CN217207016U - 一种涡轮增压器压壳组件及压气机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种涡轮增压器压壳组件及压气机。本实用新型包括压壳，压壳包括进气通道，进气通道包括进气口；消音罩，所述消音罩安装于压壳的进气口位置；连接部，所述连接部设于进气通道内；机匣槽流道，所述机匣槽流道形成于所述连接部与压壳内壁之间以及所述连接部和消音罩之间，所述机匣槽流道包括机匣槽入口和机匣槽出口，所述机匣槽入口位于所述连接部的一端与压壳内壁之间，所述机匣槽出口位于所述连接部的另一端与消音罩之间。本实用新型通过在压壳中设置消音罩，通过消音罩与机匣槽流道配合起到导流作用，减小回流气体在汇入主气流时在周向方向的速度分量，增大沿轴向方向速度的分量，可提高增压器压气机靠近喘振区域附近效率。

Description

一种涡轮增压器压壳组件及压气机

技术领域

本实用新型涉及涡轮增压器技术领域，尤其是指一种涡轮增压器压壳组件及压气机。

背景技术

喘振故障是发动机在运行过程中经常出现的一种不稳定工作情况，实质上是压气机进口气流流量突降，引发气流沿压气机轴向发生的低频率、高振幅的振动现象。并产生LCF（低周疲劳）失效。

目前增压器的应用范围更加关注低速、低压比工况区域的性能，增压器压气机在低压比小流量范围内更容易发生喘振，因此更加关注低压区的喘振工况和喘振裕度。

在目前业内在压壳组件设计技术中，采用机匣槽（即回流槽）是提高压气机喘振裕度、拓宽压气机流量范围的方式是一种简单有效的方法。即在压轮入口附近制造一个通道，使得在压叶轮入口处发生喘振而产生的不稳定的湍流可以通过该通道排出，不再进入压气机做功，也阻断了湍流的继续扩大和发展。开始发生喘振的湍流气体是逆主流方向流回至入口处，气体或回流至压壳入口，与主流汇合，或逆主流方向直接排出。从而可以使喘振边界左移（即喘振最小流量进一步减小）。现有技术气体在回流并与主流汇合时，由于回流速度方向与主流不同，产生一定的熵增，即效率损失。

发明内容

本实用新型针对喘振裕度需要拓宽和靠近喘振区域性能需要提升等问题，提供一种涡轮增压器压壳组件及压气机，该压壳组件可以比传统的机匣槽可拓宽压端流量范围，并且优化压缩机喘振范围的性能。

为此，本实用新型提供一种涡轮增压器压壳组件，包括：

压壳，所述压壳包括进气通道，所述进气通道包括进气口；

消音罩，所述消音罩安装于压壳的进气口位置；

连接部，所述连接部设于进气通道内；

机匣槽流道，所述机匣槽流道形成于所述连接部与压壳内壁之间以及所述连接部和消音罩之间，所述机匣槽流道包括机匣槽入口和机匣槽出口，所述机匣槽入口位于所述连接部的一端与压壳内壁之间，所述机匣槽出口位于所述连接部的另一端与消音罩之间。

在本实用新型的一种实施方式中，所述连接部包括通腔，在邻近机匣槽出口的所述通腔的内壁上设有导流面。

在本实用新型的一种实施方式中，所述消音罩为直径沿弧线逐渐收缩的管状结构，其直径从进气口位置向进气通道内逐渐收缩。

在本实用新型的一种实施方式中，所述消音罩包括弧形侧壁，所述弧形侧壁末端的切平面与消音罩纵剖面之间形成的回流角度，所述导流面与连接部纵剖面之间形成的导流角度，所述回流角度与导流角度相等。

在本实用新型的一种实施方式中，所述通腔的侧壁的一端为弧形结构，所述通腔的侧壁的另一端为锥形结构，所述压壳内壁为弧形内壁，所述弧形结构位于所述弧形内壁和弧形侧壁所形成的容置腔内。

在本实用新型的一种实施方式中，还包括挡圈，所述压壳靠近进气口位置的内壁设有安装槽，所述安装槽内设有挡圈，所述消音罩通过其大径端延伸出的安装板定位安装于压壳内壁的定位台阶，并通过挡圈进行压紧。

在本实用新型的一种实施方式中，所述压壳侧端设有涡壳流道，所述压壳内部还设有叶轮安装腔，所述叶轮安装腔分别与进气通道和涡壳流道相互连通。

在本实用新型的一种实施方式中，所述连接部通过连接筋与所述压壳内壁相连。

在本实用新型的一种实施方式中，所述机匣槽出口的间隙的范围为1-3mm。

本实用新型还提供一种包括所述的涡轮增压器压壳组件的压气机。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本实用新型所述的一种涡轮增压器压壳组件及压气机，其通过在压壳中设置消音罩，通过消音罩与机匣槽流道配合起到导流作用，减小回流气体在汇入主气流时在周向方向的速度分量，增大沿轴向方向（即与主流相同方向）速度的分量，可提高增压器压气机靠近喘振区域附近效率；

消音罩弧形侧壁末端的切平面与消音罩纵剖面之间形成的回流角度，所述导流面与连接部纵剖面之间形成的导流角度，所述回流角度与导流角度相等，可以调整进入叶轮的气流角度优化压轮入口的速度分布，使得回流气流角度与进气主气流角度相等，极大程度的降低了回流的湍流对主气流的干扰程度，消音罩的末端速度与主气流速度一致，可以有效降低噪声；

机匣槽流道在周向尺寸增大，使得机匣槽流道的有效体积增大，有更多的空间使回流气体进行耗散，本实用新型产品简单易实现，通过模拟验证可以拓宽喘振裕度。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1是本实用新型的涡轮增压器压壳组件结构示意图。

图2是本实用新型的涡轮增压器压壳组件结构剖视图。

图3是现有技术流场矢量图。

图4是本实用新型的流场矢量图。

说明书附图标记说明：1、压壳；11、进气通道；111、进气口；12、安装槽；13、定位台阶；14、涡壳流道；15、叶轮安装腔；2、消音罩；21、弧形侧壁；3、连接部；31、通腔；311、导流面；312、弧形结构；313、锥形结构；4、机匣槽流道；41、机匣槽入口；42、机匣槽出口；5、压叶轮；6、挡圈。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

参照图1至图2所示，本实用新型的一种涡轮增压器压壳组件，包括：

压壳1，所述压壳1包括进气通道11，所述进气通道11包括进气口111；

消音罩2，所述消音罩2安装于压壳1的进气口111位置；

连接部3，所述连接部3设于进气通道11内；

机匣槽流道4，所述机匣槽流道4形成于所述连接部3与压壳1内壁之间以及所述连接部3和消音罩2之间，所述机匣槽流道4包括机匣槽入口41和机匣槽出口42，所述机匣槽入口41位于所述连接部3的一端与压壳1内壁之间，所述机匣槽出口42位于所述连接部3的另一端与消音罩2之间。

具体地，所述连接部3包括通腔31，所述通腔31与进气通道11相连通，在邻近机匣槽出口42的所述通腔31的内壁上设有导流面311。

具体地，所述消音罩2为直径沿弧线逐渐收缩的管状结构，其直径从进气口111位置向进气通道11内逐渐收缩。

具体地，所述导流面311与连接部3纵剖面之间形成的导流角度α₁，所述消音罩2包括弧形侧壁21，所述弧形侧壁21末端的切平面与消音罩2纵剖面之间形成的回流角度α₂，所述导流角度α₁与回流角度α₂相等。通过上述设置，可以调整进入压叶轮5的气流角度优化压轮入口的速度分布，使得回流气流角度与进气主气流角度(即进入进气通道11的角度)相等，极大程度的降低了回流的湍流对主气流的干扰程度，消音罩2的末端速度与主气流速度一致，可以有效降低噪声。通过消音罩2与机匣槽流道4配合起到导流作用，减小回流气体在汇入主气流时在周向方向的速度分量，增大沿轴向方向（即与主流相同方向）速度的分量，可提高增压器压气机靠近喘振区域附近效率。

具体地，所述导流角度α₁与回流角度α₂两者的角度差范围在0-5°；所述机匣槽出口42的间隙（即消音罩2剖面的小径与连接部3间的距离）的范围为1-3mm。

具体地，所述通腔31的侧壁的一端为弧形结构312，所述通腔31的侧壁的另一端为锥形结构313，所述压壳1内壁为弧形内壁，所述弧形结构312位于所述弧形内壁和弧形侧壁21所形成的容置腔内。通过上述设置，使得机匣槽流道4呈上两端窄中间宽的弯曲弧状，能使得机匣槽流道4在周向尺寸增大，使得机匣槽流道4的有效体积增大，有更多的空间使回流气体进行耗散。

具体地，还包括挡圈6，所述压壳1靠近进气口111位置的内壁设有安装槽12，所述安装槽12内设有挡圈6，所述消音罩2通过其大径端延伸出的安装板定位安装于压壳1内壁的定位台阶13，并通过挡圈6进行压紧。

具体地，所述压壳1侧端设有涡壳流道14，所述压壳1内部还设有叶轮安装腔15，所述叶轮安装腔15分别与进气通道11和涡壳流道14相互连通。

具体地，所述连接部3通过连接筋与所述压壳1内壁相连。所述连接部3与压壳1可以为一体铸造，也可以做成分体式，连接部3可以做成单独部件，独立开模成形，再与压壳1后期进行加工连接。

将上述涡轮增压器压壳组件中的叶轮安装腔15中安装压叶轮5从而形成压气机。

在本实用新型中的气体在压叶轮5叶片前缘出现气流分离后产生涡，在尚未扩大的生长初期，通过机匣槽入口41进入机匣槽流道4内，排出了压叶轮5，避免湍流进一步生长。机匣槽流道4内的湍流在其内部进行了充分的耗散，然后到达机匣槽流道4的尾部即消音罩2的下壁面，此时消音罩2起导流作用，机匣槽流道4内的回流气流随消音罩2的弧形侧壁21面速度方向发生调整，最终气流沿消音罩2的弧形侧壁21从机匣槽出口42的出口角度与气流从压气机导流面311角度相同。回流气体在经过消音罩2下壁面之后从机匣槽出口42的出口角度与该位置的主流角度相同，避免了回流气体与主气流之间的相互干扰，减小了熵增。继而回流气体与主气流汇合重新进入压叶轮5安装腔的入口。在整个过程中由于比传统的机匣槽减小了与主流的相互干扰，熵增减小，因此在靠近喘振区域的性能得到了优化。

如图3、图4所示，通过本实用新型的机匣槽流道4与现有的机匣槽流道4的流场仿真图可知，本实用新型可以较好地拓宽喘振裕度。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种涡轮增压器压壳组件，其特征在于，包括：

压壳（1），所述压壳（1）包括进气通道（11），所述进气通道（11）包括进气口（111）；

消音罩（2），所述消音罩（2）安装于压壳（1）的进气口（111）位置；

连接部（3），所述连接部（3）设于进气通道（11）内；

机匣槽流道（4），所述机匣槽流道（4）形成于所述连接部（3）与压壳（1）内壁之间以及所述连接部（3）和消音罩（2）之间，所述机匣槽流道（4）包括机匣槽入口（41）和机匣槽出口（42），所述机匣槽入口（41）位于所述连接部（3）的一端与压壳（1）内壁之间，所述机匣槽出口（42）位于所述连接部（3）的另一端与消音罩（2）之间。

2.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器压壳组件，其特征在于，所述连接部（3）包括通腔（31），所述通腔（31）与进气通道（11）相连通，在邻近机匣槽出口（42）的所述通腔（31）的内壁上设有导流面（311）。

3.根据权利要求2所述的一种涡轮增压器压壳组件，其特征在于，所述消音罩（2）为直径沿弧线逐渐收缩的管状结构，其直径从进气口（111）位置向进气通道（11）内逐渐收缩。

4.根据权利要求3所述的一种涡轮增压器压壳组件，其特征在于，所述消音罩（2）包括弧形侧壁（21），所述弧形侧壁（21）末端的切平面与消音罩（2）纵剖面之间形成的回流角度，所述导流面（311）与连接部（3）纵剖面之间形成的导流角度，所述回流角度与导流角度相等。

5.根据权利要求4所述的一种涡轮增压器压壳组件，其特征在于，还包括挡圈（6），所述压壳（1）靠近进气口（111）位置的内壁设有安装槽（12），所述安装槽（12）内设有挡圈（6），所述消音罩（2）通过其大径端延伸出的安装板定位安装于压壳（1）内壁的定位台阶（13），并通过挡圈（6）进行压紧。

6.根据权利要求3所述的一种涡轮增压器压壳组件，其特征在于，还包括挡圈（6），所述压壳（1）靠近进气口（111）位置的内壁设有安装槽（12），所述消音罩（2）通过挡圈（6）安装于安装槽（12）。

7.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器压壳组件，其特征在于，所述压壳（1）侧端设有涡壳流道（14），所述压壳（1）内部还设有叶轮安装腔（15），所述叶轮安装腔（15）分别与进气通道（11）和涡壳流道（14）相互连通。

8.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器压壳组件，其特征在于，所述连接部（3）通过连接筋与所述压壳（1）内壁相连。

9.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器压壳组件，其特征在于，所述机匣槽出口（42）的间隙的范围为1-3mm。

10.一种压气机，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的涡轮增压器压壳组件。

Images