[實用新型]一種旋葉式有葉擴壓壓氣機

有效

• 申請號: 200820021978.6
• 申請日: 2008-05-15
• 公開（公告）號: CN201196165Y
• 公開（公告）日: 2009-02-18
• 發明（設計）人: 李延昭;郭錫祿;王航;曹山河;郭倫海;李永泰
• 申請（專利權）人: 壽光市康躍增壓器有限公司
• 主分類號: F04D29/44
• 分類號: F04D29/44;F04D17/10;F15B3/00
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司
• 代理人: 李江

技術領域

本實用新型涉及可變壓氣機渦輪增壓器，尤其涉及通過配置在渦輪增壓器的壓氣機殼體內的若干旋轉葉片調整氣體增壓以后進氣方向的旋轉葉片結構改進的一種旋葉式有葉擴壓壓氣機，屬于內燃機領域。

背景技術

渦輪增壓器是利用發動機排出的廢氣，按照一定的路線流入渦輪增壓器的渦輪殼內以驅動渦輪，并帶動與渦輪同軸的壓氣機葉輪高速旋轉，新鮮空氣在壓氣機葉輪離心力的作用下被壓縮進入發動機的汽缸。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。隨著對柴油機和汽油機經濟性和排放指標需求的不斷提升，可變截面渦輪增壓器的結構已經逐步滿足這些需求，但目前所采用的可變截面渦輪增壓器主要指可變渦輪機結構增壓器。影響渦輪增壓器總效率的因素中除了渦輪機效率、機械效率外，還有一個非常關鍵的壓氣機效率。

目前，渦輪增壓器壓氣機普遍采用了無葉擴壓壓氣機結構，或者固定角度有葉擴壓結構形式。無葉擴壓或者固定角度有葉擴壓壓氣機最高效率雖然能夠達到74％-80％，但壓氣機高效區域范圍非常狹窄，發動機在不同工況工作時，壓氣機效率損失較大，無法保證具有寬廣的渦輪增壓器總效率。

已知的無葉擴壓壓氣機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)的無葉擴壓壓氣機部分包括壓氣機葉輪(7)、氣體擴壓通道(13)、壓氣機殼(9)三部分，在正常工作下壓氣機葉輪(7)在渦輪轉子(11)的帶動下高速旋轉從壓氣機進口(8)吸入潔凈的空氣進行離心壓縮，壓縮后的高速增壓氣體從壓氣機葉輪出口(12)處進入氣體擴壓通道(13)，氣體動能開始轉化為壓力能，同時氣體在氣體擴壓通道(13)的約束下進入壓氣機殼流道(10)，如圖2所示，發動機(1)排出的氣體經排氣總管(2)進入渦輪增壓器(3)，增壓氣體在壓氣機殼流道(10)中匯集后進入發動機(1)的進氣管道(4)，然后經發動機(1)的進氣總管(5)送入汽缸(6)參與燃燒。

無葉擴壓壓氣機中擴壓通道對增壓以后的氣體流動方向上沒有任何調節作用，增壓氣體的方向完全由葉輪旋轉速度和氣流軸向流動速度影響。因此無葉擴壓壓氣機適應壓氣機流量范圍寬廣，缺點是因為無法控制氣體流動方向，導致壓氣機效率整體水平偏低。

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

固定葉片有葉擴壓壓氣機在氣體擴壓通道(13)中增加了固定結構的氣流導流葉片(14)，氣流導流葉片(14)在合適的壓氣機葉輪(7)轉速范圍內起到了增壓氣體的導向作用，從而提高了壓氣機效率。但因為氣流導流葉片(14)的角度不能調整，只能為某一個工況下的發動機提供高效率增壓氣體。

因此，希望設計一種有葉擴壓壓氣機，能夠調節發動機全工況范圍內渦輪增壓器增壓氣體的擴壓導向問題。通過可以旋轉的導流葉片與增壓器轉速的配合調節，以獲得比無葉擴壓壓氣機和固定葉片有葉擴壓壓氣機更為寬廣的壓氣機高效率區域。同時，解決普通旋轉導流葉片在氣流導流過程中存在的氣體流動距離加長導致的氣動損失加大等問題。

發明內容

本發明所要解決的問題是針對渦輪增壓器無葉擴壓壓氣機和固定葉片有葉擴壓壓氣機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構的旋葉式有葉擴壓壓氣機，能夠有效解決增壓氣體的擴壓導向及不同工況下氣流導向路線問題，全面提升壓氣機效率。

為了解決上述問題，本發明采用以下技術方案：

旋葉式有葉擴壓壓氣機，包括壓氣機葉輪、壓氣機殼，所述壓氣機殼內具有氣體擴壓通道，所述氣體擴壓通道內設有動靜導流葉片支撐盤，其特征是：所述動靜導流葉片支撐盤上設有若干個與動靜導流葉片支撐盤固定連接的動導流葉片和與動靜導流葉片支撐盤轉動連接的靜導流葉片，所述動導流葉片與靜導流葉片相互間隔設置。

以下是本實用新型對上述方案的進一步改進：

所述動導流葉片、靜導流葉片分布在壓氣機葉輪出口的徑向周邊位置。