本發(fā)明涉及葉輪機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種離心式壓氣機(jī)處理機(jī)匣；可廣泛應(yīng)用于車用增壓離心壓氣機(jī)、工業(yè)離心壓氣機(jī)、航空離心壓氣機(jī)等領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

葉輪式壓氣機(jī)分為軸流式壓氣機(jī)與離心壓式氣機(jī)兩種基本類型。與多級(jí)軸流壓氣機(jī)相比，離心式壓氣機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、體積小等優(yōu)點(diǎn)，并能在較寬的運(yùn)行范圍內(nèi)保持較高的效率，因而在車、船增壓器，部分工業(yè)壓氣機(jī)和航空壓氣機(jī)等設(shè)施上有廣泛運(yùn)用。

離心式壓氣機(jī)作為葉輪機(jī)械，其穩(wěn)定工作范圍受到堵塞和喘振的限制。當(dāng)流量減小到一定程度，離心式壓氣機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)大尺度流動(dòng)分離，出現(xiàn)喘振，離心壓氣機(jī)無(wú)法穩(wěn)定工作，其壓比和效率急劇降低，甚至毀壞相關(guān)設(shè)備。而與壓氣機(jī)協(xié)同工作的活塞式內(nèi)燃機(jī)，可能需要在變轉(zhuǎn)速、變流量的寬范圍內(nèi)工作，因此如何推遲壓氣機(jī)出現(xiàn)不穩(wěn)定工作的狀況，擴(kuò)大其穩(wěn)定工作范圍，一直是葉輪機(jī)械領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

目前認(rèn)為處理機(jī)匣是離心壓氣機(jī)擴(kuò)大穩(wěn)定工作范圍的有效方法，研究表明，抽吸環(huán)槽相對(duì)離心壓氣機(jī)主流葉片前緣的位置直接決定了回流壓差和回流流量，對(duì)擴(kuò)穩(wěn)效果影響最大，但是由于機(jī)匣普遍采用固定不可調(diào)結(jié)構(gòu)，壓氣機(jī)無(wú)法滿足不同工況對(duì)機(jī)匣處理的不同要求。因此設(shè)計(jì)開(kāi)槽寬度可調(diào)的離心壓氣機(jī)處理機(jī)匣，以優(yōu)化機(jī)匣處理離心壓氣機(jī)的擴(kuò)穩(wěn)效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種開(kāi)槽寬度可調(diào)的離心壓氣機(jī)處理機(jī)匣，以滿足不同工況對(duì)機(jī)匣處理的不同要求的機(jī)匣，從而優(yōu)化機(jī)匣處理離心壓氣機(jī)的擴(kuò)穩(wěn)效果。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種開(kāi)槽寬度可調(diào)的離心壓氣機(jī)處理機(jī)匣，該機(jī)匣含有設(shè)置在蝸殼內(nèi)的抽吸環(huán)槽、回流環(huán)槽和導(dǎo)流環(huán)槽，所述抽吸環(huán)槽、回流環(huán)槽和導(dǎo)流環(huán)槽形成自循環(huán)機(jī)匣通道，其特征在于，該離心壓氣機(jī)處理機(jī)匣還包括一個(gè)開(kāi)槽寬度可調(diào)的調(diào)節(jié)裝置，所述調(diào)節(jié)裝置含有空心圓柱、凸輪結(jié)構(gòu)、螺旋彈簧和兩根導(dǎo)氣管；所述的空心圓柱設(shè)置在導(dǎo)流環(huán)槽中，并通過(guò)移動(dòng)副與所述導(dǎo)流環(huán)槽連接；所述凸輪結(jié)構(gòu)包括凸輪、凸輪軸和設(shè)置在凸輪軸上部的密封空心結(jié)構(gòu)，該密封空心結(jié)構(gòu)內(nèi)部由擋板分割成兩個(gè)腔室，擋板固定在凸輪軸上；兩根導(dǎo)氣管的一端分別與兩個(gè)腔室相連；兩根根導(dǎo)氣管的另一端分別連接在蝸殼周向不同位置；在空心圓柱的圓周頂部設(shè)有固定板，所述螺旋彈簧的一端固定安裝在固定板的一側(cè)，另一端固定在回流環(huán)槽的壁面上；所述固定板的另一側(cè)與所述凸輪接觸。

本發(fā)明的另一技術(shù)方案是：所述兩根導(dǎo)氣管的另一端分別連接在蝸殼周向角90°和270°處。

優(yōu)選的，所述空心圓柱與導(dǎo)流環(huán)槽連接的移動(dòng)副采用滑塊-導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)，滑塊設(shè)置在空心圓柱的圓周上，導(dǎo)軌滑槽設(shè)置在回流環(huán)槽的內(nèi)壁面上。更優(yōu)選地，所述滑塊采用2-3塊，且均勻?qū)ΨQ布置。

優(yōu)選地，所述密封空心結(jié)構(gòu)的內(nèi)部形狀呈半圓形。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果：本發(fā)明的技術(shù)方案相比于抽吸環(huán)槽寬度固定的自循環(huán)處理機(jī)匣，可以調(diào)節(jié)抽吸環(huán)槽的寬度，能夠較大地提高離心式壓氣機(jī)的穩(wěn)定工作范圍，同時(shí)提高部分工況的壓比及絕熱效率。

附圖說(shuō)明

圖1為處理機(jī)匣抽吸環(huán)槽寬度可調(diào)的離心壓氣機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為凸輪結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為空心圓柱的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為機(jī)匣結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為蝸殼角度和壓力口位置示意圖。

圖6是蝸殼靜壓圖。

圖7是采用處理機(jī)匣抽吸環(huán)槽寬度可調(diào)的離心壓氣機(jī)與固定機(jī)匣離心壓氣機(jī)的性能對(duì)比圖。

圖中：1-導(dǎo)軌滑槽；2-空心圓柱；3-固定板；4-螺旋彈簧；5-凸輪機(jī)構(gòu)；6-密封空心裝置；7-導(dǎo)氣管；8-蝸殼；9-凸輪；10-凸輪軸；11-擋板；12第-腔室；13-第二腔室；14-滑塊；15-抽吸環(huán)槽；16-導(dǎo)流環(huán)槽；17-回流環(huán)槽。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、原理和工作過(guò)程做詳細(xì)的描述。

參見(jiàn)圖1、圖2、圖3和圖4，本發(fā)明提供的開(kāi)槽寬度可調(diào)的離心壓氣機(jī)處理機(jī)匣含有設(shè)置在蝸殼內(nèi)的抽吸環(huán)槽15、回流環(huán)槽117和導(dǎo)流環(huán)槽16，所述抽吸環(huán)槽、回流環(huán)槽和導(dǎo)流環(huán)槽形成自循環(huán)機(jī)匣通道；該離心壓氣機(jī)處理機(jī)匣還包括一個(gè)開(kāi)槽寬度可調(diào)的調(diào)節(jié)裝置，該調(diào)節(jié)裝置含有空心圓柱2、凸輪結(jié)構(gòu)、螺旋彈簧4和兩根導(dǎo)氣管7；所述的空心圓柱2設(shè)置在導(dǎo)流環(huán)槽16中，并通過(guò)移動(dòng)副與所述導(dǎo)流環(huán)槽連接，其移動(dòng)副優(yōu)選采用滑塊-導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)，滑塊14設(shè)置在空心圓柱的圓周上，最好均勻?qū)ΨQ布置；導(dǎo)軌滑槽1設(shè)置在回流環(huán)槽的內(nèi)壁面上，空心圓柱可沿回流環(huán)槽軸向移動(dòng)。

所述凸輪結(jié)構(gòu)包括凸輪9、凸輪軸10和設(shè)置在凸輪軸上部的密封空心結(jié)構(gòu)6，該密封空心結(jié)構(gòu)內(nèi)部由擋板11分割成兩個(gè)腔室，即第一腔室12和第二腔室13，擋板固定在凸輪軸10上，擋板轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)；密封空心結(jié)構(gòu)的內(nèi)部形狀可以是半圓形，也可以采用其它形狀。每個(gè)腔室連接一根導(dǎo)氣7(如圖2所示)，兩根導(dǎo)氣管的另一端分別連接在蝸殼周向角90°和270°處。在空心圓柱的圓周頂部設(shè)有固定板3(參見(jiàn)圖3)，所述螺旋彈簧4的一端固定安裝在固定板的一側(cè)，另一端固定在回流環(huán)槽的壁面上，固定板3的另一側(cè)與所述凸輪9接觸。

如圖4所示，離心壓氣機(jī)在非設(shè)計(jì)工況時(shí)蝸殼內(nèi)有壓力差，且在蝸殼角度為90°和270°時(shí)壓差較大，如圖5所示，將密封空心裝置6的兩根導(dǎo)氣管7的另一端分別與蝸殼周向角90°和270°處連接，這樣可以將蝸殼周向角90°和270°處?kù)o壓的變化同步到密封空心裝置6中，使得密封空心裝置6中兩個(gè)腔室的壓力不同從而形成壓力差，以提高離心壓氣機(jī)的穩(wěn)定工作范圍及絕熱效率；這種壓力差推動(dòng)密封空心裝置，使固定在該裝置上的凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，密封空心裝置6中兩腔室的壓力差越大，軸的轉(zhuǎn)角越大；由于凸輪9始終與固定板3接觸，因此通過(guò)設(shè)置在空心圓柱上的固定板3即可推動(dòng)空心圓柱2沿導(dǎo)流環(huán)槽中的導(dǎo)軌滑槽移動(dòng)，移動(dòng)的距離越遠(yuǎn)，機(jī)匣抽吸環(huán)槽的寬度就越大，抽吸環(huán)槽寬度的調(diào)節(jié)得到實(shí)現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)了抽吸環(huán)槽寬度隨壓氣機(jī)工況調(diào)節(jié)的機(jī)匣設(shè)計(jì)。

如圖6所示，離心壓氣機(jī)在堵塞工況時(shí)，靜壓沿周向流動(dòng)方向逐漸降低,離心壓氣機(jī)在喘振工況時(shí)，靜壓沿周向流動(dòng)方向逐漸升高。離心壓氣機(jī)在非設(shè)計(jì)工況時(shí)蝸殼內(nèi)存在壓力差，且在蝸殼周向角為90°和270°的位置有較大的壓力差，如圖5所示，將密封空心裝置6的兩根導(dǎo)氣管7的另一端分別與蝸殼周向角90°和270°處連接，這樣可以將蝸殼周向角90°和270°處?kù)o壓的變化同步到密封空心裝置6中，使得密封空心裝置6中兩個(gè)腔室的壓力不同從而形成壓力差，這種壓力差推動(dòng)密封空心裝置內(nèi)部的擋板轉(zhuǎn)動(dòng)，使得與擋板固定的凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，密封空心裝置6中兩腔室的壓力差越大，軸的轉(zhuǎn)角越大；由于凸輪9始終與固定板3接觸，因此通過(guò)設(shè)置在空心圓柱上的固定板3即可推動(dòng)空心圓柱2沿導(dǎo)流環(huán)槽中的導(dǎo)軌滑槽移動(dòng)，移動(dòng)的距離越遠(yuǎn)，機(jī)匣抽吸環(huán)槽的寬度就越大，抽吸環(huán)槽寬度的調(diào)節(jié)得到實(shí)現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)了抽吸環(huán)槽寬度隨壓氣機(jī)工況調(diào)節(jié)的機(jī)匣設(shè)計(jì)。如圖7所示，采用處理機(jī)匣抽吸環(huán)槽寬度可調(diào)的離心壓氣機(jī)與固定機(jī)匣的離心壓氣機(jī)相比，較大的提高了離心壓氣機(jī)在小流量工況時(shí)的穩(wěn)定工作范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種開(kāi)槽寬度可調(diào)的離心壓氣機(jī)處理機(jī)匣，該機(jī)匣含有設(shè)置在蝸殼內(nèi)的自循環(huán)機(jī)匣通道和開(kāi)槽寬度可調(diào)的調(diào)節(jié)裝置；調(diào)節(jié)裝置含有空心圓柱、凸輪結(jié)構(gòu)和螺旋彈簧；空心圓柱設(shè)置在導(dǎo)流環(huán)槽中，并沿導(dǎo)流環(huán)移動(dòng)；凸輪結(jié)構(gòu)包括凸輪、凸輪軸和設(shè)置在凸輪軸上部的密封空心結(jié)構(gòu)，密封空心結(jié)構(gòu)內(nèi)部分割成兩個(gè)腔室，每個(gè)腔室分別連接一個(gè)導(dǎo)氣管，導(dǎo)氣管的另一端分別連接在蝸殼周向不同位置。通過(guò)兩腔室的壓力差推動(dòng)凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)空心圓柱移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)抽吸環(huán)槽寬度隨壓氣機(jī)工況調(diào)節(jié)的機(jī)匣設(shè)計(jì)。本發(fā)明的技術(shù)方案相比于抽吸環(huán)槽寬度固定的自循環(huán)處理機(jī)匣，可以調(diào)節(jié)抽吸環(huán)槽的寬度，能夠較大地提高離心式壓氣機(jī)的穩(wěn)定工作范圍，同時(shí)提高部分工況的壓比及絕熱效率。

技術(shù)研發(fā)人員：汪陳芳;張睿棟;張揚(yáng)軍;諸葛偉林;程曉章
受保護(hù)的技術(shù)使用者：合肥工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.14
技術(shù)公布日：2017.08.11