蝸殼出口結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于渦輪增壓器技術(shù)領(lǐng)域，涉及渦輪增壓器蝸殼和渦葉輪組件，具體地說是一種蝸殼出口結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，渦輪增壓器是用于在大氣壓以上的壓力(增壓)下將空氣供應(yīng)給內(nèi)燃機的吸入口設(shè)備。普通渦輪增壓器包括了廢氣驅(qū)動的渦輪機葉輪(渦葉輪)和渦輪機殼體(蝸殼)。所述廢氣驅(qū)動的渦輪機葉輪安裝在渦輪機殼體內(nèi)的可旋轉(zhuǎn)軸上，所述渦輪機殼體連接在發(fā)動機出口總管的下游。廢氣驅(qū)動渦葉輪旋轉(zhuǎn)帶動壓縮機殼體內(nèi)安裝在軸的另一端上的壓縮機葉輪旋轉(zhuǎn)。壓縮機葉輪將壓縮空氣輸送到發(fā)動機吸入總管。
[0003]在普通渦輪增壓器中，渦輪級包括渦輪室和渦葉輪，渦葉輪安裝在渦輪室內(nèi)。環(huán)狀入口通路限定在面對的徑向壁之間，所述面對的徑向壁布置在渦輪室的周圍。入口蝸殼布置在入口通路周圍，出口通路從渦輪室延伸。這些通路和室連通，以使得允許進入入口室的加壓廢氣經(jīng)由渦葉輪通過入口通路流動到出口通路，并使渦葉輪旋轉(zhuǎn)。還有已知的是通過在入口通路內(nèi)設(shè)置葉片(稱為噴嘴葉片)以偏轉(zhuǎn)流動通過入口通路的氣體朝向渦葉輪旋轉(zhuǎn)方向而提高渦輪機性能。一般評判渦輪機性能會用到質(zhì)量流量，膨脹比和效率三個參數(shù)。
[0004]所述渦輪機質(zhì)量流量是指單位時間內(nèi)流經(jīng)渦輪機氣體的質(zhì)量，所述膨脹比是指渦輪機入口氣體的絕對總壓比上渦輪機出口氣體絕對靜壓，所述效率是指氣體通過渦輪級對渦葉輪實際做的功相對于氣體在渦輪級按壓比等熵膨脹對外所做的功中“總壓”到“靜壓”的那部分能量的比值。
[0005]質(zhì)量流量的高低代表著進去發(fā)動機氣體流量的大小，而渦輪機的效率的高低直接影響油耗的高低。眾所周知，蝸殼流道和渦葉輪的大小與結(jié)構(gòu)直接影響渦輪機質(zhì)量流量與效率的高低。一般而言，大尺寸的渦輪增壓器多用來匹配流量要求高，排量大的發(fā)動機，而小尺寸的渦輪增壓器更多的用在排量較小的發(fā)動機上。另外蝸殼流道通路和渦葉輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計上也會影響渦輪機流量和效率。
[0006]在一些增壓器與發(fā)動機匹配方案中，如果基于現(xiàn)有匹配方案的渦輪增壓器，希望再提高增壓器的質(zhì)量流量，要么采用大尺寸的蝸殼、渦葉輪，要么改變現(xiàn)有產(chǎn)品的設(shè)計。采用大尺寸的渦輪增壓器固然可以得到更高的質(zhì)量流量但是需要和發(fā)動機進行重新標定，成本高時間長，另外在低流量所表現(xiàn)的性能特點也是未知數(shù)。改變現(xiàn)有產(chǎn)品設(shè)計，比如重新設(shè)計渦輪機或者渦葉輪，兩種設(shè)計或許可以快速達到提高流量的目的但是對于效率和其他工況并沒有直觀可靠的控制方法，并且開發(fā)周期長，成本高。還有就是對于現(xiàn)有產(chǎn)品進行局部低成本優(yōu)化，是通過改變產(chǎn)品局部結(jié)構(gòu)特征來達到改變流量或者效率的方法，但目前還沒有快捷簡單的提高質(zhì)量流量并能夠維持近似相等效率的優(yōu)化方案。
[0007]在現(xiàn)有渦輪增壓器應(yīng)用方面，與渦葉輪貼合的蝸殼出口通常是圓柱形出口，內(nèi)壁面與中心軸平行，內(nèi)徑大小固定。這個平行的蝸殼出口內(nèi)徑大小與渦葉輪頁頂和對應(yīng)蝸殼上切割的型線有關(guān)。當蝸殼與渦葉輪型線固定時，這個與渦葉輪貼合的出口大小也就一定，通常每種型線的蝸殼對應(yīng)的流量和效率是固定的。當變換型線或者渦葉輪，殼子都可以改變渦輪機的質(zhì)量流量和效率。但這些方案不確定因素較多，流量和效率很難同時滿足要求，需要花費大量的時間和成本去驗證，另外牽涉到零件的更換，而零件的更換有時候會影響到整機的連接和裝配。另外改變蝸殼內(nèi)壁面與渦葉輪之間的間隙也就是蝸殼型線與渦葉輪型線之間的間隙來改變質(zhì)量流量，增大間隙可以增大渦葉輪與蝸殼之間的泄漏量但是會明顯降低渦輪機的效率，對于兼顧流量和效率的匹配，并不是一個很好的方法。減小間隙對提高效率有幫助但不會增加流量，目前大多數(shù)常規(guī)渦輪增壓器的蝸殼與渦葉輪型線之間的間隙都在Imm以內(nèi)的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、巧妙、合理的蝸殼出口結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以有效提高蝸殼流量并且保持效率接近基礎(chǔ)的渦輪機效率或使得兩者之間的差異性在較小的范圍以內(nèi)(可以達到土 1%公差以內(nèi))。
[0009]按照本實用新型提供的技術(shù)方案:一種蝸殼出口結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括蝸殼，在蝸殼內(nèi)腔中轉(zhuǎn)動設(shè)置有渦葉輪，在蝸殼的殼體上設(shè)置有蝸殼出口，渦葉輪的葉片前緣置于蝸殼出口中，所述蝸殼出口內(nèi)壁形成非等內(nèi)徑壁面輪廓。
[0010]作為本實用新型的進一步改進，所述非等內(nèi)徑壁面輪廓外口大、內(nèi)口小。
[0011]作為本實用新型的進一步改進，所述非等內(nèi)徑壁面輪廓的外口與內(nèi)口之間平滑過渡連接，且非等內(nèi)徑壁面輪廓與渦輪機中心軸之間形成夾角，所述夾角為0° ~15°。
[0012]作為本實用新型的進一步改進，所述非等內(nèi)徑壁面輪廓的外口與內(nèi)口之間設(shè)置有若干個呈階梯狀布置的凸臺。
[0013]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點在于:本實用新型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單，只需要基于現(xiàn)有產(chǎn)品切削加工一次即可，不牽涉到新模具的開發(fā)，生產(chǎn)成本較低，生產(chǎn)時間短。性能變化趨勢穩(wěn)定，流量與出口形狀變化近似為線性關(guān)系，容易控制。相對于簡單的增大蝸殼與渦葉輪型線之間間隙的等內(nèi)徑出口，本實用新型可以保持效率近似相等。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的蝸殼組件主視圖。
[0015]圖2為本實用新型的第一種實施方式。
[0016]圖3為本實用新型的第二種實施方式。
[0017]附圖標記說明:1 一渦葉輪、2—蝸殼、3—非等內(nèi)徑變化的起點、4一非等內(nèi)徑壁面輪廓、5—原始模型與渦葉輪貼合的出口、6—原始模型出口輪廓、7—葉片前緣。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合具體附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0019]如圖1~3所示，本實用新型一種蝸殼出口結(jié)構(gòu)，包括蝸殼2，在蝸殼2內(nèi)腔中轉(zhuǎn)動設(shè)置有渦葉輪I，在蝸殼2的殼體上設(shè)置有蝸殼出口，渦葉輪I的葉片前緣7置于蝸殼出口中，所述蝸殼出口內(nèi)壁形成非等內(nèi)徑壁面輪廓4。
[0020]所述非等內(nèi)徑壁面輪廓4外口大、內(nèi)口小。
[0021]圖2非等內(nèi)徑壁面輪廓4的外口與內(nèi)口之間平滑過渡連接，且非等內(nèi)徑壁面輪廓4與渦輪機中心軸之間形成夾角，所述夾角為0° ~15°。
[0022]如圖3所示，非等內(nèi)徑壁面輪廓4的外口與內(nèi)口之間設(shè)置有若干個呈階梯狀布置的凸臺。
[0023]本實用新型產(chǎn)品在現(xiàn)有蝸殼組件產(chǎn)品上，在出口內(nèi)壁面上距離葉片前緣7相距1mm左右作為非等內(nèi)徑變化的起點3，做一個與原始模型出口輪廓6夾角為5度的非等內(nèi)徑壁面輪廓4的切削特征。原來的等內(nèi)徑圓柱形出口變成了非等內(nèi)徑的喇叭口，喇叭口一直延伸到原始模型與渦葉輪貼合的出口 5，這個喇叭口的非等內(nèi)徑變化的起點3與非等內(nèi)徑壁面輪廓4的角度共同影響氣體的流量與蝸殼的效率。非等內(nèi)徑變化的起點3與渦葉輪前緣之間的過渡是緩慢的漸擴式過渡，這樣的設(shè)計有利于把對效率的影響降到最小，而調(diào)整葉輪前緣到出口面之間的內(nèi)徑大小可以改變流量，較大的內(nèi)徑變化可以得到較高的流量。
[0024]以上描述是對本實用新型的解釋，不是對實用新型的限定，本實用新型所限定的范圍參見權(quán)利要求，在本實用新型的保護范圍之內(nèi)，可以作任何形式的修改。
[0025]本實用新型設(shè)計適用于所有蝸殼，加工簡單，成本低?？梢砸欢ǔ潭壬咸岣吡髁坎⑹沟眯实淖兓诳山邮艿男」罘秶鷥?nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種蝸殼出口結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括蝸殼(2)，在蝸殼(2)內(nèi)腔中轉(zhuǎn)動設(shè)置有渦葉輪(1)，在蝸殼(2)的殼體上設(shè)置有蝸殼出口，渦葉輪(I)的葉片前緣(7)置于蝸殼出口中，所述蝸殼出口內(nèi)壁形成非等內(nèi)徑壁面輪廓(4)。
2.如權(quán)利要求1所述的蝸殼出口結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述非等內(nèi)徑壁面輪廓(4)外口大、內(nèi)口小。
3.如權(quán)利要求2所述的蝸殼出口結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述非等內(nèi)徑壁面輪廓(4)的外口與內(nèi)口之間平滑過渡連接，且非等內(nèi)徑壁面輪廓(4)與渦輪機中心軸之間形成夾角，所述夾角為O。?15。?
4.如權(quán)利要求2所述的蝸殼出口結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述非等內(nèi)徑壁面輪廓(4)的外口與內(nèi)口之間設(shè)置有若干個呈階梯狀布置的凸臺。
【專利摘要】本實用新型屬于渦輪增壓器技術(shù)領(lǐng)域,涉及渦輪增壓器蝸殼和渦葉輪組件，具體地說是一種蝸殼出口結(jié)構(gòu),包括蝸殼，在蝸殼內(nèi)腔中轉(zhuǎn)動設(shè)置有渦葉輪，在蝸殼的殼體上設(shè)置有蝸殼出口，渦葉輪的葉片前緣置于蝸殼出口中，所述蝸殼出口內(nèi)壁形成非等內(nèi)徑壁面輪廓。該結(jié)構(gòu)可以有效提高蝸殼流量并且保持效率接近基礎(chǔ)的渦輪機效率或使得兩者之間的差異性在較小的范圍以內(nèi)（可以達到±1%公差以內(nèi)）。
【IPC分類】F01D25-24, F02B37-00
【公開號】CN204457892
【申請?zhí)枴緾N201420853873
【發(fā)明人】童齊寶, 谷愛國
【申請人】無錫康明斯渦輪增壓技術(shù)有限公司
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2014年12月29日