一种新型抗冲击涡轮箱结构及涡轮增压器的制作方法

1.本发明涉及废气驱动的车用涡轮增压器领域，特别涉及一种新型抗冲击涡轮箱结构及涡轮增压器。


背景技术：

2.废气涡轮增压器是利用发动机排出的废气能量进行增压的一种机械装置，它利用发动机的废气能量驱动涡轮箱内的涡轮旋转，涡轮带动同轴的压气机叶轮工作，新鲜空气经空气滤清器进入压气机，压气机叶轮旋转压缩新鲜空气达到增压的效果。因此，废气涡轮增压器可以有效地回收利用废气能量，增加同排量下缸内空气量，优化燃烧过程，提高内燃机工作效率。废气涡轮增压器是现代发动机提高功率、节油降耗和改善排放必不可少的零部件。
3.其中涡轮机的工作原理是：废气进入涡轮箱的流道，动能转化为压力能，废气通过涡轮叶轮，废气的压力能转化为涡轮的动能，涡轮叶轮带动压气机做功。涡轮增压器的涡轮箱直接接受来自发动机的排气，其温度由于其使用的特殊用途，其温度要到700～850℃，有时还可能达到900℃，随着发动机强化程度的不断提高，增压器使用转速逐渐增大，尤其是超速运行时，增压器涡轮，在高温、高压燃气的冲击下存在涡轮破裂失效，作为涡轮机端的主要零件，其本身不仅承受高温、高压燃气冲击可能产生的热变形和热裂纹失效，同时承受涡轮由于超速失效后对涡轮箱的机械失效。为了更好的保证增压器的结构可靠性，必须对涡轮箱进行高可靠性抗冲击的结构设计。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题之一针对上述现有技术所存在的因高温、高压燃气冲击的涡轮箱热变形不均匀引起的热裂纹失效和因高温、高压燃气导致涡轮超速失效对涡轮箱进行的冲击机械失效的问题而提供一种新型抗冲击涡轮箱结构，以提高了涡轮箱的热-机械疲劳寿命，延长增压器整机的使用寿命。
5.本发明所要解决的技术问题之二在于提供一种包含上述新型抗冲击涡轮箱结构的涡轮增压器。
6.为了实现上述发明目的，本发明的一种新型抗冲击涡轮箱结构，包括涡轮箱，所述涡轮箱具有涡轮箱进气口、涡轮箱出口和连通所述涡轮箱进气口、涡轮箱出口的涡轮箱流道，其特征在于，在所述涡轮箱的外壁面对应所述涡轮箱流道位置设置有周向加强筋和至少一轴向加强筋，所述周向加强筋基于所述涡轮箱的外壁面进行全周360
°
的布置，所述轴向加强筋与所述周向加强筋垂直交汇。
7.在本发明的一个优选实施例中，所述轴向加强筋为若干，若干加强筋在所述涡轮箱的外壁面对应所述涡轮箱流道位置周向间隔均布。
8.本发明的涡轮增压器，包含上述新型抗冲击涡轮箱结构。
9.由于采用了如上的技术方案，当高温、高压燃气通过涡轮箱进口进入涡轮箱流道
中，涡轮箱在整个涡轮箱流道内壁面的周向承受由于温差和压力波动产生的热变形，通过周向加强筋可以提高涡轮箱的结构刚度，从而减小涡轮箱的变形量；当高温、高压燃气通过涡轮箱流道经过涡轮后通过涡轮箱出口排出的过程中，有很大一部分燃气的压力能转换为涡轮的动能，进一步对涡轮加速从而到时涡轮炸裂失效后形成对涡轮箱的冲击，结合周向加强筋同时进行轴向加强筋的联合设计，大大提高了涡轮箱抵抗变形的能力，从而提高了涡轮箱的热
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机械疲劳寿命，延长增压器整机的使用寿命。
10.本发明的一种新型抗冲击涡轮箱结构，结合涡轮超速破坏试验和市场高原路试试验的验证，涡轮箱在超速破坏试验中无失效出现，同时市场高原超速试验验证涡轮箱整体结构完好，明显有效减少涡轮箱失效的故障模式，提高增压器整机的可靠性。
11.本发明的有益效果如下:
12.1.减少涡轮箱流道由于高温、高压燃气冲击产生的热变形；
13.2.提高高温、高压燃气由压力能转变为动能引起的涡轮破坏失效后对涡轮箱高速冲击的热-机械强度，提高涡轮箱的结构可靠性。
14.3.提高增压器的整机可靠性。
附图说明
15.图1为本发明的一种新型抗冲击涡轮箱结构示意图。
16.图2为图1的a-a截面示意图。
17.图3是图1的b-b截面示意图。
具体实施方式
18.下面结合附图和实施例的描述对本权利做进一步说明。
19.如图1至图3所示，图中所示的一种新型抗冲击涡轮箱结构示意图，涡轮箱 1包括涡轮箱进气口4、涡轮箱出口5和连通涡轮箱进气口4、涡轮箱出口5的涡轮箱流道6，在涡轮箱1的外壁面对应涡轮箱流道6位置设置有周向加强筋3和至少一轴向加强筋2，周向加强筋3基于涡轮箱1的外壁面进行全周360
°
的布置，轴向加强筋2为若干，这些轴向加强筋2在涡轮箱1的外壁面对应涡轮箱流道位置周向间隔均布并与周向加强筋3垂直交汇。
20.增压器工作时，发动机高温、高压燃气经过涡轮箱进气口4进入涡轮箱流道6内，燃气能量经过涡轮箱流道6后部分压力能转化为涡轮动能试涡轮高速旋转后，高温燃气经涡轮箱出口5排出。涡轮箱流道6外壁面的周向加强筋3可以有效减少高温燃气在涡轮箱流道6内由于流道截面变动引起气流温度和压力波动对涡轮箱产生的热变形；外壁面的周向加强筋3和轴向加强筋2的同时作用，有效减弱涡轮由于燃气能量的转移引起转速超速后失效对涡轮箱流道壁面的冲击形变。减低了因涡轮箱壁面失效引起的风险，提高增压器的整机可靠性。


技术特征：
1.一种新型抗冲击涡轮箱结构，包括涡轮箱，所述涡轮箱具有涡轮箱进气口、涡轮箱出口和连通所述涡轮箱进气口、涡轮箱出口的涡轮箱流道，其特征在于，在所述涡轮箱的外壁面对应所述涡轮箱流道位置设置有周向加强筋和至少一轴向加强筋，所述周向加强筋基于所述涡轮箱的外壁面进行全周360
°
的布置，所述轴向加强筋与所述周向加强筋垂直交汇。2.如权利要求1所述的一种新型抗冲击涡轮箱结构，其特征在于，所述轴向加强筋为若干，若干加强筋在所述涡轮箱的外壁面对应所述涡轮箱流道位置周向间隔均布。3.涡轮增压器，其特征在于，包含权利要求1或2所述的新型抗冲击涡轮箱结构。

技术总结
本发明公开的一种新型抗冲击涡轮箱结构及涡轮增压器，其新型抗冲击涡轮箱结构包括涡轮箱，所述涡轮箱具有涡轮箱进气口、涡轮箱出口和连通涡轮箱进气口、涡轮箱出口的涡轮箱流道，其在涡轮箱的外壁面对应涡轮箱流道位置设置有周向加强筋和至少一轴向加强筋，周向加强筋基于涡轮箱的外壁面进行全周360


技术研发人员：靳鹏 何光清 陈少林 李琳 姚国瑞 张健鹏
受保护的技术使用者：湖南天雁机械有限责任公司
技术研发日：2022.03.31
技术公布日：2022/5/25