渦輪增壓器的制造方法
【專利摘要】本實用新型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，具有分流和導向作用的渦輪增壓器，包括帶有流道的渦輪機殼體，在渦輪機殼體上設有連通流道的旁通通道，并在旁通通道上設有旁通閥，渦輪機殼體的安裝面上固定連接有過渡接頭，特征在于：過渡接頭與渦輪機殼體相連一側設有分隔墻，所述分隔墻伸入渦輪機殼體內(nèi)腔中，并將渦輪機殼體分隔為中心區(qū)域與外圍區(qū)域；在分隔墻上對應于旁通閥處開設有安裝槽。該增壓器能顯著增大旁通量，同時又能保證渦輪機的效率基本不變甚至有小幅提升，從而滿足發(fā)動機的性能要求。
【專利說明】
渦輪增壓器

【技術領域】
[0001]本實用新型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，具有分流和導向作用的渦輪增壓器。

【背景技術】
[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)燃機進氣管的設備。常見的渦輪增壓器主要包括廢氣驅(qū)動的渦輪機葉輪，廢氣驅(qū)動的渦輪機葉輪安裝在渦輪機殼體的回轉中心上，渦輪機殼體聯(lián)接在發(fā)動機排氣管的出口。來自發(fā)動機排氣管的廢氣會驅(qū)動渦輪機葉輪旋轉，而后渦輪機葉輪的旋轉驅(qū)動位于壓縮機殼體內(nèi)的安裝在渦輪軸另一端的壓縮機葉輪旋轉。壓縮機將空氣壓縮并輸送至發(fā)動機的進氣管。渦輪軸一般由位于聯(lián)接渦輪機殼體和壓縮機殼體之間的中間殼體內(nèi)的浮動軸承和止推軸承(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，渦輪級包括渦輪機殼體6，渦輪機葉輪5安裝在渦輪機殼體6內(nèi)。渦旋狀進氣通道限定在相對的徑向壁之間，相對的徑向壁布置在渦輪機殼體6的周圍。渦旋狀進氣通道圍繞著放置渦輪機葉輪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。進入進氣通道的高壓廢氣經(jīng)由渦輪機葉輪做功后流動到出氣通道。另外在進氣通道內(nèi)設有葉片(即噴嘴葉片)以偏轉通過進氣通道的氣體流向渦輪機葉輪時的旋轉方向從而提高渦輪機性能。
[0004]渦輪機殼體6可以是固定截面或可變截面的。可變截面渦輪機與固定截面渦輪機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)達到最優(yōu)的氣體流動速度，以使渦輪機的動力輸出可以變化，以適應不同工況下的發(fā)動機需求。例如，當輸送給渦輪機的廢氣的體積相對較小時，到達渦輪機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的有效運轉。具有可變截面渦輪機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可以設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子轉速。廢氣門閥受致動器控制，當增壓壓力超出預定值時打開廢氣門，從而允許一部分廢氣繞過渦輪機葉輪。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殼體6出口，或者將其排向大氣。驅(qū)動廢氣門閥的致動器可以是電致動器，氣動致動器或其他致動器，但通常是氣動致動器，所述氣動致動器有被壓縮機葉輪增壓后的壓縮空氣驅(qū)動。
[0006]常見的渦輪增壓器廢氣門結構如圖1和圖2所示，其旁通閥7在開啟時由渦輪機殼體6旁通通道9排出的旁通氣流會在與過渡接頭8聯(lián)接的渦輪機殼體出口 10內(nèi)直接同渦輪機排氣氣流匯合，兩股氣流之間會有較大的擾動而產(chǎn)生湍流，這對旁通量都會產(chǎn)生不利影響。
[0007]其次，由于進入渦輪機殼體6廢氣的是高壓氣體，不經(jīng)過渦輪機葉輪的話，其壓力基本不會降低。當其流動到渦輪機出口時，會導致渦輪機葉輪背壓升高，這會削弱渦輪機葉輪的做工能力，渦輪機的效率也會因此下降。
[0008]另外，渦輪機殼體內(nèi)是高溫氣體，未經(jīng)過渦輪機葉輪的氣流溫度基本不變。而流經(jīng)渦輪機葉輪的氣流由于推動葉輪做功消耗了能量，其溫度會大幅降低。這樣，當兩股氣流混合時，二者之間存在顯著的溫差，這會導致熵的大幅增加，而熵的增加也會導致渦輪機效率的降低。
[0009]中國專利CN201310700713.4公布了一種改進的過渡接頭設計。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)腔底面開設有槽道。所述過渡接頭可以延遲旁通氣流與渦輪機排氣氣流的匯合，降低渦輪背壓，同時所述槽道可以使旁通氣流的流動更順暢，削弱湍流，從而可以實現(xiàn)提升渦輪機效率的目的。
[0010]雖然專利CN201310700713.4提出了可以提高渦輪機效率的過渡接頭設計，但是其中并未闡明何種結構能達到最佳效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術中存在的不足，提供一種結構簡單、巧妙、合理的渦輪增壓器，該增壓器能顯著增大旁通量，同時又能保證渦輪機的效率基本不變甚至有小幅提升，從而滿足發(fā)動機的性能要求。
[0012]按照本實用新型提供的技術方案:一種渦輪增壓器，包括帶有流道的渦輪機殼體，在渦輪機殼體上設有連通流道的旁通通道，并在旁通通道上設有旁通閥，渦輪機殼體的安裝面上固定連接有過渡接頭，特征在于:過渡接頭與渦輪機殼體相連一側設有分隔墻，所述分隔墻伸入渦輪機殼體內(nèi)腔中，并將渦輪機殼體分隔為中心區(qū)域與外圍區(qū)域；在分隔墻上對應于旁通閥處開設有安裝槽。
[0013]作為本實用新型的進一步改進，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]作為本實用新型的進一步改進，所述分隔墻下端設有倒角或臺階，渦輪機殼體內(nèi)腔形成有與分隔墻下端倒角或臺階密閉配合的凸臺。
[0015]作為本實用新型的進一步改進，所述分隔墻與過渡接頭一體連接。
[0016]作為本實用新型的進一步改進，所述過渡接頭的出口呈由內(nèi)向外擴張的錐面。
[0017]作為本實用新型的進一步改進，所述分隔墻為一圓筒形獨立部件，且圓筒形分隔墻連接于過渡接頭下端。
[0018]本實用新型與現(xiàn)有技術相比，優(yōu)點在于:首先，由于分隔墻的存在，旁通氣流的流向會受到約束，其流向與渦輪機排氣主流方向的夾角會減小，二者之間的干擾被減弱，進而湍流也會被削弱，旁通氣流的流動會更順暢，旁通流量可以得到顯著提升。同時，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，旁通氣流與渦輪機排氣主流匯合的位置相對沒有分隔墻的傳統(tǒng)設計而言距離渦輪機葉輪更遠，所以葉輪背壓相對也會降低，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中的渦輪機殼體部件和過渡接頭的剖視示意圖。
[0022]圖3為本實用新型的渦輪機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]附圖標記說明:1一潤輪軸、2—壓葉輪、3—壓縮機殼體、4一中間殼體、5—潤輪機葉輪、6—潤輪機殼體、7—芳通閥、8—過渡接頭、9一芳通通道、10一過渡接頭出口、11一禍輪機殼體出口、12—分隔墻、13—中心區(qū)域、14一外圍區(qū)域、15—凸臺、16—流道、17—安裝槽等。

【具體實施方式】
[0026]下面結合具體附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0027]如圖3、4所示，本實用新型一種渦輪增壓器，包括帶有流道16的渦輪機殼體6，在渦輪機殼體6上設有連通流道16的旁通通道9，并在旁通通道9上設有旁通閥7，渦輪機殼體6的安裝面上固定連接有過渡接頭8，過渡接頭8與渦輪機殼體6相連一側設有分隔墻12，所述分隔墻12伸入渦輪機殼體6內(nèi)腔中，并將渦輪機殼體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的位置會有部分重疊，此時可以在分隔墻12上對應于旁通閥7處開設置安裝槽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下端設有倒角或臺階，渦輪機殼體6內(nèi)腔形成有與分隔墻12下端倒角或臺階密閉配合的凸臺15。
[0030]如圖1所示，所述分隔墻12與過渡接頭8 一體連接。
[0031]所述過渡接頭8的出口 10呈由內(nèi)向外擴張的錐面。
[0032]如圖5、6所示，所述分隔墻12為一圓筒形獨立部件，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，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延伸到渦輪機殼體6內(nèi)部，其末端與渦輪機殼體保持一定的軸向和徑向間隙，該分隔墻12將渦輪機殼體出口 11隔離為兩塊獨立的區(qū)域，中心區(qū)域13供渦輪機排氣氣流通過，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關閉狀態(tài)，來自發(fā)動機的所有廢氣通過渦輪機做功后經(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)渦輪直接由渦輪機進口流向出口的廢氣)從外圍區(qū)域14排出，旁通氣流經(jīng)過過渡接頭8上的導流槽調(diào)節(jié)方向后再與渦輪機排氣氣流匯合。這樣，兩股氣流在流向相對比較一致的狀態(tài)下匯合，渦輪機殼體出口 11和過渡接頭出口 10的氣體流動會得到顯著改善，從而可以大幅提高旁通流量同時略微改善渦輪機效率。
[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排氣氣流隔離開來并提供導流作用，使得在旁通氣流和渦輪機排氣氣流匯合時二者之間不會產(chǎn)生太大的擾動，從而可以在沒有明顯損失效率的前提下實現(xiàn)更大的旁通流量。該過渡接頭同時也有助于改善發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性。
[0035]與在渦輪機殼體上增加分隔墻以實現(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)熱疲勞失效的風險相對較低。
[0036]該過渡接頭既可以設計成整體鑄造式，也可以設計成分隔墻和過渡接頭分開加工的組合件。組合件的設計可以適應不同的旁通閥結構和不同的應用條件。
【權利要求】
1.一種渦輪增壓器，包括帶有流道(16)的渦輪機殼體(6)，在渦輪機殼體(6)上設有連通流道(16)的旁通通道(9)，并在旁通通道(9)上設有旁通閥(7)，渦輪機殼體(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)與渦輪機殼體(6)相連一側設有分隔墻(12)，所述分隔墻(12)伸入渦輪機殼體(6)內(nèi)腔中，并將渦輪機殼體(6)分隔為中心區(qū)域(13)與外圍區(qū)域(14)。
2.如權利要求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)下端設有倒角或臺階，渦輪機殼體(6)內(nèi)腔形成有與分隔墻(12)下端倒角或臺階密閉配合的凸臺(15)。
4.如權利要求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)向外擴張的錐面。
6.如權利要求1所述的渦輪增壓器，其特征在于:所述分隔墻(12)為一圓筒形獨立部件，且圓筒形分隔墻連接于過渡接頭(8)下端。
【文檔編號】F01D25/24GK204113442SQ201420443016
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年8月6日 優(yōu)先權日:2014年8月6日
【發(fā)明者】鞏景林, 金建交 申請人:無錫康明斯渦輪增壓技術有限公司