CN104454143A - 具有冷却结构的涡轮增压器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有冷却结构的涡轮增压器,其可包括中心壳体,轴在该中心壳体上可旋转地安装;涡轮叶轮,其设置在所述轴的一端;压缩器叶轮,其设置在所述轴的另一端;涡轮壳体,其被紧固至所述中心壳体并覆盖所述涡轮叶轮,使得废气流入到所述涡轮叶轮中;压缩器壳体,其被紧固至所述中心壳体并覆盖所述压缩器叶轮,使得吸入的空气流入到所述压缩器叶轮中;以及线圈型热交换器,其沿着所述轴的旋转方向形成,并位于所述中心壳体与所述涡轮叶轮之间的空间中。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年9月25日提交的韩国专利申请第10-2013-0113905号的优先权,该申请的全部内容合并于此通过引用而用作所有目的。
技术领域
本发明涉及一种具有冷却结构的涡轮增压器,其中涡轮通过废气旋转,由涡轮操作的压缩器通过对吸入的空气进行压缩而提升发动机动力,并且废气质量得到改善。
背景技术
涡轮增压器已广泛用于内燃机发动机,特别用于重型卡车或船只的发动机。近来,那些涡轮增压器已被用于车辆,从而从较小的发动机获得较大的动力。此外,涡轮增压器通过使燃料更完全的燃烧而改善废气的质量。涡轮增压器的一般功能和设计为本领域所公知的。
涡轮增压器包括通过废气旋转的涡轮以及由涡轮操作用以压缩吸入气体的压缩器,其中涡轮和压缩器通过轴连接。在涡轮增压器中,大约200至800度的热传递至中心壳体和轴,从而使得通过热辐射的热传递通过安装隔热装置结构而被降至最低。
存在一种方法通过制造具有至少两个材料层和一个隔热体的隔热装置并在隔热装置中固定一个空气隔热层从而能够将热传递降至最低,而用于将热传递在壳体之间最小化的研究仍然在进行。例如,在常规技术中有WO2010123761A2和WO2009068460A1。
公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明致力于提供一种具有冷却结构的涡轮增压器,其具有如下优点:改善轴承的耐用度,并通过将传递至轴和中心壳体的热降至最低而使整体性能得以稳定。
本发明的各个方面提供一种具有冷却结构的涡轮增压器,其可包括中心壳体,轴在该中心壳体上可旋转地安装;涡轮叶轮,其设置在所述轴的一端;压缩器叶轮,其设置在所述轴的另一端;涡轮壳体,其被紧固至中心壳体并覆盖涡轮叶轮,使得废气流入到涡轮叶轮中;压缩器壳体,其被紧固至中心壳体并覆盖压缩器叶轮,使得吸入的空气流入到压缩器叶轮中;以及线圈型热交换器,其沿着轴的旋转方向形成,并位于中心壳体与涡轮叶轮之间的空间中。
线圈型热交换器可包括冷却线圈,并且冷却线圈在涡轮叶轮的旋转方向上延伸。冷却线圈可从中心壳体的一侧被供给冷却剂,并可将冷却剂排出至中心壳体的另一侧。冷却剂室与线圈型热交换器的入口和出口连接,该冷却剂室可在中心壳体中形成。
在一些情况下,冷却线圈可包括第一线圈,其使得冷却剂沿着涡轮叶轮的旋转方向流动;第二线圈,其临近第一线圈设置并使冷却剂沿着与涡轮叶轮的旋转方向相反的方向流动;以及切换线圈,其设置在第一线圈和第二线圈的结合处。在另一些情况下,冷却线圈可包括外部线圈,其具有与线圈型热交换器的入口连接的一端以及与线圈型热交换器的出口连接的另一端;内部线圈,其设置在外部线圈内部;以及连接线圈,其将外部线圈和内部线圈连接。
涡轮增压器还可包括隔热装置,其设置在线圈型热交换器与涡轮叶轮之间,并对热进行阻隔。
冷却线圈的直径可约为1mm至5mm,并且冷却剂可以在冷却线圈中流动。冷却剂可包括水、空气、油,或者氩气。
为了解决常规技术中的至少一些问题,在根据本发明的具有冷却结构的涡轮增压器中,线圈型热交换器设置在中心壳体与涡轮叶轮之间,并且冷却剂通过线圈型热交换器循环,使得传递至中心壳体和轴的热可被降至最低。
在纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明某些原理的具体实施方式中,本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或得以更为具体地阐明。
附图说明
图1为示出了根据本发明的具有冷却结构的示例性涡轮增压器的横截面图。
图2为示出了根据本发明的具有冷却结构的示例性涡轮增压器局部具体的横截面图。
图3为示出了用于根据本发明的具有冷却结构的涡轮增压器的示例性冷却线圈的前视图。
图4为示出了根据本发明的装备有冷却线圈的具有冷却结构的示例性涡轮增压器的立体图。
图5为示出了用于根据本发明的具有冷却结构的涡轮增压器的另一示例性冷却线圈的前视图。
具体实施方式
现在将具体参考本发明的各个实施例,这些实施例的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明与示例性实施例相结合进行描述,但是应当理解,本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施例。而是相反,本发明旨在不但覆盖这些示例性实施例,而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等同形式及其它实施方案中。
图1为示出了根据本发明各个实施方案的具有冷却结构的涡轮增压器的横截面图。参考图1,具有冷却结构的涡轮增压器包括压缩器叶轮100,轴110,涡轮叶轮120,线圈型热交换器130,涡轮壳体140,中心壳体150,以及压缩器壳体160。
轴110穿过中心壳体150的中心设置,可旋转地穿过轴承,涡轮叶轮120安装在轴110的一端,而压缩器叶轮100安装在轴110的另一端。
涡轮壳体140安装在中心壳体150上,覆盖涡轮叶轮120,并且将废气供应和排出至涡轮叶轮120。压缩器壳体160安装在中心壳体150上,覆盖压缩器叶轮100,并且将吸入的空气供应和排出至压缩器叶轮100。
线圈型热交换器130设置在涡轮叶轮120与中心壳体150之间的狭窄空间中,并吸收在其之间产生的热。因此,中心壳体150温度的增加通过废气而受到限制,并且轴承的润滑剂温度降低,从而整个涡轮增压器的耐用度得到提升。
图2为示出了根据本发明各个实施方案的具有冷却结构的涡轮增压器局部具体的横截面图。参考图2,线圈型热交换器130包括入口200,冷却线圈210,以及出口220,入口200和出口220与在中心壳体150中形成的冷却剂室连接。
中心壳体150设置在一侧,隔热装置132设置在另一侧,冷却线圈210设置在其之间。隔热装置132防止热从涡轮叶轮120传递至中心壳体150,并保护线圈型热交换器130。
图3为示出了用于根据本发明各个实施方案的具有冷却结构的涡轮增压器中的一种类型的冷却线圈的前视图。参考图3,线圈型热交换器130包括冷却线圈210,入口200,以及出口220,并且冷却线圈210包括第一线圈310,第二线圈320,以及切换线圈300。
第一线圈310形成为使得冷却剂顺时针流动,并且第一线圈310与入口200连接,而第二线圈320与出口220连接,其另一端与第一线圈310的另一端连接,从而使得冷却剂逆时针流动。改变冷却剂流动的切换线圈300设置在第一线圈310与第二线圈320的结合处。
如图中所示,冷却线圈210的第一线圈310和第二线圈320成螺旋形布置,朝着轴110的中心彼此邻近。
图4为示出了根据本发明各个实施方案的装备有冷却线圈的具有冷却结构的涡轮增压器的立体图。图4示出了线圈型热交换器设置在中心壳体上并且将隔热装置从图2的状态中移除时的情况。
图5为示出了在根据本发明各个实施方案的具有冷却结构的涡轮增压器中的另一类型的冷却线圈的前视图。
参考图5,线圈型热交换器130包括入口200,出口220,冷却线圈210,以及连接线圈520,并且冷却线圈210包括内部线圈510和外部线圈500。
外部线圈500连接至入口200和出口220,外部线圈500以预定距离设置在内部线圈510的外部,内部线圈510和外部线圈500围绕轴110的中心轴线同轴布置。
还设置了连接线圈520,其连接外部线圈500和内部线圈510。因此,通过入口200供应的冷却剂通过外部线圈500、连接线圈520、内部线圈510,以及出口220而循环。
在本发明的各个实施方案中,冷却线圈210的直径可为大约1mm至5mm的范围,冷却剂能够吸收从涡轮叶轮120传递至中心壳体150的热并同时在冷却线圈210中流动。此外,冷却剂可包括水、空气、油、氩气等等。
为了解释的方便和所附权利要求书中的精确限定,术语“内”或“外”等等被用于结合示出在附图中的部件位置而描述具体实施例中的这些部件。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并非意欲穷尽,或者将本发明严格限制为所公开的具体形式,显然,根据上述教导可能进行很多改变和变化。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用,从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (9)
1.一种具有冷却结构的涡轮增压器,包括:
中心壳体,轴在该中心壳体上能够旋转地安装;
涡轮叶轮,所述涡轮叶轮设置在所述轴的一端;
压缩器叶轮,所述压缩器叶轮设置在所述轴的另一端;
涡轮壳体,所述涡轮壳体被紧固至所述中心壳体并覆盖所述涡轮叶轮,使得废气流入到所述涡轮叶轮中;
压缩器壳体,所述压缩器壳体被紧固至所述中心壳体并覆盖所述压缩器叶轮,使得吸入的空气流入到所述压缩器叶轮中;以及
线圈型热交换器,所述线圈型热交换器在所述轴的旋转方向上形成,并位于所述中心壳体与所述涡轮叶轮之间的空间中。
2.根据权利要求1所述的具有冷却结构的涡轮增压器,其中所述线圈型热交换器包括冷却线圈,并且该冷却线圈在所述涡轮叶轮的旋转方向上延伸。
3.根据权利要求2所述的具有冷却结构的涡轮增压器,其中所述冷却线圈从所述中心壳体的一侧被供给冷却剂,并将所述冷却剂排出至所述中心壳体的另一侧。
4.根据权利要求3所述的具有冷却结构的涡轮增压器,其中冷却剂室与所述线圈型热交换器的入口和出口连接,该冷却剂室在所述中心壳体中形成。
5.根据权利要求2所述的具有冷却结构的涡轮增压器,其中所述冷却线圈包括:
第一线圈,所述第一线圈使得冷却剂沿着所述涡轮叶轮的旋转方向流动;
第二线圈,所述第二线圈临近所述第一线圈设置并使冷却剂沿着与所述涡轮叶轮的旋转方向相反的方向流动;以及
切换线圈,所述切换线圈设置在所述第一线圈和所述第二线圈的结合处。
6.根据权利要求2所述的具有冷却结构的涡轮增压器,其中所述冷却线圈包括:
外部线圈,所述外部线圈具有与所述线圈型热交换器的入口连接的一端以及与所述线圈型热交换器的出口连接的另一端;
内部线圈,所述内部线圈设置在所述外部线圈内;以及
连接线圈,所述连接线圈将所述外部线圈和所述内部线圈连接。
7.根据权利要求1所述的具有冷却结构的涡轮增压器,还包括:
隔热装置,所述隔热装置设置在所述线圈型热交换器与所述涡轮叶轮之间,并对热进行阻隔。
8.根据权利要求2所述的具有冷却结构的涡轮增压器,其中所述冷却线圈的直径大约为1mm至5mm,并且冷却剂在所述冷却线圈中流动。
9.根据权利要求8所述的具有冷却结构的涡轮增压器,其中所述冷却剂包括水、空气、油,或者氩气。
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