一种集成式车用混流涡轮增压器制造技术

本发明专利技术提供了一种集成式车用混流涡轮增压器，包括旋转结构、轴承结构、轴承座和壳体机构；所述旋转结构包括转轴以及设在所述转轴两端的涡轮和叶轮；所述轴承结构包括环设在所述转轴中间部的浮动轴承和止推轴承；所述轴承座套设在所述轴承结构的外侧；所述壳体结构包括套设在所述涡轮和轴承座外侧的集成式涡轮壳、套设在所述叶轮外侧的叶轮壳以及连接所述集成式涡轮壳和所述叶轮壳的背板；其中，所述集成式涡轮壳内设有涡流道和冷却水道，所述冷却水道包裹在所述涡流道外侧。通过将传统的涡轮壳和轴承壳集成为集成式涡轮壳，并设计冷却水道的分布，使其具有突出的有益效果和显著的进步。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及车用机械领域，尤其涉及一种增压器，具体地，是一种集成式车用混流涡轮增压器。
技术介绍
在内燃机的发展历程中，涡轮增压技术的应用在提高内燃机的比功率和降低内燃机的排放等方面发挥了重要的作用。从目前涡轮增压技术的发展情况来看，径流式涡轮增压器已经达到了相当高的技术水平，随着车用涡轮增压器不断向高转速、小型化、大容量方向的发展，径流式涡轮的比转速也越来越高，但其效率却达不到最佳值，而如果降低比转速，虽然可以解决这个问题，但是这样将会增大叶轮的直径，从而影响增压器的瞬态响应性。相比较而言，混流涡轮增压器不仅能够提高更大的设计自由度，而且同时倾向于在低膨胀比的工况下获得更高的效率，极大地满足车用发动机最常见的工况要求，是一种更佳的选择。目前来看，传统的混流涡轮增压器主要包括外壳、旋转结构、轴承结构、固定结构等部分，如图8所示，是一种传统的混流涡轮增压器的结构示意图，其中，旋转结构主要为两端分别连接涡轮d和叶轮e的转轴f，外壳主要由涡轮壳a、轴承壳b和叶轮壳c三部分构成，具体地是容纳涡轮d的涡轮壳a、容纳叶轮e的叶轮壳c以及容纳轴承结构的轴承壳b，涡轮壳a和轴承壳b通过夹紧件g固定对齐连接，轴承壳b和叶轮壳c通过螺栓等方式固定连接；轴承结构包括浮动轴承h和止推轴承i，用于支撑转轴f，固定结构包括固定止推轴承i的密封板j；进一步地，涡轮壳a内部设有涡流道k，轴承壳b内部设有冷却水道l和润滑油道m。在实际应用过程中，这种传统的混流涡轮增压器存在各种问题，如由于结构的限制冷却水道的分布受到局限，仅仅位于传统轴承座的内部，并简单粗暴地设在润滑油道和涡流道之间，并无法达到很好地冷却效果，甚至需要加大冷却水的流量来有效地对涡轮部分进行冷却，不仅造成了水利资源的浪费，而且变温效果不佳；进一步地，由于涡流道内的废气温度很高，传统的涡轮壳都采用昂贵的高镍铸造不锈钢制造，从而增加了设备的采购成本。进一步地，由于在装配过程中需要先将涡轮安装到轴承壳上，然后再安装涡轮壳，因此，涡轮壳的涡流道的涡轮进口处的左内侧（如图8所示需要越过涡轮的部分）必须设有切面n，且此切面到转轴中心轴线的距离大于涡轮的最大外径，这就使得涡流道的形状不能适用涡轮的需要，从而造成涡轮的性能无法发挥出最佳的状态（如图7所示，传统的混流涡轮增压器，其在0°截面A'的涡流道轮廓由于受到装配限制，无法满足此处的设计要求，从而使得传统混流涡轮增压器在传统结构条件下无法发挥出最佳的性能）；此外，由于实际应用中轴承壳和涡轮壳的工作温度相差很大，通过夹紧件连接的两部分的可靠性往往比较差，这就很容易存在漏气、法兰变形开裂等风险，而冷却水道也因为结构的限制，影响了其在轴承壳中的分布，从而很难很好地满足冷却的需要；进一步地，位于涡轮出口处的涡轮吼口一般与涡轮流量呈正相关，由于外壳结构的限制，使得传统的混流涡轮增压器的涡轮吼口很难再增大，因此限制了涡轮流量的增大，影响了涡轮的工作效率地进一步地提高。在传统混流涡轮增压器在实际应用过程中存在上述诸多问题的情况下，一种结构、性能更佳的车用混流涡轮增压器是本领域技术人员迫切需要的。
技术实现思路
基于上述背景，为了克服现有技术在实际应用过程中存在的各种弊端，尤其是克服冷却效果不佳、用料成本高等缺陷（其它缺陷在本申请人的其它申请文件中有关于其技术方案的具体阐述），本专利技术提供了一种集成式车用混流涡轮增压器，通过将传统的涡轮壳和轴承壳集成为集成式涡轮壳，省略了传统轴承壳和涡轮壳之间的连接，大大降低了漏气和变形的风险性；进一步地，改进后的集成式涡轮壳有效地解决了因结构的限制所带来的各部件的设计受局限等问题，冷却水道可以按照最佳的冷却效果来进行设计，避免了高温失效（零件开裂破坏、润滑油结焦等）的发生；更重要的是冷却水道的新设计方式使得材料不再仅仅局限于采用高镍铸造不锈钢等昂贵的材料制造，也能够选用价格更低的铝和/或铝合金和/或铸铁等。为了实现上述有益效果，本专利技术的技术方案为一种集成式车用混流涡轮增压器，包括旋转结构、轴承结构、轴承座和壳体机构；所述旋转结构包括转轴以及设在所述转轴两端的涡轮和叶轮；所述轴承结构包括环设在所述转轴中间部的浮动轴承和止推轴承；所述轴承座套设在所述轴承结构的外侧；所述壳体结构包括套设在所述涡轮和轴承座外侧的集成式涡轮壳、套设在所述叶轮外侧的叶轮壳以及连接所述集成式涡轮壳和所述叶轮壳的背板；其中，所述集成式涡轮壳内设有涡流道和冷却水道，所述冷却水道包裹在所述涡流道外侧。集成式涡轮壳的设置，使得冷却水道完全包裹住所述涡流道外侧成为可能，大大提高了对涡轮部分的冷却效果，避免了高温失效（零件开裂破坏、润滑油结焦等）的发生，提高了整机的可靠性。进一步地，所述冷却水道从靠近涡轮入口的位置沿所述涡流道外周延伸至涡轮出口，更优选地，所述冷却水道从靠近涡轮入口的位置沿所述涡流道外周延伸至所述集成式涡轮壳的前端。进一步地，所述集成式涡轮壳采用铝和/或铝合金和/或铸铁材料制备得到。进一步地，将所述背板集成在所述集成式涡轮壳上，所述止推轴承通过密封板被楔形挡圈固定在所述集成式涡轮壳上。进一步地，所述浮动轴承和所述止推轴承集成为一体式轴承，所述一体式轴承被轴承销固定在所述集成式涡轮壳上，如此，进一步地减小了所述壳体结构的复杂程度，提高了可靠性。进一步地，将所述背板集成在所述集成式涡轮壳上，所述止推轴承通过密封板被楔形挡圈固定在所述集成式涡轮壳上；同时，所述浮动轴承和所述止推轴承集成为一体式轴承，所述一体式轴承被轴承销固定在所述集成式涡轮壳上。进一步地，将所述背板和所述轴承座集成在所述集成式涡轮壳上。进一步地，所述浮动轴承和所述止推轴承集成为一体式轴承，所述一体式轴承被轴承销固定在所述集成式涡轮壳上，在所述一体式轴承的端面上设有承载轴向推力的轴承止推垫圈。进一步地，将所述背板和所述轴承座集成在所述集成式涡轮壳上，同时所述浮动轴承和所述止推轴承集成为一体式轴承，所述一体式轴承被轴承销固定在所述集成式涡轮壳上，在所述一体式轴承的端面上设有承载轴向推力的轴承止推垫圈。以上需要注意的是，一体式轴承被轴承销固定在集成式涡轮壳上时，一体式轴承与轴承销之间留有很小的间隙，使得一体式轴承可以在较小的范围内震动，以减小高速转轴的震动。进一步地，所述浮动轴承和所述止推轴承环设在所述转轴中间部并被安装到所述轴承座上。进一步地，所述集成式涡轮壳内还设有润滑油进出口。进一步地，所述轴承座上设有通向所述浮动轴承和所述止推轴承的润滑油道，并通过过盈配合的方式，压装到所述集成式涡轮壳内。进一步地，所述背板通过V型卡箍连接到所述集成式涡轮壳上，同时将所述止推轴承固定在所述轴承座上。进一步地，所述转轴自所述集成式涡轮壳的涡轮端穿入所述轴承座，并自所述集成式涡轮壳的叶轮端穿出，所述叶轮通过端螺母固定在所述转轴上。进一步地，所述涡轮和所述转轴进一步地集合为一体。 进一步地，为了实现更好地技术效果，解决
技术介绍
中提及的其它缺陷，所述涡流道的不同角度截面处的涡流道轮廓面积呈线性分布，0°截面处的涡流道轮廓面积最小。进一步地，优选地，所述涡轮的最外边缘到所述转轴中心轴线的距离从涡轮进口到涡轮出口逐渐增大，涡轮吼口处对应的涡轮最外边缘到所述转轴中心轴线的距离最大。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成式车用混流涡轮增压器，其特征在于，包括旋转结构、轴承结构、轴承座和壳体机构；所述旋转结构包括转轴以及设在所述转轴两端的涡轮和叶轮；所述轴承结构包括环设在所述转轴中间部的浮动轴承和止推轴承；所述轴承座套设在所述轴承结构的外侧；所述壳体结构包括套设在所述涡轮和轴承座外侧的集成式涡轮壳、套设在所述叶轮外侧的叶轮壳以及连接所述集成式涡轮壳和所述叶轮壳的背板；其中，所述集成式涡轮壳内设有涡流道和冷却水道，所述冷却水道包裹在所述涡流道外侧。

【技术特征摘要】
1.一种集成式车用混流涡轮增压器，其特征在于，包括旋转结构、轴承结构、轴承座和壳体机构；所述旋转结构包括转轴以及设在所述转轴两端的涡轮和叶轮；所述轴承结构包括环设在所述转轴中间部的浮动轴承和止推轴承；所述轴承座套设在所述轴承结构的外侧；所述壳体结构包括套设在所述涡轮和轴承座外侧的集成式涡轮壳、套设在所述叶轮外侧的叶轮壳以及连接所述集成式涡轮壳和所述叶轮壳的背板；其中，所述集成式涡轮壳内设有涡流道和冷却水道，所述冷却水道包裹在所述涡流道外侧。2.根据权利要求1所述的集成式车用混流涡轮增压器，其特征在于，所述冷却水道从靠近涡轮入口的位置沿所述涡流道外周延伸至涡轮出口。3.根据权利要求1所述的集成式车用混流涡轮增压器，其特征在于，所述冷却水道从靠近涡轮入口的位置沿所述涡流道外周延伸至所述集成式涡轮壳的前端。4.根据权利要求1所述的集成式车用混流涡轮增压器，其特征在于，所述集成式涡轮壳采用铝和/或铝合金和/或铸铁材料制备得到。5.根据权利要求1所述的集成式车用混流涡轮增压器，其特征在于，将所述背板集成在所述集成式涡...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴贺松，熊劲松，段景宏，蒋向永，
申请(专利权)人：奕森科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31