[發(fā)明專利]旋葉式有葉擴(kuò)壓壓氣機(jī)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810016030.6
• 申請日: 2008-05-15
• 公開（公告）號: CN101298871A
• 公開（公告）日: 2008-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李延昭;郭錫祿;王航;曹山河;郭倫海;李永泰
• 申請（專利權(quán)）人: 壽光市康躍增壓器有限公司
• 主分類號: F04D17/08
• 分類號: F04D17/08;F04D17/10
• 代理公司: 濟(jì)南舜源專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 李江

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及可變壓氣機(jī)渦輪增壓器，尤其涉及一種通過配置在渦輪增壓器的壓氣機(jī)殼體內(nèi)的若干旋轉(zhuǎn)葉片調(diào)整氣體增壓以后進(jìn)氣方向的旋轉(zhuǎn)葉片結(jié)構(gòu)改進(jìn)的旋葉式有葉擴(kuò)壓壓氣機(jī)，屬于內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

渦輪增壓器是利用發(fā)動機(jī)排出的廢氣，按照一定的路線流入渦輪增壓器的渦輪殼內(nèi)以驅(qū)動渦輪，并帶動與渦輪同軸的壓氣機(jī)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，新鮮空氣在壓氣機(jī)葉輪離心力的作用下被壓縮進(jìn)入發(fā)動機(jī)的汽缸。對于渦輪增壓器，我們希望通過控制流入渦輪的廢氣流量，以改善渦輪增壓器的總效率和匹配范圍。隨著對柴油機(jī)和汽油機(jī)經(jīng)濟(jì)性和排放指標(biāo)需求的不斷提升，可變截面渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)已經(jīng)逐步滿足這些需求，但目前所采用的可變截面渦輪增壓器主要指可變渦輪機(jī)結(jié)構(gòu)增壓器。影響渦輪增壓器總效率的因素中除了渦輪機(jī)效率、機(jī)械效率外，還有一個非常關(guān)鍵的壓氣機(jī)效率。

目前，渦輪增壓器壓氣機(jī)普遍采用了無葉擴(kuò)壓壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)，或者固定角度有葉擴(kuò)壓結(jié)構(gòu)形式。無葉擴(kuò)壓或者固定角度有葉擴(kuò)壓壓氣機(jī)最高效率雖然能夠達(dá)到74％-80％，但壓氣機(jī)高效區(qū)域范圍非常狹窄，發(fā)動機(jī)在不同工況工作時，壓氣機(jī)效率損失較大，無法保證具有寬廣的渦輪增壓器總效率。

已知的無葉擴(kuò)壓壓氣機(jī)是目前渦輪增壓器的最多采用的一種，如圖1所示，渦輪增壓器(3)的無葉擴(kuò)壓壓氣機(jī)部分包括壓氣機(jī)葉輪(7)、氣體擴(kuò)壓通道(13)、壓氣機(jī)殼(9)三部分，在正常工作下壓氣機(jī)葉輪(7)在渦輪轉(zhuǎn)子(11)的帶動下高速旋轉(zhuǎn)從壓氣機(jī)進(jìn)口(8)吸入潔凈的空氣進(jìn)行離心壓縮，壓縮后的高速增壓氣體從壓氣機(jī)葉輪出口(12)處進(jìn)入氣體擴(kuò)壓通道(13)，氣體動能開始轉(zhuǎn)化為壓力能，同時氣體在氣體擴(kuò)壓通道(13)的約束下進(jìn)入壓氣機(jī)殼流道(10)，如圖2所示，發(fā)動機(jī)(1)排出的氣體經(jīng)排氣總管(2)進(jìn)入渦輪增壓器(3)，增壓氣體在壓氣機(jī)殼流道(10)中匯集后進(jìn)入發(fā)動機(jī)(1)的進(jìn)氣管道(4)，然后經(jīng)發(fā)動機(jī)(1)的進(jìn)氣總管(5)送入汽缸(6)參與燃燒。

無葉擴(kuò)壓壓氣機(jī)中擴(kuò)壓通道對增壓以后的氣體流動方向上沒有任何調(diào)節(jié)作用，增壓氣體的方向完全由葉輪旋轉(zhuǎn)速度和氣流軸向流動速度影響。因此無葉擴(kuò)壓壓氣機(jī)適應(yīng)壓氣機(jī)流量范圍寬廣，缺點(diǎn)是因為無法控制氣體流動方向，導(dǎo)致壓氣機(jī)效率整體水平偏低。

已知的渦輪增壓器固定葉片有葉擴(kuò)壓壓氣機(jī)也因為能夠在個別工況下起到提升壓氣機(jī)效率的目的而被應(yīng)用在了某些大型發(fā)電動力用增壓器上，如圖3所示，渦輪增壓器(3)的有葉擴(kuò)壓壓氣機(jī)部分除了包括壓氣機(jī)葉輪(7)、氣體擴(kuò)壓通道(13)、壓氣機(jī)殼(9)三部分以外，在氣體擴(kuò)壓通道(13)增加了氣體導(dǎo)流葉片(14)，氣體導(dǎo)流葉片(14)與導(dǎo)流葉片支撐盤(15)通過焊接或者鉚接方式聯(lián)接到一起。導(dǎo)流葉片支撐盤(15)與壓氣機(jī)殼(9)連接成一體形成有葉擴(kuò)壓壓氣機(jī)。從壓氣機(jī)葉輪出口(12)進(jìn)入氣體擴(kuò)壓通道(13)中的增壓氣體在氣流導(dǎo)流葉片(12)的控制下按照一定的角度進(jìn)入壓氣機(jī)殼流道(10)匯集后進(jìn)入到發(fā)動機(jī)汽缸(6)中參與燃燒。

固定葉片有葉擴(kuò)壓壓氣機(jī)在氣體擴(kuò)壓通道(13)中增加了固定結(jié)構(gòu)的氣流導(dǎo)流葉片(14)，氣流導(dǎo)流葉片(14)在合適的壓氣機(jī)葉輪(7)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)起到了增壓氣體的導(dǎo)向作用，從而提高了壓氣機(jī)效率。但因為氣流導(dǎo)流葉片(14)的角度不能調(diào)整，只能為某一個工況下的發(fā)動機(jī)提供高效率增壓氣體。

因此，希望設(shè)計一種有葉擴(kuò)壓壓氣機(jī)，能夠調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)全工況范圍內(nèi)渦輪增壓器增壓氣體的擴(kuò)壓導(dǎo)向問題。通過可以旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)流葉片與增壓器轉(zhuǎn)速的配合調(diào)節(jié)，以獲得比無葉擴(kuò)壓壓氣機(jī)和固定葉片有葉擴(kuò)壓壓氣機(jī)更為寬廣的壓氣機(jī)高效率區(qū)域。同時，解決普通旋轉(zhuǎn)導(dǎo)流葉片在氣流導(dǎo)流過程中存在的氣體流動距離加長導(dǎo)致的氣動損失加大等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的問題是針對渦輪增壓器無葉擴(kuò)壓壓氣機(jī)和固定葉片有葉擴(kuò)壓壓氣機(jī)中對增壓氣體流的控制的局限性，提供一種旋葉式動靜葉片結(jié)構(gòu)的旋葉式有葉擴(kuò)壓壓氣機(jī)，能夠有效解決增壓氣體的擴(kuò)壓導(dǎo)向及不同工況下氣流導(dǎo)向路線問題，全面提升壓氣機(jī)效率。

為了解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

旋葉式有葉擴(kuò)壓壓氣機(jī)，包括壓氣機(jī)葉輪、壓氣機(jī)殼，所述壓氣機(jī)殼內(nèi)具有氣體擴(kuò)壓通道，所述氣體擴(kuò)壓通道內(nèi)設(shè)有動靜導(dǎo)流葉片支撐盤，其特征是：所述動靜導(dǎo)流葉片支撐盤上設(shè)有若干個與動靜導(dǎo)流葉片支撐盤固定連接的動導(dǎo)流葉片和與動靜導(dǎo)流葉片支撐盤轉(zhuǎn)動連接的靜導(dǎo)流葉片，所述動導(dǎo)流葉片與靜導(dǎo)流葉片相互間隔設(shè)置。

以下是本發(fā)明對上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)：

所述動導(dǎo)流葉片、靜導(dǎo)流葉片分布在壓氣機(jī)葉輪出口的徑向周邊位置。