[发明专利]内燃机车用增压器高压比压气机叶轮

说明书

技术领域

本发明涉及增压器压气机结构和性能技术领域，尤其涉及一种内燃机车用高压比增压器压气机叶轮的新型结构。

背景技术

在内燃机车用增压器中，压气机叶轮的作用是通过涡轮吸收、利用柴油机气缸中排出的废气作机械功，以提高增压器压气机出口的空气压力。通过压气机叶轮的旋转，将空气吸入到增压器，并将空气压缩，从而给柴油机气缸提供足够的空气，使柴油充分燃烧，降低排气温度和热负荷，减少油耗，提高柴油机经济性。在已有的技术中，1.压气机叶轮叶片与压气机叶轮盘过渡圆角是采用等圆角设计，过渡圆角为R3mm～R10mm，过渡圆角采用刀韧球头一次成形铣制。等过渡圆角在高压比叶轮的叶片和轮盘应力分布复杂情况下，如采用等小圆角设计，叶根处应力值大，不能满足设计要求，如采用等大圆角设计，叶片进口处流道狭窄限制圆角值，不能设计等大圆角，设计存在局限性；2.在应用压比3.0～4.5范围内，压气机高效率区易变窄且高效率下降，叶轮设计存在一定难度。

发明内容

本发明所解决的技术问题是拓宽压气机叶轮叶片在压比3.0～4.5范围内高效率区范围，提高增压器压气机级效率。

本发明采用的技术方案是，内燃机车用增压器高压比压气机叶轮，包括轮盘和轮盘上的叶片，叶片和轮盘相联接部位设计有过渡圆角，过渡圆角的半径沿压气机叶轮流道进口朝向压气机叶轮流道出口的方向逐渐增大，压气机叶轮流道进口处的过渡圆角半径为R3mm～R6mm，压气机叶轮流道出口处的过渡圆角半径为R7mm～R10mm；

叶轮出口直径280mm～300mm，进口根径50mm～68mm，进口顶径174mm～183mm

叶轮出口叶片高度13.0mm～16.5mm，内子午流道长度89mm～103mm，短叶片位置距流道出口50mm～58mm。

压气机叶轮流道进口处的过渡圆角半径为R3mm～R6mm，压气机叶轮流道出口处的过渡圆角半径为R7mm～R10mm。

本发明的有益效果是，为内燃机车用增压器压气机叶轮提供一种新型变圆角结构设计，使其能更好的适应由于压比提高带来的应力合理分布，提高叶轮可靠性；提供一种新型压气机叶轮流道子午结构数据，提高压气机级效率，并且拓宽增压器压气机级高效率区范围，增加增压器高效率区工作范围。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2叶轮剖视图。

图中标记为：1-轮盘，2-叶片，3-过渡圆角。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

无论是压气机分体式叶轮或整体式叶轮，在叶片与轮盘的过渡圆角采用变圆角设计，如图1所示，压气机叶轮流道进口出处过渡圆角为R3mm～R6mm，过渡圆角沿着叶片和轮盘的联接部位，也即是叶片和轮盘的贴合线，朝着出口方向而逐步增大，逐渐过渡到压气机叶轮流道出口的过渡圆角为R7mm～R10mm。过渡圆角采用点铣制完成。

压气机叶轮子午流道数据，如图2所示：

(1)叶轮出口直径280mm～300mm

(2)进口根径50mm～68mm

(3)进口顶径174mm～183mm

(4)叶轮出口叶片高度13.0mm～16.5mm

(5)内子午流道长度89mm～103mm

(6)短叶片位置距流道出口50mm～58mm。

最佳实施方式为：压气机叶轮流道进口出处过渡圆角为R5mm，过渡圆角沿着叶片和轮盘的贴合线，朝着出口方向而逐步增大，逐渐过渡到压气机叶轮流道出口的过渡圆角为R9mm；叶轮出口直径280mm；进口根径51mm；进口顶径179mm；叶轮出口叶片高度15mm；内子午流道长度92mm；短叶片位置距流道出口55mm。

本发明的内燃机车用增压器高压比压气机叶轮，通过对压气机分体式叶轮和整体式叶轮的结构和性能分析、计算、试验，基于其叶片与轮盘的过渡圆角采用渐变设计，配合一种新型的压气机叶轮子午流道数据，较之采用单一的过渡圆角设计，具有下列优点：压气机叶轮叶片与轮盘的过渡圆角采用变圆角设计，圆角由压气机叶轮流道进口的R3mm～R6mm，逐渐过渡到压气机叶轮流道出口的R7mm～R10mm，过渡圆角采用点铣制完成。这种结构能很好地控制应力在不同叶片和轮盘区的分布，合理控制叶片根部应力分布值，有利于解决由于压比提高使压气机叶片根部应力值超过许用范围设计问题，提高叶轮可靠性；