[发明专利]具有非对称第二级入口管的双级压缩机

说明书

本发明公开了一种具有非对称第二级入口管的双级压缩机。用于涡轮增压器的多级压缩机包括压缩机壳体，该压缩机壳体限定了用于接收压缩机叶轮的孔口以用于在第一级和第二级中连续地压缩空气。第一级入口和第二级入口在相反的轴向方向上流体地连接至该孔口，并且第一级蜗壳和第二级蜗壳至少部分地围绕其环形延伸以使得每个蜗壳被构造成接收从压缩机叶轮大体上径向向外流动的气体。第一通路和第二通路将第一级蜗壳流体地连接至第二级入口。该通路从相反的径向向内的方向上接近第二级入口，并且当在垂直于涡轮增压器轴线的横向截面上观察时，该通路相对于具有位于涡轮增压器旋转轴线上的原点的任意一对正交轴线是非对称的。

技术领域

本发明一般涉及一种多级压缩机，并且更特别地涉及一种具有第一级蜗壳和第二级蜗壳的两级离心或径流压缩机以用于连续输送气体通过压缩机的各级并且由此在多级中顺序地压缩气体。

背景技术

压缩机（诸如用在涡轮增压器中的压缩机）通常包括压缩机叶轮，该压缩机叶轮可旋转地安装在壳体中并且限定靠近壳体的内表面径向向外延伸的叶片。壳体限定了用于在轴向方向上接收空气或其他气体的入口，以及在叶轮周围周向地延伸的环状扩散器以便在径向方向上从其接收空气。从扩散器径向向外设置的蜗壳被构造成从扩散器接收空气。在操作期间，通过压缩机叶轮的叶片的旋转来压缩空气并且将空气通过扩散器径向向外输送至蜗壳。压缩机叶轮通常高速旋转以使得空气高速移动至扩散器，随后扩散器减缓空气并且增大空气的静态压力。在与扩散器相比提供了相对大体积的蜗壳中，空气的速度被进一步降低并且空气的静态压力也被增加。

在具有多个顺序级的压缩机的情形中，空气能够在第一级中被压缩至第一压力并且在第二级中被进一步压缩至更高的压力。例如，Arnold等人的美国专利第6,062,028号（2000年5月16日授权并转让给本申请的受让人）描述了一种“低速高压比涡轮增压器”，其能够具有两级压缩机，该两级压缩机具有背对背的径流压缩机叶轮以及整体空气流动管道。相对于单级装置，涡轮增压器的旋转速度能够被降低和/或压力比能够被增加。

虽然常规的两级压缩机已经被证明是有效的并且提供了优于一些单级压缩机的优点，但是对于能够用于在多级中顺序地压缩气体的改进的压缩机存在持续需求。特别地，压缩机应该提供从第一级的出口至第二级的入口的平稳气流，优选地同时减小离开第一级的气体涡流和/或同时减小在离开第二级的气体与从第一级流动至第二级的空气之间的热能传递。

发明内容

根据本发明的一个实施例，能够通过以非对称方式构造从第一级蜗壳通向第二级入口中的管道或通路而更容易地控制进入第二级入口中的平均涡流水平。在本文中描述的一个实施例中，涡轮增压器包括：

中心壳体，该中心壳体限定了在轴向方向上延伸通过该中心壳体的孔，其中，轴承安装在孔中并且可旋转轴支撑在轴承中以便能够围绕涡轮增压器轴线旋转，该轴具有相对端部，该中心壳体具有轴向相对的侧部；

压缩机叶轮和涡轮机叶轮，该压缩机叶轮安装在轴的一端上，以及该涡轮机叶轮安装在轴的另一端上；

压缩机壳体，该压缩机壳体包围压缩机叶轮并且具有相对的第一侧部和第二侧部，第二侧部安装至中心壳体的侧部的一个；

涡轮机壳体，该涡轮机壳体安装至包围涡轮机叶轮的中心壳体的另一侧部，涡轮机壳体限定了围绕涡轮机叶轮的环状腔室以用于接收废气并且将废气径向向内引导至涡轮机叶轮中；

压缩机叶轮具有背对背设置的第一级推进器和第二级推进器，压缩机壳体限定了在轴向方向上延伸至压缩机壳体的第一侧部中的第一级入口以用于将空气提供至第一级推进器中，并且限定了在与该轴向方向相反的方向上延伸至压缩机壳体的第二侧部中的第二级入口以用于将空气提供至第二级推进器中，压缩机壳体限定了围绕第一级推进器的大体上环状的第一级蜗壳以用于接收从其排出的空气，以及围绕第二级推进器的大体上环状的第二级蜗壳以用于接收从其排出的空气的通常环状；以及