涡轮增压器制造技术

本发明专利技术公开了一种涡轮增压器，包括涡轮壳、设置在涡轮壳内的涡轮、与涡轮连接的转轴、套装在转轴上的径向推力轴承和轴向推力轴承、以及连接在转轴另一端的叶轮和叶轮壳，所述径向推力轴承采用空气动压箔片径向推力轴承；所述轴向推力轴承采用空气静压轴向推力轴承。本发明专利技术通过空气静压轴向推力轴承与空气动压箔片径向推力轴承的组合结构支撑涡轮增压器转子系统，实现了无润滑油、效率高、转速高等优点；空气静压轴向推力轴承可以承受很大的轴向载荷；空气静压轴向推力轴承形成高压气膜可以隔离涡轮端和叶轮端两种不同介质的气体；同时，空气动压箔片径向推力轴承可以适应高温环境，涡轮增压器内部不需要冷却装置。

Turbocharger

The invention discloses a turbocharger, comprising a turbine shell, is arranged in the shell of the turbine, the turbine and the turbine is connected with the rotating shaft and is sheathed on the radial thrust bearing and thrust bearing, and the other end is connected with the rotating shaft of the impeller and the impeller shell, the radial thrust bearing adopts dynamic pressure radial air foil thrust bearings; the axial thrust bearing of the aerostatic thrust bearing. Through the static and dynamic axial thrust bearing air foil composite structure of radial thrust bearing supporting the rotor of the turbocharger system has no lubricating oil, high efficiency, high speed; axial thrust aerostatic bearings can withstand axial load greatly; aerostatic thrust bearing gas film can form high pressure turbine end isolation the impeller and end of two kinds of media gas; at the same time, the air foil radial thrust bearing can adapt to the environment of high temperature, the turbocharger does not require internal cooling device.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种涡轮增压器，尤其是一种采用空气动压箔片径向推力轴承和空气静压轴向推力轴承的涡轮增压器。
技术介绍
涡轮增压器轴承通常采用滚动轴承和滑动轴承，这两种轴承的特性在涡轮增压器的应用中存在以下问题：由于润滑油的存在，不可避免的出现漏油现象，从而导致了污染的问题；由于摩擦力的存在，使得转子的工作转速不可能太高而效率较低；由于存在磨损使得轴承寿命较短。在某些应用环境中，涡轮增压器中涡轮端和叶轮端为两种不同的气体介质，要求两种气体介质不能相互泄露，需要增加密封系统。涡轮增压器工作在高温环境，特别是涡轮端和叶轮端存在较大温差时，需要增加冷却系统。在现有的技术中，涡轮增压器转子系统的支撑，一定要包括径向支撑轴承和轴向推力轴承，其中如果转子系统的设计转速达到40000RPM(转/分钟)，采用的涡轮增压器中能够满足这个工作转速的轴承系统主要是气体静压轴承、气体动压轴承和液体静压轴承(普通机械轴承不能满足这个工作转速的需求)；液体静压轴承很难解决密封问题，容易对两端的气体介质造成污染。气体动压轴承的轴向推力轴承存在承载力不够的问题，其中在涡轮端和叶轮端分别为10MPa和3MPa的高压气体，由于存在非常大的压力差，因此转子系统存在很大的轴向力；气体动压轴承作为轴向推力轴承很难满足要求。为此，提出了推力轴承采用气体静压轴承和径向轴承采用气体动压轴承结合的技术方案。此外，气体静压轴向推力轴承形成高压气膜，可以隔离涡轮端和叶轮端两种不同的气体介质。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术提出了一种空气静压轴承与空气动压箔片轴承的组合代替现有的滚动轴承和滑动轴承的技术方案。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种涡轮增压器，包括涡轮壳、设置在涡轮壳内的涡轮、与涡轮连接的转轴、套装在转轴上的径向推力轴承和轴向推力轴承、以及连接在转轴另一端的叶轮和叶轮壳，其特征在于，所述径向推力轴承采用空气动压箔片径向推力轴承；所述轴向推力轴承采用空气静压轴向推力轴承。优选的是，所述空气动压箔片径向推力轴承包括：基体，其内表面上以一定间隔且均匀地设置有至少一个凹槽；套装在所述转轴上的至少一个弹性平箔片，其一端固定连接在凹槽内；夹持在所述基体和弹性平箔片之间的至少一个弹性波箔片，其一端固定连接在凹槽内。优选的是，所述基体上设置有环形容纳槽；所述基体在环形容纳槽的上部设置有第一环形气体流道、在下部设置有第二环形气体流道；所述空气静压轴向推力轴承包括：推力轴承转盘，其置于所述环形容纳槽内并套装在所述转轴上；套装在所述转轴上的轴向轴承座，其置于所述叶轮和设置有第二环形气体流道的基体之间；以及，在所述基体上设置有连通所述第一环形气体流道的上静压进气口和连通所述第二环形气体流道的下静压进气口；所述第一环形气体流道上设置有朝向所述推力轴承转盘的上轴向节流器；所述第二环形气体流道上设置有朝向所述推力轴承转盘的下轴向节流器；其中，通过上静压进气口通入高压气体使上轴向节流器与转轴和推力轴承转盘之间分别形成的高压气膜；通过下静压进气口通入高压气体使下轴向节流器与转轴和推力轴承转盘之间分别形成的高压气膜。优选的是，所述弹性平箔片和弹性波箔片在凹槽内的固定连接方式为胶粘连接、焊接和卡塞连接中的一种。优选的是，所述上轴向节流器和下轴向节流器均为小孔节流器、狭缝节流器和多孔质节流器中的一种。优选的是，所述第一环形气体流道上环形设置有至少一排上轴向节流器；所述第二环形气体流道上环形设置有至少一排下轴向节流器。优选的是，所述上轴向节流器为沿第一环形气体流道均匀分布的多个上轴向节流器，其间距在20～30mm；所述下轴向节流器为沿第一环形气体流道均匀分布的多个下轴向节流器，其间距在20～30mm。优选的是，所述上轴向节流器的喷气口与推力轴承转盘之间的距离范围为10～20微米；所述下轴向节流器的喷气口与推力轴承转盘之间的距离范围为10～20微米。优选的是，所述上轴向节流器包括与第一环形气体流道连通的第一上节流孔和与第一上节流孔连通的第二上节流孔，所述第一上节流孔的直径大于第二上节流孔的直径；所述下轴向节流器包括与第二环形气体流道连通的第一下节流孔和与第一下节流孔连通的第二下节流孔，所述第一下节流孔的直径大于第二下节流孔的直径。优选的是，所述第一上节流孔和第一下节流口的内表面都均匀设置有多个通气槽。本专利技术至少包括以下有益效果：通过空气静压轴向推力轴承与空气动压箔片径向推力轴承的组合结构支撑涡轮增压器转子系统，实现了无润滑油、效率高、转速高等优点；空气静压轴向推力轴承可以承受很大的轴向载荷；空气静压轴向推力轴承形成高压气膜可以隔离涡轮端和叶轮端两种不同介质的气体；同时，空气动压箔片径向推力轴承可以适应高温环境，涡轮增压器内部不需要冷却装置。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明：图1为本专利技术所述的涡轮增压器的整体剖面结构示意图；图2为本专利技术所述的空气动压箔片径向推力轴承的结构示意图；图3为本专利技术所述涡轮增压器的局部(空气静压轴向推力轴承)剖面结构示意图；图4为本专利技术所述空气静压轴向推力轴承中上轴向节流器的分布结构示意图；图5为本专利技术另一个实施例中涡轮增压器的局部(空气静压轴向推力轴承)剖面结构示意图。具体实施方式：下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。图1～3示出了本专利技术的一种涡轮增压器，包括涡轮壳7、设置在涡轮壳7内的涡轮8、与涡轮8连接的转轴10、套装在转轴10上的径向推力轴承3和轴向推力轴承、以及连接在转轴10另一端的叶轮11和叶轮壳1，所述径向推力轴承3采用空气动压箔片径向推力轴承；所述轴向推力轴承采用空气静压轴向推力轴承。在上述技术方案中，通过空气静压轴向推力轴承与空气动压箔片径向推力轴承的组合结构支撑涡轮增压器转子系统，实现了无润滑油、效率高、转速高等优点；空气静压轴向推力轴承可以承受很大的轴向载荷；空气静压轴向推力轴承形成高压气膜可以隔离涡轮端和叶轮端两种不同介质的气体。在上述技术方案中，如图3所示，所述空气动压箔片径向推力轴承包括：基体2，其内表面上以一定间隔且均匀地设置有至少一个凹槽23；套装在所述转轴10上的至少一个弹性平箔片22，其一端固定连接在凹槽23内；夹持在所述基体2和弹性平箔片22之间的至少一个弹性波箔片21，其一端固定连接在凹槽23内；在这种技术方案中，所述转轴10经过精密加工，高速旋转时与顶层弹性平箔片22之间形成高压气膜支承径向载荷。在上述技术方案中，所述基体2上设置有环形容纳槽24；所述基体2在环形容纳槽24的上部设置有第一环形气体流道25、在下部设置有第二环形气体流道26；所述空气静压轴向推力轴承包括：推力轴承转盘5，其置于所述环形容纳槽24内并套装在所述转轴10上；套装在所述转轴10上的轴向轴承座6，其置于所述叶轮11和设置有第二环形气体流道26的基体2之间，用于支撑下轴向节流器等有关结构件的安装；以及，在所述基体2上设置有连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮增压器，包括涡轮壳、设置在涡轮壳内的涡轮、与涡轮连接的转轴、套装在转轴上的径向推力轴承和轴向推力轴承、以及连接在转轴另一端的叶轮和叶轮壳，其特征在于，所述径向推力轴承采用空气动压箔片径向推力轴承；所述轴向推力轴承采用空气静压轴向推力轴承。

【技术特征摘要】
1.一种涡轮增压器，包括涡轮壳、设置在涡轮壳内的涡轮、与涡轮连接的转轴、套装在转轴上的径向推力轴承和轴向推力轴承、以及连接在转轴另一端的叶轮和叶轮壳，其特征在于，所述径向推力轴承采用空气动压箔片径向推力轴承；所述轴向推力轴承采用空气静压轴向推力轴承。2.如权利要求1所述的涡轮增压器，其特征在于，所述空气动压箔片径向推力轴承包括：基体，其内表面上以一定间隔且均匀地设置有至少一个凹槽；套装在所述转轴上的至少一个弹性平箔片，其一端固定连接在凹槽内；夹持在所述基体和弹性平箔片之间的至少一个弹性波箔片，其一端固定连接在凹槽内。3.如权利要求2所述的涡轮增压器，其特征在于，所述基体上设置有环形容纳槽；所述基体在环形容纳槽的上部设置有第一环形气体流道、在下部设置有第二环形气体流道；所述空气静压轴向推力轴承包括：推力轴承转盘，其置于所述环形容纳槽内并套装在所述转轴上；套装在所述转轴上的轴向轴承座，其置于所述叶轮和设置有第二环形气体流道的基体之间；以及，在所述基体上设置有连通所述第一环形气体流道的上静压进气口和连通所述第二环形气体流道的下静压进气口；所述第一环形气体流道上设置有朝向所述推力轴承转盘的上轴向节流器；所述第二环形气体流道上设置有朝向所述推力轴承转盘的下轴向节流器；其中，通过上静压进气口通入高压气体使上轴向节流器与转轴和推力轴承转盘之间分别形成的高压气膜；通过下静压进气口通入高压气体使下轴向节流器与转轴和推力轴承转盘之间分别形成的高压气膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐刚，舒行军，肖永华，郑越青，蓝河，张连新，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51