compressor

Abstract

There is disclosed a centrifugal compressor housing. The centrifugal compressor housing(14) comprises an inlet passage(26) configured to receive intake fluid. The inlet passage has an inlet opening(25) and defines a central axis(44). The centrifugal compressor housing further comprises a wheel chamber(17) in fluid communication with the inlet passage and configured to receive a compressor wheel(16). The centrifugal compressor housing comprises an axially extending wall(46) that defines at least part of the inlet passage and at least part of the wheel chamber. The centrifugal compressor housing comprises a recirculation passage(50) that is defined between the axially extending wall and an outer wall(42) of the housing. The centrifugal compressor housing comprises an annular channel(52) through the axially extending wall. The annular channel extends around the central axis. The annular channel fluidly links the wheel chamber to the recirculation passage. The annular channel defines a first end opening(54) and a second end opening(56). The first end opening is disposed radially inward of the second end opening. An axial width of the channel converges from the first end opening. The recirculation passage fluidly links the annular channel and the inlet passage. The centrifugal compressor housing comprises an outlet passage in fluid communication with the wheel chamber.

Description

COMPRESSORField of Invention

[0001] The present invention relates to a centrifugal compressor housing. The present invention also relates to a centrifugal compressor and to a turbomachine.Background

[0002] A compressor comprises an impeller wheel, carrying a plurality of blades (or vanes) mounted on a shaft for rotation within a compressor housing. Rotation of the impeller wheel causes gas (e.g. air) to be drawn into the impeller wheel and delivered to an outlet chamber or passage. In the case of a centrifugal compressor, which are also known as radial compressors, the outlet passage is in the form of a scroll volute defined by the compressor housing around the impeller wheel and in the case of an axial compressor the gas is discharged axially.

[0003] Turbochargers are well-known device for supplying air to the intake of an internal combustion engine at pressures above atmospheric (boost pressures) . The compressor of a turbocharger is driven by an exhaust gas turbine that is mounted on a common shaft. Exhaust gas from the internal combustion engine flows through the turbine and drives the turbine wheel in rotation, which, in turn, rotates the compressor impeller. Air is drawn through an axial inlet of the compressor housing and compressed air is delivered to the intake manifold of the internal combustion engine, thereby increasing engine power.

[0004] One aspect of turbocharger control is to ensure stable operation by avoiding what is known as surge. If the turbocharger is operating at a relatively low compressor volumetric air flow rate and a high boost pressure the air flow into the compressor may stall and the operation of the compressor is interrupted. Following stall, the air flow tends to reverse through the compressor until a stable pressure ratio is reached at which the air can flow in the correct direction. This process repeats and results in pulsations in the air flow known as surging. Maximum operating efficiency of the engine is achieved by operating close to the surge limit and a surge margin is built into the control process to ensure that the turbocharger operates at a safe distance from the surge condition.

[0005] It is an object of the present invention to address one or more problems associated with known turbomachines, whether identified herein or otherwise.Summary

[0006] In a first aspect of the invention there is disclosed a centrifugal compressor housing. The centrifugal compressor housing comprises an inlet passage configured to receive intake fluid. The inlet passage has an inlet opening and defines a central axis. The centrifugal compressor housing further comprises a wheel chamber in fluid communication with the inlet passage and configured to receive a compressor wheel. The centrifugal compressor housing comprises an axially extending wall that defines at least part of the inlet passage and at least part of the wheel chamber. The centrifugal compressor housing comprises a recirculation passage that is defined between the axially extending wall and an outer wall of the housing. The centrifugal compressor housing comprises an annular channel through the axially extending wall. The annular channel extends around the central axis. The annular channel fluidly links the wheel chamber to the recirculation passage. The annular channel defines a first end opening and a second end opening. The first end opening is disposed radially inward of the second end opening. An axial width of the channel converges from the first end opening. The recirculation passage fluidly links the annular channel and the inlet passage. The centrifugal compressor housing comprises an outlet passage in fluid communication with the wheel chamber.

[0007] The outlet passage may be a volute that extends about the central axis.

[0008] The annular channel may extend from the wheel chamber to the recirculation passage.

[0009] One aspect of turbocharger control is to ensure stable operation by avoiding what is referred to as surge. If the turbocharger is operating at a relatively low compressor volumetric air flow rate and a high boost pressure the air flow into the compressor may stall and the operation of the compressor is interrupted. Following stall, the air flow tends to reverse through the compressor until a stable pressure ratio is reached at which the air can flow in the correct direction. This process repeats and results in pulsations in the air flow known as surging. Maximum operating efficiency of the engine is achieved by operating close to the surge limit and a surge margin is built into the control process to ensure that the turbocharger operates at a safe distance from the surge condition.

[0010] The recirculation passage may be referred to as a map width enhancement (MWE) slot. One function of the recirculation passage is to allows additional air to be drawn into the compressor under high flow (near choke) conditions. At lower flow rates and, in particular, as the compressor approaches surge, the recirculation passage allows the flow to reverse and to be re-circulated to the intake, thus delaying surge. Since the axial width of the channel converges from the first end opening, the channel is wider at the first end opening than at the portion of the channel that is radially adjacent to the first end opening. This advantageously encourages fluid to flow from the wheel chamber to the inlet passage, via the annular channel and recirculation passage. This is because the convergence reduces the static pressure upstream of the first end opening. Upstream here referring to a direction from the first end opening towards the second end opening. Encouraging fluid to flow from the wheel chamber to the inlet passage, via the annular channel and recirculation passage, advantageously reduces the surge margin. Reducing the surge margin advantageously allows for greater flexibility in the turbocharger control.

[0011] A circumferential axial area of the first end opening may be greater than a circumferential axial area of the second end opening.

[0012] Conventional MWE slots are of constant axial width, and so the circumferential axial area of the second end opening is greater than circumferential axial area of the first end opening. Where the circumferential axial area of the first end opening is greater than the circumferential axial area of the second end opening, flow of fluid from the wheel chamber to the recirculation passage is further encouraged.

[0013] The circumferential axial area of the first end opening may be at least 25%larger and / or up to 100%larger than the circumferential axial area of the second end opening.

[0014] The circumferential axial area of the first end opening being up to 100%larger than the circumferential axial area of the second end opening may be understood to mean that the circumferential axial area of the first end opening may be up to twice the circumferential axial area of the second end opening. A larger impeller wheel may be used in combination with a larger difference between the circumferential axial area of the first end opening and the circumferential axial area of the second end opening.

[0015] The circumferential axial area of the first end opening may be up to 75%larger than the circumferential axial area of the second end opening. The circumferential axial area of the first end opening may be up to 60%larger than the circumferential axial area of the second end opening. The circumferential axial area of the first end opening may be at least 50%larger than the circumferential axial area of the second end opening. The circumferential axial area of the first end opening may be at least 25%or 50%larger than the circumferential axial area of the second end opening and / or up to 75%or 100%larger than the circumferential axial area of the second end opening.

[0016] The difference between the circumferential axial area of the first end opening and the circumferential axial area of the second end opening may be determined, at least in part, by the diameter of the compressor impeller that is to be received in the centrifugal compressor housing.

[0017] The inventors have found that the circumferential axial area of the first end opening being at least 25%larger and / or up to 100%larger than the circumferential axial area of the second end opening allows for a substantial increase in surge margin performance.

[0018] The channel may define a constricted portion that is disposed radially outwards of the first end opening.

[0019] The annular channel may define a radial length. A radial distance from the first end opening to the constricted portion may be at least 25%and / or up to 100%of the radial length of the annular channel.

[0020] The radial distance from the first end opening to the constricted portion may be at least 50%and / or up to 100%of the radial length of the annular channel. The radial distance from the first end opening to the constricted portion may be at least 50%and / or up to 75%of the radial length of the annular channel. The radial distance from the first end opening to the constricted portion may be at least 25%and / or up to 75%of the radial length of the annular channel.

[0021] Where the radial distance from the first end opening to the constricted portion is at least 25%and / or up to 100%of the radial length of the annular channel, the impact of the constricted portion on the flow of fluid into the annular passage is advantageously reduced.

[0022] The annular channel may be defined by a first sidewall and a second sidewall. The first sidewall may be axially closer to the inlet opening than the second sidewall.

[0023] An angle between the first sidewall and the second side wall may be at least 10 degrees and / or up to 30 degrees.

[0024] The angle between the first sidewall and the second sidewall determines, in part, the circumferential axial area of the first end opening. A larger first end opening allows more fluid to flow into the annular channel and into the recirculation passage, which improves map width performance. However, the efficiency of the centrifugal compressor is impaired by a larger first end opening. The inventors have found that, where the angle between the first sidewall and the second side wall is at least 10 degrees and / or up to 30 degrees, the amount of fluid flowing into the annular channel and the efficiency of the compressor can be optimised.

[0025] The first sidewall and / or second sidewall may comprise a chamfered portion that adjoins the first end opening.

[0026] Where the first sidewall and / or the second sidewall comprises a chamfered portion that adjoins the first end opening, the convergence of the axial width of the channel can be implemented in an efficient manner. This is because a chamfer is a simple feature to implement.

[0027] The first sidewall and / or second sidewall may comprise a chamfered portion that adjoins the second end opening.

[0028] The first and / or second sidewall may comprise a radiused portion that adjoins the first end opening.

[0029] Where the first and / or second sidewall comprises a radiused portion that adjoins the first end opening, the convergence of the axial width of the annular channel can be implemented while removing less material from the compressor housing as compared to other implementations.

[0030] The first and / or second sidewall may comprise a radiused portion that adjoins the second end opening.

[0031] The axial width of the channel may converge in a generally linear manner from the first end opening to the second end opening.

[0032] The rate of linear convergence may of the axial width of the channel be constant along the radial length of the channel. The rate of linear convergence may vary along the radial length of the channel.

[0033] An angle between the first sidewall and the radial direction may be less than an angle between the second sidewall and the radial direction.

[0034] The angle between the first sidewall and the radial direction and between the second sidewall and the radial direction may be the included angle.

[0035] Where the angle between the first sidewall and the radial direction is less than the angle between the second sidewall and the radial direction, fluid is encouraged to flow into the annular channel in use. This is because recirculating flow typically originates adjacent the second sidewall. Therefore, this arrangement increases the amount of flow passing into the annular channel and into the recirculation passage. Increasing the amount of fluid flowing into the recirculation passage advantageously improves map width performance.

[0036] The angle between the first sidewall and the radial direction may be at least 10 degrees and / or up to 40 degrees. The angle between the second sidewall and the radial direction may be at least 30 degrees and / or up to 60 degrees.

[0037] The angle between the second sidewall and the radial direction may be at least 30 degrees and / or up to 45 degrees.

[0038] The angles between the sidewalls and the radial direction influences both the amount of flow that passes into the annular channel in use, and the efficiency of the compressor in use. This is because the axial length of the first end opening is a function of the angles between the sidewalls and the radial direction. If the axial length of the first end opening is too small, an insufficient amount of fluid is able to recirculate via the recirculation passage. If the axial length of the first end opening is too large, the efficiency of the compressor is reduced because the clearance between the compressor impeller and the housing becomes too large. The inventors have found that angles between the sidewalls and the radial direction can be optimised in the above ranges such that the efficiency of the compressor, and the amount of flow that passes into the annular channel are optimised. The optimum angles may depend upon, for example, the geometry of the compressor impeller, and the geometry of the compressor housing in the region adjacent the turbine impeller.

[0039] The recirculation passage may be a passive passage.

[0040] The term ‘passive’ in relation to the recirculation passage may be understood to mean that it is only the pressure difference between the wheel chamber and the recirculation passage that drives the flow of fluid from the wheel chamber and into the recirculation passage, or vice versa. The recirculation passage being passive may also be understood to mean that there is an absence of active components in the recirculation passage. An active component may be understood to refer to a component that receives a source of power that the component uses to perform a function.

[0041] The second end opening may define a minimum axial width of the annular channel.

[0042] Where the second end opening defines a minimum axial width of the annular channel, flow of fluid is encouraged through the axial channel from the first end opening towards the second end opening, while restricting flow in the opposite direction.

[0043] The housing may comprise a main body. The main body may define at least part of the inlet passage, at least part of the recirculation passage, at least part of the wheel chamber and at least part of the outlet. The housing may comprise an insert. The insert may be releasably couplable to the main body. The insert may define at least part of the axially extending wall and at least part of the annular channel when coupled to the main body.

[0044] Where the axial wall is defined at least in part by the insert, manufacture of the housing is more efficient. This is because the faces that define the annular channel are more accessible prior to insertion of the insert. The improved access provides more flexibility in the geometry of the faces because it would not be possible to implement certain geometries due to access requirements.

[0045] Furthermore, where the axially extending wall is provided as an insert, the face of the insert that defines at least part of the annular channel can be machined to varying geometries. This allows for the geometry of the annular channel to be tailored to a variety of applications.

[0046] In a second aspect of the invention there is provided a centrifugal compressor comprising the centrifugal compressor housing of the first aspect of the invention.

[0047] In a third aspect of the invention there is provided a turbomachine comprising a compressor housing according to the first aspect of the invention and a bearing housing coupled to the compressor housing.

[0048] The turbomachine may be an e-machine. An e-machine may be understood to refer to a turbomachine that includes an electric motor that drives the compressor impeller. The electric motor may be the sole driver of the compressor impeller, or the compressor may also be driven by a turbine rotor. The turbine rotor may be disposed in a turbine housing that is coupled to an opposing side of the bearing housing to the compressor housing.

[0049] In a fourth aspect of the invention there is provided a turbomachine comprising a turbine, a compressor housing according to the first aspect of the invention, and a bearing housing disposed between the turbine and the compressor housing.

[0050] Features disclosed in relation to one aspect of the invention may be combined with any other aspect of the invention.Brief Description of the Drawings

[0051] Embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings, in which:

[0052] Figure 1 shows a cross-sectional view of a turbocharger according to an embodiment of the present invention;

[0053] Figure 2 shows a cross-sectional view of a centrifugal compressor housing according to an embodiment of the present invention;

[0054] Figure 3 shows a detail view of the compressor housing of Figure 2;

[0055] Figure 4 shows a further cross-sectional view of the compressor housing of Figure 2; and

[0056] Figure 5 shows a further embodiment of a centrifugal compressor housing.Detailed Description

[0057] Figure 1 shows a turbocharger 2. The turbocharger 2 comprises a turbine 4 joined to a compressor 6 via a bearing housing 8. The compressor 6 is a centrifugal compressor. The turbine 4 comprises a turbine housing 10 and a turbine impeller 12. The turbine impeller 12 is disposed in a turbine wheel chamber 13. Similarly, the compressor 6 comprises a compressor housing 14 and a compressor impeller 16. The compressor impeller 16 is disposed in a compressor wheel chamber 17. The turbine impeller 12 and compressor impeller 16 are mounted on opposite ends of a shaft 18 which is supported on a bearing assembly 20 that is disposed within the bearing housing 8.

[0058] The turbine housing 10 is provided with an exhaust gas inlet (not visible in Figure 1 -it is out of the plane of the cross-section) and an exhaust gas outlet 22. The exhaust gas inlet directs incoming exhaust gas to an annular inlet volute 24 surrounding the turbine impeller 12. The exhaust gas flows through the turbine 4 and out of the exhaust gas outlet 24 via a circular outlet opening which is co-axial with the turbine impeller 12. Rotation of the turbine impeller 12 rotates the compressor impeller 16 which draws in air through an inlet opening 25 and an inlet passage 26 and delivers compressed air to the engine intake via an outlet passage 28 in the form of an annular outlet volute. The turbine impeller 12, the shaft 18 and the compressor impeller 16 are co-axial and rotate about a turbocharger axis 30.

[0059] The bearing housing 8 provides a lubricating system for the turbocharger 2. The bearing housing 8 includes a series of channels 32 (only one of which is labelled in Figure 1) through which oil is supplied to the bearing assembly 20. The channels 36 receive oil from an engine oil circuit (not shown) . The bearing housing 8 also includes a turbine seal assembly 38 and a compressor seal assembly 40.

[0060] Figure 2 shows a cross-sectional view of the compressor housing 14. The compressor housing 14 comprises a main body 15. The main body 15 defines, at least in part, the inlet passage 26, the wheel chamber 17, the outlet passage 28. The inlet opening 25, and in part the inlet passage 26, are defined by an outer wall 42 of the compressor housing 2. The outer wall 42 of the compressor housing 2 is an annular wall. The inlet passage 26 defines a central axis 44. When the compressor housing 14 is assembled into a turbocharger, the central axis 44 is co-incident with the turbocharger axis of the turbocharger.

[0061] The inlet passage 26 is also defined in part by an axially extending wall 46. The axially extending wall 46 encircles the central axis 44. The axially extending wall 46 may therefore be referred to as an axially extending annular wall. The axially extending wall 46 is defined by the main body 15. That is to say, the axially extending wall 46 is integrally formed with the main body 15. Referring to Figure 4, which shows a further cross-sectional view of the compressor housing 14. The cross-section of Figure 4 extends perpendicular to the central axis, which extends into the page of Figure 4. A plurality of struts 47 (only one of which is labelled in Figure 4) extend between the axially extending wall 46 and the outer wall 42 of the compressor housing 14. The struts 47 secure the axially extending wall 46 to the outer wall 42. The struts 47 are integrally formed with the main body 15 of the compressor housing 14. In some embodiments, such as the one shown in Figure 5, the axially extending wall 46 may be separately formed from the main body 15 of the compressor housing 14. Where the axially extending wall 46 is separately formed from the main body 15 of the compressor housing 14, the axially extending wall 46 is provided as an insert 49. All features disclosed in relation to the other embodiment of the invention apply to embodiments in which the axially extending wall is provided as an insert 49. The plurality of struts (not visible in Figure 5) may be formed as part of the insert. The insert 49 may be secured to the main body 15 via a press fit. In the embodiment shown in Figure 5, the insert 49 is also secured to the housing via a plurality of pins 51 (only one of which is visible) . The plurality of pins 49 extend through the outer wall 42 of the compressor housing 14 and into the insert 49. In some embodiments, the insert 49 may be secured via a circlip that is received by a groove in the outer wall 42 of the compressor housing 14.

[0062] Referring back to Figure 2, the wheel chamber 17 is in fluid communication with the inlet passage 26. The wheel chamber 17 may be said to be downstream of the inlet passage 26. Here and throughout this document, downstream refers to the direction of the bulk flow of fluid during normal operation of the compressor. In addition, here and throughout this document, upstream refers to a direction that is opposite to the direction of the bulk flow of fluid during normal operation of the compressor.

[0063] The wheel chamber 17 is defined in part by the axially extending wall 46. The outlet passage 28 is in fluid communication with the wheel chamber 17. The outlet passage 28 is in the form of a volute that extends about the central axis 44.

[0064] The compressor housing 14 further comprises a recirculation passage 50. The recirculation passage 50 is defined at least in part by the main body 15 of the compressor housing 14. The recirculation passage 50 is defined in part by the axially extending wall 46. The recirculation passage 50 is defined between the axially extending wall 46 and the outer wall 42 of the compressor housing 14. The recirculation passage 50 extends about the central axis 44. The recirculation passage 50 is annular. The recirculation passage 50 allows fluid to flow from the wheel chamber 17 to the inlet passage 26 in a region adjacent the inlet opening 25. The recirculation passage 50 also allows flow in the opposite direction, from the inlet passage 26 in the region adjacent the inlet opening 25 to the wheel chamber 17.

[0065] The compressor housing 14 further comprises an annular channel 52. The annular channel 52 extends through the axially extending wall 46. The annular channel 52 extends around the central axis 44. The annular channel 52 fluidly links the wheel chamber 17 to the recirculation passage 50. The recirculation passage 50 fluidly links the annular channel 52 and the inlet passage 26. The annular channel 52 extends from the wheel chamber 17 to the recirculation passage 50.

[0066] The recirculation passage 50 is a passive passage. The term ‘passive’ in relation to the recirculation passage 50 may be understood to mean that it is only the pressure difference between the wheel chamber 17 and the recirculation passage 50 that drives the flow of fluid from the wheel chamber 17 and into the recirculation passage 50, or vice versa. The recirculation passage 50 being passive may also be understood to mean that there is an absence of active components in the recirculation passage 50. An active component may be understood to refer to a component that that receives a source of power that the component uses to perform a function.

[0067] Figure 3 shows a detailed view of the recirculation passage 50 and the annular channel 52. The annular channel 52 comprises a first end opening 54 and a second end opening 56. The first end opening 54 is disposed radially inward, i.e. closer to the central axis (not visible in Figure 3) , of the second end opening 56. A circumferential axial area of the first end opening 54 is greater than a circumferential axial area of the second end opening 56. Preferably, the circumferential axial area of the first end opening 54 is at least 25%larger than and / or up to 100%larger than (i.e., twice the size of) the circumferential axial area 56 of the second end opening 56. However, the circumferential axial area of the first end opening 54 may be any magnitude greater than the circumferential axial area of the second end opening 56. For example, the circumferential axial area of the first end 58 opening may be up to 75%larger than the circumferential axial area of the second end opening 60. The circumferential axial area of the first end opening 58 may be up to 60%larger than the circumferential axial area of the second end opening 60. The circumferential axial area of the first end opening 58 may be at least 50%larger than the circumferential axial area of the second end opening 60. The circumferential axial area of the first end opening 58 may be at least 25%or 50%larger than the circumferential axial area of the second end opening 60 and / or up to 75%or 100%larger than the circumferential axial area of the second end opening 60. In some embodiments, the circumferential axial area of the first end opening 54 may be smaller than that of the second end opening 56.

[0068] The recirculation passage 50 and the annular channel 52 together form a map width enhancement (MWE) structure 53. In operation, the MWE structure 53 allows additional air to be drawn into the compressor under high flow (near choke) conditions. At lower flow rates and, in particular, as the compressor approaches surge, the MWE structure 53 allows the flow to reverse and to be re-circulated to the intake, thus delaying surge. The MWE structure 53 stabilises the performance of the compressor increasing the maximum flow capacity and improving the surge margin, i.e. decreasing the flow at which the compressor surges, so that the range of engine speed over which the compressor can operate in a stable manner is increased. A given compressor can thus be used with engines with a wider speed range. This is known as increasing the width of the compressor "map" , which is a plot of the compressor characteristic.

[0069] The annular channel 52 defines a first sidewall 58 and a second sidewall 60. The first sidewall 58 comprises a chamfered portion 59 that adjoins the first end opening 54. The second sidewall 60 comprises a chamfered portion 61 that adjoins the first end opening 54. The first sidewall 58 comprises a primary portion 63. The primary portion 63 adjoins the chamfered portion 59. However, in some, non-depicted, embodiments, the primary portion 63 may directly adjoin the first end opening 54. The primary portion 63 adjoins the second end opening 56. However, in some, non-depicted, embodiments, discussed in more detail below, the primary portion 63 may adjoin a chamfered or radiused portion that may adjoin the second end opening 56. In some, non-depicted, embodiments, the primary portion 63 of the first sidewall 58 may be separated from the first end opening 54 and / or from the second end opening 56 by multiple chamfered or radiused portions. The second sidewall 60 comprises a primary portion 65. The primary portion 65 adjoins the chamfered portion 61. However, in some, non-depicted, embodiments, the primary portion 65 may directly adjoin the first end opening 54. The primary portion 65 adjoins the second end opening 56. However, in some, non-depicted, embodiments, discussed in more detail below, the primary portion 65 may adjoin a chamfered or radiused portion that may adjoin the second end opening 56. In some, non-depicted, embodiments, the primary portion 65 of the second sidewall 60 may be separated from the first end opening 54 and / or from the second end opening 56 by multiple chamfered or radiused portions.

[0070] An axial width of the annular channel 52 at any radial position along the annular channel 52 may be defined as the distance, in a direction that is parallel to the central axis (not visible in Figure 3) , from the first sidewall 58 to the second sidewall 60. The axial width of annular channel 52 converges from the first end opening 54. That is to say, the axial width of the annular channel reduces from the first end opening 54 to a position radially adjacent (i.e., adjoining) the first end opening 54. This encourages flow from the wheel chamber 17, to the intake, via the recirculation passage 50. Encouraging flow in this way advantageously improves the surge margin of the compressor.

[0071] The first sidewall 58 of the annular channel 52 is angled with respect to the radial direction. The second sidewall 60 of the annular channel 52 is also angled with respect to the radial direction. An angle between the first sidewall 58 and the radial direction refers to an angle between the primary portion 63 of the first sidewall 58 and the radial direction. An angle between the second sidewall 60 and the radial direction refers to an angle between the primary portion 65 of the second sidewall 60 and the radial direction. The angle between the first sidewall 58, in particular and the radial direction is less than the angle between the second sidewall 60 and the radial direction. The angle between the first sidewall 58 and the radial direction may be at least 10° and / or up to 40°. The angle between the second sidewall 60 and the radial direction may be at least 30° and / or up to 60°. In some embodiments, the angle between the second sidewall 60 and the radial direction may be at least 30° and / or up to 45°. In some, non-depicted, embodiments, one of the first sidewall 58 and the second sidewall 60 may be parallel to the radial direction. An angle between the first sidewall 58 and the second sidewall 60 is at least 10° and / or up to 30°.

[0072] The axial width of the annular channel 52 at the first end opening 54 is greater than at the second end opening 56. In the depicted embodiment, the axial width of the annular channel 52 converges in a generally linear manner from the first end opening 54 to the second end opening 56. The axial width of the annular channel 52 converges at two rates. A first rate in the region of the chamfered portions 59, 61, and a second rate between the chamfered portions 59, 61 and the second end opening 56. However, in other non-depicted embodiments, the rate of convergence may be constant from the first end opening 54 to the second end opening 56.

[0073] In other, non-depicted, embodiments, the geometry of the first sidewall and of the second sidewall may take other forms. Some example alternative geometries follow. The first sidewall may comprise a chamfered portion that adjoins the second end opening. The second sidewall may comprise a chamfered portion that adjoins the second end opening. In some embodiments, the convergence of the axial width of at least part or all of the annular channel from the first end opening to the second end opening need not be linear. For example, the first sidewall may comprise a radiused portion that adjoins the first end opening. The first sidewall may comprise a radiused portion that adjoins the second end opening. The second sidewall may comprise a radiused portion that adjoins the first end opening. The second sidewall may comprise a radiused portion that adjoins the second end opening. The first sidewall and the second sidewall may comprise any combination of chamfered and / or radiused portions that adjoin the first end opening and the second end opening. For example, the first sidewall may comprise a radiused portion that adjoins the first end opening and a chamfered portion that adjoins the second end opening while the second sidewall may comprise a chamfered portion that adjoins the first end opening and a radiused portion that adjoins the second end opening. Furthermore, the entirety of the first and / or second sidewalls may be defined entirely by one or more radiused portions. Where the first and / or second sidewalls are defined by multiple radiused portions, each radiused portion of the respective sidewall may extend tangentially from an adjacent radiused portion.

[0074] The annular channel 52 defines a constricted portion 62. The constricted portion 62 defines a minimum axial width of the annular channel 52. In the present embodiment, the constricted portion 62 is disposed at the second end opening 56. The second end opening 56 defines a minimum axial width of the annular channel 52. However, in other, non-depicted embodiments, the constricted portion 62 may be disposed at any point along the annular channel 52. For example, the constricted portion 62 may be disposed at a mid-point in the radial direction between the first end opening 54 and the second end opening 56. In some embodiments, the constricted portion 62 may be defined by a portion of the annular channel 52 that is of constant axial width. The annular channel 52 defines a radial length. The radial length of the annular channel is the distance, in the radial direction, from the first end opening 54 to the second end opening 56. The radial distance from the first end opening 54 to the constricted portion 62 is at least 25%and / or up to 100%of the radial length of the annular channel 52. Since the constricted portion 62 of the present embodiment is disposed at the second end opening 56, the distance from the first end opening 54 to the constricted portion 62 is 100%of the radial length of the annular channel 52.

[0075] Although the above description has been with reference to a turbocharger, the present invention is applicable to any type of turbomachine. For example, the present invention may be applied to an electric turbocharger, or a supercharger.

[0076] While specific embodiments of the invention have been described above, it will be appreciated that the invention may be practiced otherwise than as described. The descriptions above are intended to be illustrative, not limiting. Thus, it will be apparent to one skilled in the art that modifications may be made to the invention as described without departing from the scope of the claims set out below.

Claims

1.A centrifugal compressor housing comprising:an inlet passage configured to receive intake fluid, the inlet passage having an inlet opening and defining a central axis;a wheel chamber in fluid communication with the inlet passage and configured to receive a compressor wheel;an axially extending wall that defines at least part of the inlet passage and at least part of the wheel chamber;a recirculation passage that is defined between the axially extending wall and an outer wall of the housing;an annular channel through the axially extending wall, extending around the central axis, the channel fluidly linking the wheel chamber to the recirculation passage, the channel defining a first end opening and a second end opening, the first end opening being disposed radially inward of the second end opening, wherein an axial width of the channel converges from the first end opening, wherein the recirculation passage fluidly links the annular channel and the inlet passage; andan outlet passage in fluid communication with the wheel chamber.2.The centrifugal compressor housing of claim 1, wherein a circumferential axial area of the first end opening is greater than a circumferential axial area of the second end opening.3.The centrifugal compressor housing of claim 1 or claim 2, wherein the circumferential axial area of the first end opening is at least 25%larger and / or up to 100%larger than the circumferential axial area of the second end opening.4.The centrifugal compressor housing of any preceding claim, wherein the channel defines a constricted portion that is disposed radially outwards of the first end opening.5.The centrifugal compressor housing of claim 4, wherein the annular channel defines a radial length, and wherein a radial distance from the first end opening to the constricted portion is at least 25%and / or up to 100%of the radial length of the annular channel.6.The centrifugal compressor housing of any preceding claim, wherein the annular channel is defined by a first sidewall and a second sidewall, the first sidewall being axially closer to the inlet opening than the second sidewall.7.The centrifugal compressor housing of claim 6, wherein an angle between the first sidewall and the second side wall is at least 10 degrees and / or up to 30 degrees.8.The centrifugal compressor housing of claim 6 or claim 7, wherein the first sidewall and / or second sidewall comprises a chamfered portion that adjoins the first end opening.9.The centrifugal compressor housing of any of claims 6 to 8, wherein the first sidewall and / or second sidewall comprises a chamfered portion that adjoins the second end opening.10.The centrifugal compressor housing of any of claims 6 to 9, wherein the first and / or second sidewall comprises a radiused portion that adjoins the first end opening.11.The centrifugal compressor housing of any of claims 6 to 10, wherein the first and / or second sidewall comprises a radiused portion that adjoins the second end opening.12.The centrifugal compressor housing of any of claims 1 to 9, wherein the axial width of the channel converges in a generally linear manner from the first end opening to the second end opening.13.The centrifugal compressor housing of any of claims 6 to 10, wherein an angle between the first sidewall and the radial direction is less than an angle between the second sidewall and the radial direction.14.The centrifugal compressor housing of any of claims 6 to 13, wherein the angle between the first sidewall and the radial direction is at least 10 degrees and / or up to 40 degrees, and / or wherein the angle between the second sidewall and the radial direction is at least 30 degrees and / or up to 60 degrees.15.The centrifugal compressor housing of any preceding claim, wherein the recirculation passage is a passive passage.16.The centrifugal compressor housing of any preceding claim, wherein the second end opening defines a minimum axial width of the annular channel.17.The centrifugal compressor housing of any preceding claim, wherein the housing comprises:a main body which defines at least part of the inlet passage, at least part of the recirculation passage, at least part of the wheel chamber and at least part of the outlet; andan insert that is releasably couplable to the main body, the insert defining at least part of the axially extending wall and at least part of the annular channel when coupled to the main body.18.A centrifugal compressor comprising the centrifugal compressor housing of any preceding claim.19.A turbomachine comprising:a compressor housing according to any of claims 1 to 17; anda bearing housing coupled to the compressor housing.20.A turbomachine comprising:a turbine;a compressor housing according to any of claims 1 to 17; anda bearing housing disposed between the turbine and the compressor housing.

Images