CN108678998B - 一种离心压气机可调扩压器叶片结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离心压气机可调扩压器叶片结构，包括：支撑盘一、多个可调扩压器叶片组件和支撑盘二，支撑盘一和支撑盘二同轴心固定连接，且均为环形结构，可调扩压器叶片组件呈环形等间距均匀分布并安装于支撑盘一和支撑盘二之间；可调扩压器叶片组件之间形成扩压器流道，一系列扩压器流道形成扩压器，通过可调扩压器叶片组件的转动来调节扩压器的流通面积；将可调扩压器叶片组件两个端面中的至少一个置于支撑盘一或支撑盘二上的凹槽内，进而达到减小传统的可调扩压器叶片两端间隙引起的气体泄漏量的目的，从而对应提高离心压气机的工作效率。

Description

一种离心压气机可调扩压器叶片结构

技术领域

本发明涉及离心压气机技术领域，更具体的说是涉及一种用于减小间隙泄漏流的离心压气机可调扩压器叶片结构。

背景技术

可变几何离心压气机由于其流通截面可调的特点能够与车用发动机在全工况范围内形成良好匹配，从而比其它离心压气机更有效地提升发动机的加速性、动力性等性能，因而它越来越多地应用在车用发动机上。为保证扩压器叶片的自由转动，需在扩压器叶片两端面与其各自相对的壁面间设计有一定的间隙。由于扩压器叶片压力面与吸力面压力不同，而两端面与其各自相对的壁面间的间隙造成气体由压力较高一面向压力较低一面泄漏，该泄漏会引起压气机效率的大幅度降低。尤其地，在扩压器叶片开度较小时，压气机的效率损失主要来自于扩压器叶片两端面间隙引起的气流泄漏。

因此，为提高离心压气机效率、降低发动机的燃油消耗率，如何提供一种能够减小扩压器叶片两端面间隙引起的气流泄漏的扩压器叶片结构是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种离心压气机可调扩压器组件，能够有效减小由于扩压器叶片两端面的间隙引起的气流泄漏，进而提高离心压气机效率、并降低发动机的燃油效率。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种离心压气机可调扩压器叶片结构，包括：支撑盘一、多个可调扩压器叶片组件和支撑盘二，所述支撑盘一和所述支撑盘二同轴心设置，且均为环形结构，所述可调扩压器叶片组件呈环形均匀分布并安装于所述支撑盘一和所述支撑盘二之间；

所述支撑盘一上设置有呈环形且等间距均匀分布的多个同轴心的第一凹槽和位于第一凹槽槽底中心的第一通孔；

所述可调扩压器叶片组件包括第一转轴、第一安装盘和叶片；所述第一转轴的一端依次与所述第一安装盘和所述叶片固定连接，另一端穿入所述第一通孔内转动；所述第一安装盘位于所述第一凹槽内部，且与所述第一凹槽适配；所述叶片远离所述第一安装盘的一端靠近所述支撑盘二设置；

所述可调扩压器叶片组件之间形成扩压器流道，一系列扩压器流道形成扩压器，通过所述可调扩压器叶片组件的转动来调节扩压器的流通面积。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明在支撑盘一上设置有呈环形且等间距均匀分布的多个同轴心的第一凹槽和位于第一凹槽槽底的第一通孔，可调扩压器叶片组件中的第一安装盘位于相对应的第一凹槽内部，并且其形状相匹配，而传统的可调扩压器叶片的两端面的间隙为可调扩压器叶片组件的两端面与支撑盘一和支撑盘二之间的间隙，由于可调扩压器叶片的气体泄漏量主要来自于可调扩压器叶片组件两端面间隙的气体泄漏，对此，本发明作出了如下改进，将可调扩压器叶片其中的一端面与支撑盘一之间的间隙转移到第一安装盘与支撑盘一上对应设置的第一凹槽之间的间隙；通过这样的设计，与传统的可调扩压器叶片组件两端面与支撑盘一和支撑盘二间的间隙引起的气体泄漏相比较，本发明能够有效减小可调扩压器叶片端面与支撑盘一之间的气体泄漏量，并能够很大程度上降低离心压气机由于可调扩压器叶片的两端气体泄漏带来的效率损失。

优选的，所述支撑盘二上设置有呈环形且等间距均匀分布的多个第二凹槽和位于所述第二凹槽槽底的圆槽，所述第二凹槽与所述第一凹槽数量相等、且一一对应设置；所述可调扩压器叶片组件还包括第二安装盘和第二转轴，所述第一转轴、所述第一安装盘、所述叶片、所述第二安装盘和所述第二转轴依次固定连接；所述第二安装盘位于所述第二凹槽内，所述第二转轴穿入所述圆槽内转动。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明还在支撑盘二上设置有与第二安装盘一一对应的第二凹槽和圆槽，将传统可调扩压器叶片两端面与支撑盘一和支撑盘二间的间隙转移到可调扩压器叶片两端的圆盘与支撑盘一和支撑盘二上对应的凹槽间的间隙，减少了可调扩压器叶片两端的圆盘与支撑盘一和支撑盘二上对应的凹槽间的间隙引起的气体泄漏量，从而进一步提高了离心压气机的工作效率。

优选的，所述第一安装盘和所述第二安装盘的外轮廓形状一致，均为圆形或由三段弧或四段弧依次平滑过渡连接组成的非圆形，所述第一安装盘和所述第二安装盘的外轮廓形状用于适应所述叶片的最大张开度和最小张开度。

优选的，所述叶片由第一叶片和第二叶片组成，所述第一叶片与所述第二叶片一体连接，且所述第一叶片位于所述第一安装盘和所述第二安装盘之间，所述第二叶片伸出所述第一安装盘和所述第二安装盘的外轮廓边缘，并且所述第二叶片伸出所述第一安装盘和所述第二安装盘的外轮廓边缘的长度大于相邻两个所述第一安装盘之间的间距。

由上述技术方案可知，与现有技术相比，本发明叶片的张开度可自由调节，且可以保证两个相邻叶片之间的重叠部分不会相互干涉，同时，叶片端壁间隙泄漏被大幅减小。

优选的，所述第一转轴穿过所述第一通孔并与外部驱动机构连接。

由上述技术方案可知，与现有技术相比，第一转轴与外部驱动机构连接，并受控于外部执行器，由外部执行器驱动第一转轴转动，控制可调扩压器叶片组件的张开与闭合。

优选的，所述第二转轴靠近端部的一侧周向安装有第二轴肩；所述第二轴肩位于所述第二安装盘和所述圆槽之间，并且所述第二轴肩的直径大于所述圆槽的直径。

优选的，所述第一转轴靠近端部的一侧周向安装有第一轴肩；所述第一轴肩位于所述第一安装盘和所述第一通孔之间，并且所述第一轴肩的直径大于所述第一通孔的直径。

优选的，所述第一轴肩的端面与所述第一凹槽的槽底接触，所述第二轴肩的端面与所述第二凹槽的槽底接触。

由上述技术方案可知，与现有技术相比，通过第一轴肩的端面与第一凹槽的槽底相接触，第二轴肩的端面与第二凹槽的槽底相接触，减少了转盘与第一凹槽和第二凹槽槽底的接触面积，进而减少了可调扩压器叶片转动的阻力。

优选的，所述支撑盘一和所述支撑盘二之间通过螺栓或定位销定位。

优选的，所述第一安装盘与所述第一凹槽之间，所述第二安装盘和所述第二凹槽之间，所述第二转轴与所述圆槽之间，所述第一转轴与所述第一通孔之间均留有能够保证所述可调扩压器叶片组件自由转动的间隙，并且所述间隙大小为0.05～0.15mm。

由上述技术方案可知，与现有技术相比，0.05-0.15mm的间隙设计，当可调扩压器叶片组件周围的部件在受热等工作条件下发生变形时，能够保证本发明可调扩压器叶片组件的正常转动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明的结构示意图；

图2附图为本发明的结构***示意图；

图3附图为本发明支撑盘一的结构示意图；

图4附图为本发明支撑盘二的结构示意图；

图5附图为本发明可调扩压器叶片组件的结构示意图；

图6附图为本发明可调扩压器叶片组件的安装局部剖视图；

图7附图为本发明采用螺栓定位的安装局部剖视图；

图8附图为本发明可调扩压器叶片组件的第一安装盘在支撑盘一的第一凹槽内转动的结构示意图；

图9附图为本发明可调扩压器叶片组件的第二安装盘在支撑盘二的第二凹槽内转动的结构示意图；

图10附图为本发明扩压器的局部示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，本发明实施例公开了一种离心压气机可调扩压器叶片结构，包括支撑盘一1、多个可调扩压器叶片组件2和支撑盘二3，支撑盘一1和支撑盘二3同轴心设置，且均为环形结构，可调扩压器叶片组件2呈环形且等间距均匀分布并安装于支撑盘一1和支撑盘二3之间；

如图3所示，支撑盘一1上设置有呈环形均匀分布的多个同轴心的第一凹槽11和位于第一凹槽11槽底的第一通孔12；第一凹槽11具有第一凹槽底面111、第一凹槽外侧面112和第一凹槽内侧面113，第一凹槽底面111、第一凹槽外侧面112和第一凹槽内侧面113分别平滑过度连接；

可调扩压器叶片组件2包括叶片24、第一安装盘23和第一转轴21；第一转轴21的一端依次与第一安装盘23和叶片24固定连接，另一端穿入第一通孔12内转动；第一安装盘23位于第一凹槽11内部，且与第一凹槽11适配；叶片24远离第一安装盘23的一端靠近支撑盘二3设置；

可调扩压器叶片组件2之间形成扩压器流道，一系列扩压器流道形成扩压器，通过可调扩压器叶片组件2的转动来调节扩压器的流通面积。

本实施例中，在支撑盘一上设置有呈环形且等间距均匀分布的多个同轴心的第一凹槽和位于第一凹槽槽底的第一通孔，可调扩压器叶片组件中的第一安装盘位于相对应的第一凹槽内部，并且其形状相匹配，而传统的可调扩压器叶片的两端面的间隙为可调扩压器叶片组件的两端面与支撑盘一和支撑盘二之间的间隙，由于可调扩压器叶片的气体泄漏量主要来自于两端间隙的气体泄漏，对此，本发明作出了如下改进，将可调扩压器叶片组件其中一端面与支撑盘一之间的间隙转移到第一安装盘与支撑盘一上对应设置的第一凹槽之间的间隙；通过这样的设计，能够有效减小可调扩压器叶片端面与支撑盘一之间的气体泄漏量，并能够很大程度上降低离心压气机由于可调扩压器叶片的两端气体泄漏带来的效率损失。

为了进一步地消除由于可调扩压器叶片两端的间隙气体泄漏带来的效率损失，如图4所示，支撑盘二3上设置有呈环形且等间距均匀分布的多个同轴心的第二凹槽31和位于第二凹槽31槽底的圆槽32，第二凹槽31和第一凹槽11的数量相等、且一一对应设置；可调扩压器叶片组件2还包括第二安装盘25和第二转轴27，第一转轴21、第一安装盘23、叶片24、第二安装盘25和第二转轴27依次固定连接；第二安装盘25位于第二凹槽31内，第二转轴27穿入圆槽32内转动；第二凹槽31具有第二凹槽底面311、第二凹槽外侧面312和第二凹槽内侧面313，圆槽32上具有圆槽底面321和圆槽侧面322。

本实施例中，将传统可调扩压器叶片两端面与支撑盘一和支撑盘二间的间隙转移到可调扩压器叶片两端的安装盘与支撑盘一和支撑盘二上对应的凹槽间的间隙，减少了可调扩压器叶片两端的安装盘与支撑盘一和支撑盘二上对应的凹槽间的间隙引起的气体泄漏量，从而进一步提高了离心压气机的工作效率。

为了进一步优化上述技术方案，叶片24由第一叶片243和第二叶片244组成，第一叶片243与第二叶片244一体连接，且第一叶片243位于第一安装盘23和第二安装盘25之间，第二叶片244伸出第一安装盘23和第二安装盘25的外轮廓边缘，并且第二叶片244伸出第一安装盘23和第二安装盘25的外轮廓边缘的长度大于相邻两个第一安装盘23之间的间隙。

为了进一步优化上述技术方案，如图5和图6所示，第一安装盘23和第二安装盘25的外轮廓均由四段圆弧平滑过渡连接组成，第一安装盘23上具有第一侧面231、第二侧面232、第三侧面233、第四侧面234和第一安装盘底面235，其中，第一侧面231的外轮廓为弧一，第二侧面232的外轮廓为弧二，第三侧面233的外轮廓为弧三，第四侧面234的外轮廓为弧四，其中弧一、弧二和弧三均靠近支撑盘一1的轴线设置，弧四远离支撑盘一1的轴线设置；第一侧面231、第二侧面232、第三侧面233和第四侧面234依次平滑过渡连接且分别与第一安装盘底面235平滑过渡连接；第二安装盘25上具有第五侧面251、第六侧面252、第七侧面253、第八侧面254和第二安装盘底面255，其中，第五侧面251的外轮廓为弧五，第六侧面252的外轮廓为弧六，第七侧面253的外轮廓为弧七，第八侧面254的外轮廓为弧八，弧五、弧六和弧七均靠近支撑盘一1的轴线设置，弧八远离支撑盘一1的轴线设置；第五侧面251、第六侧面252、第七侧面253和第八侧面254依次平滑过渡连接且分别与第二安装盘底面255平滑过渡连接。

在另一个实施例中，第一安装盘23和第二安装盘25的外轮廓形状为圆形或由三段圆弧组成的非圆形。

第一转轴21穿过第一通孔12，且第一转轴21的长度大于第一通孔12的深度，第二转轴27穿入圆槽32，其中第一转轴21穿过第一通孔12并与外部驱动机构连接。第一转轴21靠近端部的一侧周向安装有第一轴肩22，第二转轴27靠近端部的一侧周向安装有第二轴肩26；第一轴肩22上具有第一轴肩端面221，第一轴肩22位于第一安装盘23和第一通孔12之间，第一轴肩端面221与第一凹槽底面111接触，并且第一轴肩22的直径大于第一通孔12的直径；第二轴肩26上具有第二轴肩端面261，第二轴肩26位于第二安装盘25和圆槽32之间，第二轴肩端面261与第二凹槽底面311接触，并且第二轴肩26的直径大于圆槽32的直径。第二转轴27上具有轴第二端端面272和轴第二端侧面271，圆槽32上具有圆槽侧面322和圆槽底面321，圆槽底面321与轴第二端端面272相对应，圆槽侧面322与轴第二端侧面271相对应。

第一安装盘23安装在第一凹槽11内部，第一安装盘底面235与第一凹槽底面111相对应，第一安装盘23的第一侧面231、第二侧面232和第三侧面233与第一凹槽内侧面113相对应，第四侧面234与第一凹槽外侧面112相对应。

第二安装盘25安装在第二凹槽31内部，第二安装盘底面255与第二凹槽底面311相对应，第二安装盘25的第五侧面251、第六侧面252和第七侧面253与第二凹槽内侧面313相对应，第八侧面254与第二凹槽外侧面312相对应。

更有利的，第一安装盘23与第一凹槽11之间，第二安装盘25和第二凹槽31之间，第二转轴27与圆槽32之间，第一转轴21与第一通孔12之间均留有能够保证可调扩压器叶片组件2自由转动的间隙，并且此间隙大小为0.05～0.15mm。通过在各面之间留有0.05-0.15mm的间隙设计，可以在可调扩压器叶片组件2周围的部件在受热等工作条件下发生变形时，仍能够正常转动。

进一步的，支撑盘一1和支撑盘二3之间通过螺栓或定位销定位。

如图7所示，在一个实施例中，支撑盘一1和支撑盘二3之间通过螺栓螺母配合定位，支撑盘一1开设有多个台阶孔，支撑盘二2开设有多个沉孔，沉孔与台阶孔数量一致且一一对应，台阶孔由同轴心的第一大直径孔14和第一小直径孔13组成，沉孔由同轴心的第二大直径孔34和第二小直径孔33组成，螺栓5依次穿过第一大直径孔14、第一小直径孔13、第二小直径孔33和第二大直径孔，螺母4分别固定于螺栓5的两端并分别位于第一大直径孔14和第二大直径孔34内部，从而使支撑盘一1和支撑盘二3配合定位。

进一步的，如图8和图9所示，第一安装盘23和第二安装盘25形状相同，其外轮廓线由四段圆弧组成，第一安装盘23在第一凹槽11内转动，第二安装盘25在第二凹槽31内转动，第一安装盘23的第一侧面231和第三侧面233，第二安装盘25的第五侧面251和第七侧面253适应叶片24的最大张开度和最小开度。

进一步的，如图10所示，为本发明扩压器局部示意图，叶片24具有叶片第一侧面241和与其相背的叶片第二侧面242，每个叶片24的叶片第一侧面241和与其相邻的叶片24的叶片第二侧面242形成扩压器流道，一系列的扩压器流道沿支撑盘一1呈环形均匀分布，形成扩压器；通过调节一系列叶片24的转动，可以调节各扩压器流道的流通面积的大小，从而达到调节扩压器的目的，进而改变气体的流量。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种离心压气机可调扩压器叶片结构，其特征在于，包括：支撑盘一(1)、多个可调扩压器叶片组件(2)和支撑盘二(3)；所述支撑盘一(1)和所述支撑盘二(3)同轴心设置，且均为环形结构；所述可调扩压器叶片组件(2)呈环形且等间距均匀分布并安装于所述支撑盘一(1)和所述支撑盘二(3)之间；

所述支撑盘一(1)上设置有呈环形且等间距均匀分布的多个同轴心的第一凹槽(11)和位于第一凹槽(11)槽底的第一通孔(12)；所述第一凹槽(11)外轮廓呈近似圆形，由两段弧组成；所述支撑盘二(3)上设置有呈环形且等间距均匀分布的多个同轴心的第二凹槽(31)和位于第二凹槽(31)槽底的圆槽(32)；

所述可调扩压器叶片组件(2)包括第一转轴(21)、第一安装盘(23)、叶片(24)、第二安装盘(25)和第二转轴(27)；所述第一转轴(21)的一端依次与所述第一安装盘(23)和所述叶片(24)固定连接，另一端穿入所述第一通孔(12)内转动；所述第一安装盘(23)位于所述第一凹槽(11)内部，且与所述第一凹槽(11)适配；所述叶片(24)远离所述第一安装盘(23)的一端靠近所述支撑盘二(3)设置；

所述第一安装盘(23)和所述第二安装盘(25)的外轮廓形状一致，由四段弧依次平滑过渡连接组成的非圆形；第一安装盘(23)在第一凹槽(11)内转动，第二安装盘(25)在第二凹槽(31)内转动，第一安装盘(23)包括第一侧面(231)、第二侧面(232)、第三侧面(233)和第四侧面(234)；

其中，第一侧面(231)的外轮廓为弧一，第二侧面(232)的外轮廓为弧二，第三侧面(233)的外轮廓为弧三，第四侧面(234)的外轮廓为弧四，其中弧一、弧二和弧三均靠近支撑盘一(1)的轴线设置，弧四远离支撑盘一(1)的轴线设置；

第二安装盘(25)包括：第五侧面(251)、第六侧面(252)、第七侧面(253)和第八侧面(254)；

其中，第五侧面(251)的外轮廓为弧五，第六侧面(252)的外轮廓为弧六，第七侧面(253)的外轮廓为弧七，第八侧面(254)的外轮廓为弧八，弧五、弧六和弧七均靠近支撑盘一(1)的轴线设置，弧八远离支撑盘一(1)的轴线设置；

所述第一侧面(231)和第三侧面(233)、第五侧面(251)和第七侧面(253)适应叶片(24)的最大张开度和最小开度；

所述叶片(24)由第一叶片(243)和第二叶片(244)组成；所述第一叶片(243)与所述第二叶片(244)一体连接，且所述第一叶片(243)位于所述第一安装盘(23)和所述第二安装盘(25)之间；所述第二叶片(244)伸出所述第一安装盘(23)和所述第二安装盘(25)的外轮廓边缘设置，并且所述第二叶片(244)伸出所述第一安装盘(23)和所述第二安装盘(25)的外轮廓边缘的长度大于两个相邻所述第一安装盘(23)之间的间距；

所述可调扩压器叶片组件(2)之间形成扩压器流道，一系列扩压器流道形成扩压器，通过所述可调扩压器叶片组件(2)的转动来调节扩压器的流通面积。

2.根据权利要求1所述的一种离心压气机可调扩压器叶片结构，其特征在于，所述第二凹槽(31)和所述第一凹槽(11)的数量相等、且一一对应设置；所述第一转轴(21)、所述第一安装盘(23)、所述叶片(24)、所述第二安装盘(25)和所述第二转轴(27)依次固定连接；所述第二安装盘(25)位于所述第二凹槽(31)内，所述第二转轴(27)穿入所述圆槽(32)内转动。

3.根据权利要求1所述的一种离心压气机可调扩压器叶片结构，其特征在于，所述第一转轴(21)穿过所述第一通孔(12)并与外部驱动机构连接。

4.根据权利要求2所述的一种离心压气机可调扩压器叶片结构，其特征在于，所述第二转轴(27)靠近端部的一侧周向安装有第二轴肩(26)；所述第二轴肩(26)位于所述第二安装盘(25)和所述圆槽(32)之间，并且所述第二轴肩(26)的直径大于所述圆槽(32)的直径。

5.根据权利要求1或4所述的一种离心压气机可调扩压器叶片结构，其特征在于，所述第一转轴(21)靠近端部的一侧周向安装有第一轴肩(22)；所述第一轴肩(22)位于所述第一安装盘(23)和所述第一通孔(12)之间，并且所述第一轴肩(22)的直径大于所述第一通孔(12)的直径。

6.根据权利要求1所述的一种离心压气机可调扩压器叶片结构，其特征在于，所述支撑盘一(1)和所述支撑盘二(3)之间通过螺栓或定位销定位。

7.根据权利要求2所述的一种离心压气机可调扩压器叶片结构，其特征在于，所述第一安装盘(23)与所述第一凹槽(11)之间，所述第二安装盘(25)和所述第二凹槽(31)之间，所述第二转轴(27)与所述圆槽(32)之间，所述第一转轴(21)与所述第一通孔(12)之间均留有能够保证所述可调扩压器叶片组件(2)自由转动的间隙，并且所述间隙大小为0.05～0.15mm。