压气机及涡轮增压器的制作方法

1.本发明涉及气体压缩机械领域，尤其涉及一种压气机及涡轮增压器。


背景技术：

2.离心式压气机是一种广泛应用于各工程领域的气体压缩机械。常用的离心式压气机气体从压气机进口被吸入，在压气机内部被旋转的压气机叶轮加速得到动能后在内部空间得到扩压，气体动能转化为压力能，然后通过压气机出口输出高压气体，离心式压气机在一定转速下，其最小流量受到喘振的限制，当流量减小到一定程度时压气机工作会出现不稳定现象，进入所谓喘振边界。尤其是当流量小于设计流量时，气流速度小于设计值且以正攻角的方向进入叶轮，在叶背处引起气流分离发生喘振现象。压气机喘振时，气流出现强烈的颤动，压气机的出口压力显著下降，同时引起叶片的强烈振动，并产生特有的噪声，严重时会使压气机的零件损坏。
3.因此，现有技术中的压气机存在易喘振和噪音大的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于解决现有技术中的压气机存在易喘振和噪音大的问题。
5.为解决上述技术问题，本发明的一种实施方式提供一种压气机，包括机壳和叶轮，所述机壳内形成有增压腔室，所述叶轮设置于所述增压腔室内，所述机壳上形成有与所述增压腔室分别连通的进气通道和出气通道，所述压气机还包括：
6.导流组件，所述导流组件包括导流管和引流部件；其中，
7.所述导流管安装于所述进气通道内，且所述导流管具有位于中间的主流通道和位于周侧的侧流通道，所述主流通道和所述侧流通道分别将所述增压腔室与外部连通；所述引流部件设置于所述侧流通道，以对进入所述侧流通道内的气流进行导向，并使得从所述侧流通道流出的气流沿所述导流管的周向流入所述增压腔室。
8.采用上述技术方案，本实施方式提供的这种结构的压气机，由于导流管具有位于中间的主流通道和位于周侧的侧流通道，以及侧流通道设置有引流部件，通过引流部件可对侧流通道内的气流进行导向，并能够使得流出侧流通道的气流沿导流管的周向流入增压腔室。可避免在流量小于设计流量时，气流速度小于设计值且以正攻角的方向进入叶轮，在叶背处引起气流分离发生喘振现象，进而能够降低因压气机产生喘振而产生的噪音。
9.进一步地，本发明的另一种实施方式提供一种压气机，所述导流管包括内管和固定管，所述内管嵌套于所述固定管内，且所述内管的外壁面与所述固定管的内壁面之间形成有环形间隙，所述引流部件位于所述环形间隙内，所述主流通道形成于所述内管内，所述侧流通道形成于所述内管的外壁面与所述固定管的内壁面之间。
10.采用上述技术方案，本实施方式通过将导流管由内管和固定管，内管和固定管相互套设并间隙配合，就可形成主流通道和侧流通道，其结构更加简单。
11.进一步地，本发明的另一种实施方式提供一种压气机，所述引流部件包括多个螺
旋叶片，多个所述螺旋叶片设置于所述内管的外壁面与所述固定管的内壁面之间，并沿所述内管的外周均匀分布。
12.采用上述技术方案，本实施方式中的引流部件包括多个螺旋叶片，通过这种结构的设置，可使得流经侧流通道的气流在螺旋叶片的导向作用下沿固定管的内周流出，并最终以旋转的方式流入增压腔室，进而能够减小气流对叶轮的攻角以抑制喘振发生。
13.进一步地，本发明的另一种实施方式提供一种压气机，所述压气机还包括调节组件，所述调节组件包括执行器、阀门和传动部件，所述机壳上与所述进气通道的出气端对应的位置形成有沿与所述进气通道延伸方向垂直的方向延伸的安装孔；其中，
14.所述执行器安装于所述机壳的外壁面上，所述阀门安装于所述侧流通道的出口端，所述传动部件贯穿所述安装孔，且所述传动部件的一端与所述执行器的动力输出端传动连接，另一端与所述阀门传动连接。
15.采用上述技术方案，本实施方式设置的调节组件能够对侧流通道的出气口的大小进行调节。通过这种结构的设置，可调节控制进入增压腔室的具有旋转速度成分的气体流量，进而能够控制压气机的喘振边界特性。
16.进一步地，本发明的另一种实施方式提供一种压气机，所述阀门设置为升程阀管，所述传动部件包括凸轮构件和推杆,所述内管靠近所述增压腔室的一端的端面与所述进气通道的台阶面之间形成有环形导向槽，从所述侧流通道流出的气流沿所述环形导向槽流入所述增压腔室，所述侧流通道的出口端与所述环形导向槽之间形成有活动空间；其中，
17.所述升程阀管设置于所述活动空间内，且所述升程阀管在所述内管的轴线方向上滑动连接于所述内管的外壁面，所述推杆的一端与所述执行器的动力输出端传动连接，另一端与所述凸轮构件传动连接，所述凸轮构件的边缘传动连接于所述升程阀管；其中，
18.所述执行器带动所述推杆摆动，所述推杆带动所述凸轮构件转动，所述凸轮构件联动所述升程阀管相对于所述环形导向槽在所述内管的轴线方向上移动，以调节所述环形导向槽开口的大小。
19.采用上述技术方案，本实施方式中的阀门设置为升程阀管，传动部件包括凸轮构件和推杆，通过凸轮构件、推杆、升程阀管的配合就可实现调节环形导向槽开口的大小，其不仅原理简单，还具有便于控制的优点。
20.进一步地，本发明的另一种实施方式提供一种压气机，所述升程阀管设置为筒状结构，所述升程阀管套设置于所述内管的出口端、位于所述活动空间内；并且，
21.所述内管的外壁面和所述升程阀管的内壁面中的一个上设置有沿所述内管的轴线延伸的滑槽，另一个上设置有与所述滑槽适配的滑轨，所述升程阀管与所述内管通过所述滑槽和所述滑轨滑动连接。
22.采用上述技术方案，本实施方式将升程阀管设置为筒状结构，可使得升程阀管与导流管的结构更加适配，可进一步方便压气机的进气控制。
23.进一步地，本发明的另一种实施方式提供一种压气机，所述调节组件还包括弹簧，所述内管的外壁面呈阶梯结构，所述升程阀管滑动连接于所述内管的外壁面上、位于所述阶梯结构的位置，且所述升程阀管与所述固定管沿所述内管的轴线方向间隔设置，所述弹簧卡持于所述升程阀管靠近所述侧流通道的出口端的一端与所述阶梯结构的卡台之间，所述弹簧对所述升程阀管具有预紧力。
24.采用上述技术方案，本实施方式中的调节组件还包括弹簧，弹簧对升程阀管具有预紧力，通过这种结构的设置，可使得凸轮构件的小径与升程阀管抵接时，升程阀管在弹簧的弹力作用下靠近环形导向槽。
25.进一步地，本发明的另一种实施方式提供一种压气机，所述凸轮构件包括凸轮本体、凸轮轴、销组；其中，
26.所述升程阀管靠近所述侧流通道的出口端的一端的外壁面设有向外突出的凸轮座，所述凸轮本体的边缘抵接于所述凸轮座，所述凸轮轴贯穿所述安装孔，并相对于所述安装孔可绕所述安装孔的轴线方向旋转，所述凸轮本体设置于所述凸轮轴的一端，所述凸轮轴的另一端与所述推杆的另一端通过所述销组可拆卸地固定连接。
27.进一步地，本发明的另一种实施方式提供一种压气机，所述凸轮构件还包括轴套，所述轴套安装于所述安装孔内，所述凸轮轴安装于所述轴套内，且所述凸轮轴的外壁面与所述轴套的内壁面间隙配合。
28.采用上述技术方案，本实施方式通过在凸轮轴与安装孔之间设置轴套，可使得凸轮轴在带动凸轮本体转动时更加平稳和耐磨性好。
29.进一步地，本发明的另一种实施方式提供一种涡轮增压器，包括增压器总成，所述涡轮增压器还包括上述结构的压气机，所述压气机设置于所述增压器总成内。
30.采用上述技术方案，由于本实施方式中的涡轮增压器设置有上述结构的压气机，上述结构的压气机导流管具有位于中间的主流通道和位于周侧的侧流通道，以及侧流通道设置有引流部件，通过引流部件可对侧流通道内的气流进行导向，并能够使得流出侧流通道的气流沿导流管的周向流入增压腔室。可避免在流量小于设计流量时，气流速度小于设计值且以正攻角的方向进入叶轮，在叶背处引起气流分离发生喘振现象，能够降低因压气机产生喘振而产生的噪音，进而能够降低本实施方式中的涡轮增压器的噪音。
31.本发明其他特征和相应的有益效果在说明书的后面部分进行阐述说明，且应当理解，至少部分有益效果从本发明说明书中的记载变的显而易见。
附图说明
32.图1为本发明实施例1提供的压气机的结构示意图；
33.图2为本发明实施例1提供的压气机的剖视结构示意图；
34.图3为本发明实施例1提供的压气机的爆炸结构示意图；
35.图4为本发明实施例1提供的压气机的局部剖视结构示意图；
36.图5为本发明实施例1提供的压气机中的调节组件的结构示意图；
37.图6为本发明实施例1提供的压气机中的凸轮构件的结构示意图；
38.图7为本发明实施例1提供的压气机中的导流管的结构示意图；
39.图8为本发明实施例1提供的压气机中的升程阀管的结构示意图；
40.图9为本发明实施例1提供的压气机的喘振调节原理图；
41.图10为本发明实施例2提供的涡轮增压器的结构示意图。
42.附图标记说明：
43.10、机壳；
44.110、增压腔室；120、进气通道；130、出气通道；140、安装孔；150、环形导向槽；160、
活动空间；
45.20、叶轮；210、叶轮轴；
46.30、导流组件；
47.310、导流管；
48.310a、主流通道；320a、侧流通道；
49.311、内管；3111、滑槽；
50.312、固定管；
51.320、引流部件；
52.40、调节组件；
53.410、执行器；
54.420、升程阀管；
55.421、滑轨；422、凸轮座；
56.431、凸轮本体；432、凸轮轴；4321、凸肩；433、销组；4331、销本体；4332、销槽；434、轴套；435、弹性垫片；436、摇臂；437、锁销；
57.440、推杆；
58.450、弹簧；
59.50、后盖；
60.60、增压器总成；
61.610、压气机。
具体实施方式
62.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
63.应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
64.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
65.在本实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
66.术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
67.在本实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。
68.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
69.实施例1：
70.本实施例的一种实施方式提供一种压气机，如图1-图8所示，包括机壳10和叶轮20，机壳10内形成有增压腔室110，叶轮20设置于增压腔室110内，机壳10上形成有与增压腔室110分别连通的进气通道120和出气通道130。
71.进一步地，本实施方式中的压气机还包括导流组件30，导流组件30包括导流管310和引流部件320。
72.具体的，导流管310安装于进气通道120内，且导流管310具有位于中间的主流通道310a和位于周侧的侧流通道320a，主流通道310a和侧流通道320a分别将增压腔室110与外部连通；引流部件320设置于侧流通道320a，以对进入侧流通道320a内的气流进行导向，并使得从侧流通道320a流出的气流沿导流管310的周向流入增压腔室110。
73.更为具体的，本实施方式提供的这种结构的压气机，由于导流管310具有位于中间的主流通道310a和位于周侧的侧流通道320a，以及侧流通道320a设置有引流部件320，通过引流部件320可对侧流通道320a内的气流进行导向，并能够使得流出侧流通道320a的气流沿导流管310的周向流入增压腔室110。可避免在流量小于设计流量时，气流速度小于设计值且以正攻角的方向进入叶轮20，在叶背处引起气流分离发生喘振现象，进而能够降低因压气机产生喘振而产生的噪音。
74.进一步地，本实施例的另一种实施方式提供一种压气机，如图1-图3、图7所示，导流管310包括内管311和固定管312，内管311嵌套于固定管312内，且内管311的外壁面与固定管312的内壁面之间形成有环形间隙，引流部件320位于环形间隙内，主流通道310a形成于内管311内，侧流通道320a形成于内管311的外壁面与固定管312的内壁面之间。
75.具体的，本实施方式通过将导流管310由内管311和固定管312，内管311和固定管312相互套设并间隙配合，就可形成主流通道310a和侧流通道320a，其结构更加简单。
76.进一步地，本实施例的另一种实施方式提供一种压气机，如图1-图3、图7所示，引流部件320包括多个螺旋叶片，多个螺旋叶片设置于内管311的外壁面与固定管312的内壁面之间，并沿内管311的外周均匀分布。
77.具体的，本实施方式中的引流部件320包括多个螺旋叶片，通过这种结构的设置，可使得流经侧流通道320a的气流在螺旋叶片的导向作用下沿固定管312的内周流出，并最终以旋转的方式流入增压腔室110，进而能够减小气流对叶轮20的攻角以抑制喘振发生。
78.更为具体的，在本实施方式中螺旋叶片可以是设置为8个、10个等任意数量，其具体应根据实际设计和使用需求设定，本实施方式对此不做限定。
79.更为具体的，在本实施方式中，螺旋叶片可以是一体成型于固定管312与内管311之间，也可以是焊接于固定管312与内管311之间，还可以是以可拆卸的方式固定于固定管
312与内管311之间，其具体可根据实际设计和使用需求设定。
80.需要说明的是，本实施方式优选地将螺旋叶片一体成型于固定管312与内管311之间。
81.进一步地，本实施例的另一种实施方式提供一种压气机，如图1-图3、图5-图6所示，压气机还包括调节组件40，调节组件40包括执行器410、阀门和传动部件，机壳10上与进气通道120的出气端对应的位置形成有沿与进气通道120延伸方向垂直的方向延伸的安装孔140。
82.具体的，在本实施方式中，执行器410安装于机壳10的外壁面上，阀门安装于侧流通道320a的出口端，传动部件贯穿安装孔140，且传动部件的一端与执行器410的动力输出端传动连接，另一端与阀门传动连接。
83.更为具体的，本实施方式设置的调节组件40能够对侧流通道320a的出气口的大小进行调节。通过这种结构的设置，可调节控制进入增压腔室110的具有旋转速度成分的气体流量，进而能够控制压气机的喘振边界特性。
84.进一步地，本实施例的另一种实施方式提供一种压气机，如图3-图4所示，阀门设置为升程阀管420，传动部件包括凸轮构件和推杆440,内管311靠近增压腔室110的一端的端面与进气通道120的台阶面之间形成有环形导向槽150，从侧流通道320a流出的气流沿环形导向槽150流入增压腔室110，侧流通道320a的出口端与环形导向槽150之间形成有活动空间160。
85.具体的，在本实施方式中，升程阀管420设置于活动空间160内，且升程阀管420在内管311的轴线方向上滑动连接于内管311的外壁面，推杆440的一端与执行器410的动力输出端传动连接，另一端与凸轮构件传动连接，凸轮构件的边缘传动连接于升程阀管420。
86.更为具体的，在本实施方式中，执行器410带动推杆440摆动，推杆440带动凸轮构件转动，凸轮构件联动升程阀管420相对于环形导向槽150在内管311的轴线方向上移动，以调节环形导向槽150可供气流通过的开口大小。
87.更为具体的，本实施方式中的阀门设置为升程阀管420，传动部件包括凸轮构件和推杆440，通过凸轮构件、推杆440、升程阀管420的配合就可实现调节环形导向槽150的开口大小，其不仅原理简单，还具有便于控制的优点。
88.进一步地，本实施例的另一种实施方式提供一种压气机，如图3-图4所示，升程阀管420设置为筒状结构，升程阀管420套设于内管311的出口端、位于活动空间160内。
89.更进一步，内管311的外壁面和升程阀管420的内壁面中的一个上设置有沿内管311的轴线延伸的滑槽3111，另一个上设置有与滑槽适配的滑轨421，升程阀管420与内管311通过滑槽和滑轨滑动连接。
90.具体的，本实施方式将升程阀管420设置为筒状结构，可使得升程阀管420与导流管310的结构更加适配，可进一步方便压气机的进气控制，即对环形导向槽150的开口控制。
91.更为具体的，如图7-图8所示，本实施方式优选地在升程阀管420的内壁面上设置滑槽滑轨421，内管311的内壁面上设置滑槽3111。
92.进一步地，本实施例的另一种实施方式提供一种压气机，如图3-图4所示，调节组件40还包括弹簧450，内管311的外壁面呈阶梯结构，升程阀管420滑动连接于内管311的外壁面上、位于阶梯结构的位置，且升程阀管420与固定管312沿内管311的轴线方向间隔设
置，弹簧450卡持于升程阀管420靠近侧流通道320a的出口端的一端与阶梯结构的卡台之间，弹簧450对升程阀管420具有预紧力。
93.具体的，本实施方式中的调节组件40还包括弹簧450，弹簧450对升程阀管420具有预紧力，通过这种结构的设置，可使得凸轮构件的小径与升程阀管420抵接时，升程阀管420在弹簧450的弹力作用下靠近环形导向槽150。
94.进一步地，本实施例的另一种实施方式提供一种压气机，如图3-图4所示，凸轮构件包括凸轮本体431、凸轮轴432、销组433和摇臂436。
95.具体的，在本实施方式中，升程阀管420靠近侧流通道320a的出口端的一端的外壁面设有向外突出的凸轮座422，凸轮本体431的边缘抵接于凸轮座422，凸轮轴432贯穿安装孔140，并相对于安装孔140可绕安装孔140的轴线方向旋转，凸轮本体431设置于凸轮轴432的一端，凸轮轴432的另一端与摇臂436的一端通过铆接固定，销组433则预先焊接于摇臂436的另一端成为一体结构，推杆440的另一端通过销组433可拆卸地固定连接。
96.进一步地，本实施例的另一种实施方式提供一种压气机，如图4所示，凸轮构件还包括轴套434，轴套434安装于安装孔140内，凸轮轴432安装于轴套434内，且凸轮轴432的外壁面与轴套434的内壁面间隙配合。
97.具体的，本实施方式通过在凸轮轴432与安装孔140之间设置轴套434，可使得凸轮轴432在带动凸轮本体431转动时更加平稳和耐磨性好。
98.本实施例提供的这种结构的压气机包括机壳10和叶轮20，如图3-图4所示，机壳10内形成有增压腔室110，叶轮20设置于增压腔室110内，机壳10上形成有与增压腔室110分别连通的进气通道120和出气通道130。导流组件30包括导流管310和引流部件320，由于导流管310具有位于中间的主流通道310a和位于周侧的侧流通道320a，以及侧流通道320a设置有引流部件320，通过引流部件320可对侧流通道320a内的气流进行导向，并能够使得流出侧流通道320a的气流沿导流管310的周向流入增压腔室110。可避免在流量小于设计流量时，气流速度小于设计值且以正攻角的方向进入叶轮20，在叶背处引起气流分离发生喘振现象，能够降低因压气机产生喘振而产生的噪音。
99.本实施例提供的这种结构的压气机在安装过程中：先在安装孔140内过盈装入轴套434，再安装调节组件40，即将执行器410螺栓固定于机壳10的外壁面上，依次将一体式的凸轮本体431和凸轮轴432安装至机壳10内，然后在轴套434上安装弹性垫片435，这样铆接安装后的凸轮轴432处于弹性垫片435与凸肩4321之间，可抑制凸轮轴432与轴套434之间的工作敲击噪音和防止漏气。然后将弹簧450套装在内管311的小端的外径上(如图4所示的结构)，将升程阀管420安装至安装空间内后，将导流管310与机壳10固定连接。完成上述装配后，将叶轮20装入增压腔室110，叶轮轴210和后盖50用螺栓垫片组紧固在机壳10上。
100.在使用过程中，如图3、图4所示，通过执行器410控制推杆440的转动角度，将凸轮本体431的旋转角度转化为升程阀管420的轴向移动位移，即升程h可在一定范围内变动，弹簧450始终将升程阀管420压紧在凸轮本体431上。
101.需要说明的是，本实施例中的导流管310应设置为一体式结构，内管311的大端和小端处台阶形成弹簧座面以支承弹簧450。
102.进一步地，在本实施例中，如图5-图6所示，销组433可以是包括销本体4331、销槽4332和摇臂436，推杆440的另一端通过摇臂436与凸轮轴432连接，销本体4331预先焊接固
定于摇臂436上，销本体4331插入推杆440的连接孔上，锁销437插入销槽4332中，用于防止推杆440从摇臂436上脱落，执行器410与推杆440的连接方式与上述方式相同这里不再赘述。执行器410为电控执行器410，其接线端口可以是与汽车的电源和控制器电性连接。
103.进一步地，在本实施例中，喘振流量与升程h的关系如下：
104.m
surge
＝f(nc,pr,h)，其中，m
surge
为喘振流量，nc为转速，pr为压比。
105.如图9所示，一定转速下,当h从最小值hmin变化至最大值hmax时,喘振限制会从阴影的右边界(实线)向左边界(点线)移动,此时整个脉谱的工作范围和效率特性将随之有不同程度的迁移变化，因此可根据预先测定的各h值的脉谱系列得到其最佳匹配工作点对应的喘振边界，确保压气机使用工况具有足够的喘振余量的同时又能保持较优的效率，本实施例压气机相对于传统压气机具有更大应用范围。
106.实施例2：
107.本实施例提供一种涡轮增压器，如图10所示，包括增压器总成60，涡轮增压器还包括实施例1中的压气机610，压气机设置于增压器总成60内。
108.具体的，由于本实施例中的涡轮增压器设置有实施例1中的压气机，请参见实施例1中的图1-图9，实施例1中的压气机导流管310具有位于中间的主流通道310a和位于周侧的侧流通道320a，以及侧流通道320a设置有引流部件320，通过引流部件320可对侧流通道320a内的气流进行导向，并能够使得流出侧流通道320a的气流沿导流管310的周向流入增压腔室110。可避免在流量小于设计流量时，气流速度小于设计值且以正攻角的方向进入叶轮20，在叶背处引起气流分离发生喘振现象，能够降低因压气机产生喘振而产生的噪音，进而能够降低本实施方式中的涡轮增压器的噪音。
109.虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，以上内容是结合具体地实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员可以在形式上和细节上对其作各种改变，包括做出若干简单推演或替换，而不偏离本发明的精神和范围。