CN103148021B - 具有进口导叶的离心压气机及涡轮增压器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有进口导叶的离心压气机及涡轮增压器。其中离心压气机包括：蜗壳，蜗壳内限定出进气通道、叶轮安装空间和出气通道，叶轮安装空间分别与进气通道和出气通道连通，其中进气通道具有进气口且出气通道具有出气口；叶轮，叶轮绕着旋转轴可旋转地设在叶轮安装空间内，叶轮具有多个叶片；以及导叶，导叶设在进气通道的周壁上。根据本发明的离心压气机，通过设置导叶，从而减小了流体例如空气在进气通道中的周向速度，使叶片叶尖处进气更加均匀，减小了周向速度的突变，使得该叶片叶尖区域的熵增大幅度减小，进而提高了离心压气机的性能，特别是对在小流量工况下的性能的提升尤为显著。

Description

具有进口导叶的离心压气机及涡轮增压器

技术领域

本发明涉及叶轮机械技术领域，尤其是涉及一种离心压气机及涡轮增压器。

背景技术

叶轮式压气机可以分为轴流压气机和离心压气机两种基本类型。轴流式压气机的形状及流动特点适于用在多级压缩系统中。离心式压气机相对于多级轴流压气机结构简单，重量体积都较小，并且能在较宽的运行范围内保持较高的效率，在车、船、部分工业压气机和航空压气机等领域都有广泛运用。

研究表明，现有离心压气机工作在较小流量，靠近喘振点时，在叶片之前的进气口，中心处气体周向速度较小；而靠近轮盖处具有较大的周向速度，导致压气机叶尖处的周向速度突变较大，造成较大的损失，降低了压气机性能。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种离心压气机，该离心压气机可改善叶片叶尖处的气流，使叶尖处的气流更加均匀，提高了离心压气机的工作效率和稳定工作范围。

本发明的另一个目的在于提出一种具有该离心压气机的涡轮增压器。

根据本发明的一个方面，提出了一种心压气机，包括：蜗壳，所述蜗壳内限定出进气通道、叶轮安装空间和出气通道，所述叶轮安装空间分别与所述进气通道和所述出气通道连通，其中所述进气通道具有进气口且所述出气通道具有出气口；叶轮，所述叶轮绕着旋转轴可旋转地设在所述叶轮安装空间内，所述叶轮具有多个叶片；以及导叶，所述导叶设在所述进气通道的周壁上。

根据本发明的离心压气机，通过设置导叶，从而减小了流体例如空气在进气通道中的周向速度，使叶片叶尖处进气更加均匀，减小了周向速度的突变，使得该叶片叶尖区域的熵增大幅度减小，进而提高了离心压气机的性能，特别是对在小流量工况下的性能的提升尤为显著。

另外，根据本发明的离心压气机，还可以具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述导叶的高度为a，所述叶片的叶尖高度为h，其中0.02≤a/h≤0.2。

这样，导叶的高度适宜，可以进一步减小流体例如空气在进气通道中的周向速度，使得叶片叶尖处进气更加均匀，减小了周向速度的突变，提高离心压气机的性能。

根据本发明的一个实施例，所述导叶与所述叶片的叶尖的距离为l，所述叶片的叶尖高度为h，其中0.3≤l/h≤0.9。

这样，导叶与叶片的距离适宜，从而可更进一步减小流体例如空气在进气通道中的周向速度，使得叶片叶尖处进气更加均匀，更好地减小了周向速度的突变，进而更进一步提高离心压气机的性能。

根据本发明的一个实施例，所述导叶为多个且沿周向彼此隔开。

根据本发明的一个实施例，所述多个导叶均匀分布。由此在周向上能够有效减少流体例如空气在进气通道中的周向速度，使叶尖处进气趋于均匀，对离心压气机性能的提升有较大的帮助。

根据本发明的一个实施例，所述导叶的数量不少于两个。

根据本发明的一个实施例，所述导叶一体地形成在所述进气通道的周壁上。

根据本发明的另一方面，提出了一种涡轮增压器，该涡轮增压器包括上述的离心压气机。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的离心压气机的局部示意图；

图2是沿图1中A-A的剖视图；

图3是导叶与叶片的示意图。

附图标记说明：

1：蜗壳；11：进气通道；111：进气口；12：叶轮安装空间；13：出气通道；14：扩压器；

2：叶轮；21：叶片；211：叶尖；

3：导叶；

4：旋转轴。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参考图1-图3描述根据本发明实施例的离心压气机。需要说明的是，在本发明的描述中，将绕旋转轴4的方向称为周向，将与旋转轴4平行的方向称为轴向。

根据本发明一个实施例的离心压气机，包括蜗壳1、叶轮2和导叶3。

蜗壳1内限定出进气通道11、叶轮安装空间12和出气通道13，叶轮安装空间12分别与进气通道11和出气通道13连通，其中进气通道11具有进气口111且出气通道13就有出气口。叶轮2绕着旋转轴4可旋转地设在叶轮安装空间12内，叶轮2具有多个叶片21，每个叶片21均具有叶尖211，如图1所示。

可以理解的是，蜗壳1和叶轮2都已为现有技术，且为本领域的技术人员所熟知，因此这里对于蜗壳1和叶轮2的具体结构不作详细说明。

如图1所示，流体例如空气可从进气口111沿着进风方向（图1和图3中箭头方向）进入到进气通道11内。然后在叶片21的导流下，经过叶轮安装空间12后进入扩压器14内，然后从扩压器14流入出气通道13，最终从出气口流出蜗壳1。

如图1和图2所示，导叶3设在进气通道11的周壁上，换言之，导叶3在轴向上设置在位于进气口111和叶尖211之间的蜗壳部分的内壁上。

根据本发明实施例的离心压气机，通过设置导叶3，从而减小了流体例如空气在进气通道11中的周向速度，使叶片21叶尖211处进气更加均匀，减小了周向速度的突变，使得该叶片21叶尖211区域的熵增大幅度减小，进而提高了离心压气机的性能，特别是对在小流量工况下的性能的提升尤为显著。

根据本发明的一个实施例，如图3所示，导叶3的高度为a，具体地说，导叶3相对进气通道11的周壁的高度（即凸出该周壁的高度）为a。叶片21的叶尖211高度为h，如图3所示，其中0.02≤a/h≤0.2。可选地，a/h=0.6。

这样，导叶3的高度适宜，可以进一步减小流体例如空气在进气通道11中的周向速度，使得叶片21叶尖211处进气更加均匀，减小了周向速度的突变，提高离心压气机的性能。

根据本发明的一个实施例，导叶3与叶片21的叶尖211的距离为l，具体地说，如图3所示，导叶3的后缘（在进风方向上）与叶尖211在轴向上的距离为l，叶片21的叶尖211高度为h，其中0.3≤l/h≤0.9。

这样，导叶3与叶片21的距离适宜，从而可更进一步减小流体例如空气在进气通道11中的周向速度，使得叶片21叶尖211处进气更加均匀，更好地减小了周向速度的突变，进而更进一步提高离心压气机的性能。

如图2所示，导叶3为多个且沿周向彼此隔开。进一步地，多个导叶3均匀分布，由此在周向上能够有效减少流体例如空气在进气通道11中的周向速度，使叶尖211处进气趋于均匀，对离心压气机性能的提升有较大的帮助。

优选地，导叶3的数量不少于两个。

可选地，多个导叶3和多个叶片21在周向上是交错分布的。需要说明的是，这里多个导叶3和多个叶片21交错分布应当理解为在离心压气机停止工作后叶轮2静止时，从进气口111沿着轴向方向向着蜗壳1内部看，每两个叶片21之间都可以设置有一个导叶3。

导叶3与蜗壳1的装配方式有多种。例如优选地，在本发明的一个实施例中，导叶3一体地形成在进气通道11的周壁上，也就是说，导叶3与蜗壳1整体加工制造，例如一体铸造而成，这样可以提高导叶3的强度。

当然，本发明不限于此，在本发明的另一个实施例中，导叶3也可单独加工制造，然后可通过焊接的方式焊接至蜗壳1，当然也可通过螺栓可拆卸地固定在蜗壳1上。

整体而言，本发明是基于对离心压气机流动的深入研究，通过在叶尖211前缘设置导叶3用于减小进气通道11中流体的周向速度，从而使得叶尖211处进气更加均匀，减小了周向速度的突变，进而提高了离心压气机的性能。而且，本发明的离心压气机易于实施，可在普通离心压气机的基础之上加装导叶3即可，具有良好的推广作用。

根据本发明实施例的涡轮增压器，包括根据本发明上述实施例中描述的离心压气机。

可以理解的是，根据本发明实施例的涡轮增压器的其它构成例如涡轮机等均已为现有技术，且为本领域的技术人员所熟知，这里不再详细说明。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种离心压气机，其特征在于，包括：

蜗壳，所述蜗壳内限定出进气通道、叶轮安装空间和出气通道，所述叶轮安装空间分别与所述进气通道和所述出气通道连通，其中所述进气通道具有进气口且所述出气通道具有出气口；

叶轮，所述叶轮绕着旋转轴可旋转地设在所述叶轮安装空间内，所述叶轮具有多个叶片；以及

导叶，所述导叶设在所述进气通道的周壁上；

所述导叶的高度为a，所述叶片的叶尖高度为h，其中0.02≤a/h≤0.2；

所述导叶与所述叶片的叶尖的距离为l，所述叶片的叶尖高度为h，其中0.3≤l/h≤0.9。

2.根据权利要求1所述的离心压气机，其特征在于，所述导叶为多个且沿周向彼此隔开。

3.根据权利要求1所述的离心压气机，其特征在于，所述导叶为多个且在所述进气通道的周壁上均匀分布。

4.根据权利要求1所述的离心压气机，其特征在于，所述导叶的数量不少于两个。

5.根据权利要求1所述的离心压气机，其特征在于，所述导叶一体地形成在所述进气通道的周壁上。

6.一种涡轮增压器，其特征在于，包括根据权利要求1-5中任一项所述的离心压气机。