CN106089405B - 一种具有双面涡轮的新型增压器结构 - Google Patents

一种具有双面涡轮的新型增压器结构 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种具有双面涡轮的新型增压器结构，包括涡轮箱和其内安装的双面涡轮，所述双面涡轮由背靠背两个涡轮组成，分别为第一涡轮和第二涡轮；所述涡轮箱上设有进气流道和出气流道，所述涡轮箱的进气流道中间延伸出一隔板，将进气流道分隔为第一涡道和第三涡道，所述涡轮箱对应第一涡轮的轴向方向设置第二涡道，所述第一涡道和第二涡道组成第一出气通道；所述涡轮箱一侧面对应第二涡轮的输出端位置设有与第二涡道连通的第四涡道，所述第三涡道和第四涡道组成第二出气通道。本发明可以根据两点工况进行设计，使涡轮在大、小流量工况下均具有较高的效率和做功能力。

Description

一种具有双面涡轮的新型增压器结构
技术领域
本发明属于涡轮增压器技术领域，尤其是涉及一种具有双面涡轮的新型增压器结构。
背景技术
随着发动机对多工况和变海拔适应的使用，要求增压器在不同工况下具有较高的效率和压比。对于固定截面的增压器来说，无法根据发动机的工况要求进行流量调节，使得在很多工况下涡轮无法将压气机运行至设计需求点，使得发动机的性能变差。这一点在发动机变海拔适应性使用时表现的尤为明显。
为了解决这一技术难题，国内外提出了VNT增压器等先进技术以通过流量调节实现与不同发动机工况的匹配，也获得了较好的收益。以上技术手段是在涡轮叶轮不变的基础上，通过喷嘴的出口喉道面积来实现流量的调节，但涡轮的设计是基于点工况设计，在偏离了设计工况点后，涡轮的效率会降低，与压气机的匹配特性变差。
因此需要一种在不同工况下具有较高效率和宽广匹配范围的增压器。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种具有双面涡轮的新型增压器结构，是基于两点工况设计的新型双面涡轮，并且通过与涡轮箱的流量调节相匹配，可以使设计的增压器具有更高的效率和更宽广的匹配范围。。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种具有双面涡轮的新型增压器结构，包括涡轮箱和其内安装的双面涡轮，所述双面涡轮由背靠背两个涡轮组成，分别为第一涡轮和第二涡轮；所述涡轮箱上设有进气流道和出气流道，所述涡轮箱的进气流道中间延伸出一隔板，将进气流道分隔为分别对应第一涡轮和第二涡轮的第一涡道和第三涡道，所述涡轮箱对应第一涡轮的轴向方向设置第二涡道，所述第一涡道和第二涡道连通组成第一出气通道；所述涡轮箱一侧面对应第二涡轮的输出端位置设有与第二涡道侧面连通的第四涡道，所述第三涡道和第四涡道连通组成第二出气通道。
进一步的，所述第一涡轮和所述第二涡轮由TAI铝材料制成。
进一步的，所述第一出气通道和所述第二出气通道上均安装有流量调节机构。
进一步的，在小流量工况下，只有所述第一出气通道和第一涡道参与工作，所述第二涡轮处于惰转状态；在大流量工况下，所述第一出气通道和所述第二出气通道同时参与工作，做功气体经过所述第一涡轮和第二涡轮进行膨胀做功后汇入所述第二涡道排出。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
(1)本发明在小流量工况下，只有第一出气通道和第一涡轮参与工作，使得气体以更高的速度吹向第一涡轮，增大了涡轮的做功能力，提高了增压器转速，增大压气机压比；大流量工况下通过与第一涡轮和第二涡轮的匹配来提高涡轮效率，使设计的增压器具有更高的效率和更宽广的匹配范围；
(2)本发明可以根据两点工况进行设计，小流量工况下，可以根据工况设计点进行第一涡轮的设计；大流量工况下，可以根据工况设计点在第一涡轮的基础上进行第二涡轮的设计，使涡轮在大、小流量工况下均具有较高的效率和做功能力。
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具有双面涡轮的新型增压器结构的剖视图；
图2为本发明实施例所述双面涡轮的结构图。
附图标记说明：
1-第一涡轮，2-第二涡轮，3-第一涡道，4-第二涡道，5-第三涡道，6-第四涡道。
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。
一种具有双面涡轮的新型增压器结构，如图1所示，包括涡轮箱和其内安装的双面涡轮，如图2所示，所述双面涡轮由背靠背两个涡轮组成，分别为第一涡轮1和第二涡轮2；
所述涡轮箱上设有进气流道和出气流道，所述涡轮箱的进气流道中间延伸出一隔板，将进气流道分隔为分别对应第一涡轮1和第二涡轮2的第一涡道3和第三涡道5，所述涡轮箱对应第一涡轮1的轴向方向设置第二涡道4，所述第一涡道3和第二涡道4连通组成第一出气通道；所述涡轮箱一侧面对应第二涡轮2的输出端位置设有与第二涡道4侧面连通的第四涡道6，所述第三涡道5和第四涡道6连通组成第二出气通道；所述第一出气通道和第二出气通道最终交汇构成了涡轮箱的出气流道，将废气排出。
所述第一涡轮1和所述第二涡轮2可采用密度较小的轻质化材料，例如TAI铝材料，以减小涡轮端的重量和优化转子动力学性能；
所述第一涡轮1和所述第二涡轮2的外形尺寸和叶型等参数可以根据不同的性能要求进行对称和非对称的设计。
所述第一出气通道和所述第二出气通道上均安装有流量调节机构，根据发动机不同工况的性能要求，通过流量调节机构对所述第一出气通道和所述第二出气通道进行流量调节。
本发明具有双面涡轮的新型增压器结构：
在小流量工况下，只有所述第一出气通道参与工作，做功气体全部经过所述第一涡道3吹入所述第一涡轮1进行膨胀做功，最终由所述第二涡道4排出，此过程中所述第二涡道2处于惰转状态；
在大流量工况下，所述第一出气通道和所述第二出气通道同时参与工作，一部分做功气体经过所述第一涡道3吹入所述第一涡轮1进行膨胀做功，由所述第二涡道4排出。另一部分做功气体经过所述第三涡道5吹入所述第二涡轮2进行膨胀做功，再由所述第四涡道6汇入所述第二涡道4排出。
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 (4)

1.一种具有双面涡轮的新型增压器结构，其特征在于：包括涡轮箱和其内安装的双面涡轮，所述双面涡轮由背靠背两个涡轮组成，分别为第一涡轮(1)和第二涡轮(2)；
所述涡轮箱上设有进气流道和出气流道，所述涡轮箱的进气流道中间延伸出一隔板，将进气流道分隔为分别对应第一涡轮(1)和第二涡轮(2)的第一涡道(3)和第三涡道(5)，
所述涡轮箱对应第一涡轮(1)的轴向方向设置第二涡道(4)，所述第一涡道(3)和第二涡道(4)连通组成第一出气通道；所述涡轮箱一侧面对应第二涡轮(2)的输出端位置设有与第二涡道(4)侧面连通的第四涡道(6)，所述第三涡道(5)和第四涡道(6)连通组成第二出气通道；所述第一涡轮(1)和第二涡轮(2)由TAI铝材料制成。
2.根据权利要求1所述的具有双面涡轮的新型增压器结构，其特征在于：所述第一涡轮(1)和第二涡轮(2)为对称或非对称结构。
3.根据权利要求1所述的具有双面涡轮的新型增压器结构，其特征在于：所述第一出气通道和所述第二出气通道上均安装有流量调节机构。
4.根据权利要求1所述的具有双面涡轮的新型增压器结构，其特征在于：在小流量工况下，只有所述第一出气通道和第一涡道(3)参与工作，所述第二涡轮(2)处于惰转状态；
在大流量工况下，所述第一出气通道和所述第二出气通道同时参与工作，做功气体经过所述第一涡轮(1)和第二涡轮(2)进行膨胀做功后汇入所述第二涡道(4)排出。
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