具有抑制推力載荷的排放流體系統的電子輔助渦輪增壓器技術方案

本發明專利技術涉及具有抑制推力載荷的排放流體系統的電子輔助渦輪增壓器。一種渦輪增壓器包括殼體和旋轉組，該旋轉組被支撐以便在該殼體內旋轉。該旋轉組包括設置在渦輪增壓器的壓縮機部段內的壓縮機葉輪，并且該旋轉組包括設置在渦輪增壓器的渦輪部段內的渦輪葉輪。該渦輪葉輪包括排放壓力表面。該渦輪增壓器還包括排放通道，其至少部分地延伸穿過該殼體，以將壓縮機部段流體連接到渦輪部段。該排放通道被構造成將流體的排放流從壓縮機部段引導至該排放壓力表面，以向該排放壓力表面提供推力平衡載荷。載荷。載荷。

【技術實現步驟摘要】
具有抑制推力載荷的排放流體系統的電子輔助渦輪增壓器


[0001]本公開總體上涉及渦輪增壓器，并且更具體而言，涉及具有排放流體系統的電動馬達輔助的渦輪增壓器，該排放流體系統將壓縮機部段連接到渦輪部段的腹環（web ring）以用于推力載荷抑制。

技術介紹

[0002]各種系統包括用于向裝置供應壓縮流體的壓縮機裝置。例如，燃料電池系統可包括燃料電池壓縮機，其用于壓縮供給到燃料電池堆的空氣。這可提高燃料電池系統的操作效率。
[0003]然而，常規的壓縮機裝置可能遭受各種缺陷的影響。這些裝置中的一些的操作可能效率低下。對于某些應用，某些壓縮機裝置可能太大、太重或太復雜。此外，一些常規裝置中使用的軸承也可能是問題的根源。一些壓縮機裝置可能具有限制其有用性和/或操作效率的承載能力。此外，某些軸承可能是污染源。
[0004]因此，期望提供一種具有高操作效率的壓縮機裝置。還期望提供一種緊湊且不像常規裝置那么復雜的壓縮機裝置。此外，還期望提供一種具有更可靠和穩健的軸承的壓縮機裝置。此外，期望提供一種具有高承載能力的壓縮機裝置。根據后續的詳細描述和所附權利要求，結合附圖和此
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論述，本公開的其他期望的特征和特性將變得顯而易見。

技術實現思路

[0005]在一個實施例中，公開了一種渦輪增壓器，其包括殼體和旋轉組，該旋轉組被支撐以便在該殼體內旋轉。該旋轉組包括設置在渦輪增壓器的壓縮機部段內的壓縮機葉輪，并且該旋轉組包括設置在渦輪增壓器的渦輪部段內的渦輪葉輪。該渦輪葉輪包括排放壓力表面。該渦輪增壓器還包括排放通道，其至少部分地延伸穿過該殼體，以將壓縮機部段流體連接到渦輪部段。該排放通道被構造成將流體的排放流從壓縮機部段引導至該排放壓力表面，以向該排放壓力表面提供推力平衡載荷。
[0006]在另一個實施例中，公開了一種制造渦輪增壓器的方法。該方法包括提供殼體和旋轉組。該方法還包括將該旋轉組支撐在該殼體內。該旋轉組包括壓縮機葉輪，其與殼體協作以限定渦輪增壓器的壓縮機部段。該旋轉組包括渦輪葉輪，其與殼體協作以限定渦輪增壓器的渦輪部段。該渦輪葉輪包括排放壓力表面。此外，該方法還包括經由至少部分地延伸穿過殼體的排放通道將壓縮機部段流體連接到渦輪部段。該排放通道被構造成將流體的排放流從壓縮機部段引導至排放壓力構件，以向該排放壓力表面提供推力平衡載荷。
[0007]在另一實施例中，公開了一種燃料電池系統，其包括燃料電池堆和渦輪增壓器。該渦輪增壓器包括殼體和旋轉組，該旋轉組被支撐以便在該殼體內旋轉。該旋轉組包括設置在渦輪增壓器的壓縮機部段內的壓縮機葉輪，并且該旋轉組包括設置在渦輪增壓器的渦輪部段內的渦輪葉輪。該渦輪葉輪包括具有排放壓力表面的排放壓力構件。該渦輪增壓器還包括排放通道，其至少部分地延伸穿過該殼體，以將壓縮機部段流體連接到渦輪部段。該渦
輪增壓器操作性地連接到該燃料電池堆，其中該壓縮機部段構造成將壓縮氣流供應到該燃料電池堆，并且該渦輪部段構造成接收來自該燃料電池堆的排氣流。該排放通道被構造成將流體的排放流從壓縮機部段引導至排放壓力構件，以向該排放壓力表面提供推力平衡載荷。
附圖說明
[0008]下文中將結合以下附圖來描述本公開，附圖中相同的附圖標記表示相同的元件，并且其中：圖1是根據本公開的示例性實施例的結合在燃料電池系統中的示意性地示出的渦輪增壓器的軸向剖視圖；圖2是圖1的渦輪增壓器的旋轉組和將壓縮機部段流體連接到其渦輪部段的排放通道的等距視圖；圖3是根據本公開的示例性實施例的包括排放壓力構件的圖1的渦輪增壓器的渦輪部段的軸向剖視圖；圖4是根據本公開的附加示例性實施例的包括排放壓力構件的渦輪部段的軸向剖視圖；圖5是根據本公開的附加示例性實施例的包括排放壓力構件的渦輪部段的軸向剖視圖；以及圖6是根據本公開的附加示例性實施例的包括排放壓力構件的渦輪部段的軸向剖視圖。
具體實施方式
[0009]下面的詳細描述本質上僅是示例性的，并不意在限制本公開或者本公開的應用和用途。此外，沒有意圖被前述
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或以下詳細描述中提出的任何理論所束縛。
[0010]廣義上，本文公開的示例性實施例包括渦輪增壓器，例如機動化的電子輔助渦輪增壓器（e
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assist turbocharger），該渦輪增壓器具有排放流體系統（bleed fluid system），該排放流體系統具有將壓縮機部段流體連接到渦輪部段的至少一個通道。在各種實施例中，該渦輪部段可包括具有排放壓力構件（bleed pressure member）的渦輪葉輪（turbine wheel）。該排放壓力構件可包括至少一個徑向延伸的主體（例如，環形主體），其從渦輪葉輪的另一部分（例如，從渦輪葉輪的輪轂的外徑向區域）徑向向外突出。因此，該排放壓力構件可向渦輪部段處的旋轉組提供徑向質量。另外，該排放通道可靠近排放壓力構件流體連接到渦輪部段。因此，排放流體可流向排放壓力構件的至少一個表面（即，壓力表面），以對旋轉組施加推力平衡力。在渦輪增壓器的操作期間產生的推力載荷可通過排放壓力構件上的載荷來平衡，以供旋轉組平衡旋轉。
[0011]另外，壓縮機可包括相對簡單的軸承，例如空氣軸承。本公開的特征為該空氣軸承提供旋轉動力學穩定性（徑向和軸向），甚至是在具有較高空氣動量（傳輸的機器功率）的應用中。因此，該空氣軸承可提供成本節約和效率，而不會不利地影響性能。
[0012]還公開了操作這些渦輪增壓器的方法和制造這些渦輪增壓器的方法。根據這些方法，可提高操作效率和制造效率。
[0013]圖1是具有本公開的示例性渦輪增壓器102的燃料電池系統100的示意圖。在一些實施例中，燃料電池系統100可包括在車輛中，例如汽車、卡車、運動型多功能車、貨車、摩托車等。然而，將領會到的是，在不脫離本公開的范圍的情況下，燃料電池系統100可被構造成用于不同的用途。
[0014]燃料電池系統100可包括包含多個燃料電池的燃料電池堆104。氫可從罐106供應到燃料電池堆104，并且氧可被供應到燃料電池堆104，以通過已知的化學反應產生電。燃料電池堆104可為諸如電動馬達105的電氣裝置產生電。如所述，燃料電池系統100可包括在車輛中；因此，在一些實施例中，電動馬達105可將電功率轉換成機械功率，以驅動和旋轉車輛的車軸（以及因此，一個或多個車輪）。
[0015]氧可至少部分地通過渦輪增壓器102提供給燃料電池堆104。在一些實施例中，來自燃料電池堆104的排氣可被引導回向渦輪增壓器102，以便向其提供流體動力。在一些實施例中，渦輪增壓器102可被構造為電子輔助（即，機動化的）的渦輪增壓器。如此，渦輪增壓器102可包括壓縮機部段107、馬達部段108和渦輪部段109。
[0016]如圖1中所示，渦輪增壓器102通常可包括旋轉組118和殼體119。旋轉組118可包括軸150和固定地支撐在其上的各種其他部件。旋轉組118可通過一個或多個軸承121支撐，以便在殼體119內繞軸線120旋轉。在一些實施例中，軸承121可被構造為空氣軸承本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種渦輪增壓器，包括：殼體；旋轉組，其被支撐以便在所述殼體內旋轉，所述旋轉組包括設置在所述渦輪增壓器的壓縮機部段內的壓縮機葉輪，所述旋轉組包括設置在所述渦輪增壓器的渦輪部段內的渦輪葉輪，所述渦輪葉輪包括排放壓力表面；以及排放通道，其至少部分地延伸穿過所述殼體，以將所述壓縮機部段流體連接到所述渦輪部段，所述排放通道構造成將流體的排放流從所述壓縮機部段引導至所述排放壓力表面，以向所述排放壓力表面提供推力平衡載荷。2.根據權利要求1所述的渦輪增壓器，還包括空氣軸承，所述空氣軸承支撐所述旋轉組以便在所述殼體內旋轉。3.根據權利要求2所述的渦輪增壓器，還包括電動馬達，所述電動馬達操作性地連接到所述旋轉組，并且被構造成用于驅動地旋轉所述旋轉組。4.根據權利要求3所述的渦輪增壓器，其中，所述渦輪葉輪包括渦輪輪轂和從所述渦輪輪轂突出的多個渦輪葉片；還包括排放壓力構件，所述排放壓力構件包括所述排放壓力表面，所述排放壓力構件從所述渦輪輪轂徑向延伸。5.根據權利要求4所述的渦輪增壓器，其中，所述排放壓力構件是環形的。6.根據權利要求4所述的渦輪增壓器，其中，所述排放壓力構件在固定接頭處附接到所述渦輪輪轂。7.根據權利要求6所述的渦輪增壓器，其中，所述渦輪輪轂和所述排放壓力構件由不同材料制成。8.根據權利要求6所述的渦輪增壓器，其中，所述渦輪輪轂包括外徑向區域，其中，所述排放壓力構件包括內徑向區域，并且其中，所述固定接頭附接所述外徑向區域和所述內徑向區域。9.根據權利要求8所述的渦輪增壓器，其中，所述渦輪輪轂包括輪轂軸向表面，其中，所述排放壓力構件包括相對的軸向表面，并且其中，所述輪轂軸向表面抵靠所述相對的軸向表面匹配。10.根據權利要求4所述的渦輪增壓器，其中，所述渦輪輪轂限定成型輪轂輪廓，并且其中，所述排放壓力構件包括成型前表面，所述成型前表面具有與所述成型輪轂輪廓對準的第一成型輪廓。11.根據權利要求4所述的渦輪增壓器，其中，所述渦輪葉輪和所述殼體協作，以限定渦輪前部空間和渦輪后部空間，所述多個渦輪葉片被支撐以便在所述渦輪前部空間內旋轉；以及其中，所述排放通道包括通向所述渦輪后部空間的排放出口。12.根據權利要求11所述的渦輪增壓器，其中，所述壓縮機葉輪和所述殼體協作，以限定壓縮機前部空間和壓縮機后部空間，所述壓縮機葉輪包括多個壓縮機葉片，所述壓縮機葉片被支撐以便在所述壓縮機前部空間內移動；以及其中，所述排放通道包括排放入口，所述排放入口被流體連接到所述壓縮機后部空間，以從那里接收所述排放流。
13.根...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M，
申請(專利權)人：蓋瑞特動力科技上海有限公司，
類型：發明
國別省市：