一种压气机和涡轮增压器的制作方法

1.本发明涉及涡轮增压技术领域，尤其涉及一种压气机和涡轮增压器。


背景技术：

2.近年来，随着汽车在日常生活中大量使用，为人们的交通出行和物流运输提供便利的同时，造成化石能源逐渐短缺及环境污染。为了减少环境污染以及节省化石能源的使用，对汽车的尾气排放要求愈发严苛，对整车厂的节能减排提出了更高的要求。同样的车辆匹配排量更小的发动机需要更强的起步及加速性能。涡轮增压器是发动机的关键部件，涡轮增压器的性能很大程度上影响发动机性能和油耗水平。其中，提升压气机效率可以很大程度上提高涡轮增压器的效率，因此压气机性能的提升十分重要。
3.目前，对压气机提升性能的方案中，在压气机叶顶间隙内喷涂一种可磨耗的涂层，来使叶顶间隙密封效果达到较高水平。使用可磨涂层的技术，控制叶顶间隙值，大大提升了压气机的性能。但是在压气机运行过程中，气体压比提高会使压气机的压壳温度提升，在涡轮增压器长期的复杂工况使用环境下，涂层会因为气压比升高带来的温度升高而造成涂层卷边和脱落。脱落后的可磨涂层与叶轮打击后会产生的碎末，碎末有可能随气流进入发动机气缸，对发动机的工作产生较大影响。
4.因此，需要一种压气机和涡轮增压器来解决上述技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种压气机和涡轮增压器，能够降低压缩空气的温度，提升压气机可磨涂层的可靠性，大幅提升压气机的效率。
6.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
7.一种压气机，包括：
8.壳体，所述壳体包括压壳和背盘，所述压壳设置在所述背盘上，所述压壳与所述背盘围设形成安装腔，所述壳体上开设有与所述安装腔连通的进气口和排气口；
9.转轴组件，所述转轴组件穿设在所述壳体上，且位于所述安装腔中；
10.旋转叶轮，所述旋转叶轮固定套设在所述转轴组件上，且位于所述安装腔中；
11.可磨耗涂层，所述可磨耗涂层涂设在所述安装腔的壁面上，所述可磨耗涂层用于填充所述旋转叶轮的顶部与所述壳体之间的间隙；
12.第一冷却结构，所述第一冷却结构设置在所述压壳上，所述第一冷却结构能够进行冷却介质的循环，以对所述压壳进行冷却。
13.可选地，所述第一冷却结构包括第一冷却流道、第一冷却介质入口和第一冷却介质出口，所述第一冷却流道开设在所述压壳中，所述第一冷却介质入口开设在所述压壳上，所述第一冷却介质入口与所述第一冷却流道的一端连通，所述第一冷却介质出口开设在所述压壳上，所述第一冷却介质出口与所述第一冷却流道的另一端连通。
14.可选地，所述第一冷却结构还包括第一冷却介质流管和第二冷却介质流管，所述
第一冷却介质流管设置在所述压壳上，且与所述第一冷却介质入口连通，所述第二冷却介质流管设置在所述压壳上，且与所述第一冷却介质出口连通。
15.可选地，所述第一冷却流道的截面呈l形。
16.可选地，还包括第二冷却结构，所述第二冷却结构设置在所述背盘上，所述第二冷却结构能够进行冷却介质的循环，以对所述背盘进行冷却。
17.可选地，所述第二冷却结构包括第二冷却流道、第三冷却介质入口和第四冷却介质出口，所述第二冷却流道开设在所述背盘中，所述第三冷却介质入口开设在所述背盘上，所述第三冷却介质入口与所述第二冷却流道的一端连通，所述第四冷却介质出口开设在所述背盘上，所述第四冷却介质出口与所述第二冷却流道的另一端连通。
18.可选地，所述第二冷却结构还包括第三冷却介质流管和第四冷却介质流管，所述第三冷却介质流管设置在所述背盘上，且与所述第三冷却介质入口连通，所述第四冷却介质流管设置在所述背盘上，且与所述第四冷却介质出口连通。
19.可选地，所述转轴组件包括旋转轴和轴承，所述旋转轴穿设在所述壳体上，且位于所述安装腔中，所述轴承的内圈套设在所述旋转轴上，所述轴承的外圈设置在所述背盘上。
20.可选地，还包括排气管路，所述排气管路与所述排气口连通。
21.一种涡轮增压器，包括如上所述的压气机。
22.本发明的有益效果：
23.本发明所提供的一种压气机，由压壳和背盘组成壳体，壳体具有中空的安装腔和与安装腔连通的进气口和排气口，在安装腔中转动设置转轴组件，在转轴组件上设置有旋转叶轮，通过旋转叶轮的转动对气体进行压缩，并通过排气口输出；在安装腔的壁面上涂设有可磨耗涂层，可磨耗涂层用于填充旋转叶轮的顶部与壳体之间的间隙，从而有效控制旋转叶轮的叶顶与安装腔之间的间隙值，大大提升了压气机的性能；在压壳上设置有第一冷却结构，第一冷却结构能够进行冷却介质的循环，从而对压壳进行冷却；通过设置第一冷却结构，能够对压壳进行有效降温，从而使得压壳的温度得到大幅的降低，可磨耗涂层的粘附能力因温度升高而降低的问题得到根本解决，降低了压缩空气的温度，显著地提升了可磨耗涂层的可靠性，压气机的效率也能得到提升。
24.本发明所提供的一种涡轮增压器，包括如上所述的压气机，通过设置第一冷却结构，能够对压壳进行有效降温，从而使得压壳的温度得到大幅的降低，可磨耗涂层的粘附能力因温度升高而降低的问题得到根本解决，降低了压缩空气的温度，显著地提升了可磨耗涂层的可靠性，压气机的效率也能得到提升。
附图说明
25.图1是本发明一种压气机一个视角的示意图；
26.图2是本发明一种压气机的另一个视角的示意图；
27.图3是本发明一种压气机的剖视图。
28.图中：
29.1、压壳；11、第一冷却流道；111、第一冷却介质流管；112、第二冷却介质流管；2、背盘；21、第二冷却流道；211、第三冷却介质流管；212、第四冷却介质流管；3、旋转轴；4、旋转叶轮；5、可磨耗涂层；6、排气管路。
具体实施方式
30.下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
32.涡轮增压器是发动机的关键部件，涡轮增压器的性能很大程度上影响发动机性能和油耗水平。其中，提升压气机效率可以很大程度上提高涡轮增压器的效率，因此压气机性能的提升十分重要。
33.对压气机提升性能的方案中，在压气机叶顶间隙内喷涂一种可磨耗的涂层，来使叶顶间隙密封效果达到较高水平。使用可磨涂层的技术，控制叶顶间隙值，大大提升了压气机的性能。但是在压气机运行过程中，气体压比提高会使压气机的压壳温度提升，在涡轮增压器长期的复杂工况使用环境下，涂层会因为气压比升高带来的温度升高而造成涂层卷边和脱落。脱落后的可磨涂层与叶轮打击后会产生的碎末，碎末有可能随气流进入发动机气缸，对发动机的工作产生较大影响。
34.为了能够降低压缩空气的温度，提升压气机可磨涂层的可靠性，大幅提升压气机的效率，如图1-图3所示，本发明提供一种压气机。本压气机包括壳体、转轴组件、旋转叶轮4、可磨耗涂层5和第一冷却结构。
35.其中，壳体包括压壳1和背盘2，压壳1设置在背盘2上，压壳1与背盘2围设形成安装腔，壳体上开设有与安装腔连通的进气口和排气口；转轴组件穿设在壳体上，且位于安装腔中；旋转叶轮4固定套设在转轴组件上，且位于安装腔中；可磨耗涂层5涂设在安装腔的壁面上，可磨耗涂层5用于填充旋转叶轮4的顶部与壳体之间的间隙；第一冷却结构设置在压壳1上，第一冷却结构能够进行冷却介质的循环，以对压壳1进行冷却。
36.在安装腔中转动设置转轴组件，在转轴组件上设置有旋转叶轮4，通过旋转叶轮4的转动对气体进行压缩，并通过排气口输出；在安装腔的壁面上涂设有可磨耗涂层5，可磨耗涂层5用于填充旋转叶轮4的顶部与壳体之间的间隙，从而有效控制旋转叶轮4的叶顶与安装腔之间的间隙值，大大提升了压气机的性能；在压壳1上设置有第一冷却结构，第一冷却结构能够进行冷却介质的循环，从而对压壳1进行冷却；通过设置第一冷却结构，能够对压壳1进行有效降温，从而使得压壳1的温度得到大幅的降低，可磨耗涂层5的粘附能力因温度升高而降低的问题得到根本解决，降低了压缩空气的温度，显著地提升了可磨耗涂层5的可靠性，压气机的效率也能得到提升。
37.可选地，第一冷却结构包括第一冷却流道11、第一冷却介质入口和第一冷却介质出口，第一冷却流道11开设在压壳1中，第一冷却介质入口开设在压壳1上，第一冷却介质入口与第一冷却流道11的一端连通，第一冷却介质出口开设在压壳1上，第一冷却介质出口与第一冷却流道11的另一端连通。由于旋转叶轮4的主体部分位于压壳1中，可磨耗涂层5同样涂设在压壳1的内表面处。通过对压壳1进行降温，能够降低压壳1的温度，避免可磨耗涂层5
由于温度过高导致脱落的问题，提升了压气机可磨涂层的可靠性，大幅提升压气机的效率。
38.可选地，第一冷却结构还包括第一冷却介质流管111和第二冷却介质流管112，第一冷却介质流管111固定设置在压壳1上，且与第一冷却介质入口连通，第二冷却介质流管112固定设置在压壳1上，且与第一冷却介质出口连通。通过上述设置，便于在第一冷却流道11中充入冷却介质，并通过第二冷却介质流管112流出。通过冷却介质的循环能够快速将压壳1的热量带走，从而保证压壳1的温度较低，避免可磨耗涂层5受热脱落。
39.可选地，第一冷却流道11的截面呈l形。通过上述设计，能够增大第一冷却流道11的空间，而且可以与压壳1的形状相匹配，增大了第一冷却流道11与压壳1之间的换热面积，从而能够保证换热的效率。在本实施例中，第一冷却流道11设计为两端不连通的环形结构，能够进一步保证换热的面积，从而加快降温的速度。
40.可选地，压气机还包括第二冷却结构，第二冷却结构设置在背盘2上，第二冷却结构能够进行冷却介质的循环，以对背盘2进行冷却。由于压壳1设置在背盘2上，因此，背盘2会与压壳1之间存在热交换。通过降低背盘2的温度，能够防止背盘2的热量传递到压壳1上，同时，能够对压壳1传递到背盘2的热量进行散热，进一步提升散热的效率，避免可磨耗涂层5由于温度过高导致脱落的问题，提升了压气机可磨涂层的可靠性，大幅提升压气机的效率。
41.可选地，第二冷却结构包括第二冷却流道21、第三冷却介质入口和第四冷却介质出口，第二冷却流道21开设在背盘2中，第三冷却介质入口开设在背盘2上，第三冷却介质入口与第二冷却流道21的一端连通，第四冷却介质出口开设在背盘2上，第四冷却介质出口与第二冷却流道21的另一端连通。通过上述设置，冷却介质直接流入到背盘2内部，对背盘2进行降温。从而能够降低背盘2的温度，避免可磨耗涂层5由于温度过高导致脱落的问题，提升了压气机的可磨涂层的可靠性，大幅提升压气机的效率。
42.可选地，第二冷却结构还包括第三冷却介质流管211和第四冷却介质流管212，第三冷却介质流管211设置在背盘2上，且与第三冷却介质入口连通，第四冷却介质流管212设置在背盘2上，且与第四冷却介质出口连通。通过上述设置，便于在第二冷却流道21中充入冷却介质，并通过第四冷却介质流管212流出。通过冷却介质的循环能够快速将背盘2的热量带走，从而保证背盘2的温度较低，避免可磨耗涂层5受热脱落。而且，第一冷却结构与第二冷却结构独立设置，互不影响，便于根据实际的需要进行控制。
43.可选地，转轴组件包括旋转轴3和轴承，旋转轴3穿设在壳体上，且位于安装腔中，轴承的内圈套设在旋转轴3上，轴承的外圈设置在背盘2上。通过在旋转轴3上设置轴承，能够降低旋转轴3转动的摩擦力，保证旋转轴3转动的流畅性；同时避免产生过多的热量。
44.可选地，压力机还包括排气管路6，排气管路6与排气口连通。通过设置排气管路6，便于压缩后的气体的排出。
45.本实施例还提供了一种涡轮增压器，包括如上的压气机，通过设置第一冷却结构，能够对压壳1进行有效降温，从而使得压壳1的温度就能得到大幅的降低，可磨耗涂层5的粘附能力因温度升高而降低的问题得到根本解决，降低了压缩空气的温度，显著地提升了可磨耗涂层5的可靠性，压气机的效率也能得到提升。
46.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可
以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。