CN220646072U - 一种可变截面涡轮增压器结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及涡轮增压器技术领域，具体涉及一种可变截面涡轮增压器结构，包括主体、轴承壳、燃气进气壳、两个隔板、控制管、控制阀、喷嘴罩、喷嘴环和涡轮叶片轴；燃气进气壳为环形流道，并采用隔板将环形流道分为两部分，通过控制管将环形流道两部分连通起来；控制阀用于控制控制管的连通与否；本申请通过控制阀实现调节燃气进气壳流道截面积，从而实现在柴油机低负荷时调整燃气进气流道截面积，实现在柴油机低负荷时增加增压空气压力，降低柴油机燃料消耗，从而可以改善柴油机低负荷时涡轮增压器的性能，以提高柴油机燃油经济性。
Description
技术领域
本实用新型涉及涡轮增压器技术领域，尤其涉及一种可变截面涡轮增压器结构。
背景技术
近年来，随着全球航运向低速方向变化，即柴油机长期运行在低工况，由于增压器与柴油机匹配特性，在柴油机低负荷时，涡轮增压器效率较低，常常无法满足柴油机匹配需求。一种可变截面涡轮增压器可以优化柴油机低负荷时的工况性能，提高柴油机的燃油经济性，是增压器智能化发展的一种趋势。由于柴油机在低负荷运行时，柴油机排气能量不足，导致涡轮增压器无法正常工作。
因此亟需一种可变截面涡轮增压器用以改善柴油机低负荷时涡轮增压器的性能，以提高柴油机燃油经济性。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种可变截面涡轮增压器结构，可以改善柴油机低负荷时涡轮增压器的性能，以提高柴油机燃油经济性。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种可变截面涡轮增压器结构，包括主体、轴承壳、燃气进气壳、两个隔板、控制管、控制阀、喷嘴罩、喷嘴环和涡轮叶片轴；
所述轴承壳设置在所述主体上；所述燃气进气壳设置在所述主体一侧；两个所述隔板分别设置在所述燃气进气壳内侧；所述控制管连通设置在所述燃气进气壳上；所述控制阀设置在所述控制管上；所述喷嘴罩设置在所述燃气进气壳一侧；所述喷嘴环设置在所述燃气进气壳一侧；所述涡轮叶片轴设置在所述喷嘴罩内侧。
其中，所述控制管包括管体和两个连接法兰；所述管体具有安装凸台；两个所述连接法兰分别与所述管体固定连接，并分别位于所述管体一侧；所述连接法兰具有多个螺栓孔。
其中，所述控制阀包括阀杆、阀头和水冷电机；所述阀杆与所述安装凸台转动连接，并穿过所述安装凸台；所述阀头与所述阀杆固定连接，并位于所述管体内部；所述水冷电机设置在所述阀杆一侧；所述水冷电机的输出端与所述阀杆固定连接。
本实用新型的一种可变截面涡轮增压器结构，所述燃气进气壳为环形流道，并采用所述隔板将环形流道分为两部分，同时所述燃气进气壳上设计有凸台，用于安装所述控制管，凸台上设计有凸面法兰密封，以防止燃气从所述燃气进气壳与所述控制管连接处泄漏，通过所述控制管将环形流道两部分连通起来；所述控制阀用于控制所述控制管的连通与否；所述燃气进气壳设计为环形流道双层结构，所述燃气进气壳与所述喷嘴环配合处为完整环形流道，即气流始终以环形轴向通过所述喷嘴环，也即中间的所述隔板并未完全将燃气进气壳分为完全分割的两部分，这样设计是充分考虑均匀进气的重要作用，开口处的距离经过专门流体动力学仿真计算，确保非均匀的气流不会导致涡轮转子共振，同时确保涡轮转子运转不会偏斜，不会由于非均匀的进气导致转子轴向推力产生较大的径向分量，从而导致涡轮叶片与所述喷嘴罩碰擦；本申请通过所述控制阀实现调节所述燃气进气壳流道截面积，从而实现在柴油机低负荷时调整燃气进气流道截面积，实现在柴油机低负荷时增加增压空气压力，降低柴油机燃料消耗，从而可以改善柴油机低负荷时涡轮增压器的性能，以提高柴油机燃油经济性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本实用新型的一种可变截面涡轮增压器结构的结构示意图。
图2是本实用新型的燃气进气壳的结构示意图。
图3是图2沿A-A方向的剖视图。
图4是本实用新型的控制管的结构示意图。
图5是本实用新型的控制管的剖视图。
图6是本实用新型的控制阀的结构示意图。
图7是图6沿B-B方向的剖视图。
图8是控制阀开启时的燃气流动方向示意图。
图9是控制阀关闭时的燃气流动方向示意图。
1-主体、2-轴承壳、3-燃气进气壳、4-隔板、5-控制管、6-控制阀、7-喷嘴罩、8-喷嘴环、9-涡轮叶片轴、51-管体、52-连接法兰、61-阀杆、62-阀头、63-水冷电机、511-安装凸台、521-螺栓孔。
具体实施方式
请参阅图1-图9，其中，图1是本实用新型的一种可变截面涡轮增压器结构的结构示意图；图2是本实用新型的燃气进气壳的结构示意图；图3是图2沿A-A方向的剖视图；图4是本实用新型的控制管的结构示意图；图5是本实用新型的控制管的剖视图；图6是本实用新型的控制阀的结构示意图；图7是图6沿B-B方向的剖视图；图8是控制阀开启时的燃气流动方向示意图；图9是控制阀关闭时的燃气流动方向示意图。
本实用新型提供一种可变截面涡轮增压器结构：包括主体1、轴承壳2、燃气进气壳3、两个隔板4、控制管5、控制阀6、喷嘴罩7、喷嘴环8和涡轮叶片轴9；所述控制管5包括管体51和两个连接法兰52；所述管体51具有安装凸台511；所述连接法兰52具有多个螺栓孔521；所述控制阀6包括阀杆61、阀头62和水冷电机63。通过前述方案可以改善柴油机低负荷时涡轮增压器的性能，以提高柴油机燃油经济性。
针对本具体实施方式，所述轴承壳2设置在所述主体1上；所述燃气进气壳3设置在所述主体1一侧；两个所述隔板4分别设置在所述燃气进气壳3内侧；所述控制管5连通设置在所述燃气进气壳3上；所述控制阀6设置在所述控制管5上；所述喷嘴罩7设置在所述燃气进气壳3一侧；所述喷嘴环8设置在所述燃气进气壳3一侧；所述涡轮叶片轴9设置在所述喷嘴罩7内侧。所述燃气进气壳3为环形流道，并采用所述隔板4将环形流道分为两部分，同时所述燃气进气壳3上设计有凸台，用于安装所述控制管5，凸台上设计有凸面法兰密封，以防止燃气从所述燃气进气壳3与所述控制管5连接处泄漏，通过所述控制管5将环形流道两部分连通起来；所述控制阀6用于控制所述控制管5的连通与否；所述燃气进气壳3设计为环形流道双层结构，所述燃气进气壳3与所述喷嘴环8配合处为完整环形流道，即气流始终以环形轴向通过所述喷嘴环8，也即中间的所述隔板4并未完全将燃气进气壳3分为完全分割的两部分，这样设计是充分考虑均匀进气的重要作用，开口处的距离经过专门流体动力学仿真计算，确保非均匀的气流不会导致涡轮转子共振，同时确保涡轮转子运转不会偏斜，不会由于非均匀的进气导致转子轴向推力产生较大的径向分量，从而导致涡轮叶片与所述喷嘴罩7碰擦；本申请通过所述控制阀6实现调节所述燃气进气壳3流道截面积，从而实现在柴油机低负荷时调整燃气进气流道截面积，实现在柴油机低负荷时增加增压空气压力，降低柴油机燃料消耗，从而可以改善柴油机低负荷时涡轮增压器的性能，以提高柴油机燃油经济性。
其中，两个所述连接法兰52分别与所述管体51固定连接，并分别位于所述管体51一侧。所述管体51通过所述连接法兰52与所述燃气进气壳3连接在一起，在所述连接法兰52上有对应的所述螺栓孔521，用于安装螺栓，所述安装凸台511用于安装所述控制阀6，同样在所述安装凸台511上设计有凸面法兰密封结构，以防止燃气从所述控制阀6一侧泄漏。
其次，所述阀杆61与所述安装凸台511转动连接，并穿过所述安装凸台511；所述阀头62与所述阀杆61固定连接，并位于所述管体51内部；所述水冷电机63设置在所述阀杆61一侧；所述水冷电机63的输出端与所述阀杆61固定连接。所述水冷电机63固定安装在增压器之外的结构上，用于带动所述阀杆61转动，从而带动所述阀头62转动；所述水冷电机63由外部外壳、内部水冷管路和控制电机组成，通过冷却水对控制电机进行冷却，避免过热故障，提高所述控制阀6的可靠性，所述阀头62喷涂有耐热涂层，以降低所述阀头62热变形，提高可靠性，增压器长期运行在高负荷时们可以将所述控制阀6直接拆除，只需要在所述控制管5的所述安装凸台511上安装密封盖板即可，以防止增压器运行在高工况，所述燃气进气壳3传递的热负荷导致所述控制阀6电器原件过热受损。
本实用新型所述的一种可变截面涡轮增压器结构，柴油机启动时，由于柴油机排气能量较少，涡轮增压器效率较低，涡轮迟滞较为显著，此时完全将所述控制阀6关闭，减小所述燃气进气壳3通流面积，使得增压器快速提高转速，使增压器快速达到柴油机所需的压比，随着柴油机负荷不断的增大，所述控制阀6不断开启，直至在高负荷时所述控制阀6完全开启，整个所述燃气进气壳3流通面积达到最大。图8所示为所述控制阀6开启时燃气流向示意图，燃气从进气口进入口一部分直接流向所述喷嘴环8，另一部分通过所述控制管5，流向所述燃气进气壳3另一半流道，流向所述喷嘴环8。图9所示为所述控制阀6关闭时燃气流向示意图，燃气从进气口进入，由于所述控制阀6全关，燃气大量从环形流道下部进入所述喷嘴环8，部分燃气在所述喷嘴环8入口前方进入上部流道进入所述喷嘴环8，即无论所述控制阀6开启还是关闭，燃气均能环形进气。
以上所揭露的仅为本申请一种或多种较佳实施例而已，不能以此来限定本申请之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本申请权利要求所作的等同变化，仍属于本申请所涵盖的范围。
Claims (3)
1.一种可变截面涡轮增压器结构，其特征在于，
包括主体、轴承壳、燃气进气壳、两个隔板、控制管、控制阀、喷嘴罩、喷嘴环和涡轮叶片轴；
所述轴承壳设置在所述主体上；所述燃气进气壳设置在所述主体一侧；两个所述隔板分别设置在所述燃气进气壳内侧；所述控制管连通设置在所述燃气进气壳上；所述控制阀设置在所述控制管上；所述喷嘴罩设置在所述燃气进气壳一侧；所述喷嘴环设置在所述燃气进气壳一侧；所述涡轮叶片轴设置在所述喷嘴罩内侧。
2.如权利要求1所述的一种可变截面涡轮增压器结构，其特征在于，
所述控制管包括管体和两个连接法兰；所述管体具有安装凸台；两个所述连接法兰分别与所述管体固定连接，并分别位于所述管体一侧；所述连接法兰具有多个螺栓孔。
3.如权利要求2所述的一种可变截面涡轮增压器结构，其特征在于，
所述控制阀包括阀杆、阀头和水冷电机；所述阀杆与所述安装凸台转动连接，并穿过所述安装凸台；所述阀头与所述阀杆固定连接，并位于所述管体内部；所述水冷电机设置在所述阀杆一侧；所述水冷电机的输出端与所述阀杆固定连接。
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