CN116181480B - 一种涡轮增压器用水冷式中间体 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涡轮增压器用水冷式中间体，包括用于连接废气涡轮机和压气机的本体，且所述本体中转动安装有沿轴线贯穿的传动轴，且所述水腔的顶端和底端分别与进水管和出水管相连通，并且所述进水管和出水管均通过循环装置和冷却用水箱相连通。该涡轮增压器用水冷式中间体，重新设计中间体内部结构，利用传动轴自身转动作为动力源、同步水冷中间体外壳、传动轴以及机油部分，降温效果更好，并且能够利用传动轴的转动以及磁力的相斥作用力、实现传动轴的初始转动加速，有效的解决了传动轴转动滞后的问题，提高了涡轮增压器的运行效率，还能够对增压器中流动的机油进行除杂处理，有效提高了增压器使用年限。

Description

一种涡轮增压器用水冷式中间体

技术领域

本发明涉及涡轮增压器技术领域，具体为一种涡轮增压器用水冷式中间体。

背景技术

民用涡轮增压器多用于燃油车辆中，与发动机配合使用，通过发动机排出的废气作为动力源、将外部新鲜空气经过压缩输送至发动机中，从而达到提高发动机运行效率的目的，其主体结构由废气涡轮机和空气压缩机构成，中间体则是连接在两者之间，为两者的传动轴以及相关轴承提供安装环境，而且现有的同类中间体在实际使用时依旧存在以下问题：

由于发动机本身直接排出的废气温度就较高，在直接和涡轮接触后，由于热传导效应，传动轴以及中间体也会处于一个相对高温的状态，从而导致压缩机一侧的温度能够到达数百摄氏度，温度升高后、同等体积的压缩气体含氧量降低，这就导致发动机的实际运行效率会受到相应影响，虽然现有的发动系统中还会使用中冷器对压缩后的气体降温，但是气体流速本身过快，再加上中间体自身缺乏完善的降温系统，导致中冷器本身的运行负担较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种涡轮增压器用水冷式中间体，以解决上述背景技术中提出由于发动机本身直接排出的废气温度就较高，在直接和涡轮接触后，由于热传导效应，传动轴以及中间体也会处于一个相对高温的状态，从而导致压缩机一侧的温度能够到达数百摄氏度，温度升高后、同等体积的压缩气体含氧量降低，这就导致发动机的实际运行效率会受到相应影响，虽然现有的发动系统中还会使用中冷器对压缩后的气体降温，但是气体流速本身过快，再加上中间体自身缺乏完善的降温系统，导致中冷器本身的运行负担较高的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种涡轮增压器用水冷式中间体，包括用于连接废气涡轮机和压气机的本体，且所述本体中转动安装有沿轴线贯穿的传动轴，所述传动轴的两端分别安装有涡轮和叶轮，且所述涡轮和叶轮分别位于废气涡轮机和压气机的内部，并且所述本体上还安装有与本体内部油腔相连通的机油管，还包括水腔，所述水腔开设在本体内壁的内部，且所述水腔的顶端和底端分别与进水管和出水管相连通，并且所述进水管和出水管均通过循环装置和冷却用水箱相连通。

作为进一步的，还包括水冷盒，所述水冷盒通过连接杆固定安装在本体的内部，且所述水冷盒的中心被传动轴水平转动贯穿，并且所述水冷盒通过空心的连接杆和水腔相连通。

作为进一步的，所述连接杆设置有两个，且两个连接杆与本体中开设的上下两个水腔分别连通，所述水冷盒的内部水流还与传动轴接触。

作为进一步的，所述循环装置为驱动轮，所述驱动轮垂直固定安装在传动轴上，并且所述驱动轮位于水冷盒的内部，所述驱动轮跟随传动轴一同被废气驱动转动。

作为进一步的，所述水冷盒的背部安装有延伸板，且导热金属材质的所述延伸板关于传动轴的轴线等角度分布在本体内部，并且所述延伸板的内部开设有空腔，所述空腔和水冷盒的内部相连通。

作为进一步的，位于顶部的所述延伸板上贯穿固定有垂直分布的引导筒，所述引导筒的顶端还穿过本体的顶壁延伸至外部，并且引导筒的底端固定有倾斜分布的第一磁块，所述第一磁块的下方设置有同样倾斜方向的第二磁块，所述第二磁块等角度固定在传动轴的外壁，并且两个磁块的对立面为极性相斥设置。

作为进一步的，所述顶端设置有开口的引导筒的顶部和位于本体外部的密封帽螺纹连接，并且引导筒的内部活动设置有收集筒，侧壁为网格状的收集筒顶端为开口结构，并且引导筒和收集筒左侧壁均开设有一个水平贯穿的收集孔，而引导筒的右侧壁单独开设有另一个收集孔。

作为进一步的，所述收集筒内部的底壁中心处和竖筒的底端固定连接，竖筒的顶端和圆柱滑动连接，并且圆柱的顶端固定在密封帽上，同时收集筒的下方还设置有顶动装置，顶动装置通过循环顶动收集筒、避免机油杂质在收集筒的孔中堆积。

作为进一步的，所述顶动装置包含有顶杆，所述顶杆的底端通过滚珠镶嵌在第二磁块上端面，顶杆的顶端则磁吸固定在收集筒的底壁。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该涡轮增压器用水冷式中间体，重新设计中间体内部结构，利用传动轴自身转动作为动力源、同步水冷中间体外壳、传动轴以及机油部分，降温效果更好，并且能够利用传动轴的转动以及磁力的相斥作用力、实现传动轴的初始转动加速，有效的解决了传动轴转动滞后的问题，提高了涡轮增压器的运行效率，还能够对增压器中流动的机油进行除杂处理，有效提高了增压器使用年限；

1.水冷盒配合水腔的使用，能够分别从中间体的外壁以及内部中心处分别进行水冷，从而能够对外壳以及传动轴进行同步降温，提高的降温效果，避免热传导导致压缩端温度过高，而且水腔以及水冷盒之间的连通机构设计，能够保证冷却水在中间体中的充分流动，进一步提高降温效果；

进一步的，驱动轮的使用，能够利用传动轴的转动、为水冷液的流动提供动力源，无需使用额外的水泵等设备，更加节能环保，并且节省车辆中发动系统的占用空间；

2.第一磁块以及第二磁块的结构设计，能够利用传动轴初始状态下的转动使相邻两个磁块循环处于相对状态，并利用磁块对立面的极性相斥设置产生的推力、对初始转动的传动轴起到有效的加速效果，能够在很大程度上缓解增压器运行之初的滞后性；

3.收集筒配合引导筒的使用，能够在为磁块的安装提供环境的同时、利用收集筒和引导筒的网孔以及开孔结构，实现对流动中的机油进行过滤的目的，避免因中间体温度过高、使机油中容易产生杂质并在中间体中堆积的问题，并且无需反复拆卸中间体即可便捷的对收集的杂质进行清理，同时利用磁板之间的相斥力提高收集效率，使用更加方便。

附图说明

图1为本发明外部结构示意图；

图2为本发明本体结构示意图；

图3为本发明实施例一结构示意图；

图4为本发明实施例二结构示意图；

图5为本发明水冷盒背部结构示意图；

图6为本发明引导筒结构示意图；

图7为本发明引导筒剖面结构示意图；

图8为本发明顶杆结构示意图。

图中：1、废气涡轮机；2、压气机；3、本体；4、涡轮；5、叶轮；6、机油管；7、水冷盒；8、连接杆；9、水腔；10、进水管；11、出水管；12、驱动轮；13、传动轴；14、延伸板；15、空腔；16、引导筒；17、第一磁块；18、第二磁块；19、收集筒；20、收集孔；21、竖筒；22、圆柱；23、密封帽；24、顶杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8，本发明提供如下技术方案：

实施例一：

在本实施例中，为了保证增压器的中间体不会因温度过高而导致压气机2一侧的压缩空气输送温度过高，因此公开了如下方案，具体的如图1-3所示，包括用于连接废气涡轮机1和压气机2的本体3，且本体3中转动安装有沿轴线贯穿的传动轴13，传动轴13的两端分别安装有涡轮4和叶轮5，且涡轮4和叶轮5分别位于废气涡轮机1和压气机2的内部，并且本体3上还安装有与本体3内部油腔相连通的机油管6，还包括水腔9，水腔9开设在本体3内壁的内部，且水腔9的顶端和底端分别与进水管10和出水管11相连通，并且进水管10和出水管11均通过循环装置和冷却用水箱相连通，发动机废气输送至废气涡轮机1中，并通过涡轮4驱动传动轴13转动，在传动轴13的带动下，叶轮5会同步高速转动，从而将新鲜空气压缩传输至中冷器以及发动机的进气端，从而完成增压效果，在上述增压器工作流程中，可通过启动能够驱动水流循环流动的循环装置，使冷却用水能够在进水管10、水腔9以及出水管11中循环流动，利用流动水对中间体的外壳部分进行降温操作，由于流动中的水在水腔9中流动，因此冷却水不仅能够对中间体的外壳部分进行吸热操作，还能够通过间接接触的方式对中间体内部流动中的机油外侧进行吸热处理，从而实现更好的水冷冷却效果。

在本实施例中，为了进一步提高水冷效果，包含水冷液体对传动轴13的水冷效果，还公开了如下方案，还包括水冷盒7，水冷盒7通过连接杆8固定安装在本体3的内部，且水冷盒7的中心被传动轴13水平转动贯穿，并且水冷盒7通过空心的连接杆8和水腔9相连通，连接杆8设置有两个，且两个连接杆8与本体3中开设的上下两个水腔9分别连通，水冷盒7的内部水流还与传动轴13接触，水冷液经由图3所示的进水管10进入到第一个水腔9内部的顶端，并沿着该水腔9的分布方式流动后、经由位于下方的连接杆8将水输送至水冷盒7的内部，此时水冷盒7中有水流正常流动并与传动轴13接触，从而对传动轴13进行进一步的降温操作，避免贯穿废气室和净气室的传动轴13成为热量传导的媒介，从而实现更好的降温效果，并且水流在进入到水冷盒7中后、会经由上方的连接杆8进入到本体3中开设的另一个水腔9中，并沿着水腔9的分布方式流动后、从出水管11回流至水箱中，这样能够保证冷却液在中间体中的充分流动，同时需要注意的是，本申请中的水箱为普通的冷却液容纳结构并设置在车辆中的合适位置，同时水箱也可以是自带冷却降温机构的箱体结构，此为现有技术不作进一步描述。

在本实施例中，为了避免额外的水冷循环装置、对车体空间的过多占用，同时进一步的提高节能环保效果，还公开了如下方案，具体的如图3所示，循环装置为驱动轮12，驱动轮12垂直固定安装在传动轴13上，并且驱动轮12位于水冷盒7的内部，驱动轮12跟随传动轴13一同被废气驱动转动，当废气驱动传动轴13转动时，转动的传动轴13还会带动驱动轮12同步转动，本实施例中的驱动轮12为类似于叶轮5的结构设置，利用驱动轮12的转动以及连接杆8的连通，使水流能够在驱动轮12的驱动下产生循环流动的效果，从而无需额外使用水泵的设备作为水流流动的循环装置。

实施例二：

发动机在运行之初，产生的废气有限，并且废气流速也相对较低，这就导致了涡轮4无法快速的使传动轴13转动速度和发动机运行速率相匹配，即涡轮增压器和发动机的运行之间有一定的滞后性，因此为了更好的解决这一问题，在传动轴13转动之初能够更快的提速，因此在本实施例中还公开了如下方案，具体的如图5-6所示，水冷盒7的背部安装有延伸板14，且导热金属材质的延伸板14关于传动轴13的轴线等角度分布在本体3内部，并且延伸板14的内部开设有空腔15，空腔15和水冷盒7的内部相连通，位于顶部的延伸板14上贯穿固定有垂直分布的引导筒16，引导筒16的顶端还穿过本体3的顶壁延伸至外部，并且引导筒16的底端固定有倾斜分布的第一磁块17，第一磁块17的下方设置有同样倾斜方向的第二磁块18，第二磁块18等角度固定在传动轴13的外壁，并且两个磁块的对立面为极性相斥设置，当传动轴13在开始转动时、以图5为例、传动轴13为逆时针转动，其表面固定的第二磁块18会同步处于转动状态，直至第二磁块18转动至第一磁块17正下方时，两个磁块的外表面才会正式的处于相对立的状态，并且由于两者都是倾斜分布，因此当两个磁块处于对立状态时，两个磁块之间会有一个相互的推力，并且推力方向与传动轴13的转动轨迹相切，因此在传动轴13转动之初，会通过磁块的相斥作用力起到一定的加速效果，从而在一定程度上解决滞后性的问题，提高增压器的运行效率

虽然有着水冷结构的降温加持，但是在实际使用时，中间体依旧会处于一定程度的高温状态，再加上机油质量参差不一，极易导致机油长期在高温环境下使用、产生较多的杂质垃圾，因为为了能够在一定程度上解决机油中杂质过多的问题，在本实施例中还公开了如下方案，具体的如图7所示，顶端设置有开口的引导筒16的顶部和位于本体3外部的密封帽23螺纹连接，并且引导筒16的内部活动设置有收集筒19，侧壁为网格状的收集筒19顶端为开口结构，并且引导筒16和收集筒19左侧壁均开设有一个水平贯穿的收集孔20，而引导筒16的右侧壁单独开设有另一个收集孔20，引导筒16不仅起着配合磁块加速传动轴13初始转速的作用，还能够利用其表面开设的收集孔20配合收集筒19的使用，对杂质进行收集处理，机油在中间体中流动时，会相应的穿过引导筒16以及收集筒19上的收集孔20、进入到收集筒19的内部，部分杂质会在收集筒19的阻拦下停留在其内部，过滤后的机油则会从引导筒16右侧的收集孔20流出，从而实现过滤机油中杂质的目的。

在为了方便在不拆卸中间体的情况下、收集的杂质进行清理，本实施例中还公开了如下方案，具体的如图7所示，收集筒19内部的底壁中心处和竖筒21的底端固定连接，竖筒21的顶端和圆柱22滑动连接，并且圆柱22的顶端固定在密封帽23上，同时收集筒19的下方还设置有顶动装置，顶动装置通过循环顶动收集筒19、避免机油杂质在收集筒19的孔中堆积，顶动装置包含有顶杆24，顶杆24的底端通过滚珠镶嵌在第二磁块18上端面，顶杆24的顶端则磁吸固定在收集筒19的底壁，使用者可定期的在增压器停止运行时、旋转拧开密封帽23，并通过密封帽23以及圆柱22和竖筒21、将收集筒19从引导筒16中抽出，并对收集筒19中的垃圾进行清理处理，并且如图8所示，本实施例中还公开了增压器运行时、避免杂质过度堆积的方案，具体如图8所示，在两个磁块相互对立分布时，两者之间的相斥作用力不仅会对传动轴13的转动起到加速作用，还能够带动第一磁块17向上移动一定距离，并通过顶杆24使收集筒19能够向上移动一定距离，并且在磁块脱离对立后，收集筒19又会恢复原状，因此在增压器运行过程中，收集筒19会相应的高频上下移动，有效的避免了筛孔的堵塞，在本实施例中，还可将引导筒16的下半段同样设置为网格状结构，提高筛分过滤的效率。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种涡轮增压器用水冷式中间体，包括用于连接废气涡轮机（1）和压气机（2）的本体（3），且所述本体（3）中转动安装有沿轴线贯穿的传动轴（13），所述传动轴（13）的两端分别安装有涡轮（4）和叶轮（5），且所述涡轮（4）和叶轮（5）分别位于废气涡轮机（1）和压气机（2）的内部，并且所述本体（3）上还安装有与本体（3）内部油腔相连通的机油管（6），其特征在于：还包括水腔（9），所述水腔（9）开设在本体（3）内壁的内部，且所述水腔（9）的顶端和底端分别与进水管（10）和出水管（11）相连通，并且所述进水管（10）和出水管（11）均通过循环装置和冷却用水箱相连通；

还包括水冷盒（7），所述水冷盒（7）通过连接杆（8）固定安装在本体（3）的内部，且所述水冷盒（7）的中心被传动轴（13）水平转动贯穿，并且所述水冷盒（7）通过空心的连接杆（8）和水腔（9）相连通；

所述连接杆（8）设置有两个，且两个连接杆（8）与本体（3）中开设的上下两个水腔（9）分别连通，所述水冷盒（7）的内部水流还与传动轴（13）接触；

所述水冷盒（7）的背部安装有延伸板（14），且导热金属材质的所述延伸板（14）关于传动轴（13）的轴线等角度分布在本体（3）内部，并且所述延伸板（14）的内部开设有空腔（15），所述空腔（15）和水冷盒（7）的内部相连通；

位于顶部的所述延伸板（14）上贯穿固定有垂直分布的引导筒（16），所述引导筒（16）的顶端还穿过本体（3）的顶壁延伸至外部，并且引导筒（16）的底端固定有倾斜分布的第一磁块（17），所述第一磁块（17）的下方设置有同样倾斜方向的第二磁块（18），所述第二磁块（18）等角度固定在传动轴（13）的外壁，并且两个磁块的对立面为极性相斥设置；

所述顶端设置有开口的引导筒（16）的顶部和位于本体（3）外部的密封帽（23）螺纹连接，并且引导筒（16）的内部活动设置有收集筒（19），侧壁为网格状的收集筒（19）顶端为开口结构，并且引导筒（16）和收集筒（19）左侧壁均开设有一个水平贯穿的收集孔（20），而引导筒（16）的右侧壁单独开设有另一个收集孔（20）。

2.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器用水冷式中间体，其特征在于：所述循环装置为驱动轮（12），所述驱动轮（12）垂直固定安装在传动轴（13）上，并且所述驱动轮（12）位于水冷盒（7）的内部，所述驱动轮（12）跟随传动轴（13）一同被废气驱动转动。

3.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器用水冷式中间体，其特征在于：所述收集筒（19）内部的底壁中心处和竖筒（21）的底端固定连接，竖筒（21）的顶端和圆柱（22）滑动连接，并且圆柱（22）的顶端固定在密封帽（23）上，同时收集筒（19）的下方还设置有顶动装置，顶动装置通过循环顶动收集筒（19）、避免机油杂质在收集筒（19）的孔中堆积。

4.根据权利要求3所述的一种涡轮增压器用水冷式中间体，其特征在于：所述顶动装置包含有顶杆（24），所述顶杆（24）的底端通过滚珠镶嵌在第二磁块（18）上端面，顶杆（24）的顶端则磁吸固定在收集筒（19）的底壁。