[发明专利]具有用于喘振控制的壳体处理的离心压缩机

说明书

本发明涉及具有用于喘振控制的壳体处理的离心压缩机。具体地，一种用于压缩流体的离心压缩机包括压缩机叶轮和压缩机壳体，压缩机叶轮具有多个周向间隔的叶片，压缩机安装在压缩机壳体中。压缩机壳体包括进口导管，流体以轴向方向通过进口导管进入并且被进口导管导入压缩机叶轮，和定位成径向邻近于叶片的尖端的叶轮护罩。叶轮护罩具有端口，端口用于排出流过压缩机的空气的一部分。排出空气进入环形空间，向前流动，并且通过多个周向间隔的槽注回到进口流中，所述多个槽被限定成通过叶轮护罩。所述槽在叶轮护罩的前缘处是打开的。

技术领域

本公开涉及用于压缩流体(例如空气)的离心压缩机，并且更具体地涉及离心压缩机及方法，其中，通过排出至少部分压缩的流体的一部分并且使该部分再循环到压缩机的入口来控制压缩机的喘振。

背景技术

离心压缩机在各种应用中用于压缩流体。单级离心压缩机能达到高于4.0的峰值压力比，并且与相同压力比的轴流压缩机相比具有更紧凑的尺寸。因此，离心压缩机通常用在涡轮增压器中，用于提升车辆的汽油和柴油发动机的性能。

在涡轮增压器应用中，压缩机具有在“阻塞线”和“喘振线”之间测量的宽的运行范围是重要的，在“阻塞线”处，穿过压缩机的质量流率由于压缩机叶片通路中的声速流条件而达到最大可能值，在“喘振线”处，压缩机开始喘振。压缩机喘振是与贯穿整个压缩机系统的流动振动有关的压缩系统不稳定性。压缩机喘振通常由一个或多个压缩机部件中的空气动力学阻塞或流动分离引发，空气动力学阻塞或流动分离是超过射向压缩机叶片的极限流动入射角或超过极限流动通路负荷的结果。

喘振引起性能的显著损失并且因此是非常不期望的。在一些情况下，压缩机喘振还能导致发动机或其进口导管道系统的损坏。

因此，需要改进的装置和方法，用于提供压缩流体(例如在涡轮压缩机中)同时降低压缩机喘振的发生。在一些情况下，阻止压缩机喘振能够扩大压缩机的有用运行范围。

发明内容

本公开涉及一种离心压缩机，其具有用于控制喘振的流体再循环系统。根据本文公开的一个实施例，一种涡轮增压器的离心压缩机，用于压缩将要被输送到发动机进气口的空气，包括压缩机叶轮，所述压缩机叶轮具有限定了旋转轴线的轮毂和多个周向间隔的叶片，每个叶片连接到所述轮毂并且大致径向向外延伸到叶片尖端，每个叶片具有前缘和后缘，所述后缘沿着流过所述叶轮的空气的主流的流动方向间隔在所述前缘的下游。所述压缩机包括压缩机壳体，所述压缩机叶轮安装在所述压缩机壳体中，从而能够绕所述压缩机叶轮的旋转轴线旋转，所述压缩机壳体包括进口导管，空气以大致平行于所述压缩机叶轮的旋转轴线的方向通过所述进口导管进入并且被所述进口导管导入所述压缩机叶轮。所述压缩机壳体限定了叶轮护罩。所述叶轮护罩定位成径向邻近于所述叶片尖端，并且关于沿着所述流动方向行进的主流从所述叶片向上游延伸并且终止在轴向间隔在所述叶片前缘的上游的所述叶轮护罩的前缘处。所述叶轮护罩具有被所述主流浸湿的径向内表面并且具有与进口导管的内表面径向向内间隔的径向外表面，使得在所述叶轮护罩的径向外表面和所述进口导管的内表面之间限定出环形空间。

所述叶轮护罩紧邻所述叶片尖端限定端口，所述端口从所述叶轮护罩的径向内表面大致径向向外延伸到径向外表面，进入所述环形空间。多个周向间隔的槽形成在所述叶轮护罩中，每个槽延伸通过所述叶轮护罩的前缘使得所述槽在所述叶轮护罩的前缘处是打开的。所述槽轴向向下游延伸到与所述叶轮护罩中的端口轴向向上游间隔的位置。每个槽在其整个长度上从所述叶轮护罩的径向内表面延伸到径向外表面。因此，经过所述压缩机叶轮的空气的一部分能通过所述端口流出并进入所述环形空间，然后在所述环形空间中向上游流动，并且最后向内通过所述槽，从而作为再循环空气被注回到所述主流中。

在某些实施例中，在叶轮护罩的径向外表面处，在每个槽和相邻槽之间周向延伸的每个护罩部分具有比每个槽更大的周向范围。换句话说，所述槽在周向方向相对窄。