离心压气机叶轮及涡轮增压器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及汽车技术领域，特别涉及一种离心压气机叶轮及涡轮增压器。
【背景技术】
[0002]涡轮增压器正逐渐成为汽车发动机中的标配部件。其中，离心压气机是涡轮增压器中最核心的零部件。离心压气机的性能好坏直接决定着汽车发动机性能的好坏。对于小排量汽油机来说，发动机流量小，流量变化范围大。并且，压气机叶轮进口导流段是跨音速流动。离心压气机叶轮中叶片的进口导流段的设计对于离心压气机性能影响很大。
[0003]现有技术中离心压气机的叶轮多为跨音速叶轮，其中，叶片的进口导流段轮缘为直的水平形状。该种形式的叶片虽然可以避免叶尖部分前缘附近出现强的激波和大尺度的流动分离，但是，叶尖部分转折角变化小，气流扩压能力弱。进口导流段的扩压能力较低，导致离心压气机压比的下降，同时，离心压气机的气流流通能力也较低。另外，进一步导致离心压气机叶轮效率较低。
【实用新型内容】
[0004]有鉴于此，本实用新型旨在提出一种离心压气机叶轮，以解决现有技术中的离心压气机压比下降、气流流通能力较低、效率较低的问题。
[0005]为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的:
[0006]一种离心压气机叶轮，包括叶片，所述叶片的进口导流段轮缘分为从叶尖向叶根部分顺次连接的坡度段、过渡段、水平段和升高段；所述坡度段具有一定坡度；所述过渡段从所述坡度段逐渐过渡到水平；所述水平段保持水平；所述升高段由水平坡度逐渐升高到一定坡度。
[0007]其中，所述叶片材质包括金属合金。
[0008]优选地，所述金属合金为销合金。
[0009]其中，所述叶片与所述离心压气机叶轮一体成型。
[0010]一种涡轮增压器，所述涡轮增压器中设有上述的离心压气机叶轮。
[0011]本实用新型实施例提供的离心压气机叶轮及涡轮增压器中，由于离心压气机叶轮的进口导流段轮缘分为从叶尖向叶根部分顺次连接的坡度段，坡度段具有一定的坡度，在进口导流段内，从坡度段到过渡段，叶片的轮缘线从倾斜过渡到水平，再从过渡段到水平段，叶片的轮缘线保持水平，再从水平段到升高段，叶片轮缘线的坡度逐渐升高。在离心压气机叶轮的进口导流段之后的部分，叶片的轮缘线坡度逐渐增加到轮缘出口坡度值，叶轮的进口叶尖附近气流流通面积增大，气流半径变化大，气流压力升高，使得叶片进口导流段扩压能力增强，这样离心压气机压比升高，同时，离心压气机气流流通能力较高，进一步地使得离心压气机叶轮效率较高。
【附图说明】
[0012]构成本实用新型的一部分的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。在附图中:
[0013]图1为本实用新型实施例所述的本实用新型实施例提供的一种离心压气机叶轮的结构示意图；
[0014]图2为图1中I部分的放大图；
[0015]图3为本实用新型实施例提供的离心压气机叶轮与现有技术中离心压气机叶轮进口导流段的几何对比图；
[0016]图4为图3中虚线框内部分的放大图。
[0017]附图标记说明:
[0018]1-离心压气机叶轮，11-叶片，21-坡度段，22-过渡段，23-水平段，24-升高段。
【具体实施方式】
[0019]需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0020]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0021 ] 参见图1和图2，本实用新型实施例提供了一种离心压气机叶轮I，包括叶片11，所述叶片11的进口导流段轮缘分为从叶尖向叶根部分顺次连接的坡度段21、过渡段22、水平段23和升高段24 ;所述坡度段21具有一定坡度；所述过渡段22从所述坡度段21逐渐过渡到水平23 ;所述水平段23保持水平；所述升高段24由水平坡度逐渐升高到一定坡度。
[0022]本实用新型实施例提供的离心压气机叶轮I中，由于离心压气机叶轮I的进口导流段轮缘分为从叶尖向叶根部分顺次连接的坡度段21、过渡段22、水平段23和升高段24，坡度段21具有一定的坡度γ，如图2所示，在进口导流段内，从坡度段21到过渡段22，叶片的轮缘线从倾斜过渡到水平，再从过渡段22到水平段23，叶片的轮缘线保持水平，再从水平段23到升高段24，叶片轮缘线的坡度逐渐升高。在离心压气机叶轮I的进口导流段之后的部分，叶片的轮缘线坡度逐渐增加到轮缘出口坡度值，叶轮I的进口叶尖附近气流流通面积增大，气流半径变化大，气流压力升高，气流的扩压能力较强，使得叶片11进口导流段扩压能力增强，这样离心压气机压比升高，同时，离心压气机气流流通能力较高，进一步地，使得离心压气机叶轮效率较高。
[0023]并且，依据本实用新型实施例提供的离心压气机叶轮，应用计算流体动力学(Computat1nal Fluid Dynamics, CFD)测试软件进行了验证。参见图3和图4，在图3中给出了现有技术和本实用新型实施例所提供的离心压气机叶轮进口导流段轮缘线的几何对比。其中原始型代表现有技术中的进口导流段轮缘为水平结构的离心压气机叶轮；修改型则代表本实用新型实施例所提供的离心压气机叶轮。由图4看出两个离心压气机叶轮仅在进口导流段部分的轮缘线存在差别，由图3看出两个离心压气机叶轮除了进口导流段之外的部分轮缘线重合。两个离心压气机的叶轮的叶片角和厚度分布以及轮毂线均保证相同。叶轮进口喉口面积保持不变。Cro计算基于相同的设计流量进行，计算域为叶轮和无叶扩压器共同构成的流域。计算结果表明，采用本实用新型实施例提供的离心压气机压轮可以使离心压气机总静效率(扩压器出口采用静参数)提高0.38%，总静压比提高0.70%。
[0024]上述实施例中，所述叶片11材质可包括金属合金。金属合金的质量较轻，强度较好。能够保证叶片11具有较好的结构强度。优选地，所述金属合金可为铝合金。铝合金强度好，质量轻，且价格较为低廉，成本较低。
[0025]上述实施例中，所述叶片11与所述叶轮I 一体成型，以保证叶片11与叶轮I之间的连接稳固性。如果采用叶片11与叶轮I分体制作再连接，存在叶片11与叶轮I连接不稳固的风险，将叶片11与叶轮I 一体成型避免叶片11与叶轮I分离的风险。
[0026]本实用新型实施例还提供了一种涡轮增压器，所述涡轮增压器中设有上述的离心压气机叶轮。由于离心压气机叶轮I的进口导流段轮缘分为从叶尖向叶根部分顺次连接的坡度段21、过渡段22、水平段23和升高段24，坡度段21具有一定的坡度γ，如图2所示，在进口导流段内，从坡度段21到过渡段22，叶片的轮缘线从倾斜过渡到水平，再从过渡段22到水平段23，叶片的轮缘线保持水平，再从水平段23到升高段24，叶片轮缘线的坡度逐渐升高。在离心压气机叶轮I的进口导流段之后的部分，叶轮的进口叶尖附近气流流通面积增大，气流半径变化大，气流压力升高，使得叶片叶尖部分转折角变化较大，气流的扩压能力较强，使得叶片进口导流段扩压能力增强，这样离心压气机压比升高，同时，离心压气机气流流通能力较高，进一步地，使得离心压气机叶轮效率较高。
[0027]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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。
【主权项】
1.一种离心压气机叶轮(1)，包括叶片(11)，其特征在于，所述叶片(11)的进口导流段轮缘分为从叶尖向叶根部分顺次连接的坡度段(21)、过渡段(22)、水平段(23)和升高段(24);所述坡度段(21)具有一定坡度；所述过渡段(22)从所述坡度段(21)逐渐过渡到水平；所述水平段(23)保持水平；所述升高段(24)由水平坡度逐渐升高到一定坡度。
2.根据权利要求1所述的离心压气机叶轮(I)，其特征在于，所述叶片(11)材质包括全属会全W./ 两 口 W.0
3.根据权利要求2所述的离心压气机叶轮，其特征在于，所述金属合金为铝合金。
4.根据权利要求1所述的离心压气机叶轮，其特征在于，所述叶片(11)与所述离心压气机叶轮(I) 一体成型。
5.一种涡轮增压器，其特征在于，所述涡轮增压器中设有上述权利要求1-4任一项所述的离心压气机叶轮(I)。
【专利摘要】本实用新型提供了一种离心压气机叶轮及涡轮增压器，该离心压气机叶轮包括叶片，叶片的进口导流段轮缘分为顺次连接的坡度段、过渡段、水平段和升高段；坡度段具有一定坡度；过渡段从坡度段逐渐过渡到水平；水平段保持水平；升高段由水平坡度逐渐升高到一定坡度，在离心压气机叶轮的进口导流段之后的部分，叶片的轮缘线坡度逐渐增加到轮缘出口坡度值，叶轮的进口叶尖附近气流流通面积增大，气流半径变化大，气流压力升高，使得叶片进口导流段扩压能力增强，这样离心压气机压比升高，同时，离心压气机气流流通能力较高，进一步地使得离心压气机叶轮效率较高。
【IPC分类】F04D29-28, F04D29-30
【公开号】CN204371774
【申请号】CN201420849530
【发明人】张锐, 郭凯, 张业文, 李国营, 权瑜, 刘吉春
【申请人】长城汽车股份有限公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2014年12月29日