涡轮增压器涡壳组件的制作方法

本实用新型属于涡轮增压器技术领域，涉及一种涡轮增压器涡壳组件。

背景技术：

涡轮增压器的涡壳结构和气动性能是涡轮机研究的一个重要部分。我们希望进气涡壳的气流在截面内分布尽量均匀，压力损失尽量减小，这样有利于提高整个增压器的效率，也希望气流所经过的润湿周长要尽量小，以减小摩擦损失，提高效率。另一方面由于发动机的排气系统呈现脉冲排气状态，涡轮增压器安装在发动机排气歧管的下游，因此通过分隔墙隔开的双流道的涡轮增压器可以避免发动机各排气缸之间的排气干扰，降低各气缸的残余废气量，相比单流道的增压器更加有效的利用发动机的脉冲能量，提高发动机的瞬态响应，改善发动机的低速端扭矩。

涡轮增压器的分隔墙直接影响流道形状，对增压器流道的压力损失以及润湿周长起直接影响，即在一定程度上影响增压器涡端效率；分隔墙将流道分隔为两个进气通道，其设计对脉冲分配以及脉冲利用也起着至关重要的作用。但是另一方面由于分隔墙的存在，一定程度上会导致涡轮入口处的压力分布不均匀从而造成涡轮叶片的高周疲劳风险增加。目前国家排放要求日趋严格，如何提高增压器整体效率给我们带来新的挑战，因此，双流道涡壳的流道设计，不仅需要考虑安装的要求，同时要满足性能以及降低高应力的风险，想要兼顾以上这些，改善空间是很有限的。

目前业内在针对双流道的涡壳设计中，对于分隔墙的设计采用0~360度周向的均匀设计法，通过调整分隔墙的高度以及宽度来调整分隔墙的形状。如何设计分隔墙使其同时兼顾性能和脉冲的利用状况同时平衡应力风险显得尤为重要。

技术实现要素：

本实用新型针对上述问题，提供一种涡轮增压器涡壳组件，该涡壳组件能够提高涡轮增压器的效率，保持流道对脉冲的利用率，并且尽可能降低高周疲劳风险，本实用新型产品简单易实现，通过模拟验证可以提高增压器涡端效率及降低高周疲劳风险。

按照本实用新型的技术方案：一种涡轮增压器涡壳组件，其特征在于：包括涡壳，涡壳上设置涡壳流道，涡壳流道由分隔墙分隔为两个单独进气通道，涡壳流道的进气端内侧设置涡舌，所述分隔墙为保持涡壳流道两边单独进气设置的分隔结构，所述分隔墙高度随角度发生变化，为渐变分隔墙。

作为本实用新型的进一步改进，所述分隔墙过渡段结构起始于涡壳流道内部0到360°任意位置处。

作为本实用新型的进一步改进，所述分隔墙过渡段结构截止位置于涡壳流道内部0到360°任意位置处。

作为本实用新型的进一步改进，所述分隔墙过渡段结构过渡变化范围为涡壳流道内部0到360°范围内。

作为本实用新型的进一步改进，所述分隔墙过渡段结构过渡变化系数x1、x2取值为0到1，过渡段分隔墙的高度为y，y1为起始点分隔墙高度，y2为截止点分隔墙高度，y=x1y1+x2y2。

本实用新型的技术效果在于：本实用新型产品能有效提高增压器涡端的效率以及增加高周疲劳可靠性，且涡壳制造简单，可以通过正常开模实现。

附图说明

图1为本实用新型的纵剖面截面170°-350°示意图。

图2为本实用新型的横剖面截面80°-260示意图。

图3为本实用新型的分隔墙所在平面剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。

图1~3中，包括涡壳1、涡壳流道2、涡舌3、分隔墙4等。

如图1~3所示，本实用新型是一种涡轮增压器涡壳组件，包括涡壳1，涡壳1上设置涡壳流道2，涡壳流道2由分隔墙4分隔为两个单独进气通道，涡壳流道2的进气端内侧设置涡舌3，所述分隔墙4为保持涡壳流道2两边单独进气设置的分隔结构，所述分隔墙4高度随角度发生变化，为渐变分隔墙。

分隔墙4过渡段结构起始于涡壳流道2内部0到360°任意位置处，分隔墙4过渡段结构截止位置于涡壳流道2内部0到360°任意位置处。在具体生产中，分隔墙4的过渡段结构起始位置及截止位置可以在分隔墙4圆周面的任意位置开始、结束。

分隔墙4过渡段结构过渡变化范围为涡壳流道2内部0到360°范围内，即，在实际生产中，分隔墙4的过渡段结构可以设置在分隔墙4内圈的任意位置。

分隔墙4过渡段结构过渡变化系数x1、x2取值为0到1，过渡段分隔墙4的高度为y，y1为起始点分隔墙高度，y2为截止点分隔墙高度，y=x1y1+x2y2。

本实用新型产品中的导流结构根据实际情况需要，有多种设置方式，具体如下：如图1~3本实用新型的分隔墙4从关键截面积即0°截面开始，至过渡分隔墙4的起始位置180°截面开始，采用全分隔墙4设计，分隔墙4形状及高度宽度在0°到180°截面范围内完全一致，为标准双流道设计;从180°到340°处采用过渡分隔墙4设计，分隔墙4在所述160°的变化范围内由起始高度(即180°时的分隔墙高度)最终变为0mm；从340°到360°涡壳流道保持单流道结构即分隔墙4高度保持为0mm。

为控制分隔墙4过渡段的变化，本实用新型采用均匀变化方式，分隔墙4高度在160°过渡范围内随角度的增加均匀减小，具体高度为y（过渡段分隔墙高度）=x1y1，x1=（a(过渡段所对应角度)-180）/160。

由于气流在从排气歧管进入增压器的前0到180°截面段，气流的速度及能量很大，此角度范围内的分隔墙4有助于有效利用脉冲能量。随着角度变化至180°之后，一部分的气体已进入涡轮，在流道内的未进入涡轮的气体的速度及总能量降低，此段使用过渡分隔墙，分隔墙4高度降低，流道截面的润湿周长明显减小，通过截面的摩擦损失比未降低分隔墙的流道有所减小，有助于涡端效率的提升。在340°流道截面之后，由于大部分气体都已进入涡轮，流道内气体的总能量相对入口处气体总能量明显降低，此段拥有较低的脉冲能量，此340°至360°段采用单流道设计，意在减少摩擦损失，有助于涡端整体效率的提升。

双流道涡壳相比于单流道蜗壳加入了分隔墙的结构，会改变涡轮入口处的压力分布，使得压力分布不均匀，增加了整体的高周疲劳风险，尤其在涡舌处即340°到360°流道段对压力分布更加敏感，此设计在340°到360°已过渡为单流道，相比双流道涡壳在进入涡轮入口的压力分布会更加均匀，因此可以降低涡轮叶片的高周疲劳风险，从而提高涡壳的寿命，增加可靠性。

以上描述是对本实用新型的解释，不是对发明的限定，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。

本实用新型产品能有效提高增压器涡端的效率以及增加高周疲劳可靠性，且涡壳制造简单，可以通过正常开模实现。

技术特征：

1.一种涡轮增压器涡壳组件，其特征在于：包括涡壳（1），涡壳（1）上设置涡壳流道（2），涡壳流道（2）由分隔墙（4）分隔为两个单独进气通道，涡壳流道（2）的进气端内侧设置涡舌（3），所述分隔墙（4）为保持涡壳流道（2）两边单独进气设置的分隔结构，所述分隔墙（4）高度随角度发生变化，为渐变分隔墙。

2.如权利要求1所述的涡轮增压器涡壳组件，其特征在于：所述分隔墙（4）过渡段结构起始于涡壳流道（2）内部0到360°任意位置处。

3.如权利要求1所述的涡轮增压器涡壳组件，其特征在于：所述分隔墙（4）过渡段结构截止位置于涡壳流道（2）内部0到360°任意位置处。

4.如权利要求1所述的涡轮增压器涡壳组件，其特征在于：所述分隔墙（4）过渡段结构过渡变化范围为涡壳流道（2）内部0到360°范围内。

5.如权利要求1所述的涡轮增压器涡壳组件，其特征在于：所述分隔墙（4）过渡段结构过渡变化系数x1、x2取值为0到1，过渡段分隔墙（4）的高度为y，y1为起始点分隔墙高度，y2为截止点分隔墙高度，y=x1y1+x2y2。

技术总结
本实用新型属于涡轮增压器技术领域，涉及一种涡轮增压器涡壳组件，包括涡壳，涡壳上设置涡壳流道，涡壳流道由分隔墙分隔为两个单独进气通道，涡壳流道的进气端内侧设置涡舌，所述分隔墙为保持涡壳流道两边单独进气设置的分隔结构，所述分隔墙高度随角度发生变化，为渐变分隔墙。该涡壳组件能够提高涡轮增压器的效率，保持流道对脉冲的利用率，并且尽可能降低高周疲劳风险，本实用新型产品简单易实现，通过模拟验证可以提高增压器涡端效率及降低高周疲劳风险。

技术研发人员：田燕;张海佳
受保护的技术使用者：无锡康明斯涡轮增压技术有限公司
技术研发日：2020.03.10
技术公布日：2020.12.15