CN104533834A - 一种应用于涡轮增压器压气机的轴向引气孔处理机匣结构 - Google Patents

一种应用于涡轮增压器压气机的轴向引气孔处理机匣结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种应用于涡轮增压器压气机的轴向引气孔处理机匣结构，包括机壳，所述机壳的主进气道周侧壁上均布有若干圆孔状的机匣腔体，所述机匣腔体正上方通过设置有轴向引气孔与主进气道相连通，所述机匣腔体与主进气道内侧壁之间设置有径向挡板，所述主进气道外端部设置有进气端壁面，所述径向挡板靠近叶轮的一端与主进气道侧壁之间设置有机匣回流槽通道与机匣腔体相连通。本发明有效扩宽了涡轮增压器压气机的稳定工作流量范围，延迟了涡轮增压器压气机喘振极限的到来，确保发动机具有更加优良的性能，有效地改善了压力机的工作稳定性。

Description

一种应用于涡轮增压器压气机的轴向引气孔处理机匣结构
技术领域
本发明涉及一种应用于涡轮增压器压气机的轴向引气孔处理机匣结构，属于叶轮机械技术领域。
背景技术
随着社会的发展和环保要求的提高，以及日趋严峻的能源危机，学者们正努力寻找能够合理有效地提高发动机功率和降低燃油消耗率的技术。涡轮增压器以发动机排出的废气为动力压缩空气，提高进入气缸的气体密度，从而提升燃油的燃烧效率而被广泛研究使用，特别是汽车行业。与发动机匹配的涡轮增压机主要功能是改善燃烧经济性，提高工作性能，使发动机体积减小但功率密度提高，降低由燃料燃烧不充分而造成的发动机尾气污染物的排放，减小了大气污染。随着涡轮增压技术的快速发展，现在发动机增压技术应用越来越广泛，中大功率的发动机大都采用涡轮增压技术，其需求量日益增加。与此同时，人们对车辆节能、功率、环保和高原功率补偿等要求的不断提高，为涡轮增压技术的应用、发展和进步提供了广阔的空间和需求。涡轮增压发动机的性能直接受涡轮出口处排气背压的影响从而使压气机的性能成为涡轮增压器研究领域中的重点。目前学者对涡轮增压器压气机的研究主要集中在喘振性能分析、压比特性曲线分析、效率特性曲线分析和内部流场分析，主要针对的是涡轮增压器的结构参数优化，以及产生不同工况原因的分析，没有提出一种切实有效的扩宽涡轮增压器机稳定工作流量范围、延时喘振极限到来、提高压比的结构。本发明涉及一种新型涡轮增压器压气机机匣结构，能改善涡轮增压器机的压比及稳定工作流量范围等性能，使与之匹配的发动机能获得更好的动力输出性能。
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应用于涡轮增压器压气机的轴向引气孔处理机匣结构。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种应用于涡轮增压器压气机的轴向引气孔处理机匣结构，包括机壳，所述机壳的主进气道周侧壁上均布有若干圆孔状的机匣腔体，所述机匣腔体正上方通过设置有轴向引气孔与主进气道相连通，所述机匣腔体与主进气道内侧壁之间设置有径向挡板，所述主进气道外端部设置有进气端壁面，所述径向挡板靠近叶轮的一端与主进气道侧壁之间设置有机匣回流槽通道与机匣腔体相连通。
进一步的，所述轴向引气孔数目为叶轮叶片数目的1～3倍，所述轴向引气孔直径为4～8mm，所述轴向引气孔底部到机匣回流槽通道的轴向距离为26～30mm，所述轴向引气孔的中心轴线与叶轮转轴的中心轴线互相平行，所述轴向引气孔的中心轴线与叶轮转轴的中心轴线之间水平距离为38～42mm，所述轴向引气孔与机匣腔体位于同一轴线上。
进一步的，所述机匣回流槽通道的宽度为3～4mm，所述机匣回流槽通道与叶轮转轴呈40°～50°。
进一步的，所述机匣腔体的轴向距离为叶轮轴向距离的1.2～1.3倍，所述机匣腔体的径向距离为主进气道径向距离的15%～20%。
进一步的，所述机壳、径向挡板、进气端壁面、轴向引气孔为一体铸造成型。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）本发明使用一个简单的机匣结构，通过轴向引气孔、进气端壁面和径向挡板来抑制机匣腔体内的气体做旋转运动，引导机匣腔体内旋转气体重新平稳地回到主进气管道，提高了涡轮增压器压气机的稳定工作流量范围、延迟了涡轮增压器压气机喘振极限的到来，方便可行，具有加工、结构简单和安装方便的优点；（2）本发明使用的机匣结构具有改善涡轮增压器压气机的喘振现象，扩宽压气机稳定工作的流量范围的作用，机匣结构的压气机喘振极限流量分别降低了5%～25%，流量宽度分别扩宽了5%～25%。
附图说明
下面结合附图对本发明专利进一步说明。
图1为本发明的俯视图；
图2为图1的剖视图；
图3为图2的剖视图；
图4为本发明的使用状态示意图；
图5为本发明的使用状态轴测视图；
图6为本发明的机匣结构示意图；
图中：
1-机壳；2-主进气道；3-机匣腔体；4-轴向引气孔；5-径向挡板；6-进气端壁面；7-叶轮；8-机匣回流槽通道。
具体实施方式
如图1～6所示，一种应用于涡轮增压器压气机的轴向引气孔处理机匣结构，包括机壳1，所述机壳1的主进气道2周侧壁上均布有若干圆孔状的机匣腔体3，所述机匣腔体3正上方通过设置有轴向引气孔4与主进气道2相连通，所述机匣腔体3与主进气道2内侧壁之间设置有径向挡板5，所述主进气道2外端部设置有进气端壁面6，所述径向挡板5靠近叶轮7的一端与主进气道2侧壁之间设置有机匣回流槽通道8与机匣腔体3相连通。
在本实施例中，所述轴向引气孔4数目为叶轮7叶片数目的1～3倍，所述轴向引气孔4直径为4～8mm，所述轴向引气孔4底部到机匣回流槽通道8的轴向距离为26～30mm，所述轴向引气孔4的中心轴线与叶轮7转轴的中心轴线互相平行，所述轴向引气孔4的中心轴线与叶轮7转轴的中心轴线之间水平距离为38～42mm，所述轴向引气孔4与机匣腔体3位于同一轴线上。
在本实施例中，所述机匣回流槽通道8的宽度为3～4mm，所述机匣回流槽通道8与叶轮7转轴呈40°～50°。
在本实施例中，所述机匣腔体3的轴向距离为叶轮7轴向距离的1.2～1.3倍，所述机匣腔体3的径向距离为主进气道2径向距离的15%～20%。
在本实施例中，所述机壳1、径向挡板5、进气端壁面6、轴向引气孔4为一体铸造成型。
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7流场中的部分高速旋转的气体从机匣回流槽通道8进入机匣腔体3中，进入机匣腔体3的气体在轴向引气孔4和机匣腔体3的引导下合理地控制了机匣腔体3内气流的高速旋转，最后从轴向引气孔4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5%～25%，流量宽度扩宽5%～25%，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。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种应用于涡轮增压器压气机的轴向引气孔处理机匣结构，包括机壳，其特征在于：所述机壳的主进气道周侧壁上均布有若干圆孔状的机匣腔体，所述机匣腔体正上方通过设置有轴向引气孔与主进气道相连通，所述机匣腔体与主进气道内侧壁之间设置有径向挡板，所述主进气道外端部设置有进气端壁面，所述径向挡板靠近叶轮的一端与主进气道侧壁之间设置有机匣回流槽通道与机匣腔体相连通。
2.根据权利要求1所述的一种应用于涡轮增压器压气机的轴向引气孔处理机匣结构，其特征在于：所述轴向引气孔数目为叶轮叶片数目的1～3倍，所述轴向引气孔直径为4～8mm，所述轴向引气孔底部到机匣回流槽通道的轴向距离为26～30mm，所述轴向引气孔的中心轴线与叶轮转轴的中心轴线互相平行，所述轴向引气孔的中心轴线与叶轮转轴的中心轴线之间水平距离为38～42mm，所述轴向引气孔与机匣腔体位于同一轴线上。
3.根据权利要求1所述的一种应用于涡轮增压器压气机的轴向引气孔处理机匣结构，其特征在于：所述机匣回流槽通道的宽度为3～4mm，所述机匣回流槽通道与叶轮转轴呈40°～50°。
4.根据权利要求1所述的一种应用于涡轮增压器压气机的轴向引气孔处理机匣结构，其特征在于：所述机匣腔体的轴向距离为叶轮轴向距离的1.2～1.3倍，所述机匣腔体的径向距离为主进气道径向距离的15%～20%。
5.根据权利要求1所述的一种应用于涡轮增压器压气机的轴向引气孔处理机匣结构，其特征在于：所述机壳、径向挡板、进气端壁面、轴向引气孔为一体铸造成型。
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