CN102787872B - 涡轮增压器涡轮端隔热装置 - Google Patents

涡轮增压器涡轮端隔热装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种涡轮增压器涡轮端隔热装置，包括涡轮壳，涡轮壳内安装有涡轮转子，涡轮转子上同轴设有中间壳，中间壳与涡轮转子之间转动连接、与涡轮壳之间密封配合连接，所述中间壳与涡轮转子的转子轴之间设有甩油槽，中间壳上设有与甩油槽连通的中间壳油腔，中间壳油腔截面呈梨形，右侧呈弧线上升，左侧由一条斜线构成并尽量向左侧伸展，工作时，润滑油从涡轮转子甩油槽处飞出，沿中间壳油腔右侧弧线流动至中间壳油腔截面顶端，再由中间壳油腔左侧斜线流回，周而复始，降低了中间壳热量，减少了传热面积，降低了热负荷。

Description

涡轮增压器涡轮端隔热装置
技术领域
本发明涉及一种涡轮增压器涡轮端隔热装置，属于内燃机领域。
背景技术
近几年，涡轮增压技术得到迅速的发展，随着混流式涡轮、三元流场的计算、VGT 增压器、二级增压、复合喷嘴、非对称涡轮等新技术的引入，使涡轮增压器在性能方面得到了迅速提高，但增压器在结构上没有太多改变，增压器可靠性仍是困扰增压器生产企业的一大难题。而增压器轴承是涡轮增压器可靠性中最薄弱的一个环节，主要的失效模式就是热负荷导致油膜不能有效建立，轴承干磨擦而快速失效。如何有效隔断或减少涡轮端热量对中间体的影响，是关系到增压器可靠性的一个重要因素。在汽油机、乘用车等热负荷特别高的增压器上，一般会采用在中间壳上设计水冷装置，这确实会有效减轻涡轮端热量对轴承的影响，但相应的制造难度和成本大大增加。这样，在农机、工程机械等热负荷高的低端产品上，考虑到成本，就需考虑其他方式来隔热，通过结构的优化改进来减轻涡轮端热负荷对轴承的影响是增压器厂家迫切需要解决的问题。而且，在当前，为了适应更高的排放要求，增压器匹配向高压比、小流量方向发展，也带来了热负荷的相应增长，传统的隔热结构已渐渐不能适应日益增长的排温，需要对结构进行优化改进，以适应日益增长的隔热需求。
目前，增压器涡轮端隔热装置如图1 所示，一般包括中间壳3、隔热罩2、涡端密封环6、涡轮转子5，增压器运转时，涡轮转子5 通过甩油槽7 把机油甩到中间壳油腔4 壁面上，降低从涡轮壳1 传导过来的热量，涡端密封环6 阻挡涡轮壳1 内高温气体进入中间壳3，隔热罩2 阻隔涡轮壳1 内传来的辐射热，三方合力，尽力降低浮动轴承8 处的热负荷。这些装置能起到一定的隔热作用，但这些装置没有对传导热进行控制，而且，中间壳油腔4 截面呈矩形，左、右两侧都由垂直线构成，未进行专门的机油流动分析，没有根据机油的流动路线设计截面，机油在中间壳油腔4 中的流动混乱，新甩出的油与从中间壳油腔4 壁面上流回的油互相干扰，降低热负荷力度大打折扣。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对传统增压器隔热装置的以上缺陷，提供一种能够有效减少浮动轴承热负荷的涡轮增压器的涡轮端隔热装置。
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：
一种涡轮增压器涡轮端隔热装置，包括涡轮壳，涡轮壳内安装有涡轮转子，涡轮转子上同轴设有中间壳，中间壳与涡轮转子之间转动连接、与涡轮壳之间密封配合连接，所述中间壳与涡轮转子的转子轴之间设有甩油槽，中间壳上设有与甩油槽连通的中间壳油腔，中间壳油腔截面呈梨形，右侧呈弧线上升，左侧由一条斜线构成并尽量向左侧伸展。
以下是本发明对上述方案的进一步改进：
中间壳与涡轮转子之间设有一个截面为盆状的隔热罩，隔热罩包括隔热罩端面、隔热罩底面和隔热罩壁面，隔热罩端面的外圆周上均匀设有若干个凹槽。减小了与中间壳、涡轮壳的接触面积，减轻了涡轮壳通过隔热罩向中间壳的热传导。
进一步改进：所述涡轮转子内具有隔热空腔，减轻了涡轮转子从轮子向轴端的热传导。
进一步改进：所述涡轮壳上与中间壳相配合的位置设有环形的中间壳配合壁面，在中间壳配合壁面上均匀设有若干个沉槽。减小了涡轮壳与中间壳的接触面积，减轻了涡轮壳向中间壳的热传导。
进一步改进：涡轮壳上与隔热罩壁面相配合的位置设有环形的隔热槽，减小了热传导和热辐射。
工作时，润滑油从涡轮转子甩油槽处飞出，沿中间壳油腔右侧弧线流动至中间壳油腔截面顶端，再由中间壳油腔左侧斜线流回，周而复始，降低了中间壳热量，减少了传热面积，降低了热负荷。
下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
附图说明
附图1 是本发明背景技术中涡轮端隔热装置的结构示意图；
附图2 是本发明实施例中涡轮端隔热装置的结构示意图；
附图3 是本发明背景技术中隔热罩的结构示意图；
附图4 是本发明实施例中隔热罩的结构示意图；
附图5 是本发明背景技术中涡轮壳结构示意图；
附图6 是本发明实施例中涡轮壳结构示意图；
附图7 是本发明实施例中隔热罩的结构示意图。
图中：1- 涡轮壳；2- 隔热罩；3- 中间壳；4- 中间壳油腔；5- 涡轮转子；6- 涡端密封环；7- 甩油槽；8- 浮动轴承；9- 隔热空腔；10- 隔热槽；11- 涡轮壳上与中间壳配合壁面；12- 凹槽；13- 沉槽；14- 隔热罩端面；15- 隔热罩底面；16- 隔热罩壁面。
具体实施方式
实施例，如图2 所示，一种涡轮增压器涡轮端隔热装置，包括涡轮壳1，涡轮壳1 内安装有涡轮转子5，涡轮转子5 上同轴设有中间壳3，中间壳3 与涡轮转子5 之间通过浮动轴承8 转动连接，中间壳3 与涡轮壳1 之间密封配合连接，所述中间壳3 与涡轮转子5 的转子轴之间设有甩油槽7，中间壳3 上设有与甩油槽7 连通的中间壳油腔4，中间壳油腔4 截面呈梨形，右侧呈弧线上升，左侧由一条斜线构成并尽量向左侧伸展，机油从甩油槽7 飞出后，沿油腔4 右侧弧线流动至中间壳油腔4 截面顶端，再由中间壳油腔4 左侧斜线流回。
所述涡轮转子5 内具有隔热空腔9，减轻了涡轮转子从轮子向轴端的热传导。
如图6 所述涡轮壳1 上与中间壳3 相配合的位置设有环形的中间壳配合壁面11，在中间壳配合壁面11 上均匀设有若干个沉槽13，减小了涡轮壳1 与中间壳的接触面积，减轻了涡轮壳向中间壳的热传导；如图4、图7 所示，中间壳3 与涡轮转子5 之间设有一个截面为盆状的隔热罩2，隔热罩2 包括隔热罩端面14、隔热罩底面15 和隔热罩壁面16，隔热罩端面14 的外圆周上均匀设有若干个凹槽12，减小了与中间壳、涡轮壳的接触面积，减轻了涡轮壳通过隔热罩向中间壳的热传导。
如图2 所示，涡轮壳1 上与隔热罩壁面16 相配合的位置设有环形的隔热槽10，减小了热传导和热辐射。
工作时，润滑油从涡轮转子5 甩油槽7 处飞出，沿中间壳油腔4 右侧弧线流动至中间壳油腔4 截面顶端，再由中间壳油腔4 左侧斜线流回，周而复始，降低了中间壳3 热量，减少了传热面积，降低了热负荷。

Claims (1)

1.一种涡轮增压器涡轮端隔热装置，包括涡轮壳（1），涡轮壳（1）内安装有涡轮转子（5），涡轮转子（5）上同轴设有中间壳（3），中间壳（3）与涡轮转子（5）之间转动连接、与涡轮壳（1）之间密封配合连接，所述中间壳（3）与涡轮转子（5）的转子轴之间设有甩油槽（7），其特征在于：
中间壳（3）上设有与甩油槽（7）连通的中间壳油腔（4），中间壳油腔（4）截面呈梨形，右侧呈弧线上升，左侧由一条斜线构成并尽量向左侧伸展；
中间壳（3）与涡轮转子（5）之间设有一个截面为盆状的隔热罩（2），隔热罩（2）包括隔热罩端面（14）、隔热罩底面（15）和隔热罩壁面（16），隔热罩端面（14）的外圆周上均匀设有若干个凹槽（12）；
所述涡轮转子（5）内具有隔热空腔（9）；
所述涡轮壳（1）上与中间壳（3）相配合的位置设有环形的中间壳配合壁面（11），在中间壳配合壁面（11）上均匀设有若干个沉槽（13）；
涡轮壳（1）上与隔热罩壁面（16）相配合的位置设有环形的隔热槽（10）；
润滑油从涡轮转子（5） 甩油槽（7） 处飞出，沿中间壳油腔（4） 右侧弧线流动至中间壳油腔（4） 截面顶端，再由中间壳油腔（4） 左侧斜线流回，周而复始。
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