CN105465047A - 一种改善压气机失速和喘振的机匣处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种改善压气机失速和喘振的机匣处理装置，包括机匣和分隔圈；所述机匣包括进气壳体和叶轮，该叶轮的叶轮前缘的前侧方相对的所述进气壳体的侧壁上固设有一环形分流槽，该环形分流槽朝向该进气壳体内部开口；所述分隔圈呈筒状，固定在所述进气壳体的内侧壁上，并位于环形分流槽的开口部位。本发明所述的改善压气机失速和喘振的机匣处理装置，采用一分隔圈将主流与机匣处理内流自动分开，并将后一流动引向叶尖方向和轴向入流方向，从而减少了主流与机匣处理内流的掺混损失，更为有效的压制由叶尖区产生的倒流或回流，从而改善失速和喘振，在大流量下，槽对主流的影响亦比常规方法小，有助于减小槽对效率的影响。

Description

一种改善压气机失速和喘振的机匣处理装置
技术领域
本发明属于废气涡轮增压技术领域，尤其是涉及一种改善压气机失速和喘振的机匣处理装置。
背景技术
随着内燃机功率密度的提升，要求废气涡轮增压达到更高的压比。但是随着增压压比的不断提高，叶轮进口马赫数不断增大，离心压气机内部流动转变为跨声速流动，从而导致离心压气机的流量范围降低，效率下降。然而对于车用工况，发动机的转速范围宽广，要达到涡轮增压器与车用发动机的良好匹配，要求离心压气机必须具备宽广的稳定工作范围。拓宽高压比离心压气机稳定流量范围成为实现增压系统与发动机良好匹配的关键技术之一。因此机匣处理技术被引入到增压器离心压气机扩稳的结构中，该项技术是在机匣上，叶轮前缘开出一道或两道槽。如图1所示。这种方法的缺点是不可靠，经常需要多道槽。当槽数目增加时，压气机高流量时性能会下降，同时主流与机匣处理内部的流动存在撞击、掺混损失，降低了流动的稳定性，因此急需一种改进机匣处理内部流动方式的方法，使得压气机整体失速和喘振得到改善。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种改善压气机失速和喘振的机匣处理装置，以控制机匣处理内部流动方式，保证气体在压气机进气口主流及机匣处理内部流动的均匀性。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种改善压气机失速和喘振的机匣处理装置，包括机匣和分隔圈；
所述机匣包括进气壳体和叶轮，所述叶轮通过转动轴可转动固定在所述进气壳体内的中心轴线上，该叶轮的叶轮前缘的前侧方相对的所述进气壳体的侧壁上固设有一环形分流槽，该环形分流槽朝向该进气壳体内部开口；
所述分隔圈呈筒状，固定在所述进气壳体的内侧壁上，并位于环形分流槽的开口部位，该分隔圈的前端固定在所述环形分流槽的前侧，且该分隔圈的轴向长度不大于所述环形分流槽的开口在该方向上的长度。
进一步的，所述环形分流槽包括相互连通的环形倾斜槽和环形平行槽，所述环形倾斜槽的后端为所述环形分流槽的后端，该环形倾斜槽的前端朝向所述进气壳体外侧倾斜，所述环形平行槽与所述进气壳体的侧壁同轴心，该环形平行槽的后端与所述环形倾斜槽连通，前端沿所述进气壳体的轴线方向延伸。
进一步的，所述进气壳体的侧壁的中心轴线与所述转动轴的中心轴线重合。
进一步的，所述环形分流槽的长度等于所述环形倾斜槽的倾斜顶壁的倾斜长度与所述环形平行槽沿所述进气壳体中心轴线方向的长度之和。
进一步的，所述分隔圈的轴向长度大于所述环形平行槽沿所述进气壳体中心轴线方向的长度。
进一步的，所述环形倾斜槽的倾斜角度范围为10度至20度。
进一步的，所述环形平行槽的槽深为所述叶轮与所述进气壳体侧壁之间间隙宽度的4至8倍。
进一步的，所述环形平行槽沿所述进气壳体中心轴线方向的长度与该环形平行槽的槽深相当。
进一步的，所述分隔圈由金属制成。
进一步的，所述分隔圈的前端设有一与所述进气壳体侧壁定位配合的突起。
进一步的，所述分隔圈的内半径与所述叶轮的入口半径相当。
进一步的，所述环形分流槽的后端与所述叶轮前缘的距离为该叶轮入口直径的0.1至0.3倍。
相对于现有技术，本发明所述的改善压气机失速和喘振的机匣处理装置具有以下优势：
(1)本发明所述的改善压气机失速和喘振的机匣处理装置，采用一分隔圈将主流与机匣处理内流自动分开，并将后一流动引向叶尖方向和轴向入流方向，从而减少了主流与机匣处理内流的掺混损失，更为有效的压制由叶尖区产生的倒流或回流，从而改善失速和喘振，在大流量下，槽对主流的影响亦比常规方法小，有助于减小槽对效率的影响。
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为现有机匣处理技术结构示意图；
图2为本发明实施例所述的改善压气机失速和喘振的机匣处理装置结构示意图。
附图标记说明：
1-机匣；11-进气壳体；12-叶轮；121-叶轮前缘；13-环形分流槽；131-环形倾斜槽；132-环形平行槽；2-分隔圈。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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”等仅用于描述目的，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”等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，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图2所示，本发明包括机匣1和分隔圈2；
机匣1包括进气壳体11和叶轮12，叶轮12通过转动轴可转动固定在进气壳体11内的中心轴线上，该叶轮12的叶轮前缘121的前侧方相对的进气壳体11的侧壁上固设有一环形分流槽13，该环形分流槽13朝向该进气壳体11内部开口；
分隔圈2呈筒状，固定在进气壳体的内侧壁上，并位于环形分流槽13的开口部位，该分隔圈2的前端固定在环形分流槽13的前侧，且该分隔圈2的轴向长度不大于环形分流槽13的开口在该方向上的长度，空气由进气壳体11前端进入，该主流空气由叶轮12增压输出，在叶轮12增压过程中叶尖方向产生的倒流或回流气体则由进气壳体11的侧壁进入环形分流槽13内，在该环形分流槽13内回旋流出，改善了压气机的失速和喘振。
环形分流槽13包括相互连通的环形倾斜槽131和环形平行槽132，环形倾斜槽131的后端为环形分流槽13的后端，该环形倾斜槽131的前端朝向进气壳体11外侧倾斜，环形平行槽132与进气壳体11的侧壁同轴心，该环形平行槽132的后端与环形倾斜槽131连通，前端沿进气壳体11的轴线方向延伸，使得回流或倒流的机匣处理内流动气体更加顺畅地进入环形分流槽13内。
进气壳体11的侧壁的中心轴线与转动轴的中心轴线重合。
环形分流槽13的长度等于环形倾斜槽131的倾斜顶壁的倾斜长度与环形平行槽132沿进气壳体11中心轴线方向的长度之和。
分隔圈2的轴向长度大于环形平行槽132沿进气壳体11中心轴线方向的长度，以便于空气在分隔圈2与环形平行槽132组成的腔体内回旋，避免空气进入环形分流槽13后直接由环形分流槽13的前端流出。
环形倾斜槽131的倾斜角度范围为10度至20度。
环形平行槽132的槽深为叶轮12与进气壳体11侧壁之间间隙宽度的4至8倍。
环形平行槽132沿进气壳体11中心轴线方向的长度与该环形平行槽132的槽深相当。
分隔圈2由金属制成。
分隔圈2的前端设有一与进气壳体11侧壁定位配合的突起，用以与进气壳体11的侧壁上的凹槽相配合，起到定位分隔圈的作用。
分隔圈2的内半径与叶轮12的入口半径相当，从而对叶轮12入口流面积不产生影响。
环形分流槽13的后端与叶轮前缘121的距离为该叶轮12入口直径的0.1至0.3倍。
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 (10)

1.一种改善压气机失速和喘振的机匣处理装置，其特征在于：包括机匣和分隔圈；
所述机匣包括进气壳体和叶轮，所述叶轮通过转动轴可转动固定在所述进气壳体内的中心轴线上，该叶轮的叶轮前缘的前侧方相对的所述进气壳体的侧壁上固设有一环形分流槽，该环形分流槽朝向该进气壳体内部开口；
所述分隔圈呈筒状，固定在所述进气壳体的内侧壁上，并位于环形分流槽的开口部位，该分隔圈的前端固定在所述环形分流槽的前侧，且该分隔圈的轴向长度不大于所述环形分流槽的开口在该方向上的长度。
2.根据权利要求1所述的改善压气机失速和喘振的机匣处理装置，其特征在于：所述环形分流槽包括相互连通的环形倾斜槽和环形平行槽，所述环形倾斜槽的后端为所述环形分流槽的后端，该环形倾斜槽的前端朝向所述进气壳体外侧倾斜，所述环形平行槽与所述进气壳体的侧壁同轴心，该环形平行槽的后端与所述环形倾斜槽连通，前端沿所述进气壳体的轴线方向延伸。
3.根据权利要求1所述的改善压气机失速和喘振的机匣处理装置，其特征在于：所述进气壳体的侧壁的中心轴线与所述转动轴的中心轴线重合。
4.根据权利要求2所述的改善压气机失速和喘振的机匣处理装置，其特征在于：所述分隔圈的轴向长度大于所述环形平行槽沿所述进气壳体中心轴线方向的长度。
5.根据权利要求2所述的改善压气机失速和喘振的机匣处理装置，其特征在于：所述环形倾斜槽的倾斜角度范围为10度至20度。
6.根据权利要求2所述的改善压气机失速和喘振的机匣处理装置，其特征在于：所述环形平行槽的槽深为所述叶轮与所述进气壳体侧壁之间间隙宽度的4至8倍。
7.根据权利要求6所述的改善压气机失速和喘振的机匣处理装置，其特征在于：所述环形平行槽沿所述进气壳体中心轴线方向的长度与该环形平行槽的槽深相当。
8.根据权利要求1所述的改善压气机失速和喘振的机匣处理装置，其特征在于：所述分隔圈的前端设有一与所述进气壳体侧壁定位配合的突起。
9.根据权利要求1所述的改善压气机失速和喘振的机匣处理装置，其特征在于：所述分隔圈的内半径与所述叶轮的入口半径相当。
10.根据权利要求1所述的改善压气机失速和喘振的机匣处理装置，其特征在于：所述环形分流槽的后端与所述叶轮前缘的距离为该叶轮入口直径的0.1至0.3倍。
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