CN216198450U

CN216198450U - 一种涡轮壳及涡轮增压器

Info

Publication number: CN216198450U
Application number: CN202122302132.8U
Authority: CN
Inventors: 王新校; 吕顺
Original assignee: Weichai Power Co Ltd
Current assignee: Weichai Power Co Ltd
Priority date: 2021-09-23
Filing date: 2021-09-23
Publication date: 2022-04-05
Anticipated expiration: 2031-09-23

Abstract

本实用新型涉及涡轮增压器技术领域，具体公开了一种涡轮壳及涡轮增压器，涡轮壳具有做功流道、连通流道、放气流道、隔断、汇合流道和扩压器。其中，做功流道的入口用于通入废气；连通流道分别连通做功流道和放气流道，连通流道内用于容置放气阀；隔断用于隔离做功流道和放气流道，在放气工况下，放气通道中的气流不会影响做功通道，保证做功通道中的流场稳定，进而保证涡轮效率；汇合流道分别与做功流道的出口以及放气流道的出口连通，且沿汇合流道内气体的流动方向，放气流道的出口位于做功流道的出口的下游；扩压器设置于做功流道的出口，通过扩压器可降低涡轮出口处的背压，提升整体的涡轮效率。

Description

一种涡轮壳及涡轮增压器

技术领域

本实用新型涉及涡轮增压器技术领域，尤其涉及一种涡轮壳及涡轮增压器。

背景技术

涡轮增压器通常用于增压的柴油机，通过发动机排放的废气驱动涡轮增压器的涡轮机工作，进而通过压气机将一部分废气送回发动机气缸参与燃烧。

涡轮增压器的涡轮壳通常设置有放气流道和做功流道，其中，废气通过做功流道进入至涡轮机并参与做功后输送至涡轮出口，废气通过放气流道直接输送至涡轮出口处，两者汇合后排放至尾气管道。通过放气阀开度可控制进入放气流道中的废气量，可对放气、涡轮效率进行调节。现有技术中，放气流道部分集成到做功流道内，且放气流道与做功流道的出口连成一体，这就导致在非放气工况下，放气流道增加了做功流道的体积，放气流道流体腔会干扰做功流道的流场，从而引起涡轮效率下降；在放气工况下，放气流道内的高压废气直接进入涡轮后，会导致涡轮出口的背压升高，从而造成涡轮效率下降。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种涡轮壳及涡轮增压器，以降低放气流道对做功流道流场的影响，并可提升放气工况下涡轮效率。

一方面，本实用新型提供一种涡轮壳，该涡轮壳具有：

做功流道，所述做功流道的入口用于通入废气；

连通流道，所述连通流道的入口连通所述做功流道，所述连通流道内用于容置放气阀；

放气流道，所述放气流道的入口与所述连通流道的出口连通；

隔断，用于隔离所述做功流道和所述放气流道；

汇合流道，分别与所述做功流道的出口以及所述放气流道的出口连通，且沿所述汇合流道内气体的流动方向，所述放气流道的出口位于所述做功流道的出口的下游；

扩压器，设置于所述做功流道的出口，且所述扩压器的扩压面积比大于1且不大于5。

作为涡轮壳的优选技术方案，所述涡轮壳用于容置半径为R的涡轮，且所述涡轮设置于所述做功流道的路径上；

所述连通流道的直径为D₁，0.1R≤D₁≤R。

作为涡轮壳的优选技术方案，所述做功流道的入口与所述连通流道之间的最小间距为L₁，0.05R≤L₁≤1.5R。

作为涡轮壳的优选技术方案，所述连通流道的长度为L₂，0.1R≤L₂≤1.3R。

作为涡轮壳的优选技术方案，所述放气流道包括与所述连通流道连通的第一段，以及与所述汇合流道连通的第二段，所述第一段的宽度为L₃，0.3R≤L₃≤1.5R。

作为涡轮壳的优选技术方案，所述第二段的孔径逐渐缩小且呈角度为α的楔形，3°≤α＜90°。

作为涡轮壳的优选技术方案，所述放气流道呈弧线形，所述放气流道绕过的角度为β，90°≤β≤200°。

作为涡轮壳的优选技术方案，所述连通流道与所述做功流道之间的夹角为θ，80°≤θ≤150°。

作为涡轮壳的优选技术方案，所述连通流道与所述放气流道之间的夹角为μ，20°≤μ≤100°。

另一方面，本实用新型提供一种涡轮增压器，包括上述任一方案中的涡轮壳。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供一种涡轮壳及涡轮增压器，涡轮壳具有做功流道、连通流道、放气流道、隔断、汇合流道和扩压器。其中，做功流道的入口用于通入废气；连通流道的入口连通做功流道，连通流道内用于容置放气阀；放气流道的入口与连通流道的出口连通；隔断用于隔离做功流道和放气流道，从而做功通道和放气通道两者相对独立，在放气工况下，放气通道中的气流不会影响做功通道，保证做功通道中的流场稳定，进而保证涡轮效率；汇合流道分别与做功流道的出口以及放气流道的出口连通，且沿汇合流道内气体的流动方向，放气流道的出口位于做功流道的出口的下游；扩压器设置于做功流道的出口。通过扩压器可降低涡轮出口的背压，可提升涡轮效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例中涡轮壳的结构示意图一；

图2为本实用新型实施例中涡轮壳的结构示意图二；

图3为本实用新型实施例中涡轮壳的结构示意图三；

图4为本实用新型实施例中涡轮壳的结构示意图四；

图5为本实用新型实施例中涡轮壳的结构示意图五；

图6为本实用新型实施例中涡轮壳的结构示意图六。

图中：

1、做功流道；2、连通流道；3、放气流道；31、第一段；32、第二段；4、隔断；5、汇合流道；6、放气阀；7、涡轮。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实施例提供一种涡轮增压器，涡轮增压器包括涡轮壳，涡轮壳内设有涡轮7。

如图1～6所示，该涡轮壳内具有做功流道1。其中，做功流道1的入口用于通入发动机燃烧后生成的废气，涡轮7设置于做功流道1的路径上，废气进入涡轮7后可驱动涡轮7转动，进而涡轮7带动增压器压缩废气，以使废气进入发动机重新燃烧。

该涡轮壳内还具有连通流道2和放气流道3，连通流道2的入口连通做功流道1，放气流道3的入口与连通流道2的出口连通，连通流道2内用于容置放气阀6，通过放气阀6可控制连通流道2的开度，进而控制废气是否由做功流道1旁通至连通流道2，并且还可控制废气通过连通通道进入至放气通道中的流量。其中，当放气阀6打开时，处于放气工况，当放气阀6关闭时，处于非放气工况。

该涡轮壳内还具有隔断4，隔断4用于将做功通道和放气通道分隔开，从而做功通道和放气通道两者相对独立，在放气工况下，放气通道中的气流不会影响做功通道，保证做功通道中的流场稳定，进而保证涡轮效率。

该涡轮壳内还具有汇合流道5，做功流道1的出口以及放气流道3的出口分别与汇合通道连通，并且沿汇合流道5内气体的流动方向，放气流道3的出口位于做功流道1的出口的下游。由于做功通道内气体做功后气压将会降低，从而在处于放气工况时，做功通道出口处的气压要小于放气流道3出口处的气压，这容易导致做功通道出口处的背压升高，进而影响涡轮效率。对此，本实施例中，做功流道1的出口处设置有扩压器，通过扩压器可降低涡轮出口的背压，进而改善上述状况，保证涡轮效率不受影响。

本实施例中，扩压器的扩压面积比为AR，1＜AR≤5。其中，扩压器的扩压面积比为扩压器的出口面积和扩压器的进口面积之间的比值。

具体地，如图1所示，涡轮壳的做功流道1中设置有半径为R的涡轮7，连通流道2的直径为D₁，0.1R≤D₁≤R。例如，D₁的取值可以为0.1R、0.2R、0.3R、0.4R、0.5R、0.6R、0.7R、0.8R、0.9R或1R等。

如图1所示，做功流道1的入口与连通流道2之间的最小间距为L₁，0.05R≤L₁≤1.5R。例如，L₁的取值可以为0.05R、0.1R、0.15R、0.2R、0.25R、0.3R、0.35R、0.4R、0.55R、0.5R、0.55R、0.6R、0.65R、0.7R、0.75R、0.8R、0.85R、0.9R、0.95R、1R、1.05R、1.1R、1.15R、1.2R、1.25R、1.3R、1.35R、1.4R、1.45R或者1.5R等。

如图2所示，连通流道2的长度为L₂，0.1R≤L₂≤1.3R。具体地，L₂的取值可以为0.1R、0.2R、0.3R、0.4R、0.5R、0.6R、0.7R、0.8R、0.9R、1R、1.1R、1.2R或1.3R等。

如图3所示，放气流道3包括与连通流道2连通的第一段31，以及与汇合流道5连通的第二段32，第一段31的宽度为L₃，0.3R≤L₃≤1.5R。具体地，L₃的取值可以为0.3R、0.4R、0.5R、0.6R、0.7R、0.8R、0.9R、1R、1.1R、1.2R、1.3R、1.4R或1.5R等。

如图3所示，放气流道3出口段收缩段长度为L₄，0.1R≤L₄≤1.5R，具体地，L₄的取值可以为0.1R、0.2R、0.3R、0.4R、0.5R、0.6R、0.7R、0.8R、0.9R、1R、1.1R、1.2R、1.3R、1.4R或1.5R等。

如图4所示，第二段32的孔径逐渐缩小且呈角度为α的楔形，3°≤α＜90°。具体地，α的取值可以为3°、4°、5°、6°、7°、8°、9°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°、85°或89°等。

如图4所示，连通流道2与做功流道1之间的夹角为θ，80°≤θ≤150°。具体地，θ的取值可以为80°、90°、100°、110°、120°、130°、140°、或150°等。

如图4所示，连通流道2与放气流道3之间的夹角为μ，20°≤μ≤100°。具体地，μ的取值可以为20°、25°、30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°、85°、90°、95°或100°等。

如图5所示，放气流道3呈弧线形，放气流道3绕过的角度为β，90°≤β≤200°。具体地，β的取值可以为90°、100°、110°、120°、130°、140°、150°、160°、170°、180°、190°或200°等。

如图5所示，放气流道3与增压器轴线的距离D₂，1.05R≤D₂≤2.3R。具体地，D₂的取值可以为1.05R、1.1R、1.15R、1.2R、1.25R、1.3R、1.35R、1.4R、1.55R、1.5R、1.55R、1.6R、1.65R、1.7R、1.75R、1.8R、1.85R、1.9R、1.95R、2R、2.05R、2.1R、2.15R、2.2R、2.25R或者2.3R等。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种涡轮壳，其特征在于，所述涡轮壳具有：

做功流道(1)，所述做功流道(1)的入口用于通入废气；

连通流道(2)，所述连通流道(2)的入口连通所述做功流道(1)，所述连通流道(2)内用于容置放气阀(6)；

放气流道(3)，所述放气流道(3)的入口与所述连通流道(2)的出口连通；

隔断(4)，用于隔离所述做功流道(1)和所述放气流道(3)；

汇合流道(5)，分别与所述做功流道(1)的出口以及所述放气流道(3)的出口连通，且沿所述汇合流道(5)内气体的流动方向，所述放气流道(3)的出口位于所述做功流道(1)的出口的下游；

扩压器，设置于所述做功流道(1)的出口，且所述扩压器的扩压面积比大于1且不大于5。

2.根据权利要求1所述的涡轮壳，其特征在于，所述涡轮壳用于容置半径为R的涡轮(7)，且所述涡轮(7)设置于所述做功流道(1)的路径上；

所述连通流道(2)的直径为D₁，0.1R≤D₁≤R。

3.根据权利要求2所述的涡轮壳，其特征在于，所述做功流道(1)的入口与所述连通流道(2)之间的最小间距为L₁，0.05R≤L₁≤1.5R。

4.根据权利要求2所述的涡轮壳，其特征在于，所述连通流道(2)的长度为L₂，0.1R≤L₂≤1.3R。

5.根据权利要求2所述的涡轮壳，其特征在于，所述放气流道(3)包括与所述连通流道(2)连通的第一段(31)，以及与所述汇合流道(5)连通的第二段(32)，所述第一段(31)的宽度为L₃，0.3R≤L₃≤1.5R。

6.根据权利要求5所述的涡轮壳，其特征在于，所述第二段(32)的孔径逐渐缩小且呈角度为α的楔形，3°≤α＜90°。

7.根据权利要求1-6任一项所述的涡轮壳，其特征在于，所述放气流道(3)呈弧线形，所述放气流道(3)绕过的角度为β，90°≤β≤200°。

8.根据权利要求1-6任一项所述的涡轮壳，其特征在于，所述连通流道(2)与所述做功流道(1)之间的夹角为θ，80°≤θ≤150°。

9.根据权利要求1-6任一项所述的涡轮壳，其特征在于，所述连通流道(2)与所述放气流道(3)之间的夹角为μ，20°≤μ≤100°。

10.一种涡轮增压器，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的涡轮壳。