[发明专利]一种具有压力自补偿的分体式动力涡轮结构

说明书

一种具有压力自补偿的分体式动力涡轮结构，涉及分体式动力涡轮结构技术领域，包括设置于涡轮壳与中间壳之间用以将涡轮自身产生的废气对润滑油进行压力平衡的隔热组件。本发明解决了传统技术中的涡轮结构涉及部件多，安装繁琐；流动的气体，无法有效防止润滑油的渗出；铸造模具不能借用，需要新做全套模具，产品通用性差；连接压缩机的加压空气，还需对其进行管路部件的设计及压力调节的问题。

技术领域

本发明涉及分体式动力涡轮结构技术领域，具体涉及一种具有压力自补偿的分体式动力涡轮结构。

背景技术

动力涡轮单元是一种将内燃机废气能量转换为机械能的装置，通常安装在发动机排气端，利用发动机废气的余压驱动涡轮旋转，再通过减速装置减速使动力能够用作机械能输出或发电，提高了内燃机的能量效率。动力涡轮技术出现时间比较长，但是由于与发动机匹配的效果以及成本及制造的难度等因素影响了这项技术的实施，目前国内尚无成熟产品，国外也只有零星机型才使用。

中国国家知识产权局公开一个申请号为CN201611044480.7的发明专利，该方案包括涡壳，所述涡壳的一侧端面内部固定安装有导向轮，所述导向轮后端设置有涡轮，所述涡轮通过浮动轴承及止推轴承支撑安装在涡壳内部，所述涡轮主轴末端通过过盈配合安装有涡轮输出齿轮，涡轮输出齿轮通过锁紧螺母锁紧固定，所述涡轮的主轴上还套装有第一活塞环和第二活塞环，所述第一活塞环和第二活塞环配套涡壳中间腔室内压缩空气形成气动密封。此装置能够将内燃机的废气进行充分的利用，而且采用气动密封降低了密封成本且提高了密封装置的可靠性，可有效解决传统动力涡轮烧机油和结碳问题，采用一体铸造成型工艺，降低了成本。

但是经过分析后发现，但是采用该结构会存在以下问题：

第一，该方案中一体式涡轮壳是通入压缩空气将废气区与机油区隔离，减少机油的温升，该空腔也是增加铸造难度的地方。

第二，结合该附图中分析了因周圈复杂的气道空腔，至少需要采用约6个气道工艺孔来支撑砂型，保证铸造的稳定性，这种结构加大模具的复杂性，并容易出现缩松、铸孔等缺陷。

第三，由于复杂的铸造和加工工艺使得该产品出现差异化，难以借用现有铸造设备、加工机床，需要的生产成本大大加大；产品在不同机型进行拓展时，因连接、空间排布、角度不可调整等问题，使用模具不能借用，需要新做全套模具，产品通用性差等缺点，成本居高不下。

第四，模具设计复杂，模具成本高，并且存在铸造难度大，成品率低，涡轮壳毛坯成本高，对铸造工艺、水平提出了很高的要求；对一体式结构加工工艺进行分析，壳体轴向尺寸长，刀具、工装设计费用加大，同时不易保证中间壳部分的尺寸精度，出现每一个尺寸的缺陷就会导致整体结构的报废，毛坯及加工废品率高，导致总体成本高。

中国国家知识产权局公开一个专利号为ZL201280076934.2的发明专利，该方案包括涡轮机壳体，排气管道，具有位于所述排气管道内的叶片的涡轮机轮，刚性地连接到所述涡轮机轮且以可旋转方式支撑在所述壳体内的轴，和油密封系统。该油密封系统包括位于涡轮机轮附近的密封设备，用于防止油从所述涡轮机壳体沿着所述轴泄漏到所述排气管道。该油密封系统还包括缓冲气体管道，该缓冲气体管道被布置为将排气从所述排气管道供给到所述密封设备，以对所述密封设备加压。

但是经过分析后发现，但是采用该结构会存在以下问题：

第一，结构复杂，除内缓冲气体管道壁和外缓冲气体管道壁外，还需要紧固件、平坦盘、导向销等零部件，使得动力涡轮轴向尺寸加长，安装繁琐，另外制造成本高。

第二，因结构排布复杂，进行小排量发动机的排布时，不能实现产品的紧凑型设计而无法进行整车试验。

第三，涡端密封结构定位配合设计不合理，内缓冲气体管道壁和外缓冲气体管道壁都是冲压件，直径有一定公差，配合如果依靠直径方向，会有难度，整个设计配合关系繁琐。