[发明专利]用于防涡轮增压器爆裂的压缩机组件

说明书

一种用于防涡轮增压器爆裂的压缩机组件。公开了一种压缩机组件。该压缩机组件可具有压缩机壳体和配置在压缩机壳体内的压缩机叶轮。压缩机叶轮可具有从轮毂前端延伸到轮毂后端的轮毂和在轮毂后端附近配置在轮毂上的出口导流器叶片。压缩机叶轮还可包括从轮毂后端向外延伸的轮毂伸出部。该压缩机组件还可具有配置在轮毂伸出部上的叶轮罩帽。此外，该压缩机组件可具有配置在叶轮罩帽上的游隙密封件。游隙密封件可通过轴向间隙与叶片后表面间隔开。此外，该压缩机组件可具有配置在压缩机壳体内的压缩机扩散器。压缩机扩散器可具有通过径向间隙与出口导流器叶片的外沿间隔开的扩散器内表面。

技术领域

本发明总的涉及压缩机组件，更具体地涉及用于防涡轮增压器爆裂的压缩机组件。

背景技术

内燃机如柴油发动机、汽油发动机或天然气发动机采用涡轮增压器来将用于燃烧的压缩空气输送到发动机中。涡轮增压器压缩流入发动机的空气，从而帮助迫使更多空气进入发动机的燃烧室。增加的空气供给允许发动机的燃烧室中增加的燃料燃烧，从而使得发动机的功率输出增加。

典型的涡轮增压器包括轴、连接至轴的一端的涡轮叶轮、连接至轴的另一端的压缩机叶轮、和用于支承轴的轴承。彼此连接的单独的壳体封装压缩机叶轮、涡轮叶轮和轴承。发动机的排气在涡轮叶轮上方膨胀并使涡轮叶轮旋转。涡轮叶轮又经由轴使压缩机叶轮旋转。压缩机叶轮接收来自环境的冷却空气并迫使压缩空气进入发动机的燃烧室。

天然固有的材料局限性、压缩机叶轮内的缺陷、压缩机级构件的磨损、超速、或进气中的碎片可能导致压缩机叶轮失效。为了防止碎片或油在压缩机叶轮失效的情况下排出，涡轮增压器通常依赖于包围叶轮的厚重壳体来吸收在失效期间释放的大量能量。然而，厚重的壳体往往增加了涡轮增压器的体积、重量和成本。此外，虽然壳体可牵制碎屑和油，但失效的压缩机叶轮构件对壳体带来的损伤会需要对壳体进行昂贵和耗时的修复，这会使涡轮增压器长时间停用。

2003年10月28日公布的等人的美国专利No.6,638,007(“’007专利”)公开了一种尝试将失效的压缩机构件保持在外壳内的压缩机外壳。特别地，’007专利公开了压缩机外壳具有利用刚性固定装置紧固在涡轮机的轴承外壳上的螺旋外壳。’007专利还公开了螺旋外壳包括内筒体，外壳插入件利用柔性附接装置附接在该内筒体上，从而在外壳插入件与螺旋外壳之间形成中空空间。’007专利公开了柔性附接装置的抗断裂性能不如刚性固定装置。’007专利还公开了外壳插入件的柔性固定装置可吸收比刚性固定装置明显更多的动能。’007专利指出，在紧急情况下，外壳插入件可沿轴向移动离开压缩机叶轮并且压缩机叶轮部件的动能可通过变换为变形能和其所产生的热而被大部分吸收。’007专利还指出，外壳可吸收碎片的残留动能。

尽管’007专利公开了一种被设计成牵制失效的叶轮的碎片的压缩机外壳，但所公开的外壳依然不会是最佳的。例如，在叶轮失效的情况下，外壳插入件可能与螺旋外壳分离并轴向向外移动，从而允许叶轮的碎片仍然撞击并损坏轴承外壳。这会需要在涡轮机可恢复使用之前对轴承外壳进行昂贵和耗时的修复。轴承外壳的损伤也会允许油从涡轮机内泄漏。

本发明的压缩机组件解决了上述问题中的一个或多个问题和/或现有技术的其它问题。

发明内容

在一个方案中，本发明针对于一种压缩机组件。该压缩机组件可包括压缩机壳体。该压缩机组件还可包括配置在压缩机壳体内的压缩机叶轮。压缩机叶轮可包括从轮毂前端延伸到轮毂后端的轮毂。压缩机叶轮还可包括在轮毂后端附近配置在轮毂上的出口导流器叶片。出口导流器叶片可具有叶片后表面。压缩机叶轮还可包括从轮毂后端向外延伸的轮毂伸出部。该压缩机组件还可包括配置在轮毂伸出部上的叶轮罩帽。此外，该压缩机组件可包括配置在叶轮罩帽上的游隙密封件。游隙密封件可通过轴向间隙与叶片后表面间隔开。此外，该压缩机可包括配置在压缩机壳体内的压缩机扩散器。压缩机扩散器可具有通过径向间隙与出口导流器叶片的外沿间隔开的扩散器内表面。