具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)技術(shù)方案

一種具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)。其包括壓氣機(jī)、渦輪、中冷器、熱機(jī)或燃燒器或反應(yīng)器、中冷器前冷氣管路、中冷器后冷氣管路、廢氣管路和冷卻裝置；冷卻裝置連接在中冷器前冷氣管路和/或中冷器后冷氣管路與廢氣管路之間和/或渦輪之間，設(shè)置或形成在廢氣管路或渦輪上。本發(fā)明專利技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：在應(yīng)用渦輪增壓技術(shù)時(shí)，克服過高廢氣溫度對(duì)渦輪部件造成損害的問題，在發(fā)動(dòng)機(jī)處于大負(fù)荷條件下保證渦輪正常工作，增加渦輪增壓系統(tǒng)的使用壽命。在渦輪葉片或其它部件耐熱性能和制造成本限制下，助推渦輪增壓技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性和降低尾氣排放等方面具有實(shí)際價(jià)值。

Turbocharger System with Cooling and Temperature Control Function

A turbocharging system with cooling and temperature control functions. It includes compressor, turbine, intercooler, heat engine or burner or reactor, intercooler front cooling pipe, intercooler rear cooling pipe, exhaust pipe and cooling device; cooling device is connected between intercooler front cooling pipe and/or intercooler rear cooling pipe and exhaust pipe and/or turbine, and is set or formed in waste gas. On a gas pipeline or turbine. The advantages of the invention are as follows: when applying turbocharging technology, the problem of damage to turbine components caused by excessive exhaust temperature is overcome, the normal operation of the turbine is guaranteed under the condition of large load of the engine, and the service life of the turbocharging system is increased. Under the limitation of heat resistance and manufacturing cost of turbine blades or other components, the application of boosting turbocharging technology has practical value in improving fuel economy and reducing exhaust emissions of engines.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)
本專利技術(shù)屬于熱機(jī)、燃燒器或反應(yīng)器
，特別是涉及一種具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
渦輪增壓技術(shù)是一種利用熱機(jī)(如內(nèi)燃機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)等)、燃燒器或反應(yīng)器工作時(shí)排出的具有一定溫度和壓力的高溫氣流驅(qū)動(dòng)渦輪，由此帶動(dòng)與渦輪同軸設(shè)置的壓氣機(jī)做功，以提高進(jìn)入熱機(jī)、燃燒器或反應(yīng)器的空氣密度和壓力的技術(shù)。渦輪增壓的目的是為了提高熱機(jī)、燃燒器或反應(yīng)器的功率，例如一臺(tái)裝有渦輪的內(nèi)燃機(jī)在不增加耗油量的條件下，其最大功率可以比未裝渦輪時(shí)提高40％以上，這意味著渦輪增壓技術(shù)可以提高燃油經(jīng)濟(jì)性，降低尾氣排放。以內(nèi)燃機(jī)為例，渦輪增壓技術(shù)是利用其上發(fā)動(dòng)機(jī)排出的屬于廢氣的高溫氣流來推動(dòng)渦輪的渦輪，渦輪帶動(dòng)同軸設(shè)置的壓氣機(jī)(或稱為壓縮機(jī))葉輪旋轉(zhuǎn)，利用壓氣機(jī)葉輪來壓縮將要進(jìn)入氣缸(燃燒室或反應(yīng)器)的空氣，使之增壓后再進(jìn)入氣缸(燃燒室或反應(yīng)器)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，高溫氣流的排出速度與渦輪的轉(zhuǎn)速也會(huì)隨之增加，壓氣機(jī)葉輪會(huì)壓縮更多的空氣并送入氣缸(燃燒室)，空氣的壓力和密度增大可以使更多的燃料充分燃燒，通過增加燃料量和調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以增加發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。但由于在大載荷下發(fā)動(dòng)機(jī)排出的高溫氣流溫度很高，當(dāng)該氣流的溫度高于渦輪上渦輪葉片所能承受的工作溫度時(shí)，會(huì)對(duì)渦輪葉片造成損傷，從而影響渦輪的正常工作，降低其使用壽命。因此，在渦輪葉片耐熱性能和制造成本限制下，在發(fā)動(dòng)機(jī)上采用渦輪增壓技術(shù)，有必要對(duì)渦輪前的廢氣管道、廢氣或渦輪殼體采取適宜的冷卻技術(shù)進(jìn)行冷卻，以保證渦輪在發(fā)動(dòng)機(jī)大載荷工況下正常、可靠運(yùn)行。現(xiàn)有的渦輪增壓系統(tǒng)中的冷卻系統(tǒng)主要是中冷器，其主要作用是冷卻進(jìn)入氣缸(燃燒室)的高壓氣流，但不具備冷卻從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的高溫氣流的作用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了解決上述問題，本專利技術(shù)的目的在于提供一種具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)。為了達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)提供的具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)包括壓氣機(jī)、渦輪、中冷器、熱機(jī)、燃燒器或反應(yīng)器、中冷器前冷氣管路、中冷器后冷氣管路、廢氣管路和冷卻裝置；其中壓氣機(jī)和渦輪同軸設(shè)置；壓氣機(jī)通過中冷器前冷氣管路與中冷器連接；中冷器通過中冷器后冷氣管路與熱機(jī)、燃燒器或反應(yīng)器連接；熱機(jī)、燃燒器或反應(yīng)器通過廢氣管路與渦輪連接；冷卻裝置連接在中冷器前冷氣管路和/或中冷器后冷氣管路與廢氣管路之間和/或渦輪之間，設(shè)置或形成在廢氣管路或渦輪上；所述的冷卻裝置包括至少一條冷卻氣噴管，冷卻氣噴管的內(nèi)端連接在中冷器前冷氣管路或中冷器后冷氣管路上，外端靠近廢氣管路的外表面和/或渦輪的殼體外部或進(jìn)入內(nèi)部；冷卻氣噴管的軸線與廢氣管路或渦輪的軸線間呈任意角度，而且能夠沿廢氣管路或渦輪的軸向、切向和/或周向間隔距離設(shè)置多根冷卻氣噴管8，并且冷卻氣噴管的外端以可選擇的方式安裝噴嘴。所述的冷卻裝置除包括冷卻氣噴管外，還包括在廢氣管路或渦輪的外圓周面和/或內(nèi)圓周面上向外突出形成的多個(gè)環(huán)形冷卻肋片，冷卻肋片的橫向斷面形狀為三角形、矩形或橢圓形。所述的冷卻裝置除包括冷卻氣噴管外，還包括形成在廢氣管路側(cè)壁或渦輪的殼體上的冷卻孔。所述的冷卻裝置除包括冷卻氣噴管外，還包括采用多層復(fù)合結(jié)構(gòu)的廢氣管路以及填充在管路夾層中的多孔網(wǎng)狀材料，并且廢氣管路的外壁上設(shè)有冷卻氣流進(jìn)氣孔和冷卻氣流排氣孔。所述的冷卻裝置除包括冷卻氣噴管外，還包括采用多層復(fù)合結(jié)構(gòu)的廢氣管路以及填充在管路夾層中的相變或高導(dǎo)熱材料填充物。所述的冷卻裝置除包括冷卻氣噴管外，還包括熱管或冷卻棒；其中熱管是由具有高導(dǎo)熱性能的材料制成的桿狀或板狀物；熱管或冷卻棒的一端插入在廢氣管路的內(nèi)部作為蒸發(fā)端或熱端，另一端位于廢氣管路的外部作為冷凝端或冷端。所述的冷卻裝置除包括冷卻氣噴管外，還包括冷卻管；冷卻管的中部位于廢氣管路的內(nèi)部或渦輪的內(nèi)部，兩端分別為進(jìn)氣口和出氣口且均設(shè)置在廢氣管路的外部；冷卻管的中部采用螺旋或彎折結(jié)構(gòu)，橫向截面采用圓形、橢圓形或矩形。所述的冷卻裝置除包括冷卻氣噴管外，還包括圍繞設(shè)置在廢氣管路或渦輪外側(cè)且為中空結(jié)構(gòu)的冷卻環(huán)或弧形冷卻罩，冷卻環(huán)或冷卻罩的外壁上設(shè)有進(jìn)氣口，內(nèi)壁上設(shè)有噴氣口。所述的冷卻裝置除包括冷卻氣噴管外，還包括內(nèi)部盛放有冷媒的冷媒儲(chǔ)存器，并且冷媒儲(chǔ)存器通過管路與冷卻氣噴管相連通。所述的具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)還包括一個(gè)溫控裝置；所述的溫控裝置包括溫度傳感器、控制單元和流量控制器；其中溫度傳感器安裝在廢氣管路的表面或內(nèi)部，或者熱管或冷卻棒的表面，并通過導(dǎo)線依次與控制單元和流量控制器電連接；流量控制器安裝在冷卻氣噴管、冷卻孔、冷卻氣流進(jìn)氣孔或進(jìn)氣口上。本專利技術(shù)提供的具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是：在應(yīng)用渦輪增壓技術(shù)時(shí)，克服過高廢氣溫度對(duì)渦輪部件造成損害的問題，在發(fā)動(dòng)機(jī)處于大負(fù)荷條件下保證渦輪正常工作，增加渦輪增壓系統(tǒng)的使用壽命。在渦輪葉片或其它部件耐熱性能和制造成本限制下，助推渦輪增壓技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性和降低尾氣排放等方面具有實(shí)際價(jià)值。附圖說明圖1為本專利技術(shù)實(shí)施例1提供的具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)構(gòu)成示意圖。圖2為本專利技術(shù)實(shí)施例1提供的具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)中冷卻裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本專利技術(shù)實(shí)施例1提供的具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)中冷卻裝置結(jié)構(gòu)斷面圖。圖4為另一種冷卻氣噴管結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本專利技術(shù)實(shí)施例2提供的具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)中冷卻裝置縱向結(jié)構(gòu)斷面圖。圖6為本專利技術(shù)實(shí)施例2提供的具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)中冷卻裝置橫向結(jié)構(gòu)斷面圖。圖7為本專利技術(shù)實(shí)施例2提供的具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)中另一種結(jié)構(gòu)的冷卻裝置縱向結(jié)構(gòu)斷面圖。圖8為本專利技術(shù)實(shí)施例3提供的具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)中冷卻裝置縱向結(jié)構(gòu)斷面圖。圖9為本專利技術(shù)實(shí)施例4提供的具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)中冷卻裝置縱向結(jié)構(gòu)斷面圖。圖10為本專利技術(shù)實(shí)施例5提供的具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)中冷卻裝置縱向結(jié)構(gòu)斷面圖。圖11為本專利技術(shù)實(shí)施例6提供的具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)中冷卻裝置縱向結(jié)構(gòu)斷面圖。圖12為本專利技術(shù)實(shí)施例6提供的具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)中另一種冷卻裝置縱向結(jié)構(gòu)斷面圖。圖13為本專利技術(shù)實(shí)施例7提供的具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)中冷卻裝置縱向結(jié)構(gòu)斷面圖。圖14為本專利技術(shù)實(shí)施例8提供的具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)中冷卻裝置立體圖。圖15為本專利技術(shù)實(shí)施例8提供的具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)中冷卻裝置橫向斷面圖。圖16為本專利技術(shù)實(shí)施例8提供的具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)中另一種結(jié)構(gòu)冷卻裝置立體圖。圖17為本專利技術(shù)實(shí)施例9提供的具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)中冷卻裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖18為本專利技術(shù)實(shí)施例10提供的具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)中溫控裝置結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例1：如圖1—圖3所示，本實(shí)施例提供的具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)包括壓氣機(jī)(或稱為壓縮機(jī))1、渦輪2、中冷器3、熱機(jī)、燃燒器或反應(yīng)器4、中冷器前冷氣管路5、中冷器后冷氣管路6、廢氣管路7和冷卻裝置；其中壓氣機(jī)1和渦輪2同軸設(shè)置；壓氣機(jī)1通過中冷器前冷氣管路5與中冷器3連接；中冷器3通過中冷器后冷氣管路6與熱機(jī)、燃燒器或反應(yīng)器4連接；熱機(jī)、燃燒器或反應(yīng)器4通過本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)，其特征在于：所述的具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)包括壓氣機(jī)(1)、渦輪(2)、中冷器(3)、熱機(jī)、燃燒器或反應(yīng)器(4)、中冷器前冷氣管路(5)、中冷器后冷氣管路(6)、廢氣管路(7)和冷卻裝置；其中壓氣機(jī)(1)和渦輪(2)同軸設(shè)置；壓氣機(jī)(1)通過中冷器前冷氣管路(5)與中冷器(3)連接；中冷器(3)通過中冷器后冷氣管路(6)與熱機(jī)、燃燒器或反應(yīng)器(4)連接；熱機(jī)、燃燒器或反應(yīng)器(4)通過廢氣管路(7)與渦輪(2)連接；冷卻裝置連接在中冷器前冷氣管路(5)和/或中冷器后冷氣管路(6)與廢氣管路(7)之間和/或渦輪(2)之間，設(shè)置或形成在廢氣管路(7)和/或渦輪(2)上；所述的冷卻裝置包括至少一條冷卻氣噴管(8)，冷卻氣噴管(8)的內(nèi)端連接在中冷器前冷氣管路(5)或中冷器后冷氣管路(6)上，外端靠近廢氣管路(7)的外表面和/或渦輪(2)的殼體外部或進(jìn)入內(nèi)部；冷卻氣噴管(8)的軸線與廢氣管路(7)或渦輪(2)的軸線間呈任意角度，而且能夠沿廢氣管路(7)或渦輪(2)的軸向、切向和/或周向間隔距離設(shè)置多根冷卻氣噴管(8)，并且冷卻氣噴管(8)的外端以可選擇的方式安裝噴嘴。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)，其特征在于：所述的具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)包括壓氣機(jī)(1)、渦輪(2)、中冷器(3)、熱機(jī)、燃燒器或反應(yīng)器(4)、中冷器前冷氣管路(5)、中冷器后冷氣管路(6)、廢氣管路(7)和冷卻裝置；其中壓氣機(jī)(1)和渦輪(2)同軸設(shè)置；壓氣機(jī)(1)通過中冷器前冷氣管路(5)與中冷器(3)連接；中冷器(3)通過中冷器后冷氣管路(6)與熱機(jī)、燃燒器或反應(yīng)器(4)連接；熱機(jī)、燃燒器或反應(yīng)器(4)通過廢氣管路(7)與渦輪(2)連接；冷卻裝置連接在中冷器前冷氣管路(5)和/或中冷器后冷氣管路(6)與廢氣管路(7)之間和/或渦輪(2)之間，設(shè)置或形成在廢氣管路(7)和/或渦輪(2)上；所述的冷卻裝置包括至少一條冷卻氣噴管(8)，冷卻氣噴管(8)的內(nèi)端連接在中冷器前冷氣管路(5)或中冷器后冷氣管路(6)上，外端靠近廢氣管路(7)的外表面和/或渦輪(2)的殼體外部或進(jìn)入內(nèi)部；冷卻氣噴管(8)的軸線與廢氣管路(7)或渦輪(2)的軸線間呈任意角度，而且能夠沿廢氣管路(7)或渦輪(2)的軸向、切向和/或周向間隔距離設(shè)置多根冷卻氣噴管(8)，并且冷卻氣噴管(8)的外端以可選擇的方式安裝噴嘴。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)，其特征在于：所述的冷卻裝置除包括冷卻氣噴管(8)外，還包括在廢氣管路(7)或渦輪(2)的外圓周面和/或內(nèi)圓周面上向外突出形成的多個(gè)環(huán)形冷卻肋片(9)，冷卻肋片(9)的橫向斷面形狀為三角形、矩形、橢圓形。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)，其特征在于：所述的冷卻裝置除包括冷卻氣噴管(8)外，還包括形成在廢氣管路(7)側(cè)壁或渦輪(2)的殼體上的冷卻孔(10)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)，其特征在于：所述的冷卻裝置除包括冷卻氣噴管(8)外，還包括采用多層復(fù)合結(jié)構(gòu)的廢氣管路(17)以及填充在管路夾層中的多孔網(wǎng)狀材料(11)，并且廢氣管路(17)的外壁上設(shè)有冷卻氣流進(jìn)氣孔(12)和冷卻氣流排氣孔(13)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有冷卻和...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙翔宇，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：趙翔宇，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：天津,12