[發(fā)明專利]采用可磨耗涂層進行葉頂間隙控制的渦輪增壓器

有效

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• 申請日: 2017-07-25
• 公開（公告）號: CN107327318B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發(fā)明（設計）人: 李慶斌;肖清;曹剛;楊迪;閆海東;趙佳;周成堯
• 申請（專利權）人: 湖南天雁機械有限責任公司
• 主分類號: F01D11/12
• 分類號: F01D11/12
• 代理公司: 衡陽市科航專利事務所(普通合伙) 43101
• 代理人: 潘桂英

采用可磨耗涂層進行葉頂間隙控制的渦輪增壓器，包括葉輪、渦輪、主軸、軸承體、渦殼、背盤及壓殼；渦殼內腔壁上設有可磨耗涂層A，可磨耗涂層A設在渦殼與渦輪的配合間隙區(qū)域內；壓殼內腔壁上設有可磨耗涂層B，可磨耗涂層B設在壓殼與葉輪的配合間隙區(qū)域內。本發(fā)明在渦輪與渦殼、葉輪與壓殼間隙區(qū)域內分別噴涂一定厚度的可磨耗性涂層，增壓器旋轉會自動形成一個比較理想的間隙值，而不需要人工進行控制調節(jié)，該自動形成的間隙值為保證增壓器可靠性前提下渦輪與渦殼、葉輪與壓殼之間所能控制的最小間隙值，從而實現(xiàn)增壓器葉頂間隙密封，降低葉頂間隙區(qū)域內流體的泄漏損失，提高渦輪增壓器整體效率。

技術領域

本發(fā)明涉及渦輪增壓技術領域，特別是一種采用可磨耗涂層進行葉頂間隙控制的渦輪增壓器。

背景技術

近年來隨著排放標準升級，發(fā)動機小型化已成為一種發(fā)展趨勢，為了提高發(fā)動機的升功率，最為有效的方法是匹配廢氣渦輪增壓器。廢氣渦輪增壓器綜合性能的優(yōu)劣直接影響了發(fā)動機的整體性能，尤其是車用發(fā)動機更加注重低速大扭矩及良好的燃油經濟性能，這對增壓器性能提升提出了更為嚴格的需求。

目前，除了對增壓器壓氣機和渦輪機流通元件進行流體動力學優(yōu)化設計來提升增壓器性能外，還可以通過調整葉輪與壓殼之間的葉頂間隙、渦輪與渦殼之間的葉頂間隙來提升增壓器性能，但是由于增壓器屬于高速旋轉件，在增壓器處于快速運轉狀態(tài)時，增壓器渦輪轉軸會產生徑向和軸向跳動，而該跳動的幅度因增壓器而異，很難獲取確定的值，因此設計工程師在設計增壓器間隙時，會分別在葉輪與壓殼之間、渦輪與渦殼之間設置一定量安全裕度的間隙值，以保證增壓器在旋轉過程中不會因為振動而與殼體發(fā)生刮擦從而發(fā)生可靠性故障，但由于間隙裕度的存在，降低了增壓器的整體效率。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的渦輪增壓器設計時，單純采用降低葉頂間隙(葉頂間隙指的是葉輪葉片外緣與壓殼內腔壁之間的間隙，及渦輪葉片外緣與渦殼內腔壁之間的間隙)提升增壓器整體性能時不能兼顧增壓器可靠性的問題。

本發(fā)明的技術方案是：采用可磨耗涂層進行葉頂間隙控制的渦輪增壓器，包括葉輪、渦輪、主軸、軸承體、渦殼、背盤及壓殼；

葉輪和渦輪分別安裝在主軸的兩端；軸承體安裝在主軸中部；渦殼安裝在軸承體的一端并將渦輪容納在其內腔中，背盤安裝在軸承體的另一端；壓殼安裝在背盤上并將葉輪容納在其內腔中；

渦殼內腔壁上設有可磨耗涂層A，可磨耗涂層A設在渦殼與渦輪的配合間隙區(qū)域內；壓殼內腔壁上設有可磨耗涂層B，可磨耗涂層B設在壓殼與葉輪的配合間隙區(qū)域內。

本發(fā)明進一步的技術方案是：可磨耗涂層A與渦殼內腔壁之間通過金屬過渡層A連接；可磨耗涂層B直接與壓殼內腔壁連接。

本發(fā)明再進一步的技術方案是：金屬過渡層A與可磨耗涂層A的厚度比為1：2-4；

本發(fā)明更進一步的技術方案是：可磨耗涂層A與金屬過渡層A共同填充渦殼與渦輪的配合間隙區(qū)域，總填充厚度與配合間隙比為60%~90%；可磨耗涂層B填充壓殼與葉輪的配合間隙區(qū)域，填充厚度與配合間隙比為60%~90%。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點：

在渦輪與渦殼、葉輪與壓殼間隙區(qū)域內分別噴涂一定厚度的可磨耗性涂層，增壓器旋轉會自動形成一個比較理想的間隙值，而不需要人工進行控制調節(jié)，該自動形成的間隙值為保證增壓器可靠性前提下渦輪與渦殼、葉輪與壓殼之間所能控制的最小間隙值，從而實現(xiàn)增壓器葉頂間隙密封，降低葉頂間隙區(qū)域內流體的泄漏損失，提高渦輪增壓器整體效率。

以下結合圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結構示意圖；

圖2為圖1的A部放大圖；

圖3為圖1的B部放大圖。

具體實施方式