短葉型擴壓器的製作方法

2023-05-20 16:15:26

專利名稱：短葉型擴壓器的製作方法
短葉型擴壓器用於離心式壓縮機，尤其是用於可變幾何渦壓縮機(簡稱VGC)擴壓器。
近年來，可變幾何渦輪增壓技術(簡稱VGT)之所以受到高度重視並取得飛速的發展，其重要原因之一，就是這種技術可以改善渦輪增壓器對於車輛發動機變工況特性的適應能力，從而顯著地提高發動機的動力性、經濟性和降低廢氣排放。迄今為止的VGT研究，主要集中在渦輪機、壓縮機的葉輪和進口導葉以及無葉擴壓器方面。而有葉擴壓器雖然可以改善峰值效率和增壓比，然而由於其工作區域過分狹窄而顯得得不償失，因而很少在VGT中使用。英國HOLSET公司已經率先生產出VGT樣機，使用的也是無葉擴壓器，這就大大限制了達到更高的效率和增壓比，而且控制機構也比較複雜，增加了製造費用，降低了使用的可靠性。
本發明的目的是提供一種能夠用於可變幾何渦輪增壓器的有葉擴壓器。
離心式壓縮機的直壁式擴壓器的前壁面(1)和後壁面(2)實際上是由兩個同心圓組成的。本發明將擴壓器按其徑向有效長度平均分成兩個區域，並按氣流走向定義為進口段(3)和出口段(4)如圖1所示。
本發明將低柵綢度短葉片(5)置於擴壓器前壁的進口段，如圖2所示，或置於後壁的出口段，如圖3所示，與進出口段均無葉片的前壁可組成A、B兩種新型有葉擴壓器。
高柵稠度葉片具有確定的喉部，其工作域狹窄，作為可變幾何裝置只能用於小流量時引入導葉場合，或是在大流量時通過同軸旋轉打開喉部。
將圖2與圖3所示的擴壓器組合，稱為A組雙列葉柵擴壓器。將圖3所示的擴壓環固定，另一個在一個流道的弧長內作同軸旋轉。當出口短葉位於入口短葉的流道中心延長線時，就形成了葉片相錯排列的雙列葉柵，如圖4所示。根據使用時工況的變化，作同軸旋轉，就可以實現幾何通流流道的變化。當達到極限位置，就變成了具有長葉片(6)的普通的長葉擴壓器，如圖5所示。這樣，在小流量時，可以使用圖5所示的狀態，獲得滿意的工作特性，在喘振點的工作域可以被拓寬。而在中大流量時，則可使用圖4所示的狀態，以便獲得更寬廣的工作域。這種擴壓器的控制機構也會十分簡單。
將圖3與無葉擴壓環組合，稱為B組低柵綢度出口段短葉型擴壓器。
B組低柵綢度出口段短葉型擴壓器，由於擴展了阻塞流工作域(以60%效率點為界)而具有驚人寬闊的工作域，與無葉擴壓器比較，在絕大部分工作域上都改善了擴壓器的性能。離開葉輪的氣流在進入葉片前，有充分混合的機會，而具備了相對均勻的進入葉片的流動狀況，另一方面，在出口段的葉片將氣流導入下流渦殼，由此改善了擴壓器與渦殼的匹配。這種擴壓器集中了有葉與無葉擴壓器的優點，與無葉擴壓器相比，具有同樣寬廣的工作區域，效率提高了8.6%，而增壓比幾乎與有葉擴壓器相同，並且結構十分簡單。
本發明有助於促進渦輪增壓器的廣泛應用，尤其在車輛發動機上的應用，從而達到在提高發動機性能的同時降低排放的目的。


圖1普通離心壓縮機無葉擴壓器。其中1-前壁面，2-後壁面，3-進口段，4-出口段。
圖2低柵綢度進口段短葉型擴壓環。其中5-短葉片;
圖3低柵綢度出口段短葉型擴壓環;
圖4雙列葉柵擴壓器;
圖5低柵綢度長葉擴壓器。其中6-長葉片;
圖6A組雙列葉柵擴壓器性能曲線;
圖7B組低柵綢度出口段短葉型擴壓器性能曲線;
實施例1A組雙列葉柵擴壓器，擴壓環外徑∮139MM，內徑∮87.6MM，葉高7MM。葉片出口角61.8°，A組雙列葉柵擴壓器的性能曲線見圖5，圖中T11代表雙列葉柵的狀況，其工作域很寬。T9代表其旋轉的極限位置，即長葉擴壓器，其在中等流量時效率較高。
實施例2B組雙列葉柵擴壓器，擴壓環外徑∮139MM，內徑∮87.6MM，葉高7MM。葉片出口角61.8°，B組雙列葉柵擴壓器的性能曲線見圖6，圖中T7代表低柵綢度出口短葉擴壓器的狀況，虛線代表無葉擴壓器。可見，其工作域幾乎與無葉擴壓器一樣寬，而其增壓比和效率則幾乎與長葉擴壓器相同。圖中T3代表高柵綢度出口短葉擴壓器的狀況，可見其增壓比和效率均不如低柵綢度出口短葉擴壓器。
權利要求
1.一種短葉型擴壓器，是由前壁、後壁、安裝在前壁或後壁上的短葉片組成。其特徵在於將擴壓器沿徑向平均分成進口和出口兩個區域，短葉片的徑向長度小於該區域。葉片柵稠度為低柵稠度。
2.如權利要1所述的短葉型擴壓器，其特徵在於短葉片可以安裝在前壁或後壁上的出口段，並可以單獨使用。
3.如權利要1所述的短葉型擴壓器，其特徵在於短葉片可以同時安裝在進口段和出口段，通過同軸旋轉實現幾何通流截面的變化。
全文摘要
短葉型擴壓器用於離心式壓縮機，尤其是用於可變幾何壓縮機擴壓器。本發明將有葉擴壓器的導葉置於擴壓器的出口段或進口段，集中了有葉擴壓器與無葉擴壓器的優點，具有同樣寬廣的工作區域，效率提高了8.6％，而增壓比幾乎與有葉擴壓器相同；使用這種擴壓器可以將雙列葉柵作同軸旋轉，從而實現幾何通流流道的變化。這種可變幾何的控制機構十分簡單。本發明加工製造簡單，有助於促進渦輪增壓器的廣泛應用，尤其在車輛發動機上的應用，改善渦輪增壓器對於車輛發動機變工況特性的適應能力，從而顯著地提高發動機的動力性、經濟性和降低廢氣排放。
文檔編號F04D29/46GK1087160SQ92113029
公開日1994年5月25日 申請日期1992年11月18日 優先權日1992年11月18日
發明者姜鵬明, 耿曉音 申請人:姜鵬明