一种涡轮增压器燃气废气进排气壳体的制作方法

本实用新型涉及涡轮增压器技术领域，具体涉及一种涡轮增压器燃气废气进排气壳体。

背景技术：

涡轮增压器是将发动机燃气废气热能转化为机械能提高发动机进气压力和密度进而提升发动机功率的机械。涡轮增压器燃气废气进排气壳体连接发动机的燃气废气管路，工作中承受发动机振动载荷、热应力载荷。特别是由于发动机空间布置限制，增压器涡轮进气壳体与发动机燃气废气管路存在空间错位，需要弯曲形状管路连接时，涡轮进气壳体承受振动和热应力载荷的大小和方向复杂多变，导致增压器燃气废气进排气壳体工作一定时间后出现壳体变形、裂纹、连接螺栓松动或断裂等故障，降低增压器安全使用寿命。近年来，随着发动机排放指标提高及柴油机强化水平提高，涡轮进口的废气温度亦随着提高，增压器燃气废气进排气壳体热应力载荷亦随之提高。

如图1(图中1为排气内子午罩壳，2为排气外子午罩壳，3为第二连接螺栓，4为排气壳体，5为涡轮盘片，6为第一连接螺栓，7为喷嘴环，8为进气外壳体，9为销结构)所示，现有技术中，涡轮进气导流内罩和进气外壳体8由筋连接成整体结构，喷嘴环7处于进气外壳体8和排气外子午罩壳2形成的轴向空间内，排气内子午罩壳1与喷嘴环7之间，这个空间冷态时有一定间隙，热态时由于膨胀，喷嘴环7处于轴向压紧状态，喷嘴环7与进气壳之间有销结构9。涡轮盘片5径向方向的壳体由排气外子午罩壳2和涡轮壳形成两壁一腔结构，当涡轮盘片5意外损坏时这种结构具有防止破损碎片(块)击穿壳体、将碎片(块)包在壳体内的包容安全功能。现有结构在增压器涡轮进气壳体与发动机燃气废气管路存在空间错位时，需要将涡轮进气壳体设计成空间弯曲形状或用空间弯曲形状管路过渡连接时，在涡轮进口高温燃气废气工作条件下，存在左右或上下不对称热应力载荷时，会出现进气壳与排气壳体第一连接螺栓6松动或断裂、排气壳体4或进气壳体裂纹、出气壳体或进气壳体法兰变形、排气外子午罩壳2圆周变形不均导致涡轮盘片5顶部与排气外子午罩壳2内壁间隙局部变小或局部接磨导致增压器损坏等故障。

技术实现要素：

本实用新型针对以上问题的提出，而研究设计一种涡轮增压器燃气废气进排气壳体。本实用新型采用的技术手段如下：

一种涡轮增压器燃气废气进排气壳体，包括进气导流内罩、喷嘴环、排气外子午罩壳、排气内子午罩壳、进气外壳体和排气壳体，还包括进气导流外罩，所述进气导流外罩设置于进气外壳体内，且进气导流外罩的排气端固定在排气外子午罩壳上，所述排气壳体与排气外子午罩壳之间密封固定，所述进气外壳体密封固定在排气壳体上，所述进气导流内罩与喷嘴环相互固定。

进一步地，所述进气导流内罩与进气导流外罩之间通过筋连接。

进一步地，所述进气外壳体的外部设有凸缘，所述凸缘通过压紧件和螺栓固定在排气壳体上。

进一步地，所述排气壳体与排气外子午罩壳之间设有高温弹性密封垫，所述凸缘和排气壳体之间设有高温弹性密封垫。

进一步地，所述进气导流外罩上设有用于容纳喷嘴环的外边缘的凹槽，所述喷嘴环的外边缘尺寸与凹槽相配合且存在间隙，使喷嘴环在轴向和径向上的一定范围内处于自由状态。

进一步地，所述进气外壳体为铸造结构，所述进气外壳体的壁厚为7mm～14mm。

进一步地，所述进气外壳体和排气壳体之间存在第一间隙，所述第一间隙的宽度为1mm以上。

进一步地，所述进气外壳体为相对于喷嘴环的中心轴非旋转对称的结构，所述进气导流内罩和进气导流外罩也为相应的非旋转对称结构。也就是说进气外壳体、进气导流内罩和进气导流外罩在绕喷嘴环的中心轴旋转0～360度时不能与初始位置重合。

进一步地，所述进气外壳体与排气壳体之间设有定位销，所述进气导流内罩与喷嘴环之间设有定位销，所述进气导流外罩与排气外子午罩壳之间也设有定位销。保证非旋转对称形状的进气外壳体、进气导流内罩和进气导流外罩周向上安装正确。

进一步地，所述进气外壳体的内壁上设有与进气导流外罩对应的内凹面，所述进气导流外罩设置于所述内凹面处，使得进气导流外罩的内壁与进气外壳体的内壁形成进气导流面，并在进气外壳体和进气导流外罩之间形成腔体，所述进气导流外罩的进气端边缘与所述内凹面的边缘之间设有第二间隙，所述第二间隙的宽度为1mm～4mm。

与现有技术比较，本实用新型所述的涡轮增压器燃气废气进排气壳体具有以下优点：

1、进气外壳体变形和受力，不影响或传递给进气导流外罩和排气外子午罩壳，能够释放高温工作状态下涡轮进气外壳体与发动机燃气废气管路连接产生的热变形和热应力，减少传递给增压器的发动机振动负荷，解决在涡轮进口高温燃气废气工作条件下，进气壳与排气壳体连接螺栓松动或断裂、排气壳体或进气壳体裂纹、排气壳体或进气壳体法兰变形等故障问题；

2、喷嘴环径向和轴向有一定自由度，在热膨胀时有一定膨胀空间，减少热应力，解决了在增压器涡轮进气壳体与发动机燃气废气管路存在空间错位，需要弯曲形状管路连接的高温工作条件下，存在左右或上下不对称热应力载荷时排气外子午罩壳圆周变形不均导致涡轮盘片顶部与排气外子午罩壳内壁间隙局部变小或局部接磨导致增压器损坏等故障问题；

3、进气外壳体自由端伸向排气壳体和排气外子午罩壳形成空腔内，增加一层包容防爆缓冲壳体结构，增强壳体耐爆耐冲击性；

4、本实用新型尤其适合空间错位空间扭曲的轴流涡轮增压器涡轮进气壳设计，本专利设计的进气壳体结构适应空间扭曲的进气壳体各方向自由膨胀,减小热应力,更加利于多次经历高温-低温的涡轮壳体工作,达到结构简单适用和长寿命工作的目的。

附图说明

图1是现有技术中涡轮增压器燃气废气进排气壳体的结构示意图。

图2是本实用新型实施例的结构示意图。

具体实施方式

如图2所示，一种涡轮增压器燃气废气进排气壳体，包括进气导流内罩1、喷嘴环3、排气外子午罩壳5，排气内子午罩壳6、进气外壳体17和排气壳体8，还包括进气导流外罩15，所述进气导流外罩15设置于进气外壳体内17，且进气导流外罩15的排气端通过固定螺栓13固定在排气外子午罩壳5上，所述排气壳体17与排气外子午罩壳5之间密封固定，所述进气外壳体17密封固定在排气壳体8上，所述进气导流内罩1与喷嘴环3相互固定，本实施例中，所述喷嘴环3固定在进气导流外罩15和排气子午罩壳5的连接处。所述进气导流内罩1与进气导流外罩15之间通过筋14连接。而进气外壳体17与进气导流外罩15之间则不设置直接连接结构，二者为完全分开的两个零件。在增压器涡轮进气外壳体17与发动机燃气废气管路存在空间错位时，需要将涡轮进气壳体设计成空间弯曲形状或与空间弯曲形状管路过渡连接时，进气外壳体17与发动机燃气废气管路连接、或与空间弯曲形状管路过渡连接时，进气外壳体承担空间不规则变形或应力。进气外壳体17变形与受力不能传递到进气导流外罩15。故进气导流外罩15和排气外子午罩壳5在工作中不受空间不规则变形和应力，涡轮盘片4顶部与排气外子午罩壳5内壁间隙能控制在合理范围，使增压器安全运行。

所述进气外壳体17的外部设有凸缘，所述凸缘通过压紧件9和螺栓10固定在排气壳体8上。所述排气壳体8与排气外子午罩壳5之间设有第一高温弹性密封垫7，所述凸缘和排气壳体8之间设有第二高温弹性密封垫12。

所述进气导流外罩15上设有用于容纳喷嘴环3的外边缘的凹槽，所述喷嘴环3的外径边缘处的尺寸与凹槽相配合且存在间隙，使喷嘴环3在轴向和径向上的一定范围内处于自由状态，防止膨胀受阻产生热应力集中造成裂纹等疲劳损伤。

所述进气外壳体17为铸造结构，所述进气外壳体17的壁厚为7mm～14mm，确保一定刚度，以保证流道形状。

所述进气外壳体17和排气壳体8之间存在第一间隙3c，所述第一间隙3c的宽度为1mm以上。

排气外子午罩壳5止口定位于排气壳体8上；进气导流外罩15、进气导流内罩1和喷嘴环3整体组合止口定位于排气外子午罩壳5上，以保证气体流道径向尺寸。

本实施例尤其适用于不规则进气口的情况，所述进气外壳体17为相对于喷嘴环3的中心轴非旋转对称的结构，所述进气导流内罩1和进气导流外罩15也为相应的非旋转对称结构。也就是说进气外壳体17、进气导流内罩1和进气导流外罩15在绕喷嘴环3的中心轴旋转0～360度时不能与各自初始位置重合，在实际中比较常见的情况就是进气外壳体17的进气口为弯管结构。当然，本实施例也适用于常规的进气外壳体周向对称的情况，无论进气外壳体周向对称还是不对称，本实施例的进气壳体均能自由膨胀，起到减小热应力的效果，不受壳体对称性的限制。

所述进气外壳体17与排气壳体8之间设有第一定位销11，所述进气导流内罩1与喷嘴环3之间设有第二定位销2，所述进气导流外罩15与排气外子午罩壳5之间设有第三定位销(图中未标出)。保证非旋转对称形状的进气外壳体17、进气导流内罩1和进气导流外罩15周向上安装正确。

所述进气外壳体17的内壁上设有与进气导流外罩对应的内凹面1c，所述进气导流外罩15设置于所述内凹面1c处，使得进气导流外罩15的内壁与进气外壳体17不设内凹面的部分的内壁共同形成进气导流面，在所述进气导流外罩15的外壁和进气外壳体17内凹面1c之间形成腔体2c，所述进气导流外罩15的进气端边缘与所述内凹面1c的边缘之间设有第二间隙16，所述第二间隙16的宽度d为1mm～4mm。工作时，部分燃气从第二间隙16流入腔体2c，燃气充满腔体2c后不再有多余燃气流入腔体2c，同时腔体2c中燃气不外泄，不影响气体流动。所述内凹面1c是根据进气导流外罩15的外面型线偏移或其他方法成形，其形状没有具体限制。

型线1a、型线2a、型线1b、型线2b根据空气动力学优化的型线。根据空间尺寸不同，型线型线1a、型线2a、型线1b、型线2b的具体值不同。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。