CN110594198A - 一种叶片角度可调的进气预旋器 - Google Patents

Abstract

一种叶片角度可调的进气预旋器，属于动力机械技术领域。所述叶片角度可调的进气预旋器，安装于涡轮增压器的压气机进气口，包括从内至外同轴设置的轮毂、轮缘和拨盘组件，轮缘与压气机进气口连接，拨盘组件包括相互连接的第一拨盘和第二拨盘，第一拨盘和第二拨盘均设置有斜槽，第一拨盘或者第二拨盘通过运动连杆与电控执行器连接，轮毂的一端设置有轮头，轮头用以导流并防止可调叶片沿轮毂轴向运动，轮毂的周向均匀设置若干个可调叶片，可调叶片的一端与轮毂连接，所述可调叶片的另一端与拨杆连接，拨杆与所述斜槽滑动连接。所述叶片角度可调的进气预旋器，其结构简单，能够拓宽增压器压气机流量及调节范围，提高发动机的经济性和适应性。

Description

一种叶片角度可调的进气预旋器

技术领域

本发明涉及动力机械技术领域，特别涉及一种叶片角度可调的进气预旋器。

背景技术

涡轮增压器是一种高效节能的环保型产品，具有提高发动机的功率和扭矩特性、降低燃油耗率和发动机噪声、改善尾气排放污染等优点。随着增压发动机转速和强化程度的提高，特别是发动机在高原环境下的适应性应用，要求增压器在提高压比的同时具有宽广的流量范围。针对拓宽压气机的流量研究，主要由后弯叶型设计、蜗壳进气旁通再循环处理、采用进气预旋结构等技术措施，其中，进气预旋是通过改变气流的切向速度从而改变压气机叶轮进口的速度三角形，达到改变压气机的流量特性的目的。现有涡轮增压器使用的进气预旋结构大部分为固定不可调的，同一固定式进气预选器无法与不同叶形增压器形成良好匹配，难以实现其通用性，并且随着增压发动机外界温度、压力等运行条件的改变，如车辆从平原地区驶向高原地区，采用固定式进气预选装置的增压器有可能出现效率下降、油耗升高、排温升高等问题，使得现有技术中只有在稳定单一的运行工况下工作的增压器采用进气预旋结构。

发明内容

为了解决现有技术中的涡轮增压器用进气预旋不可调节等技术问题，本发明提供了一种叶片角度可调的进气预旋器，其结构简单，能够拓宽增压器压气机流量及调节范围，提高发动机的经济性和适应性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种叶片角度可调的进气预旋器，安装于涡轮增压器的压气机进气口，所述进气预旋器包括从内至外同轴设置的轮毂、轮缘和拨盘组件；

所述轮缘与压气机进气口连接；

所述拨盘组件包括相互连接的第一拨盘和第二拨盘，所述第一拨盘和第二拨盘均设置有斜槽，所述第一拨盘或者第二拨盘通过运动连杆与电控执行器连接；

所述轮毂的一端设置有轮头，所述轮头用以导流并防止可调叶片沿轮毂轴向运动；所述轮毂的周向均匀设置若干个可调叶片，所述可调叶片的一端与轮毂连接，所述可调叶片的另一端与拨杆连接，所述拨杆与所述斜槽滑动连接。

进一步的，所述可调叶片为曲面结构，所述可调叶片的一端设置有第一连接柱，所述第一连接柱设置有防脱槽，用以与轮毂连接；所述可调叶片的另一端设置有第二连接柱，所述第二连接柱设置有定位部，第二连接柱穿过轮缘与拨杆连接。

进一步的，所述轮毂靠近轮头的一侧沿周向均匀设置有若干个与所述第一连接柱对应的滑槽，所述滑槽设置有与所述防脱槽配合的防脱台，第一连接柱的防脱槽沿着防脱台滑入滑槽使可调叶片安装在轮毂上，防脱槽与防脱台配合防止可调叶片脱落。

进一步的，所述滑槽设置有密封条，用以防止气体进入滑槽，所述密封条远离第一连接柱一侧的端部内侧贴在轮毂的端面。

进一步的，所述轮头为陀螺形结构，其与所述轮毂螺纹连接，所述轮头的锥面用于导流使气体从相邻可变叶片组成的流道进入压气机进气口。

进一步的，所述轮缘为圆环结构，所述轮缘设置有通孔、凸台和挡台，所述通孔用以使第二连接柱穿过；所述凸台与拨盘组件的内表面接触，用以防止拨盘组件径向运动；所述挡台设置在拨盘组件的两侧，用以防止拨盘组件轴向运动。

进一步的，所述拨杆设置有定位槽和第三连接柱，所述定位槽与第二连接柱的定位部间隙配合，所述第三连接柱与斜槽配合并在斜槽内滑动。

进一步的，第一拨盘和第二拨盘均分别为半圆形结构，第一拨盘和第二拨盘通过螺栓连接成环形结构的拨盘组件。

进一步的，所述第一拨盘或者第二拨盘设置有连接销钉孔，连接销钉穿过连接销钉孔使第一拨盘或者第二拨盘与运动连杆连接，且通过挡圈固定。

本发明的有益效果：

1)本发明结构简单，可随着发动机运行外界条件调节可调叶片的角度从而改变涡轮增压器的压气机进气口的速度三角形，达到改变压气机的流量特性的目的；

2)将本发明的叶片角度可调的进气预旋器应用于J100系列增压器，采用产生的气流角为30°的可调进气预旋器的增压器与未采用进气预旋器的增压器相比，压气机失速流量由21％降到15％，阻塞点由54％降到47％，压比稍有降低，最高效率提高2％。

本发明的其他特征和优点将在下面的具体实施方式中部分予以详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例提供的叶片角度可调的进气预旋器的装配图；

图2是本发明实施例提供的叶片角度可调的进气预旋器的俯视示意图；

图3是本发明实施例提供的叶片角度可调的进气预旋器的侧视示意图；

图4是本发明实施例提供的叶片角度可调的进气预旋器的仰视示意图；

图5是本发明实施例提供的轮毂的结构示意图，其中，(a)为轮毂的立体结构示意图，(b)为轮毂的左视图；

图6是本发明实施例提供的密封条的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的轮头的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的拨杆的结构示意图；

图9是本发明实施例提供的可调叶片的结构示意图；

图10是本发明实施例提供的第一拨盘的结构示意图；

图11是本发明实施例提供的连接销钉的结构示意图；

图12是本发明实施例提供的轮缘的结构示意图；

图13是本发明实施例提供的第二拨盘的结构示意图。

说明书附图中的附图标记包括：

1、轮毂，2、密封条，3、轮头，4、拨杆，5、可调叶片，6、第一拨盘，7、挡圈，8、运动连杆，9、电控执行器，10、连接销钉，11、滑槽，12、防脱台，13、轮缘，14、第二拨盘，15、第二定位面，16、安装槽，17、第一定位面，18、定位槽，19、第三连接柱，20、第一连接柱，21、防脱槽，22、第二连接柱，23、定位部，24、连接销钉孔，25、斜槽，26、卡槽，27、通孔，28、凸台，29、挡台。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

为了解决现有技术存在的技术问题，如图1至图13所示，本发明提供了一种叶片角度可调的进气预旋器，其结构简单，能够拓宽增压器压气机流量及调节范围，提高发动机的经济性和适应性。

如图1至图4所示，一种叶片角度可调的进气预旋器，安装于涡轮增压器的压气机进气口，进气预旋器包括从内至外同轴设置的轮毂1、轮缘13和拨盘组件；

轮缘13与压气机进气口连接；

拨盘组件包括相互连接的第一拨盘6和第二拨盘14，第一拨盘6和第二拨盘14均设置有斜槽25，第一拨盘6或者第二拨盘14通过运动连杆8与电控执行器9连接；

轮毂1的一端设置有轮头3，轮头3用以导气并防止可调叶片5沿轮毂1轴向运动；轮毂1的周向均匀设置若干个可调叶片5，可调叶片5的一端与轮毂1连接，可调叶片5的另一端穿过轮缘的通孔27与拨杆4连接，拨杆4与斜槽25滑动连接。

气体从轮头3的方向进入可调叶片5形成的流道再进入压气机进气口，可调叶片5设置在轮毂1靠近轮头3的一侧，轮头3与轮毂1对应连接的位置均设置有螺纹，并通过螺纹连接，轮头3设置有第一定位面17，轮毂1设置有第二定位面15，第一定位面17与第二定位面15贴合，轮头3内部的平面与密封条2远离第一连接柱20一侧的端部外侧表面贴合，将密封条2压紧，密封条2位于轮毂1螺纹处的部分低于轮毂1螺纹，便于轮头3与轮毂1螺纹连接。斜槽25的倾角、倾斜方向和长度根据可调叶片5的调节范围确定，即由可调叶片5的角度调节范围确定第二连接柱22的定位部23转动范围，进而确定拨杆4的转动范围，进而确定斜槽25的倾角和长度以及拨盘组件的旋转角度。斜槽25的倾斜方向由可调叶片5叶片旋向确定。

如图5所示，轮毂1靠近轮头3的一侧沿周向均匀设置有若干个与第一连接柱20对应的滑槽11，滑槽11设置有与防脱槽21配合的防脱台12，第一连接柱20的防脱槽21沿着防脱台12滑入滑槽11使可调叶片5安装在轮毂1上，防脱槽21与防脱台12配合防止可调叶片5脱落。如图1和6所示，滑槽11设置有密封条2，用以防止气体进入滑槽11，密封条2远离第一连接柱20一侧的端部内侧贴在轮毂1的端面。密封条2设置有与防脱台12配合的安装槽16，密封条2通过安装槽16沿着防脱台12滑入滑槽11，能够防止气体从滑槽11经过而出现扰流，使气体只通过可调叶片5进入压气机进气口，密封条2靠近第一连接柱20的一侧为半圆形，滑槽11靠近第一连接柱20的一侧也为半圆形，密封条2与滑槽11之间形成圆柱孔，第一连接柱20可在圆柱孔内转动，并且，密封条2远离第一连接柱20一侧的端部内侧表面与轮毂1靠近轮头3一侧的端面贴合，提高密封效果。如图7所示，轮头3为陀螺形结构，其与轮毂1螺纹连接，轮头3的锥面对气体进行导流使气体从可变叶片进入压气机进气口。轮头3的锥面设置在轮头3的端部便于导气，轮头3侧面设置有平面部分，轮头3与轮毂1连接时，可采用夹紧工具夹紧轮头3侧面的平面便于旋拧安装。如图8和图9所示，拨杆4设置有定位槽18和第三连接柱19，定位槽18与第二连接柱22的定位部23间隙配合，第三连接柱19插入斜槽25中，第三连接柱19与斜槽25配合并在斜槽25内滑动，定位部23与定位槽18均为长圆形结构，定位槽18的平面限制定位部23转动。

如图1和图9所示，可调叶片5为曲面结构，其叶形可采用现有技术，可调叶片5的一端设置有第一连接柱20，第一连接柱20设置有防脱槽21，用以与轮毂1连接；可调叶片5的另一端设置有第二连接柱22，第二连接柱22设置有定位部23，第二连接柱22穿过轮缘13的通孔27与拨杆4连接。如图10和图13所示，第一拨盘6和第二拨盘14均分别为半圆形结构，第一拨盘6和第二拨盘14通过螺栓连接成环形结构的拨盘组件。第一拨盘6或者第二拨盘14设置有连接销钉孔24，连接销钉10穿过连接销钉孔24使第一拨盘6或者第二拨盘14与运动连杆8连接，且通过挡圈7卡在卡槽26中固定，如图11所示，连接销钉10设置有分别与拨盘和运动连杆8配合的接触面。本实施例中，第一拨盘6设置有连接销钉孔24。如图12所示，轮缘13为圆环结构，轮缘13设置有通孔27、凸台28和挡台29，通孔27用以使第二连接柱22穿过；凸台28与拨盘组件的内表面接触贴合，用以防止拨盘组件径向运动；挡台29设置在拨盘组件的两侧，用以防止拨盘组件轴向运动。通孔27沿轮缘13的径向设置，凸台28和挡台29均设置在轮缘13的外壁，挡台29成对设置并位于拨盘组件的两侧用于限位。

本实施例中，可调叶片5的数目为6个，安装顺序为：可调叶片5的第二连接柱22插入轮缘13的通孔27，第一连接柱20插入轮毂1的滑槽11，并通过密封条2进行封堵，安装完6个可调叶片5之后，将轮头3与轮毂1通过螺纹连接，轮头3内部的平面与密封条2贴合；第二连接柱22的定位部23与拨杆4的定位槽18配合，第一拨盘6与第二拨盘14通过螺栓和螺母连接，并使拨杆4的第三连接柱19插入拨盘组件的斜槽25内，连接销钉10穿过连接销钉孔24连接第一拨盘6与运动连杆8，并通过挡圈7固定，运动连杆8远离拨盘的一端与电控执行器9连接，叶片角度可调的进气预旋器的轮缘13与增压器进气口连接，轮缘13可通过法兰与涡轮增压器的压气机进气口连接。

上述一种叶片角度可调的进气预旋器的工作原理为：

叶片角度可调的进气预旋器安装于增压器的压气机进气口的位置，增压器进气管路内气流产生的压力通过电控执行器9转化为电信号，并给予指令使运动连杆8具有一定的位移，运动连杆8通过连接销钉10带动第一拨盘6旋转，第一拨盘6通过螺栓带动第二拨盘14一起旋转，从而带动拨杆4的第三连接柱19在对应第一拨盘6和第二拨盘14的斜槽25内运动，进而达到控制可调叶片5随之转动并控制其开度的目的。

将本发明的叶片角度可调的进气预旋器应用于J100系列增压器，与未采用进气预旋装置的增压器相比，采用产生的气流角为30°的可调进气预旋装置的增压器压气机失速流量由21％降到15％，阻塞点由54％降到47％，压比稍有降低，最高效率提高2％。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种叶片角度可调的进气预旋器，安装于涡轮增压器的压气机进气口，其特征在于，所述进气预旋器包括从内至外同轴设置的轮毂、轮缘和拨盘组件；

所述轮缘与压气机进气口连接；

所述拨盘组件包括相互连接的第一拨盘和第二拨盘，所述第一拨盘和第二拨盘均设置有斜槽，所述第一拨盘或者第二拨盘通过运动连杆与电控执行器连接；

所述轮毂的一端设置有轮头，所述轮头用以导流并防止可调叶片沿轮毂轴向运动；所述轮毂的周向均匀设置若干个可调叶片，所述可调叶片的一端与轮毂连接，所述可调叶片的另一端与拨杆连接，所述拨杆与所述斜槽滑动连接。

2.根据权利要求1所述的叶片角度可调的进气预旋器，其特征在于，所述可调叶片为曲面结构，所述可调叶片的一端设置有第一连接柱，所述第一连接柱设置有防脱槽，用以与轮毂连接；所述可调叶片的另一端设置有第二连接柱，所述第二连接柱设置有定位部，第二连接柱穿过轮缘与拨杆连接。

3.根据权利要求2所述的叶片角度可调的进气预旋器，其特征在于，所述轮毂靠近轮头的一侧沿周向均匀设置有若干个与所述第一连接柱对应的滑槽，所述滑槽设置有与所述防脱槽配合的防脱台，第一连接柱的防脱槽沿着防脱台滑入滑槽使可调叶片安装在轮毂上。

4.根据权利要求3所述的叶片角度可调的进气预旋器，其特征在于，所述滑槽设置有密封条，用以防止气体进入滑槽，所述密封条远离第一连接柱一侧的端部内侧贴在轮毂的端面。

5.根据权利要求1所述的叶片角度可调的进气预旋器，其特征在于，所述轮头为陀螺形结构，其与所述轮毂螺纹连接，所述轮头的锥面用于导流使气体从相邻可变叶片组成的流道进入压气机进气口。

6.根据权利要求2所述的叶片角度可调的进气预旋器，其特征在于，所述轮缘为圆环结构，所述轮缘设置有通孔、凸台和挡台，所述通孔用以使第二连接柱穿过；所述凸台与拨盘组件的内表面接触，用以防止拨盘组件径向运动；所述挡台设置在拨盘组件的两侧，用以防止拨盘组件轴向运动。

7.根据权利要求2所述的叶片角度可调的进气预旋器，其特征在于，所述拨杆设置有定位槽和第三连接柱，所述定位槽与第二连接柱的定位部间隙配合，所述第三连接柱与斜槽配合并在斜槽内滑动。

8.根据权利要求1所述的叶片角度可调的进气预旋器，其特征在于，所述第一拨盘和第二拨盘均分别为半圆形结构，第一拨盘和第二拨盘通过螺栓连接成环形结构的拨盘组件。

9.根据权利要求1所述的叶片角度可调的进气预旋器，其特征在于，所述第一拨盘或者第二拨盘设置有连接销钉孔，连接销钉穿过连接销钉孔使第一拨盘或者第二拨盘与运动连杆连接，且通过挡圈固定。