CN205172651U - 一种低温防爆型涡轮增压器 - Google Patents

Abstract

一种低温防爆型涡轮增压器，包括涡轮壳、中间体、压壳、断桥隔热结构和水冷排气控温管，在涡轮壳的涡流气道的外侧壁内设有冷却水道，冷却水道与压力水源相连，冷却水道的出水口与冷却水池相连，断桥隔热结构设置涡轮壳和中间体之间，水冷排气控温管与涡轮壳的排气口密封连接，通过对涡轮壳进行水冷降温、断桥隔热结构使涡轮壳与中间体实现隔热，在涡轮壳的排气口对接有水冷排气控温管三重措施，只要控制进入水冷排气控温管冷却水的流量和流速就能有效控排出气体的温度，它既能有效控制涡轮壳、中间体和压壳的工作温度，又能降低和控制涡轮壳最终排出气体的温度，使涡轮增压器的工作温度之降低到预控温度以下，确保涡轮增压器的防爆性能。

Description

一种低温防爆型涡轮增压器

【技术领域】

本实用新型涉及一种排气式涡轮增压器，尤其涉及适用于矿井开采场所用的防爆型涡轮增压器。

【背景技术】

排气式涡轮增压器是利用发动机排出的压力高温废气作为动力源，发动机排出的高温压力废气引入涡轮增压器中的涡轮机，利用废气所含有的能量推动涡轮机中的涡轮旋转，从而带动涡轮旋转，同时带动与之同轴的压气机叶轮转动，由压气机将吸入空气进行缩压后输送发动机的进气系统，向发动机气缸内充入高密度空气，增加气缸中的氧气含量，这样既能提高同型号发动机的输出功率，也能显著提高发动机的经济性，促使柴油充分燃烧，提高发动机的热效率，降低燃油消耗率，减少有害气体排放，降低噪声，因此，车用发动机和船用发动机都需要匹配涡轮增压器，增压供氧是发动机的发展方向。

在矿井探测开采过程中所使用的发电机组必须是防爆型的，发动机是发电机组中的核心设备，而涡轮增压器又是发动机上的关键部件，而涡轮增压器的工作温度很高，其排气温度在300度以上，根据煤矿和石岩气开采的防爆技术要求，发动机的排气温度应低于70度，这就对涡轮增压器的工作温度提出十分高的要求，现有的涡轮增器都不能满足要求。

现有的排气式涡轮增压器，如图1所示，包括涡轮壳1、涡轮2、涡轮轴3、滑动轴承4、中间体5、扩压板6、增压叶轮7、压壳8和挡热圈9，涡轮2和增压叶轮7分别安装在涡轮轴3的两端，涡轮2位于涡轮壳1中，增压叶轮7位于压壳8中，涡轮轴3通过二只滑动轴承4安装在中间体5上，涡轮壳1和压壳8分别密封地固定安装在中间体5的两侧，两只滑动轴承4由带压润滑油进行润滑和冷却。

根据涡轮增压器的工作原理可知，要降低涡轮增压的工作温度必须首先降低涡轮壳的温度，其次要降低压壳的工作温度，第三要降低涡轮壳的排气温度，寄予上述解决思路申请人实用新型了一种低温防爆型涡轮增压器。

【实用新型内容】

本实用新型的目的是提供一种低温防爆型涡轮增压器，它能理想地满足矿井探测开采过程中对涡轮增压器提出的防爆要求。

本实用新型采取的技术方案是：

一种低温防爆型涡轮增压器，其特征是：包括涡轮壳、涡轮、涡轮轴、滑动轴承、中间体、扩压板、增压叶轮和压壳、断桥隔热结构和水冷排气控温管，涡轮和增压叶轮分别安装在涡轮轴的两端，涡轮位于涡轮壳中，增压叶轮位于压壳中，涡轮轴通过二只滑动轴承安装在中间体上，涡轮壳通过断桥隔热结构固定安装在中间体的左侧，压壳通过扩压板固定安装在中间体的右侧，中间体上的润滑油路与两只滑动轴承相通连，水冷排气控温管与涡轮壳的排气口密封连接，在涡轮壳的涡流气道的外侧壁内设有冷却水道，冷却水道沿涡流气道设置，冷却水道的进水口与压力水源相连，冷却水道的出水口与冷却水池相连。

进一步，所述冷却水道在涡轮壳的轴向截面形状为波浪形，这样能进一步增加水与涡轮壳的接触面积，提高散热性能。

进一步，所述冷却水道在涡轮壳的径向截面形状为波浪形，这样不仅能进一步增加水与涡轮壳的接触面积，还能降低水在冷却水道的滞留时间，对涡轮壳的冷却降温效果更好。

进一步，所述断桥隔热结构包括弹性隔热圈、隔热罩和止口压环，所述隔热罩为带止口的环形罩，它由固定环边、筒体、环形罩板和主轴孔组成，固定环边设置在筒体的右端，环形罩板设置在筒体左端，主轴孔设置在环形罩板的中心位置，其孔径与涡轮轴的对应轴径相对应，所述止口压环由涡轮壳压合面、中间体压合面和隔热罩限位止口组成，隔热罩限位止口与固定环边相对应，止口压环通过隔热罩限位止口套在隔热罩的固定环边上，所述止口压环设置在固定环边与涡轮壳之间，弹性隔热圈设置在固定环边与中间体之间。

由于本实用新型对涡轮增压器的涡轮壳进行了动态水冷处理，在涡轮壳的外侧壁内沿涡流气道设有冷却水道，冷却水道的进水口与压力水源相连，冷却水道的出水口与冷却水池相连，这样就能对发动机排出高温度气体进行第一道降温，由于冷却水道的设置使得进气口的温度与排气口的温度形成较大的温度差，不仅能增加发动机排出的高温废气对涡轮的推动力，而且降低了涡轮壳的工作温度，实现了对涡轮增压器原始热源的第一道降温。

在涡轮壳与中间体的结合处增设了断桥隔热结构，所述断桥隔热结构由弹性隔热圈、隔热罩和止口压环组成，这样就在涡轮壳内高温气腔与中间体结合端面之间形成隔热层，这是涡轮壳内高温气体向中间体传导热量的主要渠道，其中，弹性隔热圈既是隔热层又是端面密封件，隔热罩是隔热体，涡轮壳内的高温气体很难传递给中间体，从而有效地阻止了热量向中间体和压壳传递。止口压环既是涡轮壳与中间体之间的轴向限位件，也是隔热罩的轴向限位件，在涡轮壳与中间体固定连接过程中，止口压环在涡轮壳与中间体之间轴向受压，止口压环首先压迫弹性隔热圈在轴向变形密封，同时，带动隔热罩向弹性隔热圈靠拢贴合，使得隔热罩在轴向弹性受压限位，但不会压碎或压裂，这种断桥隔热结构，既能实现涡轮壳与中间体结合处的隔热和密封，虽然涡轮壳的高温气体通过涡轮和涡轮轴也能向中间体和压壳传输热量，但是由于中间体由流动的高压润滑油不断的流过，它能即时地将传入的热量带出，有效地控制中间体和压壳的工作温度，这是降低涡轮增压器工作温度的第二道技术措施。

在涡轮壳的排气口密封地对接有水冷排气控温管，在水冷排气控温管的内腔通入流动的冷却水，只要改变冷却水的流量和流速就能有效控排出气体的温度，实现对涡轮排出气体的最终降温和控温。

通过上述三步降温措施不仅有效控涡轮增压器的涡轮壳、中间体和压壳的工作温度，而且能降低和控制涡轮壳最终排出气体的温度，从而对涡轮增压器的工作温度进行有效控制，使之降低到预控温度以下，确保涡轮增压器的防爆要求。

【附图说明】

图1为现有涡轮增压器的结构示意图；

图2为本实用新型的结构示意图；

图3为涡轮壳与水冷排气控温管拆开的结构示意图；

图4为断桥隔热结构的结构示意图；

图5为隔热罩的结构示意图；

图6为止口压环的结构示意图。

图中，1-涡轮壳；2-涡轮；3-涡轮轴；4-滑动轴承；5-中间体；6-扩压板；7-增压叶轮；8-压壳；9-断桥隔热结构；10-水冷排气控温管；11-涡流气道；12-外侧壁；13-冷却水道；91-弹性隔热圈；92-隔热罩；93-止口压环；94-隔热垫；921-固定环边；922-筒体；923-环形罩板；924-主轴孔；931-涡轮壳压合面；932-中间体压合面；933-隔热罩限位止口。

【具体实施方式】

下面结合附图说明本实用新型的具体实施方式：

实施例1：

一种低温防爆型涡轮增压器，包括涡轮壳1、涡轮2、涡轮轴3、滑动轴承4、中间体5、扩压板6、增压叶轮7和压壳8、断桥隔热结构9和水冷排气控温管10，涡轮2和增压叶轮7分别安装在涡轮轴3的两端，涡轮2位于涡轮壳1中，增压叶轮7位于压壳8中，涡轮轴3通过二只滑动轴承4安装在中间体5上，涡轮壳1通过断桥隔热结构9固定安装在中间体5的左侧，压壳8通过扩压板6固定安装在中间体5的右侧，中间体5上的润滑油路与两只滑动轴承4相通连，水冷排气控温管10与涡轮壳1的排气口密封连接，在涡轮壳1的涡流气道11的外侧壁12内沿涡流气道11设有冷却水道13，所述冷却水道13在涡轮壳1的轴向截面形状为波浪形，这样能增加冷却水道13的内表面积，即增大了水与涡轮壳的接触面积，提高散热性能，冷却水道13的进水口与压力水源相连，冷却水道13的出水口与冷却水池相连；所述断桥隔热结构包括弹性隔热圈91、隔热罩92和止口压环93，所述隔热罩92为带止口的环形罩，它由固定环边921、筒体922、环形罩板923和主轴孔924组成，固定环边921设置在筒体922的右端，环形罩板923设置在筒体922左端，主轴孔924设置在环形罩板923的中心位置，其孔径与涡轮轴3的对应轴径相对应，所述止口压环93由涡轮壳压合面931、中间体压合面932和隔热罩限位止口933组成，隔热罩限位止口933与固定环边921相对应，止口压环93通过隔热罩限位止口933套在隔热罩92的固定环边921上，所述止口压环93设置在固定环边921与涡轮壳1之间，弹性隔热圈91设置在固定环边921与中间体5之间。

实施例2：与实施例1不同之处在于冷却水道13的内表面形状，在本例中，所述冷却水道13在涡轮壳1的径向截面形状为波浪形，这样不仅能进一步增加水与涡轮壳的接触面积，还能降低水在冷却水道13的滞留时间，对涡轮壳的冷却降温效果更好。

Claims (4)

1.一种低温防爆型涡轮增压器，其特征是：包括涡轮壳(1)、涡轮(2)、涡轮轴(3)、滑动轴承(4)、中间体(5)、扩压板(6)、增压叶轮(7)和压壳(8)、断桥隔热结构(9)和水冷排气控温管(10)，涡轮(2)和增压叶轮(7)分别安装在涡轮轴(3)的两端，涡轮(2)位于涡轮壳(1)中，增压叶轮(7)位于压壳(8)中，涡轮轴(3)通过二只滑动轴承(4)安装在中间体(5)上，涡轮壳(1)通过断桥隔热结构(9)固定安装在中间体(5)的左侧，压壳(8)通过扩压板(6)固定安装在中间体(5)的右侧，中间体(5)上的润滑油路与两只滑动轴承(4)相通连，水冷排气控温管(10)与涡轮壳(1)的排气口密封连接，在涡轮壳(1)的涡流气道(11)的外侧壁(12)内设有冷却水道(13)，冷却水道(13)沿涡流气道(11)设置，冷却水道(13)的进水口与压力水源相连，冷却水道(13)的出水口与冷却水池相连。

2.根据权利要求1所述低温防爆型涡轮增压器，其特征是：所述冷却水道(13)在涡轮壳(1)的轴向截面形状为波浪形。

3.根据权利要求1所述低温防爆型涡轮增压器，其特征是：所述冷却水道(13)在涡轮壳(1)的径向截面形状为波浪形。

4.根据权利要求1所述低温防爆型涡轮增压器，其特征是：所述断桥隔热结构包括弹性隔热圈(91)、隔热罩(92)和止口压环(93)，所述隔热罩(92)为带止口的环形罩，它由固定环边(921)、筒体(922)、环形罩板(923)和主轴孔(924)组成，固定环边(921)设置在筒体(922)的右端，环形罩板(923)设置在筒体(922)左端，主轴孔(924)设置在环形罩板(923)的中心位置，其孔径与涡轮轴(3)的对应轴径相对应，所述止口压环(93)由涡轮壳压合面(931)、中间体压合面(932)和隔热罩限位止口(933)组成，隔热罩限位止口(933)与固定环边(921)相对应，止口压环(93)通过隔热罩限位止口(933)套在隔热罩(92)的固定环边(921)上，所述止口压环(93)设置在固定环边(921)与涡轮壳(1)之间，弹性隔热圈(91)设置在固定环边(921)与中间体(5)之间。