专利名称：内燃机车用废气涡轮增压器跨音速涡轮的制作方法
技术领域：
本实用新型发明的一种内燃机车用废气涡轮增压器跨音速涡轮属于柴油机用废气涡轮增压器技术领域。
在已有技术中，废气涡轮增压器在膨胀比πT＝1.3～2.8，速比U/Co＝0.54～0.56范围内(U涡轮工作轮园周速度，Co与膨胀比πT有关的理论速度)，涡轮效率ηTM低于75％，而且结构复杂，制造成本高。
本实用新型发明的目地在于提供一种废气涡轮增压器用跨音速涡轮，当它的膨胀比πT＝1.3～2.8，速比U/Co＝0.54～0.56范围内，涡轮效率更高，且结构简单，使用可靠，以满足内燃机车柴油机强化功率的要求。
本实用新型发明的依据废气涡轮增压器用涡轮由于其结构参数选择匹配不同，将直接影响涡轮的性能和效率，而本实用新型提出了从涡轮各部件的形状和结构，互相良好匹配，且适于实用的跨音速涡轮结构技术方案。
本实用新型发明的内燃机车用废气涡轮增压器跨音速涡轮是由带喷咀叶片的喷咀环、喷咀环镶套及工作轮组成，工作轮由工作轮叶片、锁紧片和涡轮盘构成。其喷咀环和工作轮叶片均为精密铸造结构，它们的各部件直径D、宽度H、倾斜角Y和出口角α等结构参数如下喷咀环出口顶部直径D1a＝318mm喷咀环出口根部直径D1b＝208.8mm工作轮出口顶部直径D2a＝318mm工作轮出口根部直径D2b＝202mm喷咀环宽度H1＝28.6mm
工作轮宽度 H2＝25.95mm喷咀环叶片内流道倾斜角 Y1＝7°～9°工作轮叶片内流道倾斜角 Y2＝7°～9°沿工作轮叶片不同高度的2个截面的参数直径Da为212mm处的A-A截面喷咀环叶片出口气流角 α1(A-A)＝17.77°工作轮叶片出口气流角 α2(A-A)＝26.82°喷咀环叶片出口几何角 α1j(A-A)＝15.97°工作轮叶片出口几何角 α2j(A-A)＝21.83°直径Db为316mm处的B-B截面喷咀环叶片出口气流角 α1(B-B)＝20.11°工作轮叶片出口气流角 α2(B-B)＝20.78°喷咀环叶片出口几何角 α1j(B-B)＝16.33°工作轮叶片出口几何角 α2j(B-B)＝11.50°本实用新型发明的内燃机车用废气涡轮增压器跨音速涡轮由于喷咀环和工作轮叶片采用精密铸造结构，为涡轮结构参数改进提供了合理选择匹配的条件，从而使涡轮的膨胀比πT与速比U/Co与已有涡轮技术相同条件下，涡轮效率ηTM普遍提高百分之三(3％)，最大提高百分之五(5％)，而且膨胀比πT愈小时，效率提高幅度愈大；另一方面精铸工作轮叶片其表面选择以不需要作机械加工的无余量表面为主，只需加工其枞树型榫齿和榫头一个端面和一个侧面，较之目前国内内燃机车增压器涡轮工作轮叶片全部采用机械加工成型的方法，节省了昂贵的加工费用，且结构简单，因而具有很好的社会效益和经济效益。
图1 内燃机车用废气涡轮增压器跨音速涡轮通道结构示意图图2 内燃机车用废气涡轮增压器跨音速涡轮园柱截面展开图图标说明1.喷咀环叶片2.喷咀环镶套3.工作轮叶片4.锁紧片5.涡轮盘6.喷咀环本实用新型发明的内燃机车用废气涡轮增压器跨音速涡轮的一个实施例如附图1、2所示。跨音速涡轮由带喷咀叶片[1]的喷咀环[6]、喷咀环镶套[2]及工作轮组成。工作轮由工作轮叶片[3]、锁紧片[4]和涡轮盘[5]构成，其带喷咀叶片[1]的喷咀环[6]和工作轮叶片[3]均为精密铸造结构，由于工作轮叶片[3]采用了精密铸造结构，从而可以摒弃因机械加工无法实现的精密度限制，为涡轮各部件参数和形状互相合理匹配的选择创造了有利的条件，它们的各部件直径D、宽度H、倾斜角Y和出口角α等结构参数如下喷咀环出口顶部直径D1a＝318mm喷咀环出口根部直径D1b＝208.8mm工作轮出口顶部直径D2a＝318mm工作轮出口根部直径D2b＝202mm喷咀环宽度H1＝28.6mm工作轮宽度H2＝25.95mm喷咀环叶片内流道倾斜角Y1＝7°～9°工作轮叶片内流道倾斜角Y2＝7°～9°沿工作轮叶片不同高度的2个截面的参数直径Da为212mm处的A-A截面喷咀环叶片出口气流角 α1(A-A)＝17.77°工作轮叶片出口气流角 α2(A-A)＝26.82°
喷咀环叶片出口几何角α1j(A-A)＝15.97°工作轮叶片出口几何角α2j(A-A)＝21.83°直径Db为316mm处的B-B截面喷咀环叶片出口气流角α1(B-B)＝20.11°工作轮叶片出口气流角α2(B-B)＝20.78°喷咀环叶片出口几何角α1j(B-B)＝16.33°工作轮叶片出口几何角α2j(B-B)＝11.50°其中以涡轮轴线为中心线的园柱切面切开并将叶片展开至平面的示意图图2中，C1、C2表示气流在喷咀叶片[1]和工作轮叶片[3]出口处的绝对速度。W1、W2表示气流在喷咀叶片[1]和工作轮叶片[3]出口处的相对速度，气流角指上述速度矢量，与叶片出口后缘连接线的夹角，几何角指喷咀叶片[1]和工作轮叶片[3]叶型中弧线在出口处的切线与出口后缘连接线的夹角。
本实用新型发明的内燃机车用废气涡轮增压器跨音速涡轮在试验研究中证明可以广泛的适用于内燃机车用废气涡轮增压器上，除制造成本大幅度下降外，涡轮效率提高了3％以上，可以节省燃油减少维修费用，降低废气污染具有极为广阔的应用前景。
权利要求1.一种内燃机车用废气涡轮增压器跨音速涡轮，它是由带喷咀叶片[1]的喷咀环[6]、喷咀环镶套[2]及工作轮组成，工作轮由工作轮叶片[3]、锁紧片[4]和涡轮盘[5]构成，带喷咀叶片[1]的喷咀环[6]和工作轮叶片[3]均为精密铸造结构，其特征在于喷咀环和工作轮的主要部件直径D、宽度H、倾斜角Y和出口角α等结构参数为喷咀环出口顶部直径D1a＝318mm喷咀环出口根部直径D1b＝208.8mm工作轮出口顶部直径D2a＝318mm工作轮出口根部直径D2b＝202mm喷咀环宽度H1＝28.6mm工作轮宽度H2＝25.95mm喷咀环叶片内流道倾斜角Y1＝7°～9°工作轮叶片内流道倾斜角Y2＝7°～9°沿工作轮叶片不同高度的2个截面的参数直径Da为212mm处的A-A截面喷咀环叶片出口气流角 α1(A-A)＝17.77°工作轮叶片出口气流角 α2(A-A)＝26.82°喷咀环叶片出口几何角 α1j(A-A)＝15.97°工作轮叶片出口几何角 α2j(A-A)＝21.83°直径Db为316mm处的B-B截面喷咀环叶片出口气流角 α1(B-B)＝20.11°工作轮叶片出口气流角 α2(B-B)＝20.78°喷咀环叶片出口几何角 α1j(B-B)＝16.33°工作轮叶片出口几何角 α2j(B-B)＝11.50°
专利摘要本实用新型发明的内燃机车用废气涡轮增压器跨音速涡轮,它是由带喷嘴叶片(1)的喷嘴环(6)、喷嘴环镶套(2)及工作轮组成,工作轮由工作轮叶片(3)、锁紧片(4)和涡轮盘(5)构成,带喷嘴叶片(1)的喷嘴环(6)和工作轮叶片(3)均为精密铸造结构。本实用新型从各主要部件直径D、宽度H、倾斜角Y和出口角α等的形状和结构参数上提出了互相合理匹配,且适于实用的技术方案,从而在实际运用中较已有技术结构简单,制造成本低,可以提高涡轮效率达百分之三(3%)以上,是一个运用前景十分广阔、经济效益明显的发明。
文档编号F02B41/10GK2400587SQ99250379
公开日2000年10月11日 申请日期1999年11月18日 优先权日1999年11月18日
发明者洪波, 吴杰良, 王正立 申请人:铁道部大连内燃机车研究所