CN206753936U - 一种紧凑型两级增压压气机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种紧凑型两级增压压气机，包括沿轴向依次设置的空气进气壳和压气机壳，压气机壳的内部设有可转动的压气机叶轮；空气进气壳中包括空气进气流道和回流进气流道，压气机壳中包括第一压气流道和第二压气流道，压气机叶轮的叶片区域包括第一叶轮流道和第二叶轮流道；空气进气流道、第一叶轮流道、第一压气流道依次连通形成第一级增压系统，回流进气流道、第二叶轮流道、第二压气流道依次连通形成第二级增压系统，第一压气流道通过导气弯管连通回流进气流道，空气进气壳上设有进气口，压气机壳上设有出气口。此种紧凑型两级增压压气机的内部即可实现两次连续增压，可以减少所需零件数量，节省装配空间，降低制造难度与成本。

Description

一种紧凑型两级增压压气机

技术领域

本实用新型涉及内燃机增压技术领域，特别涉及一种紧凑型两级增压压气机。

背景技术

内燃机通常使用不可再生的化石燃料进行工作，内燃机的广泛应用不仅造成全球能源供应紧缺，还排放了大量有害物质，造成温室效应、雾霾等环境污染，因此，人们对内燃机高效、节能、减排的要求越来越严格。

涡轮增压技术不仅可有效提高内燃机平均有效压力和升功率，提高动力性，还可改善其燃油经济性和排放污染问题，是当前解决内燃机耗能、排放等问题最直接和最有效的方法之一。

目前的两级增压技术通过两级增压压气机实现的，该两级增压压气机由两个压气机相串联形成的，能够连续二次利用回收的涡轮排气能量来实现增加空气压力，具有能够提高压气机压比及效率等优势。然而，其本身零件数量多、占用空间大、布置难度高、制造成本高。

因此，如何减少两级增压装置所需的零件数量、节省装配空间、降低制造难度与成本，是目前内燃机增压领域技术人员急需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种紧凑型两级增压压气机，可以减少零件数量、降低制造难度与成本，节省装配空间。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种紧凑型两级增压压气机，包括沿轴向依次设置的空气进气壳和压气机壳，所述压气机壳的内部设有可转动的压气机叶轮；所述空气进气壳中包括空气进气流道和回流进气流道，所述压气机壳中包括第一压气流道和第二压气流道，所述压气机叶轮的叶片区域包括第一叶轮流道和第二叶轮流道；所述空气进气流道、所述第一叶轮流道、所述第一压气流道依次连通形成第一级增压系统，所述回流进气流道、所述第二叶轮流道、所述第二压气流道依次连通形成第二级增压系统，所述第一压气流道通过导气弯管连通所述回流进气流道，所述空气进气壳上设有连通于所述空气进气流道的进气口，所述压气机壳上设有连通于所述第二压气流道的出气口。

优选地，所述第一压气流道和所述第二压气流道均为蜗壳结构。

优选地，所述压气机叶轮包括叶轮隔板，所述叶轮隔板为一环板，所述叶轮隔板的内周面上设有第一叶片组，且外周面上设有第二叶片组，所述第一叶片组中的叶片与所述第二叶片组中的叶片一一对应设置，所述叶轮隔板的内侧与外侧依次为所述第一叶轮流道与所述第二叶轮流道。

优选地，所述压气机壳中设有用于分隔所述第一压气流道与所述第二压气流道的压气机壳隔板，所述第一压气流道与所述第二压气流道沿轴向依次设置，且所述第二压气流道设于靠近所述空气进气壳的一侧，所述叶轮隔板密封且可旋转连接于所述压气机壳隔板。

优选地，所述空气进气壳中设有用于分隔所述空气进气流道与所述回流进气流道的空气进气壳隔板，所述空气进气壳隔板为与所述叶轮隔板同轴的环板，所述进气口设于所述空气进气壳隔板的轴向上的一端，所述叶轮隔板密封且可旋转连接于所述空气进气壳隔板的轴向上的另一端。

优选地，所述空气进气壳隔板的一个轴向端部绕周向设有第一凹槽，所述压气机壳隔板的一个端部绕周向设有第二凹槽；所述叶轮隔板的两个端部分别插接于所述第一凹槽和所述第二凹槽中。

优选地，所述压气机壳与所述空气进气壳通过螺栓连接。

本实用新型提供的紧凑型两级增压压气机中，包括空气进气壳、压气机壳和压气机叶轮，且空气进气壳、压气机壳与压气机叶轮中均分别设有双流道且对应连通。

涡轮旋转带动同一轴上的压气机叶轮旋转，致使压气机叶轮前端空气产生负压，将外部空气由进气口吸入空气进气流道，再流经第一叶轮流道进行初次压缩，空气动能、压力能均增加，压缩空气从第一叶轮流道输出，进入第一压气流道，动能转换为压力能，经导气弯管返回空气进气壳，进入回流进气流道，然后流经第二叶轮流道、第二压气流道，完成二次增压过程。

此种紧凑型两级增压压气机中，空气进气壳、压气机壳、压气机叶轮均设置为双流道结构，通过在此紧凑型两级增压压气机内部即可实现两次连续增压，无需两个增压压气机串联使用，可以减少零件数量，节省装配空间，通过连续增压能够有效提高增压压力、提高压气机压比及效率，拓宽流量范围、削弱低转速工况的喘振风险和高转速工况的堵塞影响，同时，空气进气壳与压气机壳分别为两个独立部件，可以降低制造难度与成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供紧凑型两级增压压气机的三维结构剖视图；

图2为图1的轴向剖视图；

图3为本实用新型所提供空气进气壳的三维结构剖视图；

图4为本实用新型所提供压气机叶轮的结构示意图；

图5为本实用新型所提供压气机壳的装配剖视图。

图1至图5中，1-空气进气壳，2-压气机叶轮，3-压气机壳，4-导气弯管，5-空气进气流道，6-空气进气壳隔板，7-回流进气流道，8-进气口，9-第一叶片组，10-叶轮隔板，11-第二叶片组，12-第一叶轮流道，13-第二叶轮流道，14-出气口，15-压气机壳隔板，16-第一压气流道，17-第二压气流道。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的核心是提供一种紧凑型两级增压压机，可以减少零件数量、降低制造难度与成本，节省装配空间。

请参考图1至图5，图1为本实用新型所提供紧凑型两级增压压气机的三维结构剖视图；图2为图1的轴向剖视图；图3为本实用新型所提供空气进气壳的三维结构剖视图；图4为本实用新型所提供压气机叶轮的结构示意图；图5为本实用新型所提供压气机壳的装配剖视图。

本实用新型所提供紧凑型两级增压压气机的一种具体实施例中，包括沿轴向依次设置的空气进气壳1和压气机壳3，即，空气进气壳1与压气机壳3为两个独立的部件，且沿轴向依次设置。压气机壳3的内部设有可转动的压气机叶轮2，涡轮能够带动压气机叶轮2在压气机壳3中进行转动。

空气进气壳1、压气机壳3、压气机叶轮2均包括双流道。空气进气壳1中包括空气进气流道5和回流进气流道7，压气机壳3中包括第一压气流道16和第二压气流道17，压气机叶轮2的叶片区域包括第一叶轮流道12和第二叶轮流道13。

其中，空气进气流道5、第一叶轮流道12、第一压气流道16依次连通形成第一级增压系统，回流进气流道7、第二叶轮流道13、第二压气流道17依次连通形成第二级增压系统。第一压气流道16通过导气弯管4连通回流进气流道7，空气进气壳1上设有连通于空气进气流道5的进气口8，压气机壳3上设有连通于第二压气流道17的出气口14。

需要说明的是，如无特殊说明，本申请中轴向、周向、径向以压气机叶轮2所绕转的中心轴为基准。

涡轮旋转带动同一轴上的压气机叶轮2旋转，致使压气机叶轮2前端空气产生负压，将外部空气由进气口8吸入空气进气流道5，再流经第一叶轮流道12进行初次压缩，空气动能、压力能均增加，压缩空气从第一叶轮流道12输出，进入第一压气流道16，动能转换为压力能，经导气弯管4返回空气进气壳1，进入回流进气流道7，然后流经第二叶轮流道13、第二压气流道17，完成二次增压过程。

此种紧凑型两级增压压气机中，空气进气壳1、压气机壳3、压气机叶轮2均设置为双流道结构，通过在此紧凑型两级增压压气机内部即可实现两次连续增压，无需两个增压压气机串联使用，可以减少零件数量，节省装配空间，通过连续增压能够有效提高增压压力、提高压气机压比及效率，拓宽流量范围、削弱低转速工况的喘振风险和高转速工况的堵塞影响，同时，空气进气壳1与压气机壳3分别为两个独立部件，可以降低制造难度与成本。

其中，导气弯管4可以通过螺栓、压板或者其他部件与空气进气壳1、压气机壳3相连接。

进一步地，第一压气流道16与第二压气流道17可以均为蜗壳结构，具体可以按照椭圆形或圆形横截面的公式设计蜗壳结构，从而使气体在第一压气流道16与第二压气流道17中的流动符合气体流动规律，可以有效降低流动损失。

具体地，压气机叶轮2可以包括叶轮隔板10，叶轮隔板10为一环板，叶轮隔板10的内周面上设有第一叶片组9，叶轮隔板10的外周面上设有第二叶片组11，第一叶片组9中的叶片与第二叶片组11中的叶片一一对应设置，叶轮隔板10的内侧与外侧依次为第一叶轮流道12与第二叶轮流道13，则第一叶片组9设于第一叶轮流道12中，第二叶片组11设于第二叶轮流道13中。叶轮隔板10将压气机叶轮2分为一个内部闭式叶轮流道(即第一叶轮流道12)和一个外部半开式叶轮流道(即第二叶轮流道13)。

此种设置方式将叶轮隔板10及其径向上内外两侧的叶片固定为一体，叶片与叶轮隔板10可以被同步驱动，便于操作，且有利于提高使用的可靠性，同时，第一叶片组9中的叶片与第二叶片组11中的叶片一一对应，有利于简化加工。

具体地，第一叶片组9中的叶片与第二叶片组11中的对应叶片可以为同一叶片，此时，第一叶片组9、第二叶片组11与叶轮隔板10可以整体铣削加工，当然，也可以分体式铣削加工然后组装。

其中，叶片数目与叶型可以根据实际需要进行选择。例如，叶片可以为混流式叶片。

在上述各个实施例的基础上，压气机壳3中具体可以设置压气机壳隔板15，该压气机壳隔板15用于分隔第一压气流道16和第二压气流道17，也可以认为，在压气机壳3中通过设置压气机壳隔板15而形成了第一压气流道16和第二压气流道17。第一压气流道16与第二压气流道17沿轴向依次设置，且第二压气流道17设置在靠近空气进气壳1的一侧，叶轮隔板10密封且可旋转连接于压气机壳隔板15。将第一压气流道16与第二压气流道17沿轴向依次设置，便于将两个流道均加工成蜗壳结构，且有利于进一步节约紧凑型两级增压压气机的整体占用空间。

在上述各个实施例的基础上，空气进气壳1中可以设有空气进气壳隔板6，该空气进气壳隔板6用于分隔空气进气流道5和回流进气流道7，也可以认为，在空气进气壳1中通过设置空气进气壳隔板6而形成了空气进气流道5和回流进气流道7。空气进气壳隔板6为与叶轮隔板10同轴的环板，进气口8设于空气进气壳隔板6的轴向上的一端，叶轮隔板10密封且可旋转连接于空气进气壳隔板6的轴向上的另一端。外部空气从进气口8可以大体沿直线流经空气进气流道5，然后直接流入第一叶轮流道12，有利于减少能量损失。

其中，空气进气壳隔板6、叶轮隔板10、压气机壳隔板15应保持在同一条流线上，以保证连续增压通道独立、气流顺畅。

进一步地，空气进气壳隔板6的一个轴向端部可以绕周向设有第一凹槽，压气机壳隔板15的一个端部可以绕周向设有第二凹槽；叶轮隔板10的两个端部可以分别插接于第一凹槽和第二凹槽中，从而实现空气进气壳隔板6、叶轮隔板10、压气机壳隔板15之间的密封连接，且叶轮隔板10可以在凹槽中转动。

通过本实施例的设置，叶轮隔板10能够方便地设置在压气机壳3的内部，且第一级增压系统与第二级增压系统之间的密封性与独立性可以得到保证。当然，第一凹槽和/或第二凹槽也可以设置在叶轮隔板10上，空气进气壳隔板6、压气机壳隔板15对应设置，以实现插接。

在上述各个实施例的基础上，压气机壳3与空气进气壳1具体可以通过螺栓连接，从而进一步降低加工难度，且便于维修工作的进行。当然，压气机壳3与空气进气壳1也可以通过焊接或者其他方式实现连接。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本实用新型所提供的紧凑型两级增压压气机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种紧凑型两级增压压气机，其特征在于，包括沿轴向依次设置的空气进气壳(1)和压气机壳(3)，所述压气机壳(3)的内部设有可转动的压气机叶轮(2)；所述空气进气壳(1)中包括空气进气流道(5)和回流进气流道(7)，所述压气机壳(3)中包括第一压气流道(16)和第二压气流道(17)，所述压气机叶轮(2)的叶片区域包括第一叶轮流道(12)和第二叶轮流道(13)；所述空气进气流道(5)、所述第一叶轮流道(12)、所述第一压气流道(16)依次连通形成第一级增压系统，所述回流进气流道(7)、所述第二叶轮流道(13)、所述第二压气流道(17)依次连通形成第二级增压系统，所述第一压气流道(16)通过导气弯管(4)连通所述回流进气流道(7)，所述空气进气壳(1)上设有连通于所述空气进气流道(5)的进气口(8)，所述压气机壳(3)上设有连通于所述第二压气流道(17)的出气口(14)。

2.根据权利要求1所述的紧凑型两级增压压气机，其特征在于，所述第一压气流道(16)和所述第二压气流道(17)均为蜗壳结构。

3.根据权利要求2所述的紧凑型两级增压压气机，其特征在于，所述压气机叶轮(2)包括叶轮隔板(10)，所述叶轮隔板(10)为一环板，所述叶轮隔板(10)的内周面上设有第一叶片组(9)，且外周面上设有第二叶片组(11)，所述第一叶片组(9)中的叶片与所述第二叶片组(11)中的叶片一一对应设置，所述叶轮隔板(10)在径向上的内侧与外侧依次为所述第一叶轮流道(12)与所述第二叶轮流道(13)。

4.根据权利要求3所述的紧凑型两级增压压气机，其特征在于，所述压气机壳(3)中设有用于分隔所述第一压气流道(16)与所述第二压气流道(17)的压气机壳隔板(15)，所述第一压气流道(16)与所述第二压气流道(17)沿轴向依次设置，且所述第二压气流道(17)设于靠近所述空气进气壳(1)的一侧，所述叶轮隔板(10)密封且可旋转连接于所述压气机壳隔板(15)。

5.根据权利要求4所述的紧凑型两级增压压气机，其特征在于，所述空气进气壳(1)中设有用于分隔所述空气进气流道(5)与所述回流进气流道(7)的空气进气壳隔板(6)，所述空气进气壳隔板(6)为与所述叶轮隔板(10)同轴的环板，所述进气口(8)设于所述空气进气壳隔板(6)的轴向上的一端，所述叶轮隔板(10)密封且可旋转连接于所述空气进气壳隔板(6)的轴向上的另一端。

6.根据权利要求5所述的紧凑型两级增压压气机，其特征在于，所述空气进气壳隔板(6)的一个轴向端部绕周向设有第一凹槽，所述压气机壳隔板(15)的一个端部绕周向设有第二凹槽；所述叶轮隔板(10)的两个端部分别插接于所述第一凹槽和所述第二凹槽中。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的紧凑型两级增压压气机，其特征在于，所述压气机壳(3)与所述空气进气壳(1)通过螺栓连接。