一种蜗壳及压气机的制作方法

1.本实用新型涉及流体输送装置技术领域，尤其涉及一种蜗壳及压气机。


背景技术：

2.随着车用发动机技术的升级换代，在追求小型化、动力性能的同时，低排放、经济性指标越来越严格。现阶段新能源汽车广泛推广，低油耗依然是燃油车辆用户关注的重要指标之一。使用涡轮增压技术能够实现发动机各项性能指标，提升涡轮增压器的效率可有效降低发动机油耗。涡轮增压器主要包含3个子系统：涡轮机、压气机、转子轴承系统，涡轮机主要依靠发动机高温高压废气驱动，使转子系统高速旋转；压气机与涡轮机同轴连接，用于压缩空气，提高发动机进气量；轴承起到支持转子高速旋转的作用。
3.因此，影响增压器的效率主要包含压气机效率、涡轮机效率、转子轴系机械效率，而现有技术不能较好地提升压气机效率。
4.鉴于此，有必要提出一种蜗壳及压气机以解决上述缺陷。


技术实现要素：

5.本实用新型的主要目的在于提供一种蜗壳及压气机，旨在解决现有技术不能较好地提升压气机效率的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了一种蜗壳，包括蜗壳本体，所述蜗壳本体设有蜗壳流道，所述蜗壳流道具有相互连通的进气口和出气口，所述蜗壳本体的内壁设有沿周向布设的密封齿圈，所述密封齿圈凸出于所述蜗壳本体的内壁设置，多个所述密封齿圈沿所述蜗壳流道的方向间隔排布进而在所述蜗壳本体的内壁形成沿所述蜗壳流道的延伸方向布设的呈波浪形延伸的齿形结构物。
7.优选地，所述密封齿圈齿顶到所述蜗壳本体的内壁面之间的距离为1/4δ～1/3δ；其中，δ为预设蜗壳间隙。
8.优选地，相邻两个所述密封齿圈之间的距离为δ～1.5δ；其中，δ为预设蜗壳间隙。
9.优选地，所述密封齿圈的截面形状为三角形、矩形或梯形中的至少一种。
10.优选地，所述密封齿圈的圈数为2～10圈。
11.优选地，所述密封齿圈设于所述蜗壳本体的靠近所述出气口一侧的内壁上。
12.优选地，所述密封齿圈的圈数为6圈，所述密封齿圈齿顶到所述蜗壳本体的内壁的距离为1/3δ，相邻两个所述密封齿圈之间的距离为δ；其中，δ为预设蜗壳间隙。
13.本实用新型还提供一种压气机，包括叶轮，还包括如上述的蜗壳，所述叶轮设于所述蜗壳本体内，所述叶轮的叶片的顶面设置有密封齿。
14.优选地，所述叶轮包括轮毂和多个叶片，多个所述叶片以所述轮毂为基点呈环形阵列排布，相邻两个所述叶片之间的区域设置为流体通道，所述叶片的顶面设置有密封齿，所述密封齿凸出于所述叶片的顶面设置，多个所述密封齿均匀间隔排布进而在所述叶片的顶面形成沿顶面的延伸方向布设的呈波浪形延伸的齿形结构物，所述密封齿齿顶到所述叶
片顶面的距离为1/4δ～1/3δ；所述密封齿与所述密封齿圈错位布设，进而使所述密封齿与所述密封齿圈相配合地设置并形成回流削减腔体，其中，δ为预设叶轮间隙。
15.与现有技术相比，本实用新型所提供的一种蜗壳及压气机具有如下的有益效果：
16.本实用新型所提供的一种蜗壳及压气机，包括蜗壳本体，蜗壳本体设有蜗壳流道，蜗壳流道具有相互连通的进气口和出气口，蜗壳本体的内壁设有沿周向布设的密封齿圈，密封齿圈凸出于蜗壳本体的内壁设置，多个密封齿圈沿蜗壳流道的方向间隔排布进而在蜗壳本体的内壁形成沿蜗壳流道的延伸方向布设的呈波浪形延伸的齿形结构物。本实用新型通过设置密封齿圈，相邻密封齿圈之间会形成腔体，当气流发生回流时，气流在腔体内旋转，在经过多个腔体之后，回流气流能量减弱，因而可以抑制回流气流沿着间隙流向上游。拥有密封齿圈结构的蜗壳能够避免回流气流与蜗壳之间主流道气流的混合，可改善压气机的喘振流量，提高工作效率，提升了压气机效率。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
18.图1为本实用新型一个实施例中的蜗壳的整体结构示意图；
19.图2为本实用新型一个实施例中的压气机的剖视示意图；
20.图3为图2中a处的放大示意图。
21.附图标号说明：
22.蜗壳100；蜗壳本体200；蜗壳流道210；进气口211；出气口212；密封齿圈220；压气机300；叶轮310；轮毂320；叶片330。
23.本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
24.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
25.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
27.另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合
出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
28.请参照附图1～3，本实用新型提供一种蜗壳及压气机100，包括蜗壳本体200，所述蜗壳本体200设有蜗壳流道210，所述蜗壳流道210具有相互连通的进气口211和出气口212，所述蜗壳本体200的内壁设有沿周向布设的密封齿圈220，所述密封齿圈220凸出于所述蜗壳本体200的内壁设置，多个所述密封齿圈220沿所述蜗壳流道210的方向间隔排布进而在所述蜗壳本体200的内壁形成沿所述蜗壳流道210的延伸方向布设的呈波浪形延伸的齿形结构物。
29.具体的，附图3中的箭头表示气流回流方向。如背景技术中所提到的问题，低油耗依然是燃油车辆用户关注的重要指标之一。使用涡轮增压技术能够实现发动机各项性能指标，提升涡轮增压器的效率可有效降低发动机油耗。如何有效地提升压气机效率是我们要解决的主要问题。一般压气机主要由叶轮与蜗壳组成，叶轮与涡轮同轴连接，叶轮与蜗壳之间存在间隙δ，叶轮高速旋转对空气进行压缩，提高空气密度，再通过蜗壳收集压缩空气输送到发动机中。
30.本技术通过研究发现，叶轮叶型、蜗壳流道、叶轮与蜗壳间隙直接影响压气机效率，叶轮叶型、蜗壳流道可通过优化叶片形状、蜗壳流道参数提升效率，但是因为间隙的存在，气流泄漏损失不可避免，只能减小泄漏损失。常规涡轮增压器压气机间隙，由两条光滑的样条曲线构成，分别为叶轮叶顶型线a和蜗壳轮廓型线b，叶轮与蜗壳之间间隙的气流运动较复杂，在特定工况下气流在间隙会回流，由叶轮下游(出口方向)流向上游(入口方向)，并且与叶片之间的气流掺混，影响压气机做功能力，降低压气机工作效率。因而通过设计，本实用新型为减少气流在间隙发生回流，设计一种蜗壳100。
31.详细地，蜗壳本体200的内部设置有蜗壳流道210，蜗壳流道210用于传输气体，蜗壳流道210具有相互连通的进气口211和出气口212，叶轮310高速旋转对空气进行压缩，提高空气密度，蜗壳100收集压缩空气输送到发动机中。
32.在蜗壳本体200的内壁设有沿周向布设的密封齿圈220，密封齿圈220的圈数可以根据实际需要进行设置，密封齿圈220凸出于蜗壳本体200的内壁设置，多个密封齿圈220沿蜗壳流道210的方向间隔排布，进而在蜗壳本体200的内壁形成沿蜗壳流道210的延伸方向布设的呈波浪形延伸的齿形结构物。相邻的两个密封齿之间形成腔体，蜗壳100与叶轮310进行配合，当气流发生回流时，气流在腔体内旋转，在经过多个腔体之后，回流气流能量减弱，因而可以抑制回流气流沿着间隙流向上游。
33.应当理解的是，通过设置密封齿圈220，相邻密封齿圈220之间会形成腔体，相邻密封齿圈220与叶轮内壁面之间会形成配合腔体，当气流发生回流时，气流在腔体内旋转，在经过多个腔体之后，回流气流能量减弱，因而可以抑制回流气流沿着间隙流向上游。拥有密封齿圈220结构的蜗壳100能够避免回流气流与蜗壳100之间主流道气流的混合，可改善压气机300的喘振流量，提高工作效率，提升了压气机300效率。
34.作为本实用新型的一优选的实施方式，所述密封齿圈220齿顶到所述蜗壳本体200的内壁面之间的距离为1/4δ～1/3δ；其中，δ为预设蜗壳间隙。
35.详细地，预设蜗壳间隙δ为蜗壳100与叶轮310配合面之间的间隙，密封齿圈220齿顶到蜗壳本体200的内壁面之间的距离可以根据实际需要进行设置，要提高节流效果，相邻
齿间的容积和间隙相比要足够大，这就要求顶高δ要选择恰当，因而在本实施例中，优选地，设为1/4δ～1/3δ，能够有效地抑制回流气流回流。
36.作为本实用新型的较佳的实施方式，相邻两个所述密封齿圈220之间的距离为δ～1.5δ；其中，δ为预设蜗壳间隙。
37.需要注意的是，相邻两个密封齿圈220之间的距离可以根据实际需要进行设置，在本实施例中，优选地，其距离可设为δ～1.5δ，相邻齿间的容积和间隙设置足够大，能够提高抑制回流的效果，但也不能太大，设为δ～1.5δ，比较恰当，效果比较好，能够较大程度减弱回流气流能量。
38.进一步地，所述密封齿圈220的截面形状为三角形、矩形或梯形中的至少一种。
39.应当理解的是，密封齿圈220的截面形状可以设置为多种，可设置为三角形，也可以设置为矩形或梯形，在本实施例中，设置为三角形，设置密封齿圈220能减小泄漏损失，压气机300功率将得到有效提高，经济效益高。
40.作为本实用新型的一优选的实施方式，所述密封齿圈220的圈数为2～10圈。
41.值得注意的是，密封齿圈220的圈数可以根据实际需要进行选择，优选地，可以设为2～10圈，在本实施例中，密封齿圈220的数量设置为6圈，为比较合适的圈数，密封齿圈220圈数越多，会使尺寸加长，因而其效果在齿数增加到一定数目后并不显著提高，所以通过试验摸索，设置为6圈，其效果较优。
42.作为本实用新型的一较佳的实施方式，所述密封齿圈220设于所述蜗壳本体200的靠近所述出气口212一侧的内壁上。
43.应当理解的是，密封齿圈220的位置可以设于涡轮本体的与叶轮310相配合的内壁上的任意位置，在本实施例中，设于蜗壳本体200的靠近出气口212一侧的内壁上，更好地减少回流气流，从源头开始即减弱回流气流能量。
44.作为本实用新型的一优选的实施方式，所述密封齿圈220的圈数为6圈，所述密封齿圈220齿顶到所述蜗壳本体200的内壁的距离为1/3δ，相邻两个所述密封齿圈220之间的距离为δ；其中，δ为预设蜗壳间隙。
45.具体的，提供一具体的实施方式，将密封齿圈220的圈数设为6圈，将密封齿圈220齿顶到蜗壳本体200的内壁的距离设为1/3δ，将相邻两个密封齿圈220之间的距离设为δ。通过在蜗壳本体200的内壁设置沿周向布设的密封齿圈220，能够避免回流气流与蜗壳100之间主流道气流的混合，可改善压气机300的喘振流量，提高工作效率，提升压气机300效率，降低发动机油耗。
46.本实用新型还提供一种压气机300，包括叶轮310，还包括如上述的蜗壳100，所述叶轮310设于所述蜗壳本体200内，所述叶轮310的叶片330的顶面设置有密封齿。
47.详细地，叶轮310设置在蜗壳本体200内，叶轮310与蜗壳本体200同轴布设，叶轮310的叶片330与蜗壳流道210相配合地设置，叶轮310高速旋转对空气进行压缩，提高空气密度，再通过蜗壳100收集压缩气体输送到发动机中。在叶轮310的叶片330的顶面设置有密封齿，密封齿与密封齿圈220相配合的设置，形成腔体，能够减弱回流气流能量，抑制回流气流沿着间隙流向上游。
48.作为本实用新型的一优选的实施方式，所述叶轮310包括轮毂320和多个叶片330，多个所述叶片330以所述轮毂320为基点呈环形阵列排布，相邻两个所述叶片330之间的区
域设置为流体通道，所述叶片330的顶面设置有密封齿，所述密封齿凸出于所述叶片330的顶面设置，多个所述密封齿均匀间隔排布进而在所述叶片330的顶面形成沿顶面的延伸方向布设的呈波浪形延伸的齿形结构物，所述密封齿齿顶到所述叶片330顶面的距离为1/4δ～1/3δ；所述密封齿与所述密封齿圈220错位布设，进而使所述密封齿与所述密封齿圈220相配合地设置并形成回流削减腔体，其中，δ为预设蜗壳间隙。
49.应当理解的是，叶轮310包括轮毂320和多个叶片330，叶片330以轮毂320为基点呈环形阵列排布，多个叶片330沿轮毂320周向排列，相邻两个叶片330之间的区域设置为流体通道，叶片330下部的倾斜角随着朝向径向外方而变大。在叶片330的顶面设置有密封齿，密封齿的数量可以根据实际需要进行设置，密封齿凸出于叶片330的顶面设置，密封齿的厚度可以根据实际需要进行设置，在本实施例中，密封齿的厚度设置为与叶片330的厚度保持一致。多个密封齿均匀间隔排布在叶片330的顶面，进而在叶片330的顶面形成沿顶面的延伸方向布设的呈波浪形延伸的齿形结构物。
50.密封齿与密封齿圈220错位布设，即两者的齿顶为错位布设，进而使密封齿与密封齿圈220相配合地设置并形成回流削减腔体，密封齿齿顶到叶片330顶面的距离可以根据实际需要进行设置，要提高节流效果，相邻齿间的容积和间隙相比要足够大，这就要求顶高δ要选择恰当，在本实施例中，优选地，可设为1/4δ～1/3δ，能够有效地抑制回流气流回流。
51.因而，相邻的两个密封齿之间会形成腔体，当气流发生回流时，气流在腔体内旋转，在经过多个腔体之后，回流气流能量减弱，因而可以抑制回流气流沿着间隙流向上游。
52.以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。