一种适合脉冲增压的新型轴流涡轮机制造技术

本发明专利技术提供了一种适合脉冲增压的新型轴流涡轮机，包括蜗壳、定子、转子、转轴、密封环和轴承；所述蜗壳的前端设有一进气口，后端设有一扩压器，该扩压器的上端固设有一排气口；所述定子呈环状，位于所述蜗壳进气口的内壁上；所述转轴的前端呈圆弧状，该转轴的前端位于所述定子之间偏向于后侧的部位，该转轴的后端通过轴承固定在所述蜗壳的后侧壁上；所述转子固定在所述转轴上偏向于前端的部位；所述扩压器的前端位于所述转子后侧壁的后侧。本发明专利技术所述的适合脉冲增压的新型轴流涡轮机，定子和转子的工作更接近准定常，从而提高了转子的效率，另外，由于转子出口流动沿周向较为均匀，转子下游的因周向不均匀而产生的掺混损失也有所下降。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于废气涡轮增压
，尤其是涉及一种适合脉冲增压的新型轴流涡轮机。
技术介绍
脉冲增压利用内燃机脉冲排气的能量来提高增压器涡轮的功输出，常用的径流，混流和轴流都采用蜗壳来将内燃机排气分配到涡轮转子的周向。这一方法不利于充分利用脉冲的能量，其原因是转子的效率下降，具体细节如下:1，在脉冲进气条件下，蜗壳因其流道较长，流速较低(相对转子而言)，因而产生非定常效应，导致转子入口条件沿周向不均匀并随时间变化，入口处压力、温度和流体速度不再同步。2，因为转子各叶片通道入口条件不均匀，其出口条件亦不再均匀，这导致了在转子出口下游的流体掺混均匀化，造成启动损失。3，由于流动各特征量不在时间上同步，涡轮的质量流量不再与涡轮膨胀比同步。因而涡轮的高效区不再与高流量区在时间上同步，以致涡轮的效率较定常和准定常状态的效率低。因此急需要一种能够合理利用脉冲能量的涡轮机。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种可以提高增压器涡轮在脉冲进气条件下的效率的新型轴流涡轮机，以合理利用发动机排气的脉冲能量。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的:—种适合脉冲增压的新型轴流涡轮机，包括蜗壳、定子、转子、转轴、密封环和轴承；所述蜗壳的前端设有一进气口，后端设有一扩压器，该扩压器的上端固设有一排气口；所述定子呈环状，位于所述蜗壳进气口的内壁上，该定子的后侧壁与所述转轴的中心轴线呈一定角度；所述转轴的前端呈圆弧状，该转轴的前端位于所述定子之间偏向于后侧的部位，该转轴的后端通过轴承固定在所述蜗壳的后侧壁上；所述转子固定在所述转轴上偏向于前端的部位，该转子的前侧壁与所述定子的后侧壁的倾斜角度相当；所述扩压器的前端位于所述转子后侧壁的后侧，该扩压器的后端通过所述密封环与所述转轴密封连接，所述密封环固定在所述转轴上且位于所述轴承的前方。进一步的，所述定子为固定式定子，该定子固定在所述蜗壳进气口的内壁上，在发动机的设计工况下，该定子的出口气流与转轴的轴向夹角为60度到70度之间。进一步的，所述定子为变几何定子，该定子安装在所述蜗壳进气口的内壁上，并随着气流的流动发生一定的形态或位置改变，在发动机的设计工况下，该定子的出口气流与转轴的轴向夹角为45度到80度之间。进一步的，所述转子的前端为入口，后端为出口，在发动机的设计工况下，所述转子入口的攻角基本为零，气流在出口处的角度基本为零。进一步的，所述扩压器的径向尺寸为所述转子直径的1.0至1.2倍。进一步的，所述蜗壳上还设有涡舌，所述涡舌及该涡舌附近的形状和几何尺寸与离心式压气机蜗壳的结构相似。进一步的，涡舌下流道面积为所述蜗壳的最小横截面面积，该涡舌下流道面积不小于所述蜗壳的最大横截面面积的10%。进一步的，所述扩压器安装在所述蜗壳的后端。进一步的，所述扩压器与所述蜗壳一体铸造成型。相对于现有技术，本专利技术所述的适合脉冲增压的新型轴流涡轮机具有以下优势:(1)本专利技术所述的适合脉冲增压的新型轴流涡轮机，定子和转子的工作更接近准定常，从而提尚了转子的效率。(2)本专利技术所述的适合脉冲增压的新型轴流涡轮机，由于转子出口流动沿周向较为均匀，转子下游的因周向不均匀而产生的掺混损失也有所下降。(3)本专利技术所述的适合脉冲增压的新型轴流涡轮机，由于轴流转子的转动惯量较径流和混流涡轮小，使得本专利技术的涡轮具有有瞬态加速好的优点。【附图说明】构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中:图1为本专利技术实施例所述的适合脉冲增压的新型轴流涡轮机结构示意图；图2为本专利技术实施例所述的气体在定子中膨胀偏转过程示意图；图3为本专利技术实施例所述的蜗壳结构示意图。附图标记说明:1-蜗壳；11-进气口 ； 12-扩压器；13-排气口 ； 2_定子;3_转子;4_转轴;5_密封环;6_轴承。【具体实施方式】需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。如图1至3所示，本专利技术包括蜗壳1、定子2、转子3、转轴4、密封环5和轴承6;蜗壳1的前端设有一进气口 11，后端设有一扩压器12，该扩压器12的上端固设有一排气口 13;定子2呈环状，位于蜗壳1进气口11的内壁上，该定子2的当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适合脉冲增压的新型轴流涡轮机，其特征在于：包括蜗壳、定子、转子、转轴、密封环和轴承；所述蜗壳的前端设有一进气口，后端设有一扩压器，该扩压器的上端固设有一排气口；所述定子呈环状，位于所述蜗壳进气口的内壁上，该定子的后侧壁与所述转轴的中心轴线呈一定角度；所述转轴的前端呈圆弧状，该转轴的前端位于所述定子之间偏向于后侧的部位，该转轴的后端通过轴承固定在所述蜗壳的后侧壁上；所述转子固定在所述转轴上偏向于前端的部位，该转子的前侧壁与所述定子的后侧壁的倾斜角度相当；所述扩压器的前端位于所述转子后侧壁的后侧，该扩压器的后端通过所述密封环与所述转轴密封连接，所述密封环固定在所述转轴上且位于所述轴承的前方。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邢卫东，陈化，佟鼎，刘莹，黄磊，马磊，
申请(专利权)人：中国北方发动机研究所天津，
类型：发明
国别省市：天津;12