[发明专利]结构非对称的双侧涡轮增压器叶轮

说明书

本发明涉及结构非对称的双侧涡轮增压器叶轮，并且具体涉及双侧涡轮增压器压缩机叶轮和形成压缩机扩压器的壳体。压缩机叶轮的第一侧和第二侧的特征在于Trim和环形面积的不同值。扩压器的第一侧围绕压缩机叶轮的第一侧，并且扩压器的第二侧围绕压缩机叶轮的第二侧。扩压器的第一和第二侧的特征在于不同的环形面积比。压缩机叶轮的第一和第二侧的叶片在角度上偏移彼此。压缩机叶轮被构造成适用于经过压缩机叶轮的背对相关涡轮机叶轮的那一侧的更大流量。

技术领域

本发明涉及用于涡轮增压器的叶轮，更具体地涉及双侧自动压缩机叶轮和其相关的扩压器。

背景技术

涡轮增压器压缩机的特征在于一系列工作条件上的一系列性能水平。通常这在压缩机图上通过图形描述，其针对一系列设计工作条件画出压缩机压力比对照修正的气流水平。压缩机图限定了喘振线和阻塞线，这对应于变化的极限工作条件，压缩机在该极限工作条件处将经历喘振（即此时将发生经过压缩机的明显的间歇空气回流）和阻塞。通常在经历喘振和阻塞之前提供较宽范围的工作条件的压缩机设计被认为是优选的。

对于单侧压缩机，能够改变气流水平的因素是压缩机进口导流器处的进口空气压力。其它能够改变气流水平的因素是压缩机叶轮的几何形状和扩压器的几何形状。

参考图1，单侧压缩机叶轮11具有两个主要部件，轮毂13和一组叶片15，每个叶片具有前缘17、后缘19、轮毂边缘21和护罩边缘23，前缘17在叶片旋转经过的通道的上游端处限定压缩机进口导流器，后缘19在叶片旋转经过的通道的下游端处限定压缩机出口导流器。每个叶片的护罩边缘通常在小间隙的情况下与壳体护罩25相符。

单侧压缩机叶轮几何形状的重要特征在于两个参数，Trim和环形面积，其可被称为EI。在两个不同的单侧压缩机叶轮之间，对于在压缩机进口导流器处的给定的空气压力，这些参数（Trim和/或EI）之间的差异通常将导致单侧压缩机被构造成适用于不同的气流水平（即较大或较小的气流水平）。换句话说，变化改变了压缩机图。例如，已知较大的Trim数导致较大的流量水平。

单侧压缩机叶轮的结构Trim被如下定义为：

如在图中所见，D_1,S是叶片15（的路径）的护罩边缘23在进口导流器处（即叶片的护罩边缘遇到前缘17处）的直径，并且D₂是叶轮在出口导流器的根端处（即轮毂边缘遇到后缘19处）的直径。

在替代的气动方法中，气动Trim_A被如下定义为：

其中

并且D_2,tip是叶片15（的路径）的护罩边缘23在出口导流器处（即叶片的护罩边缘遇到后缘19处）的直径。应当注意到，结构Trim和气动Trim在D_2,tip等于D₂（例如，后缘平行于旋转轴线）时是相同的。遍及本说明书，术语Trim将指这些定义的前者（结构Trim），除非明确地提到气动Trim_A。

单侧压缩机叶轮的环形面积被如下定义为：

如在图中所见，D_1,H是叶片15（的路径）的轮毂边缘21在进口导流器处（即轮毂边缘遇到前缘17处）的直径，并且B₂是在出口导流器处的叶片的轴向宽度。