一种开槽宽度可调的离心压气机处理机匣的制作方法

本发明涉及叶轮机械技术领域，尤其涉及一种离心式压气机处理机匣；可广泛应用于车用增压离心压气机、工业离心压气机、航空离心压气机等领域。

背景技术：

叶轮式压气机分为轴流式压气机与离心压式气机两种基本类型。与多级轴流压气机相比，离心式压气机具有结构简单、重量轻、体积小等优点，并能在较宽的运行范围内保持较高的效率，因而在车、船增压器，部分工业压气机和航空压气机等设施上有广泛运用。

离心式压气机作为叶轮机械，其稳定工作范围受到堵塞和喘振的限制。当流量减小到一定程度，离心式压气机内部出现大尺度流动分离，出现喘振，离心压气机无法稳定工作，其压比和效率急剧降低，甚至毁坏相关设备。而与压气机协同工作的活塞式内燃机，可能需要在变转速、变流量的宽范围内工作，因此如何推迟压气机出现不稳定工作的状况，扩大其稳定工作范围，一直是叶轮机械领域研究的重点和难点。

目前认为处理机匣是离心压气机扩大稳定工作范围的有效方法，研究表明，抽吸环槽相对离心压气机主流叶片前缘的位置直接决定了回流压差和回流流量，对扩稳效果影响最大，但是由于机匣普遍采用固定不可调结构，压气机无法满足不同工况对机匣处理的不同要求。因此设计开槽宽度可调的离心压气机处理机匣，以优化机匣处理离心压气机的扩稳效果。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种开槽宽度可调的离心压气机处理机匣，以满足不同工况对机匣处理的不同要求的机匣，从而优化机匣处理离心压气机的扩稳效果。

本发明的技术方案如下：

一种开槽宽度可调的离心压气机处理机匣，该机匣含有设置在蜗壳内的抽吸环槽、回流环槽和导流环槽，所述抽吸环槽、回流环槽和导流环槽形成自循环机匣通道，其特征在于，该离心压气机处理机匣还包括一个开槽宽度可调的调节装置，所述调节装置含有空心圆柱、凸轮结构、螺旋弹簧和两根导气管；所述的空心圆柱设置在导流环槽中，并通过移动副与所述导流环槽连接；所述凸轮结构包括凸轮、凸轮轴和设置在凸轮轴上部的密封空心结构，该密封空心结构内部由挡板分割成两个腔室，挡板固定在凸轮轴上；两根导气管的一端分别与两个腔室相连；两根根导气管的另一端分别连接在蜗壳周向不同位置；在空心圆柱的圆周顶部设有固定板，所述螺旋弹簧的一端固定安装在固定板的一侧，另一端固定在回流环槽的壁面上；所述固定板的另一侧与所述凸轮接触。

本发明的另一技术方案是：所述两根导气管的另一端分别连接在蜗壳周向角90°和270°处。

优选的，所述空心圆柱与导流环槽连接的移动副采用滑块-导轨机构，滑块设置在空心圆柱的圆周上，导轨滑槽设置在回流环槽的内壁面上。更优选地，所述滑块采用2-3块，且均匀对称布置。

优选地，所述密封空心结构的内部形状呈半圆形。

本发明具有以下优点及突出性效果：本发明的技术方案相比于抽吸环槽宽度固定的自循环处理机匣，可以调节抽吸环槽的宽度，能够较大地提高离心式压气机的稳定工作范围，同时提高部分工况的压比及绝热效率。

附图说明

图1为处理机匣抽吸环槽宽度可调的离心压气机的结构示意图。

图2为凸轮结构示意图。

图3为空心圆柱的结构示意图。

图4为机匣结构示意图。

图5为蜗壳角度和压力口位置示意图。

图6是蜗壳静压图。

图7是采用处理机匣抽吸环槽宽度可调的离心压气机与固定机匣离心压气机的性能对比图。

图中：1-导轨滑槽；2-空心圆柱；3-固定板；4-螺旋弹簧；5-凸轮机构；6-密封空心装置；7-导气管；8-蜗壳；9-凸轮；10-凸轮轴；11-挡板；12第-腔室；13-第二腔室；14-滑块；15-抽吸环槽；16-导流环槽；17-回流环槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的结构、原理和工作过程做详细的描述。

参见图1、图2、图3和图4，本发明提供的开槽宽度可调的离心压气机处理机匣含有设置在蜗壳内的抽吸环槽15、回流环槽117和导流环槽16，所述抽吸环槽、回流环槽和导流环槽形成自循环机匣通道；该离心压气机处理机匣还包括一个开槽宽度可调的调节装置，该调节装置含有空心圆柱2、凸轮结构、螺旋弹簧4和两根导气管7；所述的空心圆柱2设置在导流环槽16中，并通过移动副与所述导流环槽连接，其移动副优选采用滑块-导轨机构，滑块14设置在空心圆柱的圆周上，最好均匀对称布置；导轨滑槽1设置在回流环槽的内壁面上，空心圆柱可沿回流环槽轴向移动。

所述凸轮结构包括凸轮9、凸轮轴10和设置在凸轮轴上部的密封空心结构6，该密封空心结构内部由挡板11分割成两个腔室，即第一腔室12和第二腔室13，挡板固定在凸轮轴10上，挡板转动带动凸轮轴转动；密封空心结构的内部形状可以是半圆形，也可以采用其它形状。每个腔室连接一根导气7(如图2所示)，两根导气管的另一端分别连接在蜗壳周向角90°和270°处。在空心圆柱的圆周顶部设有固定板3(参见图3)，所述螺旋弹簧4的一端固定安装在固定板的一侧，另一端固定在回流环槽的壁面上，固定板3的另一侧与所述凸轮9接触。

如图4所示，离心压气机在非设计工况时蜗壳内有压力差，且在蜗壳角度为90°和270°时压差较大，如图5所示，将密封空心装置6的两根导气管7的另一端分别与蜗壳周向角90°和270°处连接，这样可以将蜗壳周向角90°和270°处静压的变化同步到密封空心装置6中，使得密封空心装置6中两个腔室的压力不同从而形成压力差，以提高离心压气机的稳定工作范围及绝热效率；这种压力差推动密封空心装置，使固定在该装置上的凸轮轴转动，密封空心装置6中两腔室的压力差越大，轴的转角越大；由于凸轮9始终与固定板3接触，因此通过设置在空心圆柱上的固定板3即可推动空心圆柱2沿导流环槽中的导轨滑槽移动，移动的距离越远，机匣抽吸环槽的宽度就越大，抽吸环槽宽度的调节得到实现，从而实现了抽吸环槽宽度随压气机工况调节的机匣设计。

如图6所示，离心压气机在堵塞工况时，静压沿周向流动方向逐渐降低,离心压气机在喘振工况时，静压沿周向流动方向逐渐升高。离心压气机在非设计工况时蜗壳内存在压力差，且在蜗壳周向角为90°和270°的位置有较大的压力差，如图5所示，将密封空心装置6的两根导气管7的另一端分别与蜗壳周向角90°和270°处连接，这样可以将蜗壳周向角90°和270°处静压的变化同步到密封空心装置6中，使得密封空心装置6中两个腔室的压力不同从而形成压力差，这种压力差推动密封空心装置内部的挡板转动，使得与挡板固定的凸轮轴转动，密封空心装置6中两腔室的压力差越大，轴的转角越大；由于凸轮9始终与固定板3接触，因此通过设置在空心圆柱上的固定板3即可推动空心圆柱2沿导流环槽中的导轨滑槽移动，移动的距离越远，机匣抽吸环槽的宽度就越大，抽吸环槽宽度的调节得到实现，从而实现了抽吸环槽宽度随压气机工况调节的机匣设计。如图7所示，采用处理机匣抽吸环槽宽度可调的离心压气机与固定机匣的离心压气机相比，较大的提高了离心压气机在小流量工况时的稳定工作范围。

技术特征：

技术总结
一种开槽宽度可调的离心压气机处理机匣，该机匣含有设置在蜗壳内的自循环机匣通道和开槽宽度可调的调节装置；调节装置含有空心圆柱、凸轮结构和螺旋弹簧；空心圆柱设置在导流环槽中，并沿导流环移动；凸轮结构包括凸轮、凸轮轴和设置在凸轮轴上部的密封空心结构，密封空心结构内部分割成两个腔室，每个腔室分别连接一个导气管，导气管的另一端分别连接在蜗壳周向不同位置。通过两腔室的压力差推动凸轮轴转动，带动空心圆柱移动，从而实现抽吸环槽宽度随压气机工况调节的机匣设计。本发明的技术方案相比于抽吸环槽宽度固定的自循环处理机匣，可以调节抽吸环槽的宽度，能够较大地提高离心式压气机的稳定工作范围，同时提高部分工况的压比及绝热效率。

技术研发人员：汪陈芳;张睿栋;张扬军;诸葛伟林;程晓章
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：2017.03.14
技术公布日：2017.08.11