蝸殼出口結(jié)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于渦輪增壓器【技術(shù)領(lǐng)域】,涉及渦輪增壓器蝸殼和渦葉輪組件，具體地說(shuō)是一種蝸殼出口結(jié)構(gòu)，包括蝸殼，在蝸殼內(nèi)腔中轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置有渦葉輪，在蝸殼的殼體上設(shè)置有蝸殼出口，渦葉輪的葉片前緣置于蝸殼出口中，所述蝸殼出口內(nèi)壁形成非等內(nèi)徑壁面輪廓。該結(jié)構(gòu)可以有效提高蝸殼流量并且保持效率接近基礎(chǔ)的渦輪機(jī)效率或使得兩者之間的差異性在較小的范圍以?xún)?nèi)（可以達(dá)到±1%公差以?xún)?nèi)）。
【專(zhuān)利說(shuō)明】蝸殼出口結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于渦輪增壓器【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及渦輪增壓器蝸殼和渦葉輪組件，具體地說(shuō)是一種蝸殼出口結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，渦輪增壓器是用于在大氣壓以上的壓力(增壓)下將空氣供應(yīng)給內(nèi)燃機(jī)的吸入口設(shè)備。普通渦輪增壓器包括了廢氣驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)葉輪(渦葉輪)和渦輪機(jī)殼體(蝸殼)。所述廢氣驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)葉輪安裝在渦輪機(jī)殼體內(nèi)的可旋轉(zhuǎn)軸上，所述渦輪機(jī)殼體連接在發(fā)動(dòng)機(jī)出口總管的下游。廢氣驅(qū)動(dòng)渦葉輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)壓縮機(jī)殼體內(nèi)安裝在軸的另一端上的壓縮機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)。壓縮機(jī)葉輪將壓縮空氣輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)吸入總管。
[0003]在普通渦輪增壓器中，渦輪級(jí)包括渦輪室和渦葉輪，渦葉輪安裝在渦輪室內(nèi)。環(huán)狀入口通路限定在面對(duì)的徑向壁之間，所述面對(duì)的徑向壁布置在渦輪室的周?chē)?。入口蝸殼布置在入口通路周?chē)?，出口通路從渦輪室延伸。這些通路和室連通，以使得允許進(jìn)入入口室的加壓廢氣經(jīng)由渦葉輪通過(guò)入口通路流動(dòng)到出口通路，并使渦葉輪旋轉(zhuǎn)。還有已知的是通過(guò)在入口通路內(nèi)設(shè)置葉片(稱(chēng)為噴嘴葉片)以偏轉(zhuǎn)流動(dòng)通過(guò)入口通路的氣體朝向渦葉輪旋轉(zhuǎn)方向而提高渦輪機(jī)性能。一般評(píng)判渦輪機(jī)性能會(huì)用到質(zhì)量流量，膨脹比和效率三個(gè)參數(shù)。
[0004]所述渦輪機(jī)質(zhì)量流量是指單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)渦輪機(jī)氣體的質(zhì)量，所述膨脹比是指渦輪機(jī)入口氣體的絕對(duì)總壓比上渦輪機(jī)出口氣體絕對(duì)靜壓，所述效率是指氣體通過(guò)渦輪級(jí)對(duì)渦葉輪實(shí)際做的功相對(duì)于氣體在渦輪級(jí)按壓比等熵膨脹對(duì)外所做的功中“總壓”到“靜壓”的那部分能量的比值。
[0005]質(zhì)量流量的高低代表著進(jìn)去發(fā)動(dòng)機(jī)氣體流量的大小，而渦輪機(jī)的效率的高低直接影響油耗的高低。眾所周知，蝸殼流道和渦葉輪的大小與結(jié)構(gòu)直接影響渦輪機(jī)質(zhì)量流量與效率的高低。一般而言，大尺寸的渦輪增壓器多用來(lái)匹配流量要求高，排量大的發(fā)動(dòng)機(jī)，而小尺寸的渦輪增壓器更多的用在排量較小的發(fā)動(dòng)機(jī)上。另外蝸殼流道通路和渦葉輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上也會(huì)影響渦輪機(jī)流量和效率。
[0006]在一些增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配方案中，如果基于現(xiàn)有匹配方案的渦輪增壓器，希望再提高增壓器的質(zhì)量流量，要么采用大尺寸的蝸殼、渦葉輪，要么改變現(xiàn)有產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。采用大尺寸的渦輪增壓器固然可以得到更高的質(zhì)量流量但是需要和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行重新標(biāo)定，成本高時(shí)間長(zhǎng)，另外在低流量所表現(xiàn)的性能特點(diǎn)也是未知數(shù)。改變現(xiàn)有產(chǎn)品設(shè)計(jì)，比如重新設(shè)計(jì)渦輪機(jī)或者渦葉輪，兩種設(shè)計(jì)或許可以快速達(dá)到提高流量的目的但是對(duì)于效率和其他工況并沒(méi)有直觀(guān)可靠的控制方法，并且開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，成本高。還有就是對(duì)于現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行局部低成本優(yōu)化，是通過(guò)改變產(chǎn)品局部結(jié)構(gòu)特征來(lái)達(dá)到改變流量或者效率的方法，但目前還沒(méi)有快捷簡(jiǎn)單的提高質(zhì)量流量并能夠維持近似相等效率的優(yōu)化方案。
[0007]在現(xiàn)有渦輪增壓器應(yīng)用方面，與渦葉輪貼合的蝸殼出口通常是圓柱形出口，內(nèi)壁面與中心軸平行，內(nèi)徑大小固定。這個(gè)平行的蝸殼出口內(nèi)徑大小與渦葉輪頁(yè)頂和對(duì)應(yīng)蝸殼上切割的型線(xiàn)有關(guān)。當(dāng)蝸殼與渦葉輪型線(xiàn)固定時(shí)，這個(gè)與渦葉輪貼合的出口大小也就一定，通常每種型線(xiàn)的蝸殼對(duì)應(yīng)的流量和效率是固定的。當(dāng)變換型線(xiàn)或者渦葉輪，殼子都可以改變渦輪機(jī)的質(zhì)量流量和效率。但這些方案不確定因素較多，流量和效率很難同時(shí)滿(mǎn)足要求，需要花費(fèi)大量的時(shí)間和成本去驗(yàn)證，另外牽涉到零件的更換，而零件的更換有時(shí)候會(huì)影響到整機(jī)的連接和裝配。另外改變蝸殼內(nèi)壁面與渦葉輪之間的間隙也就是蝸殼型線(xiàn)與渦葉輪型線(xiàn)之間的間隙來(lái)改變質(zhì)量流量，增大間隙可以增大渦葉輪與蝸殼之間的泄漏量但是會(huì)明顯降低渦輪機(jī)的效率，對(duì)于兼顧流量和效率的匹配，并不是一個(gè)很好的方法。減小間隙對(duì)提高效率有幫助但不會(huì)增加流量，目前大多數(shù)常規(guī)渦輪增壓器的蝸殼與渦葉輪型線(xiàn)之間的間隙都在Imm以?xún)?nèi)的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]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、合理的蝸殼出口結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以有效提高蝸殼流量并且保持效率接近基礎(chǔ)的渦輪機(jī)效率或使得兩者之間的差異性在較小的范圍以?xún)?nèi)(可以達(dá)到土 1%公差以?xún)?nèi))。
[0009]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案:一種蝸殼出口結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括蝸殼，在蝸殼內(nèi)腔中轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置有渦葉輪，在蝸殼的殼體上設(shè)置有蝸殼出口，渦葉輪的葉片前緣置于蝸殼出口中，所述蝸殼出口內(nèi)壁形成非等內(nèi)徑壁面輪廓。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述非等內(nèi)徑壁面輪廓外口大、內(nèi)口小。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述非等內(nèi)徑壁面輪廓的外口與內(nèi)口之間平滑過(guò)渡連接，且非等內(nèi)徑壁面輪廓與渦輪機(jī)中心軸之間形成夾角，所述夾角為0° ~15°。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述非等內(nèi)徑壁面輪廓的外口與內(nèi)口之間設(shè)置有若干個(gè)呈階梯狀布置的凸臺(tái)。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只需要基于現(xiàn)有產(chǎn)品切削加工一次即可，不牽涉到新模具的開(kāi)發(fā)，生產(chǎn)成本較低，生產(chǎn)時(shí)間短。性能變化趨勢(shì)穩(wěn)定，流量與出口形狀變化近似為線(xiàn)性關(guān)系，容易控制。相對(duì)于簡(jiǎn)單的增大蝸殼與渦葉輪型線(xiàn)之間間隙的等內(nèi)徑出口，本發(fā)明可以保持效率近似相等。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明的蝸殼組件主視圖。
[0015]圖2為本發(fā)明的第一種實(shí)施方式。
[0016]圖3為本發(fā)明的第二種實(shí)施方式。
[0017]附圖標(biāo)記說(shuō)明:1 一渦葉輪、2—蝸殼、3—非等內(nèi)徑變化的起點(diǎn)、4一非等內(nèi)徑壁面輪廓、5—原始模型與渦葉輪貼合的出口、6—原始模型出口輪廓、7—葉片前緣。

【具體實(shí)施方式】
[0018]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(shuō)明。
[0019]如圖1~3所不，本發(fā)明一種蝸殼出口結(jié)構(gòu)，包括蝸殼2，在蝸殼2內(nèi)腔中轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置有渦葉輪1，在蝸殼2的殼體上設(shè)置有蝸殼出口，渦葉輪I的葉片前緣7置于蝸殼出口中，所述蝸殼出口內(nèi)壁形成非等內(nèi)徑壁面輪廓4。
[0020]所述非等內(nèi)徑壁面輪廓4外口大、內(nèi)口小。
[0021]圖2非等內(nèi)徑壁面輪廓4的外口與內(nèi)口之間平滑過(guò)渡連接，且非等內(nèi)徑壁面輪廓4與渦輪機(jī)中心軸之間形成夾角，所述夾角為0° ~15°。
[0022]如圖3所示，非等內(nèi)徑壁面輪廓4的外口與內(nèi)口之間設(shè)置有若干個(gè)呈階梯狀布置的凸臺(tái)。
[0023]本發(fā)明產(chǎn)品在現(xiàn)有蝸殼組件產(chǎn)品上，在出口內(nèi)壁面上距離葉片前緣7相距1mm左右作為非等內(nèi)徑變化的起點(diǎn)3，做一個(gè)與原始模型出口輪廓6夾角為5度的非等內(nèi)徑壁面輪廓4的切削特征。原來(lái)的等內(nèi)徑圓柱形出口變成了非等內(nèi)徑的喇叭口，喇叭口一直延伸到原始模型與渦葉輪貼合的出口 5，這個(gè)喇叭口的非等內(nèi)徑變化的起點(diǎn)3與非等內(nèi)徑壁面輪廓4的角度共同影響氣體的流量與蝸殼的效率。非等內(nèi)徑變化的起點(diǎn)3與渦葉輪前緣之間的過(guò)渡是緩慢的漸擴(kuò)式過(guò)渡，這樣的設(shè)計(jì)有利于把對(duì)效率的影響降到最小，而調(diào)整葉輪前緣到出口面之間的內(nèi)徑大小可以改變流量，較大的內(nèi)徑變化可以得到較高的流量。
[0024]以上描述是對(duì)本發(fā)明的解釋?zhuān)皇菍?duì)發(fā)明的限定，本發(fā)明所限定的范圍參見(jiàn)權(quán)利要求，在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，可以作任何形式的修改。
[0025]本發(fā)明設(shè)計(jì)適用于所有蝸殼，加工簡(jiǎn)單，成本低?？梢砸欢ǔ潭壬咸岣吡髁坎⑹沟眯实淖兓诳山邮艿男」罘秶鷥?nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種蝸殼出口結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括蝸殼(2)，在蝸殼(2)內(nèi)腔中轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置有渦葉輪(1)，在蝸殼(2)的殼體上設(shè)置有蝸殼出口，渦葉輪(I)的葉片前緣(7)置于蝸殼出口中，所述蝸殼出口內(nèi)壁形成非等內(nèi)徑壁面輪廓(4)。
2.如權(quán)利要求1所述的蝸殼出口結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述非等內(nèi)徑壁面輪廓(4)外口大、內(nèi)口小。
3.如權(quán)利要求2所述的蝸殼出口結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述非等內(nèi)徑壁面輪廓(4)的外口與內(nèi)口之間平滑過(guò)渡連接，且非等內(nèi)徑壁面輪廓(4)與渦輪機(jī)中心軸之間形成夾角，所述夾角為O。?15。?
4.如權(quán)利要求2所述的蝸殼出口結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述非等內(nèi)徑壁面輪廓(4)的外口與內(nèi)口之間設(shè)置有若干個(gè)呈階梯狀布置的凸臺(tái)。
【文檔編號(hào)】F02B37/00GK104500156SQ201410837712
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月29日
【發(fā)明者】童齊寶, 谷愛(ài)國(guó) 申請(qǐng)人:無(wú)錫康明斯渦輪增壓技術(shù)有限公司