渦輪增壓器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種渦輪增壓器，具體的說是一種在過渡接頭上增加了分隔墻，具有分流和導(dǎo)向作用的渦輪增壓器，包括帶有流道的渦輪機(jī)殼體，在渦輪機(jī)殼體上設(shè)有連通流道的旁通通道，并在旁通通道上設(shè)有旁通閥，渦輪機(jī)殼體的安裝面上固定連接有過渡接頭，特征在于：過渡接頭與渦輪機(jī)殼體相連一側(cè)設(shè)有分隔墻，所述分隔墻伸入渦輪機(jī)殼體內(nèi)腔中，并將渦輪機(jī)殼體分隔為中心區(qū)域與外圍區(qū)域；在分隔墻上對(duì)應(yīng)于旁通閥處開設(shè)有安裝槽。該增壓器能顯著增大旁通量，同時(shí)又能保證渦輪機(jī)的效率基本不變甚至有小幅提升，從而滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的性能要求。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種渦輪增壓器，具體的說是一種在過渡接頭上增加了分隔墻，具有 分流和導(dǎo)向作用的渦輪增壓器。 渦輪增壓器

【背景技術(shù)】
[0002] 渦輪增壓器是一種以高于大氣壓的壓力將空氣輸送至內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管的設(shè)備。常見 的渦輪增壓器主要包括廢氣驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)葉輪，廢氣驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)葉輪安裝在渦輪機(jī)殼體 的回轉(zhuǎn)中心上，渦輪機(jī)殼體聯(lián)接在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管的出口。來自發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管的廢氣會(huì)驅(qū)動(dòng) 渦輪機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)，而后渦輪機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)位于壓縮機(jī)殼體內(nèi)的安裝在渦輪軸另一端的 壓縮機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)。壓縮機(jī)將空氣壓縮并輸送至發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管。渦輪軸一般由位于聯(lián)接渦 輪機(jī)殼體和壓縮機(jī)殼體之間的中間殼體內(nèi)的浮動(dòng)軸承和止推軸承(包括必要的潤滑系統(tǒng)） 支撐。
[0003] 如圖1、2所示，在常見的渦輪增壓器中，渦輪級(jí)包括渦輪機(jī)殼體6,渦輪機(jī)葉輪5安 裝在渦輪機(jī)殼體6內(nèi)。渦旋狀進(jìn)氣通道限定在相對(duì)的徑向壁之間，相對(duì)的徑向壁布置在渦 輪機(jī)殼體6的周圍。渦旋狀進(jìn)氣通道圍繞著放置渦輪機(jī)葉輪5的殼體中心區(qū)域，出氣通道 從所述中心區(qū)域向外延伸。進(jìn)入進(jìn)氣通道的高壓廢氣經(jīng)由渦輪機(jī)葉輪做功后流動(dòng)到出氣通 道。另外在進(jìn)氣通道內(nèi)設(shè)有葉片（即噴嘴葉片）以偏轉(zhuǎn)通過進(jìn)氣通道的氣體流向渦輪機(jī)葉輪 時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向從而提高渦輪機(jī)性能。
[0004] 渦輪機(jī)殼體6可以是固定截面或可變截面的?？勺兘孛鏈u輪機(jī)與固定截面渦輪機(jī) 的不同在于噴嘴截面的大小可以變化，以在質(zhì)量流速范圍內(nèi)達(dá)到最優(yōu)的氣體流動(dòng)速度，以 使渦輪機(jī)的動(dòng)力輸出可以變化，以適應(yīng)不同工況下的發(fā)動(dòng)機(jī)需求。例如，當(dāng)輸送給渦輪機(jī)的 廢氣的體積相對(duì)較小時(shí)，到達(dá)渦輪機(jī)葉輪的的速度被控制在某一特定值之下，所述值通過 減小噴嘴截面面積而確保渦輪機(jī)的有效運(yùn)轉(zhuǎn)。具有可變截面渦輪機(jī)的渦輪增壓器被成為可 變截面渦輪增壓器。
[0005] 渦輪增壓器的渦輪機(jī)可以設(shè)有稱為廢氣門的閥來控制旁通通道9,以能夠控制渦 輪增壓器的增壓壓力和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。廢氣門閥受致動(dòng)器控制，當(dāng)增壓壓力超出預(yù)定值時(shí)打開 廢氣門，從而允許一部分廢氣繞過渦輪機(jī)葉輪。通常，廢氣門出口與旁通通道9相連通，旁 通通道9使旁通氣流流向渦輪機(jī)殼體6出口，或者將其排向大氣。驅(qū)動(dòng)廢氣門閥的致動(dòng)器 可以是電致動(dòng)器，氣動(dòng)致動(dòng)器或其他致動(dòng)器，但通常是氣動(dòng)致動(dòng)器，所述氣動(dòng)致動(dòng)器有被壓 縮機(jī)葉輪增壓后的壓縮空氣驅(qū)動(dòng)。
[0006] 常見的渦輪增壓器廢氣門結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，其旁通閥7在開啟時(shí)由渦輪機(jī) 殼體6旁通通道9排出的旁通氣流會(huì)在與過渡接頭8聯(lián)接的渦輪機(jī)殼體出口 10內(nèi)直接同 渦輪機(jī)排氣氣流匯合，兩股氣流之間會(huì)有較大的擾動(dòng)而產(chǎn)生湍流，這對(duì)旁通量都會(huì)產(chǎn)生不 利影響。
[0007] 其次，由于進(jìn)入渦輪機(jī)殼體6廢氣的是高壓氣體，不經(jīng)過渦輪機(jī)葉輪的話，其壓力 基本不會(huì)降低。當(dāng)其流動(dòng)到渦輪機(jī)出口時(shí)，會(huì)導(dǎo)致渦輪機(jī)葉輪背壓升高，這會(huì)削弱渦輪機(jī)葉 輪的做工能力，渦輪機(jī)的效率也會(huì)因此下降。
[0008] 另外，渦輪機(jī)殼體內(nèi)是高溫氣體，未經(jīng)過渦輪機(jī)葉輪的氣流溫度基本不變。而流經(jīng) 渦輪機(jī)葉輪的氣流由于推動(dòng)葉輪做功消耗了能量，其溫度會(huì)大幅降低。這樣，當(dāng)兩股氣流混 合時(shí)，二者之間存在顯著的溫差，這會(huì)導(dǎo)致熵的大幅增加，而熵的增加也會(huì)導(dǎo)致渦輪機(jī)效率 的降低。
[0009] 中國專利CN201310700713. 4公布了一種改進(jìn)的過渡接頭設(shè)計(jì)。該專利提供了一 種帶分隔墻的過渡接頭，所述分隔墻聯(lián)接于過渡接頭內(nèi)腔，內(nèi)腔底面開設(shè)有槽道。所述過渡 接頭可以延遲旁通氣流與渦輪機(jī)排氣氣流的匯合，降低渦輪背壓，同時(shí)所述槽道可以使旁 通氣流的流動(dòng)更順暢，削弱湍流，從而可以實(shí)現(xiàn)提升渦輪機(jī)效率的目的。
[0010] 雖然專利CN201310700713. 4提出了可以提高渦輪機(jī)效率的過渡接頭設(shè)計(jì)，但是 其中并未闡明何種結(jié)構(gòu)能達(dá)到最佳效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、巧妙、合理的 渦輪增壓器，該增壓器能顯著增大旁通量，同時(shí)又能保證渦輪機(jī)的效率基本不變甚至有小 幅提升，從而滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的性能要求。
[0012] 按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案：一種渦輪增壓器，包括帶有流道的渦輪機(jī)殼體，在渦 輪機(jī)殼體上設(shè)有連通流道的旁通通道，并在旁通通道上設(shè)有旁通閥，渦輪機(jī)殼體的安裝面 上固定連接有過渡接頭，特征在于：過渡接頭與渦輪機(jī)殼體相連一側(cè)設(shè)有分隔墻，所述分隔 墻伸入渦輪機(jī)殼體內(nèi)腔中，并將渦輪機(jī)殼體分隔為中心區(qū)域與外圍區(qū)域；在分隔墻上對(duì)應(yīng) 于旁通閥處開設(shè)有安裝槽。
[0013] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述分隔墻呈筒形狀，且筒形分隔墻的上端口直徑大 于下端口直徑，筒形分隔墻上端口與下端口之間為平滑過渡連接。
[0014] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述分隔墻下端設(shè)有倒角或臺(tái)階，渦輪機(jī)殼體內(nèi)腔形 成有與分隔墻下端倒角或臺(tái)階密閉配合的凸臺(tái)。
[0015] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述分隔墻與過渡接頭一體連接。
[0016] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述過渡接頭的出口呈由內(nèi)向外擴(kuò)張的錐面。
[0017] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述分隔墻為一圓筒形獨(dú)立部件，且圓筒形分隔墻連 接于過渡接頭下端。
[0018] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)在于：首先，由于分隔墻的存在，旁通氣流的流向會(huì) 受到約束，其流向與渦輪機(jī)排氣主流方向的夾角會(huì)減小，二者之間的干擾被減弱，進(jìn)而湍流 也會(huì)被削弱，旁通氣流的流動(dòng)會(huì)更順暢，旁通流量可以得到顯著提升。同時(shí)，削弱湍流也可 以減少熵增，而熵增減少可以降低效率損失。
[0019] 其次，由于分隔墻的存在，旁通氣流與渦輪機(jī)排氣主流匯合的位置相對(duì)沒有分隔 墻的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)而言距離渦輪機(jī)葉輪更遠(yuǎn)，所以葉輪背壓相對(duì)也會(huì)降低，而背壓降低可以在 一定程度上提升效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1為常見的渦輪增壓器的局部剖視示意圖。
[0021] 圖2為圖1中的渦輪機(jī)殼體部件和過渡接頭的剖視示意圖。
[0022] 圖3為本發(fā)明的渦輪機(jī)殼體部件和過渡接頭的剖視示意圖。
[0023] 圖4為圖3中的X-X局部剖視圖。
[0024] 圖5~7為過渡接頭與分隔墻連接示意圖。
[0025] 附圖標(biāo)記說明：1 一潤輪軸、2-壓葉輪、3-壓縮機(jī)殼體、4一中間殼體、5-潤輪機(jī) 葉輪、6-潤輪機(jī)殼體、7-芳通閥、8-過渡接頭、9一芳通通道、10-過渡接頭出口、11 一禍 輪機(jī)殼體出口、12-分隔墻、13-中心區(qū)域、14 一外圍區(qū)域、15 -凸臺(tái)、16-流道、17-安裝 槽等。

【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0027] 如圖3、4所示，本發(fā)明一種渦輪增壓器，包括帶有流道16的渦輪機(jī)殼體6,在渦輪 機(jī)殼體6上設(shè)有連通流道16的旁通通道9,并在旁通通道9上設(shè)有旁通閥7,渦輪機(jī)殼體6 的安裝面上固定連接有過渡接頭8,過渡接頭8與渦輪機(jī)殼體6相連一側(cè)設(shè)有分隔墻12,所 述分隔墻12伸入渦輪機(jī)殼體6內(nèi)腔中，并將渦輪機(jī)殼體6分隔為中心區(qū)域13與外圍區(qū)域 14 ;在某些特殊情況下，由于空間限制，分隔墻12和旁通閥7的位置會(huì)有部分重疊，此時(shí)可 以在分隔墻12上對(duì)應(yīng)于旁通閥7處開設(shè)置安裝槽17 ;其他情況下，此處沒有安裝槽17,如 圖7所示。
[0028] 所述分隔墻12呈筒形狀，且筒形分隔墻的上端口直徑大于下端口直徑，筒形分隔 墻上端口與下端口之間為平滑過渡連接。
[0029] 所述分隔墻12下端設(shè)有倒角或臺(tái)階，渦輪機(jī)殼體6內(nèi)腔形成有與分隔墻12下端 倒角或臺(tái)階密閉配合的凸臺(tái)15。
[0030] 如圖1所示，所述分隔墻12與過渡接頭8 -體連接。
[0031] 所述過渡接頭8的出口 10呈由內(nèi)向外擴(kuò)張的錐面。
[0032] 如圖5、6所示，所述分隔墻12為一圓筒形獨(dú)立部件，且圓筒形分隔墻連接于過渡 接頭8下端。圖5、6示出了過渡接頭8與分隔墻12連接的兩種實(shí)施方式，圖5所示，過渡 接頭8上用于支撐分隔墻12的內(nèi)壁具有一定的錐度，且上述帶錐度的內(nèi)壁向過渡接頭8出 口延伸，并超越分隔墻12的起點(diǎn)位置。圖6示出了過渡接頭8與分隔墻12連接的另一種 方式，過渡接頭8下端具有法蘭，圓筒形分隔墻上端具有安裝圓臺(tái)，過渡接頭8通過其下端 法蘭連接于分隔墻12上端，且過渡接頭8的法蘭置于分隔墻12的安裝圓臺(tái)內(nèi)。
[0033] 如附圖3所示，在使用過程中，過渡接頭8聯(lián)接于渦輪機(jī)殼體6的出口法蘭，過渡 接頭8上的筒狀分隔墻12延伸到渦輪機(jī)殼體6內(nèi)部，其末端與渦輪機(jī)殼體保持一定的軸向 和徑向間隙，該分隔墻12將渦輪機(jī)殼體出口 11隔離為兩塊獨(dú)立的區(qū)域，中心區(qū)域13供渦 輪機(jī)排氣氣流通過，環(huán)形的外圍區(qū)域14與旁通通道9相連，供旁通氣流通過。在旁通閥7 關(guān)閉狀態(tài)，來自發(fā)動(dòng)機(jī)的所有廢氣通過渦輪機(jī)做功后經(jīng)中心區(qū)域13排出；在旁通閥7的開 啟狀態(tài)，除渦輪機(jī)排氣氣流(指流經(jīng)渦輪做功后的廢氣）經(jīng)過中心區(qū)域13外，還有一部分旁 通氣流(指未流經(jīng)渦輪直接由渦輪機(jī)進(jìn)口流向出口的廢氣)從外圍區(qū)域14排出，旁通氣流經(jīng) 過過渡接頭8上的導(dǎo)流槽調(diào)節(jié)方向后再與渦輪機(jī)排氣氣流匯合。這樣，兩股氣流在流向相 對(duì)比較一致的狀態(tài)下匯合，渦輪機(jī)殼體出口 11和過渡接頭出口 10的氣體流動(dòng)會(huì)得到顯著 改善，從而可以大幅提高旁通流量同時(shí)略微改善渦輪機(jī)效率。
[0034] 使用該過渡接頭的渦輪增壓器可以將旁通氣流與渦輪機(jī)排氣氣流隔離開來并提 供導(dǎo)流作用，使得在旁通氣流和渦輪機(jī)排氣氣流匯合時(shí)二者之間不會(huì)產(chǎn)生太大的擾動(dòng)，從 而可以在沒有明顯損失效率的前提下實(shí)現(xiàn)更大的旁通流量。該過渡接頭同時(shí)也有助于改善 發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。
[0035] 與在渦輪機(jī)殼體上增加分隔墻以實(shí)現(xiàn)隔離氣流作用的渦輪增壓器相比，使用該過 渡接頭的渦輪增壓器重量更輕，所需空間更小，出現(xiàn)熱疲勞失效的風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低。
[0036] 該過渡接頭既可以設(shè)計(jì)成整體鑄造式，也可以設(shè)計(jì)成分隔墻和過渡接頭分開加工 的組合件。組合件的設(shè)計(jì)可以適應(yīng)不同的旁通閥結(jié)構(gòu)和不同的應(yīng)用條件。
【權(quán)利要求】
1. 一種渦輪增壓器，包括帶有流道（16)的渦輪機(jī)殼體（6)，在渦輪機(jī)殼體（6)上設(shè)有連 通流道（16)的旁通通道（9)，并在旁通通道（9)上設(shè)有旁通閥（7)，渦輪機(jī)殼體（6)的安裝 面上固定連接有過渡接頭（8)，其特征在于：過渡接頭（8)與渦輪機(jī)殼體（6)相連一側(cè)設(shè)有 分隔墻（12)，所述分隔墻（12)伸入渦輪機(jī)殼體（6)內(nèi)腔中，并將渦輪機(jī)殼體（6)分隔為中心 區(qū)域（13)與外圍區(qū)域（14)。
2. 如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其特征在于：所述分隔墻（12)呈筒形，且筒形分隔 墻的上端口直徑大于下端口直徑，筒形分隔墻上端口與下端口之間為平滑過渡連接。
3. 如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其特征在于：所述分隔墻（12)下端設(shè)有倒角或臺(tái) 階，渦輪機(jī)殼體（6)內(nèi)腔形成有與分隔墻（12)下端倒角或臺(tái)階密閉配合的凸臺(tái)（15)。
4. 如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其特征在于：所述分隔墻（12)與過渡接頭（8) - 體連接。
5. 如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其特征在于：所述過渡接頭（8)的出口（10)呈由 內(nèi)向外擴(kuò)張的錐面。
6. 如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其特征在于：所述分隔墻（12)為一圓筒形獨(dú)立部 件，且圓筒形分隔墻連接于過渡接頭（8)下端。
【文檔編號(hào)】F01D25/24GK104110300SQ201410385368
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月6日
【發(fā)明者】鞏景林, 金建交 申請(qǐng)人:無錫康明斯渦輪增壓技術(shù)有限公司