后侧壁与转轴4的中心轴线呈一定角度；
[0040]转轴4的前端呈圆弧状，该转轴4的前端位于定子2之间偏向于后侧的部位，该转轴4的后端通过轴承6固定在蜗壳1的后侧壁上，轴承6用于支撑转子2及其旋转；
[0041 ]转子3固定在转轴4上偏向于前端的部位，该转子3的前侧壁与定子2的后侧壁的倾斜角度相当；
[0042]扩压器12的前端位于转子3后侧壁的后侧，该扩压器12的后端通过密封环5与转轴4密封连接，密封环5固定在转轴4上且位于轴承6的前方，用于分离排气和从轴承6端出现的滑油。
[0043]气体由蜗壳1前端的进气口11进入涡轮，通过定子2时产生了沿圆周方向的偏转，并膨胀加速，加速后的气流在转子3继续膨胀并推动转子3旋转做功，图2为气体在定子中膨胀偏转过程示意图，箭头方向为气体流向。
[0044]做工后的气流沿扩压器12上升，其剩余的速度周向分量进一步减小，同时压力得到小量回升。
[0045]从扩压器12出来的气流，由蜗壳1沿周向收集，最后由排气口13排出。
[0046]定子2为固定式定子，该定子2固定在蜗壳1进气口11的内壁上，在发动机的设计工况下，该定子2的出口气流与转轴4的轴向夹角为60度到70度之间，而发动机的设计工况通常为发动机的最大扭矩点时，进气脉冲达即到瞬间最大时。
[0047]定子2为变几何定子，该定子2安装在蜗壳1进气口11的内壁上，并随着气流的流动发生一定的形态或位置改变，在发动机的设计工况下，该定子2的出口气流与转轴4的轴向夹角为45度到80度之间。
[0048]转子3的前端为入口，后端为出口，在发动机的设计工况下，转子3入口的攻角基本为零，气流在出口处的角度基本为零，此种转子3的设计即为无旋出口设计，且转子3入口的攻角基本为零是在考虑了入口滑移之后的结果。
[0049]考虑到对涡轮机整体尺寸的影响，扩压器12的径向尺寸为转子3直径的1.0至1.2倍。
[0050]蜗壳1的设计要考虑到扩压器12出流可能有旋转，并且有两个方向旋转的可能，因而虽然蜗壳1的设计原理上与普通蜗壳相似，但是蜗壳1上还设有涡舌，涡舌及该涡舌附近的形状和几何尺寸与离心式压气机蜗壳的结构相似。
[0051]涡舌下流道面积为蜗壳1的最小横截面面积，该涡舌下流道面积不小于蜗壳1的最大横截面面积的10 %。
[0052]本发明中的蜗壳1采用类似离心压气机蜗壳的结构来处理涡舌及附近的形状和几何尺寸，同时加大蜗壳最小横截面的面积。蜗壳横截面积沿周向增长方向，应与气体多数情况下的旋转方向一致。
[0053]扩压器12安装在蜗壳1的后端。
[0054]扩压器12与蜗壳1一体铸造成型。
[0055]蜗壳1优选为一气体收集器，该气体收集器包括一球状扩压器和位于该球状扩压器上端的排气口，该气体收集器允许两个方向的气流旋转。
[0056]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种适合脉冲增压的新型轴流涡轮机，其特征在于:包括蜗壳、定子、转子、转轴、密封环和轴承； 所述蜗壳的前端设有一进气口，后端设有一扩压器，该扩压器的上端固设有一排气口； 所述定子呈环状，位于所述蜗壳进气口的内壁上，该定子的后侧壁与所述转轴的中心轴线呈一定角度； 所述转轴的前端呈圆弧状，该转轴的前端位于所述定子之间偏向于后侧的部位，该转轴的后端通过轴承固定在所述蜗壳的后侧壁上； 所述转子固定在所述转轴上偏向于前端的部位，该转子的前侧壁与所述定子的后侧壁的倾斜角度相当； 所述扩压器的前端位于所述转子后侧壁的后侧，该扩压器的后端通过所述密封环与所述转轴密封连接，所述密封环固定在所述转轴上且位于所述轴承的前方。2.根据权利要求1所述的适合脉冲增压的新型轴流涡轮机，其特征在于:所述定子为固定式定子，该定子固定在所述蜗壳进气口的内壁上，在发动机的设计工况下，该定子的出口气流与转轴的轴向夹角为60度到70度之间。3.根据权利要求1所述的适合脉冲增压的新型轴流涡轮机，其特征在于:所述定子为变几何定子，该定子安装在所述蜗壳进气口的内壁上，并随着气流的流动发生一定的形态或位置改变，在发动机的设计工况下，该定子的出口气流与转轴的轴向夹角为45度到80度之间。4.根据权利要求1所述的适合脉冲增压的新型轴流涡轮机，其特征在于:所述转子的前端为入口，后端为出口，在发动机的设计工况下，所述转子入口的攻角基本为零，气流在出口处的角度基本为零。5.根据权利要求1所述的适合脉冲增压的新型轴流涡轮机，其特征在于:所述扩压器的径向尺寸为所述转子直径的1.0至1.2倍。6.根据权利要求1所述的适合脉冲增压的新型轴流涡轮机，其特征在于:所述蜗壳上还设有涡舌，所述涡舌及该涡舌附近的形状和几何尺寸与离心式压气机蜗壳的结构相似。7.根据权利要求6所述的适合脉冲增压的新型轴流涡轮机，其特征在于:涡舌下流道面积为所述蜗壳的最小横截面面积，该涡舌下流道面积不小于所述蜗壳的最大横截面面积的10%。8.根据权利要求1所述的适合脉冲增压的新型轴流涡轮机，其特征在于:所述扩压器安装在所述蜗壳的后端。9.根据权利要求1所述的适合脉冲增压的新型轴流涡轮机，其特征在于:所述扩压器与所述蜗壳一体铸造成型。
【专利摘要】本发明提供了一种适合脉冲增压的新型轴流涡轮机，包括蜗壳、定子、转子、转轴、密封环和轴承；所述蜗壳的前端设有一进气口，后端设有一扩压器，该扩压器的上端固设有一排气口；所述定子呈环状，位于所述蜗壳进气口的内壁上；所述转轴的前端呈圆弧状，该转轴的前端位于所述定子之间偏向于后侧的部位，该转轴的后端通过轴承固定在所述蜗壳的后侧壁上；所述转子固定在所述转轴上偏向于前端的部位；所述扩压器的前端位于所述转子后侧壁的后侧。本发明所述的适合脉冲增压的新型轴流涡轮机，定子和转子的工作更接近准定常，从而提高了转子的效率，另外，由于转子出口流动沿周向较为均匀，转子下游的因周向不均匀而产生的掺混损失也有所下降。
【IPC分类】F02B37/00, F01D1/04, F01D9/04
【公开号】CN105464711
【申请号】CN201510931846
【发明人】邢卫东, 陈化, 佟鼎, 刘莹, 黄磊, 马磊
【申请人】中国北方发动机研究所(天津)
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年12月14日