CN108223030A - 一种涡轮增压器轴承体结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种涡轮增压器轴承体结构，属于涡轮增压器技术领域，包括压气机端轴承座、涡轮端轴承座、进油孔、进油道、涡轮端轴承座隔热回油空腔、涡轮密封环座、轴承座支撑体、回油腔、回油孔。其特点在于，涡轮端轴承座结构上部与轴承体连接处掏出尽可能大的空腔，空腔边缘留出合理壁厚直抵进油孔、沿进油道折回，并且在涡轮端轴承座下部增加了轴承座支撑体。本发明有益效果：增加了涡轮向涡轮端轴承座传热路径在低温区内的长度，增加了传热路径上的散热，因此减小了高温涡轮向涡轮端轴承座的传热量，抑制了涡轮端轴承座温度的上升。

Description

一种涡轮增压器轴承体结构
技术领域
本发明属于涡轮增压器技术领域，尤其是涉及一种涡轮增压器轴承体结构。
背景技术
内燃机用涡轮增压器，通过涡轮汲取发动机废气能量驱动压气机，用来增加内燃机气缸的充气密度和容量。涡轮增压器轴承体连接着涡轮和压气机，支撑着包括涡轮和压气机的转子，实现几万转/分～几十万转/分的高速运转，同时针对压气机的压力气体和涡轮端800℃～1100℃的高温压力气体，实现密封、散热的功能。目前最为常见的结构为压气机和涡轮分置在轴承体两端，轴承和密封置于轴承体内。
轴承和密封是增压器的薄弱环节之一，增压器的寿命在很大程度上是取决于轴承和密封结构的寿命。由于靠近涡轮这一高温热源，涡轮端轴承和密封受到的不利影响更大，超温造成浮环轴承和密封环部位出现残留润滑油碳化，容易使其失去工作能力。该处轴承座部位的温度过高使润滑油的润滑效果降低，进而容易造成轴承磨损；密封部位的温度过高，容易使密封环失去弹性，起不到密封的效果，进而导致增压器漏气、漏油，使增压器不能长期可靠地工作，在很多增压器都出现过类似的问题。
比较严重的情况出现在发动机较高转速、较高负荷工况下突然停车时，此时产生所谓的热侵蚀现象。因那时涡轮箱和涡轮叶轮仍处于高温状态下，发动机突然停车后润滑油供应也骤然停止，也即润滑油的冷却作用没有了，结果热量从涡轮箱和涡轮叶轮流向轴承部位和密封环部位使这两处温度突然升高，这时轴承体结构将直接影响到传热、散热效果，进而影响到涡轮端轴承和密封环的工作温度。因此，轴承体结构对涡轮端轴承和密封结构的寿命有重要的影响，由于密封环使用温度较高或者可以使用较高耐温材料的密封环，来消除高温影响，而润滑油最高使用温度不高，因此对于采用非水冷的轴承体，结构设计重要的关注点是减少涡轮向涡轮端轴承座的传热。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种涡轮增压器轴承体结构，以减少涡轮向涡轮端轴承座的传热，并且保证轴承的正常承载。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种涡轮增压器轴承体结构，包括轴承体本体，所述轴承体本体中轴线的左右两侧分别为压气机端轴承座部分和涡轮端轴承座部分，所述轴承体本体的上部设有联通的进油孔和进油道；所述涡轮端轴承座部分与轴承体本体连接处的上部和右侧设有空腔，所述空腔的上部左侧边缘留出合理壁厚直抵进油孔、沿进油道折回；所述轴承体本体上空腔右侧对应所述涡轮端轴承座部分的位置安装涡轮密封环座；所述轴承体本体下部对应涡轮端轴承座部分下部的位置向上延伸至与涡轮端轴承座部分连接形成轴承座支撑体部分，所述轴承体本体的下部设有回油腔和回油孔。
进一步的，所述轴承座支撑体垂直于涡轮端轴承座轴向的宽度小于涡轮端轴承座同向的横截面宽度。
进一步的，所述轴承座支撑体与轴承座、轴承体结构的外壁衔接处均为自然圆角过渡。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
本发明增加了涡轮向涡轮端轴承座传热路径在低温区内的长度，增加了传热路径上的散热，因此减小了高温涡轮向涡轮端轴承座的传热量，抑制了涡轮端轴承座温度的上升。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的一种涡轮增压器轴承体结构剖视图。
图2为在图1所述涡轮端轴承座隔热回油空腔内的剖面左视图。
附图标记说明：
1-压气机端轴承座部分；2-涡轮端轴承座部分；3-进油孔；4-进油道；5-空腔；6-涡轮密封环座；7-轴承座支撑体部分；8-回油腔；9-回油孔。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种涡轮增压器轴承体结构，如图1、2所示，包括轴承体本体，为一体铸造成型，所述轴承体本体中轴线的左右两侧分别为压气机端轴承座部分1和涡轮端轴承座部分2，所述轴承体本体的上部设有联通的进油孔3和进油道4；所述涡轮端轴承座部分2与轴承体本体连接处的上部和右侧掏出尽可能大的空腔5，所述空腔5的上部左侧边缘留出合理壁厚直抵进油孔3、沿进油道4折回；所述轴承体本体上空腔5右侧对应所述涡轮端轴承座部分2的位置安装涡轮密封环座6；所述轴承体本体下部对应涡轮端轴承座部分2下部的位置向上延伸至与涡轮端轴承座部分2连接形成轴承座支撑体部分7，所述轴承体本体的下部设有回油腔8和回油孔9。
涡轮置于涡轮密封环座6右侧，涡轮密封环座6与涡轮端轴承座部分2之间的空腔5，起到隔热作用，并形成涡轮端轴承流出的润滑油流到回油口9的通道。所述空腔5与进油孔3和进油道4之间的壁厚在4mm至6mm范围，本实施例，空腔5与进油孔3和进油道4都保留5mm左右壁厚，空腔5边缘直抵进油孔3、沿进油道4折回，以实现涡轮端轴承座部分2上部与轴承体本体连接处掏出尽可能大的空腔5。
在涡轮端轴承座部分2下部增加轴承座支撑体部分7，加强涡轮端轴承座部分2强度，弥补结构上部掏空产生的结构强度降低，实现低传热和结构强度合理兼顾。轴承座支撑体部分7横截面形状为椭圆，圆心在涡轮轴承中心垂下方，长轴与轴向垂直，亦即短轴沿轴向方向，长轴尺寸为轴承座同向截面宽度的0.7倍，短轴为长轴的0.7倍。轴承座支撑体部分7与涡轮端轴承座部分2和轴承体本体外壁衔接处自然圆角过渡，圆角半径不小于10mm。
本实施例工作时，压气机端轴承座部分1、涡轮端轴承座部分2支撑着涡轮转子旋转，对于涡轮端这一侧来说，润滑油通过进油孔3、进油道4，给涡轮端轴承供油，润滑后，润滑油经过轴承分两路流出到空腔5和回油腔8，并流向回油口9，带走轴承自身产生的热量、以及涡轮传到轴承体的热量。
涡轮端轴承座部分2上部与轴承体本体连接处掏出尽可能大的空腔5，加长传热路径在较低温度轴承体上的路径，尤其是传热路径经过了低温的进油道4，进一步增加了散热量，抑制了涡轮向涡轮端轴承座部分2的传热量。
虽然在所述涡轮端轴承座部分2下部增加了轴承座支撑体部分7，似乎增加了一条传热路径和传热面积，对轴承座支撑体部分7温度抑制有不利影响，但是，由于从涡轮经过轴承座支撑体部分7的传热路径很长，加之轴承座支撑体部分7处于回油腔8内，散热量很高，轴承座支撑体部分7温度被抑制，因此并不会增加涡轮向涡轮端轴承座部分2的传热。这样的结构较其它支撑方式的优势是明显的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种涡轮增压器轴承体结构，包括轴承体本体，所述轴承体本体中轴线的左右两侧分别为压气机端轴承座部分(1)和涡轮端轴承座部分(2)，所述轴承体本体的上部设有联通的进油孔(3)和进油道(4)；其特征在于：
所述涡轮端轴承座部分(2)与轴承体本体连接处的上部和右侧设有空腔(5)，所述空腔(5)的上部左侧边缘留出合理壁厚直抵进油孔(3)、沿进油道(4)折回；所述轴承体本体上空腔(5)右侧对应所述涡轮端轴承座部分(2)的位置安装涡轮密封环座(6)；
所述轴承体本体下部对应涡轮端轴承座部分(2)下部的位置向上延伸至与涡轮端轴承座部分(2)连接形成轴承座支撑体部分(7)，所述轴承体本体的下部设有回油腔(8)和回油孔(9)。
2.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器轴承体结构，其特征在于：所述轴承座支撑体(7)垂直于涡轮端轴承座(2)轴向的宽度小于涡轮端轴承座(2)同向的横截面宽度，所述轴承座支撑体(7)的横截面形状为椭圆。
3.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器轴承体结构，其特征在于：所述轴承座支撑体(7)与轴承座、轴承体结构的外壁衔接处均为自然圆角过渡。
4.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器轴承体结构，其特征在于：所述空腔(5)与进油孔(3)和进油道(4)之间的壁厚在4mm至6mm范围。
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