一種新型的渦輪增壓器壓氣機機閘結構的製作方法
2023-10-06 20:28:14
一種新型的渦輪增壓器壓氣機機閘結構的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種新型的渦輪增壓器壓氣機機閘結構，包括機殼，所述機殼的主進氣道周側壁上開設有環形凹槽，所述環形凹槽內設置有徑向環形擋板，所述主進氣道外端部設置有軸向環形擋板，所述軸向環形擋板、徑向環形擋板與環形凹槽周側壁之間形成機閘腔體，所述徑向環形擋板內側壁與環形凹槽周側壁之間均勻設置有多個圓弧形導葉片，所述多個圓弧形導葉片將機閘腔體分隔成多個弧形氣體通道，所述徑向環形擋板靠近葉輪的一端與主進氣道側壁之間設置有進氣機閘通道，所述徑向環形擋板遠離葉輪的另一端與軸向環形擋板內側壁之間形成出氣機閘通道。本發明有效延遲了喘振極限的到來，提高壓力機的工作穩定性。
【專利說明】一種新型的渦輪增壓器壓氣機機閘結構
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種新型的渦輪增壓器壓氣機機閘結構。
【背景技術】
[0002]渦輪增壓技術作為一種利用發動機工作所產生的廢氣驅動壓氣機壓縮空氣，在對發動機提供相同燃油量的前提下，提高燃油的燃燒效率，使發動機具備更好的動力輸出性能，且有效地降低由燃料燃燒不充分而造成的發動機尾氣排放汙染物，減小了大氣汙染。渦輪增壓器被廣泛地應用在汽車、農業機械和輪船等領域的發動機系統中，其需求量日益增力口。渦輪增壓器中的壓氣機性能最終決定著渦輪增壓器整機的性能，成為渦輪增壓器研究領域中的重點。渦輪增壓器壓氣機的性能評價指標有:效率、壓比和流量範圍等，國內外許多學者針對各項性能指標進行深入的研究，主要方法包括喘振性能分析、壓比特性曲線分析、效率特性曲線分析和內部流場分析。在渦輪增壓器壓氣機的研究中，渦輪增壓器壓氣機的穩定工作流量範圍影響著渦輪增壓器整體工作的穩定性，在渦輪增壓器研究領域具有重要的研究意義。但是，當前對於渦輪增壓器壓氣機流量範圍的研究主要集中在對現有渦輪增壓器的結構參數進行優化，並沒有提出一種能夠有效地改善渦輪增壓器壓氣機喘振性能和穩定工作的流量範圍的有效結構，因此很難很好地滿足市場對渦輪增壓器壓氣機在複雜工況下運行的要求。
【發明內容】
[0003]本發明針對上述現有技術存在的問題做出改進，即本發明所要解決的技術問題是提供一種結構簡單、有效延遲喘振極限到來的新型的渦輪增壓器壓氣機。
[0004]為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是:一種新型的渦輪增壓器壓氣機機閘結構，包括機殼，所述機殼的主進氣道周側壁上開設有環形凹槽，所述環形凹槽內設置有徑向環形擋板，所述主進氣道外端部設置有軸向環形擋板，所述軸向環形擋板、徑向環形擋板與環形凹槽周側壁之間形成機閘腔體，所述徑向環形擋板內側壁與環形凹槽周側壁之間均勻設置有多個圓弧形導葉片，所述多個圓弧形導葉片將機閘腔體分隔成多個弧形氣體通道，所述徑向環形擋板靠近葉輪的一端與主進氣道側壁之間設置有進氣機閘通道，所述徑向環形擋板遠離葉輪的另一端與軸向環形擋板內側壁之間形成出氣機閘通道。
[0005]進一步的，所述導葉片數目為葉輪葉片數目的I?2倍。
[0006]進一步的，所述導葉片形狀為1/4圓弧.進一步的，所述導葉片厚度為I?2mm。
[0007]進一步的，所述導葉片首末兩端連線與葉輪轉軸夾角為20°?50°，其傾斜方向與葉輪中的葉片一致。
[0008]進一步的，所述進氣機閘通道、出氣機閘通道的開口處於同一水平面上。
[0009]進一步的，所述進氣機閘通道、出氣機閘通道的寬度一致，其寬度均為3?4_。
[0010]進一步的，所述圓弧形導葉片首末兩端與進氣機閘通道、出氣機閘通道位於同一水平線上。
[0011]進一步的，所述機閘腔體的軸向距離為葉輪軸向距離1.2?1.3倍，所述機閘腔體的徑向距離為主進氣道徑向距離的15%?20%。
[0012]進一步的，所述機殼、導葉片、徑向環形擋板為一體鑄造而成，所述軸向環形擋板焊接在機殼上。
[0013]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:(1)本發明能夠有效地改善壓氣機葉輪流場中的不穩定流動情況和出現的喘振現象，具有延遲壓氣機喘振極限到來和擴寬穩定工作流量範圍的功能；(2)本發明使得壓氣機喘振極限流量降低10%?25%，流量寬度擴寬10%?30% ；(3)本發明可以有效的控制葉輪流場中存在的分離流和葉頂隙中的逆流，能夠改善壓氣機中的不穩定流動，能夠有效地減小壓氣機因喘振而造成的疲勞受損，提高了渦輪增壓器的使用壽命和各項性能指標；(4)本發明結構簡單，易於鑄造、加工和安裝，很好地滿足了市場對渦輪增壓器動力性能和舒適性的要求，滿足了車用渦輪增壓器對多工況、寬流量範圍的要求。
[0014]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明做進一步詳細的說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明實施例的使用狀態剖視圖。
[0016]圖2為本發明實施例的俯視示意圖。
[0017]圖3為本發明實施例的機閘結構剖視圖。
[0018]圖4為本發明實施例的使用狀態側視圖。
[0019]圖5為本發明實施例的機閘結構側視圖。
[0020]圖6為本發明實施例的機閘結構示意圖。
[0021]圖中:1-機殼，2-主進氣道，3-環形凹槽，4-徑向環形擋板，5-軸向環形擋板，6-機閘腔體，7-導葉片，8-氣體通道，9-葉輪，10-進氣機閘通道，11-出氣機閘通道。
【具體實施方式】
[0022]如圖f 2所示，一種新型的渦輪增壓器壓氣機機閘結構，包括機殼1，所述機殼I的主進氣道2周側壁上開設有環形凹槽3，所述環形凹槽3內設置有徑向環形擋板4，所述主進氣道2外端部設置有軸向環形擋板5，所述軸向環形擋板5、徑向環形擋板4與環形凹槽3周側壁之間形成機閘腔體6，所述徑向環形擋板4內側壁與環形凹槽3周側壁之間均勻設置有多個圓弧形導葉片7，所述多個圓弧形導葉片7將機閘腔體6分隔成多個弧形氣體通道8，所述徑向環形擋板4靠近葉輪9的一端與主進氣道2側壁之間設置有進氣機閘通道10，所述徑向環形擋板4遠離葉輪9的另一端與軸向環形擋板5內側壁之間形成出氣機閘通道11。
[0023]在本實施例中，所述導葉片7數目為葉輪9葉片數目的I?2倍；所述導葉片7形狀為1/4圓弧；所述導葉片7厚度為I?2mm ;所述導葉片7首末兩端連線與葉輪9轉軸夾角為20°?50°，其傾斜方向與葉輪9中的葉片一致。
[0024]在本實施例中，所述進氣機閘通道10、出氣機閘通道11的開口處於同一水平面上；所述進氣機閘通道10、出氣機閘通道11的寬度一致，其寬度均為3?4_。
[0025]在本實施例中，所述圓弧形導葉片7首末兩端與進氣機閘通道10、出氣機閘通道11位於同一水平線上。
[0026]在本實施例中，所述機閘腔體6的軸向距離為葉輪9軸向距離1.2?1.3倍，所述機閘腔體6的徑向距離為主進氣道2徑向距離的15%?20%。
[0027]在本實施例中，所述機殼1、導葉片7、徑向環形擋板4為一體鑄造而成，將軸向環形擋板5壓緊在主進氣道2外端部。
[0028]本發明的工作過程如下:渦輪增壓器壓氣機工作，當渦輪增壓器壓氣機工作在喘振極限附近時，葉輪9流場中的部分高速旋轉的氣體從進氣機閘通道10進入弧形氣體通道8由出氣機閘通道11再次進入主進氣道2 ;進入機閘腔體6內的氣體在圓弧形導葉片7的引導下合理地控制了機閘腔體6內氣流的旋轉動能，最後從出氣機閘通道11重新回到主進氣道2中，該過程使得壓氣機喘振極限流量降低10%?25%，流量寬度擴寬10%?30% ;並且可以有效的控制葉輪9流場中存在的分離流和葉頂隙中的逆流，能夠改善壓氣機中的不穩定流動，能夠有效地減小壓氣機因喘振而造成的疲勞受損，提高了渦輪增壓器的使用壽命和各項性能指標。
[0029]以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。
【權利要求】
1.一種新型的渦輪增壓器壓氣機機閘結構，包括機殼，其特徵在於:所述機殼的主進氣道周側壁上開設有環形凹槽，所述環形凹槽內設置有徑向環形擋板，所述主進氣道外端部設置有軸向環形擋板，所述軸向環形擋板、徑向環形擋板與環形凹槽周側壁之間形成機閘腔體，所述徑向環形擋板內側壁與環形凹槽周側壁之間均勻設置有多個圓弧形導葉片，所述多個圓弧形導葉片將機閘腔體分隔成多個弧形氣體通道，所述徑向環形擋板靠近葉輪的一端與主進氣道側壁之間設置有進氣機閘通道，所述徑向環形擋板遠離葉輪的另一端與軸向環形擋板內側壁之間形成出氣機閘通道。
2.根據權利要求1所述的一種新型的渦輪增壓器壓氣機機閘結構，其特徵在於:所述導葉片數目為葉輪葉片數目的I?2倍。
3.根據權利要求1或2所述的一種新型的渦輪增壓器壓氣機機閘結構，其特徵在於:所述導葉片形狀為1/4圓弧。
4.根據權利要求1或2或3所述的一種新型的渦輪增壓器壓氣機機閘結構，其特徵在於:所述導葉片厚度為I?2mm。
5.根據權利要求1或2或3或4所述的一種新型的渦輪增壓器壓氣機機閘結構，其特徵在於:所述導葉片首末兩端連線與葉輪轉軸夾角為20°?50°，其傾斜方向與葉輪中的葉片一致。
6.根據權利要求1所述的一種新型的渦輪增壓器壓氣機機閘結構，其特徵在於:所述進氣機閘通道、出氣機閘通道的開口處於同一水平面上。
7.根據權利要求1或6所述的一種新型的渦輪增壓器壓氣機機閘結構，其特徵在於:所述進氣機閘通道、出氣機閘通道的寬度一致，其寬度均為3?4_。
8.根據權利要求1所述的一種新型的渦輪增壓器壓氣機機閘結構，其特徵在於:所述圓弧形導葉片首末兩端與進氣機閘通道、出氣機閘通道位於同一水平線上。
9.根據權利要求1所述的一種新型的渦輪增壓器壓氣機機閘結構，其特徵在於:所述機閘腔體的軸向距離為葉輪軸向距離1.2?1.3倍，所述機閘腔體的徑向距離為主進氣道徑向距離的15%?20%。
10.根據權利要求1所述的一種新型的渦輪增壓器壓氣機機閘結構，其特徵在於:所述機殼、導葉片、徑向環形擋板為一體鑄造而成。
【文檔編號】F04D29/40GK104265687SQ201410496685
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月25日 優先權日:2014年9月25日
【發明者】朱光宇, 陳旭斌, 楊志鋒 申請人:福州大學