内燃机车用增压器压气机新型叶轮的制作方法

专利名称：内燃机车用增压器压气机新型叶轮的制作方法
专利说明 本实用新型发明涉及一种内燃机车用增压器压气机叶轮的新型结构，属于增压器压气机结构和性能技术领域。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.压气机叶轮或是采用等半径上的三次抛物线的型线，或是采用内、外子午面上多次抛物线型线，上述两种方式造型的型线在压气机叶轮进口部分空间曲面的变化率大，不利于刚吸入叶轮流道的气流稳定，使压气机高效率区缩小；2.压气机叶轮采用椭圆型线，这种造型方式，在压气机叶轮进口部分空间曲面的变化率较小，虽利于刚吸入叶轮流道的气流稳定，但在叶轮内部空间曲面变化率过大，会影响压气机的工作效率。上述结构的叶轮，对进一步提高增压器压气机级效率，拓宽其高效率区范围，存在一定的困难和问题。为满足铁路提高运能和降低成本的需要，提高增压器压气机级效率，拓宽其高效率区范围，克服现有技术所存在的问题，本实用新型发明的“内燃机车用增压器压气机新型叶轮”，其发明的目的在于为内燃机车用增压器压气机叶轮提供一种新型结构，使其能更好的组织流道内部气体的流动，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，避免部分工况由于流道内气流脱流而引起的效率下降和压比降低。
本实用新型发明的“内燃机车用增压器压气机新型叶轮”其技术方案是在压气机分体式叶轮或整体式叶轮上，在其内、外子午面上均采用椭圆型线和多次抛物线型线相结合优化生成的型线和用对应点直线连接生成直纹面的空间曲面组成；新型叶轮在气流进口端的内、外子午面前部采用椭圆型线，在内、外子午面中后部采用多次抛物线型线；新型叶轮在其内、外子午面上椭圆型线和多次抛物线型线的分割比例在1∶7至1∶4间。
本实用新型发明的“内燃机车用增压器压气机新型叶轮”，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，基于在内、外子午面上采用椭圆型线和多次抛物线型线相结合优化生成的型线，较之采用单一的椭圆型线、等半径上的三次抛物线型线或是采用内、外子午面上多次抛物线型线，具有下列优点新发明的型线使叶轮进口部分空间曲面变化率小，叶轮中间部分空间曲面变化率大，这种型线能很好地控制气流在叶轮各部分压力梯度，更好地组织叶轮流道内气体流动，使气流在设计工况和较大变工况范围内流动稳定，不发生脱流流动。从而克服了1.因压气机叶轮采用等半径上的三次抛物线型线，或是采用内、外子午面上多次抛物线型线等两种方式造型的型线，在压气机叶轮进口部分空间曲面的变化率大，不利于气流刚吸入叶轮流道的稳定，使压气机高效率区缩小；2.因压气机叶轮采用单一的椭圆型线，其叶轮中部空间曲面的变化率过大，降低了压气机级的工作效率，使压气机高效率区缩小。
本发明的压气机新型叶轮，在压气机分体式叶轮或整体式叶轮上，均在其内、外子午面上采用椭圆和多次抛物线相结合优化生成的型线和用对应点直线连接生成直纹面的空间曲面组成，更合理地控制气流在流道内部的流动，造型规律性强，更好的满足了增压器对压气机气流变化的要求，是一优秀的压气机叶轮型线。本新型叶轮对不同型号的增压器，其椭圆型线和多次抛物线型线的分割比例可在1∶7至1∶4间选择。
本实用新型发明的“内燃机车用增压器压气机新型叶轮”其积极的技术效果是压气机新型叶轮叶片与内、外子午面的交线为椭圆型线和多次抛物线型线相结合优化生成的型线和用对应点直线连接生成的直纹面的空间曲面，使叶轮进口流道空间曲面变化率小，有利于气流稳定；在叶轮中部空间曲面变化率大，有利于提高扩压度，使气流压比增加能力大，从而提高压气机级效率，并且拓宽了增压器压气机级高效率区范围，避免部分工况由于流道内气流脱流而引起的效率下降和压比降低。又使增压器(采用相同直径的叶轮)在相同转速时压比提高。经计算分析和试验证明改进后的压气机新型叶轮叶片型线与内、外子午面的交线为椭圆型线和多次抛物线型线相结合优化生成的叶轮型线的增压器压气机叶轮，在转速19000r/min～30000r/min宽广转速范围内，增压器效率提高1％--2％，且高效率区拓宽，增压比提高(相同叶轮直径)0.1-0.2。新型叶轮的这种结构改进，具有很广阔的应用前景和很好的经济效益。


图1“内燃机车用增压器压气机新型叶轮”在整体式叶轮上的叶片型线结构示意图图2“内燃机车用增压器压气机新型叶轮”在分体式叶轮上的叶片型线结构示意图附图中1.叶片的外子午面；2.叶片的内子午面；3.叶片的空间曲面。本实用新型发明的“内燃机车用增压器压气机新型叶轮”的具体实施例如附
图1、2所示。在压气机分体式叶轮或整体式叶轮上，在其内子午面[2]、外子午面[1]上，均采用椭圆型线和多次抛物线型线相结合优化生成的型线和用对应点直线连接生成直纹面的空间曲面[3]组成；在气流进口端的内子午面[2]、外子午面[1]前部采用椭圆型线，在内子午面[2]、外子午面[1]中后部采用多次抛物线型线。在实施中，可以根据其配套的增压器型号不同，椭圆型线和多次抛物线型线的分割比例，可在1∶7至1∶4间选用。本实用新型发明的新型叶轮，在增压器轴向的有限空间内，能充分利用柴油机排气能量，提高增压器压比，即提高压气机级效率，拓宽增压器压气机级高效率区范围，从而满足铁路提高运能和降低成本的需要。
权利要求1.一种内燃机车用增压器压气机新型叶轮，其特征在于在压气机分体式叶轮或整体式叶轮上，在其内子午面[2]、外子午面[1]上，均采用椭圆型线和多次抛物线型线相结合优化生成的型线和用对应点直线连接生成直纹面的空间曲面[3]组成，在新型叶轮气流进口端的内子午面[2]、外子午面[1]前部采用椭圆型线，在内子午面[2]、外子午面[1]中后部采用多次抛物线型线。
2.根据权利要求1所述的内燃机车用增压器压气机新型叶轮，其特征在于新型叶轮在其内子午面[2]、外子午面[1]上，椭圆型线和多次抛物线型线的分割比例在1∶7至1∶4间。
专利摘要一种内燃机车用增压器压气机新型叶轮，属于增压器压气机结构强度技术领域。该新型叶轮在压气机分体式叶轮或整体式叶轮上，在其内子午面[2]、外子午面[1]上，均采用椭圆型线和多次抛物线型线相结合优化生成的型线和用对应点直线连接生成直纹面的空间曲面[3]组成，在新型叶轮气流进口端的内子午面[2]、外子午面[1]上部采用椭圆型线，在内子午面[2]、外子午面[1]中后部采用多次抛物线型线。这种新型的压气机叶轮结构，能更合理的控制气流在流道内部的流动，更好的满足了增压器对压气机气流变化的要求，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。
文档编号F04D29/30GK2743586SQ200420113008
公开日2005年11月30日 申请日期2004年11月3日 优先权日2004年11月3日
发明者施惠兰, 班海波, 李瑜 申请人:大连经济技术开发区泽通机械有限公司