CN104265687B - 一种涡轮增压器压气机机闸结构 - Google Patents

一种涡轮增压器压气机机闸结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种新型的涡轮增压器压气机机闸结构，包括机壳，所述机壳的主进气道周侧壁上开设有环形凹槽，所述环形凹槽内设置有径向环形挡板，所述主进气道外端部设置有轴向环形挡板，所述轴向环形挡板、径向环形挡板与环形凹槽周侧壁之间形成机闸腔体，所述径向环形挡板内侧壁与环形凹槽周侧壁之间均匀设置有多个圆弧形导叶片，所述多个圆弧形导叶片将机闸腔体分隔成多个弧形气体通道，所述径向环形挡板靠近叶轮的一端与主进气道侧壁之间设置有进气机闸通道，所述径向环形挡板远离叶轮的另一端与轴向环形挡板内侧壁之间形成出气机闸通道。本发明有效延迟了喘振极限的到来，提高压力机的工作稳定性。

Description

一种涡轮增压器压气机机闸结构
技术领域
本发明涉及一种涡轮增压器压气机机闸结构。
背景技术
涡轮增压技术作为一种利用发动机工作所产生的废气驱动压气机压缩空气，在对发动机提供相同燃油量的前提下，提高燃油的燃烧效率，使发动机具备更好的动力输出性能，且有效地降低由燃料燃烧不充分而造成的发动机尾气排放污染物，减小了大气污染。涡轮增压器被广泛地应用在汽车、农业机械和轮船等领域的发动机系统中，其需求量日益增加。涡轮增压器中的压气机性能最终决定着涡轮增压器整机的性能，成为涡轮增压器研究领域中的重点。涡轮增压器压气机的性能评价指标有：效率、压比和流量范围等，国内外许多学者针对各项性能指标进行深入的研究，主要方法包括喘振性能分析、压比特性曲线分析、效率特性曲线分析和内部流场分析。在涡轮增压器压气机的研究中，涡轮增压器压气机的稳定工作流量范围影响着涡轮增压器整体工作的稳定性，在涡轮增压器研究领域具有重要的研究意义。但是，当前对于涡轮增压器压气机流量范围的研究主要集中在对现有涡轮增压器的结构参数进行优化，并没有提出一种能够有效地改善涡轮增压器压气机喘振性能和稳定工作的流量范围的有效结构，因此很难很好地满足市场对涡轮增压器压气机在复杂工况下运行的要求。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、有效延迟喘振极限到来的新型的涡轮增压器压气机。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种涡轮增压器压气机机闸结构，包括机壳，所述机壳的主进气道周侧壁上开设有环形凹槽，所述环形凹槽内设置有径向环形挡板，所述主进气道外端部设置有轴向环形挡板，所述轴向环形挡板、径向环形挡板与环形凹槽周侧壁之间形成机闸腔体，所述径向环形挡板内侧壁与环形凹槽周侧壁之间均匀设置有多个圆弧形导叶片，所述多个圆弧形导叶片将机闸腔体分隔成多个弧形气体通道，所述径向环形挡板靠近叶轮的一端与主进气道侧壁之间设置有进气机闸通道，所述径向环形挡板远离叶轮的另一端与轴向环形挡板内侧壁之间形成出气机闸通道，所述导叶片数目为叶轮叶片数目的1～2倍，所述进气机闸通道、出气机闸通道的开口处于同一水平面上，所述进气机闸通道、出气机闸通道的宽度一致，其宽度均为3～4mm，所述圆弧形导叶片首末两端与进气机闸通道、出气机闸通道位于同一水平线上，所述机闸腔体的轴向距离为叶轮轴向距离1.2～1.3倍，所述机闸腔体的径向距离为主进气道径向距离的15%～20%，所述机壳、导叶片、径向环形挡板为一体铸造而成，所述轴向环形挡板焊接在机壳上。
进一步的，所述导叶片形状为1/4圆弧。
进一步的，所述导叶片厚度为1～2mm。
进一步的，所述导叶片首末两端连线与叶轮转轴夹角为200～500，其倾斜方向与叶轮中的叶片一致。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）本发明能够有效地改善压气机叶轮流场中的不稳定流动情况和出现的喘振现象，具有延迟压气机喘振极限到来和扩宽稳定工作流量范围的功能；（2）本发明使得压气机喘振极限流量降低10%～25%，流量宽度扩宽10%～30%；（3）本发明可以有效的控制叶轮流场中存在的分离流和叶顶隙中的逆流，能够改善压气机中的不稳定流动，能够有效地减小压气机因喘振而造成的疲劳受损，提高了涡轮增压器的使用寿命和各项性能指标；（4）本发明结构简单，易于铸造、加工和安装，很好地满足了市场对涡轮增压器动力性能和舒适性的要求，满足了车用涡轮增压器对多工况、宽流量范围的要求。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明实施例的使用状态剖视图。
图2为本发明实施例的俯视示意图。
图3为本发明实施例的机闸结构剖视图。
图4为本发明实施例的使用状态侧视图。
图5为本发明实施例的机闸结构侧视图。
图6为本发明实施例的机闸结构示意图。
图中：1-机壳，2-主进气道，3-环形凹槽，4-径向环形挡板，5-轴向环形挡板，6-机闸腔体，7-导叶片，8-气体通道，9-叶轮，10-进气机闸通道，11-出气机闸通道。
具体实施方式
如图1~2所示，一种涡轮增压器压气机机闸结构，包括机壳1，所述机壳1的主进气道2周侧壁上开设有环形凹槽3，所述环形凹槽3内设置有径向环形挡板4，所述主进气道2外端部设置有轴向环形挡板5，所述轴向环形挡板5、径向环形挡板4与环形凹槽3周侧壁之间形成机闸腔体6，所述径向环形挡板4内侧壁与环形凹槽3周侧壁之间均匀设置有多个圆弧形导叶片7，所述多个圆弧形导叶片7将机闸腔体6分隔成多个弧形气体通道8，所述径向环形挡板4靠近叶轮9的一端与主进气道2侧壁之间设置有进气机闸通道10，所述径向环形挡板4远离叶轮9的另一端与轴向环形挡板5内侧壁之间形成出气机闸通道11，所述导叶片7数目为叶轮9叶片数目的1～2倍；所述进气机闸通道10、出气机闸通道11的开口处于同一水平面上；所述进气机闸通道10、出气机闸通道11的宽度一致，其宽度均为3～4mm，所述圆弧形导叶片7首末两端与进气机闸通道10、出气机闸通道11位于同一水平线上，所述机闸腔体6的轴向距离为叶轮9轴向距离1.2～1.3倍，所述机闸腔体6的径向距离为主进气道2径向距离的15%～20%，所述机壳1、导叶片7、径向环形挡板4为一体铸造而成，将轴向环形挡板5压紧在主进气道2外端部。
在本实施例中，所述导叶片7形状为1/4圆弧；所述导叶片7厚度为1～2mm；所述导叶片7首末两端连线与叶轮9转轴夹角为200～500，其倾斜方向与叶轮9中的叶片一致。
本发明的工作过程如下：涡轮增压器压气机工作，当涡轮增压器压气机工作在喘振极限附近时，叶轮9流场中的部分高速旋转的气体从进气机闸通道10进入弧形气体通道8由出气机闸通道11再次进入主进气道2；进入机闸腔体6内的气体在圆弧形导叶片7的引导下合理地控制了机闸腔体6内气流的旋转动能，最后从出气机闸通道11重新回到主进气道2中，该过程使得压气机喘振极限流量降低10%～25%，流量宽度扩宽10%～30%；并且可以有效的控制叶轮9流场中存在的分离流和叶顶隙中的逆流，能够改善压气机中的不稳定流动，能够有效地减小压气机因喘振而造成的疲劳受损，提高了涡轮增压器的使用寿命和各项性能指标。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种涡轮增压器压气机机闸结构，包括机壳，其特征在于：所述机壳的主进气道周侧壁上开设有环形凹槽，所述环形凹槽内设置有径向环形挡板，所述主进气道外端部设置有轴向环形挡板，所述轴向环形挡板、径向环形挡板与环形凹槽周侧壁之间形成机闸腔体，所述径向环形挡板内侧壁与环形凹槽周侧壁之间均匀设置有多个圆弧形导叶片，所述多个圆弧形导叶片将机闸腔体分隔成多个弧形气体通道，所述径向环形挡板靠近叶轮的一端与主进气道侧壁之间设置有进气机闸通道，所述径向环形挡板远离叶轮的另一端与轴向环形挡板内侧壁之间形成出气机闸通道，所述导叶片数目为叶轮叶片数目的1～2倍，所述进气机闸通道、出气机闸通道的开口处于同一水平面上，所述进气机闸通道、出气机闸通道的宽度一致，其宽度均为3～4mm，所述圆弧形导叶片首末两端与进气机闸通道、出气机闸通道位于同一水平线上，所述机闸腔体的轴向距离为叶轮轴向距离1.2～1.3倍，所述机闸腔体的径向距离为主进气道径向距离的15%～20%，所述机壳、导叶片、径向环形挡板为一体铸造而成。
2.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器压气机机闸结构，其特征在于：所述导叶片形状为1/4圆弧。
3.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器压气机机闸结构，其特征在于：所述导叶片厚度为1～2mm。
4.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器压气机机闸结构，其特征在于：所述导叶片首末两端连线与叶轮转轴夹角为200～500，其倾斜方向与叶轮中的叶片一致。
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