[實用新型]徑流渦輪

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120365039.5
• 申請日: 2011-09-27
• 公開（公告）號: CN202284483U
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設計）人: 李廷金;李俊
• 申請（專利權）人: 中國北車集團大連機車研究所有限公司
• 主分類號: F01D5/14
• 分類號: F01D5/14
• 代理公司: 大連萬友專利事務所 21219
• 代理人: 朱憲高

技術領域

本實用新型涉及渦輪增壓器技術領域，尤其涉及一種徑流渦輪增壓器用的徑流渦輪。

背景技術

在徑流渦輪增壓器中，渦輪與壓氣機葉輪一樣，隸屬葉輪機械。渦輪的工作環(huán)境溫度比壓氣機葉輪高很多，通常最高允許進氣溫度都在650℃以上，個別增壓器渦輪最高允許進氣溫度高達750℃～800℃。在這種極度惡劣的環(huán)境下工作，渦輪材料需要具備很好的高溫性能，同時優(yōu)化渦輪葉片造型，降低渦輪葉片工作載荷，延長渦輪壽命。在此基礎上，兼顧渦輪效率，確保增壓器的整機性能。

隨著柴油機技術的進步，柴油機單位容積的負荷越來越高，因而與其配套的渦輪增壓器也必須提高其增壓壓力。在渦輪增壓器的外形尺寸受限的情況下，除了提高渦輪增壓器的整機效率外，提高渦輪增壓器轉(zhuǎn)速是提高增壓壓力的最有效最直接的辦法，這樣，渦輪葉片的負荷就越來越高。在現(xiàn)有徑流渦輪中，為了確保渦輪增壓器能夠在高轉(zhuǎn)速下安全運行，徑流渦輪設計者一方面通過采用強度更好的材料，以提高徑流渦輪葉片承載能力，另一方面降低葉片單位面積載荷，其中最主要的手段之一就是在設計渦輪葉片時，確保徑流渦輪葉片的各個截面的重心線通過軸心。基于這種設計理念，現(xiàn)有徑流渦輪葉片只能設計成由一串垂直中心軸的梯形截面組成，而不能按照氣體流場需要設計，導致渦輪葉片表面存在大量氣流失速區(qū)，附面層損失明顯增加，最終導致徑流渦輪效率較低。

在現(xiàn)有技術中，徑流渦輪葉片成型的內(nèi)外子午線在圓柱面上的投影的展開圖一般按圓形軌跡設計。該設計方案能夠滿足效率需要，但是流道略短，渦輪膨脹度較低，渦輪做功能力相對較差。

由于受渦輪強度極限的限制，渦輪設計無法完全按照氣流流場需要設計，無法改變徑流渦輪效率較低的現(xiàn)狀，且增壓器轉(zhuǎn)速亦低于國際同類增壓器。國產(chǎn)徑流增壓器基本還是為小功率高速柴油機配套。從目前國際增壓器技術發(fā)展判斷，在中速柴油機的配套市場上，徑流增壓器替代軸流增壓器已經(jīng)是一個必然趨勢。

實用新型內(nèi)容

本實用新型所解決的技術問題是提供一種高轉(zhuǎn)速的渦輪增壓器的徑流渦輪，在滿足安全性能的同時進一步提高渦輪做功效率。

本實用新型采用的技術方案是徑流渦輪，包括環(huán)繞在旋轉(zhuǎn)軸上的葉片，所述葉片垂直于旋轉(zhuǎn)軸的軸線方向的截面的重心線與軸線相偏離一段距離，所偏離的距離值沿渦輪軸線方向由徑流渦輪進口向徑流渦輪出口先逐漸減小，減小至零，再逐漸增大，所述葉片成型的內(nèi)外子午線在圓柱面上的投影的展開圖為橢圓軌跡或二次拋物線軌跡。

所偏離的距離值為c，以軸線為Z軸，以c值為零的一點為Z軸原點，z為葉片截面對應Z軸坐標，則c＝|kz^m|，且k是小于0.3的常數(shù)，1≤m≤3。

m等于1。

原點位于外子午線在Z軸上的投影線的中點，c值最大小于外子午線在Z軸上的投影線總長的5％

以c值為零時的葉片截面重心線為Y軸，與Y軸、Z軸均垂直的為X軸，由徑流渦輪進口向徑流渦輪出口方向移動的葉片截面重心線與X-Z平面的交點沿X軸單向移動。

本實用新型的有益效果是提高徑流渦輪效率，同時確保徑流渦輪葉片具有足夠強度，提高徑流渦輪葉片的整體剛度，提高葉片自振頻率，加大增壓器的增壓壓力，提高渦輪效率，以滿足現(xiàn)代柴油機的配套需要。

附圖說明

圖1為本實用新型結(jié)構示意圖。

具體實施方式

本實用新型的徑流渦輪主要改進葉片造型，徑流渦輪葉片的垂直于旋轉(zhuǎn)軸方向的各個截面的重心線不再保持通過旋轉(zhuǎn)軸，各個截面的重心線與旋轉(zhuǎn)軸線間存在一定的偏離，偏離距離從徑流渦輪進口到渦輪出口沿旋轉(zhuǎn)軸線性變化，即先遞減，減小至零，再遞增。徑流渦輪葉片的垂直于軸線方向的截面，以下簡稱為葉片截面。

如圖1所示，葉片截面的重心線由原來的始終通過軸線，改進為各個截面的重心線與軸線間存在一定的偏離，所偏離的距離為c，c值先遞減，減小為零，再遞增，那么c值為零的葉片截面的重心線通過軸線。所偏離的距離值為c，以軸線為Z軸，以c值為零的一點為Z軸原點，z為葉片截面對應Z軸坐標，則c＝|kz^m|，且k是小于0.3的常數(shù)，1≤m≤3。偏離距離c與截面對應Z軸的坐標為包含以下幾種，c＝|kz|，c＝kz²，c＝|kz³|。為便于加工方面的考慮，優(yōu)選方案為m為整數(shù)1，c＝|kz|，也就是c值先線性減小，減小至零，再線性增大，前后兩端的c值最大值保持一致，也就是葉片最前端和最后端的截面對應的z值絕對值相等，經(jīng)試驗證明符合這種規(guī)律的葉片在增壓效果上最優(yōu)異。