一种增压器低惯量涡轮叶轮及优化方法技术

本发明专利技术公开了一种增压器低惯量涡轮叶轮，包括涡轮轮毂；涡轮轮毂的上表面分布有多个涡轮叶片；多个涡轮叶片沿周向等间隔分布；涡轮轮毂底部的轮盘，包括多个涡轮轮盘新型外缘部和多个涡轮轮盘修正内缘部；每个涡轮轮盘新型外缘部，分别位于一个涡轮叶片的根部外侧端正下方；任意相邻的两个涡轮轮盘新型外缘部之间，分别设置有一个涡轮轮盘修正内缘部；每个涡轮轮盘修正内缘部，分别位于相邻的两个涡轮叶片之间的叶片间隙中；多个涡轮轮盘新型外缘部和多个涡轮轮盘修正内缘部，沿周向分布在轮盘的四周边缘。本发明专利技术还公开了涡轮叶轮的优化方法。本发明专利技术能够对涡轮轮毂进行有效的重量减轻，降低涡轮叶轮的惯量，使得其加速响应性得到显著提升。到显著提升。到显著提升。

【技术实现步骤摘要】
一种增压器低惯量涡轮叶轮及优化方法


[0001]本专利技术涉及涡轮增压器
，特别是涉及一种增压器低惯量涡轮叶轮及优化方法。

技术介绍

[0002]涡轮增压技术，是利用发动机的高温废气，推动涡轮增压器中涡轮叶轮转动，进而带动压气机叶轮旋转，压气机叶轮再将外部流入的空气进行压缩，然后将压缩后的空气充入发动机。
[0003]其中，高温的废气直接接触的涡轮叶轮，是涡轮增压器动力来源的核心驱动零件，高温的废气气流通过对涡轮叶轮上的叶片做功，使得涡轮叶轮从低速转变为高速。
[0004]目前，对于现有小型的涡轮增压器，其具有的涡轮叶轮加速性能较差，无法充分满足用户的使用需求。
[0005]鉴于涡轮叶轮的加速性能，与涡轮叶轮的惯量密切相关。涡轮叶轮的惯量越大，涡轮叶轮的加速性能越差；涡轮叶轮的惯量越小，涡轮叶轮的加速性能越好。而涡轮叶轮的重量越大，其惯量越大。因此，涡轮叶轮的加速性能主要受到涡轮叶轮重量的影响，如果想要切实提高涡轮叶轮的加速性能，则需要进一步降低涡轮叶轮的重量，从而降低涡轮叶轮的惯量。
[0006]但是，目前还没有一种技术，能够有效地降低涡轮增压器中的涡轮叶轮惯量。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种增压器低惯量涡轮叶轮及优化方法。
[0008]为此，本专利技术提供了一种增压器低惯量涡轮叶轮，包括涡轮轮毂；
[0009]涡轮轮毂的上表面四周外侧，分布有多个涡轮叶片；
[0010]多个涡轮叶片，以涡轮轮毂的垂直中心轴线为中心，沿周向等间隔分布；
[0011]涡轮轮毂底部的轮盘，包括多个间隔分布的涡轮轮盘新型外缘部和多个间隔分布的涡轮轮盘修正内缘部；
[0012]每个涡轮轮盘新型外缘部，分别位于一个涡轮叶片的根部外侧端正下方；
[0013]任意相邻的两个涡轮轮盘新型外缘部之间，分别设置有一个内凹的涡轮轮盘修正内缘部；
[0014]每个涡轮轮盘修正内缘部，分别位于相邻的两个涡轮叶片之间的叶片间隙中；
[0015]多个涡轮轮盘新型外缘部和多个涡轮轮盘修正内缘部，以涡轮轮毂的垂直中心轴线为中心，沿周向分布在轮盘的四周边缘。
[0016]此外，本专利技术还提供了一种如前面所述的增压器低惯量涡轮叶轮的优化方法，包括以下步骤:
[0017]第一步，构建现有的传统涡轮叶轮的三维模型；
[0018]现有传统的涡轮叶轮，包括涡轮轮毂；涡轮轮毂的上表面四周分布有多个涡轮叶片；涡轮轮毂底部的轮盘的四周边缘，是呈圆环形分布的涡轮轮盘原始外缘部；
[0019]第二步，构建涡轮轮盘修正内缘部和涡轮轮盘新型外缘部；
[0020]第三步，根据第三步构建的涡轮轮盘修正内缘部和涡轮轮盘新型外缘部，来对传统涡轮叶轮的三维模型中的涡轮轮盘原始外缘部进行修正，获得具有涡轮轮盘修正内缘部和涡轮轮盘新型外缘部的涡轮叶轮的三维模型。
[0021]由以上本专利技术提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本专利技术提供了一种增压器低惯量涡轮叶轮及优化方法，其设计科学，能够解决小型增压器的涡轮加速性能差的使用局限，本专利技术通过在涡轮轮毂上设置多个涡轮轮盘修正内缘部，该涡轮轮盘修正内缘部作为能够修正减重的结构特征，能够在不损伤涡轮的强度的基础上，对涡轮轮毂进行有效的重量减轻，有效降低涡轮叶轮的惯量，获得低惯量的涡轮叶轮，使得涡轮叶轮的加速响应性得到显著提升，具有重大的实践意义。
附图说明
[0022]图1a为传统的增压器涡轮叶轮的立体结构示意图；
[0023]图1b为传统的增压器涡轮叶轮的俯视图；
[0024]图2a为本专利技术提供的一种增压器低惯量涡轮叶轮的立体结构示意图；
[0025]图2b为本专利技术提供的一种增压器低惯量涡轮叶轮的俯视图；
[0026]图3a为本专利技术提供的一种增压器低惯量涡轮叶轮，在标记各结构参数时的立体结构示意图；
[0027]图3b为图3a中所示A部分的放大图；
[0028]图3c为本专利技术提供的一种增压器低惯量涡轮叶轮的整体轮盘的仰视图；
[0029]图3d为本专利技术提供的一种增压器低惯量涡轮叶轮的整体轮盘中，任意一个涡轮叶片与轮盘的连接位置的剖视图；
[0030]图中，1为涡轮叶片，2为涡轮轮盘原始外缘部，3为涡轮轮毂；4为涡轮轮盘修正内缘部(即涡轮轮盘修正区域部)；5为涡轮轮盘新型外缘部；
[0031]301为涡轮叶片的对称中心线，31为叶片吸力面，32为叶片压力面；
[0032]341为第一修正根部起点，342为第二修正根部起点；
[0033]351为第一修正直线段，352为第二修正直线段；
[0034]361为第一修正圆弧段，362为第二修正圆弧段；
[0035]371为吸力面叶片根部与轮盘连接圆弧部；
[0036]372为压力面叶片根部与轮盘连接圆弧部；
[0037]7为修正内缘半径圆弧段；
[0038]t为涡轮叶片的根部厚度；
[0039]T_s为靠近叶片吸力面31的第一叶片根部修正厚度(即第一修正根部起点341到涡轮叶片的对称中心线301的厚度)；
[0040]T_p为靠近叶片压力面32的第二叶片根部修正厚度(即第二修正根部起点342到涡轮叶片的对称中心线301的厚度)；
[0041]R_s为靠近叶片吸力面31的修正圆弧半径(即第一修正圆弧段361的半径)；
[0042]R_p为靠近叶片压力面32的修正圆弧半径(即第二修正圆弧段362的半径)；
[0043]θ_s为靠近叶片吸力面31的修正线段(即第一修正直线段351)与涡轮叶片的对称中心线301之间的夹角；
[0044]θ_p为靠近叶片压力面32的修正线段(即第二修正直线段352)与涡轮叶片的对称中心线301之间的夹角；
[0045]R_n为通道修正圆弧的内缘半径(即涡轮轮盘修正内缘部的内缘半径)；
[0046]R_w为通道轮盘外缘半径(即涡轮轮盘新型外缘部5的外缘半径，也即涡轮轮盘原始外缘部2的半径)。
具体实施方式
[0047]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。
[0048]参见图1a至图3d所示，本专利技术提供了一种增压器低惯量涡轮叶轮，用于降低涡轮叶轮的转动惯量，具体包括涡轮轮毂3；
[0049]涡轮轮毂3的上表面四周外侧，分布有多个涡轮叶片1；
[0050]多个涡轮叶片1，以涡轮轮毂3的垂直中心轴线为中心，沿周向等间隔分布；
[0051]涡轮轮毂3底部的轮盘30，包括多个间隔分布的涡轮轮盘新型外缘部5 和多个间隔分布的涡轮轮盘修正内缘部4；
[0052]每个涡轮轮盘新型外缘部5，分别位于一个涡轮叶片1的根部(即底部) 外侧端正下方；
[0053]任意相邻的两个涡轮轮盘新型外缘部5之间，分别设置有一个内凹的涡轮轮盘本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增压器低惯量涡轮叶轮，其特征在于，包括涡轮轮毂(3)；涡轮轮毂(3)的上表面四周外侧，分布有多个涡轮叶片(1)；多个涡轮叶片(1)，以涡轮轮毂(3)的垂直中心轴线为中心，沿周向等间隔分布；涡轮轮毂(3)底部的轮盘(30)，包括多个间隔分布的涡轮轮盘新型外缘部(5)和多个间隔分布的涡轮轮盘修正内缘部(4)；每个涡轮轮盘新型外缘部(5)，分别位于一个涡轮叶片(1)的根部外侧端正下方；任意相邻的两个涡轮轮盘新型外缘部(5)之间，分别设置有一个内凹的涡轮轮盘修正内缘部(4)；每个涡轮轮盘修正内缘部(4)，分别位于相邻的两个涡轮叶片(1)之间的叶片间隙(100)中；多个涡轮轮盘新型外缘部(5)和多个涡轮轮盘修正内缘部(4)，以涡轮轮毂(3)的垂直中心轴线为中心，沿周向分布在轮盘(30)的四周边缘。2.如权利要求1所述的增压器低惯量涡轮叶轮，其特征在于，涡轮轮盘新型外缘部(5)外侧边缘的形状，为圆弧形；多个涡轮轮盘新型外缘部(5)的外侧边缘位于同一个圆上，该圆的圆心位于涡轮轮毂(3)的垂直中心轴线上。3.如权利要求1所述的增压器低惯量涡轮叶轮，其特征在于，每个涡轮叶片(1)的叶面两侧，分别具有叶片吸力面(31)和叶片压力面(32)；每个涡轮轮盘修正内缘部(4)，包括修正内缘半径圆弧段(7)、靠近叶片吸力面边缘部和靠近叶片压力面边缘部；靠近叶片吸力面边缘部和靠近叶片压力面边缘部，分别连接修正内缘半径圆弧段(7)的两端；对于靠近叶片吸力面边缘部，其包括靠近相邻涡轮叶片(1)的叶片吸力面(31)的第一修正根部起点(341)、第一修正直线段(351)和第一修正圆弧段(361)；对于第一修正根部起点(341)作为第一修正直线段(351)起点，位于涡轮轮盘新型外缘部(5)上，第一修正直线段(351)另一端和第一修正圆弧段(361)的相连；第一修正圆弧段(361)的另一端，与修正内缘半径圆弧段(7)的一端相连；对于靠近叶片压力面边缘部，其包括靠近相邻涡轮叶片(1)的叶片压力面(32)的第二修正根部起点(342)、第二修正直线段(352)和第二修正圆弧段(362)；对于第二修正根部起点(342)作为第二修正直线段(352)起点，位于涡轮轮盘新型外缘部(5)上，第二修正直线段(352)另一端和第二修正圆弧段(362)的一端相连；第二修正圆弧段(362)的另一端，与修正内缘半径圆弧段(7)的另一端相连；叶片吸力面(31)与轮盘(30)的顶面之间，设置有吸力面叶片根部与轮盘连接圆弧部(371)；叶片压力面(32)与轮盘(30)的顶面之间，设置有压力面叶片根部与轮盘连接圆弧部(372)。4.如权利要求3所述的增压器低惯量涡轮叶轮，其特征在于，靠近叶片吸力面边缘部中的第一修正根部起点(341)、第一修正直线段(351)和第一修正圆弧段(361)，分别与靠近叶片压力面边缘部中的第二修正根部起点(342)、第二修正直线段(352)和第二修正圆弧段
(362)，以修正内缘半径圆弧段(7)为中心，对称分布。5.如权利要求3所述的增压器低惯量涡轮叶轮，其特征在于，靠近相邻涡轮叶片(1)的叶片吸力面(31)的第一修正根部起点(341)、第一修正直线段(351)和第一修...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈钢，张卓沛，庞少博，张斌，王雅玲，唐桂芳，
申请(专利权)人：天津北方天力增压技术有限公司，
类型：发明
国别省市：