專利名稱：具有進(jìn)口導(dǎo)葉的離心壓氣機(jī)及渦輪增壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及葉輪機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種離心壓氣機(jī)及渦輪增壓器。
背景技術(shù)：
葉輪式壓氣機(jī)可以分為軸流壓氣機(jī)和離心壓氣機(jī)兩種基本類型。軸流式壓氣機(jī)的形狀及流動特點適于用在多級壓縮系統(tǒng)中。離心式壓氣機(jī)相對于多級軸流壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，重量體積都較小，并且能在較寬的運(yùn)行范圍內(nèi)保持較高的效率，在車、船、部分工業(yè)壓氣機(jī)和航空壓氣機(jī)等領(lǐng)域都有廣泛運(yùn)用。研究表明，現(xiàn)有離心壓氣機(jī)工作在較小流量，靠近喘振點時，在葉片之前的進(jìn)氣口，中心處氣體周向速度較??；而靠近輪蓋處具有較大的周向速度，導(dǎo)致壓氣機(jī)葉尖處的周向速度突變較大，造成較大的損失，降低了壓氣機(jī)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種離心壓氣機(jī)，該離心壓氣機(jī)可改善葉片葉尖處的氣流，使葉尖處的氣流更加均勻，提高了離心壓氣機(jī)的工作效率和穩(wěn)定工作范圍。本發(fā)明的另一個目的在于提出一種具有該離心壓氣機(jī)的渦輪增壓器。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出了一種心壓氣機(jī)，包括:蝸殼，所述蝸殼內(nèi)限定出進(jìn)氣通道、葉輪安裝空間和出氣通道，所述葉輪安裝空間分別與所述進(jìn)氣通道和所述出氣通道連通，其中所述進(jìn)氣通道具有進(jìn)氣口且所述出氣通道具有出氣口 ；葉輪，所述葉輪繞著旋轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)地設(shè)在 所述葉輪安裝空間內(nèi)，所述葉輪具有多個葉片；以及導(dǎo)葉，所述導(dǎo)葉設(shè)在所述進(jìn)氣通道的周壁上。根據(jù)本發(fā)明的離心壓氣機(jī)，通過設(shè)置導(dǎo)葉，從而減小了流體例如空氣在進(jìn)氣通道中的周向速度，使葉片葉尖處進(jìn)氣更加均勻，減小了周向速度的突變，使得該葉片葉尖區(qū)域的熵增大幅度減小，進(jìn)而提高了離心壓氣機(jī)的性能，特別是對在小流量工況下的性能的提升尤為顯著。另外，根據(jù)本發(fā)明的離心壓氣機(jī)，還可以具有如下附加技術(shù)特征:根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述導(dǎo)葉的高度為a，所述葉片的葉尖高度為h，其中
0.02 ( a/h ( 0.2。這樣，導(dǎo)葉的高度適宜，可以進(jìn)一步減小流體例如空氣在進(jìn)氣通道中的周向速度，使得葉片葉尖處進(jìn)氣更加均勻，減小了周向速度的突變，提高離心壓氣機(jī)的性能。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述導(dǎo)葉與所述葉片的葉尖的距離為1，所述葉片的葉尖高度為h，其中0.3彡Ι/h ( 0.9。這樣，導(dǎo)葉與葉片的距離適宜，從而可更進(jìn)一步減小流體例如空氣在進(jìn)氣通道中的周向速度，使得葉片葉尖處進(jìn)氣更加均勻，更好地減小了周向速度的突變，進(jìn)而更進(jìn)一步提高離心壓氣機(jī)的性能。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述導(dǎo)葉為多個且沿周向彼此隔開。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述多個導(dǎo)葉均勻分布。由此在周向上能夠有效減少流體例如空氣在進(jìn)氣通道中的周向速度，使葉尖處進(jìn)氣趨于均勻，對離心壓氣機(jī)性能的提升有較大的幫助。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述導(dǎo)葉的數(shù)量不少于兩個。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述導(dǎo)葉一體地形成在所述進(jìn)氣通道的周壁上。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出了一種渦輪增壓器，該渦輪增壓器包括上述的離心壓氣機(jī)。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的離心壓氣機(jī)的局部示意圖；圖2是沿圖1中A-A的剖視圖；圖3是導(dǎo)葉與葉片的示意圖。附圖標(biāo)記說明:1:蝸殼；11:進(jìn)氣通道；111:進(jìn)氣口 ；12:葉輪安裝空間；13:出氣通道；14:擴(kuò)壓器；2:葉輪；21:葉片；211:葉尖;3:導(dǎo)葉；4:旋轉(zhuǎn)軸。
具體實施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。下面參考圖1-圖3描述根據(jù)本發(fā)明實施例的離心壓氣機(jī)。需要說明的是，在本發(fā)明的描述中，將繞旋轉(zhuǎn)軸4的方向稱為周向，將與旋轉(zhuǎn)軸4平行的方向稱為軸向。根據(jù)本發(fā)明一個實施例的離心壓氣機(jī)，包括蝸殼1、葉輪2和導(dǎo)葉3。蝸殼I內(nèi)限定出進(jìn)氣通道11、葉輪安裝空間12和出氣通道13，葉輪安裝空間12分別與進(jìn)氣通道11和出氣通道13連通，其中進(jìn)氣通道11具有進(jìn)氣口 111且出氣通道13就有出氣口。葉輪2繞著旋轉(zhuǎn)軸4可旋轉(zhuǎn)地設(shè)在葉輪安裝空間12內(nèi)，葉輪2具有多個葉片21，每個葉片21均具有葉尖211，如圖1所示?？梢岳斫獾氖?，蝸殼I和葉輪2都已為現(xiàn)有技術(shù)，且為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知，因此這里對于蝸殼I和葉輪2的具體結(jié)構(gòu)不作詳細(xì)說明。如圖1所示，流體例如空氣可從進(jìn)氣口 111沿著進(jìn)風(fēng)方向(圖1和圖3中箭頭方向)進(jìn)入到進(jìn)氣通道11內(nèi)。然后在葉片21的導(dǎo)流下，經(jīng)過葉輪安裝空間12后進(jìn)入擴(kuò)壓器14內(nèi)，然后從擴(kuò)壓器14流入出氣通道13，最終從出氣口流出蝸殼I。如圖1和圖2所示， 導(dǎo)葉3設(shè)在進(jìn)氣通道11的周壁上，換言之，導(dǎo)葉3在軸向上設(shè)置在位于進(jìn)氣口 111和葉尖211之間的蝸殼部分的內(nèi)壁上。根據(jù)本發(fā)明實施例的離心壓氣機(jī)，通過設(shè)置導(dǎo)葉3，從而減小了流體例如空氣在進(jìn)氣通道11中的周向速度，使葉片21葉尖211處進(jìn)氣更加均勻，減小了周向速度的突變，使得該葉片21葉尖211區(qū)域的熵增大幅度減小，進(jìn)而提高了離心壓氣機(jī)的性能，特別是對在小流量工況下的性能的提升尤為顯著。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，如圖3所示，導(dǎo)葉3的高度為a，具體地說，導(dǎo)葉3相對進(jìn)氣通道11的周壁的高度(即凸出該周壁的高度)為a。葉片21的葉尖211高度為h，如圖3 所示，其中 0.02 ( a/h ( 0.2?？蛇x地，a/h=0.6。這樣，導(dǎo)葉3的高度適宜，可以進(jìn)一步減小流體例如空氣在進(jìn)氣通道11中的周向速度，使得葉片21葉尖211處進(jìn)氣更加均勻，減小了周向速度的突變，提高離心壓氣機(jī)的性倉泛。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，導(dǎo)葉3與葉片21的葉尖211的距離為I，具體地說，如圖3所示，導(dǎo)葉3的后緣(在進(jìn)風(fēng)方向上)與葉尖211在軸向上的距離為1，葉片21的葉尖211高度為h，其中0.3彡Ι/h ( 0.9。這樣，導(dǎo)葉3與葉片21的距離適宜，從而可更進(jìn)一步減小流體例如空氣在進(jìn)氣通道11中的周向速度，使得葉片21葉尖211處進(jìn)氣更加均勻，更好地減小了周向速度的突變，進(jìn)而更進(jìn)一步提高離心壓氣機(jī)的性能。
如圖2所示，導(dǎo)葉3為多個且沿周向彼此隔開。進(jìn)一步地，多個導(dǎo)葉3均勻分布，由此在周向上能夠有效減少流體例如空氣在進(jìn)氣通道11中的周向速度，使葉尖211處進(jìn)氣趨于均勻，對離心壓氣機(jī)性能的提升有較大的幫助。優(yōu)選地，導(dǎo)葉3的數(shù)量不少于兩個?？蛇x地，多個導(dǎo)葉3和多個葉片21在周向上是交錯分布的。需要說明的是，這里多個導(dǎo)葉3和多個葉片21交錯分布應(yīng)當(dāng)理解為在離心壓氣機(jī)停止工作后葉輪2靜止時，從進(jìn)氣口 111沿著軸向方向向著蝸殼I內(nèi)部看，每兩個葉片21之間都可以設(shè)置有一個導(dǎo)葉3。導(dǎo)葉3與蝸殼I的裝配方式有多種。例如優(yōu)選地,在本發(fā)明的一個實施例中，導(dǎo)葉3 一體地形成在進(jìn)氣通道11的周壁上，也就是說，導(dǎo)葉3與蝸殼I整體加工制造，例如一體鑄造而成，這樣可以提高導(dǎo)葉3的強(qiáng)度。當(dāng)然，本發(fā)明不限于此，在本發(fā)明的另一個實施例中，導(dǎo)葉3也可單獨加工制造，然后可通過焊接的方式焊接至蝸殼1，當(dāng)然也可通過螺栓可拆卸地固定在蝸殼I上。整體而言，本發(fā)明是基于對離心壓氣機(jī)流動的深入研究，通過在葉尖211前緣設(shè)置導(dǎo)葉3用于減小進(jìn)氣通道11中流體的周向速度，從而使得葉尖211處進(jìn)氣更加均勻，減小了周向速度的突變，進(jìn)而提高了離心壓氣機(jī)的性能。而且，本發(fā)明的離心壓氣機(jī)易于實施，可在普通離心壓氣機(jī)的基礎(chǔ)之上加裝導(dǎo)葉3即可，具有良好的推廣作用。根據(jù)本發(fā)明實施例的渦輪增壓器，包括根據(jù)本發(fā)明上述實施例中描述的離心壓氣機(jī)?？梢岳斫獾氖?，根據(jù)本發(fā)明實施例的渦輪增壓器的其它構(gòu)成例如渦輪機(jī)等均已為現(xiàn)有技術(shù)，且為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知，這里不再詳細(xì)說明。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示意性實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種離心壓氣機(jī)，其特征在于，包括: 蝸殼，所述蝸殼內(nèi)限定出進(jìn)氣通道、葉輪安裝空間和出氣通道，所述葉輪安裝空間分別與所述進(jìn)氣通道和所述出氣通道連通，其中所述進(jìn)氣通道具有進(jìn)氣口且所述出氣通道具有出氣口 ； 葉輪，所述葉輪繞著旋轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)地設(shè)在所述葉輪安裝空間內(nèi)，所述葉輪具有多個葉片；以及 導(dǎo)葉，所述導(dǎo)葉設(shè)在所述進(jìn)氣通道的周壁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心壓氣機(jī)，其特征在于，所述導(dǎo)葉的高度為a，所述葉片的葉尖高度為h，其中0.02 ( a/h ( 0.2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心壓氣機(jī)，其特征在于，所述導(dǎo)葉與所述葉片的葉尖的距離為1，所述葉片的葉尖高度為h，其中0.3彡Ι/h彡0.9。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心壓氣機(jī)，其特征在于，所述導(dǎo)葉為多個且沿周向彼此隔開。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的離心壓氣機(jī)，其特征在于，所述多個導(dǎo)葉均勻分布。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的離心壓氣機(jī)，其特征在于，所述導(dǎo)葉的數(shù)量不少于兩個。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心壓氣機(jī)，其特征在于，所述導(dǎo)葉一體地形成在所述進(jìn)氣通道的周壁上。
8.一種渦輪增壓器， 其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的離心壓氣機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有進(jìn)口導(dǎo)葉的離心壓氣機(jī)及渦輪增壓器。其中離心壓氣機(jī)包括蝸殼，蝸殼內(nèi)限定出進(jìn)氣通道、葉輪安裝空間和出氣通道，葉輪安裝空間分別與進(jìn)氣通道和出氣通道連通，其中進(jìn)氣通道具有進(jìn)氣口且出氣通道具有出氣口；葉輪，葉輪繞著旋轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)地設(shè)在葉輪安裝空間內(nèi)，葉輪具有多個葉片；以及導(dǎo)葉，導(dǎo)葉設(shè)在進(jìn)氣通道的周壁上。根據(jù)本發(fā)明的離心壓氣機(jī)，通過設(shè)置導(dǎo)葉，從而減小了流體例如空氣在進(jìn)氣通道中的周向速度，使葉片葉尖處進(jìn)氣更加均勻，減小了周向速度的突變，使得該葉片葉尖區(qū)域的熵增大幅度減小，進(jìn)而提高了離心壓氣機(jī)的性能，特別是對在小流量工況下的性能的提升尤為顯著。
文檔編號F04D17/10GK103148021SQ201310095259
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月22日
發(fā)明者張揚(yáng)軍, 汪陳芳, 鄭新前, 王增全, 諸葛偉林, 陳瑩杰 申請人:清華大學(xué)