CN202065055U - 一种涡轮增压器 - Google Patents

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Abstract

一种涡轮增压器将大涡轮与小涡轮整合在一起，发动机低速时气流只流经内涵道，内涵道喷嘴环缝隙较小气体有很高的流速保证涡轮机有很高的转速可以为发动机提供更多的压缩空气，在发动机中、高速时外涵道打开，且随着发动机转速的提高外涵道喷嘴环的开度逐渐加大，有更多的气体经外涵道流出，保证涡轮增压器有足够高的功率和低的排气阻力，闭合式涵道消除了叶顶漏气问题可以提高涡轮增压器功率，降低涡轮加工难度，在发动机低速时，往发动机排气管喷水，水汽化膨胀增加涡轮机进气气流的压力可以提高低速时涡轮增压器的功率，在发动机低速时为发动机提供更多的压缩空气，使发动机低速有高功率输出。

Description

一种涡轮增压器
技术领域
本实用新型为一种闭合涵道式双涡轮增压器，其特征是在涡轮机的涡轮和压气机叶轮上增加了导流管，导流管将叶轮完全封闭起来形成闭合涵道，叶片又将闭合涵道分割成若干个闭合的小涵道，闭合涵道解决了叶顶泄漏难题，在涡轮机的涡轮上设有两道导流管，将涡轮机的涡轮分隔成闭合的内涵道和外涵道，内涵道由内导流管和叶轮导向体组成，外涵道由内、外导流管组成，发动机低速时气体流经内涵道保证涡轮有足够高的转速，发动机高速时气体流经内、外涵道保证涡轮增压器高输出功率和低排气阻力。 
背景技术
当前的涡轮增压器的涡轮机叶轮和压气机叶轮自身并不能形成导流涵道，需要与涡轮壳体配合形成导流涵道，由于叶顶与涡轮壳体之间存在间隙，叶顶泄漏是不可避免的，所以如何提高涡轮密封性对提高涡轮增压器的性能是至关重要的，现在通常的解决办法是减小叶片与壳体的间隙，间隙一般在0.06mm左右，既要保证这么小的间隙又不能发生接触，对零件材料及零件的加工精度要非常高，而且热胀冷缩对间隙的影响也必须考虑，所以涡轮的密封性是非常难解决的。为了提高发动机的低转速时功率，一般的做法是采用双涡轮增压器，就是一个大涡轮增压器再匹配一个小涡轮增压器，在发动机低速时小涡轮增压器就介入，在发动机高速时大涡轮增压器再介入，这样就可以兼顾到发动机低速、高速都能输出高功率，但双涡轮增压器不可避免地会增加成本，占用更多的空间，另外涡轮增压器润滑油密封也是一个难题，使用一段时间后会发生润滑油泄漏的问题。 
实用新型内容
实用新型目的 
本实用新型的闭合涵道式双涡轮增压器将大涡轮与小涡轮整合在一起，发动机低速时气流只流经内涵道，内涵道喷嘴环缝隙较小气体有很高的流速保证涡轮机有很高的转速可以为发动机提供更多的压缩空气，在发动机中、高速时外涵道打开，且随着发动机转速的提高外涵道喷嘴环的开度逐渐加大，有更多的气体经外涵道流出，保证涡轮增压器有足够高的功率和低的排气阻力，闭合式涵道消除了叶顶漏气问题可以提高涡轮增压器功率，降低涡轮加工难度，在发动机低速时，往发动机排气管喷水，水汽化膨胀增加涡轮机进气气流的压力可以提高低速时涡轮增压器的功率，在发动机低速时为发动机提供更多的压缩空气，使发动机低速有高功率输出。一个双涡轮增压器可以替代一大一小两个涡轮增压器，成本会更低，占用更小的空间，便于进排气管布置，在涡轮增压器主轴的两侧各设计了一个甩油环，甩油环侧端面上有若干个微小的叶片，甩油环随主轴旋转，通过离心力的作用将润滑油甩出，润滑油不会发生泄漏，由于闭合涵道内气体压力可以相互抵消一部分轴向力，使得涡轮增压器主轴的轴向力会明显变小，对推力轴承的负担会减轻寿命可以提高。
本实用新型闭合涵道式双涡轮增压器，其特征是由压气机壳体(1)、压气机叶轮(2)、端盖I(3)、甩油环I(4)、推力轴承(5)、浮动轴承(6)、甩油环II(7)，端盖II(8)、中间体(9)、内排气道(10)、内涵道喷嘴环(11)、外排气道(12)、外涵道喷嘴环(13)、涡轮机壳体(14)、执行器(15)、涡轮(16)、排气管(17)、喷水嘴(18)、外导流管(19)、内导流管(20)、涡轮导向体(21)、主轴(22)、压气机叶轮导向体(23)、压气机叶轮导流管(24)组成，主轴(22)的两端装配了涡轮(16)和压气机叶轮(1)，在涡轮(16)上有内导流管(20)和外导流管(19)，由涡轮导向体(21)和内导流管(20)形成内涵道，由内导流管(20)和外导流管(19)形成外涵道，涡轮(16)的扇叶又将内外涵道分隔成多个小涵道，压气机叶轮(2)上有压气机叶轮导流管(24)，由压气机叶轮导流管(24)和压气机叶轮导向体(23)形成闭合涵道，压气机叶轮(2)的扇叶将涵道分隔成多个小涵道，主轴(22)装配在中间体(9)上，通过两个浮动轴承(6)与中间体(9)滑动连接，推力轴承(5)装配在主轴(22)上，主轴(22)上有台阶限制推力轴承(5)在轴向移动，主轴的两侧有甩油环I(4)和甩油环II(7)，甩油环I(4)和甩油环II装配在主轴(22)上随主轴转动，端盖I(3)、端盖II(8)装配在甩油环的外侧，相互之间有微小间隙，在甩油环靠近端盖I(3)、端盖II(8)的一侧有多个微小的扇叶(25)，甩油环高速转动将润滑油沿径向甩出，使润滑油不会发生泄漏，端盖I(3)、端盖II(8)与中间体(9)有密封圈密封，压气机壳体(1)装配在中间体(9)上，涡轮机壳体(14)装配在中间体(9)上与中间体(9)形成外排气道(12)，中间体(9)上带内排气道(10)，内排气道(10)上有固定的内涵道喷嘴环(11)，在涡轮机壳体(14)上装配有外涵道喷嘴环(13)，外涵道喷嘴环(13)有导杆与执行器(15)连接，执行器(15)控制外涵道喷嘴环(13)移动控制外涵道喷嘴环(13)的开度，在排气管(17)上装配有喷水嘴(18)，喷水嘴(18)往排气管(17)内喷水。 
本实用新型的涡轮增压器将大涡轮与小涡轮整合在一起，发动机低速时气流只流经内涵道，内涵道喷嘴环缝隙较小气体有很高的流速保证涡轮机有很高的转速可以为发动机提供更多的压缩空气，在发动机中、高速时外涵道打开，且随着发动机转速的提高外涵道喷嘴环的开度逐渐加大，有更多的气体经外涵道流出，保证涡轮增压器有足够高的功率和低的排气阻力，闭合式涵道消除了叶顶漏气问题可以提高涡轮增压器功率，降低涡轮加工难度，在发动机低速时，往发动机排气管喷水，水汽化膨胀增加涡轮机进气气流的压力可以提高低速时涡轮增压器的功率，在发动机低速时为发动机提供更多的压缩空气，使发动机低速有高功率输出。一个双涡轮增压器可以替代一大一小两个涡轮增压器，成本会更低，占用更小的空间，便于进排气管布置，在涡轮增压器主轴的两侧各设计了一个甩油环，甩油环侧端面上有若干个微小的叶片，甩油环随主轴旋转，通过离心力的作用将润滑油甩出，润滑油不会发生泄漏，由于闭合涵道内气体压力可以相互抵消一部分轴向力，使得涡轮增压器主轴的轴向力会明显变小，对推力轴承的负担会减轻寿命可以提高。 
附图说明：
附图1为闭合涵道式双涡轮增压器的结构原理图。 
附图2为闭合涵道式叶轮的结构图。其中图2A为主视图，图2B为涡轮的剖视图，图2C为压气机叶轮剖视图。 
附图3为甩油环的结构图。 
具体实施方式：
发动机低速时，发动机控制器发出指令喷水嘴往排气管内喷水，外涵道喷嘴环闭合，发动机废气及水蒸汽全部进入内排气管，再全部从内涵道流过，为涡轮提供更大流速的气流使涡轮转速更高，带动压气机叶轮的转速更高，可以为发动机提供更多的空气，随发动机转速提高，喷水量逐渐减少直到停止喷水，随着发动机转速提高，外涵道喷嘴环开度逐渐加大，废气及水蒸气从内涵道流过逐渐过渡到内、外涵道流过，随着外涵道喷嘴环开度的加大，流过外涵道的气量逐渐加大，外涵道叶轮逐渐成为主力为压气机叶轮提供更多的动力，当发动机达到极高的转速后，外涵道喷嘴环全部打开，更多的气体从外涵道泄掉减小排气阻力。 
涡轮及压气机叶轮上增加了导流管形成闭合式涵道，不会产生叶顶泄漏问题，导流管最大直径处与压气机壳体及涡轮机壳体的内壁保持极小的间隙，此间隙的大小将直接影响涡轮增压器的效率。 
甩油环与主轴无间隙固定连接，润滑油只能从甩油环与端盖之间的间隙泄漏到外面，由于甩油环高速旋转，渗入到甩油环与端盖间隙内的润滑油会随甩油环扇叶高速转动产生强大的离心力，最终将润滑油沿径向方向甩出，重新又回到中间体内，保证润滑油不会发生泄漏。 

Claims (1)

1.一种涡轮增压器，其特征是由压气机壳体(1)、压气机叶轮(2)、端盖I(3)、甩油环I(4)、推力轴承(5)、浮动轴承(6)、甩油环II(7)，端盖II(8)、中间体(9)、内排气道(10)、内涵道喷嘴环(11)、外排气道(12)、外涵道喷嘴环(13)、涡轮机壳体(14)、执行器(15)、涡轮(16)、排气管(17)、喷水嘴(18)、外导流管(19)、内导流管(20)、涡轮导向体(21)、主轴(22)、压气机叶轮导向体(23)、压气机叶轮导流管(24)组成，主轴(22)的两端装配了涡轮(16)和压气机叶轮(1)，在涡轮(16)上有内导流管(20)和外导流管(19)，由涡轮导向体(21)和内导流管(20)形成内涵道，由内导流管(20)和外导流管(19)形成外涵道，涡轮(16)的扇叶又将内外涵道分隔成多个小涵道，压气机叶轮(2)上有压气机叶轮导流管(24)，由压气机叶轮导流管(24)和压气机叶轮导向体(23)形成闭合涵道，压气机叶轮(2)的扇叶将涵道分隔成多个小涵道，主轴(22)装配在中间体(9)上，通过两个浮动轴承(6)与中间体(9)滑动连接，推力轴承(5)装配在主轴(22)上，主轴(22)上有台阶限制推力轴承(5)在轴向移动，主轴的两侧有甩油环I(4)和甩油环II(7)，甩油环I(4)和甩油环II装配在主轴(22)上随主轴转动，端盖I(3)、端盖II(8)装配在甩油环的外侧，相互之间有微小间隙，在甩油环靠近端盖I(3)、端盖II(8)的一侧有多个微小的扇叶(25)，甩油环高速转动将润滑油沿径向甩出，使润滑油不会发生泄漏，端盖I(3)、端盖II(8)与中间体(9)有密封圈密封，压气机壳体(1)装配在中间体(9)上，涡轮机壳体(14)装配在中间体(9)上与中间体(9)形成外排气道(12)，中间体(9)上带内排气道(10)，内排气道(10)上有固定的内涵道喷嘴环(11)，在涡轮机壳体(14)上装配有外涵道喷嘴环(13)，外涵道喷嘴环(13)有导杆与执行器(15)连接，执行器(15)控制外涵道喷嘴环(13)移动控制外涵道喷嘴环(13)的开度，在排气管(17)上装配有喷水嘴(18)，喷水嘴(18)往排气管(17)内喷水。 
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