CN201236724Y - 一种轻质钛合金涡轮增压器 - Google Patents

Abstract

一种轻质钛合金涡轮增压器包括涡轮机、中间体、压气机；涡壳采用轻质钛合金制作，涡轮焊接在轮轴的前端上，因涡轮重量的变化，且轮轴与涡轮仍能正常匹配运作，需重新设计轴径、轴距，减少摩擦和提高轮轴的柔性；在轮轴中部设置一柔性摩擦阻力点；中间体与涡壳通过螺栓固定连接，轮轴中间部位设置有两个浮动轴承，两个浮动轴承位于中间体的两端，并镶嵌在中间体的轴承座孔内，压气机壳和中间体通过螺栓紧固连接。本实用新型设计科学，轮轴恰到好处地设有柔性摩擦阻力点，具有低速性能响应快，惯量小，寿命长等优点。整机效率高，实用性较强，取代了进口增压器。整体结构紧凑、耗材少，成本低廉，性能稳定，维修方便，本实用新型适宜与发动机配套使用。

Description

一种轻质钛合金涡轮增压器

技术领域

本实用新型涉及的是增压器，具体的是涡轮及轮轴采用轻质钛合金制成，在高温高压及环境恶劣条件下仍能稳定工作的一种高效能的涡轮增压器。

背景技术

科学技术的发展极大地促进了发动机行业的发展和提高，相应的也使与发动机相配套使用的增压器也不断的更新和得以较快的发展。虽然发动机的进气增压是较为成熟的技术，增压器的品种也是多种多样，然而在具体的环境和使用的条件下，有时增压器不能稳定可靠的工作，以致不能处在最佳的工作状态，常显现出输出功率和所需进气流量的压比不能同步，有时为了满足低速状态的压比流量要求不得不通过加大供油和加大排量增加增压器的转速，用以提高进气量和进气压力，然而因涡轮转量和材质的局限，要想增速也不是轻而易举的事，再加上增压器涡轮的工作温度可达500—950度，这又不是一般材料所能承受的。

通用的增压器涡轮重量大，造成启动、转动的惯量大，从而带来一系列问题，诸如低速效率低，提高转数困难等。人们想方设法用其它材质来制作涡轮，从而消除通用的增压器所存在的缺欠和不足，但是，采用轻质钛合金制作涡轮势必与原来的重量大不相同，倘若仍使用原有的轮轴肯定不相匹配，涉及两端平衡点的变化和摩擦阻力的变化问题，因此，对轴系要做充分计算和轴的力矩的计算，

目前采用轻质钛合金制作的涡轮在国外工作刚刚有点眉目，国内在应用上有的虽然提出但还没有实施和解决相关的一些技术问题。

发明内容

本实用新型的目的为了解决目前为改善涡轮增压器存在不足而拟采用新型材质制作涡轮时会出现轮轴与涡轮不相匹配的问题，而提供效率高，涡轮采用轻质钛合金制作解决了低速响应快及涡轮与轮轴相匹配的技术问题，具有重量轻、惯量小、寿命长等优点的一种轻质钛合金涡轮增压器。

采用的技术方案是：

一种轻质钛合金涡轮增压器，包括涡轮机、中间体、压气机；

所述的涡轮机包括涡壳、涡轮、轮轴；涡轮焊接在轮轴的前端上，通过焊接连接成一体，在涡轮的后部设置一隔热板，隔热板位于涡轮与中间体之间；

所述的中间体与涡壳通过螺栓固定连接，轮轴的中间部位位于中间体内，轮轴中间部位设置有两个浮动轴承，两个浮动轴承位于中间体的两端，并镶嵌在中间体的轴承座孔内，轮轴的中部装设一止推轴承，止推轴承位于中间体的后部的止推轴承座孔中；

所述的压气机包括机壳、叶轮和后板；机壳和后板通过螺丝紧固连接，后板和中间体通过螺丝紧固连接，叶轮套设在轮轴的后端并通过螺丝紧固连接；其结构要点是：

所述的涡轮与叶片采用轻质钛合金制作，轻质钛合金为TiAl基合金定型材料；

所述轻质钛合金涡轮由于涡轮重量的变化，重新设计轴径、轴距，减少摩擦和提高轮轴的柔性；因此在轮轴中部设置一柔性摩擦阻力点。

上述柔性摩擦阻力点为一环形凹槽。

工作原理及特点：

本实用新型涡轮增压器在结构、原理上与通用的涡轮增压器大体相同，最大不同点是：本涡轮增压器涡轮及叶片选用高弹性模量，良好的高温强度、抗蠕变和抗氧化的轻质钛合金制作。因轻质钛合金涡轮的重量减少到1/3，从而涡轮的惯量大大地降低，要使轮轴与涡轮能恰如其分的匹配运作，事先在轮轴的中部设计计算出柔性摩擦阻力点，轮轴与涡轮良好的匹配，提高了增压器的整体技术性能，有效地节约了能源，同时使设备始终处于正常的运行状态，也提高了使用寿命。大大地减少了发动机的废气在涡壳流道中的阻力，增加了气体的流通量，使喷射在涡轮机叶片上的力大大增加，使增压器随发动机的排量变化压气机随之快速响应，从而大大地提高了增压器效率。

本涡轮增压器的优点是：

1选用了重量轻，具有良好的高温强度、塑性、抗蠕变和抗氧化特性的高质量的轻质钛合金加工制作成涡轮，针对涡轮重量的变化而重新对轮轴进行设计计算轴径和轴矩，设定柔性摩擦阻力点，整机具有低速性能响应快，惯量小，寿命长等优点。

2、新材质制作的涡轮及与其匹配的轮轴精度高，采用了先进的加工设备和精密的检测手段保证了零部件的加工高精度。增强了动平衡精度，保证了增压器在高温高压环境下长时间连续高速运转，整机效率达到80％。

3、增压器运转平稳，并且具有节能，减少废气中有害物质排放的优点。

本实用新型设计科学、合理、富有创意、低速性能响应快，惯量小，寿命长等普通增压器所不具备的优点。提高了整机的效率，降低了发动机废气的排放，实用性较强，取代了进口增压器。整体结构紧凑、耗材少，成本低廉，性能稳定、可靠，维修方便，本实用新型适宜与发动机配套使用。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的涡轮与轴总成结构示意图。

图3是图2的A—A剖视示意图。

具体实施方式

实施例

一种轻质钛合金涡轮增压器，包括涡轮机、中间体4、压气机。

涡轮机包括涡壳1、涡轮2、轮轴13、；涡轮2与轮轴13采用轻质钛合金制作，轻质钛合金为TiAl基合金定型材料。涡轮2焊接在轮轴13的前端上，通过焊接连接成一体，轻质钛合金涡轮2由于重量的变化，还要使轮轴13与涡轮2能恰如其分的匹配运作，需要重新设计轴径、轴距，减少摩擦和提高轮轴的柔性；因此在轮轴13中部设置一柔性摩擦阻力点14，柔性摩擦阻力点14是在轮轴13的中部设置有环形凹槽；在涡轮2的后部设置一隔热板3，隔热板3位于涡轮2与中间体4之间，中间体4与涡壳1通过螺丝固定连接，轮轴13的中间部位位于中间体4内，轮轴13的中间部位设置有两个浮动轴承6，两个浮动轴承6位于中间体4的两端，并镶嵌在中间体4的轴承座孔5内，轮轴13的中部装设一止推轴承12，止推轴承12位于中间体4的后部的止推轴承座孔9中；止推轴承12与止推环7相抵顶。

压气机包括机壳8、叶轮15和后板10；机壳8和后板10通过螺丝紧固连接，后板10和中间体4通过螺丝紧固连接，叶轮15套设在轮轴13的后端上通过螺丝紧固连接；叶轮15位于机壳8的内部中心处；在后板10和叶轮15之间设置有密封环支撑11，密封环支撑11的顶端设置有密封环。

Claims (2)

1、一种轻质钛合金涡轮增压器包括涡轮机、中间体(4)、压气机；

所述的涡轮机包括涡壳(1)、涡轮(2)、轮轴(13)；涡轮(2)焊装在轮轴(13)的前端上，通过焊接连接成一体，在涡轮(2)的后部设置一隔热板(3)，隔热板(3)位于涡轮(2)与中间体(4)之间；

所述的中间体(4)与涡壳(1)通过螺栓固定连接，轮轴(13)的中间部位位于中间体(4)内，轮轴(13)的中间部位设置有两个浮动轴承(6)，两个浮动轴承(6)位于中间体(4)的两端，并镶嵌在中间体(4)的轴承座孔(5)内，轮轴(13)的中部装设一止推轴承(12)，止推轴承(12)位于中间体(4)的后部的止推轴承座孔(9)中；

所述的压气包括机壳(8)、叶轮(15)和后板；机壳(8)和后板通过螺丝紧固连接，后板和中间体(4)通过螺栓紧固连接，叶轮(15)套设在轮轴(13)的后端并通过螺丝紧固连接；其特征在于：

所述的涡轮(2)与轮轴(13)采用轻质钛合金制作；

所述的轮轴(13)的中部设置一柔性摩擦阻力点(14)。

2、根据权利要求1所述的一种轻质钛合金涡轮增压器，其特征在于：上述柔性摩擦阻力点(14)为一环形凹槽。

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