壓縮機擴散板的製作方法

2023-05-01 10:59:56 2

專利名稱：壓縮機擴散板的製作方法
技術領域：
本文所公開的主題總體上涉及用於內燃發動機的渦輪機械，特別是壓縮機擴散板和組件。
背景技術：
離心式壓縮機通常包括將流體引到擴散器然後到蝸殼的壓縮機葉輪。通常擴散器由兩個部件的表面限定，比如壓縮機殼體的表面和壓縮機背板的表面。對於渦輪增壓器來說，壓縮機背板可以是附接到中間殼體的或者被構造為中間殼體的一體構造的部件。無論是哪種，在運行期間，熱能從被引向渦輪機的廢氣通過中間殼體流到壓縮機，這進而會增加流過壓縮機的流體的溫度。一般而言，溫度的增加導致壓縮機效率的降低。另外，當渦輪增壓內燃發動機採用廢氣再循環(EGR)運行時，在各種布置中，廢氣被引到壓縮機的上遊。這種EGR布置對壓縮機和相關部件是有害的。·
本文中所描述的各種技術涉及那些具有例如特別是在組件暴露給廢氣攜帶的熱和成分時能提高壓縮機性能和壽命的擴散板的組件。


通過參考下面結合附圖中所示示例而進行的詳細說明，能更完整地理解本文所描述的各種方法、設備、組件、系統、布置等等，以及它們的等同方式，其中圖I是渦輪增壓器和內燃發動機以及控制器的示意圖；圖2是包括擴散板示例的渦輪增壓器組件的示例的截面圖；圖3是包括擴散板示例的組件的示例的系列視圖；圖4是圖3的擴散板的示例在未壓縮狀態和壓縮狀態下的系列視圖；圖5是圖3組件的一部分的截面圖；圖6是圖5部分的放大截面圖；圖7是圖5部分的另一個放大截面圖；圖8是包括一個或多個由擴散板部分限定的空隙或間隙的組件的示例的系列視圖；圖9是擴散板示例的截面圖以及各個區域和一些處理或製造技術示例；圖10是包括使可變形擴散板變形的方法的框圖。
具體實施例方式本文中所出現的各種示例涉及一種可以被定位在壓縮機組件的部件之間的可變形擴散板。這種板可以包括設置在繞中心軸線的內徑上的內緣；設置在外徑上的外緣，外緣相對內緣被移動一個軸向距離；設置在內緣和外緣之間的可變形段；和用於實現所述外緣相對於所述內緣的被迫軸向位移的彈簧常數，所述彈簧常數至少部分地由所述可變形段提供。
關於擴散板的彈簧特性，可以參考定義所謂的盤簧的等式(例如由DIN標準規定的)。在本文的各個實施例中，擴散板可任選地包括支點接觸面；請注意，對於傳統的盤簧而言，接觸通常僅發生在內緣和外緣。所以，描述傳統盤簧的行為的等式可能需要一些變化來適用於圍繞著接觸支點接觸面的支點變形的擴散板。如本文所述，在未壓縮(未變形)狀態下，擴散板的外形不足以限定擴散器，其只有在壓縮(變形)時才能獲得足夠的外形。在各個實施例中，可變形擴散板包括具有大致上呈S形截面的設置在板的內緣和外緣之間的可變形段。這個段可能被定位成收納壓縮機葉輪，特別是壓縮機葉輪的外緣。例如，板的S形段可以是一種以能在板和壓縮機葉輪之間產生間隙的方式軸向升高的過渡部。在這種示例中，板的外形至少部分地構成擴散器(例如，與壓縮機殼體的輪廓表 面相結合)。在各個實施例中，擴散板可以提供一個或多個阻礙熱傳遞的空隙(例如，空氣空隙)。一般地，在渦輪增壓器的運行期間，來自廢氣的熱能被傳遞給壓縮機，這會降低壓縮機效率。所以，在部件之間提供一個或多個間隙(或空隙)的擴散板能降低傳遞給壓縮機的熱能(例如，沿著擴散器流動路徑，蝸殼流動路徑等等)。如本文所述，擴散板可以由一種或多種能提供各種特性中的任一種的材料製成。例如，一種構成材料可以是不鏽鋼或能成形為具有足夠剛度(例如，通過彈性模量來表徵)的外形的其他材料。在各個實施例中，擴散板的外形和剛度允許彈簧動作給接合處(例如，螺栓接合)施加一個預載荷。材料可以任選地被施加到表面或者形成在表面上。如本文所述，一種處理工藝可以使擴散板(例如至少板的一部分)具有抗油、減少腐蝕、改變熱傳遞、改變邊界層形成等等特性。例如，溶膠-凝膠工藝可以在擴散板的表面上沉積溶膠-凝膠層(例如，可以考慮金屬氧化物)，其中所述溶膠-凝膠層提供一種或多種有益的特性(例如，排斥疏水化學物的親水性)。再例如，可以考慮無電鎳沉積或鍍層。無電鍍鎳(EN鍍)是一種用於在表面上沉積一種材料層比如鎳-磷化物或鎳-硼化物的自動催化化學技術。再例如，超級精加工技術可以用於使擴散板具有超級光潔度(例如納米光潔度)，有助於防止腐蝕、積垢、形成沉積等等。如本文所述，通常在安裝之前進行處理工藝，但是可以選擇在擴散板安裝(例如，夾持)之後進行(例如，通過流動的處理流體，施加電荷等等)。另外，可以根據變形的量對擴散板的一部分進行處理。例如，如果一種處理會致使表面容易開裂，那麼這種處理就被應用到擴散板變形最小的那部分。再有，一種材料可以通過處理工藝被施加，然後被精加工(例如拋光等等)使其具有所需的流動特性或其他特性。如本文所述，擴散板可以被彩色打碼、貼標籤等等，以便於正確的組裝(例如藍色點表示擴散器側，紅色點表示中間殼體側)。下面，通過對部件、組件、方法等等的各個實施例來描述渦輪增壓發動機系統的實施例。渦輪增壓器經常被用於增加內燃發動機的輸出。參見圖1，常規的系統100包括內燃發動機110和渦輪增壓器120。內燃發動機110包括收納一個或多個燃燒室的發動機缸體118，燃燒室可操作地(例如通過活塞)驅動軸112。如圖I所示，進氣口 114提供空氣進入發動機本體118的流動路徑，而排氣口 116提供廢氣從發動機本體118的流動路徑。如圖I所示，渦輪增壓器120包括空氣入口 134、軸122、壓縮機124、渦輪機126、殼體128和廢氣出口 136。殼體128被設置在壓縮機124和渦輪機126之間，因此可以被稱為中間殼體。軸122可以是一種包含各種部件的軸組件。在運行期間，渦輪增壓器120通過使廢氣流過渦輪機126從內燃發動機110的廢氣中抽取能量。如圖所示，渦輪機126的渦輪機葉輪127的旋轉可驅動軸122旋轉，進而帶動壓縮機124的壓縮機葉輪125 (例如，推進器)壓縮發動機110的入口空氣並提高其密度。通過引入最佳的燃料量，系統100能從發動機100抽取更接近當量的功率輸出(例如，相比同樣排量的非渦輪增壓發動機而言)。對於控制廢氣流，在圖I的示例中，渦輪增壓器120包括可變幾何單元129和廢氣門閥135。可變幾何單元129可以控制廢氣到渦輪機葉輪127的流動。廢氣門閥(或者簡稱為廢氣門)135被定位在渦輪機126的入口附近，其能被控制以允許來自廢氣出口 116的廢氣旁通繞過渦輪機葉輪127。另外，為了提供廢氣再循環(EGR)，這種系統可以包括將廢氣引到吸氣路徑的管道。如圖I所示，廢氣口 136包括分支115，可通過閥門117控制經過分支115到空氣入口路徑134的流動。在這種布置中，廢氣在壓縮機124上遊被提供，所以廢氣將會接觸壓縮機124的各種部件。在某些極端運行條件下(例如，在所謂的低壓EGR發動機運行期間)，發動機廢氣和相關的成分(例如酸性成分)能進入渦輪增壓器120的壓縮機級。所述成分的存在會導致例如暴露的中間殼體部分的腐蝕，或者例如由於殘餘的油沉積在中間殼體擴散器表面上導致的積垢。這些有害的過程降低壓縮機級的效率，尤其在它們導致溫度升高(例如，由於摩擦增加、熱傳遞改變或者其他現象)時。而且，升高的溫度可能導致結焦或其它使沉積物固著的反應。
一般地，EGR是一種已被驗證的通過降低最高氣缸燃燒溫度(例如，燃燒率)和降低燃燒缸中氧氣分壓來減少內燃發動機中的NOx的方法。如前所述，EGR可包括將一部分廢氣轉移到進氣歧管，在那裡再循環的廢氣在吸入空氣進入燃燒缸之前與之混合。其它實現EGR的技術包括氣門控制，例如操作燃燒缸的廢氣門保留至少部分廢氣。兩種依靠通過一個或多個路徑進行再循環的技術被稱為高壓EGR和低壓EGR。高壓EGR有時被稱為「短路徑」EGR(SREGR)，而低壓EGR有時被稱為「長路徑」EGR(LREGR)。參見圖1，當再循環廢氣進入渦輪機126下遊的管道115時，相比渦輪機126上遊的廢氣，它具有「低壓」。在SREGR布置中，渦輪機126上遊的廢氣可以具有足夠高的壓力從而被引到壓縮機124下遊的吸氣口 114。明顯地，在這種布置中，廢氣很少會沿相反方向流動並接觸壓縮機124。所以，由於LREGR包括在壓縮機上遊提供廢氣，因此就會產生壓縮機和相關部件的侵蝕、腐蝕、耐久等等問題。例如，密封漏氣(例如發動機、渦輪增壓器或者兩者)產生的油和灰粒可能沉積在壓縮機或相關表面上，它們可能使表面發生燃燒和積垢。再例如，認為廢氣是能腐蝕壓縮機或相關表面的酸性環境的部分原因。所以，LREGR的各個方面都導致壓縮機效率的降低。為了解決LREGR的相關問題，有些系統具有冷卻器、過濾器或其他設備。例如，為了解決加熱，冷卻器可以在廢氣在壓縮機上遊進入之前從廢氣中抽取熱量。類似地，為了去除至少部分雜質(例如，顆粒物)，過濾器被沿著在LGEGR的路徑設置。如本文所述，擴散板可以被用於減少LGEGR的至少部分不利的方面。如本文所述，擴散板可以選擇地和廢氣冷卻器、廢氣過濾器等等組合實施。圖I中，控制器190的一個示例被示出為包括一個或多個處理器192、內存194和一個或多個接口 196。這種控制器可以包括電路比如發動機控制單元的電路。如本文所述，可以選擇結合控制器來實施各種方法或技術，例如，通過控制邏輯。控制邏輯以一個或多個發動機運行狀況為基礎(例如渦輪轉速、發動機轉速、溫度、負載、潤滑劑、冷卻等等)。例如傳感器可以通過一個或多個接口 196給控制器190傳遞信息。控制邏輯以這些信息為基礎，然後控制器190輸出控制信號控制發動機運行。控制器190可以被構造為控制潤滑劑流動、溫度、可變幾何組件(例如可變幾何壓縮機或渦輪機)、廢氣門、廢氣再循環閥、電馬達，或者與發動機、渦輪增壓器(或多個渦輪增壓器)相關的一個或多個其他部件。如果系統包括LREGR和SREGR，這種控制器可以被構造為選擇運行兩者之一或兩者來實現所需要的結果。另外，如果系統包括能被控制以實現與排氣延遲相關的正時、升程等等的閥門，那麼控制器190可以被構造為任選地以一個氣缸一個氣缸的方式來實現所需的排氣延遲。圖2示出了渦輪增壓器組件200的示例，包括由設置在在壓縮機240和渦輪機260之間的殼體280內的軸承230支撐的軸220。在圖2的示例中，組件200還包括由軸承230接收的定位銷235和設置在殼體280的壓縮機側的孔中的推 力環270。壓縮機240包括限定蝸殼245並且容納通過螺母246固定到軸220上的壓縮機葉輪244的壓縮機殼體242。另外，擴散板290被示出為夾持在殼體242和殼體280之間，從而至少部分地限定擴散器表面247。圖2中，示出了包括渦輪機葉輪264的渦輪機260。如本文所述，殼體280或殼體242可以是由各種部件組裝的組件。例如，殼體280可以任選包括壓縮機側部件(例如，考慮被構造為背板並具有安置擴散板290的凹部的部件)。在圖2的示例中，殼體280包括潤滑劑入口 281和潤滑劑出口 289。潤滑劑從入口 281經過一個將潤滑劑引到一個沿殼體280的軸向圓孔286敞開的腔室的圓孔282流到出口 289。如圖所示，出口 289收集從軸承230或其周邊流過的潤滑劑，潤滑劑可被冷卻、過濾等等，最後再循環到入口(例如，通過內燃發動機的潤滑劑泵)。為了輔助潤滑劑的流動，入口 281和出口 289與重力方向對齊。圖3示出組件300及其部分部件的示例的各個視圖。在放大截面圖中，示出了擴散板390被夾持在壓縮機殼體340和中間殼體380之間。兩個殼體的夾持可以通過任何機構實現。例如，環、栓、夾子等等可以使兩個殼體以一種將擴散板390夾在兩者中間的方式彼此附接。放大截面圖中還示出了壓縮機葉輪310、軸320、軸承330和推力環370。在運行期間，葉輪310的旋轉將空氣壓縮並將空氣(例如，或者空氣和廢氣)引到由殼體340的表面343部分限定的擴散器347，然後到由殼體340部分限定的蝸殼345。在圖3的示例中，擴散板390從葉輪310的外徑以內延伸到蝸殼345的外徑以外。所以，擴散板390提供一個部分限定擴散器347並部分限定蝸殼345的表面。在這種結構中，擴散板390基本上覆蓋了本來會暴露給流過擴散器347和蝸殼345的流體的那部分殼體380。如本文所述，擴散板390能例如保護殼體的表面不積垢，保護殼體的表面不被腐蝕，減少來自殼體的熱傳遞等等。在擴散板390的頂視圖中，外緣391、升高的環形段392、中間段393、過渡段394、下沉的環形段395和內緣396被示出。擴散板390的截面圖示出了該板處於未壓縮(未變形)狀態。在擴散板390的截面圖下面，殼體380的部分截面圖示出了由升高的環形脊381限定的凹部、過渡到環形表面383的外緣382、到下沉環形表面385的過渡部384、上升到終止於設置在內徑(例如，限定一個被構造為與推力環370配合的圓孔)處的邊緣388處的輪廓環形表面387的內緣386。如圖3所示，凹部包括支點389，它可以是一種被構造為在板390放置在凹部中或者板被壓縮時(例如，通過將板夾持在兩個部件之間)接觸擴散板390的支點接觸表面的環形表面。在截面圖中示出了處於未壓縮狀態下的擴散板390設置在殼體380的凹部內，支點389沒有接觸到板390。在這個示例中，板390在接觸支點389之前可以被部分壓縮(例如，自由變形)。當接觸到支點389後，板390的壓縮動力學被改變。如本文所述，一個部件可以包括一個或多個和擴散板相互作用的支點，例如從而對板塑形、提供偏置特性、提供空氣間隙或氣隙等等。如前所述，任何一種機構都可以被用來附接部件從而將擴散板夾住。如本文所述，擴散板能提供預載荷力來偏置夾持力。這種布置可減少例如用於將壓縮機殼體附接到其他殼體所用的螺栓數量，因為擴散板能圍繞圓周更均勻地分布力。另外，擴散板可以提供繞圓周的密封，否則密封僅通過擰緊固定螺栓或其他機構來確保殼體之間的接觸來實現。例如，可以考慮一種帶有兩個殼體的布置，殼體被構造為接收三個以120度間隔的螺栓，擰緊螺栓來夾住擴散板，擴散板在兩殼體之間形成密封。再有，因為擴散板可作為彈簧，所以它有助於保持壓縮機殼體上的夾持載荷。如本文所述，擴散板的剛度和外形可以被優化以保證螺栓保持載荷被增強(例如，彈簧動作有助於螺栓保持載荷)。圖4不出了帶有不同尺寸的圖3的擴散板390的未壓縮截面圖和壓縮截面圖。對於帶有軸向坐標z (Z軸)和徑向坐標r的圓柱坐標系來說，在未壓縮狀態下板390具有軸向高度Λ Zu。，而在壓縮狀態下板390具有軸向高度ΛΖ。。一般地，板390通過固定一個表面並對其他表面施力可被壓縮。例如，下沉環形段395的表面被固定(例如和殼體接觸)同時力被施加給升高環形段392的表面。再有，如前所述，在設置支點的情況下，板390可以在一個或多個支點接觸點或接觸面(例如，被設置在內緣396和外緣391之間)上接觸支點，然後支點響應所施加的足以減少其軸向高度(例如考慮外緣391和內緣396之間的軸向距離)的力而改變板390的外形。如圖4所示，板390的徑向尺寸包括外緣391的半徑和內緣396的半徑。一般地， 在壓縮狀態下(r。)板390的外緣391的半徑可以稍微大於在未壓縮狀態下(rue)的外緣的半徑。這種差距可以至少部分地用角度 來表徵，該角度被定義在穿過內緣396上的點和外緣391上的點的直線與中心軸線(z軸)之間。如圖4所示，被壓縮角度O。大於未壓縮角度(例如，被壓縮角度更接近垂直於z軸)。對於內緣396，它的半徑可以在壓縮時稍微變化(例如不等於rc_c)。對於擴散板的彈性特性的一個近似方程式可以是F = _kA z，這裡z是軸向尺寸，而k是彈簧常數。在採用支點對擴散板進行塑形的情況下，根據上述近似方程式，可以任選地用不止一個彈簧常數來表徵所述板。例如，擴散板可以具有一個自由變形的彈簧常數和另一個關於支點接觸面的變形的彈簧常數。雖然圖4的示例示出板390具有大致均一的厚度，如本文所述，板也可以具有變化的厚度，從而產生有益的特性(例如，彈性特性、磨損特性、裝配特性等等)。圖5示出了圖3的組件300的截面圖，點劃線表示板390處於未壓縮狀態，而虛線表示圖6和7所示的部分。圖6示出了包括部分壓縮機葉輪310的組件300的截面圖。如圖所示，壓縮機葉輪310包括外緣314 (例如，設置在葉輪外徑上)和軸向向上並徑向向外延伸到外緣314的下表面315。空心箭頭表示響應於所述施加的足以改變板390軸向高度的作用力(例如，迫使板390的外緣391軸向向下)，擴散板390的大致S形部分在形狀上發生的變化。在圖6中，殼體340示出為具有通向表面343的輪廓保護面344。如本文所述，擴散器可以被定義為在壓縮機葉輪的外緣半徑處開始並在蝸殼的半徑處終止。所以，對於組件300來說，擴散器345可具有一個軸 向高度不斷縮小的環形部分，其緊接著一個連接蝸殼的軸向高度基本恆定的環形部分。另外，板的大致S形部分可以定義擴散器的一個表面，任選地此時S形在徑向距離大致等於壓縮機葉輪外緣半徑的地方開始其軸向升高。在該示例中，S形定義一個在板和壓縮機葉輪外緣之間的間距，該間距在板被壓縮時會減小(比較虛線和實線)在圖6的示例中，四個垂直箭頭表示擴散器345的軸向高度，其由殼體表面343或344以及板390的一部分393定義，因為該部分393從板390的過渡部分394徑向向外延伸。如圖6所示，實心圓點表示殼體380的支點389和板390的支點接觸面397之間的接觸點。如點劃線所示，在板390接觸支點389之前板390發生部分壓縮。另外，另一個接觸點由實心圓表示，在那裡殼體380的下沉環形表面385和板390的下沉環形段395接觸。如圖6中示例所示，在殼體380的凹槽的內緣386和板390的內緣396之間有間隙。如前所述，該間隙在板390被壓縮時會稍微變化(例如，響應於內緣396的半徑的變化)。圖7不出了組件300的截面圖，其包括了一個限定蝸殼345的外表面的壓縮機殼體340的一部分。在圖7中，殼體340包括接觸殼體380的環形脊381的表面341，以及接觸板390的升高環形段392的表面342。在組裝期間，表面342和升高環形段392之間的接觸發生在表面341和環形脊381之間的接觸之前。如本文所述，殼體340的表面342和殼體380的下沉環形表面385可以被稱為夾持表面。圖7示出了各種尺寸，包括角度Φ和軸向尺寸ΔΖ和Λζκ。角度Φ表示板390的下沉表面在壓縮時發生的角位移，通常是很小的角度(例如，可選地大約5度或更小)，而尺寸Δ ζ表不板390的上表面在壓縮時的軸向位移。尺寸Δ zR表不殼體380的環形脊381的凹部深度或高度，或者都表示。如本文所述，擴散板的一個段(例如升高環形段)可以接觸蝸殼附近的殼體部件，從而提供蝸殼的密封。例如，如圖7所示，擴散板390施加一個向上的偏置力給表面342從而形成一個幫助密封蝸殼345的密封，並由此防止高壓流體通過殼體340的表面341和殼體380的外脊381之間的接合處洩漏。另外，如本文所述，擴散板形成的密封有助於防止流體接觸殼體部件的至少一部分。例如，如圖7所示，在升高環形段392和表面342之間形成密封后，該密封阻塞流體從蝸殼345流到空氣間隙或空隙(例如，殼體340、殼體380和板390所限定的)的通路。如本文所述，擴散板包括沿軸線限定的從低軸向部分到高軸向部分的過渡段。如多個實施例所示，過渡段呈大致S形或者斜坡環形階梯。如本文所述，擴散板的變形特性可以被優化從而獲得在給定夾持負載下所需的擴散器寬度。例如，當規定了用於連接壓縮機殼體和中間殼體(或其他部件)的螺栓的轉矩時，可以至少部分地基於該轉矩來構造擴散板，這樣所形成的擴散器具有指定的特性(例如，寬度、高度、形狀等等)。另外，如本文所述，這種給螺栓或其他連接元件的轉矩可以任選地至少部分地基於擴散板的剛度來決定。所以，可以實施一種優化程序來確定螺栓負載從而獲得能合適地塑形擴散板且合適地提供一個或多個密封的擴散板的夾持負載。關於密封，如本文所述，擴散板被構造為通過被適當塑形的段在內部和外部位置形成徑向接觸。例如，如圖7所示，升高環形段392用於與殼體340的表面形成密封，同時如圖6所示，下沉環形段395用於與殼體380的表面形成密封。有了這些密封，能保護至少部分殼體380不接觸進入殼體340的氣體。特別地，部件(例如，殼體380)的背板或背板部分的表面受到擴散板密封的保護，從而避免了該表面的腐蝕、積垢等等。如本文所述，擴散板可以被構造為避免高頻振動的激勵。例如，對夾持在兩個部件之間的擴散板進行建模或模擬。這種建模和模擬可以考慮任何振動源。例如，從軸承系統、渦輪機葉輪、壓縮機葉輪、一個或多個表面上的流動等等產生的振動都可以被考慮，以確定擴散板的特性是否適合避免有害的激勵。另外，如本文所述，如果存在一些激勵，那麼所安裝的擴散板的特性足以保證運行期間的機械完整性。圖8示出的組件一部分的多個截面圖，其包括壓縮機葉輪810、壓縮機殼體840、中·間殼體880和可變形擴散板890。空心箭頭表示流動的大體方向和擴散器847內流體的逐漸減小的速度。在這種組件內的熱傳遞可以部分地由努賽爾數、普朗特數、雷諾數等等來表徵。另外，如前所述，擴散板可以提供一個或多個流體間隙或空隙。這些間隙或空隙在組裝後可以充入空氣並將被密封，從而大體上排除任何流體在運行期間進入壓縮機。例如，當擴散板在下沉環形段和上升環形段處施加足夠的偏置力時，所述板可以形成用來密封該板和其他部件之間的間隙或空隙的密封。這種密封足以阻止被壓縮流體的侵入。所以，當以使廢氣流過壓縮機的方式利用廢氣再循環時，這些密封能避免可能有害的廢氣成分侵入間隙或空隙。如本文所述，擴散板可以選擇地提供有益的熱傳遞特性。如前所述，熱能可傳遞給流過壓縮機的流體，從而降低壓縮機效率(例如，由加熱流體所造成)。圖7示出了多個溫度和被用於估算包括擴散板的組件中熱傳遞的某些方面的近似的熱傳遞方程。在圖7的示例中，溫度可以是穩定狀態運行溫度，其中T3 > T2 > T1 > I；。在這些例子中，T2表示板390和殼體880之間的流體空隙或間隙的溫度。一般地，所述流體空隙或間隙能阻止熱傳遞(即，用於隔熱)，例如因為，諸如空氣的流體的導熱率遠低於金屬比如鐵、鋼或鋁。考慮空氣的導熱率大約是0.025W/(m*K)，不鏽鋼的導熱率是大約10到大約50W/(m · K)。如本文所述，擴散板可以任選地由一種相對低導熱率的材料構造，可以任選地由具有足夠完整性的同時具有能減少其導熱率的內部流體或真空間隙的材料構造。另夕卜，如本文所述，擴散板可以以一種能減少板的導熱率的方式被處理(例如，塗層或其他處理)。圖9示出了擴散板990的處理或製造技術的一些示例。在圖9的示例中，板990定義四個區域A、B、C和D。區域A可以是沿著下沉表面的接觸區，而區域D可以是沿著上表面的接觸區。如本文所述，這些表面或區域可以以一種提供有益特性的方式被處理或製造。如前所述，板可以和一個或多個其他部件形成密封。所以，區域A和D可以被處理以實現增強密封的材料相容性。例如，當板990的構成材料不同於壓縮機殼體或中間殼體的構成材料時，可能發生電化腐蝕。在該示例中，這些區域內的一個或多個表面可以被處理以耐電化腐蝕。
另外，在壓縮機組件的兩個或多個部件的熱膨脹係數不同的情況下，有些摩擦力可能在接觸點(例如，也認為支點也是接觸點)產生摩損。所以，擴散板可以被處理，替換地或附加地，一個或多個其他接觸部件可以被處理(例如考慮對中間殼體的和壓縮機殼體的接觸擴散板的部分進行處理)。如前所述，在廢氣再循環甚至環境條件將有害成分引入壓縮機的情況下，採取手段避免渦輪增壓器的中間殼體損壞是所期望的。例如，擴散板相比中間殼體的造價和中間殼體的替換來說可能相對廉價且容易替換。所以，當環境或運行條件増加中間殼體的損壞風險時，將中間殼體的至少一部分(例如擴散器部分)用擴散板密封是非常有益的。如本文所述，擴散板包括一個或多個處理過的能抗積垢的表面。例如，當雜質是疏水性的，處理可以提供排斥這些雜質的更加親水性的表面。一般地，沉積在擴散器表面上的雜質對於壓縮機的運行效率是有害的(例如，涉及到流體流動、熱傳遞等等)。所以，擴散板的至少面朝外的表面被處理以抗積垢。例如，區域B和區域C (例如擴散器表面區域·)的表面可以被處理以獲得抗積垢性能。圖9還示出了ー些相似的擴散板990的截面圖，截面包括單個層999或者多個層999以及包含物。關於擴散板的處理或製造エ藝，其可以包括氮化處理、溶膠-凝膠處理、包含物製造エ藝、鍍層，或者ー種或多種其他エ藝。如本文所述，擴散板可以由不鏽鋼製造，並具有能任選地減少對其他額外塗層的需求的「超級」精加工。超級精加工エ藝可以提供有益的納米級表面特性(例如，所謂的納米精加工或拋光エ藝)。這種精加工可以提供具有抗積垢性能的高度鏡面表面。圖10示出了方法1000的一個示例的框圖。如圖所示，方法1000包括提供中間殼體的提供框塊1010，將可變形擴散板相對於中間殼體定位的定位框塊1020，提供壓縮機葉輪和壓縮機殼體的提供框塊1030，將壓縮機葉輪和壓縮機殼體相對於中間殼體和所述板定位的定位框塊1040，以及將壓縮機殼體固定到中間殼體以通過使可變形擴散板變形來對擴散器塑形的固定框塊1050。另外，如本文所述，可變形擴散板可以不要求除了例如將壓縮機殼體附接到中間殼體的常規部件以外的任何額外部件而被提供並被安裝。在該例中，將壓縮機殼體附接到中間殼體將擴散板鎖在它們之間。在該布置中，板所施加的偏置力可以在運行和非運行期間保持板的定位。如本文所述，離心式壓縮機的擴散板包括設置在繞中軸線的內徑上的內緣；設置在外徑上的外緣，外緣距內緣一定軸向距離；具有大致呈S形截面的可變形段，所述可變形段設置在內緣和外緣之間，用於迫使外緣相對內緣產生軸向位移的彈簧常數，所述彈簧常數至少部分地由該可變形段來提供。所述板還可以包括設置在外緣附近的軸向階梯環狀段。如本文所述，擴散板包括設置在內緣和外緣之間的支點接觸面，例如此時支點接觸面包括ー個支點接觸面直徑。這種板被構造為能響應在施加力使得外緣相對內緣發生位移的情況下自由變形，以及被構造為能響應在施加力使得外緣相對內緣發生位移的情況下圍繞支點接觸面變形。如本文所述，可變形段被構造為在施加力使得外緣相對內緣發生位移時，形成離心式壓縮機組件的擴散器的ー個環狀輪廓表面。
如本文所述，擴散板包括抗積垢表面處理，例如，抗積垢表面處理防止內燃發動機廢氣中的ー種或多種成分或者內燃發動機廢氣的一種或多種反應成分造成擴散板積垢。如所述，抗積垢表面處理或其他處理可以僅存在於擴散板的一部分上。如本文所述，壓縮機組件包括擴散板，擴散板包括設置在繞中軸線的內徑上的內緣和設置在外徑上的外緣，外緣距內緣一定軸向距離；第一殼體部件包括設置在繞中軸線的支點半徑上的支點，所述支點直徑大於擴散板內緣的內徑並且小於外緣的外徑；第二殼體部件包括夾持表面，夾持表面具有小於擴散板外緣的外徑的內部尺寸，在擴散板被夾持的結構中，擴散板在第一殼體部件的支點和第二殼體部件的夾持表面之間施加一個偏置力。在該例中，擴散板具有一個或多個彈簧常數。另外，所述板包括支點接觸面。
關於夾持，夾持面從殼體的至少部分限定蝸殼的表面徑向朝外延伸。如本文所述，夾持結構下的可變形擴散板可包括部分限定擴散器外形的已變形表面。如本文所述，擴散板可以任選地包括至少ー個用下列處理工藝之ー處理過的表面，例如，抗積垢處理、熱傳遞處理、流動修正處理、和耐腐蝕處理。如本文所述，方法包括將離心式壓縮機的可變形擴散板定位在第一殼體部件和第ニ殼體部件之間；克服可變形擴散板所施加的偏置力朝第二殼體部件推壓第一殼體部件；響應於所述的推壓，使可變形擴散板變形從而對離心式壓縮機的擴散器的ー個表麵塑形。在該方法中，第一殼體部件和第二殼體部件可以是壓縮機殼體和中間殼體，此時擴散板在壓縮機殼體和中間殼體之間提供ー個空氣間隙。如本文所述，ー種方法包括使擴散板變形，比如自由變形和倚靠著支點變形中的ー種或多種。如本文所述，可以通過控制器(例如，圖I中的控制器190)執行多個動作，控制器可以是ー種被構造為根據指令運行的可編程控制裝置。如本文所述，ー個或多個計算可讀介質可以包括處理器可執行指令，從而命令計算機(例如控制器或其他計算機設備)執行ー個或多個本文所述的動作。計算機可讀介質可以是ー種存儲介質(例如，存儲晶片、存儲卡、儲存磁碟等等設備)。控制器可以訪問所述存儲介質(例如通過無線或有線接ロ)井向內存(例如圖I的內存194)讀入信息(例如指令和/或其他信息)。如本文所述，控制器可以是發動機控制単元(ECU)或其他控制單元。這種控制器可以被任選地編程以可選地控制潤滑劑向渦輪增壓器的流動、潤滑劑溫度、潤滑劑壓力、潤滑劑過濾、廢氣再循環等等。雖然方法、設備、系統、布置等等的部分示例已經展示在附圖中，並在前面詳細描述，但是應當明白所披露的實施例並不是限制的，而是在不背離所附的權利要求所提出和定義的精神的前提下，還能夠包括多種再布置、修改和替換。
權利要求
1.一種用於離心式壓縮機的擴散板，所述板包括 設置在圍繞中軸線的內徑上的內緣； 設置在外徑上的外緣，外緣距內緣一定軸向距離； 具有大致呈S形截面的可變形段，所述可變形段設置在內緣和外緣之間； 用於迫使外緣相對內緣產生軸向位移的彈簧常數，所述彈簧常數至少部分地由該可變形段來提供。
2.如權利要求I的擴散板，還包括設置在外緣附近的軸向階梯環狀段。
3.如權利要求I的擴散板，還包括設置在內緣和外緣之間的支點接觸面。
4.如權利要求3的擴散板，其特徵在於，所述支點接觸面包括支點接觸面直徑。
5.如權利要求3的擴散板，其被構造為響應於使得外緣相對內緣發生位移的力的施加發生自由變形，以及被構造為響應於使得外緣相對內緣發生位移的力的施加圍繞支點接觸面發生變形。
6.如權利要求I的擴散板，其特徵在於，可變形段包括被構造為在施加了使得外緣相對內緣發生位移的カ時形成離心式壓縮機組件的擴散器的環狀輪廓表面的可變形段。
7.如權利要求I的擴散板，還包括抗積垢表面處理。
8.如權利要求7的擴散板，其特徵在於，所述抗積垢表面處理防止內燃發動機廢氣中的一種或多種組分或者內燃發動機廢氣的ー種或多種反應組分造成擴散板積垢。
9.如權利要求7的擴散板，其特徵在於，所述抗積垢表面處理或其他處理僅存在於擴散板的一部分上。
10.ー種壓縮機組件，其包括 擴散板，包括設置在繞中軸線的內徑上的內緣和設置在外徑上的外緣，外緣距內緣ー定軸向距離； 第一殼體部件，包括設置在繞中軸線的支點直徑上的支點，所述支點直徑大於擴散板內緣的內徑並且小於擴散板外緣的外徑； 第二殼體部件，包括夾持表面，其中夾持表面具有小於擴散板外緣的外徑的內部尺寸， 其中對於擴散板被夾持的結構，擴散板在第一殼體部件的支點和第二殼體部件的夾持表面之間施加偏置力。
11.如權利要求10的壓縮機組件，其特徵在於，擴散板具有彈簧常數。
12.如權利要求10的壓縮機組件，其特徵在於，擴散板包括支點接觸面。
13.如權利要求10的壓縮機組件，其特徵在於，第一殼體包括渦輪增壓器的中間殼體。
14.如權利要求10的壓縮機組件，其特徵在於，第二殼體包括壓縮機殼體。
15.如權利要求10的壓縮機組件，其特徵在於，夾持面從第二殼體的至少部分限定蝸殼的表面徑向朝外延伸。
16.如權利要求10的壓縮機組件，其特徵在於，所述擴散板包括可變形擴散板，其中對於夾持結構而言，擴散板的已變形表面部分地限定擴散器的形狀。
17.如權利要求10的壓縮機組件，其特徵在於，擴散板包括至少ー個用選自下列組的處理工藝處理過的表面抗積垢處理、熱傳遞處理、流動修正處理、和耐腐蝕處理。
18.—種方法,其包括 將離心式壓縮機的可變形擴散板定位在第一殼體部件和第二殼體部件之間；克服可變形擴散板所施加的偏置力朝第二殼體部件推壓第一殼體部件； 響應於所述的推壓，使可變形擴散板變形從而對離心式壓縮機的擴散器的表麵塑形。
19.如權利要求18的方法,其特徵在於,第一殼體部件和第二殼體部件包括壓縮機殼體和中間殼體，其中擴散板在壓縮機殼體和中間殼體之間提供空氣間隙。
20.如權利要求18的方法，其特徵在於，所述變形包括自由變形和倚靠著支點變形。
全文摘要
本發明涉及壓縮機擴散板。一種用於離心式壓縮機的擴散板，包括設置在繞中軸線的內徑上的內緣；設置在外徑上的外緣，外緣距內緣一定軸向距離；具有大致呈S形截面的可變形段，所述可變形段設置在內緣和外緣之間，用於迫使外緣相對內緣產生軸向位移的彈簧常數，所述彈簧常數至少部分地由該可變形段來提供。還公開了多個其他的設備、組件、系統、方法等等的示例。
文檔編號F02B39/00GK102953803SQ20121039272
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月22日 優先權日2011年8月23日
發明者G·費古拉, P·I·穆拉尼, P·Z·約翰, S·蘇倫德蘭, T·G·維加彥 申請人:霍尼韋爾國際公司