采用可磨耗涂层进行叶顶间隙控制的涡轮增压器的制作方法

本发明涉及涡轮增压技术领域，特别是一种采用可磨耗涂层进行叶顶间隙控制的涡轮增压器。

背景技术：

近年来随着排放标准升级，发动机小型化已成为一种发展趋势，为了提高发动机的升功率，最为有效的方法是匹配废气涡轮增压器。废气涡轮增压器综合性能的优劣直接影响了发动机的整体性能，尤其是车用发动机更加注重低速大扭矩及良好的燃油经济性能，这对增压器性能提升提出了更为严格的需求。

目前，除了对增压器压气机和涡轮机流通元件进行流体动力学优化设计来提升增压器性能外，还可以通过调整叶轮与压壳之间的叶顶间隙、涡轮与涡壳之间的叶顶间隙来提升增压器性能，但是由于增压器属于高速旋转件，在增压器处于快速运转状态时，增压器涡轮转轴会产生径向和轴向跳动，而该跳动的幅度因增压器而异，很难获取确定的值，因此设计工程师在设计增压器间隙时，会分别在叶轮与压壳之间、涡轮与涡壳之间设置一定量安全裕度的间隙值，以保证增压器在旋转过程中不会因为振动而与壳体发生刮擦从而发生可靠性故障，但由于间隙裕度的存在，降低了增压器的整体效率。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有的涡轮增压器设计时，单纯采用降低叶顶间隙(叶顶间隙指的是叶轮叶片外缘与压壳内腔壁之间的间隙，及涡轮叶片外缘与涡壳内腔壁之间的间隙)提升增压器整体性能时不能兼顾增压器可靠性的问题。

本发明的技术方案是：采用可磨耗涂层进行叶顶间隙控制的涡轮增压器，包括叶轮、涡轮、主轴、轴承体、涡壳、背盘及压壳；

叶轮和涡轮分别安装在主轴的两端；轴承体安装在主轴中部；涡壳安装在轴承体的一端并将涡轮容纳在其内腔中，背盘安装在轴承体的另一端；压壳安装在背盘上并将叶轮容纳在其内腔中；

涡壳内腔壁上设有可磨耗涂层a，可磨耗涂层a设在涡壳与涡轮的配合间隙区域内；压壳内腔壁上设有可磨耗涂层b，可磨耗涂层b设在压壳与叶轮的配合间隙区域内。

本发明进一步的技术方案是：可磨耗涂层a与涡壳内腔壁之间通过金属过渡层a连接；可磨耗涂层b直接与压壳内腔壁连接。

本发明再进一步的技术方案是：金属过渡层a与可磨耗涂层a的厚度比为1：2-4；

本发明更进一步的技术方案是：可磨耗涂层a与金属过渡层a共同填充涡壳与涡轮的配合间隙区域，总填充厚度与配合间隙比为60%~90%；可磨耗涂层b填充压壳与叶轮的配合间隙区域，填充厚度与配合间隙比为60%~90%。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

在涡轮与涡壳、叶轮与压壳间隙区域内分别喷涂一定厚度的可磨耗性涂层，增压器旋转会自动形成一个比较理想的间隙值，而不需要人工进行控制调节，该自动形成的间隙值为保证增压器可靠性前提下涡轮与涡壳、叶轮与压壳之间所能控制的最小间隙值，从而实现增压器叶顶间隙密封，降低叶顶间隙区域内流体的泄漏损失，提高涡轮增压器整体效率。

以下结合图和实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的a部放大图；

图3为图1的b部放大图。

具体实施方式

实施例1：

如图1-3所示，采用可磨耗涂层进行叶顶间隙控制的涡轮增压器，包括叶轮1、涡轮2、主轴3、轴承体4、涡壳5、背盘6、压壳7。

叶轮1和涡轮2分别安装在主轴3的两端。轴承体4安装在主轴3中部。涡壳5安装在轴承体4的一端并将涡轮2容纳在其内腔中，背盘6安装在轴承体4的另一端。压壳7安装在背盘6上并将叶轮1容纳在其内腔中。涡壳5内腔壁上设有可磨耗涂层a51，可磨耗涂层a51设在涡壳5与涡轮2的配合间隙区域内。压壳7内腔壁上设有可磨耗涂层b71，可磨耗涂层b71设在压壳7与叶轮1的配合间隙区域内。

优选，可磨耗涂层a51与涡壳5内腔壁之间通过金属过渡层a52连接；金属过渡层a的设置可提升可磨耗涂层a的粘接牢固度。

优选，金属过渡层a52与可磨耗涂层a51的厚度比为1：2-4；

优选，可磨耗涂层a51与可磨耗涂层b71的材质均为乙烯三氟氯乙烯共聚物，两者的硬度分别低于涡轮5和叶轮1的硬度。金属过渡层a52材质为nicralysi/h-bn粉末。

优选，可磨耗涂层a51与金属过渡层a52共同填充涡壳5与涡轮2的配合间隙区域，总填充厚度(总填充厚度指的是可磨耗涂层a51与金属过渡层a52的厚度之和)与配合间隙比为60%~90%；可磨耗涂层b71填充压壳7与叶轮1的配合间隙区域，填充厚度与配合间隙比为60%~90%。

技术特征：

技术总结
采用可磨耗涂层进行叶顶间隙控制的涡轮增压器，包括叶轮、涡轮、主轴、轴承体、涡壳、背盘及压壳；涡壳内腔壁上设有可磨耗涂层A，可磨耗涂层A设在涡壳与涡轮的配合间隙区域内；压壳内腔壁上设有可磨耗涂层B，可磨耗涂层B设在压壳与叶轮的配合间隙区域内。本发明在涡轮与涡壳、叶轮与压壳间隙区域内分别喷涂一定厚度的可磨耗性涂层，增压器旋转会自动形成一个比较理想的间隙值，而不需要人工进行控制调节，该自动形成的间隙值为保证增压器可靠性前提下涡轮与涡壳、叶轮与压壳之间所能控制的最小间隙值，从而实现增压器叶顶间隙密封，降低叶顶间隙区域内流体的泄漏损失，提高涡轮增压器整体效率。

技术研发人员：李庆斌;肖清;曹刚;杨迪;闫海东;赵佳;周成尧
受保护的技术使用者：湖南天雁机械有限责任公司
技术研发日：2017.07.25
技术公布日：2017.11.07