[发明专利]具有扭簧式自适应变几何有叶扩压器的离心压气机

说明书

本发明涉及一种具有扭簧式自适应变几何有叶扩压器的离心压气机，包括蜗壳(1)、端壁(9)、端壁凸台(8)、气道(3)、扩压器(4)、扩压器叶片(2)、压气机叶片(5)、叶轮(6)和扭簧(7)，扩压器叶片(2)上设置有内孔，端壁凸台(8)设置在蜗壳(1)的端壁(9)上，装配时扭簧(7)套在端壁凸台(8)外部，端壁凸台(8)嵌入扩压器叶片(2)的内孔。本发明根据叶轮(6)出口气流的具体工况，通过扭簧(7)的作用实现了扩压器叶片(2)的自适应调整，在非设计工况点自动发生偏转至最佳角度，有效解决了现有有叶扩压器在非设计工况点下扩压器叶片的角度调整问题，有效提高扩压器效率。

技术领域

本发明属于涡轮增压技术领域，特别地，涉及一种具有扭簧式自适应变几何有叶扩压器的离心压气机。

背景技术

离心压气机的有叶扩压器，可以将从叶轮出来的具有较高速度的气流由动能转化为压力能，以便进一步提高空气压力。但是在非设计工况点，由于叶轮出口气流的速度大小和方向与设计工况点不同，如果扩压器叶片的安装角度保持不变，扩压器的效率将明显降低。因此有必要设计变几何有叶扩压器，根据离心压气机工况以调整扩压器叶片的角度。

现有的变几何有叶扩压器常采用主动控制方式，该方式需要通过复杂的机械结构以调节扩压器叶片角度，由于叶片调节机构过于复杂，往往需要较大空间，且瞬态变化时响应较慢，无法有效提高扩压器效率。

发明内容

为了克服现有变几何有叶扩压器的诸多缺点，本发明提供了一种具有扭簧式自适应变几何有叶扩压器的离心压气机，包括蜗壳1、端壁9、气道3、扩压器4、扩压器叶片2、压气机叶片5、叶轮6，所述扩压器叶片2上设置有内孔；所述离心压气机还设置有端壁凸台8，所述端壁凸台8设置在蜗壳1的端壁9上；所述离心压气机还设置有扭簧7；所述扩压器叶片2、蜗壳1的端壁9和扭簧7设置成分离的方式，装配时，扭簧7套在端壁凸台8外部，端壁凸台8嵌入扩压器叶片2的内孔，扭簧7的一端与扩压器叶片2连接，另一端与蜗壳1的端壁9连接。

优选地，所述扭簧7提供的力矩由在非设计工况点时扩压器叶片2发生的偏转角度和气流对扩压器叶片2作用的力矩决定。

优选地，对扩压器叶片2进行三维气动仿真分析，得到其在非设计工况点下的最佳偏转角度，计算出此条件下气流对扩压器叶片2作用的力矩，扭簧7提供的力矩与所述偏转力矩大小相等，方向相反。

优选地，所述扩压器叶片2的初始安装角度通过扭簧7控制在离心压气机的设计工况点，当离心压气机变化为非设计工况点时，扩压器叶片2在气流的作用下自动发生偏转角度，通过扭簧7方向相反的力矩使得扩压器叶片2的角度维持在离心压气机在当前工况下的最高效率。

优选地，所述端壁凸台8在端壁9的位置，为在对扩压器叶片2进行三维气动仿真设计时，在设计工况点下扩压器叶片2的气动力等效中心处。

优选地，扩压器叶片2、端壁凸台8、扭簧7数量相同，均为18个。

本发明的有益效果为：

1、可以根据叶轮出口气流的具体工况，通过扭簧的作用实现了扩压器叶片的自适应调整，在非设计工况点自动发生偏转至最佳角度，有效解决了现有有叶扩压器在非设计工况点下扩压器叶片的角度调整问题，有效提高扩压器效率；

2、与现有的主动控制调整扩压器叶片角度的方式相比，简单的自适应结构几乎不占用空间，且能使其迅速地响应扩压器内流场的瞬态变化，有效提高扩压器效率，进而提高离心压气机在非设计工况点的效率，增加适用范围。

附图说明

图1为本发明的离心压气机的结构示意图；

图2为本发明的离心压气机的扩压器叶片与蜗壳装配示意图；

附图标记说明如下：