多涡卷轴流涡轮机.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103867234103867234A(43)申请公布日2014.06.18(21)申请号201310677878.4(22)申请日2013.12.13(30)优先权数据61/7977642012.12.14US14/0869352013.11.21US(71)申请人霍尼韦尔国际公司地址美国新泽西州(72)发明人V.卡列斯J.A.罗特曼(74)专利代理机构中国专利代理(香港)有限公司72001代理人吴超胡斌(51)Int.Cl.F01D1/04(2006.01)F01D25/26(2006.01)F01D5/14(2006.01)F02B37/00(2006.01)权权利要求书4页利要求书4页说明书11页说明书11页附图6页附图6页(54)发明名称多涡卷轴流涡轮机(57)摘要本申请涉及多涡卷轴流涡轮机。一种涡轮增压器，包括涡轮机叶轮，涡轮机叶轮具有不多于60％的毂-尖比和带有高转向角的叶片，涡轮机壳体形成一对向内螺旋的主涡卷通道，该通道基本上是会聚的以产生高度加速的以高度周向角度进入涡轮机的空气流，以及两侧平行压缩机。压缩机和涡轮机每一个都基本上不产生轴向力，从而允许使用最小的轴向止推轴承。CN103867234ACN10386724ACN103867234A权利要求书1/4页1.一种涡轮增压器，其构造成从发动机接收废气气体流，该发动机被构造成在一定范围的标准操作条件下操作；并且将进入空气压缩成加压空气流，包括：壳体，包括涡轮机壳体；以及转子，其被构造成沿着转子旋转轴线在壳体内旋转，转子包括轴流涡轮机叶轮、压缩机叶轮、和轴，轴沿着转子旋转轴线延伸并将涡轮机叶轮连接到压缩机叶轮；其中涡轮机叶轮被构造成带有毂，并且带有多个轴流涡轮机叶片，所述叶片构造成在涡轮增压器从发动机接收废气气体流时驱动转子绕转子旋转轴线旋转，叶片具有轴向上游边缘、轴向下游边缘、毂端、和与毂端相对的尖端；其中，压缩机叶轮被构造成当转子被涡轮机叶轮驱动绕着转子旋转轴线旋转时压缩进入空气成为加压空气流；其中，涡轮机壳体形成第一向内螺旋的涡轮机主涡卷通道，该通道的特征在于第一主涡卷进口端口，该进口端口的特征在于第一端口形心，该形心在叶片的轴向上游端的径向外部；以及其中，涡轮机壳体形成第二向内螺旋的涡轮机主涡卷通道，该通道的特征在于第二主涡卷进口端口，该进口端口的特征在于第二端口形心，该形心在叶片的轴向上游端的径向外部。2.如权利要求1所述的涡轮增压器，发动机废气气体流的特征在于针对气体的属性，该属性包括特定气体常数Rsp和玻尔兹曼常数k，其中：第一和第二主涡卷进口端口的特征进一步在于相应的第一和第二端口面积；涡轮机叶轮叶片的轴向上游边缘限定了涡轮机叶轮进口，涡轮机叶轮进口的特征在于面积；对于每个涡轮机主涡卷通道，组合的涡轮机壳体和涡轮机叶轮的特征在于主涡卷半径比rr，其被定义为在叶片的轴向上游边缘处的毂的半径除以相应的主涡卷进口端口的形心的半径；对于每个涡轮机主涡卷通道，组合的涡轮机壳体和涡轮机叶轮的特征进一步在于当以临界膨胀比Ecr驱动时在相应的主涡卷进口端口处的修正质量流率表面密度；对于每个涡轮机主涡卷通道，主涡卷半径比rr和相应的主涡卷进口端口面积的大小被设置为使得当以临界膨胀比Ecr驱动时在相应的主涡卷进口端口处的相应的修正质量流率表面密度大于临界修正质量流率表面密度Dcr；以及对于每个涡轮机主涡卷通道，Dcr和Ecr的值由下面的方程确定和。2CN103867234A权利要求书2/4页3.如权利要求2所述的涡轮增压器，其中，在每个涡轮机叶轮后缘的毂端处的半径不多于每个涡轮机叶轮后缘的尖端的半径的60％。4.如权利要求3所述的涡轮增压器，其中涡轮机叶片每一个的特征在于在毂处的叶片转向角大于或等于45度。5.如权利要求4所述的涡轮增压器，其中涡轮机叶片每一个的特征在于在毂和尖部之间的中间半径处的叶片转向角大于或等于80度。6.如权利要求3所述的涡轮增压器，其中涡轮机叶片每一个的特征在于在毂和尖部之间的中间半径处的叶片转向角大于或等于80度。7.如权利要求2所述的涡轮增压器，其中第一和第二向内螺旋的涡轮机主涡卷通道是无叶片通道。8.一种涡轮增压的内燃发动机系统，包括：发动机，其构造成接收加压空气流并产生废气气体流，发动机被构造成在一定范围的标准操作条件下操作；以及如权利要求2所述的涡轮增压器，该涡轮增压器被构造成接收来自以所述标准操作条件操作时的发动机的废气气体流，并且压缩进入空气成为由发动机接收的加压空气流。9.如权利要求8所述的涡轮增压的内燃发动机系统，其中向内螺旋的第一和第二主涡卷通道基本上形成会聚通道，其轴向向下游转向并向内螺旋以足以针对所述一定范围的标准操