專利名稱：內(nèi)燃機(jī)車增壓器噴嘴環(huán)鑲套的改進(jìn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型發(fā)明的“內(nèi)燃機(jī)車增壓器噴嘴環(huán)鑲套的改進(jìn)”屬增壓器渦輪性能和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在內(nèi)燃機(jī)車增壓器中，噴嘴環(huán)鑲套的作用是進(jìn)一步降低渦輪動葉出口速度，降低排氣溫度，減少渦輪余速損失，提高增壓器渦輪效率。在已有技術(shù)中，內(nèi)燃機(jī)車增壓器噴嘴環(huán)鑲套為圓柱結(jié)構(gòu)，圓柱分上下兩階梯層(1、2)，如附


圖1所示。其中噴嘴環(huán)鑲嵌在下階梯層(1)內(nèi)，上階梯層(2)為渦輪出口氣流通道。在圓柱的下階梯層(1)的下端有一圓形法蘭(3)，在法蘭(3)面上均勻布置了6個螺栓孔，用以固定噴嘴環(huán)鑲套于增壓器進(jìn)氣殼上；階梯層(2)的壁厚10.4mm。在運用中，噴嘴環(huán)鑲套的法蘭(3)面上螺栓孔處經(jīng)常出現(xiàn)裂紋，嚴(yán)重時裂紋沿軸向延伸，直到整個噴嘴環(huán)鑲套斷開。噴嘴環(huán)鑲套斷開后產(chǎn)生變形，內(nèi)徑增大，使增壓器渦輪動葉片頂部間隙增大，導(dǎo)致渦輪效率降低，惡化了增壓器匹配柴油機(jī)的性能，使柴油機(jī)熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷提高，其后果是嚴(yán)重的。噴嘴環(huán)鑲套斷裂的增壓器運用不到一個機(jī)車中修期(機(jī)車運行30萬km)，嚴(yán)重的一臺增壓器運用8～9萬km噴嘴環(huán)鑲套就發(fā)生斷裂，滿足不了機(jī)車運用要求。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有增壓器噴嘴環(huán)鑲套斷裂問題，提高噴嘴環(huán)鑲套使用壽命和提高增壓器渦輪效率。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)運用中出現(xiàn)噴嘴環(huán)鑲套斷裂故障的原因，除了鑲套材料因素外，一方面由于噴嘴環(huán)鑲套圓柱階梯層壁厚較薄，法蘭面上螺栓孔處熱應(yīng)力集中，使增壓器渦輪進(jìn)口的高溫氣流帶來的熱量不能及時釋放；另一方面因為原噴嘴環(huán)鑲套的圓柱結(jié)構(gòu)的氣流通道，不能有效地降低渦輪動葉片出口的氣流速度，增加了流動損失，使渦輪效率低，導(dǎo)致柴油機(jī)排氣溫度高，使噴嘴環(huán)鑲套等渦輪部件熱負(fù)荷升高，長期運用后，因熱疲勞而發(fā)生斷裂。為此，本實用新型提出了一種新的噴嘴環(huán)鑲套結(jié)構(gòu)，以增加散熱能力和提高渦輪效率。
本實用新型發(fā)明的“內(nèi)燃機(jī)車增壓器噴嘴環(huán)鑲套的改進(jìn)”解決上述問題的技術(shù)方案是改進(jìn)的增壓器噴嘴環(huán)鑲套由圓柱段和圓錐段組成，圓柱段分上下兩階梯層，在圓柱段的下階梯層的下端，有一圓形法蘭，在法蘭面上均勻布置一定數(shù)量的螺栓孔；在圓柱段上階梯層軸向上設(shè)有錐度為α的圓錐段，在圓柱段上階梯層壁厚為12～20mm。
本實用新型發(fā)明的“內(nèi)燃機(jī)車增壓器噴嘴環(huán)鑲套的改進(jìn)”其有益的技術(shù)效果是增壓器噴嘴環(huán)鑲套在原圓柱段軸向上設(shè)有錐度為α的圓錐段，該圓錐段起到了氣流擴(kuò)壓的作用，從而進(jìn)一步降低了渦輪動葉出口氣流速度，使速度能變成壓力能，提高了渦輪的膨脹比，使渦輪可利用能量增加，達(dá)到提高渦輪效率的目的。在充分考慮安裝和鑄造難度的前提下，增加了圓柱段壁厚，提高了噴嘴環(huán)鑲套承受熱應(yīng)力的能力。經(jīng)試驗表明改進(jìn)后的內(nèi)燃機(jī)車增壓器噴嘴環(huán)鑲套由于增加了圓錐段，使增壓器渦輪效率提高了1～2％，同時，圓柱段壁厚加大，增加了噴嘴環(huán)鑲套散熱面積，改善了熱應(yīng)力集中現(xiàn)象，提高了熱疲勞壽命，避免了法蘭面裂斷故障出現(xiàn)，滿足機(jī)車運用要求。
以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型發(fā)明的“內(nèi)燃機(jī)車增壓器噴嘴環(huán)鑲套的改進(jìn)”作進(jìn)一步說明。
附
圖1.原內(nèi)燃機(jī)車增壓器噴嘴環(huán)鑲套結(jié)構(gòu)示意圖附圖2.改進(jìn)的內(nèi)燃機(jī)車增壓器噴嘴環(huán)鑲套結(jié)構(gòu)示意圖附圖中(1)圓柱段的下階梯層；(2)圓柱段的上階梯層；(3)圓形法蘭；(4)圓錐段。
具體實施方式
本實用新型發(fā)明的“內(nèi)燃機(jī)車增壓器噴嘴環(huán)鑲套的改進(jìn)”的一個實施例如附圖2所示。改進(jìn)的增壓器噴嘴環(huán)鑲套由圓柱段和圓錐段(3)組成，圓柱段分上下兩階梯層(1、2)，在圓柱段的下階梯層(1)的下端有一圓形法蘭(3)，在法蘭(3)面上均勻布置一定數(shù)量的螺栓孔，用以將噴嘴環(huán)鑲套固定在增壓器進(jìn)氣殼上。根據(jù)配套的增壓器噴嘴環(huán)結(jié)構(gòu)尺寸不同，上、下兩階梯層(1、2)的內(nèi)壁直徑不同。緊接在圓柱段上階梯層(2)軸向上設(shè)有錐度為α的圓錐段(4)，圓錐段(4)的錐度α取決于圓錐段(4)的軸向長度和圓柱段上階梯層(2)壁厚。其中圓錐段(4)的軸向長度根據(jù)增壓器匹配不同的柴油機(jī)而定；圓柱段上階梯層(2)壁厚在充分考慮安裝和鑄造難度的前提下，經(jīng)精確計算選定為12～20mm，使圓柱段壁厚較已有技術(shù)合理增厚。本發(fā)明由于增加了起擴(kuò)壓作用的圓錐段，結(jié)構(gòu)上加大了圓柱段的壁厚，增加了散熱面積，提高了渦輪效率，從而改善了熱應(yīng)力集中現(xiàn)象，提高了熱疲勞壽命，避免了法蘭面裂斷故障出現(xiàn)，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
權(quán)利要求1.一種內(nèi)燃機(jī)車增壓器噴嘴環(huán)鑲套的改進(jìn)，其噴嘴環(huán)鑲套的圓柱段分上下兩階梯層(1、2)，在圓柱段的下階梯層(1)的下端有一圓形法蘭(3)，在法蘭(3)面上均勻布置一定數(shù)量的螺栓孔，其特征在于在圓柱段上階梯層(2)軸向上設(shè)有錐度為α的圓錐段(4)，圓柱段上階梯層(2)壁厚為12～20mm。
專利摘要本實用新型設(shè)計的“內(nèi)燃機(jī)車增壓器噴嘴環(huán)鑲套的改進(jìn)”屬增壓器渦輪性能和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度技術(shù)領(lǐng)域。原增壓器噴嘴環(huán)鑲套因熱應(yīng)力集中，故障多；不能有效降低渦輪出口氣流速度，而使渦輪效率低。本實用新型發(fā)明的“內(nèi)燃機(jī)車增壓器噴嘴環(huán)鑲套的改進(jìn)”，在噴嘴環(huán)鑲套的圓柱段的上階梯層軸向上設(shè)有錐度為α的圓錐段，在圓柱段上階梯層壁厚為12～20mm。為此使增壓器渦輪效率提高了1～2％，并提高了噴嘴環(huán)鑲套的熱疲勞壽命，具有很好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
文檔編號F01D9/02GK2620091SQ0321339
公開日2004年6月9日 申請日期2003年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月27日
發(fā)明者李文學(xué), 劉淑華 申請人:中國北車集團(tuán)大連機(jī)車研究所