專利名稱：Lfc汽車增壓透平的制作方法
技術領域：
LFC汽車增壓透平技術領域[0001]本實用新型涉及能量回收領域，特別是一種用于汽車尾氣回收的增壓透平。
技術背景[0002]節(jié)能減排，減少(X)2排放，已成為21世紀人們保護人類賴以生存的地球之共識。為此，世界各國科學家同心協(xié)力，利用各種手段，減少(X)2產生的源頭，千方百計將(X)2對于人類環(huán)境的破壞降低到最低限值。實用新型內容[0003]本實用新型的目的是提供一種汽車增壓透平，以有效的回收汽車尾氣的能量，減少二氧化碳排放。[0004]為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案[0005]一種汽車增壓透平，包括[0006]透平膨脹渦殼，其中安裝有透平膨脹葉輪；[0007]透平增壓壓縮渦殼，其中安裝有透平壓縮葉輪；[0008]連接透平膨脹渦殼和增壓壓縮渦殼的中間體；中間體中安裝有轉軸；該轉軸的一端連接透平膨脹葉輪，另一端連接增壓壓縮渦殼的透平壓縮葉輪。[0009]中間體內的轉軸的外徑上設有第一軸向密封用油封和第一螺旋槽型油膜動壓軸承；透平壓縮葉輪的一端的外徑上設有第二軸向密封用油封和第二螺旋槽型油膜動壓軸承。[0010]與現有技術相比，本實用新型具有以下優(yōu)點本實用新型一種汽車增壓透平結構簡單，使用方便，可以將流經該增壓透平的發(fā)動機的進氣壓力由原來的0. IMpa提高至 0. 125-0. 185Mpa，以此來增加發(fā)動機的功率，將少CO2排放。


[0011]圖1是本實用新型汽車增壓透平的結構示意圖；[0012]圖2是為本實用新型汽車增壓透平的渦殼的剖面示意圖。[0013]其中11為透平膨脹渦殼進氣，它吸收汽車排放壓力為0. 08-0. 12Mpa,溫度為 650-700°C的尾氣作為動力，推動膨脹葉輪旋轉，同時做功，使尾氣壓力及尾氣溫度下降；12 為透平膨脹渦殼排氣；13為透平增壓壓縮渦殼進氣，它吸入汽車進氣系統(tǒng)來的氣體，通過透平增壓壓縮葉輪使其壓力由原來的0. IMPa提高至0. 125-0. 185MPa，然后送入發(fā)動機的汽缸。
具體實施方式
[0014]
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細描述。[0015]請參閱圖1所示，本實用新型汽車增壓透平包括[0016]透平膨脹渦殼1，其中安裝有透平膨脹葉輪2，透平膨脹渦殼1用于汽車尾氣經膨脹葉輪降溫，降壓后廢氣的排放；增壓壓縮渦殼7，其中安裝有透平壓縮葉輪，用于提高汽車進氣壓力；一個作為透平膨脹-壓縮渦殼的中間體6，用于將透平膨脹渦殼1和增壓壓縮渦殼 7連接在一起，構成整體式旋轉葉片渦殼機械的結構；其中安裝有轉軸5，轉軸5的外徑上設有第一軸向密封用油封3和第一螺旋槽型油膜動壓軸承4 ；該轉軸5的一端連接透平膨脹渦殼的透平膨脹葉輪2，另一端連接增壓壓縮渦殼7的壓縮葉輪，在壓縮葉輪的一端的外徑上還設有第二軸向密封用油封8和第二螺旋槽型油膜動壓軸承9。本實用新型汽車增壓透平，是一種壓縮葉輪和膨脹葉輪置于同一軸的整體式旋轉葉片機械結構。增壓壓縮渦殼7的壓縮葉輪的設計是該機組的特點，根據工藝流程中對于汽車進氣增壓壓力的具體要求，來進行葉柵流道的設計，可以設計為I級和II級串聯組合。增壓壓縮渦殼7因為壓縮機的壓比，會造成透平機組軸向力的不平衡而使止推軸承極易損壞，為此本設計還專門設計了軸向力自平衡裝置，即一對螺旋槽型油膜動壓軸承 (4,9)和一對軸向密封用油封(3、8)，來保護止推軸承在變工況時不至于損壞。透平膨脹渦殼1在降溫、降壓的同時，它把“壓力能”轉變成為“速度能”。這部份功，可以通過轉軸輸給透平壓縮機葉輪做功，提高發(fā)動機的進氣壓力。本實用新型的特點就是利用尾氣膨脹過程中所產生的能量，通過設置在同一軸上的增壓壓縮渦殼7內的葉輪將透平膨脹渦殼1膨脹時所產生的機械功進行有效的回收。本實用新型的結構設計為同一軸上的左側為一只膨脹葉輪，右側為增壓壓縮葉輪，組成為“增壓的透平膨脹轉子系統(tǒng)。，，對于汽車而言主要利用排放的尾氣作為動力源，驅動增壓透平的“能量回收葉輪”，使其高速旋轉，從而帶動同軸的“壓縮葉輪”同步旋轉，使流經該葉輪的發(fā)動機的進氣壓力由原來的0. IMpa提高至0. 125-0. 185Mpa俗稱“尾氣增壓透平”。發(fā)動機進氣壓力的提高，意味著發(fā)動機功率的增加，即在同等功率下，壓力提高的百分比就是節(jié)能的百分比，即 CO2減排的百分比。本實用新型汽車增壓透平，對于汽油發(fā)動機而言，一般可以提高發(fā)動機進口壓力 25%即達到0. 125Mpa也就是說節(jié)能減排25%。對于柴油發(fā)動機而言，一般可以提高發(fā)動機進口壓力85%即達到0. 185Mpa也就是說節(jié)能減排85%?？梢姴捎帽緦嵱眯滦推囋鰤和钙娇梢杂行У臏p少汽車CO2排放。目前，為節(jié)能減排，汽車工業(yè)趨向于發(fā)展小馬力即小排量發(fā)動機，尤其是發(fā)展中的中國汽車市場，大力提倡發(fā)展0. 9-1. 2L的汽車增壓透平。增壓透平由高速旋轉的“轉子”和“渦殼”兩大部分組成，增壓后的渦殼承受 0. 125-0. 185Mpa的氣體壓力。為減輕車載重量，除“轉子”設計為高轉速外，在渦殼及中間體部份的CFe，CAl件。也采用小型化整體尺寸小、重量輕、其內部結構復雜、有水腔、氣腔及油腔等互相獨立的流道，尤其是氣體通流部份的流道，要求光滑、平整、阻力小的螺旋線造型，只能由鑄造成型，無法采用機械加工來達到規(guī)定的線型。以前增壓透平的渦殼均采用常規(guī)的鑄造工藝來制造，雖也能滿足一般使用，但非加工面的流道阻力還是比較大，尤其是小排量、小尺寸的流道，阻力明顯偏高，往往達不到發(fā)動機增壓設計對進口壓力提高的規(guī)定數值，也就是說節(jié)能減排效果大打折扣。[0029]本實用新型提出一種用LFC方法來制造汽車增壓透平的新技術，LFC為Lost Foam Casting的簡稱，是國際鑄造行業(yè)，近年發(fā)展起來的一種近無余量、精確成形、金相結構致密的新技術，首次把它應用到汽車增壓透平的領域來是本專利的所在。[0030]LFC制造汽車增壓透平的特點是，采用一種遇到金屬熔液，如鑄鐵，鑄鋼和非鐵合金(即有色合金，如鋁合金，鎂合金，銅合金)即消失的泡沫塑料作“白?！?，既無分型面又無型芯、“白模”無起模斜度，鑄件無飛邊毛刺。鑄件尺寸精度和表面光潔度大大提高，達到精密鑄造水平。由于填充砂用干砂，沒有水份和粘結劑等帶來的缺陷，故鑄件廢品率顯著下降，鑄件質量提高。[0031]另外，LFC最大的特點是用泡沫塑料作的“白模”，它和要制造的增壓透平的零件， 如渦殼的外型、尺寸完全一樣，對“白?！笨梢赃M行全面檢查。因為“白模”材質軟，可以很方便進行修正，使其與鑄造的實物完全一樣，減少了機械加工量，成本大幅度降低。[0032]下面結合具體的實施例介紹本實用新型LFC汽車增壓透平的制造方法[0033]圖2為本實用新型LFC汽車增壓透平的渦殼100剖面示意圖，它包括剖面可見的螺旋型的氣體流道，和不可見的在渦殼內部的冷卻水路和油路系統(tǒng)組成，其內部結構相當復雜。氣路、水路和油路系統(tǒng)互相獨立，分隔在不同層面的曲線通道，因為各有流體通過，為減少流動阻力帶來的壓力損失，故要求各通道表面質量光滑、平整、又因為汽車增壓透平渦殼承受0. 125-0. 185Mpa的壓力，故渦殼是一個承壓零件、要求鑄件內部金相組織致密、耐壓，不允許鑄件內部組織有氣孔與砂眼等缺陷。[0034]具體實施步驟[0035]第一步根據渦殼100的三維立體圖制造一個材質為鍛鋁的金屬模具。利用金屬模具做出材料簡稱為EPS (Expandable Poly styrene)泡沫塑料的“白膜”，再用“白膜”造型澆鑄即成渦殼實物。因此“白膜”是LFC鑄造的成敗關鍵，“白膜”和汽車增壓透平渦殼在結構、形狀、尺寸等外部形狀相同之外，它還直接與澆鑄金屬液體接觸，并參與熱量、質量、 動量的傳輸和化學物理反應，對鑄件渦殼的內在質量也有著重要的影響。[0036]“白膜”的原料，根據汽車增壓透平的復雜結構要求，本專利使用的“白膜”采用一種EPS的高分子聚合反應而生成的微細的珠粒，經預發(fā)泡、熟化過程，然后澆入模具中成型這就是“白膜”。[0037]對于制造汽車增壓透平渦殼的EPS的高分子聚合物的要求與制造其他零件的要求有較大的不同，本實用新型提出如下要求[0038]①粒度 0. 25-0. 9mm ；[0039]②增碳量彡0.06%;[0040]③收縮率0. 1-0. 3 %。[0041]選擇上述達標的EPS原料后，經過預發(fā)泡，使其膨脹成為珠粒狀，其比重在 19-21g/L，含水量< 1 %，經預發(fā)泡成珠粒狀的高分子聚合物，還要進行熟化處理，最后將其注入鍛鋁金屬模具中，同時利用蒸汽加熱和振動，使EPS高分子聚合物能充分充實整個金屬模具，達到成型的目的。[0042]在模具中取出成型的“白膜”，再將其置于50°C的干燥室進行干燥，使其水分含量低于2%以下，并具有一定的強度和剛度，然后在“白膜”表面涂上涂料，涂層的厚度不能影響鑄件尺寸精度，屬于不占位的涂料，涂料可以降低鑄件的表面粗糙度，并防止粘砂、砂眼
等缺陷，有利于落砂與清理。第二步將根據三維立體圖制作出的并涂有涂料后的“白膜”元件，用粘潔劑將“白膜”元件粘結組合成一體，此時的“白膜”的外形尺寸等與汽車增壓透平的渦殼就完全一樣。第三步澆鑄利用與汽車增壓透平渦殼實物完全一樣的“白膜”，進行干砂造型，然后將金屬熔液注入，“白膜”立即氣化并通過干砂蒸發(fā)不留任何殘留物，“白膜”的空間完全被金屬熔液所占據，而形成所需的鑄件。
權利要求1.一種汽車增壓透平，其特征在于，包括 透平膨脹渦殼(1)，其中安裝有透平膨脹葉輪(2)； 增壓壓縮渦殼(7)，其中安裝有透平壓縮葉輪；連接透平膨脹渦殼(1)和增壓壓縮渦殼(7)的中間體(6)；中間體(6)中安裝有轉軸 (5)；該轉軸(5)的一端連接透平膨脹葉輪(2)，另一端連接增壓壓縮渦殼(7)的透平壓縮葉輪。
2.如權利要求1所述的汽車增壓透平，其特征在于，中間體(6)內的轉軸(5)的外徑上設有第一軸向密封用油封(3)和第一螺旋槽型油膜動壓軸承(4)；透平壓縮葉輪的一端的外徑上設有第二軸向密封用油封(8)和第二螺旋槽型油膜動壓軸承(9)。
專利摘要本實用新型涉及一種汽車增壓透平，包括透平膨脹渦殼，其中安裝有透平膨脹葉輪；增壓壓縮渦殼，其中安裝有透平壓縮葉輪；連接透平膨脹渦殼和增壓壓縮渦殼的中間體；中間體中安裝有轉軸；該轉軸的一端連接透平膨脹葉輪，另一端連接增壓壓縮渦殼的透平壓縮葉輪。實用新型一種汽車增壓透平結構簡單，使用方便，可以將流經該增壓透平的發(fā)動機進氣壓力由原來的0.1Mpa提高至0.125-0.185Mpa，以此來增加發(fā)動機的功率，將少CO2排放。
文檔編號F02C6/12GK202250368SQ201120341359
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月13日 優(yōu)先權日2011年9月13日
發(fā)明者何云, 葉嗣祿, 章云, 董鄂 申請人:何云, 葉嗣祿, 章云, 董鄂