[发明专利]一种轻质钛合金涡轮增压器

说明书

技术领域

本发明涉及的是增压器，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

本发明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：

本发明涡轮增压器在结构、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。

本发明设计科学、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，本发明适宜与发动机配套使用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的涡轮与轴总成结构示意图。