CN204312394U - 带压气机斜流叶轮的涡轮增压器 - Google Patents

Abstract

一种带压气机斜流叶轮的涡轮增压器，包括涡轮箱、轴承体、背盘、压气机压壳、转子轴、涡轮转子、压气机斜流叶轮、止推片、止推轴承、密封套、挡油板、止推套及隔热罩。涡轮箱通过螺钉和压板与轴承体连接，隔热罩安装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，止推套、止推片、密封套、及压气机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，止推轴承安装在止推套上，挡油板安装在密封套的圆凸台上，背盘通过螺钉与轴承体连接，并通过背盘将挡油板压紧在止推轴承的端面，压气机压壳通过螺钉和压板与背盘连接。

Description

带压气机斜流叶轮的涡轮增压器

技术领域

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斜流叶轮来降低压气机叶轮轴向载荷的涡轮增压器。

背景技术

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。

现有的涡轮增压器如附图1所示，包括涡轮箱1、轴承体2、背盘3、压气机压壳4、转子轴5、涡轮转子6、压气机径流叶轮7、止推片8、止推轴承9、密封套10、挡油板11、止推套12及隔热罩13。

涡轮箱1通过螺钉和压板与轴承体2连接，隔热罩13安装涡轮箱1与轴承体2的端平面之间，涡轮转子6固定安装在转子轴5的一端，转子轴5安装在轴承体2上的滑动轴承内圈，止推套12、止推片8、密封套10、及压气机叶轮7依次安装在转子轴5的另一端，并通过螺母固定在转子轴5上，止推轴承9安装在止推套12上，挡油板11安装在密封套10的圆凸台上，背盘3通过螺钉与轴承体2连接，并通过背盘3将挡油板11压紧在止推轴承9的端面，压气机压壳4通过螺钉和压板与背盘3连接。

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的外圆轮廓直径同为D2，D2小于轮毂1的轮盘直径D1。

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***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P1和叶轮轮背间隙内的压力P2，压气机轮背间隙内压力P2在增压器正常运转时均高于进口压力P1，当叶轮轮背间隙内压力P2产生的轴向载荷过大时，止推轴承9与止推片8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9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。

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***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

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斜流叶轮的涡轮增压器，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。

本实用新型的技术方案是：一种带压气机斜流叶轮的涡轮增压器，包括涡轮箱、轴承体、背盘、压气机压壳、转子轴、涡轮转子、压气机叶轮、止推片、止推轴承、密封套、挡油板、止推套及隔热罩。

涡轮箱通过螺钉和压板与轴承体连接，隔热罩安装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，止推套、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，止推轴承安装在止推套上，挡油板安装在密封套的圆凸台上，背盘通过螺钉与轴承体连接，并通过背盘将挡油板压紧在止推轴承的端面，压气机压壳通过螺钉和压板与背盘连接。

所述的压气机叶轮采用斜流叶轮，斜流叶轮包括轮毂、五～七片长叶片和五～七片短叶片，长叶片和短叶片呈交错状均匀分布在括轮毂上，长叶片气流出口顶部和短叶片气流出口顶部为斜面，与轮轴中心线的倾角a为15～35°，长叶片气流出口顶部和短叶片气流出口顶部的叶尖外圆轮廓直径同为D2，长叶片气流出口顶部和短叶片气流出口顶部的叶根外圆轮廓直径同为D3，长叶片气流出口顶部和短叶片气流出口顶部的叶根与轮毂的轮盘外圆端面相交。

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，F1为P1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F1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。

本实用新型与现有技术相比具有如下特点：

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***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。

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

附图1为现有的涡轮增压器结构示意图；

附图2为附图1中的I部放大图；

附图3为现有的径流叶轮结构示意图；

附图4为附图3中的A-A剖视图；

附图5为带压气机斜流叶轮的涡轮增压器结构示意图；

附图6为斜流叶轮的结构示意图；

附图7为附图6中的B-B剖视图。

具体实施方式

一种带压气机斜流叶轮的涡轮增压器，包括涡轮箱1、轴承体2、背盘3、压气机压壳4、转子轴5、涡轮转子6、压气机叶轮14、止推片8、止推轴承9、密封套10、挡油板11、止推套12及隔热罩13。

涡轮箱1通过螺钉和压板与轴承体2连接，隔热罩13安装涡轮箱1与轴承体2的端平面之间，涡轮转子6固定安装在转子轴5的一端，转子轴5安装在轴承体2上的滑动轴承内圈，止推套12、止推片8、密封套10、及压气机叶轮14依次安装在转子轴5的另一端，并通过螺母固定在转子轴5上，止推轴承9安装在止推套12上，挡油板11安装在密封套10的圆凸台上，背盘3通过螺钉与轴承体2连接，并通过背盘3将挡油板11压紧在止推轴承9的端面，压气机压壳4通过螺钉和压板与背盘3连接。

所述的压气机叶轮采用斜流叶轮，斜流叶轮14包括轮毂14-1、七片长叶片14-2和七片短叶片14-3，长叶片14-2和短叶片14-3呈交错状均匀分布在括轮毂14-1上，长叶片14-2气流出口顶部14-2-1和短叶片14-3气流出口顶部14-3-1为斜面，与轮轴中心线的倾角a为15～35°，长叶片14-2气流出口顶部14-2-1和短叶片14-3气流出口顶部14-3-1的叶尖外圆轮廓直径同为D2，长叶片14-2气流出口顶部14-2-1和短叶片14-3气流出口顶部14-3-1的叶根外圆轮廓直径同为D3，长叶片14-2气流出口顶部14-2-1和短叶片14-3气流出口顶部14-3-1的叶根与轮毂14-1的轮盘外圆端面相交。

Claims (1)

1.一种带压气机斜流叶轮的涡轮增压器，包括涡轮箱、轴承体、背盘、压气机压壳、转子轴、涡轮转子、压气机叶轮、止推片、止推轴承、密封套、挡油板、止推套及隔热罩；

涡轮箱通过螺钉和压板与轴承体连接，隔热罩安装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，止推套、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，止推轴承安装在止推套上，挡油板安装在密封套的圆凸台上，背盘通过螺钉与轴承体连接，并通过背盘将挡油板压紧在止推轴承的端面，压气机压壳通过螺钉和压板与背盘连接；

其特征是：所述的压气机叶轮采用斜流叶轮，斜流叶轮包括轮毂、五～七片长叶片和五～七片短叶片，长叶片和短叶片呈交错状均匀分布在括轮毂上，长叶片气流出口顶部和短叶片气流出口顶部为斜面，与轮轴中心线的倾角a为15～35°，长叶片气流出口顶部和短叶片气流出口顶部的叶尖外圆轮廓直径同为D2，长叶片气流出口顶部和短叶片气流出口顶部的叶根外圆轮廓直径同为D3，长叶片气流出口顶部和短叶片气流出口顶部的叶根与轮毂的轮盘外圆端面相交。