CN203640864U - 涡轮发动机用增压装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种涡轮发动机用增压装置，涡轮发动机包括进气压气段、燃烧段、涡轮段及尾喷管段，尾喷管段设有用于部分收集涡轮发动机的尾气的尾气收集单元，尾气收集单元经输气管道连接有至少一个增压单元，增压单元用于在涡轮发动机的尾气的作用下增加进气压气段和/或燃烧段内的空气摄入量。本实用新型在不增加涡轮发动机油量的前提下，增加发动机的进气量来改变燃气的压缩比，进而提高发动机的动力，且燃油燃烧充分，进一步降低了油耗损失，提高涡轮发动机的功率和输出扭矩。

Description

涡轮发动机用增压装置

技术领域

本实用新型涉及发动机控制领域，特别地，涉及一种涡轮发动机用增压装置。

背景技术

现有的涡轮发动机主要包括压缩机、燃烧室及涡轮机三大部分，进气道进入的空气经压缩机提高压缩比后进入燃烧室混合燃烧，利用燃烧室的高温燃气推动涡轮机高速旋转，涡轮机经尾喷管输出尾气产生推力。相对于传统的汽油机、柴油机以及各类活塞气缸压缩做功的发动机，涡轮发动机具有加速快、设计简单等优点。现有的涡轮发动机在工作过程中，由于涡轮的惯性作用对于供油骤时变化反应迟缓，便会产生涡轮的迟滞效应，且如果要让涡轮发动机提高推力，则必须增加燃气在涡轮前的温度和增压比，这将会使排气速度增加而损失更多动能，于是产生了提高推力和降低油耗的矛盾。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种涡轮发动机用增压装置，以解决现有的涡轮发动机的涡轮迟滞以及油耗高的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种涡轮发动机用增压装置，涡轮发动机包括进气压气段、燃烧段、涡轮段及尾喷管段，尾喷管段设有用于部分收集涡轮发动机的尾气的尾气收集单元，尾气收集单元经输气管道连接有至少一个增压单元，增压单元用于在涡轮发动机的尾气的作用下增加进气压气段和/或燃烧段内的空气摄入量。

进一步地，增压单元为涡轮增压器，涡轮增压器的外壳设有用于输入涡轮发动机的尾气的第一进口、用于排出涡轮增压器的尾气的第一出口及用于输入外界空气的第二进口，涡轮增压器的泵轮在涡轮发动机的尾气的作用下带动与泵轮联接的涡轮旋转，进而经第二进口吸入外界空气，涡轮增压器将吸入的空气经压缩后送入进气压气段和/或燃烧段内。

进一步地，尾气收集单元为设于尾喷管段内壁的环形集气室，环形集气室沿尾喷管段的圆周向延伸出多个连通至尾喷管段外壁的出气口，每个出气口经一路输气管道连接有一个增压单元，多个增压单元均连通至燃烧段内。

进一步地，增压单元经流量分配器连通至燃烧段内。

进一步地，增压单元连通有伸入燃烧段内壁的管道，管道延伸至设于燃烧段内壁的燃油喷嘴旁。

进一步地，多个出气口沿尾喷管段外壁的环向等间距布置。

进一步地，尾气收集单元及增压单元采用耐高温材料制成。

进一步地，涡轮段和/或尾气收集单元设有散热结构。

进一步地，散热结构为设于涡轮段的壳体和/或尾气收集单元外的散热片。

进一步地，散热结构为设于尾气收集单元外的循环冷却管道，循环冷却管道内设有冷冻液。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型涡轮发动机用增压装置，通过在涡轮发动机的尾喷管段设置用于部分收集涡轮发动机的尾气的尾气收集单元，尾气收集单元经输气管道连接有至少一个增压单元，增压单元用于在涡轮发动机的尾气的作用下增加进气压气段和/或燃烧段内的空气摄入量，使得在不增加涡轮发动机油量的前提下，增加发动机的进气量来改变燃气的压缩比，进而提高发动机的动力，且燃油燃烧充分，进一步降低了油耗损失，提高涡轮发动机的功率和输出扭矩。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型优选实施例涡轮发动机用增压装置的结构示意图；

图2是本实用新型优选实施例中涡轮增压器的结构示意图；以及

图3是本实用新型优选实施例中环形集气室的结构示意图。

附图标记说明：

10、进气压气段；20、燃烧段；30、涡轮段；40、尾喷管段；

11、压气机转子；21、燃烧室；211、燃油喷嘴；22、火焰筒；

31、涡轮转子；41、尾气收集单元；50、涡轮增压器；51、第一进口；

52、第一出口；53、第二进口；54、泵轮；55、联接轴；56、涡轮；

57、流量分配器；411、出气口；60、管道。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参照图1，本实用新型的优选实施例提供了一种涡轮发动机用增压装置，涡轮发动机包括进气压气段10、燃烧段20、涡轮段30及尾喷管段40。其中，进气压气段10设有压气机转子11，以对经进气道进入的空气进行压缩；燃烧段20包括用于将空气与燃油进行混合并燃烧的燃烧室21及用于输出高温燃气的火焰筒22；涡轮段30内设有涡轮转子31，涡轮转子31在高温燃气的作用下高速旋转并向尾喷管段40输出尾气。本实施例中，尾喷管段40设有用于部分收集涡轮发动机的尾气的尾气收集单元41，尾气收集单元41经输气管道连接有至少一个增压单元，增压单元用于在涡轮发动机的尾气的作用下增加进气压气段10和/或燃烧段20内的空气摄入量。本实用新型涡轮发动机用增压装置，通过在涡轮发动机的尾喷管段40设置用于部分收集涡轮发动机的尾气的尾气收集单元41，尾气收集单元41经输气管道连接有至少一个增压单元，增压单元用于在涡轮发动机的尾气的作用下增加进气压气段10和/或燃烧段20内的空气摄入量，使得在不增加涡轮发动机油量的前提下，增加发动机的进气量来改变燃气的压缩比，进而提高发动机的动力，且燃油燃烧充分，进一步降低了油耗损失，提高涡轮发动机的功率和输出扭矩。

参照图1及图2，本实施例中，增压单元为涡轮增压器50，涡轮增压器50的外壳设有用于输入涡轮发动机的尾气的第一进口51、用于排出涡轮增压器50的尾气的第一出口52及用于输入外界空气的第二进口53，涡轮增压器50的壳体内设有泵轮54及涡轮56，泵轮54与涡轮56经联接轴55同轴联接。泵轮54在涡轮发动机的尾气的作用下带动与泵轮54联接的涡轮56旋转，进而经第二进口53吸入外界空气，涡轮增压器50将吸入的空气经压缩后送入进气压气段10和/或燃烧段20内。

参照图3，本实施例中，尾气收集单元41为设于尾喷管段40内壁的环形集气室，该环形集气室沿尾喷管段40的圆周向延伸出多个连通至尾喷管段40外壁的出气口411，每个出气口411经一路输气管道连接有一个增压单元(即本实施例中的涡轮增压器50)，多个涡轮增压器50均连通至燃烧段20内。优选地，多个出气口411沿尾喷管段40外壁的环向等间距布置，以保证对涡轮发动机的尾气的有效回收及均匀利用。本实施例中，涡轮发动机产生的大量尾气通过环形集气室分为五个出气口411分送五台涡轮增压器50以带动涡轮56吸入大量空气经压缩后送入进气压气段10和/或燃烧段20内。其中，优选地，涡轮增压器50输出的压缩后的空气经流量分配器57连通至燃烧段20内。优选地，涡轮增压器50连通有伸入燃烧段20内壁的管道60，管道60延伸至设于燃烧段20内壁的燃油喷嘴211旁，使得经涡轮增压器50输出的压缩空气就近地与燃油喷嘴211喷出的燃油进行混合，改变燃气的压缩比，进而提高发动机的动力，且燃油燃烧充分，降低油耗损失，提高涡轮发动机的功率和输出扭矩。

由于涡轮发动机喷射出尾气的高温较高，一般达到400℃～800℃，优选地，尾气收集单元41及增压单元采用耐高温材料制成，如采用耐高温的无机化合物、高分子聚合物、合金金属等。

优选地，为了降低涡轮发动机的尾气热量对材料使用寿命的影响，优选地，涡轮段30和/或尾气收集单元41设有散热结构。本实施例中，该散热结构为设于涡轮段30的壳体和/或尾气收集单元41外的散热片；或者该散热结构为设于尾气收集单元41外的循环冷却管道，循环冷却管道内设有冷冻液。

综上所述，本实用新型实施例涡轮发动机用增压装置，在不增加涡轮发动机油量的前提下，通过涡轮增压器50增加发动机的进气量来改变燃气的压缩比，进而提高发动机的动力，且燃油燃烧充分，进一步降低了油耗损失，提高涡轮发动机的功率和输出扭矩。本实用新型涡轮发动机适用于涡轮风扇发动机、涡轴发动机、涡桨发动机、涡轮喷气发动机以及各种以涡轮形式驱动的地面燃气轮机、工业燃气轮机。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种涡轮发动机用增压装置，所述涡轮发动机包括进气压气段(10)、燃烧段(20)、涡轮段(30)及尾喷管段(40)，其特征在于，

所述尾喷管段(40)设有用于部分收集所述涡轮发动机的尾气的尾气收集单元(41)，所述尾气收集单元(41)经输气管道连接有至少一个增压单元，所述增压单元用于在所述涡轮发动机的尾气的作用下增加所述进气压气段(10)和/或所述燃烧段(20)内的空气摄入量。

2.根据权利要求1所述的涡轮发动机用增压装置，其特征在于，

所述增压单元为涡轮增压器(50)，所述涡轮增压器(50)的外壳设有用于输入所述涡轮发动机的尾气的第一进口(51)、用于排出所述涡轮增压器(50)的尾气的第一出口(52)及用于输入外界空气的第二进口(53)，所述涡轮增压器(50)的泵轮(54)在所述涡轮发动机的尾气的作用下带动与所述泵轮(54)联接的涡轮(56)旋转，进而经所述第二进口(53)吸入外界空气，所述涡轮增压器(50)将吸入的空气经压缩后送入所述进气压气段(10)和/或所述燃烧段(20)内。

3.根据权利要求2所述的涡轮发动机用增压装置，其特征在于，

所述尾气收集单元(41)为设于所述尾喷管段(40)内壁的环形集气室，所述环形集气室沿所述尾喷管段(40)的圆周向延伸出多个连通至所述尾喷管段(40)外壁的出气口(411)，每个所述出气口(411)经一路输气管道连接有一个所述增压单元，多个所述增压单元均连通至所述燃烧段(20)内。

4.根据权利要求3所述的涡轮发动机用增压装置，其特征在于，

所述增压单元经流量分配器(57)连通至所述燃烧段(20)内。

5.根据权利要求4所述的涡轮发动机用增压装置，其特征在于，

所述增压单元连通有伸入所述燃烧段(20)内壁的管道(60)，所述管道(60)延伸至设于所述燃烧段(20)内壁的燃油喷嘴(211)旁。

6.根据权利要求5所述的涡轮发动机用增压装置，其特征在于，

多个所述出气(411)沿所述尾喷管段(40)外壁的环向等间距布置。

7.根据权利要求1至6任一项所述的涡轮发动机用增压装置，其特征在于，

所述尾气收集单元(41)及所述增压单元采用耐高温材料制成。

8.根据权利要求7所述的涡轮发动机用增压装置，其特征在于，

所述涡轮段(30)和/或所述尾气收集单元(41)设有散热结构。

9.根据权利要求8所述的涡轮发动机用增压装置，其特征在于，

所述散热结构为设于所述涡轮段(30)的壳体和/或所述尾气收集单元(41)外的散热片。

10.根据权利要求8所述的涡轮发动机用增压装置，其特征在于，

所述散热结构为设于所述尾气收集单元(41)外的循环冷却管道，所述循环冷却管道内设有冷冻液。

Images