[发明专利]复合材料低惯量离心压气机叶轮及其配合安装装置

说明书

本发明公开了复合材料低惯量离心压气机叶轮及其配合安装装置，该复合材料低惯量离心压气机叶轮，包括叶轮主体，叶轮主体上一体连接有叶轮轮毂，叶轮轮毂上设置有叶轮叶片和叶轮进气前缘和与之贯通的叶轮出气后缘，复合材料低惯量离心压气机叶轮整体采用树脂复合材料制成，叶轮主体内开设有安装孔，叶轮主体上位于叶轮轮毂的后方一体连接有加强筋组件，本发明能够产品化实现生产，并且生产便捷，可以将传统的涡轮增压器的压气机叶轮、氢燃料电池的空气压缩机叶轮、其它燃烧器的离心压气机叶轮中的响应性、耐腐蚀性、成本要素的场景得到有效实现；产品批量制造能力更好、成本低，能够满足各种离心压气机增压需求。

技术领域

本发明专利属于离心压气机增压技术领域，具体的说，涉及一种复合材料低惯量离心压气机叶轮及其配合安装装置。

背景技术

传统的涡轮增压器或电动增压器，通过利用发动机排出的废气或直接利用电机的驱动力，由与涡轮或电机同步旋转的转子轴带动离心压气机叶轮高速旋转，来实现对空气、燃气或者其它可压缩混合气的增压目的，以解决发动机及其它燃烧器的进气瓶颈，改善燃烧，并提升上述装置的功率输出。

在发动机领域，随着发动机升功率的不断提升以及国6排放标准的全面实施，对涡轮增压器的加速响应性、压气机流量范围拓展、高原适应性等指标要求越来越高，需要不断开发新技术以解决和应对上述需求。以燃气热水器为代表的其它需要空气参与燃烧的应用领域，也希望有低惯量并对进气腐蚀性气体有更强耐受能力的离心压气机叶轮相关技术获得应用。

涡轮增压器领域的压气机叶轮多数采用了以ZL105A为代表的铝合金通过铸造工艺和固定热处理达成，随着不同应用环境的需要和制造工艺的改进，也在不断的采用新材料、新工艺实现，例如采用锻造铝合金或钛合金，通过五轴加工中心实现对高强度、耐高温应用需求的压气机叶轮的加工。

上述及其它相关的压气机叶轮的技术实现成本高、对加工设备依赖程度大，在满足了高压比、高压缩温度需求的情况下，叶轮转动惯量大的问题一直得不到解决，虽然通过改善叶轮的气动特性，在同等通流能力下努力将叶轮轮径缩小，以控制和改善叶轮的转动惯量，但效果有限，特别是在中小型增压器、燃气热水器增压器、氢燃料电池电驱增压器应用方面，效果有限。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是提供一种采用低密度复合材料以及与铝合金等相关结构配合形成的复合叶轮，进而实现对低惯量、耐腐蚀压气机需求的复合材料低惯量离心压气机叶轮及其配合安装装置。

为解决上述技术问题，本发明专利提供如下技术方案：

复合材料低惯量离心压气机叶轮，包括叶轮主体，叶轮主体上一体连接有叶轮轮毂，叶轮轮毂上设置有叶轮叶片和叶轮进气前缘和与之贯通的叶轮出气后缘，复合材料低惯量离心压气机叶轮整体采用树脂复合材料制成，叶轮主体内开设有安装孔，叶轮主体上位于叶轮轮毂的后方一体连接有加强筋组件。

以下是本发明对上述技术方案的进一步优化：

叶轮主体上靠近前后两端面的位置处分别布设有叶轮前端面和叶轮后端面，叶轮前端面与叶轮后端面之间的长度为离心压气机叶轮长度L4。

进一步优化：安装孔包括相互连通的叶轮配合内柱面和叶轮配合内锥面，叶轮配合内锥面的内表面为圆锥面，圆锥面的锥角为β1，叶轮配合内柱面和叶轮配合内锥面上沿安装孔的轴向间隔布设有多个叶轮变形容纳槽。

进一步优化：安装孔还包括叶轮配合后柱面，叶轮配合后柱面布设在叶轮配合内锥面远离叶轮配合内柱面的一侧位置处，叶轮配合内柱面、叶轮配合内锥面和叶轮配合后柱面相互连通。

进一步优化：叶轮主体上位于叶轮轮毂的后方位置处布设有加强套，加强套与叶轮主体为一体注塑成型，加强套的外表面上开设有多个加强套密封环槽，加强套远离叶轮轮毂的一端设置有复合叶轮后端面，叶轮前端面与复合叶轮后端面之间的长度为安装孔长度L5。