带压气机弧形斜流叶轮的涡轮增压器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及涡轮增压器技术领域，特别是一种通过采用弧形斜流叶轮来降低压气机叶轮轴向载荷和改善增压器小流量下容易在无叶扩压器进口轮缘一侧产生回流的涡轮增压器。
【背景技术】
[0002]涡轮增压器利用发动机排气来驱动涡轮机，涡轮机转动带动同轴的压气机工作，压气机将进入发动机的新鲜空气压缩，从而增加了发动机的进气量，提高了发动机的功率，降低了发动机的油耗量。
[0003]现有的涡轮增压器如附图1所示，包括涡轮箱1、轴承体2、压气机压壳3、转子轴4、涡轮转子5、止推片6、压气机叶轮7、止推轴承8、密封套9、隔热罩10、封油盖11、密封环
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[0004]涡轮箱I通过卡圈套与轴承体2连接，隔热罩10安装在涡轮箱I与轴承体2的端平面之间，涡轮转子5固定安装在转子轴4的一端，转子轴4安装在轴承体2上的滑动轴承内圈，止推片6、密封套9及压气机叶轮7依次安装在转子轴4的另一端，并通过螺母固定在转子轴4上，止推轴承8安装在密封套9的外圆上，并通过螺钉固定在轴承体2上，压端密封环12安装在密封套9的圆凸台上，封油盖11套装在密封套9上并固定在轴承体2内，压气机压壳3通过螺钉和压板与轴承体2连接。
[0005]现有的涡轮增压器采用的径流叶轮7如附图3、4所示，包括轮毂7-1、复数片长叶片7-2和复数片短叶片7-3，长叶片7-2和短叶片7-3的数量一样，长叶片7_2和短叶片7-3呈交错状均匀分布在括轮毂7-1上，长叶片7-2气流出口顶部7-2-1和短叶片7-3气流出口顶部7-3-1与轮毂7-1的轮轴中心线平行，长叶片7-2气流出口顶部7-2-1的外圆轮廓直径和短叶片7-3气流出口顶部7-3-1的外圆轮廓直径及轮毂I的轮盘直径一致，同为D1。
[0006]随着涡轮增压器向高转速、高压比方向发展，整个涡轮增压器轴承系统经受着严峻的考验，压气机压比升高，导致了由涡轮增压器涡端指向压端的轴向载荷增加，叶轮的轴向载荷主要是指压气机进口对叶轮正面的压力Pl和叶轮轮背间隙内的压力Ρ2，压气机轮背间隙内压力Ρ2在增压器正常运转时均高于进口压力Ρ1，当叶轮轮背间隙内压力Ρ2产生的轴向载荷过大时，止推轴承8与止推片6之间的油膜不足以承受轴向载荷而导致零件之间的干摩擦加重，在高转速作用下，止推轴承8很快磨损失效，严重时则导致叶轮叶片摩擦压气机壳损坏增压器。
[0007]再就是传统的径流叶轮在增压器小流量下容易在无叶扩压器进口轮缘一侧产生回流。
[0008]在涡轮增压器行业领域，为克服轴向载荷增大主要从两个方面入手，一是通过设计新的止推轴承表面结构，增大油膜的承载力，使止推轴承所能承受的轴向载荷数值增大，这种解决方法并不能降低压气机叶轮轮背的轴向载荷，当叶轮轮背的轴向载荷过大时，涡轮转子系统与止推轴承还是会产生直接接触发生干磨；二是通过增大涡轮箱流道A/R值，达到间接降低轴向载荷的目的，但由此产生的问题是，增大涡轮箱流道后，发动机的低速性能会受到较大影响，与当前发动机侧重于低速性能相违背。
【发明内容】
[0009]本实用新型的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种带压气机弧形斜流叶轮的涡轮增压器，一是通过减小叶轮轮盘面积来减小作用在叶轮轮盘背面的轴向载荷，防止增压器止推轴承失效而导致的增压器故障；二是在叶片的出口采用弧形斜流出口，通过弧形斜流出口来改善叶轮轮缘曲率太大而导致的叶轮出口展向流场分布不均匀状态，并能够通过调节叶片出口边线的圆弧直径来调节叶轮的设计参数水平，提高压气机的工作效率。
[0010]本实用新型的技术方案是:一种带压气机弧形斜流叶轮的涡轮增压器，包括涡轮箱、轴承体、压气机压壳、转子轴、涡轮转子、止推片、压气机叶轮、止推轴承、密封套、隔热罩、封油盖、密封环。
[0011]涡轮箱通过卡圈套与轴承体连接，隔热罩安装在涡轮箱与轴承体的端平面之间，涡轮转子固定安装在转子轴的一端，转子轴安装在轴承体上的滑动轴承内圈，止推片、密封套及压气机叶轮依次安装在转子轴的另一端，并通过螺母固定在转子轴上，止推轴承安装在密封套的外圆上，并通过螺钉固定在轴承体上，压端密封环安装在密封套的圆凸台上，封油盖套装在密封套上并固定在轴承体内，压气机压壳通过螺钉和压板与轴承体连接。
[0012]所述的压气机叶轮采用弧形斜流叶轮，弧形斜流叶轮包括轮毂、四?六片长叶片和四?六片短叶片，长叶片和短叶片的数量一样，长叶片和短叶片呈交错状均匀分布在括轮毂上，长叶片的气流出口顶部及短叶片的气流出口顶部为弧形结构，长叶片弧形流出口顶部的弧形斜边及短叶片弧形斜流出口顶部的弧形斜边的叶尖外圆轮廓直径为D1，长叶片弧形流出口顶部的弧形斜边及短叶片弧形斜流出口顶部的弧形斜边的叶根外圆轮廓直径为D2，D2小于D1，弧形斜边叶根部位的外圆轮廓与轮毂的轮盘外圆直径一致。
[0013]涡轮增压器正常运转时，作用于叶轮的轴向载荷F主要由压气机进口叶轮正面压力P1、叶轮轮背间隙内的压力P2及气体与叶轮的接触面积决定，F=F2-F1，Fl为Pl作用在叶轮正表面的轴向载荷，F2为P2作用在叶轮轮背的轴向载荷，而压气机叶轮轮背间隙内压力P2在增压器正常运转时均高于进口压力P1，当叶轮轮背面积减小后，受力面积也随着减小，作用在叶轮轮背表面载荷F2下降幅度将大于作用在叶轮正表面轴向载荷Fl下降的幅度，由此导致由叶轮轮背指向叶轮正面方向载荷降低，随着转速的升高，斜流叶轮上的轴向载荷力F降低越明显，减小了止推轴承承受的载荷力，有效的改善了涡轮增压器的运行状况。
[0014]再就是在叶片的出口采用弧形斜流出口，通过弧形斜流出口来改善叶轮轮缘曲率太大而导致的叶轮出口展向流场分布不均匀状态，并能够通过调节叶片出口边线的圆弧直径来调节叶轮的设计参数水平，提高压气机的工作效率。
[0015]本实用新型与现有技术相比具有如下特点:
[0016]1、在现有的径流式叶轮增压器上，改变叶轮结构，减小叶轮轮背外圆半径，通过减小受力面来减小叶轮轮背的表面载荷F2，实现减小转子系统的轴向载荷，避免了止推轴承因承受较大轴向载荷而降低寿命，提高了增压器的整体可靠性。
[0017]2、通过弧形斜流出口来改善叶轮轮缘曲率太大而导致的叶轮出口展向流场分布不均匀状态，并能够通过调节叶片出口边线的圆弧直径来调节叶轮的设计参数水平，提高压气机的工作效率。
[0018]以下结合附图和【具体实施方式】对本实用新型的详细结构作进一步描述。
【附图说明】
[0019]附图1为现有的涡轮增压器结构示意图；
[0020]附图2为附图1中的I部放大图；
[0021]附图3为现有的径流叶轮结构示意图；
[0022]附图4为附图3中的A-A剖视图；
[0023]附图5为带压气机弧形斜流叶轮的涡轮增压器结构示意图；
[0024]附图6为弧形斜流叶轮的结构示意图；
[0025]附图7为附图6中的B-B剖视图；
[0026]附图8为7中的II部放大图。
【具体实施方式】
[0027]一种带压气机弧形斜流叶轮的涡轮增压器，包括涡轮箱1、轴承体2、压气机压壳
3、转子轴4、涡轮转子5、止推片6、压气机叶轮13、止推轴承8、密封套9、隔热罩10、封油盖11、密封环12。
[0028]涡轮箱I通过卡圈套与轴承体2连接，隔热罩10安装在涡轮箱I与轴承体2的端平面之间，涡轮转子5固定安装在转子轴4的一端，转子轴4安装在轴承体2上的滑动轴承内圈，止推片6、密封套9及压气机叶轮13依次安装在转子轴4的另一端，并通过螺母固定在转子轴4上，止推轴承8安装在密封套9的外圆上，并通过螺钉固定在轴承体2上，压端密封环12安装在密封套9的圆凸台上，封油盖11套装在密封套9上并固定在轴承体2内，压气机压壳3通过螺钉和压板与轴承体2连接。
[0029]所述的压气机叶轮采用弧形斜流叶轮，弧形斜流叶轮13包括轮毂13-1、五片长叶片13-2和五片短叶片13-3，长叶片13-2和短叶片13_3呈交错状均匀分布在括轮毂13_1上，长叶片13-2的气流出口顶部及短叶片13-3的气流出口顶部为弧形结构，长叶片13-2弧形流出口顶部的弧形斜边13-2-1及短叶片13-3弧形斜流出口顶部的弧形斜边13-3-1的叶尖外圆轮廓直径为D1，长叶片13-2弧形流出口顶部的弧形斜边13-2-1及短叶片13_3弧形斜流出口顶部的弧形斜边13-3-1的叶根外圆轮廓直径为D2，D2小于D1，弧形斜边叶根部位的外圆轮廓与轮毂13-1的轮盘外圆直径一致。
【主权项】
1.一种带压气机弧形斜流叶轮的涡轮增压器，包括涡轮箱、轴承体、压气机压壳、转子轴、涡轮转子、止推片、压气机叶轮、止推轴承、密封套、隔热罩、封油盖、密封环； 涡轮箱通过卡圈套与轴承体连接，隔热罩安装在涡轮箱与轴承体的端平面之间，涡轮转子固定安装在转子轴的一端，转子轴安装在轴承体上的滑动轴承内圈，止推片、密封套及压气机弧形斜流叶轮依次安装在转子轴的另一端，并通过螺母固定在转子轴上，止推轴承安装在密封套的外圆上，并通过螺钉固定在轴承体上，压端密封环安装在密封套的圆凸台上，封油盖套装在密封套上并固定在轴承体内，压气机压壳通过螺钉和压板与轴承体连接; 其特征是:所述的压气机叶轮采用弧形斜流叶轮，弧形斜流叶轮包括轮毂、四?六片长叶片和四?六片短叶片，长叶片和短叶片的数量一样，长叶片和短叶片呈交错状均匀分布在括轮毂上，长叶片的气流出口顶部及短叶片的气流出口顶部为弧形结构，长叶片弧形流出口顶部的弧形斜边及短叶片弧形斜流出口顶部的弧形斜边的叶尖外圆轮廓直径为D1，长叶片弧形流出口顶部的弧形斜边及短叶片弧形斜流出口顶部的弧形斜边的叶根外圆轮廓直径为D2，D2小于D1，弧形斜边叶根部位的外圆轮廓与轮毂的轮盘外圆直径一致。
【专利摘要】一种带压气机弧形斜流叶轮的涡轮增压器，包括涡轮箱、轴承体、压气机压壳、转子轴、涡轮转子、止推片、压气机弧形斜流叶轮、止推轴承、密封套、隔热罩、封油盖、密封环。涡轮箱通过卡圈套与轴承体连接，隔热罩安装在涡轮箱与轴承体的端平面之间，涡轮转子固定安装在转子轴的一端，转子轴安装在轴承体上的滑动轴承内圈，止推片、密封套及压气机弧形斜流叶轮依次安装在转子轴的另一端，并通过螺母固定在转子轴上，止推轴承安装在密封套的外圆上，并通过螺钉固定在轴承体上，压端密封环安装在密封套的圆凸台上，封油盖套装在密封套上并固定在轴承体内，压气机压壳通过螺钉和压板与轴承体连接。
【IPC分类】F04D29-28, F04D29-30
【公开号】CN204312393
【申请号】CN201420675972
【发明人】李庆斌, 胡辽平, 曹刚, 闫海东, 杨迪, 刘振
【申请人】湖南天雁机械有限责任公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年11月13日