筒的局部的剖面圖；

圖5示出根據(jù)圖2的插入環(huán)的立體圖；

圖6示出在第二實施例中的根據(jù)本發(fā)明的壓縮機的插入環(huán)的立體圖；

圖7示出根據(jù)圖1的壓縮機的縱剖面圖；

圖8示出在第三實施例中的根據(jù)本發(fā)明的壓縮機的立體圖，其在部分的剖面圖中具有插入環(huán)和支撐套筒。

具體實施方式

在一個示例性的第一實施例中，根據(jù)圖1構(gòu)成廢氣渦輪增壓器2的根據(jù)本發(fā)明的壓縮機1。壓縮機1具有呈可穿流的空氣引導(dǎo)部段的形式的殼體部段3，在廢氣渦輪增壓器2運行時，所述殼體部段由流體、通常由新鮮空氣穿流。新鮮空氣通常用于未詳細示出的內(nèi)燃機，以燃燒燃料。

廢氣渦輪增壓器2配屬有未詳細示出的另一殼體部段，所述另一殼體部段以支承部段的形式構(gòu)成并且用于支承廢氣渦輪增壓器2的工作輪17。支承部段定位在廢氣渦輪增壓器2的未詳細示出的可穿流的廢氣引導(dǎo)部段和空氣引導(dǎo)部段3之間。

工作輪17具有壓縮機轉(zhuǎn)子4和未詳細示出的渦輪，所述壓縮機轉(zhuǎn)子和渦輪借助于未詳細示出的軸抗扭地連接。壓縮機轉(zhuǎn)子4設(shè)置在空氣引導(dǎo)部段3的轉(zhuǎn)子室5中以用于抽吸通常新鮮空氣。未詳細示出的渦輪可轉(zhuǎn)動地容納在廢氣引導(dǎo)部段的未詳細示出的另一轉(zhuǎn)子室中。

在廢氣渦輪增壓器2運行時，渦輪由穿流廢氣引導(dǎo)部段的廢氣加載和驅(qū)動，其中能夠渦輪執(zhí)行工作輪17的圍繞轉(zhuǎn)動軸線16的轉(zhuǎn)動運動。所述轉(zhuǎn)動運動借助于軸傳遞到壓縮機轉(zhuǎn)子4上，所述壓縮機轉(zhuǎn)子由此能夠同時地執(zhí)行轉(zhuǎn)動運動以實現(xiàn)渦輪的轉(zhuǎn)動運動。借助于壓縮機轉(zhuǎn)子4及其轉(zhuǎn)動運動抽吸新鮮空氣，所述新鮮空氣在空氣引導(dǎo)部段3中壓縮。

空氣引導(dǎo)部段3在壓縮機轉(zhuǎn)子室5下游具有可穿流的螺旋通道6，借助于所述螺旋通道可將流體輸送給內(nèi)燃機。在轉(zhuǎn)子室5上游構(gòu)成有空氣引導(dǎo)部段3的進氣通道7，經(jīng)由所述進氣通道可將新鮮空氣輸送給壓縮機轉(zhuǎn)子4。

在進氣通道7中，與壓縮機轉(zhuǎn)子4同心地設(shè)置有插入環(huán)8，其中插入環(huán)8以徑向環(huán)繞壓縮機轉(zhuǎn)子4的方式構(gòu)成。在插入環(huán)8中設(shè)有流動槽9，基本上同軸的至壓縮機轉(zhuǎn)子4的空氣輸送經(jīng)由所述流動槽是可行的。在插入環(huán)8中的流動槽9形成至壓縮機轉(zhuǎn)子4的旁通通道，經(jīng)由所述旁通通道能夠?qū)崿F(xiàn)壓縮機1的在喘振邊界和阻塞邊界之間的運行范圍的變寬。

經(jīng)由在插入環(huán)8中的軸向地和徑向地沿環(huán)周方向延伸的流動槽9，能夠使抽吸的新鮮空氣的子質(zhì)量流分支、引回并且重新并入穿流空氣引導(dǎo)部段3的主質(zhì)量流中。在阻塞邊界的范圍中運行時，子質(zhì)量流軸向地引導(dǎo)穿過插入環(huán)8的流動槽9，然而沿與流入進氣通道7的新鮮空氣流的主質(zhì)量流相同的方向引導(dǎo)。

插入環(huán)8借助于支撐套筒10固定在進氣通道7中。支撐套筒10除了其支撐功能以外如還要闡述那樣具有導(dǎo)流功能。

在圖2中示出插入環(huán)8的側(cè)視圖。插入環(huán)8一件式地構(gòu)成并且具有多個在環(huán)周上均勻分布的流動槽9，所述流動槽相對于在插入環(huán)8中的徑向延伸以限定的第一角度α以及相對于環(huán)周方向以限定的第二角度β設(shè)置，并且尤其在插入環(huán)8的整個軸向的第一長度l1上延伸。在插入環(huán)8中的流動槽9的相對于環(huán)周方向傾斜的伸展提供如下優(yōu)點：與流動槽9僅徑向延伸的情況相比，在插入環(huán)8的給出的壁厚度的情況下流動槽9能夠具有更大的橫截面積。由此，插入環(huán)8具有可部分穿流的、具有環(huán)直徑ds的環(huán)部段，所述環(huán)部段大于插入環(huán)8的自由的環(huán)直徑dr。

每個流動槽9具有第一寬度b1和第二寬度b2，其中第一寬度b1定位在背離壓縮機轉(zhuǎn)子4待設(shè)置的第一環(huán)面11上并且第二寬度b2定位在朝向壓縮機轉(zhuǎn)子4待設(shè)置的第二環(huán)面12上。由此，每個流動槽9以在其軸向的第一長度l1上延伸的方式構(gòu)成為其橫截面q從第一環(huán)面11至第二環(huán)面12逐漸變細，參見圖3。優(yōu)選地，在流動槽的軸向延伸上，流動槽9的逐漸變細或錐度關(guān)于槽軸線18具有0.5°至10°的錐角。

圖4示出支撐套筒10的局部的縱剖面，其中所述局部示出朝向插入環(huán)8的區(qū)域。支撐套筒10空心柱狀地構(gòu)成并且具有第一內(nèi)直徑dl1和外直徑da1。在其朝向插入環(huán)8的端面13上，所述支撐套筒具有第二內(nèi)直徑dl2，所述第二內(nèi)直徑大于第一內(nèi)直徑dl1。第二內(nèi)直徑dl2相當于環(huán)直徑ds，參見圖2。優(yōu)選地，第二內(nèi)直徑dl2具有1.06至1.13倍的自由的環(huán)直徑dr。第一內(nèi)直徑dl1優(yōu)選具有0.9至1.1倍的自由的環(huán)直徑dr。

以第二內(nèi)直徑dl2為出發(fā)點，支撐套筒10的內(nèi)直徑dl在第二軸向長度l2上減小直至內(nèi)直徑dl相當于第一內(nèi)直徑dl1。由此確保，在流回時子質(zhì)量流能夠完全地在流動槽9的整個徑向長度rl上從流動槽9中流出，因為流動槽9的在第一環(huán)面11上構(gòu)成的進氣面不由支撐套筒10直接覆蓋。

通過減小內(nèi)直徑dl，流回的子質(zhì)量流軸向地然而僅在第二長度l2上回流，因為支撐套筒10的內(nèi)壁在徑向長度rl上形成流動阻力。由此，支撐套筒10具有導(dǎo)流元件14。

為了避免流動分離，導(dǎo)流元件14構(gòu)成為在軸向方向上具有倒圓的輪廓15。借助于第二長度l2能實現(xiàn)非常良好的流動特性，所述第二長度具有0.07至0.27倍的自由的環(huán)直徑dr。倒圓的輪廓15優(yōu)選設(shè)有相對于自由的環(huán)直徑dr在0.07倍和0.13倍之間的半徑。

圖5示出根據(jù)圖1至3的根據(jù)本發(fā)明的插入環(huán)8的立體視圖。

在圖6中，示出根據(jù)第二實施例的插入環(huán)8。插入環(huán)8成本有利地以鋁壓鑄法制造。例如，插入環(huán)8也能夠由塑料以注塑法制造。

在圖7中示出具有插入環(huán)8的壓縮機1的縱剖面，所述壓縮機具有支撐套筒10。插入環(huán)8與壓縮機轉(zhuǎn)子4同心地定位，其中插入環(huán)8設(shè)置成在壓縮機轉(zhuǎn)子進氣邊緣19的區(qū)域中在軸向的第一長度l1上不完全地包圍壓縮機轉(zhuǎn)子4。

為了固緊插入環(huán)8和為了支撐或固定在進氣通道7中，支撐套筒10定位在進氣通道7中。支撐套筒10的朝向第一環(huán)面11構(gòu)成的端面13以接觸第一環(huán)面11的方式設(shè)置到所述第一環(huán)面11上。

流動槽9在其軸向延伸上相對于壓縮機轉(zhuǎn)子進氣邊緣19定位為，使得軸向的重疊長度lv構(gòu)成為具有0.5倍的第一長度l1的數(shù)值。換言之，流動槽9以其軸向的第一長度l1的一半包圍壓縮機轉(zhuǎn)子4。在壓縮機轉(zhuǎn)子進氣邊緣19下游的重疊長度證實為匹配于壓縮機的插入?yún)^(qū)域，所述重疊長度位于相當于0.1至0.8倍的第一長度l1的數(shù)值范圍中。

在圖8中示出插入環(huán)8的第三實施例，其中與第一實施例不同地，流動槽9在徑向方向上是傾斜的。根據(jù)與廢氣渦輪增壓器2連接的內(nèi)燃機的要求和期望的運行性能，例如為了減少消耗，優(yōu)選的是流動槽9的與壓縮機轉(zhuǎn)子4的轉(zhuǎn)動方向相反地構(gòu)成的傾斜，然而為了大幅度移動壓縮機1的喘振邊界，優(yōu)選的是流動槽9在壓縮機1的轉(zhuǎn)動方向上的傾斜。