CN213116875U - 高喘振裕度的涡轮增压器压气机机闸结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高喘振裕度的涡轮增压器压气机机闸结构，包括机壳，所述机壳上设有进气通道和机闸腔体，所述进气通道中设有压叶轮和叶片，所述机壳的进气通道周侧壁上环形开设有若干轴向槽，每一所述轴向槽的轴向长度经过所述压叶轮的进气侧的叶片叶尖，所述轴向槽与机闸腔体相连通。本实用新型结构简单，且能有效提高喘振裕度。

Description

高喘振裕度的涡轮增压器压气机机闸结构

技术领域

本实用新型涉及涡轮增压器技术领域，具体是涉及一种高喘振裕度的涡轮增压器压气机机闸结构。

背景技术

涡轮增压技术作为一种利用发动机工作所产生的废气驱动压气机压缩空气，在对发动机提供相同燃油量的前提下，提高燃油的燃烧效率，使发动机具备更好的动力输出性能，且有效地降低由燃料燃烧不充分而造成的发动机尾气排放污染物，减小了大气污染。涡轮增压器被广泛地应用在汽车、农业机械和轮船等领域的发动机系统中，其需求量日益增加。涡轮增压器中的压气机性能最终决定着涡轮增压器整机的性能，成为涡轮增压器研究领域中的重点。

涡轮增压器压气机的性能评价指标有：效率、压比和流量范围等，国内外许多学者针对各项性能指标进行深入的研究，主要方法包括喘振性能分析、压比特性曲线分析、效率特性曲线分析和内部流场分析。离心压气机是车用涡轮增压器核心部件，具有失速喘振特性。离心压气机喘振时,流经压气机的气流出现强烈的振动,极易引起叶片或轴承损坏,给增压器甚至整个发动机带来灾难性后果。长期以来,离心压气机稳定性设计一直是开发和配机的关键。近年来,随着车用增压发动机体积减小、动力强化、废气再循环(EGR)/选择性催化还原(SCR)等满足排放要求的处理装置应用及考虑变海拔环境适应性需求等,高压比压气机成为研究热点。伴随着增压压比的提高,压气机叶轮内部流动渐趋复杂,流动分离和相互干扰加剧,对于传统的增压器，其流量范围急剧变窄,尤其是喘振裕度显得不足。因此，针对高压比增压器，如何提高压气机喘振裕度成为当前的研究热点和发展关键。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述问题，旨在提供一种结构简单、能有效提高喘振裕度的涡轮增压器压气机机闸结构。

具体技术方案如下：

一种高喘振裕度的涡轮增压器压气机机闸结构，包括机壳，所述机壳上设有进气通道和机闸腔体，所述进气通道中设有压叶轮和叶片，所述机壳的进气通道周侧壁上环形开设有若干轴向槽，每一所述轴向槽的轴向长度经过所述压叶轮的进气侧的叶片叶尖，所述轴向槽与机闸腔体相连通。

优选的，若干所述轴向槽均匀且环形分布在进气通道周侧壁上。将轴向槽均匀设置的好处是使得气流的分散更稳定。

优选的，所述轴向槽的数量为15-23个。

作为本实用新型的一种改进，每一所述轴向槽的轴向长度为6-20mm，径向宽度为2-5mm。优选的，所述轴向槽的轴向长度为11.9mm，径向宽度为3mm。

优选的，所述轴向槽的径向槽深为机壳内径的0.05-0.2倍。

作为本实用新型的另一种改进，所述轴向槽的轴向长度的中点与压叶轮的进气侧的叶片叶尖位于进气通道的同一横截面上。也就是说，沿轴向槽的中心进行剖面应经过压叶轮进气侧的叶片叶尖。

作为本实用新型的又一种改进，所述轴向槽的中心轴线与压叶轮的转轴之间的夹角为45度，其倾斜方向与压叶轮的叶片旋转方向一致。

与现有技术相比，上述技术方案的积极效果是：

1)本实用新型通过在机壳的进气通道周侧壁上环形开设若干轴向槽，轴向槽的开设使之形成空气循环腔，减少了一部分进入压叶轮的气流，使得流量稳定下来，因此喘振线能够偏移到更低的体积流量，从而提高增压器压气机的喘振裕度；

2)本实用新型能够有效地改善压气机叶轮流场中的不稳定流动情况和出现的喘振现象，具有延迟压气机喘振极限到来和扩宽稳定工作流量范围的功能；

3)本发明，在370m/s转速以下，压气机喘振边界提高近10％；370m/s转速以上，压气机喘振边界提高近30％；也就是说，增压器的喘振裕度提高了10％-30％；

4)本发明中，压气机的喘振边界的压比提高了0～5％，提高了转速稳定性；

5)本发明的结构简单，铸造更容易，成本低。

附图说明

图1为本实用新型的使用状态剖视图；

图2为本实用新型中的机闸结构的横截面图；

图3为本实用新型中的机闸结构的剖视图；

图4为本实用新型的使用状态侧视图；

图5为本实用新型中的机闸结构的侧视图；

图6为本实用新型中的机闸结构示意图；

图7为本实用新型中的喘振裕度的数据图。

附图中，1、机壳；2、进气通道；3、轴向槽；4、机闸腔体；5、压叶轮；6、叶尖。

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的一部分实施例，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作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。

如图1至图6所示，示出了一种高喘振裕度的涡轮增压器压气机机闸结构，包括机壳1，机壳1上设有进气通道2和机闸腔体4，进气通道2中设有压叶轮5和叶片，机壳1的进气通道2周侧壁上环形开设有若干轴向槽3，每一轴向槽3的轴向长度经过压叶轮5的进气侧的叶片叶尖6，轴向槽3与机闸腔体4相连通。

本实用新型通过在机壳1的进气通道2周侧壁上环形开设若干轴向槽3，轴向槽3的开设使之形成空气循环腔，减少了一部分进入压叶轮5的气流，使得流量稳定下来，因此喘振线能够偏移到更低的体积流量，从而提高增压器压气机的喘振裕度。

一般的，若干轴向槽3均匀且环形分布在进气通道2周侧壁上，将轴向槽3均匀设置的好处是使得气流的分散更稳定、更容易提高喘振裕度。

优选的，轴向槽3的数量为15-23个。

每一轴向槽3的轴向长度为6-20mm，径向宽度为2-5mm。优选的，轴向槽3的轴向长度为11.9mm，径向宽度为3mm。

轴向槽3的径向槽深为机壳1内径的0.05-0.2倍。

轴向槽3的轴向长度的中点与压叶轮5的进气侧的叶片叶尖6位于进气通道2的同一横截面上。也就是说，沿轴向槽3的中心进行剖面应经过压叶轮5进气侧的叶片叶尖6。

轴向槽3的中心轴线与压叶轮5的转轴之间的夹角为45度，其倾斜方向与压叶轮5的叶片旋转方向一致。

本实用新型大幅提升了增压器的喘振裕度，使得增压器的工作范围得到大幅提高，同时基本保持了增压器的原有性能。而且，该轴向槽3的设计结构简单，加工成本低，可通过直接机加工机壳1而成，也可通过铸造与机壳1一体而成。

采用此种轴向槽3设计后，将增压器喘振裕度提高了10％～30％，将靠近喘振边界的压比提高了0～5％，提高了转速稳定性，如图7所示。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、内、外……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种高喘振裕度的涡轮增压器压气机机闸结构，包括机壳(1)，其特征在于：所述机壳(1)上设有进气通道(2)和机闸腔体(4)，所述进气通道(2)中设有压叶轮(5)和叶片，所述机壳(1)的进气通道(2)周侧壁上环形开设有若干轴向槽(3)，每一所述轴向槽(3)的轴向长度经过所述压叶轮(5)的进气侧的叶片叶尖(6)，所述轴向槽(3)与机闸腔体(4)相连通。

2.根据权利要求1所述的高喘振裕度的涡轮增压器压气机机闸结构，其特征在于，若干所述轴向槽(3)均匀且环形分布在进气通道(2)周侧壁上。

3.根据权利要求2所述的高喘振裕度的涡轮增压器压气机机闸结构，其特征在于，所述轴向槽(3)的数量为15-23个。

4.根据权利要求1所述的高喘振裕度的涡轮增压器压气机机闸结构，其特征在于，每一所述轴向槽(3)的轴向长度为6-20mm，径向宽度为2-5mm。

5.根据权利要求4所述的高喘振裕度的涡轮增压器压气机机闸结构，其特征在于，所述轴向槽(3)的轴向长度为11.9mm，径向宽度为3mm。

6.根据权利要求1所述的高喘振裕度的涡轮增压器压气机机闸结构，其特征在于，所述轴向槽(3)的轴向长度的中点与压叶轮(5)的进气侧的叶片叶尖(6)位于进气通道(2)的同一横截面上。

7.根据权利要求1所述的高喘振裕度的涡轮增压器压气机机闸结构，其特征在于，所述轴向槽(3)的中心轴线与压叶轮(5)的转轴之间的夹角为45度，其倾斜方向与压叶轮(5)的叶片旋转方向一致。

8.根据权利要求1所述的高喘振裕度的涡轮增压器压气机机闸结构，其特征在于，所述轴向槽(3)的径向槽深为机壳(1)内径的0.05-0.2倍。

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