專利名稱：一種溫度場梯度降溫式渦輪增壓器的制作方法
一種溫度場梯度降溫式渦輪增壓器
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種渦輪增壓器，尤其涉及排氣式渦輪增壓器。
背景技術(shù)：
排氣式渦輪增壓器是利用內(nèi)燃機(jī)排出的壓力高溫廢氣作為動(dòng)力源，內(nèi)燃機(jī)排出的高溫壓力廢氣引入渦輪增壓器中的渦輪機(jī)，利用廢氣所含有的能量推動(dòng)渦輪機(jī)中的渦輪旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，同時(shí)帶動(dòng)與之同軸的壓 氣機(jī)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由壓氣機(jī)將吸入空氣進(jìn)行縮壓升壓后輸送柴油機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)，向內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)充入高密度空氣，可以提高每次燃油噴射量，既可以提高同型號內(nèi)燃機(jī)的輸出功率，也能提高顯著改善內(nèi)燃機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，促使燃油充分燃燒，提高內(nèi)燃機(jī)的熱效率，降低燃油消耗率，減少有害氣體排放，降低噪聲，因此，車用和船用內(nèi)燃機(jī)都需要匹配渦輪增壓器，增壓供氧是內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展方向。目前使用最普遍的渦輪增壓器是排氣式渦輪增壓器，如圖I所示，包括渦輪殼I、渦輪2、渦輪軸3、滑動(dòng)軸承4、中間體5、擴(kuò)壓板6、增壓葉輪7和壓殼8，渦輪2和增壓葉輪7分別安裝在渦輪軸3的兩端，渦輪2位于渦輪殼I中，增壓葉輪7位于壓殼8中，渦輪軸3通過二只滑動(dòng)軸承4安裝在中間體5上，渦輪殼I固定安裝在中間體5的左側(cè)，二者之間設(shè)有擋熱板9，擴(kuò)壓板6的左側(cè)與中間體5密封地連接成一體，擴(kuò)壓板6的右側(cè)與壓殼8密封連接成一體，中間體5上的潤滑油路與兩只滑動(dòng)軸承4相通連，兩只滑動(dòng)軸承4由帶壓潤滑油進(jìn)行潤滑和冷卻。在滑動(dòng)軸承4的周向均勻地設(shè)有進(jìn)油孔，便于潤滑油能進(jìn)入渦輪軸3與滑動(dòng)軸承4的接觸面，滿足充分潤滑和冷卻要求。在現(xiàn)有的排氣式渦輪增壓器中，整機(jī)的溫度場并不合理，渦輪機(jī)的渦輪殼I與內(nèi)燃機(jī)排出的高溫廢氣從渦輪殼I的進(jìn)氣口 11送入漸變渦輪氣道12中，依靠渦輪殼進(jìn)氣口11和廢氣出口 13之間的溫度差和壓力差，推動(dòng)渦輪2高速轉(zhuǎn)動(dòng)，而與渦輪2同軸的增壓葉輪 在渦輪2的驅(qū)動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，將空氣從壓氣機(jī)的空氣入口吸進(jìn)，經(jīng)增壓葉輪7和增壓漸變氣道壓縮后形成壓縮空氣，然后輸送到內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)，滿足內(nèi)燃機(jī)氣缸中燃料的充分燃燒。根據(jù)排氣式渦輪增壓器的工作原理，渦輪機(jī)要求較高的溫度場，而壓氣機(jī)則要求較低的溫度場，渦輪增壓器整機(jī)溫度場梯度將直接影響到渦輪增壓器增壓效果的進(jìn)一步提高，申請人經(jīng)長期的試驗(yàn)實(shí)踐和分析，現(xiàn)有排氣式渦輪增壓器的中間體結(jié)構(gòu)不合理，第一，在與渦輪殼連接端設(shè)置了過大冷卻空腔，尤其是靠近進(jìn)氣口 11處設(shè)置了冷卻腔，過早地降低了進(jìn)氣口的溫度不利于渦輪殼進(jìn)氣口 11和廢氣出口 13之間的溫度差和壓力差的形成，實(shí)際上降低了渦輪機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率，中間體靠近壓氣機(jī)一側(cè)冷卻空腔太小，導(dǎo)致壓氣機(jī)溫度難以下降，不利于壓縮空氣壓力的提高，不利于整機(jī)溫度場梯度的形成。第二，兩個(gè)滑動(dòng)軸承的溫度場不同，溫差過大，因熱變形量不同導(dǎo)致兩個(gè)滑動(dòng)軸承與渦輪軸之間的配合間隙一端緊，另一端松，不利于渦輪增壓器的轉(zhuǎn)子部件的平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，影響渦輪增壓器增壓效果的提聞。

發(fā)明內(nèi)容
為了進(jìn)一步提高渦輪增壓器的增壓效果，本發(fā)明的目的是提供一種溫度場梯度降溫式渦輪增壓器。本發(fā)明采取的技術(shù)方案是一種溫度場梯度降溫式渦輪增壓器，包括渦輪殼、渦輪、渦輪軸、滑動(dòng)軸承、中間體、擴(kuò)壓板、增壓葉輪和壓殼，渦輪和增壓葉輪分別安裝在渦輪軸的兩端，渦輪位于渦輪殼中，增壓葉輪位于壓殼中，渦輪軸通過二只滑動(dòng)軸承安裝在中間體上，渦輪殼固定安裝在中間體的左側(cè)，二者之間設(shè)有擋熱板，擴(kuò)壓板的左側(cè)與中間體密封地連接成一體，擴(kuò)壓板的右側(cè)與壓殼密封連接成一體，中間體上的潤滑油路與兩只滑動(dòng)軸承相通連，其特征是所述中間體包括左側(cè)端面、左連接止口、左軸承座、右軸承座、進(jìn)油螺孔、軸承孔、右連接止口、初級冷卻道、周向?qū)峤?、水平?dǎo)熱筋、梯度冷卻腔、右上冷卻腔、右下冷卻腔、水平油道和支路油道，支路油道一端與水平油道相通，另一端與軸承孔相通，水平油道與進(jìn)油螺孔相通連，初級冷卻道設(shè)置在左軸承座與左側(cè)端面之間，梯度冷卻腔和右上冷卻腔均設(shè)置在水平油道的上方，且分別位于進(jìn)油螺孔的兩側(cè)，初級冷卻道四周壁的最小厚度為8 10毫米，右上冷卻腔和右下冷卻腔的四周最小壁厚為51毫米，初級冷卻道、梯度冷卻腔、右上冷卻腔和右 下冷卻腔相互通連，在左軸承座的下端設(shè)有周向?qū)峤?，在左軸承座和右軸承座的下端設(shè)有水平導(dǎo)熱筋。由于對中間體上的初級冷卻道進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，使初級冷卻道處于下半圓的冷卻容腔小于上半端的冷卻容腔，同時(shí)在左軸承座的下方增設(shè)了周向?qū)峤?，在左軸承座的上方增設(shè)了梯度冷卻腔和右上冷卻腔，并確保初級冷卻道、梯度冷卻腔、右上冷卻腔都與右下冷卻腔相通連，這種結(jié)構(gòu)能使中間體形成左高右低的梯度溫度場，使渦輪殼的進(jìn)氣口及下半圓的區(qū)域處于高溫場，使渦輪機(jī)的漸變渦輪氣道及廢氣出口處于相對低的溫度場，增大高溫進(jìn)氣口和廢氣出口之間的溫度差和壓力差，在同等高溫排氣條件下，提高了渦輪機(jī)的輸出功率，能進(jìn)一步提壓氣體的空氣壓縮比，從而提高了渦輪增壓器的壓力性能。中間體靠近壓氣機(jī)端的溫度降低更利于壓縮機(jī)空氣壓縮比的提高，提高了輸出壓縮空氣的氧氣密度，提高了渦輪增壓器的增壓增氧性能。

圖I為現(xiàn)有渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)示圖；圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，I-渦輪殼；2-渦輪；3_渦輪軸；4_滑動(dòng)軸承；5_中間體；6_擴(kuò)壓板；7-增壓葉輪；8-壓殼；9-擋熱板；11-進(jìn)氣口 ；12-漸變渦輪氣道；13-廢氣出口 ；51_左側(cè)端面；52-左連接止口 ；53_左軸承座；54_右軸承座；55_進(jìn)油螺孔；56_軸承孔；57_右連接止口 ；58_初級冷卻道；59_周向?qū)峤睿?0_水平導(dǎo)熱筋；61_梯度冷卻腔；62_右上冷卻腔；63-右下冷卻腔；64_水平油道；65_支路油道。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合

本發(fā)明的
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :一種溫度場梯度降溫式渦輪增壓器，如圖I所示，它包括渦輪殼I、渦輪
2、渦輪軸3、滑動(dòng)軸承4、中間體5、擴(kuò)壓板6、增壓葉輪7和壓殼8，渦輪2和增壓葉輪7分別安裝在渦輪軸3的兩端，渦輪2位于渦輪殼I中，增壓葉輪7位于壓殼8中，渦輪軸3通過二只滑動(dòng)軸承4安裝在中間體5上，渦輪殼I固定安裝在中間體5的左側(cè)，二者之間設(shè)有擋熱板9,擴(kuò)壓板6的左側(cè)與中間體5密封地連接成一體,擴(kuò)壓板6的右側(cè)與壓殼8密封連接成一體，中間體5上的潤滑油路與兩只滑動(dòng)軸承4相通連；所述中間體5如圖2所示，包括左側(cè)端面51、左連接止口 52、左軸承座53、右軸承座54、進(jìn)油螺孔55、軸承孔56、右連接止口 57、初級冷卻道58、周向?qū)峤?9、水平導(dǎo)熱筋60、梯度冷卻腔61、右上冷卻腔62、右下冷卻腔63、水平油道64和支路油道65，支路油道65 —端與水平油道64相通，另一端與 軸承孔56相通，水平油道64與進(jìn)油螺孔55相通連，初級冷卻道58設(shè)置在左軸承座53與左側(cè)端面51之間，梯度冷卻腔61和右上冷卻腔62均設(shè)置在水平油道64的上方，且分別位于進(jìn)油螺孔55的兩側(cè)，初級冷卻道58四周壁的最小厚度為8 10毫米，右上冷卻腔62和右下冷卻腔63的四周最小壁厚為5 8毫米，初級冷卻道58、梯度冷卻腔61、右上冷卻腔62和右下冷卻腔63相互通連，在左軸承座53的下端設(shè)有周向?qū)峤?9，在左軸承座53和右軸承座54的下端設(shè)有水平導(dǎo)熱筋60。
權(quán)利要求
1.一種溫度場梯度降溫式渦輪增壓器，包括渦輪殼(I)、渦輪(2)、渦輪軸(3)、滑動(dòng)軸承(4)、中間體(5)、擴(kuò)壓板(6)、增壓葉輪(7)和壓殼(8)，渦輪(2)和增壓葉輪(7)分別安裝在渦輪軸(3)的兩端，渦輪(2)位于渦輪殼(I)中，增壓葉輪(7)位于壓殼(8)中，渦輪軸(3)通過二只滑動(dòng)軸承(4)安裝在中間體(5)上，渦輪殼(I)固定安裝在中間體(5)的左側(cè)，二者之間設(shè)有擋熱板(9)，擴(kuò)壓板(6)的左側(cè)與中間體(5)密封地連接成一體，擴(kuò)壓板(6)的右側(cè)與壓殼(8)密封連接成一體，中間體(5)上的潤滑油路與兩只滑動(dòng)軸承(4)相通連，其特征是所述中間體(5)包括左側(cè)端面(51)、左連接止口( 52)、左軸承座(53)、右軸承座(54)、進(jìn)油螺孔(55)、軸承孔(56)、右連接止口(57)、初級冷卻道(58)、周向?qū)峤?59)、水平導(dǎo)熱筋(60)、梯度冷卻腔(61)、右上冷卻腔(62)、右下冷卻腔(63)、水平油道(64)和支路油道(65)，支路油道(65) —端與水平油道(64)相通，另一端與軸承孔(56)相通，水平油道(64)與進(jìn)油螺孔(55)相通連，初級冷卻道(58)設(shè)置在左軸承座(53)與左側(cè)端面(51)之間，梯度冷卻腔(61)和右上冷卻腔(62)均設(shè)置在水平油道(64)的上方，且分別位于進(jìn)油螺孔(55)的兩側(cè)，初級冷卻道(58)四周壁的最小厚度為8 10毫米，右上冷卻腔(62)和右 下冷卻腔(63)的四周最小壁厚為5 8毫米，初級冷卻道(58)、梯度冷卻腔(61)、右上冷卻腔(62)和右下冷卻腔(63)相互通連，在左軸承座(53)的下端設(shè)有周向?qū)峤?59)，在左軸承座(53 )和右軸承座(54 )的下端設(shè)有水平導(dǎo)熱筋(60 )。
全文摘要
一種溫度場梯度降溫式渦輪增壓器，其中間體包括左側(cè)端面、左軸承座、右軸承座、進(jìn)油螺孔、初級冷卻道、周向?qū)峤?、水平?dǎo)熱筋、梯度冷卻腔、右上冷卻腔和右下冷卻腔，初級冷卻腔設(shè)置在左軸承座與左側(cè)端面之間，梯度冷卻腔和右上冷卻腔均設(shè)置在水平油道的上方，位于進(jìn)油螺孔的兩側(cè)，初級冷卻腔四周壁的最小厚度為8~10毫米，右上冷卻腔和右下冷卻腔的四周最小壁厚為5~8毫米，初級冷卻道、梯度冷卻腔、右上冷卻腔和右下冷卻腔相互通連，在左軸承座的下端設(shè)有周向?qū)峤睿趦奢S承座的下端設(shè)有水平導(dǎo)熱筋。這種結(jié)構(gòu)能使中間體形成左高右低的梯度溫度場，提高了渦輪機(jī)的輸出功率和壓氣體的空氣壓縮比，提高了渦輪增壓器的增壓增氧性能。
文檔編號F02B39/00GK102852569SQ20121031032
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月28日
發(fā)明者湯俊, 韓青, 曹紅艷, 胡兵, 陸仁杰 申請人:常州市索特動(dòng)力工程有限公司