涡轮增压器叶轮制造技术

本实用新型专利技术公开了一种涡轮增压器叶轮，包括与第二端部相对的第一端部以及在第一端部和第二端部之间延伸的旋转轴线。所述叶轮还包括位于所述第二端部上的后壁以及形成于所述后壁中的平衡槽。所述平衡槽具有多个侧壁和一个底面，所述平衡槽的侧壁和底面为铣削表面。本实用新型专利技术采用在叶轮上铣削平衡槽的方式来平衡叶轮，由此形成的叶轮具有较少的应力集中源、微裂缝、表面缺陷和/或其它可能减少叶轮寿命的特征，从而有助于叶轮使用寿命的延长。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种涡轮增压器叶轮，包括与第二端部相对的第一端部以及在第一端部和第二端部之间延伸的旋转轴线。所述叶轮还包括位于所述第二端部上的后壁以及形成于所述后壁中的平衡槽。所述平衡槽具有多个侧壁和一个底面，所述平衡槽的侧壁和底面为铣削表面。本技术采用在叶轮上铣削平衡槽的方式来平衡叶轮，由此形成的叶轮具有较少的应力集中源、微裂缝、表面缺陷和/或其它可能减少叶轮寿命的特征，从而有助于叶轮使用寿命的延长。【专利说明】涡轮増压器叶轮
本技术通常涉及一种涡轮增压器，更具体地，涉及一种涡轮增压器叶轮及其平衡方法。
技术介绍
内燃机，例如柴油发动机、汽油发动机或天然气发动机，使用涡轮增压器来将燃烧用的压缩空气输送到发动机中。涡轮增压器压缩流入发动机中的空气，以有助于使更多空气进入发动机的燃烧室。增加的空气供应使发动机燃烧室中的燃料燃烧增加，从而导致发动机输出的功率增大。典型的涡轮增压器包括轴、附接到轴的一端上的涡轮机叶轮、与轴的另一端连接的压缩机叶轮或推进器以及用于支撑轴的轴承。通常涡轮机壳体包围涡轮机叶轮，并且独立的压缩机壳体包围压缩机叶轮。当发动机运行时，来自发动机的热废气流经涡轮机壳体，并在涡轮机叶轮上膨胀，从而使涡轮机叶轮和与涡轮机叶轮连接的轴旋转。接着轴促使压缩机叶轮旋转。来自外界的相对较冷的空气流经压缩机壳体，在压缩机壳体内，压缩机叶轮对空气进行压缩，并驱使压缩空气进入发动机的燃烧室中。当涡轮增压器的质量围绕其旋转轴不均匀地分布以及质量中心不与旋转中心对齐时，压缩机叶轮和/或涡轮机叶轮会发生不平衡。例如这可能因制造公差而发生。当不平衡时，压缩机叶轮和/或涡轮机叶轮的旋转会产生离心力，离心力会产生不期望的噪音和/或振动。噪音和/或振动可能会过度，并且振动会影响涡轮增压器的性能，例如会缩短使用寿命，比如轴承的使用寿命。一种用于平衡涡轮机叶轮的技术公开在1979年10月9日授予Mathews的第4，170，528号美国专利(“’528专利”)中。更加具体地，’528专利公开了一种使用用于从涡轮机叶轮研磨掉材料的研磨砂轮来平衡涡轮机叶轮的方法。为研磨砂轮提供电流，并且使电解质溶液在研磨砂轮和涡轮机叶轮的一面之间通过。在研磨过程中，电流通过电解质溶液从研磨砂轮流向涡轮机叶轮，并且发生阳极溶解，以将材料从涡轮机叶轮上去除。也可通过与研磨砂轮上的研磨颗粒接触来将材料从涡轮机叶轮上去除。尽管’528专利中公开的平衡涡轮机叶轮的方法试图精确地并且以一种可自动用于大量生产的可控方式去除材料，但是所公开的平衡涡轮机叶轮的方法可能仍然并非最佳。具体而言，通过使用研磨砂轮，’528专利的平衡涡轮机叶轮的方法可能会在涡轮机叶轮内产生微裂纹和热影响区域(例如，集中受到高温热量影响的区域，这些热量例如是来自研磨产生的热量)，这可能会导致疲劳故障并且会降低涡轮机叶轮的寿命。另外，研磨砂轮可能会产生尖角，这可能会成为应力集中源(例如，应力集中的位置)，这也可能会导致疲劳故障并且可能降低涡轮机叶轮的寿命。
技术实现思路
本技术的涡轮增压器叶轮可以解决一个或多个上述问题和/或现有技术的其它问题。—方面，本技术涉及涡轮增压器叶轮，叶轮包括与第二端部相对的第一端部和在所述第一端部与第二端部之间延伸的旋转轴线;所述叶轮还包括位于第二端部的后壁以及形成于后壁中的平衡槽，所述平衡槽具有多个侧壁和一个底面，所述平衡槽的侧壁和底面是铣削表面。进一步的，所述多个侧壁包括第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁，所述第一侧壁和第二侧壁相对于所述叶轮的所述旋转轴线在径向方向上延伸;所述第三侧壁和第四侧壁相对于所述叶轮的所述旋转轴线在圆周方向上延伸。又进一步的，所述多个侧壁中的每个均朝着所述平衡槽的所述底面向内弯曲；并且所述第一侧壁、所述第二侧壁、所述第三侧壁和所述第四侧壁中的每个均具有平滑曲率且将所述后壁的表面连接至所述平衡槽的所述底面。优选的，所述第一侧壁和所述第二侧壁分开20°至30°的角。所述第三侧壁和所述第四侧壁分开的距离小于等于16mm，所述第三侧壁位于距所述叶轮的所述旋转轴线成第一距离处，且所述第四侧壁位于距所述旋转轴线成第二距离处，所述第二距离大于所述第一距离。其中，所述平衡槽的深度小于所述每个侧壁的曲率半径。优选的，所述平衡槽的深度小于等于1mm，所述深度为所述后壁的表面与所述平衡槽的底面之间的距离;且所述每个侧壁均具有小于等于5mm的曲率半径。进一步的，所述平衡槽位于所述后壁的外环中，所述外环由所述后壁的半径的外半部限定。优选的，所述叶轮一体地形成为单件式部件，且为压缩机叶轮或涡轮机叶轮;并且，所述叶轮还包括轮毂和多个叶片，所述轮毂沿所述叶轮的所述旋转轴线在位于所述第一端部处的鼻部和位于所述第二端部处的所述后壁之间延伸;所述多个叶片从所述轮毂向外延伸。另一方面，本技术涉及涡轮机增压器叶轮，其包括与第二端部相对的第一端部和在所述第一端部与第二端部之间延伸的旋转轴线;所述叶轮还包括位于第二端部的后壁以及形成于后壁中的平衡槽，所述平衡槽具有多个侧壁和一个底面，所述侧壁包括各自相对于叶轮的旋转轴线在径向方向上延伸的第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和第二侧壁中的每个均朝着平衡槽的底面向内弯曲；所述侧壁还包括各自相对于叶轮的旋转轴线在圆周方向上延伸的第三侧壁和第四侧壁，所述第三侧壁和第四侧壁中的每个均朝着平衡槽的底面向内弯曲；所述叶轮一体地形成为单件式部件，所述平衡槽的侧壁和底面是铣削表面，且每一对相邻的侧壁均相交以形成曲面。另一方面，本技术涉及平衡涡轮机增压器叶轮的方法。叶轮包括与第二端部相对的第一端部以及在第一端部与第二端部之间延伸的旋转轴线。叶轮还包括位于第二端部的后壁。所述方法包括通过使用铣削刀具从后壁去除材料而在后壁中形成平衡槽。形成的平衡槽包括使用铣削刀具形成平衡槽的多个侧壁。本技术采用在叶轮上铣削平衡槽的方式来平衡叶轮，由此形成的叶轮具有较少的应力集中源、微裂缝、表面缺陷和/或其它可能减少叶轮寿命的特征，从而有助于叶轮使用寿命的延长。【附图说明】图1是根据示例性实施例的涡轮增压器的横截面图；图2是图1的涡轮增压器的叶轮的后视图；图3是沿图2的A-A线截取的叶轮的横截面图；图4是图2的叶轮的平衡槽的放大后视图；图5是示出了根据示例性实施例的平衡涡轮增压器的一个或多个叶轮的方法的流程图。【具体实施方式】现将详细参考示于附图中的示例性实施例。在所有附图中将尽可能地用相同的附图标记表示相同或类似的部件。图1示出了涡轮增压器10的示例性实施例。涡轮增压器10可结合机器的发动机(未示出)使用，所述机器执行与诸如铁路、海运、发电、采矿、建筑、农业的行业或本领域中已知的其它行业相关的某种类型的操作。如图1中所示，涡轮增压器10可包括压缩机级12和由轴16连接的涡轮机级14。压缩机级12可包括设置在压缩机壳体22中且具有固定几何形状的压缩机推进器或叶轮20。压缩机叶轮20和压缩机壳体22可布置在轴16的旋转轴线18的周围。压缩机叶轮20可附接到轴16上且配置为在空气进入发动机用于燃烧之前压缩在环境压力水平下接收的空气。空气可经由压缩机入口 24进入压缩机壳体22且经由压缩机出口 26离开压缩机壳体22本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮增压器叶轮，其特征在于，所述叶轮包括：第一端部，其与第二端部相对；旋转轴线，其在所述第一端部和所述第二端部之间延伸；后壁，其位于所述第二端部处；和平衡槽，其形成于所述后壁中，所述平衡槽具有多个侧壁和一个底面；其中所述平衡槽的所述侧壁和所述底面是铣削表面。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：R·E·安娜媞，M·J·弗里克，D·霍格，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：新型
国别省市：美国;US