CN217271009U - 一种具有消音腔的压气机壳及涡轮增压器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有消音腔的压气机壳，属于涉及发动机涡轮增压技术领域，解决了现有技术中压气机的压叶轮出口附近的高频气动噪声影响明显的问题，具有可以实现降噪的同时不会对压气机效率产生过大的影响，改善和优化了该区域的流动特性，进而有效的抑制了高频气动噪声的有益效果，具体方案如下：一种具有消音腔的压气机壳，包括压叶轮，所述压叶轮设置在压气机壳内部，在压气机壳上设有消音腔，所述消音腔位于压叶轮大径出口处，所述消音腔靠近压叶轮设置。
Description
技术领域
本实用新型涉及发动机涡轮增压技术领域，尤其是一种具有消音腔的压气机壳及涡轮增压器。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
随着发动机技术的快速发展，发动机涡轮增压技术也得到了迅速普及，但是压气机的喘振会影响涡轮增压器工作时气流的稳定性，进而影响发动机与涡轮增压器的寿命，涡轮增压器的压气机尤其是在工况变化较大的情况下，增压气体的压力波动大，导致某些工况下增压产生气动噪声；
研究发现，压气机的压叶轮出口附近的叶轮圆周线速度最高，该区域是产生高频气动噪声的主要区域，因此改善和优化压叶轮出口附近区域的流动特性对改善气动噪声非常关键，而目前还没有对该区域实现降噪的同时不会对压气机效率造成过大影响的结构设计。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种具有消音腔的压气机壳及涡轮增压器，在压气机壳的压叶轮出口附近设计消音腔实现对压气机气动噪声的控制，特定的结构尺寸设计可以实现降噪的同时不会对压气机效率产生过大的影响。
为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：
一种具有消音腔的压气机壳，包括压叶轮，所述压叶轮设置在压气机壳内部，在压气机壳上设有消音腔，所述消音腔位于压叶轮大径出口处，所述消音腔靠近压叶轮设置。
如上所述的压气机壳，通过在压气机壳的压叶轮大径出口附近设计消音腔实现对压气机气动噪声的控制，同时对消音腔进行特定的结构尺寸设计，利用空气激励在轴向方向的分解以降低在径向方向的分解量，最终达到噪声传递的衰减，从而实现了改消音腔具有降噪的效果。
如上所述的一种具有消音腔的压气机壳，所述消音腔为以所述压气机壳进气方向轴线为中心设置的一个环形槽。
如上所述的一种具有消音腔的压气机壳，所述消音腔底端与压叶轮大径出口连通。
如上所述的一种具有消音腔的压气机壳，所述消音腔横截面的顶端弧形设置，形状为半圆形。
如上所述的一种具有消音腔的压气机壳，所述消音腔横截面的顶端的曲率半径大于等于所述压叶轮大径出口的宽度的一半并超出设定范围。
如上所述的一种具有消音腔的压气机壳，所述消音腔的深度大于等于所述消音腔横截面的顶端的曲率半径并超出设定范围。
如上所述的一种具有消音腔的压气机壳，所述消音腔底端与所述压叶轮大径出口连通处一端设置消音腔进口圆角。
如上所述的一种具有消音腔的压气机壳，所述消音腔底端与所述压叶轮大径出口连通处另一端设置消音腔出口圆角。
如上所述的一种具有消音腔的压气机壳，所述消音腔出口圆角的曲率半径不小于所述消音腔进口圆角的曲率半径。
第二方面，本实用新型提供一种涡轮增压器，包括如上任一所述的一种具有消音腔的压气机壳。
上述本实用新型的有益效果如下：
1)本实用新型通过在压气机壳的压叶轮大径出口附近设计消音腔实现对压气机气动噪声的控制，消音腔设计为以压气机壳进气方向轴线为中心的一个环形槽，同时对消音腔进行特定的结构尺寸设计，利用空气激励在轴向方向的分解以降低在径向方向的分解量，最终达到噪声传递的衰减，从而实现了改消音腔具有降噪的效果。
2)本实用新型通过设置消音腔，消音腔的进出口处设置不同大小的圆角，不会对压气机的效率产生过大的影响，有效的改善了压气机的气动性能。
附图说明
构成本实用新型的一部分的说明书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。
图1是本实用新型根据一个或多个实施方式的一种具有消音腔的压气机壳的整体结构简图。
图2是本实用新型根据一个或多个实施方式的一种具有消音腔的压气机壳的整体结构示意图。
图3是图2的局部结构放大示意图。
图4是本实用新型根据一个或多个实施方式的一种具有消音腔的压气机壳中消音腔的详细结构示意图。
图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意。
其中：1.压气机壳，2.消音腔，3.压叶轮，4.压叶轮大径出口。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本实用新型使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本实用新型另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
正如背景技术所介绍的，现有技术中的压气机的压叶轮出口附近高频气动噪声影响明显的问题，为了解决如上的技术问题，本实用新型提出了一种具有消音腔的压气机壳。
实施例一
本实用新型的一种典型的实施方式中，参考图1-图4所示，一种具有消音腔的压气机壳，包括压叶轮3，所述压叶轮3设置在压气机壳1内部，与压气机壳1相匹配，在压气机壳1上设有消音腔2，消音腔2的位置位于压叶轮大径出口4处，消音腔靠近压叶轮大径设置。消音腔指的是涡轮增压器压气机压叶轮叶片的最大直径附近的一个环形布置的腔体。
本实施例压叶轮大径出口指的是压叶轮直径过渡到最大时的出气口。
其中，消音腔2为以压气机壳1进气方向轴线为中心设置的一个环形槽，消音腔2横截面的顶端呈弧形设置，形状为半圆形，消音腔2底端与压叶轮大径出口4处连通；
消音腔2横截面的顶端的曲率半径R大于等于压叶轮大径出口处的压叶轮的宽度的一半并超出设定范围，具体的，消音腔横截面的顶端的曲率半径R和压叶轮大径宽度D满足的关系为：0.5*D≤R≤1.5*D。
本实施例消音腔横截面的顶端的曲率半径R＝D。
同时如图2-图4所示，需要说明的是：
Φ1：表示压叶轮小径：表示压叶轮3叶片的最小直径，本实施例的压叶轮小径的位置位于压气机进气口处压叶轮3直径未过渡区域。
φ2：表示压叶轮大径；其中，压叶轮大径：表示压叶轮3叶片的最大直径；
φ3：表示为形状为环形槽的消音腔2横截面两端以消音腔顶点为轴线之间的距离，在本实施例中代表消音腔2的位置尺寸，具体为消音腔2在压气机壳1上的径向上位置尺寸。
D：表示压叶轮大径的宽度，具体为压叶轮叶片的最大直径位置轴向上的宽度。
R：表示消音腔顶部的曲率半径，具体为消音腔顶部形状为半圆曲面的曲率半径。
d：表示消音腔2的深度尺寸，本实施例的消音腔深度尺寸d具体为消音腔在压气机壳体轴向上的下沉深度，即消音腔底部与压叶轮大径出口连通处到消音腔顶部半圆曲面最顶端的轴向距离。
R1：表示消音腔2进口圆角的曲率半径；
R2：表示消音腔2出口圆角的曲率半径；
进一步的，消音腔2的深度尺寸d由消音腔顶部曲率半径R确定，消音腔的深度等于或大于消音腔横截面的顶端的曲率半径并超出设定范围，二者满足的关系为：R≤d≤2*R，本实施例消音腔2的深度尺寸d＝1.5R。
进一步的，消音腔2底端与压叶轮大径出口4连通处靠近压叶轮大径的一端设置消音腔进口圆角R1，即设置在消音腔内径位置处，消音腔底端与压叶轮大径出口连通处远离压叶轮大径的另一端设置消音腔出口圆角，即设置在消音腔外径位置处。
其中如图4所示，消音腔出口圆角的曲率半径R2不小于消音腔进口圆角的曲率半径R1，有利于改善和优化该区域的流动特性，进而有效的抑制高频气动噪声，消音腔进口圆角R1和消音腔出口圆角R2由消音腔2顶部的曲率半径R确定，满足的关系为：
0.3*R≤R1≤0.5*R，和0.5*R≤R2≤R；
本实施例消音腔2进口圆角取R1＝0.4*R，消音腔2出口圆角取R2＝0.8*R。
进一步的，消音腔2的位置尺寸φ3由压叶轮大径φ2和叶轮大径的宽度D确定，满足的关系为：φ2<φ3≤(φ2+3*D)，本实施例消音腔的位置尺寸φ3取φ3＝φ2+2*D。
在另外一些示例中，作为进一步的改进，消音腔顶部的半圆曲面位置处可以根据消音需要填充消音材料，可以是树脂材料，以提高消音效果。
压气机压叶轮3出口附近的叶轮圆周线速度最高，该区域是产生高频气动噪声的主要区域之一，改善和优化该区域的流动特性对改善气动噪声非常关键，通过在该区域设置消音腔2，消音腔2的进出口处设置不同大小的圆角，不会对压气机的效率产生过大的影响，有效的改善了压气机的气动性能。
实施例二
本实施例提供一种涡轮增压器，包括一种具有消音腔的压气机壳，通过在压气机壳1的压叶轮大径出口4附近设计消音腔2实现对压气机气动噪声的控制，消音腔2设计为以压气机壳1进气方向轴线为中心的一个环形槽，同时对消音腔2进行特定的结构尺寸设计，利用空气激励在轴向方向的分解以降低在径向方向的分解量，最终达到噪声传递的衰减，从而实现了改消音腔具有降噪的效果。
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)
1.一种具有消音腔的压气机壳，其特征在于，包括压叶轮，所述压叶轮设置在压气机壳内部，在压气机壳上设有消音腔，所述消音腔位于压叶轮大径出口处，所述消音腔靠近压叶轮设置。
2.根据权利要求1所述的一种具有消音腔的压气机壳，其特征在于，所述消音腔为以所述压气机壳进气方向轴线为中心设置的一个环形槽。
3.根据权利要求1所述的一种具有消音腔的压气机壳，其特征在于，所述消音腔底端与压叶轮大径出口连通。
4.根据权利要求3所述的一种具有消音腔的压气机壳，其特征在于，所述消音腔横截面的顶端弧形设置，形状为半圆形。
5.根据权利要求4所述的一种具有消音腔的压气机壳，其特征在于，所述消音腔横截面的顶端的曲率半径大于等于所述压叶轮大径宽度的一半并超出设定范围。
6.根据权利要求5所述的一种具有消音腔的压气机壳，其特征在于，所述消音腔的深度大于等于所述消音腔横截面的顶端的曲率半径并超出设定范围。
7.根据权利要求3所述的一种具有消音腔的压气机壳，其特征在于，所述消音腔底端与所述压叶轮大径出口连通处一端设置消音腔进口圆角。
8.根据权利要求7所述的一种具有消音腔的压气机壳，其特征在于，所述消音腔底端与所述压叶轮大径出口连通处另一端设置消音腔出口圆角。
9.根据权利要求8所述的一种具有消音腔的压气机壳，其特征在于，所述消音腔出口圆角的曲率半径不小于所述消音腔进口圆角的曲率半径。
10.一种涡轮增压器，其特征在于，包括如权利要求1-9任一所述的一种具有消音腔的压气机壳。
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