具有平行流压缩机的轴流式涡轮机.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102220881A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102220881A(43)申请公布日2011.10.19(21)申请号201110096468.1(22)申请日2011.04.18(30)优先权数据12/7991952010.04.19US(71)申请人霍尼韦尔国际公司地址美国新泽西州(72)发明人J·A·罗特曼V·凯尔斯M·内耶德利D·图列塞克J·费尔达T·贝伦V·豪斯特(74)专利代理机构中国专利代理(香港)有限公司72001代理人原绍辉杨楷(51)Int.Cl.F01D1/04(2006.01)F01D5/12(2006.01)F02B37/00(2006.01)F01D1/06(2006.01)权利要求书3页说明书10页附图6页(54)发明名称具有平行流压缩机的轴流式涡轮机(57)摘要一种涡轮增压器，包括涡轮机叶轮，其轮毂-到-顶端比不超过60%，并且叶片具有大转向角，涡轮机壳体形成了向内螺旋的主涡形管通道，该通道显著收缩，以产生以大周向角进入所述涡轮机的高度加速的空气流，还包括两个侧面平行的压缩机。所述压缩机和涡轮机各自基本上不产生轴向力，允许使用最少的轴向推力轴承。CN1028ACCNN110222088102220892A权利要求书1/3页1.一种涡轮增压器，其被构造成接收来自发动机的废气流，和接收来自空气源的进入空气，包括：涡轮增压器壳体，其包括涡轮机壳体和压缩机壳体；和转子，其被构造成沿转子旋转的轴线在所述壳体内旋转，所述转子包括涡轮机叶轮、压缩机叶轮、和沿所述转子旋转的轴线延伸并且将所述涡轮机叶轮连接在压缩机叶轮上的轴；其中，所述涡轮机叶轮和所述涡轮机壳体形成构造为从所述废气流提取能量的涡轮机，并且该涡轮机因此构造为绕所述转子旋转的轴线驱动所述转子旋转；其中，所述压缩机叶轮和所述压缩机壳体形成压缩机，该压缩机构造为当所述转子被所述涡轮机叶轮绕所述转子旋转的轴线驱动旋转时，将所述进入空气压缩成所述增压空气流；其中，所述涡轮机构造为至少在一些运行状况下，将所述叶轮上游的该叶轮的轮毂附近的静压限制为不超过该涡轮机的出口静压的120％的值；和其中，所述压缩机构造为在所述转子上基本上不产生轴向载荷。2.如权利要求1的涡轮增压器，其中，所述涡轮机构造为在所述转子上基本上不产生轴向载荷。3.如权利要求1的涡轮增压器，其中：所述压缩机叶轮包括背对背定向的叶轮片，所述叶轮片包括轴向背离所述涡轮机的第一组叶轮片和轴向面对所述涡轮机的第二组叶轮片；所述压缩机壳体构造成将进入空气平行地引导到每一组压缩机叶片。4.如权利要求1的涡轮增压器，其中，所述发动机构造成在一定范围的标准运行状况下运行，其中：所述涡轮机叶轮构造成带有轮毂，并带有多个轴向涡轮机叶片，所述涡轮机叶片构造成在所述涡轮增压器从所述发动机接收所述废气流时绕所述转子旋转的轴线驱动转子旋转，所述涡轮机叶片具有轴向上游边缘、轴向下游边缘、轮毂端、和与所述轮毂端相对的顶端；和所述涡轮机壳体形成了向内螺旋的涡轮机主涡形管通道，该通道的特征在于主涡形管入口，所述主涡形管入口由位于所述涡轮机叶片的轴向上游端的径向外侧的质心表征。5.如权利要求4的涡轮增压器，其中，所述发动机的废气流由气体特定属性表征，所述气体特定属性包括个别气体常数Rsp和玻尔兹曼常数k，其中：所述主涡形管入口还由面积表征；所述涡轮机叶轮的叶片的所述轴向上游边缘限定涡轮机叶轮的入口，所述涡轮机叶轮的入口由面积表征；组合的涡轮机壳体和涡轮机叶轮由主涡形管半径比rr表征，主涡形管半径比rr定义为在所述叶片的所述轴向上游边缘处的所述轮毂的半径除以所述主涡形管入口的所述质心的半径；组合的涡轮机壳体和涡轮机叶轮还由当被以临界膨胀比Ecr驱动时在所述主涡形管入口处的修正的质量流率表面密度表征；所述主涡形管半径比rr和所述主涡形管入口的面积的大小设置为使得当被以临界膨2CCNN110222088102220892A权利要求书2/3页胀比Ecr驱动时在所述主涡形管入口处的修正的质量流率表面密度大于临界修正的质量流率表面密度Dcr；和所述Dcr和Ecr的值由以下方程确定：和。6.如权利要求5的涡轮增压器，其中，位于每个涡轮机叶轮后缘的轮毂端的半径不超过每个涡轮机叶轮后缘的顶端的半径的60%。7.如权利要求1的涡轮增压器，所述发动机构造成在一定范围的标准运行状况上运行，其中：所述涡轮机叶轮构造成带有轮毂，并带有多个轴向涡轮机叶片，所述涡轮机叶片构造成在所述涡轮增压器从所述发动机接收所述废气流时绕所述转子旋转的轴线驱动转子旋转，所述涡轮机叶片具有轴向上游边缘、轴向下游边缘、轮毂端、和与所述轮毂端相对的顶端；和所述涡轮机壳体形成了向内螺旋的涡轮机主涡形管通道。8.如权利要求7的涡轮