[發明專利]一種渦輪增壓器的漸變梯度溫度場中間體

無效

• 申請號: 201210311358.7
• 申請日: 2012-08-28
• 公開（公告）號: CN102852570A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 湯俊;韓青;曹紅艷;胡兵;陸仁杰
• 申請（專利權）人: 常州市索特動力工程有限公司
• 主分類號: F01D25/12
• 分類號: F01D25/12
• 代理公司: 常州市維益專利事務所 32211
• 代理人: 周祥生

【技術領域】

本發明涉及一種排氣式渦輪增壓器，尤其涉及排氣式渦輪增壓器的中間體。

【背景技術】

排氣式渦輪增壓器是利用內燃機排出的壓力高溫廢氣作為動力源，內燃機排出的高溫壓力廢氣引入渦輪增壓器中的渦輪機，利用廢氣所含有的能量推動渦輪機中的渦輪旋轉，從而帶動渦輪旋轉，同時帶動與之同軸的壓氣機葉輪轉動，由壓氣機將吸入空氣進行縮壓升壓后輸送柴油機的進氣系統，向內燃機氣缸內充入高密度空氣，可以提高每次燃油噴射量，既可以提高同型號內燃機的輸出功率，也能提高顯著改善內燃機的經濟性，促使燃油充分燃燒，提高內燃機的熱效率，降低燃油消耗率，減少有害氣體排放，降低噪聲，因此，車用和船用內燃機都需要匹配渦輪增壓器，增壓供氧是內燃機的發展方向。

目前使用最普遍的渦輪增壓器是排氣式渦輪增器，如圖1所示，包括渦輪殼1、渦輪2、渦輪軸3、滑動軸承4、中間體5、擴壓板6、增壓葉輪7和壓殼8，渦輪2和增壓葉輪7分別安裝在渦輪軸3的兩端，渦輪2位于渦輪殼1中，增壓葉輪7位于壓殼8中，渦輪軸3通過二只滑動軸承4安裝在中間體5上，渦輪殼1固定安裝在中間體5的左側，二者之間設有擋熱板9，擴壓板6的左側與中間體5密封地連接成一體，擴壓板6的右側與壓殼8密封連接成一體，中間體5上的潤滑油路與兩只滑動軸承4相通連，兩只滑動軸承4由帶壓潤滑油進行潤滑和冷卻。在滑動軸承4的周向均勻地設有進油孔，便于潤滑油能進入渦輪軸3與滑動軸承4的接觸面，滿足充分潤滑和冷卻要求。

在現有的排氣式渦輪增壓器中，整機的溫度場并不合理，渦輪機的渦輪殼1與內燃機排出的高溫廢氣從渦輪殼1的進氣口11送入漸變渦輪氣道12中，依靠渦輪殼進氣口11和廢氣出口13之間的溫度差和壓力差，推動渦輪2高速轉動，而與渦輪2同軸的增壓葉輪7在渦輪2的驅動下高速旋轉，將空氣從壓氣機的空氣入口吸進，經增壓葉輪7和增壓漸變氣道壓縮后形成壓縮空氣，然后輸送到內燃機的進氣系統，滿足內燃機氣缸中燃料的充分燃燒。根據排氣式渦輪增壓器的工作原理，渦輪機要求較高的溫度場，而壓氣機則要求較低的溫度場，渦輪增壓器整機溫度場梯度將直接影響到渦輪增壓器增壓效果的進一步提高，申請人經長期的試驗實踐和分析，現有排氣式渦輪增壓器的中間體結構不合理，第一，在與渦輪殼連接端設置了過大冷卻空腔，尤其是靠近進氣口11處設置了冷卻腔，過早地降低了進氣口的溫度不利于渦輪殼進氣口11和廢氣出口13之間的溫度差和壓力差的形成，實際上降低了渦輪機的驅動功率，中間體靠近壓氣機一側冷卻空腔太小，導致壓氣機溫度難以下降，不利于壓縮空氣壓力的提高，不利于整機溫度場梯度的形成。第二，兩個滑動軸承的溫度場不同，溫差過大，因熱變形量不同導致兩個滑動軸承與渦輪軸之間的配合間隙一端緊，另一端松，不利于渦輪增壓器的轉子部件的平穩旋轉，影響渦輪增壓器增壓效果的提高。

【發明內容】

為了進一步提高渦輪增壓器的增壓效果，本發明的目的是提供一種渦輪增壓器的漸變梯度溫度場中間體。

本發明采取的技術方案是：

一種渦輪增壓器的漸變梯度溫度場中間體，其特征是：包括左側端面、左連接止口、左軸承座、右軸承座、進油螺孔、軸承孔、右連接止口、初級冷卻道、周向導熱筋、水平導熱筋、梯度冷卻腔、右上冷卻腔、右下冷卻腔、水平油道和支路油道，支路油道一端與水平油道相通，另一端與軸承孔相通，水平油道與進油螺孔相通連，初級冷卻道設置在左軸承座與左側端面之間，梯度冷卻腔和右上冷卻腔均設置在水平油道的上方，且分別位于進油螺孔的兩側，初級冷卻道四周壁的最小厚度為8~10毫米，右上冷卻腔和右下冷卻腔的四周最小壁厚為5~8毫米，初級冷卻道、梯度冷卻腔、右上冷卻腔和右下冷卻腔相互通連，在左軸承座的下端設有周向導熱筋，在左軸承座和右軸承座的下端設有水平導熱筋。

由于對中間體上的初級冷卻道進行重新設計，使初級冷卻道處于下半圓的冷卻容腔小于上半端的冷卻容腔，同時在左軸承座的下方增設了周向導熱筋，在左軸承座的上方增設了梯度冷卻腔和右上冷卻腔，并確保初級冷卻道、梯度冷卻腔、右上冷卻腔都與右下冷卻腔相通連，這種結構能使中間體形成左高右低的梯度溫度場，使渦輪殼的進氣口及下半圓的區域處于高溫場，使渦輪機的漸變渦輪氣道及廢氣出口處于相對低的溫度場，增大高溫進氣口和廢氣出口之間的溫度差和壓力差，在同等高溫排氣條件下，提高了渦輪機的輸出功率，能進一步提高壓氣體的空氣壓縮比，從而提高了渦輪增壓器的壓力性能。中間體靠近壓氣機端的溫度降低更利壓氣機空氣壓縮比的提高，提高了輸出壓縮空氣的氧氣密度，提高了渦輪增壓器的增壓增氧性能。