CN107208531A - 吸气整流装置和具备该吸气整流装置的压缩机 - Google Patents

Abstract

一种吸气整流装置(18)，设于增压器的压缩机(2)与连结于该压缩机(2)的吸入气体入口侧的吸气消声器(3)之间的吸气通路(10)，具备：流体导向件(30)，与吸气消声器(3)侧成为一体，并且内径从吸气消声器(3)侧向吸气通路(10)侧减小；以及罩环(20)，将该流体导向件(30)与吸气通路(10)之间连接起来。

Description

吸气整流装置和具备该吸气整流装置的压缩机

技术领域

本发明涉及一种吸气整流装置和具备该吸气整流装置的压缩机。

背景技术

在专利文献1中公开了一种具备压缩机和连接于该压缩机的吸入空气导入口侧的过滤器(吸气消声器)的增压器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014－111905号公报

发明所要解决的课题

在压缩机与过滤器的连接部的吸气通路中，由于吸入空气流从增压器的径向转换为沿着转子轴的方向，所以在该位置产生回旋涡流。因此，研究了如下内容：在压缩机与过滤器的连接部的吸入空气导入路中，通过设漏斗状的流体导向件来对吸入空气流进行调整。

但是，由于压缩机的吸入空气导入路根据增压器的规格不同而内径不同，所以在压缩机与过滤器的连接部，存在在吸气通路之间产生台阶差、空隙的可能性，且具有损害吸气性能的担忧。

因此，为了获得更优良的吸气性能，如图6所示，使专用形状的流体导向件104夹装于吸气消声器101与压缩机102的吸气通路103之间，从而进行对从吸气消声器101向吸气通路103流动的气流进行调整。流体导向件104通过铸造形成，从而能够自如地设定内周面的弯曲率，且能够使流体导向件104适合于增压器的规格。

然而，流体导向件104的轴向的长度尺寸大，且因为是铸造制的所以厚度也在12～20毫米的程度且是高重量的，所以增压器(压缩机102)的敝开·安装时等的操作性差。

另外，由于必须如上述那样地制作多种铸造制的流体导向件104以与增压器的规格相适合，所以在作为备用零件的保管场所需要很大的空间。而且，存在如下问题：也需要准备几种用于铸造的大型的木模，对于该保管空间和管理也花费很大的成本。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种吸气整流装置和具备该吸气整流装置的压缩机，通过小型、轻型并且制作容易的构造，能够适当选择从吸气消声器至压缩机的吸气通路的流路形状以与增压器的规格相适合。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明采用以下的手段。

本发明的吸气整流装置设于增压器的压缩机与连结于所述压缩机的吸入气体入口侧的吸气消声器之间的吸气通路，具备：流体导向件，该流体导向件设于所述吸气消声器，并且内径从该吸气消声器侧向所述压缩机侧减小；以及罩环，该罩环设于所述流体导向件与所述压缩机之间，将所述流体导向件与所述吸气通路之间连接起来。

根据上述结构的吸气整流装置，已通过吸气消声器内部的消声器部件的气体在通过设于吸气消声器的流体导向件和连接于流体导向件的下游侧的罩环且被整流之后，被吸入至压缩机的吸气通路。上述的整流作用能够通过将罩环交换为形状不同的结构，从而适当设定变更以与增压器的规格相适合。

罩环连接于在吸气消声器设置的流体导向件的下游侧，从而形成流路。因此，与以往的铸造制的流体导向件那样地一体地从吸气消声器连接至压缩机的吸气通路的大型且高重量的结构相比，作为与增压器的规格相适合地变更的吸气整流装置的部件成为小型·轻型的结构。

因此，能够使增压器(压缩机)的敝开·安装时的操作性提高。

另外，被小型化的罩环在其保管场所不需要很大的空间。因此，能够准备许多罩环且适当选择以与增压器的规格相适合。

此外，即使通过铸造来制作罩环，木模被小型化，因此木模的保管容易。

这样一来，能够通过小型、轻型并且制作容易的构造，适当选择从吸气消声器至压缩机的吸气通路的流路形状以与增压器的规格相适合。

在上述结构中，也可以在所述流体导向件的下游侧端部与所述罩环的上游侧端部之间设有间隙。

罩环优选通过制造性优良的铸造来制作，但是由于存在由于铸造产生尺寸误差的担忧，所以，如上所述，在罩环与流体导向件之间设有间隙，从而能够特别地使吸气消声器安装时的轴向位置的误差被容许。

在上述结构中，也可以在所述罩环的所述吸气消声器侧的端部形成台阶差，所述流体导向件的下游侧端部嵌合于所述台阶差。

将这样的台阶差形成于罩环的吸气消声器侧的端部且将流体导向件的下游侧端部嵌合于该台阶差，从而流体导向件与罩环之间的间隙的截面成为曲折的形状。因此，气体难以通过该间隙，能够防止发生气流的紊乱、即能够防止发生增压器的性能降低。

另外，由于成为流体导向件和罩环成为嵌合构造，所以在将吸气消声器安装于压缩机时，能够通过将流体导向件嵌入至罩环而对吸气消声器进行定位，能够使吸气消声器的安装变得容易。

在上述结构中，优选的是，所述流体导向件由金属板形成，且与所述吸气消声器一体化。

通过上述结构，与以往的铸造制相比，能够使流体导向件的重量飞跃性地轻型化，流体导向件的支承构造也能够简化，所以能够实现吸气消声器附近的成本降低。

并且，由于金属板制的流体导向件具有延展性，所以在增压器的运转中，万一产生称为破裂的压缩机叶轮的破损，断裂后的压缩机叶轮的碎片沿轴向及径向飞散而与流体导向件碰撞的情况下，流体导向件塑性变形从而冲击被吸收或者缓和。因此，能够使安全性提高。

在上述结构中，也可以使所述流体导向件的上游侧端部扩张。由此，能够提高从吸气消声器的内部流入至流体导向件的气流的整流效果。

另外，本发明的压缩机具备上述任意的吸气整流装置。因此，将罩环小型·轻型化而容易备齐许多种类，通过小型、轻型并且制作容易的构造，能够适当选择从吸气消声器至压缩机的吸气通路的流路形状以与增压器的规格相适合。

发明效果

如上所述，根据本发明的吸气整流装置和具备该吸气整流装置的压缩机，能够通过小型、轻型并且制作容易的构造，适当选择从吸气消声器至压缩机的吸气通路的流路形状以与增压器的规格相适合。

附图说明

图1是表示应用本发明的实施方式的吸气整流装置的增压器的压缩机和吸气消声器附近的纵剖视图。

图2是将图1的II部放大地表示本发明的吸气整流装置的第一实施方式的纵剖视图。

图3是图2的III部放大图，(a)、(b)、(c)、(d)是分别表示流体导向件上游侧端部的形状例的纵剖视图。

图4是表示本发明的吸气整流装置的第二实施方式的纵剖视图。

图5是图4的V部放大图。

图6是表示所示的以往的技术的增压器的压缩机和吸气消声器附近的纵剖视图。

具体实施方式

以下，一边参照附图一边对本发明的实施方式进行说明。

(第一实施方式)

图1是表示应用本发明的吸气整流装置的增压器1的压缩机2和与该压缩机2连结的吸气消声器3附近的纵剖视图。

本实施方式的增压器1是例如对供给至内燃机的空气、燃气(gas)等气体进行压缩且引导至内燃机从而提高内燃机的燃烧效率的装置。

在增压器1中，压缩机2与轴承座4相邻地设置，被轴支承于轴承座4内部的轴承(未图示)的涡轮机轴5贯通于压缩机2的壳体6内，压缩机叶轮7以一体旋转的方式固定于涡轮机轴5的端部。压缩机叶轮7是在构成其中心部的轮毂7a的外周面突出设置有许多翅片(叶片)7b的结构，且在壳体6的内部旋转。相对于压缩机2在轴承座4的相反侧设置有未图示的排气涡轮机，涡轮机叶轮(未图示)以一体地旋转的方式固定于涡轮机轴5的另一端。

在压缩机2的壳体6内部设有沿着涡轮机轴5的轴向的吸气通路10、静叶状的扩散器11、螺旋状的涡旋通路12以及压缩气体出口13。壳体6例如包括形成吸气通路10的内壳6a、形成涡旋通路12的内周面的中壳6b以及形成涡旋通路12的外周面的外壳6c，压缩机叶轮7被收容于内壳6a(吸气通路10)的内部。在外壳6c的外周部安装有绝热材15。构成后述的本发明的实施方式的吸气整流装置18的环状的罩环20以能够通过多个螺栓19装卸的方式固定于内壳6a的入口侧(吸气消声器3侧)。

另一方面，吸气消声器3是例如圆板状的前面板21、与该前面板21相对的、在中央部开有连通孔22a的后面板22、以及以将这些板21、22的周围连接的方式设置的外周板23组装而成的圆柱形状。消声器部件25沿着外周板23的内周面设置于吸气消声器3的内部，且引导筒26沿着吸气消声器3的中心轴设于吸气消声器3的内部。引导筒26是内径从前面板21侧向后面板22(连通孔22a)侧减小的圆锥形状。

向压缩机2侧延伸的出口管27插通固定于后面板22的连通孔22a，固定于该出口管27的压缩机2侧的端部外周的接头凸缘28通过多个螺栓29连结于壳体6，从而吸气消声器3与壳体6连结固定。在出口管27的内周部设置有构成本发明的实施方式的吸气整流装置18的圆锥管状的流体导向件30。在前面板21及后面板22的内表面、引导筒26的内部、出口管27及流体导向件30之间分别配设有隔音材32。

图2是将图1的II部放大来表示吸气整流装置18的第一实施方式的纵剖视图。该吸气整流装置18设于吸气消声器3与压缩机2的吸气通路10之间，将从吸气消声器3的外周部吸入的空气等气体A整流为沿着吸气通路10的中心轴线的气流且使该空气向吸气通路10流动。

如上所述，吸气整流装置18构成为具备环状的罩环20和圆锥管状的流体导向件30，其中，罩环20以能够通过多个螺栓19装卸的方式固定于内壳6a的入口侧，流体导向件30设于吸气消声器3的出口管27的内周部。

构成吸气消声器3的吸气出口部的流体导向件30是内径从吸气消声器3侧向吸气通路10侧(罩环20侧)减小的圆锥管状，且通过与构成吸气消声器3的各部分的轧制钢板等相同的金属板(例如ASTM规格A283的Gr.C或者Gr.D)形成，该流体导向件30相对于吸气消声器3被一体化。例如、流体导向件30的吸气消声器3侧的端部焊接于出口管27的顶端内周部，流体导向件30的吸气通路10侧的端部经由后端板34固定于出口管27的后端部。

另一方面，罩环20是位于流体导向件30与压缩机2的吸气通路10(内壳6a)之间的环状的部件，通过多个螺栓19连结于形成吸气通路10的内壳6a。通过该罩环20，内壳6a的内周面实质上地向流体导向件30侧延长。罩环20的内径从流体导向件30侧向吸气通路10侧缓慢地减小，流体导向件30的下游侧端部30a内周面与吸气通路10的上游端内周面10a之间无台阶差地平滑地连接。该罩环20优选通过构成压缩机2的壳体6等的铸铁(例如ASTM规格A536的Gr.65－45－12、JIS规格的FCD450等)铸造，但是也可以通过其他材料制造。

如图1及图2所示，在流体导向件30的下游侧端部30a与罩环20的吸气消声器3侧的端部之间设有不会导致气体A的气流紊乱的程度的微小的间隙C。优选该间隙C的大小设定为例如3mm～5mm程度的范围。

流体导向件30的上游侧端部扩张成漏斗状(funnel状或者喇叭状)。作为该扩张形状(构造)，可例示出图3的(a)～(d)所例示的形状。

图3(a)是，由三片金属板301、302、303构成流体导向件30，且由两条焊接线W1、W2焊接其对接部，从而成为扩张形状。

图3(b)是，由四片金属板301、304、305、306构成流体导向件30，且由三条焊接线W3、W4、W5焊接其对接部，从而成为扩张形状。

图3(c)是，由一片金属板301和一片具有曲面的金属板307构成流体导向件30，且由一条焊接线W6焊接其对接部，从而成为扩张形状。

图3(d)是，由两片金属板301、308构成流体导向件30，且由一条焊接线W7焊接其对接部，并且由磨床等将金属板301、308的角部从内周侧研磨至线G的位置，从而成为扩张形状。

在内燃机的运转时，高温·高压的内燃机的废气流入至增压器1的未图示的排气涡轮机，该废气对涡轮机叶轮(未图示)进行旋转驱动。由此，涡轮机轴5及压缩机叶轮7一体地旋转。

在压缩机2侧，压缩机叶轮7旋转，从而在吸气通路10内产生负压，由此，从吸气消声器3的外周部吸入空气、燃气等气体A。该气体A在通过吸气消声器3内部的消声器部件25之后，通过一体地设于吸气消声器3的流体导向件30和位于流体导向件30的下游侧的罩环20而整流为轴向的气流，被吸入至压缩机2的吸气通路10。

上述的整流作用通过将罩环20交换为形状不同的结构，从而能够适当设计变更以与增压器1的规格相适合。此时，流体导向件30不需要变更以与增压器1的规格相适合。例如，如图2所示，在内壳6a的形状变化，吸气通路10的内径缩小成为用两点划线表示的10b的形状的情况下，将罩环20交换为用符号20a表示的形状。该罩环20a的吸气消声器3侧的端部的内径与流体导向件30的末端部30a的内周面的内径相同，罩环20a的吸气通路10侧的端部的内径与内径缩小的内壳6a的内周面的内径相适合。

通过吸气通路10的气体A在通过压缩机叶轮7压缩之后，经由扩散器11及螺旋状的涡旋通路12从压缩气体出口13排出，供给至未图示的内燃机。

本实施方式的吸气整流装置18通过罩环20在一体的流体导向件30的下游侧连接于吸气消声器3从而形成流路。因此，与如图6所示的以往的铸造制的流体导向件104那样地一体地从吸气消声器101连接至压缩机102的吸气通路103的大型、高重量的结构相比，作为以与增压器1的规格相适合而变更的吸气整流装置的部件成为更加小型·轻型的结构。

因此，能够使增压器1(压缩机2)的敝开·安装时的操作性提高。

被小型化的罩环20在其保管场所不需要很大的空间。因此，能够准备许多罩环20并适当选择以使得罩环20与增压器1的规格相适合。

即使通过铸造来制作罩环20，木模被小型化，因此木模的保管变得容易。

这样一来，通过小型、轻型并且制作容易的构造，能够适当选择从吸气消声器3至压缩机2的吸气通路10的流路形状以与增压器1的规格相适合，能够发挥最佳的增压器性能。

另外，由于在流体导向件30的下游侧端部与罩环20的吸气消声器3侧的端部之间设有不会导致气体A的气流紊乱的程度的微小的间隙C，所以在将罩环20设为制造性好的铸造制的情况下，能够使由铸造产生的尺寸误差、特别是在安装吸气消声器3时的轴向位置的误差被容许。

以往流体导向件30制造为壁厚化至t12mm～20mm程度来确保强度，但是，在本发明中流体导向件30通过t3mm～5mm程度的金属板形成，与吸气消声器3一体化。因此，与以往的铸造制的情况相比，能够使流体导向件30的重量飞跃性地轻型化，流体导向件30自身的支承构造也能够简化，所以能够实现成本降低。

本实施方式的吸气整流装置18采用流体导向件30与吸气消声器3一体的构造，从而，与不使流体导向件30支承于吸气消声器3的情况相比，能够将流体导向件30薄壁化而抑制重量。另外，能够由金属板制造流体导向件30。此外，流体导向件30通过金属结合(焊接)支承于吸气消声器3，所以即使将流体导向件30薄壁化也能够确保与现有构造等同的强度。

并且，由于该金属板制的流体导向件30具有延展性，所以在增压器1的运转中，万一产生称为破裂的压缩机叶轮7的破损，断裂后的压缩机叶轮7的碎片沿轴向及径向飞散而与流体导向件30碰撞的情况下，也能够通过流体导向件30塑性变形来吸收或者缓和冲击。因此，能够使安全性提高。

由于流体导向件30的吸气消声器3侧的端部扩张成漏斗状，所以能够进一步提高从吸气消声器3的内部流入至流体导向件30的气流的整流效果。

(第二实施方式)

接着，一边参照图4、图5一边对本发明的吸气整流装置的第二实施方式进行说明。在该第二实施方式的吸气整流装置40中，与图2所示的第一实施方式的吸气整流装置18不同的是，在罩环20的吸气消声器3侧的端部内周形成有台阶差D(参照图5)，且在该台阶差D嵌合有流体导向件30的下游侧端部30a。这以外的结构由于与第一实施方式的吸气整流装置18(参照图2)相同，所以对于各部分标注相同的符号而省略说明。

将这样的台阶差D形成于罩环20的吸气消声器3侧的端部且将流体导向件30的下游侧端部30a嵌合于该台阶差D，从而流体导向件30与罩环20之间的间隙C的截面成为曲折的形状。因此，气体A难以通过该间隙C，能够防止产生气流的紊乱、即能够防止产生压缩机2的性能降低。

另外，由于成为流体导向件30和罩环20嵌合的构造，所以，在将吸气消声器3安装于压缩机2时，能够通过将流体导向件30嵌入罩环20的台阶差D来定位吸气消声器3，且能够使吸气消声器3的安装容易。

如以上说明的那样，根据上述的各实施方式的吸气整流装置18、40以及具备该吸气整流装置的压缩机2，能够通过更换小型、轻型并且制作容易的罩环20、20a，来适当选择从吸气消声器3至压缩机2的吸气通路10的流路形状以与压缩机2的规格相适合。

此外，本发明不仅限定于上述实施方式的结构，也能够在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行适当变更、改良，这样一来，进行变更、改良的实施方式也包含在本发明的权利范围内。

符号说明

1 增压器

2 压缩机

3 吸气消声器

5 涡轮机轴

6 壳体

7 压缩机叶轮

10 吸气通路

10a 吸气通路的顶端内周面

18、40 吸气整流装置

20 罩环

30 流体导向件

30a 流体导向件的下游侧端部

A 气体

C 间隙

D 台阶差

Claims (6)

1.一种吸气整流装置，设于增压器的压缩机与连结于所述压缩机的吸入气体入口侧的吸气消声器之间的吸气通路，其特征在于，具备：

流体导向件，该流体导向件设于所述吸气消声器，并且内径从该吸气消声器侧向所述压缩机侧减小；以及

罩环，该罩环设于所述流体导向件与所述压缩机之间，将所述流体导向件与所述吸气通路之间连接起来。

2.根据权利要求1所述的吸气整流装置，其特征在于，

在所述流体导向件的下游侧的端部与所述罩环的上游侧的端部之间设有间隙。

3.根据权利要求2所述的吸气整流装置，其特征在于，

在所述罩环的上游侧的端部形成有台阶差，所述流体导向件的下游侧的端部嵌合于所述台阶差。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的吸气整流装置，其特征在于，

所述流体导向件由金属板形成，且与所述吸气消声器一体化。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的吸气整流装置，其特征在于，

使所述流体导向件的上游侧的端部扩张。

6.一种压缩机，其特征在于，

具备权利要求1至5中的任一项所述的吸气整流装置。