CN207975135U - 一种基于空气悬浮轴承的涡轮增压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于空气悬浮轴承的涡轮增压器，包括压缩机进气道、压气机壳体、压缩机叶轮、涡轮壳体、涡轮、涡轮废气出口、增压器轴、第一径向轴承组件、第二径向轴承、中间体，压缩机叶轮和涡轮通过增压器轴同轴连接，压缩机壳体和涡轮壳体分别安装在中间体的两侧；涡轮增压器内还包括第一径向轴承组件、第二径向轴承组件，所述第一径向轴承组件、第二径向轴承组件分别与中间体相连接；本实用新型的涡轮增压器使用箔片式动压气体径向轴承，具有高速稳定性好，承载力大、润滑性能好、无需外部气源、耐高温和寿命长的优点，提高了增压器的效率，降低能量消耗和噪音污染。

Description

一种基于空气悬浮轴承的涡轮增压器

技术领域

本实用新型属于汽车零部件制造领域，具体涉及一种基于空气悬浮轴承的涡轮增压器，尤其涉及采用箔片式动压气体径向轴承的空气悬浮轴承的涡轮增压器。

背景技术

发动机是靠燃油在气缸内燃烧来做功的，输入的燃油量受到吸入气缸内空气量的限制，所产生的功率也会受到限制。如果发动机的运行性能已处于最佳状态，要想增加输出功率，就只能通过压缩更多的空气进入气缸来增加燃油量，提高燃烧做功能力。在目前的技术条件下，涡轮增压器是唯一能使发动机在工作效率不变的情况下增加输出功率的机械装置。

涡轮增压器实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量，涡轮增压器的工作原理是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增高，废气排出速度与涡轮转速也同步增高，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大，可以燃烧更多的燃油，相应增加燃油量和调整发动机的转速，就可以提高发动机的输出功率了。

增压器安装在发动机的排气一侧，所以增压器的工作温度很高，而且增压器在工作时转子的转速非常高，可达到每分钟十几万转，如此高的转速和温度使得常见的机械滚针或滚珠轴承无法为转子工作，因此市面上的涡轮增压器普遍采用全浮动轴承，但这种轴承润滑要求高，需要由特殊的机油来进行润滑，再加上增压器高温的原因，还需要有冷却液为增压器进行冷却。这种情况下仍然会导致密封环在高温下使得密封变差，以至于涡轮漏油。

发明内容

为了克服现有的全浮动轴承涡轮增压器润滑要求高、高温下涡轮漏油等情况，进一步提高涡轮增压器增压效果和使用寿命，故设计出一种基于空气悬浮轴承的涡轮增压器，包括压缩机进气道、压气机壳体、压缩机叶轮、涡轮壳体、涡轮、涡轮废气出口、增压器轴、中间体，所述压缩机叶轮和涡轮通过增压器轴同轴连接，压缩机壳体和涡轮壳体分别安装在中间体的两侧，所述涡轮增压器内还包括第一径向轴承组件、第二径向轴承组件，所述第一径向轴承组件、第二径向轴承组件分别与中间体相连接，且第一径向轴承组件、第二径向轴承组件分别位于中间体的两侧；

第一径向轴承组件和第二径向轴承组件分别包括径向轴承，所述径向轴承为箔片式动压气体径向轴承。

进一步地，第一径向轴承组件包括第一径向轴承座,第二径向轴承组件包括第二径向轴承座，第一径向轴承组件和第二径向轴承组件分别还包括径向轴承、套筒、密封圈、轴承盖，径向轴承分别安装在第一径向轴承座和第二径向轴承座内，径向轴承通过安装在增压器轴上的套筒轴向定位，套筒和径向轴承之间安装有密封圈，轴承盖安装在套筒和中间体之间。

进一步地，第二径向轴承座和中间体之间设有第一定位槽。

进一步地，轴承盖和中间体之间设有第二定位槽。

与现有技术相比，本实用新型就具有以下技术效果：

本实用新型采用箔片式动压气体径向轴承，具有高速稳定性好、承载力大、润滑性能好、无需外部气源、耐高温和寿命长的优点，实现了无机械接触，没有机械之间的摩擦损失；同时无需在壳体上增加额外的润滑油道，简化了结构。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为局部A的结构示意图；

图3为局部B的结构示意图；

图4为箔片式动压气体径向轴承的示意图；

标号代表为：1-压气机壳体；2-无叶式扩压管；3-压气机叶轮；4-套筒；5-增压器轴；6-进气道；7-六角螺母；8-密封圈；9-轴承盖；10-第一径向轴承座；11-第一轴承座紧固螺栓；12-第一径向轴承组件；13-轴承盖定位孔；14-中间体；15-第二轴承座紧固螺栓；16-第二径向轴承座；17-第二径向轴承组件；18-出气道；19-轴承座定位孔；20-涡轮机叶轮；21-隔热板；22-涡轮机蜗壳；23-径向轴承座；24-定位销孔；25-径向轴承波箔；26-径向轴承顶箔。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本实用新型做进一步解释。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种于空气悬浮轴承的涡轮增压器结构，包括压缩机进气道6、压气机壳体1、压缩机叶轮3、涡轮壳体22、涡轮20、涡轮废气出口18、涡轮轴5、径向轴承12及17、中间体14。压缩机叶轮3和涡轮20通过中间转轴5同轴连接。压缩机壳1和涡轮壳22分别密封地固定安装在中间体14的两侧。增压器内设有第一径向轴承组件12、第二径向轴承组件17，第一径向轴承组件12包括第一径向轴承座10,第二径向轴承组件17包括第二径向轴承座16，第一径向轴承组件12和第二径向轴承组件17分别还包括径向轴承、套筒4、密封圈8、轴承盖9。其中，径向轴承采用箔片式动压气体径向轴承。

箔片式动压气体径向轴承，具有高速稳定性好、承载力大、润滑性能好、无需外部气源、耐高温和寿命长的优点,实现了无机械接触，没有机械之间的摩擦损失,同时无需在壳体上增加额外的润滑油道，简化了结构。如图4所示，箔片式动压气体径向轴承由径向轴承波箔25、径向轴承顶箔26和定位销24构成，径向轴承顶箔和径向轴承波箔通过定位销周向固定在径向轴承座23内，径向轴承盖9将径向轴承波箔和径向轴承顶箔轴向限位。由于箔片具有良好的弹性特征，使得轴承支承表面能够根据转速和载荷的变化作相应的变形调整，自动形成相应的润滑气膜，体现出了较强的抗冲击能力和自适应性能，又因箔片轴承在运行过程中箔片与箔片之间以及箔片与轴承壳体内壁之间存在着库伦摩擦力，消耗掉了部分多余能量，对抑制转子系统振动、保持稳定性等方面起到了重要作用。箔片本身的自适应特性，使得箔片轴承相对于静压气体轴承的公差精度要求以及转子对中性要求苛刻程度大为降低。

具体地，第一径向轴承座10和第二径向轴承座13分别通过第一轴承座紧固螺栓11和第二轴承座紧固螺栓15连接到中间体上。涡轮轴5连接压缩机叶轮3和涡轮20，压缩机叶轮3一侧和涡轮轴5用六角螺母7紧固。轴承座和中间体之间设有定位槽19。其中，轴承盖9和中间体14之间也设有定位槽13。套筒4对左径向轴承进行径向定位。

具体工作过程为：

发动机排出的废气，推动涡轮排气端的涡轮机叶轮20，并使之旋转。由此便能带动与之相连的另一侧的压气机叶轮3也同时转动。压气机叶轮3把空气从进气道6强制吸进，并经叶片的旋转压缩后，再进入管径越来越小的压缩通道作二次压缩，这些经压缩的空气被注入汽缸内燃烧。被压缩(并被冷却后)的空气经进气管进入汽缸，参与燃烧做功。燃烧后的废气从排气管排出，进入涡轮，再重复以上动作。其中箔片式动压气体径向轴承是一种通过空气压力来支撑载荷的轴承，其中空气压力是通过在转子高速旋转时在增压器轴5和与之接触的径向轴承顶箔26之间进入的具有粘度的空气而产生。在低速旋转时，径向轴承顶箔26由于其弹性而保持其形状。然而，随着转子转速的提高，轴承中的压力变高，径向轴承顶箔26将在没有被径向轴承波箔25支撑的间隔处向外变形，最终径向轴承顶箔26将在高速下生成凸起形状，以解决高速下的动态失稳。

Claims (4)

1.一种基于空气悬浮轴承的涡轮增压器，包括压缩机进气道(6)、压气机壳体(1)、压缩机叶轮(3)、涡轮壳体(22)、涡轮(20)、涡轮废气出口(18)、增压器轴(5)、中间体(14)，所述压缩机叶轮(3)和涡轮(20)通过增压器轴(5)同轴连接，压缩机壳体(1)和涡轮壳体(22)分别安装在中间体(14)的两侧，其特征在于，所述涡轮增压器内还包括第一径向轴承组件(12)、第二径向轴承组件(17)，所述第一径向轴承组件(12)、第二径向轴承组件(17)分别与中间体(14)相连接，且第一径向轴承组件(12)、第二径向轴承组件(17)分别位于中间体的两侧；

第一径向轴承组件(12)和第二径向轴承组件(17)分别包括径向轴承，所述径向轴承为箔片式动压气体径向轴承。

2.如权利要求1所述的涡轮增压器，其特征在于，第一径向轴承组件(12)包括第一径向轴承座(10),第二径向轴承组件(17)包括第二径向轴承座(16)，第一径向轴承组件(12)和第二径向轴承组件(17)分别还包括径向轴承、套筒(4)、密封圈(8)、轴承盖(9)，径向轴承分别安装在第一径向轴承座(10)和第二径向轴承座(16)内，径向轴承通过安装在增压器轴(5)上的套筒(4)轴向定位，套筒(4)和径向轴承之间安装有密封圈(8)，轴承盖(9)安装在套筒(4)和中间体(14)之间。

3.如权利要求2所述的涡轮增压器，其特征在于，第二径向轴承座(16)和中间体(14)之间设有第一定位槽(19)。

4.如权利要求2所述的涡轮增压器，其特征在于，轴承盖(9)和中间体(14)之间设有第二定位槽(13)。