专利名称：Lfc汽车增压透平的制作方法
技术领域：
LFC汽车增压透平技术领域[0001]本实用新型涉及能量回收领域，特别是一种用于汽车尾气回收的增压透平。
技术背景[0002]节能减排，减少(X)2排放，已成为21世纪人们保护人类赖以生存的地球之共识。为此，世界各国科学家同心协力，利用各种手段，减少(X)2产生的源头，千方百计将(X)2对于人类环境的破坏降低到最低限值。实用新型内容[0003]本实用新型的目的是提供一种汽车增压透平，以有效的回收汽车尾气的能量，减少二氧化碳排放。[0004]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案[0005]一种汽车增压透平，包括[0006]透平膨胀涡壳，其中安装有透平膨胀叶轮；[0007]透平增压压缩涡壳，其中安装有透平压缩叶轮；[0008]连接透平膨胀涡壳和增压压缩涡壳的中间体；中间体中安装有转轴；该转轴的一端连接透平膨胀叶轮，另一端连接增压压缩涡壳的透平压缩叶轮。[0009]中间体内的转轴的外径上设有第一轴向密封用油封和第一螺旋槽型油膜动压轴承；透平压缩叶轮的一端的外径上设有第二轴向密封用油封和第二螺旋槽型油膜动压轴承。[0010]与现有技术相比，本实用新型具有以下优点本实用新型一种汽车增压透平结构简单，使用方便，可以将流经该增压透平的发动机的进气压力由原来的0. IMpa提高至 0. 125-0. 185Mpa，以此来增加发动机的功率，将少CO2排放。
[0011]图1是本实用新型汽车增压透平的结构示意图；[0012]图2是为本实用新型汽车增压透平的涡壳的剖面示意图。[0013]其中11为透平膨胀涡壳进气，它吸收汽车排放压力为0. 08-0. 12Mpa,温度为 650-700°C的尾气作为动力，推动膨胀叶轮旋转，同时做功，使尾气压力及尾气温度下降；12 为透平膨胀涡壳排气；13为透平增压压缩涡壳进气，它吸入汽车进气系统来的气体，通过透平增压压缩叶轮使其压力由原来的0. IMPa提高至0. 125-0. 185MPa，然后送入发动机的汽缸。
具体实施方式
[0014]
以下结合附图对本实用新型做进一步详细描述。[0015]请参阅图1所示，本实用新型汽车增压透平包括[0016]透平膨胀涡壳1，其中安装有透平膨胀叶轮2，透平膨胀涡壳1用于汽车尾气经膨胀叶轮降温，降压后废气的排放；增压压缩涡壳7，其中安装有透平压缩叶轮，用于提高汽车进气压力；一个作为透平膨胀-压缩涡壳的中间体6，用于将透平膨胀涡壳1和增压压缩涡壳 7连接在一起，构成整体式旋转叶片涡壳机械的结构；其中安装有转轴5，转轴5的外径上设有第一轴向密封用油封3和第一螺旋槽型油膜动压轴承4 ；该转轴5的一端连接透平膨胀涡壳的透平膨胀叶轮2，另一端连接增压压缩涡壳7的压缩叶轮，在压缩叶轮的一端的外径上还设有第二轴向密封用油封8和第二螺旋槽型油膜动压轴承9。本实用新型汽车增压透平，是一种压缩叶轮和膨胀叶轮置于同一轴的整体式旋转叶片机械结构。增压压缩涡壳7的压缩叶轮的设计是该机组的特点，根据工艺流程中对于汽车进气增压压力的具体要求，来进行叶栅流道的设计，可以设计为I级和II级串联组合。增压压缩涡壳7因为压缩机的压比，会造成透平机组轴向力的不平衡而使止推轴承极易损坏，为此本设计还专门设计了轴向力自平衡装置，即一对螺旋槽型油膜动压轴承 (4,9)和一对轴向密封用油封(3、8)，来保护止推轴承在变工况时不至于损坏。透平膨胀涡壳1在降温、降压的同时，它把“压力能”转变成为“速度能”。这部份功，可以通过转轴输给透平压缩机叶轮做功，提高发动机的进气压力。本实用新型的特点就是利用尾气膨胀过程中所产生的能量，通过设置在同一轴上的增压压缩涡壳7内的叶轮将透平膨胀涡壳1膨胀时所产生的机械功进行有效的回收。本实用新型的结构设计为同一轴上的左侧为一只膨胀叶轮，右侧为增压压缩叶轮，组成为“增压的透平膨胀转子系统。，，对于汽车而言主要利用排放的尾气作为动力源，驱动增压透平的“能量回收叶轮”，使其高速旋转，从而带动同轴的“压缩叶轮”同步旋转，使流经该叶轮的发动机的进气压力由原来的0. IMpa提高至0. 125-0. 185Mpa俗称“尾气增压透平”。发动机进气压力的提高，意味着发动机功率的增加，即在同等功率下，压力提高的百分比就是节能的百分比，即 CO2减排的百分比。本实用新型汽车增压透平，对于汽油发动机而言，一般可以提高发动机进口压力 25%即达到0. 125Mpa也就是说节能减排25%。对于柴油发动机而言，一般可以提高发动机进口压力85%即达到0. 185Mpa也就是说节能减排85%。可见采用本实用新型汽车增压透平可以有效的减少汽车CO2排放。目前，为节能减排，汽车工业趋向于发展小马力即小排量发动机，尤其是发展中的中国汽车市场，大力提倡发展0. 9-1. 2L的汽车增压透平。增压透平由高速旋转的“转子”和“涡壳”两大部分组成，增压后的涡壳承受 0. 125-0. 185Mpa的气体压力。为减轻车载重量，除“转子”设计为高转速外，在涡壳及中间体部份的CFe，CAl件。也采用小型化整体尺寸小、重量轻、其内部结构复杂、有水腔、气腔及油腔等互相独立的流道，尤其是气体通流部份的流道，要求光滑、平整、阻力小的螺旋线造型，只能由铸造成型，无法采用机械加工来达到规定的线型。以前增压透平的涡壳均采用常规的铸造工艺来制造，虽也能满足一般使用，但非加工面的流道阻力还是比较大，尤其是小排量、小尺寸的流道，阻力明显偏高，往往达不到发动机增压设计对进口压力提高的规定数值，也就是说节能减排效果大打折扣。[0029]本实用新型提出一种用LFC方法来制造汽车增压透平的新技术，LFC为Lost Foam Casting的简称，是国际铸造行业，近年发展起来的一种近无余量、精确成形、金相结构致密的新技术，首次把它应用到汽车增压透平的领域来是本专利的所在。[0030]LFC制造汽车增压透平的特点是，采用一种遇到金属熔液，如铸铁，铸钢和非铁合金(即有色合金，如铝合金，镁合金，铜合金)即消失的泡沫塑料作“白模”，既无分型面又无型芯、“白模”无起模斜度，铸件无飞边毛刺。铸件尺寸精度和表面光洁度大大提高，达到精密铸造水平。由于填充砂用干砂，没有水份和粘结剂等带来的缺陷，故铸件废品率显著下降，铸件质量提高。[0031]另外，LFC最大的特点是用泡沫塑料作的“白模”，它和要制造的增压透平的零件， 如涡壳的外型、尺寸完全一样，对“白模”可以进行全面检查。因为“白模”材质软，可以很方便进行修正，使其与铸造的实物完全一样，减少了机械加工量，成本大幅度降低。[0032]下面结合具体的实施例介绍本实用新型LFC汽车增压透平的制造方法[0033]图2为本实用新型LFC汽车增压透平的涡壳100剖面示意图，它包括剖面可见的螺旋型的气体流道，和不可见的在涡壳内部的冷却水路和油路系统组成，其内部结构相当复杂。气路、水路和油路系统互相独立，分隔在不同层面的曲线通道，因为各有流体通过，为减少流动阻力带来的压力损失，故要求各通道表面质量光滑、平整、又因为汽车增压透平涡壳承受0. 125-0. 185Mpa的压力，故涡壳是一个承压零件、要求铸件内部金相组织致密、耐压，不允许铸件内部组织有气孔与砂眼等缺陷。[0034]具体实施步骤[0035]第一步根据涡壳100的三维立体图制造一个材质为锻铝的金属模具。利用金属模具做出材料简称为EPS (Expandable Poly styrene)泡沫塑料的“白膜”，再用“白膜”造型浇铸即成涡壳实物。因此“白膜”是LFC铸造的成败关键，“白膜”和汽车增压透平涡壳在结构、形状、尺寸等外部形状相同之外，它还直接与浇铸金属液体接触，并参与热量、质量、 动量的传输和化学物理反应，对铸件涡壳的内在质量也有着重要的影响。[0036]“白膜”的原料，根据汽车增压透平的复杂结构要求，本专利使用的“白膜”采用一种EPS的高分子聚合反应而生成的微细的珠粒，经预发泡、熟化过程，然后浇入模具中成型这就是“白膜”。[0037]对于制造汽车增压透平涡壳的EPS的高分子聚合物的要求与制造其他零件的要求有较大的不同，本实用新型提出如下要求[0038]①粒度 0. 25-0. 9mm ；[0039]②增碳量彡0.06%;[0040]③收缩率0. 1-0. 3 %。[0041]选择上述达标的EPS原料后，经过预发泡，使其膨胀成为珠粒状，其比重在 19-21g/L，含水量< 1 %，经预发泡成珠粒状的高分子聚合物，还要进行熟化处理，最后将其注入锻铝金属模具中，同时利用蒸汽加热和振动，使EPS高分子聚合物能充分充实整个金属模具，达到成型的目的。[0042]在模具中取出成型的“白膜”，再将其置于50°C的干燥室进行干燥，使其水分含量低于2%以下，并具有一定的强度和刚度，然后在“白膜”表面涂上涂料，涂层的厚度不能影响铸件尺寸精度，属于不占位的涂料，涂料可以降低铸件的表面粗糙度，并防止粘砂、砂眼
等缺陷，有利于落砂与清理。第二步将根据三维立体图制作出的并涂有涂料后的“白膜”元件，用粘洁剂将“白膜”元件粘结组合成一体，此时的“白膜”的外形尺寸等与汽车增压透平的涡壳就完全一样。第三步浇铸利用与汽车增压透平涡壳实物完全一样的“白膜”，进行干砂造型，然后将金属熔液注入，“白膜”立即气化并通过干砂蒸发不留任何残留物，“白膜”的空间完全被金属熔液所占据，而形成所需的铸件。
权利要求1.一种汽车增压透平，其特征在于，包括 透平膨胀涡壳(1)，其中安装有透平膨胀叶轮(2)； 增压压缩涡壳(7)，其中安装有透平压缩叶轮；连接透平膨胀涡壳(1)和增压压缩涡壳(7)的中间体(6)；中间体(6)中安装有转轴 (5)；该转轴(5)的一端连接透平膨胀叶轮(2)，另一端连接增压压缩涡壳(7)的透平压缩叶轮。
2.如权利要求1所述的汽车增压透平，其特征在于，中间体(6)内的转轴(5)的外径上设有第一轴向密封用油封(3)和第一螺旋槽型油膜动压轴承(4)；透平压缩叶轮的一端的外径上设有第二轴向密封用油封(8)和第二螺旋槽型油膜动压轴承(9)。
专利摘要本实用新型涉及一种汽车增压透平，包括透平膨胀涡壳，其中安装有透平膨胀叶轮；增压压缩涡壳，其中安装有透平压缩叶轮；连接透平膨胀涡壳和增压压缩涡壳的中间体；中间体中安装有转轴；该转轴的一端连接透平膨胀叶轮，另一端连接增压压缩涡壳的透平压缩叶轮。实用新型一种汽车增压透平结构简单，使用方便，可以将流经该增压透平的发动机进气压力由原来的0.1Mpa提高至0.125-0.185Mpa，以此来增加发动机的功率，将少CO2排放。
文档编号F02C6/12GK202250368SQ201120341359
公开日2012年5月30日 申请日期2011年9月13日 优先权日2011年9月13日
发明者何云, 叶嗣禄, 章云, 董鄂 申请人:何云, 叶嗣禄, 章云, 董鄂