CN102734202A - 一种快速评估废气涡轮增压器离心压气机性能的实验装置 - Google Patents

一种快速评估废气涡轮增压器离心压气机性能的实验装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种快速评估废气涡轮增压器离心压气机性能的实验装置，由出口管（7）、背盘（8）、轮盖流面件（9）、蜗壳流道（10）、基础壳体（11）和进口法兰（12）六个部分组成，其中轮盖流面件（9）和蜗壳流道（10）是两大关键部件；出口管（7）位于基础壳体（11）的一个壁面上，其他部件由上至下依次重叠固定连接；轮盖流面件（9）的为车削和铣削完成的高强度钢材料；蜗壳流道（10）的为树脂快速成型，壁面厚度为常规压气机蜗壳的3～5倍；其他部件为浇铸和数控加工完成的金属件。本发明能够快速评估涡轮增压器离心压气机性能，可实现各参数的模块组合和单个部件的快速加工、更换，加工周期较短，结构简单，安装连接方便。

Description

一种快速评估废气涡轮增压器离心压气机性能的实验装置
技术领域
本发明属于涡轮增压器技术领域，具体涉及一种快速评估废气涡轮增压器离心压气机性能的实验装置。
背景技术
废气涡轮增压器不仅能够大大改善发动机高速工况的性能，提高功率、降低油耗，还可以减少单位功率质量，缩小外形尺寸，并且能够有效降低排放污染，在高原地区还具有功率补偿作用。
一般情况下，废气涡轮增压器的压气机是离心式结构，由压气机叶轮、扩压器和蜗壳三部分组成，其中，扩压器是由蜗壳圆弧面及背盘壁面围成的。压气机叶轮高速旋转，新鲜空气在离心力的作用下被压缩后进入扩压器，扩压器将空气的动能转换成压力能，提高空气的静压，再由蜗壳将增压空气输送到发动机进气管或中冷器中去。
压比、效率和流量范围是压气机气动性能的重要指标，压气机三部分的匹配和叶轮形状及叶轮与蜗壳之间的间隙、扩压器直径和宽度、蜗壳通道截面形状以及A/R值等参数，直接影响压气机气动性能的变化。
在压气机气动设计中，利用气动计算确定压气机结构，再通过实物气动性能实验最终确定压气机的性能指标。常规的压气机叶轮、蜗壳采用铝合金铸造和机械加工成型，由于铸造工艺环节时间较长，严重影响了压气机设计周期，同时也制约了压气机的设计方案数目和优化。
常规的压气机气动性能实验时间很短，对测试件的耐久性要求不高，采用快速成型和数控加工的工艺手段，替代铸造环节，可以大幅度缩短测试件的加工周期，实现快速评估涡轮增压器离心压气机性能的目的。
发明内容
本发明就是为了解决常规压气机加工周期过长、影响压气机实验和设计进度的问题，从而提出的一种快速评估废气涡轮增压器离心压气机性能的实验装置。
本发明的技术方案：
一种快速评估废气涡轮增压器离心压气机性能的实验装置，由出口管、背盘（原增压器部分）、轮盖流面件、蜗壳流道、基础壳体和进口法兰六个部分组成常规的压气机蜗壳，其中轮盖流面件和蜗壳流道是两大关键部件；
背盘、轮盖流面件、蜗壳流道、基础壳体、进口法兰，由上至下依次重叠固定连接，而出口管位于基础壳体的一个壁面上；轮盖流面件的加工方法为车削和铣削，材料可为强度更好的钢材料；蜗壳流道的加工方法为树脂快速成型技术，壁面厚度为常规压气机蜗壳壁厚的3～5倍；其他部件的加工方法为浇铸和数控加工，材料均为金属件；
基础壳体与实验室台架连接；基础壳体的4个壁面上分别设有一个推压板，每个推压板设有两根螺栓，并通过螺母与基础壳体固定连接；基础壳体的4个壁面分别设有2根加强筋；轮盖流面件位于蜗壳流道上，蜗壳流道位于基础壳体上，三者通过螺栓压紧并固定连接；蜗壳流道位于基础壳体上，二者通过推压板固定连接；进口法兰均匀设有8根螺栓，通过其中的4根螺栓与基础壳体连接，通过其余4根螺栓与试验台架管路法兰连接；出口管位于基础壳体的一个壁面上，二者通过螺栓固定连接；出口管和基础壳体位于试验台架管路上，通过螺栓固定连接；背盘位于轮盖流面件上，二者通过压板固定连接；进口法兰与蜗壳流道之间的密封、轮盖流面件与蜗壳流道之间的密封、出口管与蜗壳流道之间的密封，均为台阶密封；该装置各部分以背盘加工面为同一基准；轮盖流面件与背盘同轴度，并有一定轴向、径向间隙。
本发明的有益效果：
1.本发明可与原增压器装配进行试验，可以在原涡轮增压器上实现压气机结构模块化；
2.本发明根据压气机各个部分的结构特点将压气机结构进行模块化设计，可实现各参数的模块组合，能够快速评估涡轮增压器离心压气机性能，也可应用于多方案优选设计；
3.当轮盖流面件或蜗壳流道两大关键部件的结构尺寸参数发生变化时，如旁通进气槽的宽度、蜗壳通道截面面积、通道形状及收缩率、扩压器高度及宽度、随叶轮外弧变化的扩压器圆弧部分、R及A/R等发生变化时，都可以采用快速成型和数控加工的工艺手段替代铸造环节来缩短加工周期，将加工周期由3个月缩短为1周，实现单个部件的快速加工、更换，整个装置加工周期较短，结构简单，安装连接方便。
附图说明
图1为常规涡轮增压器离心压气机结构及影响气动性能参数示意图；
图2为本发明结构示意图；
图3为本发明的各部件联接示意图；
图4为本发明另一幅各部件联接示意图；
图5为本发明的影响气动性能参数变化示意图；
图6为本发明的密封示意图；
图7为本发明另一幅密封示意图；
图8为图7中沿AA剖面图。
附图各标记分别表示。
1-蜗壳
2-蜗壳通道截面形状
3-背盘
4-蜗壳圆弧面
5-叶轮与蜗壳之间的间隙
6-压气机叶轮
7-出口管
8-背盘
9-轮盖流面件
10-蜗壳流道
11-基础壳体
12-进口法兰
13-螺栓
14-螺栓
15-螺栓
16-压板
17-推压板
18-螺栓2根
19-螺母
20-加强筋2根
21-螺栓4根
22-螺栓4根
23-旁通进气槽的宽度
24-蜗壳通道截面面积
25-通道形状及收缩率
26-扩压器高度及宽度
27-随叶轮外弧变化的扩压器圆弧部分
28-R
29-台阶
30-台阶
31-台阶
32-台阶。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步描述：
一种快速评估废气涡轮增压器离心压气机性能的实验装置，由出口管、背盘（原增压器部分）、轮盖流面件、蜗壳流道、基础壳体和进口法兰六个部分组成常规的压气机蜗壳，其中轮盖流面件和蜗壳流道是两大关键部件；
背盘、轮盖流面件、蜗壳流道、基础壳体、进口法兰，由上至下依次重叠固定连接，而出口管位于基础壳体的一个壁面上；轮盖流面件的加工方法为车削和铣削，材料可为强度更好的钢材料；蜗壳流道的加工方法为树脂快速成型技术，壁面厚度为常规压气机蜗壳壁厚的3～5倍；其他部件的加工方法为浇铸和数控加工，材料均为金属件；
基础壳体与实验室台架连接；基础壳体的4个壁面上分别设有一个推压板，每个推压板设有两根螺栓，并通过螺母与基础壳体固定连接；基础壳体的4个壁面分别设有2根加强筋；轮盖流面件位于蜗壳流道上，蜗壳流道位于基础壳体上，三者通过螺栓压紧并固定连接；蜗壳流道位于基础壳体上，二者通过推压板固定连接；进口法兰均匀设有8根螺栓，通过其中的4根螺栓与基础壳体连接，通过其余4根螺栓与试验台架管路法兰连接；出口管位于基础壳体的一个壁面上，二者通过螺栓固定连接；出口管和基础壳体位于试验台架管路上，通过螺栓固定连接；背盘位于轮盖流面件上，二者通过压板固定连接，将该装置与轴承体连接到一起；进口法兰与蜗壳流道之间的密封、轮盖流面件与蜗壳流道之间的密封、出口管与蜗壳流道之间的密封，均为台阶密封；为确保整套装置加工装配没有干涉，各部分采用同一基准，即以背盘加工面为基准，尤其是轮盖流面件，要保证与背盘的同轴度和轴向、径向间隙。
当轮盖流面件或蜗壳流道两大关键部件的结构尺寸参数发生变化时，如旁通进气槽的宽度、蜗壳通道截面面积、通道形状及收缩率、扩压器高度及宽度、随叶轮外弧变化的扩压器圆弧部分、R及A/R等发生变化，可以进行单个部件的快速加工，实现各参数的模块组合，也可应用于多方案优选设计；整个装置加工周期较短，结构简单，安装连接方便。

Claims (1)

1.一种快速评估废气涡轮增压器离心压气机性能的实验装置，由出口管（7）、背盘（8）、轮盖流面件（9）、蜗壳流道（10）、基础壳体（11）和进口法兰（12）组成，其特征在于，背盘（8）、轮盖流面件（9）、蜗壳流道（10）、基础壳体（11）、进口法兰（12）由上至下依次重叠固定连接，出口管（7）位于基础壳体（11）的一个壁面上；轮盖流面件（9）的加工方法为车削和铣削，材料为高强度钢材料；蜗壳流道（10）的加工方法为树脂快速成型技术，壁面厚度为常规压气机蜗壳壁厚的3～5倍；其他部件的加工方法为浇铸和数控加工，材料均为金属件；基础壳体（11）与实验室台架连接；基础壳体（11）的4个壁面上分别设有一个推压板（17），每个推压板（17）设有两根螺栓（18），并通过螺母（19）与基础壳体（11）固定连接；基础壳体（11）的4个壁面分别设有2根加强筋（20）；轮盖流面件（9）位于蜗壳流道（10）上，蜗壳流道（10）位于基础壳体（11）上，三者通过螺栓（15）压紧并固定连接；蜗壳流道（10）位于基础壳体（11）上，二者通过推压板（17）固定连接；进口法兰（12）均匀设有8根螺栓，通过其中的4根螺栓（22）与基础壳体（11）连接，通过其余4根螺栓（21）与试验台架管路法兰连接；出口管（7）位于基础壳体（11）的一个壁面上，二者通过螺栓（13）固定连接；出口管（7）和基础壳体（11）位于试验台架管路上，通过螺栓（14）固定连接；背盘（8）位于轮盖流面件（9）上，二者通过压板（16）固定连接；进口法兰（12）与蜗壳流道（10）之间的密封、轮盖流面件（9）与蜗壳流道（10）之间的密封、出口管（7）与蜗壳流道（10）之间的密封，均为台阶密封；所述装置各部分以背盘（8）加工面为同一基准；轮盖流面件（9）与背盘（8）同轴度，并有一定轴向、径向间隙。
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