专利名称：一种小型混流涡轮增压器的水冷涡轮箱结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光机电一体化技术领域，具体涉及汽车发动机或船用发动机使用的 一种小型混流涡轮增压器的水冷涡轮箱结构。
背景技术：
随着我国汽车工业和船舶工业的飞速发展，汽车发动和船用发动机技术在不断更新 换代，技术水平不断提高，只有高效率、燃油能耗低、低排放的发动机才能适应未来市 场，这对与发动机匹配的增压器提出了更高的要求。
发动机排气管排出的废气含有燃油能量的25% 35%，这部分能量在非增压发动 机上被白白浪费了。涡轮增压器是充分利用排气管排出的高温废气所含有的热能、动能 和压力能，吹动涡轮叶轮高速旋转(类似于风车原理)，带动在同一转轴上的压气机叶轮 高速旋转，使进入发动机气缸的空气密度增加(相当于鼓风机)，增加了发动机的进气量， 促进了燃料的完全燃烧并能燃烧更多的燃油，大幅度提高了发动机功率(高效)，降低了 燃油消耗率(节能)，减少了废气污染、降低了排放水平(环保)，广泛应用于发动机领域。
发动机排出的废气温度一般在50(TC 75(TC左右，这些高温废气进入涡轮箱的气 流通道，吹动涡轮叶轮，因此涡轮箱在燃气温度影响下，外表面温度也达到500°C 600 °C。 一方面由于发动机升级换代，发动机升功率不断加大，导致排气温度即涡轮箱温度 更高。涡轮箱与轴承体相连接，涡轮箱温度向轴承体传递，使轴承体内的润滑油温度升 高，降低了润滑油的润滑效果，危害轴承系统的可靠性。另一方面，500'C 75(TC左右 的涡轮箱表面温度，对驾驶员维护发动机时，特别是船用发动机的驾驶员和其他人员由 于接触涡轮箱表面而产生烫伤隐患。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种结构简单、高效 节能、能阻隔高温燃气向涡轮箱表面的传递的小型混流涡轮增压器的水冷涡轮箱结构。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为一种小型混流涡轮增压器的水 冷涡轮箱结构，包括制有盘座的涡轮箱，涡轮箱具有设置混流涡轮转轴的混流涡轮叶轮 转动的中心孔，所述涡轮箱的内部设置有气流通道，气流通道的燃气进气口设置在盘座 的中心部位，废气出气口设置在涡轮箱的中心部位，其中所述气流通道的内部腔体为 随角度变化而变化的横截面腔体，所述涡轮箱气流通道外围设置有冷却水道，所述冷却 水道的进水口和出水口设置在盘座的燃气进气口的两侧，所述涡轮箱上设置有至少两个 与所述冷却水道内部相通的排砂孔。
为优化上述技术方案，所采取的措施还包括
上述的涡轮箱的冷却水道的内部腔体由进水口到出水口的通道截面呈随角度增大 而增大的发散状结构。
上述的涡轮箱的气流通道的内部腔体由燃气进气口到废气出气口通道截面积呈随 角度增大而减小的收敛状结构。
上述的涡轮箱的盘座进气口中心与发动机废气出气口中心相匹配。
上述的涡轮箱的一侧设置有环形台，该环形台设置在涡轮箱废气出气口的侧面上， 水冷涡轮箱的废气通道连通所述的经过环形台。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下l.水冷涡轮箱盘座上设置有进水口 和出水口，两孔相互贯通，形成冷却水道。来自发动机的冷却水经涡轮箱的冷却水道， 阻隔了高温燃气向涡轮箱表面的传递，使水冷涡轮箱表面温度远远低于一般涡轮箱表面 温度，满足了不同发动机客户对发动机表面温度的特殊要求，增强了增压器使用的安全 性；2.来自发动机的冷却水经涡轮箱的冷却水道，减少了涡轮箱的高温燃气向轴承体 轴承系统传递的热量，提高了增压器轴承系统的可靠性；3.在小型混流涡轮增压器基础 上，创造性的采用水冷涡轮箱技术，满足了新一代发动机对增压器的高效率、高性能要 求，又满足了要求涡轮箱表面低温的特殊客户需求。
图1是本实用新型实施例内部侧面剖面结构示意图； 图2是图1的盘座正面结构示意图； 图3是图1的立体冷却水道剖面结构示意图； 图4是图1装配实例的总装剖视示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
本实用新型的结构见图1至图3所示， 一种小型混流涡轮增压器的水冷涡轮箱结构， 包括制有盘座11的涡轮箱10，涡轮箱10为水冷涡轮箱，其整体形状似蜗牛，涡轮箱 10具有设置混流涡轮转轴的混流涡轮叶轮9转动的中心孔，所述涡轮箱10的内部设置 有气流通道12，气流通道12的燃气进气口 13设置在盘座11的中心部位，废气出气口 14为圆形孔设置在祸轮箱10的中心部位，此为废气出气口 14，水冷涡轮箱10前侧设 置有一矩形盘座11，盘座11中心开有一似矩形孔，其是燃气进气口 13，燃气进气口 13 的中心与发动机废气出气口的中心相匹配，发动机燃烧的废气经进气口进入涡轮箱气流 通道12;气流通道12的内部腔体为随角度变化而变化的横截面腔体，所述涡轮箱10 气流通道12外围设置有冷却水道15，所述冷却水道15的进水口 16和出水口 17为长方 形孔，其分别设置在盘座11的燃气进气口 13的两侧，从盘座11矩形燃气进气口 13进 入的废燃气经过废气出气口 14的一侧排出涡轮箱10。涡轮箱10上设置有至少两个与所 述冷却水道15内部相通的排砂孔18，排砂孔18为了铸造时排芯方便而设置的。
涡轮箱10的一侧设置有环形台19，该环形台19设置在涡轮箱10废气出气口 14 的侧面上，进入水冷祸轮箱10的废气经过环形台19排出体外。
涡轮箱IO盘座11上设置的矩形燃气进气口 13与涡轮箱中心废气出气口 14相贯通， 其内部界面是不等的，随着旋转角度的增大截面的面积在不断减小，截面的变化曲线大 致成圆弧状，形成收敛形的气流通道12。废气从盘座11矩形燃气进气口 13进入气流通 道12，因气体不断排进，而且气体进入的气流通道12的截面不断减小，废气被压缩， 被压縮后的气体具有很高的热能、动能，还具有高压，在这样气体的促使下，设置在涡 轮箱10中心孔的混流涡轮转轴的混流涡轮叶轮9转动，从而带动转轴8和压气机叶轮2 旋转，使发动机排出的废气被充分利用，提高了燃料的利用率。压气机叶轮2的高速旋 转，使新鲜的气体不断进入压气机蜗壳1，进入发动机内部，促使内燃机内部燃料充分 燃烧，提高了燃料的利用率，降低了污染物的排放，节约了能源。涡轮箱10盘座11上 设置有两个长方形孔， 一个为进水口 16,另一个为出水口 17，两孔相互连通，形成冷 却水道15。涡轮箱10冷却水道15的内部截面由进水口 16到出水口 17，通道截面积随 角度的增大而增大，呈发散状结构，此结构的设计解决水流过程中水温增高，冷却效果 降低的问题。来自发动机的冷却水经水冷涡轮箱10的冷却水道15，阻隔了高温燃气向 涡轮箱10表面的传递，使水冷涡轮箱10表面温度远远低于一般涡轮箱表面温度，减少 了涡轮箱的高温燃气向轴承体轴承系统传递的热量，提高了增压器轴承系统的可靠性， 满足了不同发动机客户对发动机表面温度的特殊要求，满足了新一代发动机对增压器的 高效率、高性能要求。涡轮箱水冷技术的采用，增强了增压器使用的安全性。
使用小型混流涡轮增压器的水冷涡轮箱结构时，将组装好的增压器安装在发动机废 气出气口处，增压器废气进气口与发动机废气出气口中心位置应相匹配。发动机排出的 废气从盘座11设置的进气口 13处进入水冷涡轮箱10的气流通道12,带动设置在涡轮箱 中心处的混流涡轮叶轮9旋转，从水冷涡轮箱10上设置的废气出气口 14排出涡轮箱。 来自发动机的冷却水经水冷涡轮箱10盘座11的进水口 16进入冷却水道15，对水冷涡 轮箱10整体进行冷却后从出水口 17流出。涡轮箱冷却水可采用循环水，节约了水资源， 保护了环境。此实用新型结构简单，技术含量高，涡轮箱上冷却水道的设置，阻隔了高 温燃气向涡轮箱表面的传递，减少了高温燃气向轴承体轴承系统传递的热量，提高了增 压器轴承系统的可靠性，使水冷涡轮箱表面温度远远低于一般涡轮箱表面温度，增强了 增压器使用的安全性，满足了新一代发动机对增压器的高效率、高性能要求。
图4所示， 一种配装有水冷涡轮箱结构的小型混流涡轮增压器，其主要由涡轮箱 10、混流涡轮转轴、隔热罩6、轴承体5、压气机压板4、压气机叶轮2、压气机蜗壳l、 轴封套、止推轴承、止推片、浮动轴承等部件组成。压气机蜗壳1的中心部位设置有叶 轮孔3，叶轮孔3内部设置有压气机叶轮2，叶轮孔3与压气机叶轮2相匹配。在压气 机叶轮2的外侧设置有轴承体5，通过压气机蜗壳1上设置的卡台对轴承体5进行限位， 再通过压气机压板4和连接件将轴承体5固定。轴承体5为水冷轴承体，其内部设置有 水冷通道，通过水冷通道可对轴承体5内部设置的轴承、涡轮转轴等部件进行冷却，保 证润滑油温度在正常工作温度范围内，保证增压器轴承系统的工作可靠性，也保证涡轮 端密封结构的工作可靠性，提高了增压器总体可靠性。轴承体5的另一侧固定在涡轮箱 10上。涡轮箱10与轴承体5相接触一侧的内部设置有隔热罩6和混流涡轮转轴，隔热 罩6上设置有转轴孔7。
混流涡轮转轴包括转轴8和混流涡轮叶轮9，混流涡轮叶轮9采用了混流涡轮技术， 兼容了径流式涡轮和轴流式涡轮技术的优点，使涡轮的流通能力大为提高，在高比转速 下能得到高的效率。混流涡轮叶轮9与转轴8通过摩擦焊焊接成一体，构成了混流涡轮 转轴。混流式涡轮增压器的混流涡轮叶轮9的结构得到了改进，进口直径由正常。55mm 减小到①50mm，这种非常规匹配技术的采用，降低了转子总成的转动惯量，提高增压器 的总体加速性能。混流涡轮转轴的转轴8通过隔热罩6上设置的转轴孔7，穿过轴承体 5、压气机压板4与压气机叶轮2相连接，使压气机叶轮2与混流涡轮转轴同步旋转。
这种增压器在小型混流涡轮增压器基础上，采用水冷涡轮箱技术，在涡轮箱废气通道的 外围设计制造了冷却水道，即满足了发动机对高效率、高性能增压器的要求，又缓解了 高温废气对润滑油的负面影响，并保证了驾驶员和司乘人员避免烫伤，满足了客户需求 涡轮箱表面低温的需要。将涡轮箱设计、制造成水冷涡轮箱，使涡轮箱表面温度200°C 以下，保证司乘人员不会意外被涡轮箱烧伤，同时降低了涡轮箱向轴承体的热量传递， 保证增压器轴承系统的可靠工作。新型增压器除采用水冷涡轮箱和混流涡轮技术，提高 了增压器总效率，防止了高温燃气向涡轮箱外表面的传递，也减少了向轴承系统传递的 热量，提高了增压器轴承系统的可靠性，增强了增压器使用的安全性。
本实用新型的最佳实施例已被阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型 都不会脱离本实用新型的范围。
权利要求1、一种小型混流涡轮增压器的水冷涡轮箱结构，包括制有盘座(11)的涡轮箱(10)，涡轮箱(10)具有设置混流涡轮转轴的混流涡轮叶轮(9)转动的中心孔，所述涡轮箱(10)的内部设置有气流通道(12)，气流通道(12)的燃气进气口(13)设置在盘座(11)的中心部位，废气出气口(14)设置在涡轮箱(10)的中心部位，其特征是所述气流通道(12)的内部腔体为随角度变化而变化的横截面腔体，所述涡轮箱(10)气流通道(12)外围设置有冷却水道(15)，所述冷却水道(15)的进水口(16)和出水口(17)设置在盘座(11)的燃气进气口(13)的两侧，所述涡轮箱(10)上设置有至少两个与所述冷却水道(15)内部相通的排砂孔(18)。
2、 根椐权利要求1所述的一种小型混流涡轮增压器的水冷涡轮箱结构，其特征是 所述的涡轮箱(10)的冷却水道(15)的内部腔体由进水口(16)到出水口(17)的通道截面 呈随角度增大而增大的发散状结构。
3、 根椐权利要求2所述的一种小型混流涡轮增压器的水冷涡轮箱结构，其特征是 所述的涡轮箱(IO)的气流通道(12)的内部腔体由燃气进气口 (13)到废气出气口 (14)通 道截面积呈随角度增大而减小的收敛状结构。
4、 根椐权利要求1或2或3所述的一种小型混流涡轮增压器的水冷涡轮箱结构， 其特征是所述的涡轮箱(10)的盘座(11)进气口(13)中心与发动机废气出气口中心相匹 配。
5、 根椐权利要求1或2或3所述的一种小型混流涡轮增压器的水冷涡轮箱结构， 其特征是所述的涡轮箱(10)的一侧设置有环形台(19)，该环形台(19)设置在涡轮箱(10) 废气出气口 (14)的侧面上，水冷涡轮箱(IO)的废气通道连通所述的经过环形台(19)。
专利摘要本实用新型公开了一种小型混流涡轮增压器的水冷涡轮箱结构，包括制有盘座的涡轮箱，涡轮箱具有设置混流涡轮转轴的混流涡轮叶轮转动的中心孔，所述涡轮箱的内部设置有气流通道，气流通道的燃气进气口设置在盘座的中心部位，废气出气口设置在涡轮箱的中心部位，其中所述气流通道的内部腔体为随角度变化而变化的横截面腔体，所述涡轮箱气流通道外围设置有冷却水道，所述冷却水道的进水口和出水口设置在盘座的燃气进气口的两侧，所述涡轮箱上设置有至少两个与所述冷却水道内部相通的排砂孔。其结构简单、高效节能、能阻隔高温燃气向涡轮箱表面的传递，满足了不同发动机客户对发动机表面温度的特殊要求，增强了增压器使用的安全性。
文档编号F01D25/08GK201071740SQ200720114559
公开日2008年6月11日 申请日期2007年9月5日 优先权日2007年9月5日
发明者毕金光, 王亮珍, 邓永宏, 郑阳坡 申请人:宁波天力增压器有限公司