本發(fā)明屬于動(dòng)力機(jī)械，具體涉及一種具有葉頂逆流識(shí)別與回轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)功能的徑流壓氣機(jī)。

背景技術(shù)：

1、在動(dòng)力機(jī)械研究領(lǐng)域，徑流壓氣機(jī)因壓比高體積小等優(yōu)勢(shì)，在內(nèi)燃機(jī)、燃料電池等增壓研究中得到了廣泛的應(yīng)用。喘振是一種涉及整個(gè)壓縮系統(tǒng)的流動(dòng)現(xiàn)象，發(fā)生時(shí)將出現(xiàn)氣流在整個(gè)壓縮系統(tǒng)中出現(xiàn)沿流向的振蕩、嚴(yán)重時(shí)氣流甚至從容腔和管道中倒流回壓氣機(jī)，導(dǎo)致劇烈機(jī)械振動(dòng)乃至部件損壞等嚴(yán)重問題。徑流壓氣機(jī)上端壁葉頂開設(shè)泄流孔隙是一種能夠有效降低徑流壓氣機(jī)喘振影響的技術(shù)手段。但是，葉頂泄流孔隙始終保持打開狀態(tài)會(huì)引起大量高壓工質(zhì)外泄引起額外功率損失、遠(yuǎn)離喘振工況是并不希望葉頂泄流孔隙始終處于打開狀態(tài)，而葉頂泄流孔隙自動(dòng)打開與關(guān)閉功能的實(shí)現(xiàn)又需要針對(duì)徑流壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)與功能特性的識(shí)別與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種具有葉頂逆流識(shí)別與回轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)功能的徑流壓氣機(jī)，通過基于總靜壓差的逆流識(shí)別機(jī)構(gòu)識(shí)別壓氣機(jī)葉頂流動(dòng)狀態(tài)并控制調(diào)節(jié)電機(jī)運(yùn)行，進(jìn)而對(duì)回轉(zhuǎn)式封閉機(jī)構(gòu)對(duì)葉頂泄流孔隙開閉狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整、實(shí)現(xiàn)葉頂泄流孔隙自動(dòng)打開與關(guān)閉。

2、為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種具有葉頂逆流識(shí)別與回轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)功能的徑流壓氣機(jī)，其特征在于：包括有壓氣蝸殼回轉(zhuǎn)部主體1、開閉機(jī)構(gòu)、基于總靜壓差的逆流識(shí)別機(jī)構(gòu)4；壓氣蝸殼回轉(zhuǎn)部主體1適當(dāng)位置處開設(shè)有喘振抑制通氣孔8；于喘振抑制通氣孔8處，設(shè)置有以鎖閉電機(jī)7與開啟電機(jī)6控制的開閉機(jī)構(gòu)；基于總靜壓差的逆流識(shí)別機(jī)構(gòu)4通過靜壓測(cè)量單元11與總壓測(cè)量單元12統(tǒng)計(jì)總靜壓差，判斷壓氣葉頂是否發(fā)生逆流流動(dòng)，從而控制鎖閉電機(jī)7與開啟電機(jī)6。

3、進(jìn)一步地，壓氣蝸殼回轉(zhuǎn)部主體1包覆在增壓器壓氣機(jī)葉輪臨近壓氣機(jī)外殼部分的外側(cè)。

4、進(jìn)一步地，開閉機(jī)構(gòu)包括回轉(zhuǎn)式單層開閉板主體2，回轉(zhuǎn)式單層開閉板主體2位于壓氣蝸殼回轉(zhuǎn)部主體1上端壁的凹槽內(nèi)，能相對(duì)壓氣蝸殼回轉(zhuǎn)部主體1旋轉(zhuǎn)。

5、進(jìn)一步地，回轉(zhuǎn)式單層開閉板主體2端部通過末端鎖緊環(huán)3進(jìn)行軸向限位，回轉(zhuǎn)式單層開閉板主體上端面與壓氣蝸殼回轉(zhuǎn)部主體1上端壁平齊。

6、進(jìn)一步地，回轉(zhuǎn)式單層開閉板主體2上設(shè)有具備末端限位無齒段的回轉(zhuǎn)軌道10和主體通氣孔9，主體通氣孔9的位置與喘振抑制通氣孔8對(duì)應(yīng)。

7、進(jìn)一步地，回轉(zhuǎn)式單層開閉板主體2與末端鎖緊環(huán)3及壓氣蝸殼回轉(zhuǎn)部主體1之間設(shè)置碳環(huán)密封圈13實(shí)現(xiàn)相鄰面間的密封與潤滑。

8、進(jìn)一步地，靜壓測(cè)量單元11、總壓測(cè)量單元12與壓氣蝸殼回轉(zhuǎn)部主體1上端壁的逆流識(shí)別機(jī)構(gòu)測(cè)壓孔位置對(duì)應(yīng)。

9、進(jìn)一步地，基于事先標(biāo)定結(jié)果規(guī)定靜壓測(cè)量單元11與總壓測(cè)量單元12，統(tǒng)計(jì)總靜壓差a、b、c、d，其中a<b<c<d；當(dāng)壓力差小于a時(shí)，逆流識(shí)別機(jī)構(gòu)4發(fā)送開啟電機(jī)6on信號(hào)、鎖閉電機(jī)7off信號(hào)，此時(shí)開啟電機(jī)6主動(dòng)工作，通過具備末端限位無齒段的回轉(zhuǎn)軌道10驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)式單層開閉板主體2旋轉(zhuǎn)，增大主體通氣孔9與喘振抑制通氣孔8的重疊面積、增強(qiáng)壓氣機(jī)頂部泄流以抑制喘振，直至收到開啟電機(jī)6off信號(hào)或運(yùn)行至具備末端限位無齒段回轉(zhuǎn)軌道10的端無齒段；當(dāng)壓力差處于b、c之間時(shí)，發(fā)送開啟電機(jī)6off信號(hào)、鎖閉電機(jī)7off信號(hào)，此時(shí)回轉(zhuǎn)式單層開閉板2停止旋轉(zhuǎn)、主體通氣孔9與喘振抑制通氣孔8的相對(duì)位置保持現(xiàn)有狀態(tài)不變；當(dāng)壓力差大于d時(shí)，發(fā)送開啟電機(jī)6off信號(hào)、鎖閉電機(jī)7on信號(hào)，減小主體通氣孔9與喘振抑制通氣孔8的重疊面積、削弱壓氣機(jī)頂部泄流，開閉機(jī)構(gòu)主體開始旋轉(zhuǎn)、壓氣機(jī)頂部喘振抑制通氣孔關(guān)閉，直至收到關(guān)閉電機(jī)7off信號(hào)或鎖閉電機(jī)7運(yùn)行至具備末端限位無齒段回轉(zhuǎn)軌道10的端無齒段；此外，開啟電機(jī)6或鎖閉電機(jī)7運(yùn)行至軌道末端無齒段后，自動(dòng)關(guān)閉停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

10、進(jìn)一步地，回轉(zhuǎn)式開閉機(jī)構(gòu)主體呈環(huán)狀，通過自身旋轉(zhuǎn)與壓氣機(jī)上端壁喘振抑制通氣孔交替關(guān)聯(lián)。

11、進(jìn)一步地，總壓測(cè)量單元和靜壓測(cè)量單元壁面測(cè)孔開口位置緊鄰且處同一軸向位置、但測(cè)孔管道造型形式不同，在規(guī)定方向上統(tǒng)計(jì)總靜壓差；所述總壓測(cè)量單元和靜壓測(cè)量單元的測(cè)壓孔壁面第一段均處于過軸線平面，靜壓測(cè)量單元的壁面第一段測(cè)孔垂直于上端壁內(nèi)壁面，總壓測(cè)量單元至少有一根測(cè)孔的壁面第一段與內(nèi)壁面法線夾角絕對(duì)值大于5°。

12、有益效果：與常規(guī)徑流壓氣機(jī)相比，本發(fā)明所述具有葉頂逆流識(shí)別調(diào)節(jié)功能的徑流壓氣機(jī)在于上端壁開設(shè)頂部喘振抑制通氣孔的基礎(chǔ)上，通過逆流識(shí)別機(jī)構(gòu)基于壓氣機(jī)葉片頂部靜壓差與不同方向總壓差變化趨勢(shì)判斷是否即將進(jìn)入或脫離頂部逆流狀態(tài)，進(jìn)而控制調(diào)節(jié)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)式封閉機(jī)構(gòu)打開或關(guān)閉喘振抑制通氣孔。

13、與常規(guī)上端壁開設(shè)喘振抑制通氣孔的徑流壓氣機(jī)相比，所述具有葉頂逆流識(shí)別調(diào)節(jié)功能的徑流壓氣機(jī)可以在葉片頂部不發(fā)生逆流流動(dòng)時(shí)封閉空隙、改善氣動(dòng)效率；與常規(guī)上端壁不開設(shè)喘振抑制通氣孔的徑流壓氣機(jī)相比，所述具有葉頂逆流識(shí)別調(diào)節(jié)功能的徑流壓氣機(jī)可以在葉片頂部發(fā)生逆流流動(dòng)時(shí)打開空隙、改善壓氣機(jī)內(nèi)部流動(dòng)；與常規(guī)上端壁孔隙調(diào)節(jié)方案相比，所述具有葉頂逆流識(shí)別調(diào)節(jié)功能的徑流壓氣機(jī)采用基于總靜壓差的逆流識(shí)別機(jī)構(gòu)與回轉(zhuǎn)式開閉機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了葉頂逆流的自動(dòng)識(shí)別與回轉(zhuǎn)式孔隙調(diào)節(jié)。

技術(shù)特征：

1.一種具有葉頂逆流識(shí)別與回轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)功能的徑流壓氣機(jī)，其特征在于：包括有壓氣蝸殼回轉(zhuǎn)部主體1、開閉機(jī)構(gòu)、基于總靜壓差的逆流識(shí)別機(jī)構(gòu)4；壓氣蝸殼回轉(zhuǎn)部主體1適當(dāng)位置處開設(shè)有喘振抑制通氣孔8；于喘振抑制通氣孔8處，設(shè)置有以鎖閉電機(jī)7與開啟電機(jī)6控制的開閉機(jī)構(gòu)；基于總靜壓差的逆流識(shí)別機(jī)構(gòu)4通過靜壓測(cè)量單元11與總壓測(cè)量單元12統(tǒng)計(jì)總靜壓差，判斷壓氣葉頂是否發(fā)生逆流流動(dòng)，從而控制鎖閉電機(jī)7與開啟電機(jī)6。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有葉頂逆流識(shí)別與回轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)功能的徑流壓氣機(jī)，其特征在于：壓氣蝸殼回轉(zhuǎn)部主體1包覆在增壓器壓氣機(jī)葉輪臨近壓氣機(jī)外殼部分的外側(cè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有葉頂逆流識(shí)別與回轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)功能的徑流壓氣機(jī)，其特征在于：開閉機(jī)構(gòu)包括回轉(zhuǎn)式單層開閉板主體2，回轉(zhuǎn)式單層開閉板主體2位于壓氣蝸殼回轉(zhuǎn)部主體1上端壁的凹槽內(nèi)，能相對(duì)壓氣蝸殼回轉(zhuǎn)部主體1旋轉(zhuǎn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有葉頂逆流識(shí)別與回轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)功能的徑流壓氣機(jī)，其特征在于：回轉(zhuǎn)式單層開閉板主體2端部通過末端鎖緊環(huán)3進(jìn)行軸向限位，回轉(zhuǎn)式單層開閉板主體上端面與壓氣蝸殼回轉(zhuǎn)部主體1上端壁平齊。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有葉頂逆流識(shí)別與回轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)功能的徑流壓氣機(jī)，其特征在于：回轉(zhuǎn)式單層開閉板主體2上設(shè)有具備末端限位無齒段的回轉(zhuǎn)軌道10和主體通氣孔9，主體通氣孔9的位置與喘振抑制通氣孔8對(duì)應(yīng)。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種具有葉頂逆流識(shí)別與回轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)功能的徑流壓氣機(jī)，其特征在于：回轉(zhuǎn)式單層開閉板主體2與末端鎖緊環(huán)3及壓氣蝸殼回轉(zhuǎn)部主體1之間設(shè)置碳環(huán)密封圈13實(shí)現(xiàn)相鄰面間的密封與潤滑。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有葉頂逆流識(shí)別與回轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)功能的徑流壓氣機(jī)，其特征在于：靜壓測(cè)量單元11、總壓測(cè)量單元12與壓氣蝸殼回轉(zhuǎn)部主體1上端壁的逆流識(shí)別機(jī)構(gòu)測(cè)壓孔位置對(duì)應(yīng)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有葉頂逆流識(shí)別與回轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)功能的徑流壓氣機(jī)，其特征在于：基于事先標(biāo)定結(jié)果規(guī)定靜壓測(cè)量單元11與總壓測(cè)量單元12，統(tǒng)計(jì)總靜壓差a、b、c、d，其中a<b<c<d；當(dāng)壓力差小于a時(shí)，逆流識(shí)別機(jī)構(gòu)4發(fā)送開啟電機(jī)6on信號(hào)、鎖閉電機(jī)7off信號(hào)，此時(shí)開啟電機(jī)6主動(dòng)工作，通過具備末端限位無齒段的回轉(zhuǎn)軌道10驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)式單層開閉板主體2旋轉(zhuǎn)，增大主體通氣孔9與喘振抑制通氣孔8的重疊面積、增強(qiáng)壓氣機(jī)頂部泄流以抑制喘振，直至收到開啟電機(jī)6off信號(hào)或運(yùn)行至具備末端限位無齒段回轉(zhuǎn)軌道10的端無齒段；當(dāng)壓力差處于b、c之間時(shí)，發(fā)送開啟電機(jī)6off信號(hào)、鎖閉電機(jī)7off信號(hào)，此時(shí)回轉(zhuǎn)式單層開閉板2停止旋轉(zhuǎn)、主體通氣孔9與喘振抑制通氣孔8的相對(duì)位置保持現(xiàn)有狀態(tài)不變；當(dāng)壓力差大于d時(shí)，發(fā)送開啟電機(jī)6off信號(hào)、鎖閉電機(jī)7on信號(hào)，減小主體通氣孔9與喘振抑制通氣孔8的重疊面積、削弱壓氣機(jī)頂部泄流，開閉機(jī)構(gòu)主體開始旋轉(zhuǎn)、壓氣機(jī)頂部喘振抑制通氣孔關(guān)閉，直至收到關(guān)閉電機(jī)7off信號(hào)或鎖閉電機(jī)7運(yùn)行至具備末端限位無齒段回轉(zhuǎn)軌道10的端無齒段；此外，開啟電機(jī)6或鎖閉電機(jī)7運(yùn)行至軌道末端無齒段后，自動(dòng)關(guān)閉停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有葉頂逆流識(shí)別與回轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)功能的徑流壓氣機(jī)，其特征在于：回轉(zhuǎn)式開閉機(jī)構(gòu)主體呈環(huán)狀，通過自身旋轉(zhuǎn)與壓氣機(jī)上端壁喘振抑制通氣孔交替關(guān)聯(lián)。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有葉頂逆流識(shí)別與回轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)功能的徑流壓氣機(jī)，其特征在于：總壓測(cè)量單元和靜壓測(cè)量單元壁面測(cè)孔開口位置緊鄰且處同一軸向位置、但測(cè)孔管道造型形式不同，在規(guī)定方向上統(tǒng)計(jì)總靜壓差；所述總壓測(cè)量單元和靜壓測(cè)量單元的測(cè)壓孔壁面第一段均處于過軸線平面，靜壓測(cè)量單元的壁面第一段測(cè)孔垂直于上端壁內(nèi)壁面，總壓測(cè)量單元至少有一根測(cè)孔的壁面第一段與內(nèi)壁面法線夾角絕對(duì)值大于5°。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種具有葉頂逆流識(shí)別與回轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)功能的徑流壓氣機(jī)，包括有壓氣蝸殼回轉(zhuǎn)部主體、開閉機(jī)構(gòu)、基于總靜壓差的逆流識(shí)別機(jī)構(gòu)；增壓器壓氣機(jī)葉輪臨近壓氣機(jī)外殼的部分外側(cè)由壓氣蝸殼回轉(zhuǎn)部主體包覆，且壓氣蝸殼回轉(zhuǎn)部主體適當(dāng)位置處開設(shè)有喘振抑制通氣孔與逆流識(shí)別機(jī)構(gòu)測(cè)壓孔；本發(fā)明在于上端壁開設(shè)頂部喘振抑制通氣孔的基礎(chǔ)上，通過逆流識(shí)別機(jī)構(gòu)基于壓氣機(jī)葉片頂部靜壓差與不同方向總壓差變化趨勢(shì)判斷是否即將進(jìn)入或脫離頂部逆流狀態(tài)，可以在葉片頂部不發(fā)生逆流流動(dòng)時(shí)封閉空隙、改善氣動(dòng)效率；也可以在葉片頂部發(fā)生逆流流動(dòng)時(shí)打開空隙、改善壓氣機(jī)內(nèi)部流動(dòng)；實(shí)現(xiàn)了葉頂逆流的自動(dòng)識(shí)別與回轉(zhuǎn)式孔隙調(diào)節(jié)。

技術(shù)研發(fā)人員：薛興旭,劉欣源,林森,佟鼎,門日秀,劉燁,席盛,王天浩
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國北方發(fā)動(dòng)機(jī)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/28