[發明專利]一種基于混合擴壓的寬流量組合式兩級增壓器壓氣機殼

有效

• 申請號: 201410790306.1
• 申請日: 2014-12-17
• 公開（公告）號: CN104454655A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 周煜;丁水汀;杜發榮;孫賽龍
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F04D29/46
• 分類號: F04D29/46;F04D29/66
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 周長琪

技術領域

本發明涉及航空活塞發動機渦輪增壓器技術領域，具體涉及一種寬流量范圍的用于航空兩級增壓的組合式壓氣機殼。

背景技術

整體式結構的渦輪增壓器壓氣機殼具有結構簡單、加工精度一致性高，機械性能高等優點，因此在車用增壓器上得到廣泛的應用。但結構相對復雜的航空兩級渦輪增壓器的壓氣機殼若采用整體式結構，則壓氣機殼在澆鑄時，其內部復雜的流道型腔和薄壁結構導致澆鑄精度較差，存在超重、加工經濟性差的缺點。此外，航空兩級增壓器自身的技術特點決定了其在流道設計、防喘振、降低壓氣機氣動慣性、擴壓技術、高空密封等方面具有獨特之處。

為解決以上問題，發明了一種組合式壓氣機殼，與整體式壓氣機殼相比，其體積小，重量低，具有較低的成形難度。采用有葉擴壓和無葉擴壓相結合的混合擴壓技術，裝有流量調節閥、導流葉片、消旋葉片等提高增壓器性能的結構或裝置。對航空兩級渦輪增壓器有較好的適用性。

發明內容

針對上述問題，本發明提出一種結構簡單、重量輕、高可靠性、寬流量范圍、滿足高空密封要求的航空兩級渦輪增壓器組合式壓氣機殼。

本發明基于混合擴壓的寬流量組合式兩級增壓器壓氣機殼，包括高壓端壓氣機殼合件、低壓端壓氣機殼合件、流量調節閥機械合件；高壓端壓氣機殼合件包括高壓壓氣機殼、高壓流形板、壓氣機殼連接板；低壓端壓氣機殼合件包括低壓壓氣機殼和流量調節閥座；流量調節閥機械合件包括流量調節閥閥體、柱塞、步進電機支架與步進電機。

所述高壓端壓氣機殼合件中，高壓壓氣機殼后端安裝有壓氣機殼連接板與高壓流形板；高壓壓氣機殼、高壓流形板、壓氣機殼連接板與布置在高壓壓氣機殼內流道中的渦輪增壓器高壓壓氣機輪共同構成了壓氣機二級流道；壓氣機殼連接板的前側面周向布置有消旋葉片，消旋葉片的外弧面搭接在高壓流形板的前側外弧面上；高壓壓氣機殼的流道內周向均布凹槽，分別用于安裝導流葉片。

低壓端壓氣機殼合件中，流量調節閥座為具有內部空腔的環形結構，套接在低壓壓氣機殼的壓氣機進口的外圓柱面上；同時，在低壓壓氣機殼靠近壓氣機進口的外圓柱面上均布有級間放氣孔；通過級間放氣孔使壓氣機進口與流量調節閥閥座的內腔聯通；低壓壓氣機殼與布置在低壓壓氣機殼內流道中的渦輪增壓器低壓壓氣機輪共同構成了壓氣機一級流道；低壓壓氣機殼上有沿其內壁的周向均勻布置擴壓葉片，空氣由壓氣機進口進入低壓壓氣機殼內流道后被低壓壓氣機葉輪進行一次壓縮。

所述高壓壓氣機殼上靠近壓氣機出口的位置沿高壓壓氣機殼軸向設計有放氣通道A；低壓壓氣機殼上設計有放氣通道B，使放氣通道A、放氣通道B以及流量調節閥閥座的內腔聯通；由此，通過高壓壓氣機殼、低壓壓氣機殼、流量調節閥閥座的內腔及低壓壓氣機殼上的級間放氣孔，使壓氣機進口和壓氣機出口聯通，形成氣流通道；流量調節閥機械合件布置在氣流通道內，其中，流量調節閥閥體螺紋固定于流量調節閥座上，柱塞設置在流量調節閥閥體的內孔，柱塞與步進電機主軸間通過配合的梯形螺紋連接；柱塞一端設有堵蓋；當柱塞運動到上止點時，堵蓋將流道封閉；上述步進電機通過步進電機支架與流量調節閥閥體相連。

上述低壓壓氣機殼的后端面與高壓壓氣機殼的前端面對接。

本發明的優點在于：

(1)本發明基于混合擴壓的寬流量組合式兩級增壓器壓氣機殼，采用分體成型代替整體成型，降低了鑄造成形的難度，使采用鑄造方式對具有復雜流道型腔和薄壁結構的壓氣機殼成型成為了可能，并提高了成品率；

(2)本發明基于混合擴壓的寬流量組合式兩級增壓器壓氣機殼，體積小，重量輕，能夠很好的滿足航空輕量化的要求；

(3)本發明基于混合擴壓的寬流量組合式兩級增壓器壓氣機殼，“部分裝配→機加工→整體裝配”的組合式壓氣機殼工藝方法保證了低壓端和高壓端兩個壓殼流道的同軸度，提高了流道圓弧面的組合精度；

(4)本發明基于混合擴壓的寬流量組合式兩級增壓器壓氣機殼，級間270度大回轉變截面通道葉管混合擴壓技術保證全流量范圍抑制流動分離；

(5)本發明基于混合擴壓的寬流量組合式兩級增壓器壓氣機殼，一級進口和二級出口之間裝有流量調節閥，可防止喘振；

(6)本發明基于混合擴壓的寬流量組合式兩級增壓器壓氣機殼，高壓流道內布置有消旋葉片和導流葉片，可有效降低壓縮空氣的不平衡動量矩，提高了壓氣機的效率。

附圖說明

圖1是本發明壓氣機殼組合式壓氣機殼的結構剖視圖；

圖2是本發明壓氣機殼組合式壓氣機殼的俯視圖；

圖3是圖8是壓氣機殼連接板上的消旋葉片示意圖；