蜗壳出口结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于涡轮增压器技术领域，涉及涡轮增压器蜗壳和涡叶轮组件，具体地说是一种蜗壳出口结构。
【背景技术】
[0002]众所周知，涡轮增压器是用于在大气压以上的压力(增压)下将空气供应给内燃机的吸入口设备。普通涡轮增压器包括了废气驱动的涡轮机叶轮(涡叶轮)和涡轮机壳体(蜗壳)。所述废气驱动的涡轮机叶轮安装在涡轮机壳体内的可旋转轴上，所述涡轮机壳体连接在发动机出口总管的下游。废气驱动涡叶轮旋转带动压缩机壳体内安装在轴的另一端上的压缩机叶轮旋转。压缩机叶轮将压缩空气输送到发动机吸入总管。
[0003]在普通涡轮增压器中，涡轮级包括涡轮室和涡叶轮，涡叶轮安装在涡轮室内。环状入口通路限定在面对的径向壁之间，所述面对的径向壁布置在涡轮室的周围。入口蜗壳布置在入口通路周围，出口通路从涡轮室延伸。这些通路和室连通，以使得允许进入入口室的加压废气经由涡叶轮通过入口通路流动到出口通路，并使涡叶轮旋转。还有已知的是通过在入口通路内设置叶片(称为喷嘴叶片)以偏转流动通过入口通路的气体朝向涡叶轮旋转方向而提高涡轮机性能。一般评判涡轮机性能会用到质量流量，膨胀比和效率三个参数。
[0004]所述涡轮机质量流量是指单位时间内流经涡轮机气体的质量，所述膨胀比是指涡轮机入口气体的绝对总压比上涡轮机出口气体绝对静压，所述效率是指气体通过涡轮级对涡叶轮实际做的功相对于气体在涡轮级按压比等熵膨胀对外所做的功中“总压”到“静压”的那部分能量的比值。
[0005]质量流量的高低代表着进去发动机气体流量的大小，而涡轮机的效率的高低直接影响油耗的高低。众所周知，蜗壳流道和涡叶轮的大小与结构直接影响涡轮机质量流量与效率的高低。一般而言，大尺寸的涡轮增压器多用来匹配流量要求高，排量大的发动机，而小尺寸的涡轮增压器更多的用在排量较小的发动机上。另外蜗壳流道通路和涡叶轮的结构设计上也会影响涡轮机流量和效率。
[0006]在一些增压器与发动机匹配方案中，如果基于现有匹配方案的涡轮增压器，希望再提高增压器的质量流量，要么采用大尺寸的蜗壳、涡叶轮，要么改变现有产品的设计。采用大尺寸的涡轮增压器固然可以得到更高的质量流量但是需要和发动机进行重新标定，成本高时间长，另外在低流量所表现的性能特点也是未知数。改变现有产品设计，比如重新设计涡轮机或者涡叶轮，两种设计或许可以快速达到提高流量的目的但是对于效率和其他工况并没有直观可靠的控制方法，并且开发周期长，成本高。还有就是对于现有产品进行局部低成本优化，是通过改变产品局部结构特征来达到改变流量或者效率的方法，但目前还没有快捷简单的提高质量流量并能够维持近似相等效率的优化方案。
[0007]在现有涡轮增压器应用方面，与涡叶轮贴合的蜗壳出口通常是圆柱形出口，内壁面与中心轴平行，内径大小固定。这个平行的蜗壳出口内径大小与涡叶轮页顶和对应蜗壳上切割的型线有关。当蜗壳与涡叶轮型线固定时，这个与涡叶轮贴合的出口大小也就一定，通常每种型线的蜗壳对应的流量和效率是固定的。当变换型线或者涡叶轮，壳子都可以改变涡轮机的质量流量和效率。但这些方案不确定因素较多，流量和效率很难同时满足要求，需要花费大量的时间和成本去验证，另外牵涉到零件的更换，而零件的更换有时候会影响到整机的连接和装配。另外改变蜗壳内壁面与涡叶轮之间的间隙也就是蜗壳型线与涡叶轮型线之间的间隙来改变质量流量，增大间隙可以增大涡叶轮与蜗壳之间的泄漏量但是会明显降低涡轮机的效率，对于兼顾流量和效率的匹配，并不是一个很好的方法。减小间隙对提高效率有帮助但不会增加流量，目前大多数常规涡轮增压器的蜗壳与涡叶轮型线之间的间隙都在Imm以内的。
【发明内容】
[0008]本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种结构简单、巧妙、合理的蜗壳出口结构，该结构可以有效提高蜗壳流量并且保持效率接近基础的涡轮机效率或使得两者之间的差异性在较小的范围以内(可以达到土 1%公差以内)。
[0009]按照本实用新型提供的技术方案:一种蜗壳出口结构，其特征在于:包括蜗壳，在蜗壳内腔中转动设置有涡叶轮，在蜗壳的壳体上设置有蜗壳出口，涡叶轮的叶片前缘置于蜗壳出口中，所述蜗壳出口内壁形成非等内径壁面轮廓。
[0010]作为本实用新型的进一步改进，所述非等内径壁面轮廓外口大、内口小。
[0011]作为本实用新型的进一步改进，所述非等内径壁面轮廓的外口与内口之间平滑过渡连接，且非等内径壁面轮廓与涡轮机中心轴之间形成夹角，所述夹角为0° ~15°。
[0012]作为本实用新型的进一步改进，所述非等内径壁面轮廓的外口与内口之间设置有若干个呈阶梯状布置的凸台。
[0013]本实用新型与现有技术相比，优点在于:本实用新型产品结构简单，只需要基于现有产品切削加工一次即可，不牵涉到新模具的开发，生产成本较低，生产时间短。性能变化趋势稳定，流量与出口形状变化近似为线性关系，容易控制。相对于简单的增大蜗壳与涡叶轮型线之间间隙的等内径出口，本实用新型可以保持效率近似相等。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型的蜗壳组件主视图。
[0015]图2为本实用新型的第一种实施方式。
[0016]图3为本实用新型的第二种实施方式。
[0017]附图标记说明:1 一涡叶轮、2—蜗壳、3—非等内径变化的起点、4一非等内径壁面轮廓、5—原始模型与涡叶轮贴合的出口、6—原始模型出口轮廓、7—叶片前缘。
【具体实施方式】
[0018]下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0019]如图1~3所示，本实用新型一种蜗壳出口结构，包括蜗壳2，在蜗壳2内腔中转动设置有涡叶轮I，在蜗壳2的壳体上设置有蜗壳出口，涡叶轮I的叶片前缘7置于蜗壳出口中，所述蜗壳出口内壁形成非等内径壁面轮廓4。
[0020]所述非等内径壁面轮廓4外口大、内口小。
[0021]图2非等内径壁面轮廓4的外口与内口之间平滑过渡连接，且非等内径壁面轮廓4与涡轮机中心轴之间形成夹角，所述夹角为0° ~15°。
[0022]如图3所示，非等内径壁面轮廓4的外口与内口之间设置有若干个呈阶梯状布置的凸台。
[0023]本实用新型产品在现有蜗壳组件产品上，在出口内壁面上距离叶片前缘7相距1mm左右作为非等内径变化的起点3，做一个与原始模型出口轮廓6夹角为5度的非等内径壁面轮廓4的切削特征。原来的等内径圆柱形出口变成了非等内径的喇叭口，喇叭口一直延伸到原始模型与涡叶轮贴合的出口 5，这个喇叭口的非等内径变化的起点3与非等内径壁面轮廓4的角度共同影响气体的流量与蜗壳的效率。非等内径变化的起点3与涡叶轮前缘之间的过渡是缓慢的渐扩式过渡，这样的设计有利于把对效率的影响降到最小，而调整叶轮前缘到出口面之间的内径大小可以改变流量，较大的内径变化可以得到较高的流量。
[0024]以上描述是对本实用新型的解释，不是对实用新型的限定，本实用新型所限定的范围参见权利要求，在本实用新型的保护范围之内，可以作任何形式的修改。
[0025]本实用新型设计适用于所有蜗壳，加工简单，成本低。可以一定程度上提高流量并使得效率的变化在可接受的小公差范围内。
【主权项】
1.一种蜗壳出口结构，其特征在于:包括蜗壳(2)，在蜗壳(2)内腔中转动设置有涡叶轮(1)，在蜗壳(2)的壳体上设置有蜗壳出口，涡叶轮(I)的叶片前缘(7)置于蜗壳出口中，所述蜗壳出口内壁形成非等内径壁面轮廓(4)。
2.如权利要求1所述的蜗壳出口结构，其特征在于:所述非等内径壁面轮廓(4)外口大、内口小。
3.如权利要求2所述的蜗壳出口结构，其特征在于:所述非等内径壁面轮廓(4)的外口与内口之间平滑过渡连接，且非等内径壁面轮廓(4)与涡轮机中心轴之间形成夹角，所述夹角为O。?15。?
4.如权利要求2所述的蜗壳出口结构，其特征在于:所述非等内径壁面轮廓(4)的外口与内口之间设置有若干个呈阶梯状布置的凸台。
【专利摘要】本实用新型属于涡轮增压器技术领域,涉及涡轮增压器蜗壳和涡叶轮组件，具体地说是一种蜗壳出口结构,包括蜗壳，在蜗壳内腔中转动设置有涡叶轮，在蜗壳的壳体上设置有蜗壳出口，涡叶轮的叶片前缘置于蜗壳出口中，所述蜗壳出口内壁形成非等内径壁面轮廓。该结构可以有效提高蜗壳流量并且保持效率接近基础的涡轮机效率或使得两者之间的差异性在较小的范围以内（可以达到±1%公差以内）。
【IPC分类】F01D25-24, F02B37-00
【公开号】CN204457892
【申请号】CN201420853873
【发明人】童齐宝, 谷爱国
【申请人】无锡康明斯涡轮增压技术有限公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2014年12月29日