CN105332929A - 带反向导叶的旁通再循环离心压气机 - Google Patents

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李书奇
李欣
杨磊
门日秀
庄丽
侯琳琳
马磊
邢卫东
张继忠
张俊跃
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Abstract

本发明提供了一种带反向导叶的旁通再循环离心压气机，包括压气机蜗壳、扩压器背盘、压气机叶轮、旁通再循环外壁、反向导叶和旁通再循环导叶套筒，所述压气机蜗壳的右侧与扩压器背盘相连，压气机蜗壳的左侧中心安装压气机叶轮；所述反向导叶包括一个圆环体和其外侧面上设置的若干叶片；所述反向导叶固定安装在旁通再循环套筒的内侧；所述旁通再循环套筒、旁通再循环外壁和压气机蜗壳的左侧端部依次连接在一起。本发明具有以下优势：通过对其再循环导流槽内添加回流反向导叶，达到对导流槽顺压梯度流动的控制，实现压气机特性的调节，使堵塞流量提高10％以上，近堵塞附近压比提高15％以上，可获得功率强化和高原特性增压发动机所需压气机性能。

Description

带反向导叶的旁通再循环离心压气机
技术领域
本发明属于叶轮机械技术领域，尤其是涉及一种带反向导叶的旁通再循环离心压气机。
背景技术
车用发动机的使用工况，尤其是近年来高原环境使用，给涡轮增压器提出了面工况的需求，要求具有宽流量范围的离心压气机。国内外对离心压气机流量范围的研究多聚焦在解决或有效抑制喘振方面，而对堵塞流量则通过改变叶轮几何参数等措施来补偿和实现。在高原环境下，车用增压器工作在高转速、大流量近堵塞工况，通过改进叶轮几何参数等措施进行配机，将会降低产品可靠性，增加成本，甚至增加产品体积。
现有技术中，国内有关旁通再循环离心压气机的研究多聚焦在解决喘振和抑制失速方面，并且在具有导叶的旁通再循环结构方面公开的研究较少；国外学者对具有导叶的旁通再循环结构开展了大量的研究，均聚焦在大逆压梯度的流动正向整流扩稳方面。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种带反向导叶的旁通再循环离心压气机，实现调整堵塞流量的目的。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种带反向导叶的旁通再循环离心压气机，包括压气机蜗壳、扩压器背盘、压气机叶轮、旁通再循环外壁、反向导叶和旁通再循环导叶套筒，所述压气机蜗壳的右侧与扩压器背盘相连，压气机蜗壳的左侧中心安装压气机叶轮；所述反向导叶包括一个圆环体和其外侧面上设置的若干叶片；所述反向导叶固定安装在旁通再循环套筒的内侧；所述旁通再循环套筒、旁通再循环外壁和压气机蜗壳的左侧端部依次通过螺栓连接在一起。
进一步的，所述反向导叶上的叶片两端形成的反向导叶入口处的叶片角度为45°，形成的反向导叶出口处的叶片角度为0°。
进一步的，所述反向导叶通过固定螺钉固定安装在旁通再循环套筒的内侧，且同轴心。
进一步的，所述反向导叶上均布15个叶片。
进一步的，所述旁通再循环套筒和旁通再循环外壁均包括两端开口的筒体和筒体一端外沿的连接缘，螺栓依次穿过所述旁通再循环外壁连接缘、旁通再循环套筒的连接缘与压气机蜗壳的左端部进行连接；所述旁通再循环套筒的筒体插入压气机蜗壳内侧。
进一步的，旁通再循环套筒和旁通再循环外壁的内径和外径均相同。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
(1)通过对其再循环导流槽内添加回流反向导叶，达到对导流槽顺压梯度流动的控制，，实现压气机特性的调节，使堵塞流量提高10％以上，近堵塞附近压比提高15％以上，可获得功率强化和高原特性增压发动机所需压气机性能；
(2)结构简单，易于实现，只需在原有压气机静止元件上稍作改动即可，便于更换；同时，通过引入反向导叶等结构，可获得更宽广范围的压气机特性，可有效解决高压比压气机压比3.0以上流量范围较窄的难题。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述带反向导叶的旁通再循环离心压气机的剖视图；
图2为本发明实施例所述反向导叶的结构示意图；
图3为本发明实施例所述带反向导叶的旁通再循环离心压气机的装配分解示意图；
图4为本发明实施例所述带反向导叶的旁通再循环离心压气机的特性对比。
附图标记说明：
1-反向导叶，2-旁通再循环外壁，3-旁通再循环套筒，4-固定螺钉，5-压气机蜗壳，6-扩压器背盘，7-压气机叶轮，8-反向导叶出口，9-反向导叶入口。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
带反向导叶的旁通再循环离心压气机，如图1、3所示，包括压气机蜗壳5、扩压器背盘6、压气机叶轮7、旁通再循环外壁2、反向导叶1和旁通再循环导叶套筒3，所述压气机蜗壳5的右侧与扩压器背盘6通过卡箍相连，压气机蜗壳5的左侧中心安装压气机叶轮7；
所述反向导叶1包括一个圆环体和其外侧面上设置的若干叶片；所述反向导叶1通过固定螺钉4固定安装在旁通再循环套筒3的内侧，且同轴心；所述旁通再循环套筒3、旁通再循环外壁2和压气机蜗壳5的左侧端部依次通过螺栓连接在一起。
所述反向导叶1上的叶片两端形成的反向导叶入口9处的叶片角度为45°，形成的反向导叶出口8处的叶片角度为0°。
最佳实施例中，所述反向导叶1上均布15个叶片；如图4所示，使原有压气机特性最大允许转速堵塞流量由1.0kg/s，增加到1.1kg/s，原有近堵塞工况最大许用增压压比由3.5提高到4.3。
所述旁通再循环套筒3和旁通再循环外壁2均包括两端开口的筒体和筒体一端外沿的连接缘，螺栓依次穿过所述旁通再循环外壁2连接缘、旁通再循环套筒3的连接缘与压气机蜗壳5的左端部，固定在一起；所述旁通再循环套筒3的筒体插入压气机蜗壳5内侧。
所述旁通再循环套筒3和旁通再循环外壁2的内径相同，外径相同。
工作时，所述反向导叶1、压气机蜗壳5、旁通再循环导叶套筒3、旁通再循环外壁2所形成的结构间隙成为旁通再循环通道；反向导叶1与压气机蜗壳5形成机匣再循环气流进入压气机叶轮的狭缝；在近堵塞区域，旁通再循环内部气流由旁通再循环外壁2经反向导叶1流向再循环机匣狭缝，进入压气机叶轮7的内部。如图2所示，反向导叶1上的反向导叶入口9部分的叶片角度为45°，其上的反向导叶出口8部分的叶片角度为0°，通过整流使旁通气流更多的由再循环狭缝进入压气机叶轮7的内部，降低喉口气流马赫数，抑制堵塞发生，最终提高喉口马赫数0.8～1.0大流量工况增压比。
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 (6)

1.带反向导叶的旁通再循环离心压气机，其特征在于：包括压气机蜗壳(5)、扩压器背盘(6)、压气机叶轮(7)、旁通再循环外壁(2)、反向导叶(1)和旁通再循环导叶套筒(3)，所述压气机蜗壳(5)的右侧与扩压器背盘(6)相连，压气机蜗壳(5)的左侧中心安装压气机叶轮(7)；所述反向导叶(1)包括一个圆环体和其外侧面上设置的若干叶片；所述反向导叶(1)固定安装在旁通再循环套筒(3)的内侧；所述旁通再循环套筒(3)、旁通再循环外壁(2)和压气机蜗壳(5)的左侧端部依次通过螺栓连接在一起。
2.根据权利要求1所述的带反向导叶的旁通再循环离心压气机，其特征在于：所述反向导叶(1)上的叶片两端形成的反向导叶入口(9)处的叶片角度为45°，形成的反向导叶出口(8)处的叶片角度为0°。
3.根据权利要求1所述的带反向导叶的旁通再循环离心压气机，其特征在于：所述反向导叶(1)通过固定螺钉(4)固定安装在旁通再循环套筒(3)的内侧，且同轴心。
4.根据权利要求1所述的带反向导叶的旁通再循环离心压气机，其特征在于：所述反向导叶(1)上均布15个叶片。
5.根据权利要求1所述的带反向导叶的旁通再循环离心压气机，其特征在于：所述旁通再循环套筒(3)和旁通再循环外壁(2)均包括两端开口的筒体和筒体一端外沿的连接缘，螺栓依次穿过所述旁通再循环外壁(2)连接缘、旁通再循环套筒(3)的连接缘与压气机蜗壳(5)的左端部进行连接；所述旁通再循环套筒(3)的筒体插入压气机蜗壳(5)内侧。
6.根据权利要求1所述的带反向导叶的旁通再循环离心压气机，其特征在于：旁通再循环套筒(3)和旁通再循环外壁(2)的内径和外径均相同。
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