增压器的壳体及具备该壳体的增压器的制作方法

1.本公开涉及增压器的壳体及具备该壳体的增压器。


背景技术：

2.在船用内燃机或发电用内燃机等(例如柴油机)中，要求改善以低负载进行动作时的性能。为了改善以低负载进行动作时的性能，优选将搭载于内燃机的增压器的增压压力设定得较高，但在内燃机以高负载进行动作时增压压力变得过高。因此，在内燃机以高负载进行动作而废气的量较多的情况下，使废气绕过增压器的涡轮而抑制增压压力过度上升的所谓废气旁通系统被实用化。
3.作为采用废气旁通系统的增压器，例如有专利文献1所公开的增压器。根据该增压器，构成为利用设置有开闭阀的u字状的旁通管使废气绕过涡轮。
4.另外，作为采用废气旁通系统的增压器的其他例子，例如有专利文献2所公开的增压器。根据该增压器，构成为通过将具有角度地切断的管接合，从而利用整体呈圆弧形状的管(所谓的虾管(日文：
エビ
管))使废气绕过涡轮。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本专利第6165564号公报
8.专利文献2：日本特开2013
‑
124626号公报


技术实现要素：

9.发明所要解决的课题
10.但是，在专利文献1所公开的增压器的u字状的旁通管中，为了形成两处弯曲部，必须确保规定的空间，难以应用于布局受到制约的小型的增压器。另外，即使应用于小型的增压器，由于壳体的形状、与其他部件的关系，有时也难以确保旁通管的出口端与壳体的连接部分的流路面积。
11.另外，在专利文献2所公开的增压器的旁通管中，在其构造上、制作所需的时间、成本有可能增大。
12.本公开是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于提供一种增压器的壳体及具备该壳体的增压器，其能够应用于布局受到制约的小型的增压器并具备形成为简单的构造的旁通管。
13.用于解决课题的手段
14.为了解决上述课题，本公开的增压器的壳体及具备该壳体的增压器采用以下的手段。
15.即，本公开的一方案的增压器的壳体形成供从内燃机排出的废气流通的废气流路，并且收容由在该废气流路中流通的所述废气驱动的涡轮，其中，所述增压器的壳体具备旁通管，该旁通管不经由所述涡轮而使废气入口侧的所述废气流路与废气出口侧的所述废
气流路连通，所述旁通管由直管和弯管构成，所述直管与所述废气入口侧连接，并具有直线状的流路，所述弯管与该直管及所述废气出口侧连接，并具有弯曲的流路。
16.根据本方案的增压器的壳体，设置于旁通管的弯曲部设为一处(仅弯管的弯曲部)，因此与以往的构造相比能够减少弯曲部，能够应用于布局受到制约的小型的增压器。
17.另外，旁通管形成为由两个部件(直管及弯管)构成的简便的构造，因此能够抑制制作所需的时间、成本。
18.另外，在本公开的一方案的增压器的壳体中，所述弯管的沿着轴线的截面为大致圆形形状，连接流路的形状以将流路面积保持为大致恒定的方式从所述大致圆形形状变化为扁平形状，该连接流路使与所述弯管连接的连接部和所述废气流路连通。
19.根据本方案的增压器的壳体，连接流路以将其流路面积保持为大致恒定的方式使流路的形状从与弯管相匹配的大致圆形形状变化为扁平形状。由此，例如即使在由于废气出口侧的壳体形状、与其他部件的关系而规定方向上的尺寸受到制约的情况下，也能够通过形成为在规定方向上变薄的扁平形状来确保流路面积。
20.另外，在本公开的一方案的增压器的壳体中，所述连接流路通过铸造而形成。
21.根据本方案的增压器的壳体，能够容易地形成复杂的形状的连接流路。
22.另外，在本公开的一方案的增压器的壳体中，所述旁通管具备通过来自外部的信号来控制阀的开闭的开闭阀。
23.根据本方案的增压器的壳体，设置于旁通管的开闭阀例如根据从搭载有增压器的内燃机的控制部发送来的信号来控制开闭状态。由此，能够与内燃机的规格、状态适当对应地控制在旁通管中流动的废气的流量。
24.另外，在本公开的一方案的增压器的壳体中，所述直管被配置成轴线方向与从所述废气入口流入的所述废气的流入方向大致一致。
25.根据本方案的增压器的壳体，从废气入口流入的废气不转向地被引导到旁通管。因此，能够抑制被引导到旁通管的废气的压力损失。
26.另外，在本公开的一方案的增压器的壳体中，所述直管具备沿轴线方向伸缩的伸缩部。
27.根据本方案的增压器的壳体，由于直管能够在轴线方向上伸缩，因此能够吸收由于废气的流通而在旁通管中产生的热伸长、热收缩。
28.此外，当在旁通管中设置有开闭阀的情况下，伸缩部优选在废气的流动方向上设置于开闭阀的下游侧。
29.另外，本公开的一方案的增压器的壳体形成供从内燃机排出的废气流通的废气流路，并且收容由在该废气流路中流通的所述废气驱动的涡轮，其中，所述增压器的壳体具备旁通管，该旁通管不经由所述涡轮而使废气入口侧的所述废气流路与废气出口侧的所述废气流路连通，所述旁通管的沿着轴线的截面积形成为大致圆形形状，连接流路的流路形状以将截面积保持为大致恒定的方式从所述大致圆形形状变化为扁平形状，该连接流路使与所述旁通管连接的连接部和所述废气流路连通。
30.根据本方案的增压器的壳体，连接流路以将其流路面积保持为大致恒定的方式使流路的形状从与旁通管匹配的大致圆形形状变化为扁平形状，该连接流路使与旁通管的连接部和供废气流通的废气流路连通。由此，例如即使在由于废气出口侧的壳体形状、与其他
部件的关系而规定方向上的尺寸受到制约的情况下，也能够通过形成为在规定方向上变薄的扁平形状来确保流路面积。
31.另外，本公开的一方案的增压器具备：所述增压器的壳体；以及涡轮，该涡轮由从内燃机排出的废气驱动。
32.发明效果
33.根据本公开，能够提供一种能够应用于布局受到制约的小型的增压器并具备形成为简便的构造的旁通管的增压器的壳体及具备该壳体的增压器。
附图说明
34.图1是本公开的一实施方式的增压器的壳体及具备该壳体的增压器的纵剖视图。
35.图2是图1所示的a部的局部放大图，是示出出口侧连接流路的形状的立体图。
具体实施方式
36.以下，使用图1及图2对本发明的一实施方式的增压器的壳体及具备该壳体的增压器进行说明。
37.首先，对壳体10及具备壳体10的增压器1的结构进行说明。
38.如图1所示，增压器1例如构成为通过对向搭载于船舶等的内燃机供给的燃烧用空气进行压缩，从而将密度高的空气强制性地送入内燃机的燃烧室内。本实施方式的壳体10特别优选在小型的增压器中采用。
39.增压器1具备：涡轮30，该涡轮30由从内燃机(未图示)排出的废气驱动；转子轴33，该转子轴33由涡轮30绕轴线x旋转驱动；以及壳体10，该壳体10收容上述涡轮30和转子轴33，并且形成废气的流路(废气流路12)。
40.涡轮30为具备安装有动翼32的涡轮盘31和安装有引导叶片34a的喷嘴环34的轴流涡轮。
41.动翼32在废气流路12中以接近沿着轴线x方向的引导叶片34a(后述)的下游端的方式配置，在设置于转子轴33的一端的圆盘形状的涡轮盘31的周缘部安装有多片。
42.此外，在废气的流动方向上，比动翼32靠上游侧的废气流路12用附图标记12a表示，比动翼32靠下游侧的废气流路12用附图标记12b表示。
43.喷嘴环34具备：圆筒状的外周侧环34c，该外周侧环34c沿轴线x方向延伸；内周侧环34b，该内周侧环34b的直径比外周侧环34c小；以及引导叶片34a，该引导叶片34a安装于外周侧环34c与内周侧环34b之间。
44.喷嘴环34以外周侧环34c及内周侧环34b成为形成沿着轴线x方向的废气流路12a的壁部的一部分的方式安装于壳体10。此时，壳体10沿着轴线x方向在喷嘴环34的前后被分割。
45.在外周侧环34c的内周壁与内周侧环34b的外周壁之间沿轴线x的周向安装有多片引导叶片34a。
46.引导叶片34a为如下翼状部件：通过在废气流路12a中调节朝向动翼32侧流通的废气的流速、方向，从而用于朝向动翼32适当地引导废气。
47.在涡轮30中，通过引导叶片34a后的高温的废气通过动翼32而膨胀，从而使涡轮盘
31及转子轴33旋转。另外，在转子轴33的另一端设置有压缩机(未图示)的叶轮(未图示)，通过使转子轴33旋转驱动，从而使叶轮旋转驱动，将空气压缩。
48.壳体10具有形成于下部并朝向下方开口的气体入口(废气入口)12a和形成于上部并朝向上方开口的气体出口(废气出口)12b，形成经由涡轮30使气体入口12a与气体出口12b连通的废气流路12(12a、12b、12c)，另外，壳体10以包围涡轮30及转子轴33的一部分的方式进行收容。
49.而且，壳体10具备旁通管50，该旁通管50形成不经由涡轮30而使气体入口12a侧的废气流路12a与气体出口12b侧的废气流路12c连通的流路(旁通流路51)。
50.如图1那样侧视时，旁通管50形成为从气体入口12a侧朝向气体出口12b侧的l字形状，且具备直管52和一根弯管54，直管52具有轴线为直线状的流路(直线流路53)，弯管54具有轴线弯曲成大致直角的流路(弯曲流路55)。由此，能够将设置于旁通管50的弯曲部设为一处，因此能够应用于布局受到制约的小型的增压器1。另外，旁通管50能够形成为由两个部件(直管52及弯管54)构成的简便的构造。
51.直管52及弯管54优选沿着轴线的流路形状为大致圆形形状。
52.直管52的一端与形成有气体入口12a侧的废气流路12a的壳体10连接。
53.在连接有直管52的部分的壳体10形成有将废气流路12a与壳体10的外部连通的入口侧连接流路16。入口侧连接流路16在从气体入口12a流入的废气(图中的箭头gi)的流入方向上具有轴线。
54.直管52以直线流路53的轴线位于入口侧连接流路16的轴线的延长线上的方式配置于壳体10。即，直线流路53的轴线方向与从气体入口12a流入的废气的流入方向一致。由此，从气体入口12a流入的废气不转向地被引导到旁通流路51。
55.弯管54的一端与直管52的另一端(与连接于壳体10的端部不同的端部)连接。另外，弯管54的另一端与形成气体出口12b侧的废气流路12c的壳体10连接。
56.在连接弯管54的部分的壳体10形成将壳体10的外部与废气流路12c连通的出口侧连接流路(连接流路)18。
57.如上所述，弯管54的轴线平滑地弯曲成大致直角，因此出口侧连接流路18的轴线方向与直线流路53的轴线方向大致正交。
58.如图1及图2所示，出口侧连接流路18的形状在与弯管54连接的连接部14处形成为与弯管54的流路形状匹配的大致圆形形状。另外，出口侧连接流路18的形状随着从连接部14侧朝向废气流路12c侧而变化为宽度方向扩大且高度方向缩小的扁平形状。
59.此时，以出口侧连接流路18的流路面积从连接部14侧朝向废气流路12c侧保持大致恒定的方式使形状变化。由此，例如即使在由于气体出口12b侧的壳体10的形状、与其他部件的关系而高度方向上的尺寸受到制约的情况下，也能够通过形成为在高度方向上变薄的扁平形状来确保流路面积。
60.此外，形成出口侧连接流路18的部分的壳体10也可以通过铸造而制作。由此，能够容易地形成复杂的形状的出口侧连接流路18。
61.如图1所示，在前述的直管52安装有能够控制开度的开闭阀60。
62.开闭阀60例如根据来自对搭载有增压器1的内燃机进行控制的控制部(未图示)的信号来控制开度。由此，能够调节在旁通流路51中流通的废气的流量。
63.此外，开闭阀60的安装位置能够适当变更，例如也可以安装于弯管54。
64.另外，前述的直管52也可以设置在轴线方向上伸缩的膨胀部(伸缩部)62。膨胀部62能够吸收直管52的轴线方向的伸缩。由此，能够吸收在旁通管50产生的热伸长、热收缩。
65.当在直管52安装有开闭阀60的情况下，膨胀部62优选安装于开闭阀60的下游侧(出口侧连接流路18侧)的直管52。由此，能够容易地将开闭阀60安装于壳体10。此外，膨胀部62的安装位置能够适当变更，也可以安装于开闭阀60的上游侧的直管52。
66.接着，对废气的流动进行说明。
67.[开闭阀为关闭状态的情况]
[0068]
为了即使在搭载有增压器1的内燃机以低负载进行动作时也提高增压器的性能，例如有时选定在低负载时也能够得到高增压压力那样的喷嘴(比通常的设计小的喷嘴)。在这样的低负载时，若利用旁通管50使废气的一部分旁通，则涡轮30的输出与旁通的废气的量对应地降低，无法得到所希望的增压压力。因此，在低负载时，使开闭阀60成为关闭状态，以使废气不在旁通流路51中流通。
[0069]
在开闭阀60为关闭状态的情况下，从气体入口12a流入的所有废气一边在废气流路12a、废气流路12b中流通一边驱动涡轮30，在废气流路12c中流通而从气体出口12b流出(图中的箭头go)。
[0070]
[开闭阀为打开状态的情况]
[0071]
为了即使在搭载有增压器1的内燃机以低负载进行动作时也提高增压器的性能，例如有时选定在低负载时也能够得到高增压压力那样的喷嘴(比通常的设计小的喷嘴)。但是，在这样的内燃机以高负载进行动作的情况下，增压器1的增压压力变得过高。因此，在高负载时，为了特意降低涡轮30的输出，使开闭阀60成为打开状态，以使废气在旁通流路51中流通。这里所说的“打开状态”不仅包括开度为100％的状态(全开状态)，还包括开度大于0％且小于100的状态。
[0072]
在开闭阀60为打开状态的情况下，从气体入口12a流入的废气的一部分一边在废气流路12a、废气流路12b中流通一边驱动涡轮30，在废气流路12c中流通而从气体出口12b流出。
[0073]
另一方面，其他废气从废气流路12a经由入口侧连接流路16被引导到直线流路53(旁通流路51)(图中的箭头bi)。
[0074]
被引导到直线流路53的废气在到达弯曲流路55而偏向之后，被引导到出口侧连接流路18。
[0075]
被引导到出口侧连接流路18的废气通过由外周侧环34c的外周壁和壳体10形成的空间s1，被引导到气体出口12b侧的废气流路12c(图中的箭头bo)。
[0076]
之后，与驱动涡轮30的废气合流，从气体出口12b流出(图中的箭头go)。
[0077]
此外，当使开闭阀60从打开状态向关闭状态动作时，若使开闭阀60急剧地动作，则流入涡轮30的废气的流量急剧地增加，伴随于此，涡轮30的输出急剧增加。同时，压缩机的叶轮(未图示)的转速急剧增加。这样一来，有可能在压缩机中产生喘振。
[0078]
因此，为了避免压缩机的喘振，优选开闭阀60缓慢关闭。例如，优选在使开闭阀60从全开状态向全闭状态动作时，花费5秒以上进行动作。
[0079]
此外，不言而喻，开闭阀60的动作时间能够根据各设备的规格而适当变更。但是，
优选使开闭阀60从打开状态动作到关闭状态的时间比使开闭阀60从关闭状态动作到打开状态的时间长。
[0080]
另外，即使在增压器1的可动部(涡轮30、转子轴33、压缩机(未图示)等)发生故障的情况下，由于需要预先使内燃机运转，因此无法切断向废气流路12供给的废气。因此，为了避免可动部的进一步损伤，也可以设置锁定可动部的机构。在本实施方式的情况下，旁通管50设置于涡轮30侧，因此考虑到由作业员进行的访问的容易性，优选在压缩机侧设置锁定机构。
[0081]
在本实施方式中，起到以下的效果。
[0082]
设置于壳体10所具备的旁通管50的弯曲部仅为弯管54这一处，因此能够应用于布局受到制约的小型的增压器1。另外，例如与两处弯曲部的情况相比，能够抑制由弯曲部产生的压力损失。而且，旁通管50为由两个部件(直管52及弯管54)构成的简便的构造，因此能够抑制制作所需的时间、成本。
[0083]
另外，出口侧连接流路18以将其流路面积保持为大致恒定的方式使流路的形状从与弯管54相匹配的大致圆形形状变化为扁平形状。由此，例如即使在由于气体出口12b侧的壳体10的形状、与其他部件的关系而规定方向上的尺寸受到制约的情况下，也能够通过形成为在规定方向上变薄的扁平形状来确保流路面积。
[0084]
另外，设置于旁通管50的开闭阀60例如根据从搭载有增压器1的内燃机的控制部发送的信号来控制开闭状态。由此，能够与内燃机的规格、状态适当对应地控制在旁通流路51中流通的废气的流量。
[0085]
另外，直线流路53的轴线方向与从气体入口12a流入的废气的流入方向一致。由此，从气体入口12a流入的废气不转向地被引导到旁通流路51。因此，能够抑制被引导到旁通配管的废气的压力损失。
[0086]
另外，在直管52具备沿轴线方向伸缩的膨胀部62。由此，能够吸收由于废气的流通而在旁通管50产生的热伸长、热收缩。
[0087]
另外，旁通管50的形状不限于前述的实施方式，也可以根据内燃机、增压器的规格、未图示的各设备的布局而任意地变更。
[0088]
另外，在前述的实施方式中，使用轴流涡轮进行了说明，但也能够应用于动力涡轮等旋转机械。
[0089]
符号说明
[0090]
1增压器
[0091]
10壳体
[0092]
12(12a，12b，12c)废气流路
[0093]
12a气体入口
[0094]
12b气体出口
[0095]
14连接部
[0096]
16入口侧连接流路
[0097]
18出口侧连接流路
[0098]
30涡轮
[0099]
31涡轮盘
[0100]
32动翼
[0101]
33转子轴
[0102]
34喷嘴环
[0103]
34a引导叶片
[0104]
34b内周侧环
[0105]
34c外周侧环
[0106]
50旁通管
[0107]
51旁通流路
[0108]
52直管
[0109]
53直线流路
[0110]
54弯管
[0111]
55弯曲流路
[0112]
60开闭阀
[0113]
62膨胀部