一种具有低噪声流量拓宽槽的压气机壳及涡轮增压器的制作方法

1.本实用新型涉及发动机涡轮增压技术技术领域，尤其是一种具有低噪声流量拓宽槽的压气机壳及涡轮增压器。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.涡轮增压器是在超过大气压力的压力下把空气供给内燃机进气通道的装置，广泛应用于动力机械中，由于涡轮在高温高转速下工作，无论普遍采用较厚的叶片，以减小高温高速所带来的热变形，但这会限制涡轮的通流能力，为此工作人员设有了流量拓宽槽，以拓宽低进气流量区域的流量范围；
4.现有技术的流量拓宽槽仅仅是基于拓宽压气机的流量拓宽设计，但是并没有考虑由此而引起的气动噪声的问题，而在压叶轮边缘开流量拓宽槽会造成压叶轮扰动周围空气产生的气动噪声并通过流量拓宽槽逆向传递到压气机口，从而大大增加了压气机气动噪声的风险；
5.综上，目前的流量拓宽槽仅能够实现压气机的流量拓宽，不具备同时抑制高频气动噪声的效果，而流量拓宽槽的开槽位置、开槽宽度、开槽角度的不同都会对气动噪声产生至关重要的影响。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种具有低噪声流量拓宽槽的压气机壳及涡轮增压器，不仅可以实现压气机低流量区域的流量拓宽，同时可以降低压叶轮扰动周围空气产生的气动噪声。
7.为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：
8.一种具有低噪声流量拓宽槽的压气机壳，包括压叶轮，压气机壳内设有压气机壳内壁，所述压叶轮设置在压气机壳内壁之间，所述压气机壳内壁与压气机壳外壁之间围成环形气流通道，流量拓宽槽贯穿所述压气机壳内壁并延伸到所述压气机壳外壁上，所述压气机壳内壁上的流量拓宽槽设置在压叶轮大径过渡点处。
9.如上所述的一种具有低噪声流量拓宽槽的压气机壳，所述环形气流通道上方为导流环，所述导流环一侧与所述压气机壳外壁连接，另一侧位于所述压气机壳内壁上方设定距离。
10.如上所述的一种具有低噪声流量拓宽槽的压气机壳，所述导流环与所述压气机壳内壁之间形成环形间隙。
11.如上所述的一种具有低噪声流量拓宽槽的压气机壳，所述压气机壳内壁围成进气空腔。
12.如上所述的一种具有低噪声流量拓宽槽的压气机壳，所述流量拓宽槽与所述压气
机壳的轴线方向呈一定角度倾斜设置。
13.如上所述的一种具有低噪声流量拓宽槽的压气机壳，所述流量拓宽槽与所述压气机壳的轴线方向之间的夹角为45
°‑
60
°
。
14.如上所述的一种具有低噪声流量拓宽槽的压气机壳，所述进气空腔与所述环形气流通道通过所述环形间隙连通。
15.如上所述的一种具有低噪声流量拓宽槽的压气机壳，所述流量拓宽槽延伸到所述压气机壳外壁的深度大于所述流量拓宽槽的宽度的二分之一。
16.如上所述的一种具有低噪声流量拓宽槽的压气机壳，所述流量拓宽槽延伸到所述压气机壳外壁的深度小于所述流量拓宽槽的宽度的二分之三。
17.第二方面，本实用新型提供了一种涡轮增压器，包括如上所述的一种具有低噪声流量拓宽槽的压气机壳。
18.上述本实用新型的有益效果如下：
19.1)本实用新型通过设置流量拓宽槽，在大流量工况下，废气可以通过流量拓宽槽流出压叶轮，增加了压叶轮的通流能力，同时也兼顾了压叶轮的做功效率，能够有效的提升压叶轮的堵塞流量界限。
20.2)本实用新型的具有低噪声流量拓宽槽的压气机壳通过压气机内壁上开有一定宽度并延伸到压气机外壁的流量拓宽槽，并且基于降噪特性的详细设计，将流量拓宽槽一端设置在压叶轮大径过渡点处，形成一个高频消音腔体，实现气流在某些条件下的互通，会消减特定频率的噪声，特殊的流量拓宽槽的结构优化设计可以有效的抑制增压器压气机高频气动噪声，既不增加成本，也不影响压气机流量性能效率。
附图说明
21.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
22.图1是现有技术中压气机壳的结构示意图。
23.图2是本实用新型根据一个或多个实施方式的一种具有低噪声流量拓宽槽的压气机壳的结构示意简图。
24.图3是本实用新型根据一个或多个实施方式的一种具有低噪声流量拓宽槽的压气机壳的详细结构示意图。
25.图4是图3的局部结构放大示意图。
26.图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意。
27.其中：1.导流环，2.压气机壳，3.流量拓宽槽，4.压叶轮，5.压气机壳内壁，6.压气机壳外壁，7.环形气流通道，8.压叶轮大径过渡点。
具体实施方式
28.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本实用新型使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
29.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本实用新型另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
30.正如背景技术所介绍的，现有技术中流量拓宽槽仅仅是基于拓宽压气机的流量拓宽设计，而并没有考虑由此而引起的气动噪声的问题，为了解决如上的技术问题，本实用新型提出了一种具有低噪声流量拓宽槽的压气机壳。
31.实施例一
32.本实用新型的一种典型的实施方式中，参考图1-图4所示，一种具有低噪声流量拓宽槽的压气机壳2，包括压叶轮4，压气机壳2内设有压气机壳内壁5，压叶轮4设置在压气机壳内壁5之间，压气机壳内壁5与压气机壳外壁6之间围成环形气流通道7，环形气流通道7的上方设置为导流环1，导流环1靠近压气机壳外壁6的一侧与压气机壳外壁6连接，远离压气机壳外壁6的另一侧位于压气机壳内壁5上方设定距离。
33.具体的，导流环1与压气机壳内壁5之间形成环形间隙，压气机壳内壁5内的围成进气空腔，进气空腔与环形气流通道7通过环形间隙相互连通。
34.需要说明的是，导流环1指的是设计安装在压气机壳2进口处压气机壳外壁 6的内侧的一个圆环结构，由导流叶片组成，将压缩空气导向正确的下一级的进入角度，对空气具有导向作用；
35.流量拓宽槽3贯穿压气机壳内壁5并延伸到压气机壳外壁6上，具体为压气机壳内壁5上的流量拓宽槽3朝向压叶轮4的叶轮室，另一端朝向压气机壳外壁 6延伸，压气机壳内壁5上的流量拓宽槽3端点具体设置在压叶轮大径过渡点8 处。
36.流量拓宽槽3指的是压气机壳上用来拓宽压气机低流量区域流量边界的一种旁通流道，具有流量拓宽的作用。
37.流量拓宽槽3与压气机壳的轴线方向呈一定角度倾斜设置，具体地，流量拓宽槽3与压气机壳2的轴线方向(进气方向)之间的夹角β为45
°‑
60
°
，满足的关系为：45
°
≤β≤60
°
38.本实施例的流量拓宽槽3与压气机壳2的轴线方向之间的夹角为50
°
。
39.如图3和图4所示，流量拓宽槽3延伸到压气机壳外壁的深度d4大于流量拓宽槽的宽度d2的二分之一，流量拓宽槽3延伸到压气机壳外壁的深度d4小于流量拓宽槽3的宽度的二分之三，即流量拓宽槽3延伸到压气机壳外壁的部分的深度d4和流量拓宽槽的宽度之间满足的关系为：0.5*d2＜d4＜1.5*d2，本实施例中，d4＝d2。
40.需要说明的是，流量拓宽槽3延伸到压气机壳外壁6的深度d4表示为：从压气机壳外壁6的内侧面到流量拓宽槽延伸到压气机壳外壁6最终的径向距离；流量拓宽槽的宽度d2表示为：流量拓宽槽在压气机壳进气方向上的宽度，进气方向为压气机壳的轴向方向。
41.另外，流量拓宽槽3的位置以距离d1来表示：压叶轮大径顶端到压叶轮大径过渡点在压气机壳2进气方向(轴向方向)上的距离，其中压叶轮大径过渡点 8表示为：在压叶轮上，压叶轮直径开始过渡变化的一点，压叶轮大径表示为：压叶轮4直径过渡到最大的部分。
42.压叶轮大径过渡点8的位置以距离d3表示为：压叶轮大径底端到压叶轮大径过渡点8在压气机壳进气方向(轴向方向)上的距离。
43.其中，流量拓宽槽3的位置d1和压叶轮大径过渡点8的位置d3满足的关系式为：d3/
2＜d1＜d3，本实施例流量拓宽槽3的位置d1＝3/4*d3；
44.流量拓宽槽3的宽度d2通过压气机壳2中压叶轮小径φ1和压叶轮大径φ2 确定，压叶轮小径φ1表示为：压叶轮叶片的最小直径，也可以表示为压叶轮4 叶片未过渡变化的直径，压叶轮大径φ2表示为：压气机壳2中压叶轮4叶片的过渡后的最大直径。
45.流量拓宽槽3的宽度d2和压气机中压叶轮小径φ1、压叶轮大径φ2满足的关系为：10*(φ1/φ2)2≤d2≤15*(φ1/φ2)2，本实施例取d2＝12*(φ1/φ2)2。
46.上述的设计可以更好的一直高频气动噪声，通过压气机流量拓宽槽的流道设计实现高频气动噪声的抑制，不合理的开槽位置、角度、深度会导致高频气动噪声的传递增大，因此本实施例在不影响流量拓宽的前提下实现了流量拓宽槽不仅具有流量拓宽的作用，还通过流量拓宽槽的深度方向的延伸设计到压气机外壁，形成一个高频消音腔体，会消减特定频率的噪声还可以降低噪声辐射。
47.实施例二
48.本实用新型提供一种涡轮增压器，其包括实施例一的一种具有低噪声流量拓宽槽的压气机壳，通过在压气机壳2的压叶轮大径过渡点8处开设流量拓宽槽结构，特殊的流量拓宽槽结构优化设计可以有效抑制增压器压气机高频气动噪声，不增加成本，不影响压气机流量性能效率。
49.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。