一种同心组合双转子废气涡轮增压系统结构技术方案

本发明专利技术提供了一种同心组合双转子废气涡轮增压系统结构，所述结构是指将两个压气机叶轮与两个涡轮转子采用同心轴结构集成于一体,外轴和内轴分别连接涡轮和压气机叶轮，两个增压器可以实现同轴不同速，相互组合运动，双压气机叶轮与双涡轮通过调节系统实现串联或并联进气，达到提高压比、拓宽工作范围以及提高结构紧凑性的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种同心组合双转子废气涡轮增压系统结构
本专利技术属于涡轮增压
，尤其是涉及一种同心组合双转子废气涡轮增压系统结构。
技术介绍
废气涡轮增压器是利用发动机排出废气的能量驱动来压缩新鲜空气到气缸内，在相同发动机排量条件下，增加发动机进气量，来匹配发动机喷射更多的燃油，使其充分燃烧，达到提高功率的目的，目前在汽油机、柴油机等活塞式内燃机上得到广泛的应用。随着发动机功率密度的强化和排放法规的日趋严格，单级增压已无法满足发动机的全地域环境的工作需求，常规的单级增压压比低，其压比提高会带来流量范围窄、可靠性裕度下降的问题；因此，出现了二级(或多级)可调增压系统，通过调节实现对多台增压器的串、并联组合，达到高压比和宽流量范围的目的，但由于采用多台增压器，同时也带来了重量增加、体积庞大、系统总效率低、单涡双压流量范围窄、管路布置复杂等突出的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种同心组合双转子废气涡轮增压系统结构，利用同心轴将两组压气机叶轮和涡轮进行组合，设计合理的进气和排气通道，使用旁通结构进行调节，从而同时实现结构紧凑、压比高和流量范围宽的优点。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种同心组合双转子废气涡轮增压系统结构，包括通过同心轴连接在一起的双压气机叶轮与双涡轮，形成两级废气涡轮增压结构；所述双压气机叶轮分别为低压级压气机叶轮和高压级压气机叶轮，所述双涡轮分别为高压级涡轮和低压级涡轮，所述低压级压气机叶轮和低压级涡轮构成低压级涡轮-压气机结构，所述高压级压气机叶轮和高压级涡轮构成高压级涡轮-压气机结构。进一步的，所述高压级涡轮采用径流式或混流式，所述低压级涡轮采用轴流式。进一步的，所述高压级涡轮-压气机结构安装在同心轴上低压级涡轮-压气机结构的内侧形成高压级居内布置结构；或者，所述高压级涡轮-压气机结构安装在同心轴上低压级涡轮-压气机结构的外侧形成高压级居外布置结构。进一步的，所述低压级压气机叶轮和高压级压气机叶轮采用离心式，且低压级压气机叶轮和高压级压气机叶轮同向布置或者背向布置。进一步的，所述同心轴包括内轴和外轴，所述内轴为实心轴，外轴为空心轴，且套装在内轴外侧；所述双压气机叶轮与双涡轮通过内轴和外轴组合在一起，实现同轴不同速，相互耦合运动。进一步的，所述外轴通过外轴轴承安装在增压系统结构内部，所述外轴轴承为浮动轴承或滚珠轴承；所述内轴通过内轴轴承安装在增压系统结构内部，内轴轴承为滚珠轴承，且内轴轴承设置在增压系统结构整体的内侧或中部或外侧。进一步的，所述低压级压气机叶轮端通道设有压气机端低压级旁通阀，所述高压级压气机叶轮端通道设有压气机端高压级旁通阀；所述高压级涡轮端通道设有涡轮端高压级旁通阀，所述低压级涡轮端通道设有涡轮端低压级旁通阀；当压气机端低压级旁通阀和涡轮端低压级旁通阀关闭，压气机端高压级旁通阀和涡轮端高压级旁通阀打开时，则低压级涡轮-压气机结构单独工作；当压气机端高压级旁通阀和涡轮端高压级旁通阀关闭，压气机端低压级旁通阀和涡轮端低压级旁通阀打开时，则高压级涡轮-压气机结构单独工作；当压气机端低压级旁通阀、涡轮端低压级旁通阀、压气机端高压级旁通阀和涡轮端高压级旁通阀四个旁通阀均关闭时，两级废气涡轮增压结构同时工作，并实现串联进气，两级增压。相对于现有技术，本专利技术具有以下优势：本专利技术利用同心轴将两组压气机叶轮和涡轮进行紧密组合，两个增压器可以实现同轴不同速，相互组合运动，双压气机叶轮与双涡轮通过调节系统实现串联或并联进气，达到提高压比、拓宽工作范围以及提高结构紧凑性的目的。本专利技术利用同心轴将两组压气机叶轮和涡轮进行紧密组合，设计合理的进气和排气通道，使用旁通结构进行调节，从而同时实现结构紧凑、压比高和流量范围宽；可以与多种型号的军用发动机进行匹配，并有效的提高发动机的功率密度。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术的高压级居内压气机叶轮同向轴承内置方案示意图；图2为本专利技术的高压级居内压气机叶轮同向轴承中置方案示意图；图3为本专利技术的高压级居内压气机叶轮同向轴承外置方案示意图；图4为本专利技术的高压级居内压气机叶轮背向轴承内置方案示意图；图5为本专利技术的高压级居内压气机叶轮背向轴承中置方案示意图；图6为本专利技术的高压级居内压气机叶轮背向轴承外置方案示意图；图7为本专利技术的高压级居外压气机叶轮同向轴承内置方案示意图；图8为本专利技术的高压级居外压气机叶轮同向轴承中置方案示意图；图9为本专利技术的高压级居外压气机叶轮同向轴承外置方案示意图；图10为本专利技术的高压级居外压气机叶轮背向轴承内置方案示意图；图11为本专利技术的高压级居外压气机叶轮背向轴承中置方案示意图；图12为本专利技术的高压级居外压气机叶轮背向轴承外置方案示意图；附图标记说明(以图1为例)：1-压气机端高压级旁通阀；2-低压级压气机叶轮；3-内轴；4-压气机端低压级旁通阀；5-内轴轴承；6-高压级压气机叶轮；7-外轴轴承；8-外轴；9-涡轮端高压级旁通阀；10-高压级涡轮；11-低压级涡轮；12-涡轮端低压级旁通阀。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。本专利技术同心组合双转子废气涡轮增压系统结构，包括通过同心轴连接在一起的双压气机叶轮与双涡轮，形成两级废气涡轮增压结构；所述双压气机叶轮分别为低压级压气机叶轮2和高压级压气机叶轮6，所述双涡轮分别为高压级涡轮10和低压级涡轮11，所述低压级压气机叶轮2和低压级涡轮11构成低压级涡轮-压气机结构，所述高压级压气机叶轮6和高压级涡轮10构成高压级涡轮-压气机结构。所述高压级涡轮-压气机结构安装在同心轴上低压级涡轮-压气机结构的内侧形成高压级居内布置结构；或者，所述高压级涡轮-压气机结构安装在同心轴上低压级涡轮-压气机结构的外侧形成高压级居外布置结构。所述高压级涡轮-压气机结构居外布置时，进气通道比较简单合理；居内布置时，则实现小轮用小轴，大轮用大轴，机械效率较高。所述低压级压气机叶轮2和高压级压气机叶轮6采用离心式，且低压级压气机叶轮2和高压级压气机叶轮6可采取同向布置或者背向布置。若两级叶轮同向布置，则气流通道比较简单；若两级叶轮背向布置，则结构比较紧凑。所述同心轴包括内轴3和外轴8，所述内轴3为实心轴，外轴8为空心轴，且套装在内轴3外侧；所述双压气机叶轮与双涡轮通过内轴3和外轴8组合在一起，实现同轴不同速，相互耦合运动。如图1至6所述，高压级涡轮-压气机结构居内布置时，低压级压气机叶轮2和低压级涡轮11直接套设至内轴3上，高压级压气机叶轮6直接套设至外轴8上，高压级涡轮10摩擦焊接至外轴8上；如图7至12所述，高压级涡轮-压气机结构居外布置时，高压级压气机叶轮6和高压级涡轮10直接套设至内轴3上，低压级压气机叶轮2直接套设至外轴8上。所述外轴8通过外轴轴承7安装在增压系统结构内部，所述外轴轴承7可采用浮动轴承或滚珠轴承，其外部与增压器轴承体之间形成支撑(轴承体未在图中画出)；所述内轴3通过内轴轴承5安装在增压系统结构内部，内轴轴承5为滚珠轴承，且内轴轴承5通过设置在增压系统结构的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同心组合双转子废气涡轮增压系统结构，其特征在于：包括通过同心轴连接在一起的双压气机叶轮与双涡轮，形成两级废气涡轮增压结构；所述双压气机叶轮分别为低压级压气机叶轮(2)和高压级压气机叶轮(6)，所述双涡轮分别为高压级涡轮(10)和低压级涡轮(11)，所述低压级压气机叶轮(2)和低压级涡轮(11)构成低压级涡轮‑压气机结构，所述高压级压气机叶轮(6)和高压级涡轮(10)构成高压级涡轮‑压气机结构。

【技术特征摘要】
1.一种同心组合双转子废气涡轮增压系统结构，其特征在于：包括通过同心轴连接在一起的双压气机叶轮与双涡轮，形成两级废气涡轮增压结构；所述双压气机叶轮分别为低压级压气机叶轮(2)和高压级压气机叶轮(6)，所述双涡轮分别为高压级涡轮(10)和低压级涡轮(11)，所述低压级压气机叶轮(2)和低压级涡轮(11)构成低压级涡轮-压气机结构，所述高压级压气机叶轮(6)和高压级涡轮(10)构成高压级涡轮-压气机结构。2.根据权利要求1所述的同心组合双转子废气涡轮增压系统结构，其特征在于：所述高压级涡轮(10)采用径流式或混流式，所述低压级涡轮(11)采用轴流式。3.根据权利要求1所述的同心组合双转子废气涡轮增压系统结构，其特征在于：所述高压级涡轮-压气机结构安装在同心轴上低压级涡轮-压气机结构的内侧形成高压级居内布置结构；或者，所述高压级涡轮-压气机结构安装在同心轴上低压级涡轮-压气机结构的外侧形成高压级居外布置结构。4.根据权利要求1所述的同心组合双转子废气涡轮增压系统结构，其特征在于：所述低压级压气机叶轮(2)和高压级压气机叶轮(6)采用离心式，且低压级压气机叶轮(2)和高压级压气机叶轮(6)同向布置或者背向布置。5.根据权利要求1所述的同心组合双转子废气涡轮增压系统结构，其特征在于：所述同心轴包括内轴(3)和外轴(8)，所述内轴(3)为实心轴，外轴(8)为空心轴，且套装在内轴(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：张继忠，高鹏浩，张树勇，何洪，张俊跃，门日秀，钱煜平，
申请(专利权)人：中国北方发动机研究所天津，
类型：发明
国别省市：天津,12