耐高温喷嘴环的制作方法

1.本实用新型涉及发动机领域，具体涉及内燃机涡轮增压器技术。


背景技术：

2.涡轮增压器作为发动机上的重要部件，主要是将发动机排放的废气作为能量，通过控制喷嘴环叶片的开合程度来增加进气量以提高燃油的燃烧率，从而达到节省燃油和减少汽车尾气的排放量的目的。在能源危机、环境保护等诸因素的影响下，涡轮增压器的应用得以飞速的发展。对于内河航运、拖网渔船及柴油机等行业，由于发动机长时间以中低速运行，会造成排气能量不足，涡轮转速和增压压力下降，燃烧过程冒黑烟，排气温度升高，扭矩特性变差等缺陷。为使发动机在低速高负荷的工况下具有良好的扭矩特性，这就要求与之匹配的涡轮增压器能在发动机中低速时给予较高的增压压力，进一步提高发动机的经济效益。
3.涡轮增压器被用于往复活塞式发动机的功率提升。为了能够尽可能有效地来运行涡轮，使废气在涡轮之前在导引装置(也称喷嘴环)的导叶排中偏转。在带有径向涡轮的废气涡轮增压器中，喷嘴环包括两个固定环(其在两侧上限制流动通道)和多个导叶(其根据应用相对于流动处在一定的角度中且还具有不同的长度)。
4.喷嘴环的利用可以有效的提高增压器的效率。它的导叶角度的导流形式、方向，开口大小的面积影响转子的转速。如涡轮增压器转子转速降低，那内燃机获得新鲜空气的扫气压就低了，废气排放温度就会增高，增压器的效果就会下降。
5.喷嘴环是涡轮增压器中的关键部件，用以控制涡壳内进入涡轮增压器箱体的废气量。
6.参照图1，专利cn201310574838《喷嘴环》中，喷嘴环1主要由第一固定环10，第二固定环11，和导叶12构成。第二固定环11上设有，固定环中的开口14。专利cn201310574838降低了喷嘴环的制造成本。但是还有其他一些关键技术还有进一步提高的可能。
7.喷嘴环是在高温高压的环境下工作，温度过高，压力过大，会造成金属部分的扭曲和损坏。特别是造成金属内部晶相排列混乱，造成金属特性改变。
8.提高喷嘴环的耐高温性能，或者降低喷嘴环工作温度，或者是喷嘴环各个导叶的各部分，尽量温度一致，都是保证喷嘴环工作质量的关键问题。


技术实现要素：

9.本实用新型的目的在于提供耐高温喷嘴环，以解决上述至少一个技术问题。
10.本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
11.耐高温喷嘴环，包括第一固定环、第二固定环，和安装在第一固定环与第二固定环之间的导叶；
12.导叶下部设置有销，第一固定环上设有通孔，作为销孔，销插入销孔；
13.在第二固定环上设有，用于供导叶上部穿过的开口；
14.导叶从宽度方向上，分为厚度较低的导叶前缘和厚度较厚的导叶后缘，其特征在于：
15.所述导叶、第一固定环、第二固定环，三个部件，均为钛铝合金一体成型结构；
16.所述导叶中设置有一条状的空腔，空腔为截面为角部为圆弧形的三角形的条状空腔，所述空腔的深度自导叶上部直至下部，但不贯穿所述导叶；
17.空腔的壁厚，最薄处不小于1mm；
18.在导叶的下部设有厚度大于5mm的底；
19.在导叶的上部设有厚度大于5mm的顶；
20.在销的下方中部设有进气孔，所述进气孔与所述空腔的底部联通；
21.所述空腔上部在靠近导叶前缘处设置有出气孔；
22.还包括一空心盘，所述空心盘一侧设有环形开口，环形开口扣合在所述第一固定环外侧；所述空心盘与所述第一固定环外侧，围合构成一气流通道；
23.所述空心盘还设置有用于连接气泵的进气口。
24.通过上述设计，允许通过气泵为各个导叶内部，供应流动的冷却气流，进而保证能够，有效降低喷嘴环工作温度。
25.因为采用的是，在销中部设有进气孔，进气孔与导叶内部空腔的底部联通，空腔上部在靠近导叶前缘处设置有出气孔，的技术方案。整个过程中，并不影响导叶的正常工作。而且保证了气流尽量流经空腔中的更长距离，使散热效率更高。
26.重要的是，本专利中仅仅增加了，环形开口扣合在第一固定环外侧的空心盘。可以对原有的涡轮增压器内部不进行其他技术改进。应用成本低，通用性好。
27.而且所述空心盘与所述第一固定环外侧，围合构成一气流通道，可以使众多的导叶导入的气流性质相同，保证了各个导叶的热力性能尽量相近。
28.应当注意，本专利中上述的各种几何图形，在传统几何学上存在尖锐的角部，但是本专利产品是应用于长时间高压、高温，因此尖锐的角部会产生破坏性的剪切力，因此上述描述的图像角部都是截面为圆弧形，以消除剪切力。
29.所述导叶表面涂覆有热障涂层，贴近导叶的是mcraly金属粘结层，然后往上再涂覆隔热陶瓷层。
30.先涂覆mcraly金属粘结层，可以与钛铝合金进行相对良好的金属性融合。然后涂覆隔热陶瓷层，可以利用隔热陶瓷层表面的光滑特性、耐腐蚀特性阻挡空气中的杂物损坏。
31.上述设计，具有涂覆层结合牢固，抗空气污染物损坏和双重隔热等优点。
32.涂覆mcraly金属粘结层厚度为40～100μm；涂覆隔热陶瓷层厚度为80～200μm，且隔热陶瓷层厚度为mcraly金属粘结层厚度的两倍厚度。
33.通过实验表明，这一厚度搭配比例，可以更好的提高涂覆层的结合牢固度，具有更好的抗空气污染物损坏和双重隔热等优点。是一种优选方案。
34.上述设计中，之所以将空腔的截面设置为三角形，而非圆形，是因为考虑到材料受热问题，以及物理应力问题。
35.如果截面设置成圆形，则会造成圆形周围的材料厚度，在各处均差异很大。在高温受热时，各处的膨胀比例存在较大差异，因此长期工作中，因为内部膨胀比例不同，造成内部微裂纹，影响牢固性和金属的抗疲劳性能。
36.本专利中，顺应导叶的，一侧薄一侧厚的结构特性，设置成顺应结构的三角形截面，使截面周围的材料厚度大致为处处相当，避免了在高温受热时，各处的膨胀比例存在较大差异。保证了长期使用的物理性能。
37.另外，采用三角形结构，相对于采用其他结构的截面，具有更好的应力特性。在同等质量和外界条件下，具有更好的刚性。
38.因为物理性能得到保证，在相对于传统低涡导向导叶相当的性能的要求下，本专利的耐高温喷嘴环还有更多的降低重量的空间。
附图说明
39.图1专利cn201310574838《喷嘴环》中的示意图。
40.图2为导叶的部分透视图。
具体实施方式
41.为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本实用新型。
42.参照图1、图2，耐高温喷嘴环，包括第一固定环10、第二固定环11，和安装在第一固定环10与第二固定环11之间的导叶12。导叶12下部设置有销13，第一固定环10上设有通孔，作为销孔，销13插入销孔。在第二固定环11上设有，用于供导叶12上部穿过的开口14。导叶12从宽度方向上，分为厚度较低的导叶前缘和厚度较厚的导叶后缘。
43.导叶12、第一固定环10、第二固定环11，三个部件，均为钛铝合金一体成型结构。导叶12中设置有一条状的空腔15，空腔15为截面为角部为圆弧形的三角形的条状空腔15，空腔15的深度自导叶12上部直至下部，但不贯穿导叶12。
44.空腔15的壁厚，最薄处不小于1mm；在导叶12的下部设有厚度大于5mm的底；在导叶12的上部设有厚度大于5mm的顶；在销13下方中部设有进气孔16，进气孔16与空腔15的底部联通；空腔15上部在靠近导叶前缘处设置有出气孔。
45.还包括一空心盘，空心盘一侧设有环形开口14，环形开口14扣合在第一固定环10外侧；空心盘与第一固定环10外侧，围合构成一气流通道。空心盘还设置有用于连接气泵的进气口。
46.通过上述设计，允许通过气泵为各个导叶12内部，供应流动的冷却气流，进而保证能够，有效降低喷嘴环工作温度。
47.因为采用的是，在销13中部设有进气孔16，进气孔16与导叶12内部空腔15的底部联通，空腔15上部在靠近导叶前缘处设置有出气孔，的技术方案。整个过程中，并不影响导叶12的正常工作。而且保证了气流尽量流经空腔15中的更长距离，使散热效率更高。
48.重要的是，本专利中仅仅增加了，环形开口14扣合在第一固定环10外侧的空心盘。可以对原有的涡轮增压器内部不进行其他技术改进。应用成本低，通用性好。
49.而且空心盘与第一固定环10外侧，围合构成一气流通道，可以使众多的导叶12导入的气流性质相同，保证了各个导叶12的热力性能尽量相近。
50.应当注意，本专利中上述的各种几何图形，在传统几何学上存在尖锐的角部，但是本专利产品是应用于长时间高压、高温，因此尖锐的角部会产生破坏性的剪切力，因此上述
描述的图像角部都是截面为圆弧形，以消除剪切力。
51.导叶12表面涂覆有热障涂层，贴近导叶12的是mcraly金属粘结层，然后往上再涂覆隔热陶瓷层。
52.先涂覆mcraly金属粘结层，可以与钛铝合金进行相对良好的金属性融合。然后涂覆隔热陶瓷层，可以利用隔热陶瓷层表面的光滑特性、耐腐蚀特性阻挡空气中的杂物损坏。
53.上述设计，具有涂覆层结合牢固，抗空气污染物损坏和双重隔热等优点。
54.涂覆mcraly金属粘结层厚度为40～100μm；涂覆隔热陶瓷层厚度为80～200μm，且隔热陶瓷层厚度为mcraly金属粘结层厚度的两倍厚度。
55.通过实验表明，这一厚度搭配比例，可以更好的提高涂覆层的结合牢固度，具有更好的抗空气污染物损坏和双重隔热等优点。是一种优选方案。
56.上述设计中，之所以将空腔15的截面设置为三角形，而非圆形，是因为考虑到材料受热问题，以及物理应力问题。
57.如果截面设置成圆形，则会造成圆形周围的材料厚度，在各处均差异很大。在高温受热时，各处的膨胀比例存在较大差异，因此长期工作中，因为内部膨胀比例不同，造成内部微裂纹，影响牢固性和金属的抗疲劳性能。
58.本专利中，顺应导叶12的，一侧薄一侧厚的结构特性，设置成顺应结构的三角形截面，使截面周围的材料厚度大致为处处相当，避免了在高温受热时，各处的膨胀比例存在较大差异。保证了长期使用的物理性能。
59.另外，采用三角形结构，相对于采用其他结构的截面，具有更好的应力特性。在同等质量和外界条件下，具有更好的刚性。
60.因为物理性能得到保证，在相对于传统低涡导向导叶12相当的性能的要求下，本专利的耐高温喷嘴环还有更多的降低重量的空间。
61.以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征以及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。