[发明专利]一种组合式压气机机匣结构

说明书

本发明公开了一种组合式压气机机匣结构，包括机匣本体，还包括导流件，机匣本体包括间隔设置的上本体、下本体，导流件设置于两者之间，导流件包括相对间隔设置的上环体、下环体以及设置于二者之间并分别与二者连接的多个叶片组件，上环体与上本体固定，下环体与下本体固定，多个叶片组件沿周向依次分布构成闭合的环形。本发明采用导流件实现自循环机匣在轴向间隔的开闭，可以使得压气机效率因为自循环机匣补气而导致效率减小的状况有所改善；在压气机大流量工况运行时匣缝处叶片为全开状态，压气机的失速裕度因为自循环机匣的导流而增大，将不同工况下自循环机匣对压气机效率与压比的影响降低，实现压气机的自我调节。

技术领域

本发明涉及涡轮增压器技术领域，尤其是涉及一种组合式压气机机匣结构。

背景技术

压气机是涡轮增压器的重要组成部件，对压气机来说，稳定宽泛的工作范围是其工程广泛应用的前提，尤其是实现高压比、高转速压气机宽泛的稳定工作范围一直是科研人员关注的重点。现今国内外对于高压比高转速的压气机的宽工况要求还是需要借助额外的扩稳控制策略才能实现。机匣装置是目前扩稳最为广泛的措施之一。压气机采用机匣处理，一方面是为了实现气流的回流，增加叶轮进口流量，特别是在近失速工况时对进口流量的补充，从而扩大压气机稳定运行范围，达到扩稳的目的，另一方面降低激波、叶尖间隙泄漏等引起的流动损失。

现有的机匣处理手段主要有周向槽机匣结构、轴向缝机匣结构和自循环机匣结构。三种机匣处理方式的扩稳机理有所不同，周向槽主要是减弱了泄露流及卷起泄漏涡的强度，轴向缝是通过抽吸和喷射的效果起到了激励端区低能流体的作用，自循环机匣是通过将叶轮内的部分气流通过槽口通道回流到叶轮进口来增加压气机阻塞流量增加压气机堵塞状态的流量，减小失速状态的流量。其中周向槽机匣结构保证了几何结构的轴对称性，能以较小的效率损失取得一定的扩稳效果；轴向缝机匣结构导致了非轴对称的端壁结构，能得到更明显的扩稳效果，但也会引起较大的效率损失；自循环机匣结构对离心压气机特性的扩稳作用更好，且扩稳效果随转速增大而改善，但在扩稳的同时会造成效率与压比的降低。

机匣处理通过改变叶顶机匣的几何结构来改善压气机叶顶区域的流动堵塞状况，从而起到拓宽压气机失速裕度的作用。如何设计机匣处理结构来有效地提高压气机稳定工作范围，同时尽量降低压气机的效率损失，仍然是目前十分具有挑战性的问题。

发明内容

发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种组合式压气机机匣结构，有效改进压气机的失速裕度，改善在不同工况下压气机的运行状态。

技术方案：一种组合式压气机机匣结构，包括机匣本体，还包括导流件，机匣本体包括间隔设置的上本体、下本体，导流件设置于两者之间，导流件包括相对间隔设置的上环体、下环体以及设置于二者之间并分别与二者连接的多个叶片组件，上环体与上本体固定，下环体与下本体固定，多个叶片组件沿周向依次分布构成闭合的环形。

进一步的，叶片组件包括转动轴、固定叶片、轴承、拉簧，转动轴两端分别通过一个轴承对应与上环体及下环体连接，固定叶片在上环体和下环体之间套设于转动轴上并与其固定，拉簧的一端与上环体连接，另一端与转动轴连接，周向分布的多个固定叶片构成闭合的环形，此时，拉簧处于自然或拉伸状态。

进一步的，叶片组件还包括卡扣一、卡扣二，卡扣一固定于转动轴上，卡扣二固定于上环体，拉簧的一端与卡扣一连接，另一端与卡扣二连接。

最佳的，固定叶片的弦长A为压气机主叶片叶顶轴向弦长的0.1～0.9倍，厚度比为3％～20％，转动轴直径为固定叶片厚度B的0.4～0.7倍。

进一步的，叶片组件包括固定轴、转动叶片、扭簧，固定轴的下端与下环体上表面固定，上端垂直穿设于上环体中，转动叶片套设于固定轴上并与其转动连接，扭簧套设于固定轴的上端部，扭簧的扭力杆一嵌入上环体中并卡紧，扭力杆二嵌入转动叶片的上表面并卡紧。

最佳的，叶片组件的个数为10～50个。