[发明专利]一种紧凑型两级涡轮机

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机增压技术领域，特别涉及一种紧凑型两级涡轮机。

背景技术

近年来，随着能源价格的上涨以及不可再生资源的日益紧缺，节能成为一个国家能够可持续发展的关键因素。如果不优化传统的能源利用方式，不能使资源更有效的利用，就会使整个资源环境加剧恶化，并且造成能源的迅速枯竭。

涡轮增压器是内燃机的重要部件之一，所有的柴油机及部分汽油机、气体发动机都配备了涡轮增压器，随着增压技术的不断革新，增压器的配机量将会越来越多。随着应用环境的日益复杂以及排放法规的要求日趋严格，传统的涡轮增压器面临严峻的挑战，对涡轮增压器的废气利用率的要求也越来越高。

涡轮增压器的压比是影响涡轮增压器的废气利用率的一个重要的参数，通常提高压比的方法是采用串联两个涡轮增压器来实现，但这种方法会产生一系列的问题，使得增压系统体积庞大、结构复杂、成本和故障率较高。

因此，如何在提高涡轮增压器的压比的同时保证涡轮增压器的结构紧凑，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种紧凑型两级涡轮机，其回收内燃机废气能量率较高且结构紧凑。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种紧凑型两级涡轮机，包括涡轮轴、沿轴向依次固定套设于所述涡轮轴上的一级涡轮和二级涡轮、以及罩设于所述一级涡轮与所述二级涡轮的外侧的机壳，所述一级涡轮的进口处设有径向喷嘴环，所述二级涡轮的进口处设有轴向喷嘴环，所述轴向喷嘴环与所述一级涡轮之间设有级间导向罩，所述级间导向罩与所述机壳的内壁之间形成用于引导废气进入所述轴向喷嘴环的导向通道，所述一级涡轮为径流涡轮或混流涡轮，所述二级涡轮为轴流涡轮。

优选地，所述导向通道的径向截面面积由进气侧向出气侧渐缩。

优选地，所述一级涡轮与所述涡轮轴为一体件。

优选地，所述涡轮轴的中部径向凸出有安装凸台，所述二级涡轮的中间通孔由所述涡轮轴的一端套入所述涡轮轴并通过锁紧螺母连接于所述安装凸台的一轴向端面上。

优选地，还包括用于废气的导向和收集的排气壳，所述排气壳上设有轴承座，所述轴承座通过滚动轴承连接于所述涡轮轴的端部的轴颈上，所述排气壳连接有排气壳端盖，所述排气壳端盖能够与所述涡轮轴上连接于所述轴颈的台阶面共同限定所述滚动轴承的轴向位移。

优选地，所述轴向喷嘴环上沿径向由内向外依次设有内法兰和外法兰，所述内法兰连接于所述级间导向罩上的导向罩法兰，所述排气壳上设有第一法兰和第二法兰，所述第一法兰、所述外法兰连接于所述机壳，所述第二法兰连接外部排气管道。

优选地，所述级间导向罩与所述一级涡轮之间设有间隙。

本发明提供的紧凑型两级涡轮机中，在同一涡轮轴上设置一级涡轮和二级涡轮。使用时，废气从机壳上的机壳进气口进入机壳内部，径向喷嘴环与机壳内壁共同形成缩减通道，使废气膨胀加速后进入一级涡轮，径流涡轮或混流涡轮为第一级回收废气功部件，废气在一级涡轮膨胀做功后进入导气通道，导气通道能够引导废气顺利进入下一级的轴向喷嘴环，经过轴向喷嘴环加速后的废气进入二级涡轮，然后从二级涡轮的出口排出。

此种紧凑型两级涡轮机的两个涡轮驱动同一根轴，废气经过两级涡轮做功后将输出有效功全部提供给压气机，从而可以使压气机获得更多的能量，提高涡轮增压器的压比，废气利用率较高，同时，一级涡轮、二级涡轮设置于同一个机壳中，结构较为紧凑，能够减小占用空间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供紧凑型两级涡轮机的结构示意图；

图2为本发明所提供涡轮轴的结构示意图；

图3为本发明所提供级间导向罩的结构示意图；

图4为本发明所提供轴向喷嘴环的结构示意图；

图5为本发明所提供轴流涡轮的结构示意图；

图6为本发明所提供排气壳的结构示意图；

图7为本发明所提供紧凑型两级涡轮机的剖视图。