阅读说明：本技术 一种球轴承外置式涡轮增压器 (Turbocharger with external ball bearing ) 是由 闫文斌 裴鹏军 王永红 王志华 熊劲松 于 2020-08-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种球轴承外置式涡轮增压器,本涡轮增压器将支承旋转轴旋转的球轴承从中间腔体移到压气腔体内,并通过固定在压气腔体内的支承架体与球轴承配合达到支承旋转轴,既可以缩小涡轮增压器中涡轮机与压气机的轴距,大大提升旋转轴的刚性,使得旋转轴在高速旋转时,旋转轴和轴心轨迹更加稳定,并且本申请支承架体与球轴承、旋转轴配合的结构能够承受一定的轴向力和径向力,不用额外增加止推轴承设计,大大缩减了中间腔体的体积,整体结构更为简便；同时,球轴承外置到压气腔体内,可以避免球轴承传导涡轮腔体内的高温,避免球轴承内机油老化,延长其使用寿命。(The invention discloses a turbocharger with an external ball bearing, which moves a ball bearing for supporting a rotating shaft to rotate from an intermediate cavity into an air compressing cavity, and the ball bearing is matched with a supporting frame body fixed in the air compressing cavity to support the rotating shaft, so that the shaft distance between a turbine and an air compressor in the turbocharger can be reduced, the rigidity of the rotating shaft is greatly improved, the rotating shaft and the axle center track are more stable when the rotating shaft rotates at high speed, and the structure of the supporting frame body matched with the ball bearing and the rotating shaft can bear certain axial force and radial force without additionally increasing the design of a thrust bearing, the volume of the intermediate cavity is greatly reduced, and the overall structure is simpler and more convenient; meanwhile, the ball bearing is externally arranged in the air compression cavity, so that the ball bearing can be prevented from conducting high temperature in the turbine cavity, the engine oil in the ball bearing is prevented from aging, and the service life of the engine oil is prolonged.)

一种球轴承外置式涡轮增压器

技术领域

本发明涉及涡轮增压设备技术领域，具体为一种球轴承外置式涡轮增压器。

背景技术

涡轮增压技术能够大幅度提高活塞式发动机功率，减少排气污染，改善经济性能，是内燃机技术主要发展方向之一。

已知的涡轮增压器配备有旋转轴、设在旋转轴两端的涡轮机与压气机，旋转轴由配置在压气机与涡轮机之间的轴承单元可旋转支承，并对轴承单元供给润滑油形成减震油膜以达到减少涡轮增压器内组件之间不期望接触导致的磨损。

然而，轴承单元置于涡轮机与压气机之间的中间体时，靠近涡轮机一端会传导涡轮机的高温，为此需要额外增加水冷系统，以确保轴承单元内机油不被高温老化，同时，需要止推轴承平衡旋转轴旋转时的轴向力，轴承单元同时需要密封设置，防止机油向压气机端和涡轮机端泄漏，如此一来会导致整个旋转轴的轴系较长，涡轮增压器整个体积大，布置相对不变；而且在高速转动时，旋转轴扭转变形大，噪声大，影响了旋转轴的刚性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种球轴承外置式涡轮增压器，以解决上述背景技术中提出的涡轮增压器体积大，不方便布置，旋转轴轴系过长，结构复杂，饶度低，高速噪声敏感的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种球轴承外置式涡轮增压器，包括本体外壳、旋转轴、涡轮和叶轮，所述本体外壳包括依次相通的涡轮腔体、中间腔体、压气腔体，其中，所述涡轮腔体、压气腔体上均开设有进气口和出气口，所述涡轮设于涡轮腔体内，叶轮设于压气腔体内，且该涡轮与叶轮均接设在旋转轴上同轴联动，所述压气腔体内可拆接有支承架体，所述旋转轴对应压气腔体的一端接设在支承架体上，且该旋转轴与支承架体连接处之间通过设球轴承转动连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本涡轮增压器将支承旋转轴旋转的球轴承从中间腔体移到压气腔体内，并通过固定在压气腔体内的支承架体与球轴承配合达到支承旋转轴，既可以缩小涡轮增压器中涡轮机与压气机的轴距，大大提升旋转轴的刚性，使得旋转轴在高速旋转时，旋转轴和轴心轨迹更加稳定，且本申请支承架体与球轴承、旋转轴配合的结构能够承受一定的轴向力和径向力，不用额外增加止推轴承设计，大大缩减了中间腔体的体积，整体结构更为简便；同时，球轴承外置到压气腔体内，可以避免球轴承传导涡轮腔体内的高温，避免球轴承内机油老化，延长其使用寿命。

优选的，所述支承架体包括轴承外套、一体分布在轴承外套外壁上的支承脚，所述支承脚的远离轴承套外的一端一体设有连接掌，所述压气腔体内壁对应连接掌设有连接螺纹，支承架体通过连接掌、连接螺纹固定在压气腔体内，从而保证支承架体的支承力和稳定性。

优选的，所述球轴承包括外套环、内套环、滚珠、滚动座，其中，所述外套环一端内侧一体凸设有卡环，所述内套环同一端外侧一体凸设形成凸台，该凸台外壁上一体凹设有与卡环匹配的卡槽，所述外套环与内套环通过凸台上的卡槽与卡环匹配连接；所述外套环内壁与内套环外壁上均开有双排与滚珠进行点接触的兜孔环面，所述滚动座上开有可置放滚珠的珠孔，该滚动座设在外套环、内套环相对称的兜孔环面之间。

优选的，所述球轴承的外套环在两排兜孔环面之间分别开有进油孔和出油孔，且该进油孔、出油孔均对应支承脚设置，所示支承脚内开有与轴承外套相通的油路通道，该油路通道分别与进油孔、出油孔相通，同时，所述连接掌上对应油路通道开有油口，所述本体外壳对应油口设有阀门，通过在支承脚上开通与轴承外套相通的油路通道来循环注入机油，既能够实现球轴承润滑作用，又能达到对球轴承高速旋转产生的热能进行降温的效果。

优选的，所述中间腔体两端侧对应涡轮腔体、压气腔体处均一体设有环形挡板，所述旋转轴从涡轮腔体、中间腔体延伸到压气腔体内连接叶轮，该旋转轴与环形导板之间、叶轮与压气腔体之间、叶轮与环形挡板之间、涡轮与涡轮腔体之间、涡轮与环形挡板之间均存有间隙，避免叶轮、涡轮、旋转轴在高速旋转时与本体外壳内部摩擦产生磨损，并且中间腔体结合环形挡板的设计能够有效降低涡轮机端气流与压气机端气流相互泄露。

优选的，所述中间腔体为空腔，能够减少涡轮腔体的热传导，同时，中间腔体的空间结构，即使存在涡轮腔体内热气流的吹入，通过环形挡板和中间腔体结构的截流和膨胀，有效降低流速和压力，从而减少废气泄露，满足工程应用要求。

优选的，所述中间腔体两端侧的环形挡板朝向涡轮腔体、压气腔体方向上均嵌设有密封垫，且该中间腔体内围绕旋转轴一体设有内环挡板以形成密封腔，所述本体外壳对应中间腔体分别开有进水阀和出水阀以形成闭合水冷水路，通过形成的水冷水路可以对相邻的涡轮腔体进行降温，避免热传导到压气腔体内。

优选的，所述轴承外套上的支承脚呈倾斜状，该倾斜设置能够减少对压气腔体内进气流的影响。

优选的，所述本体外壳对应中间腔体外设有加强筋板，所述涡轮腔体外靠近中间腔体处以外设有连接耳，所述加强筋板通过螺栓固定在连接耳上，防止中间体处受压***。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明具体实施例1剖面结构示意图；

图3为图2中球轴承的结构放大图；

图4为本发明具体实施例1中支承架体的结构示意图；

图5为本发明具体实施例2剖面结构示意图；

图6为图4中球轴承的结构放大图；

图7为本发明具体实施例2支承架体的结构示意图；

图8为本发明具体实施例3的中间腔体的具体剖面示意图。

图中：1、本体外壳；1-1、涡轮腔体；1-2、中间腔体；1-3、压气腔体；1-4、环形挡板；1-5、连接耳；1-6、内环挡板；2、旋转轴；3、涡轮；4、叶轮；5、支承架体；5-1、轴承外套；5-2、支承脚；5-3、连接掌；5-4、油路通道；5-5、油口；6、球轴承；6-1、外套环；6-2、内套环；6-3、滚珠；6-4、滚动座；6-5、卡环；6-6、凸台；6-7、卡槽；6-8、兜孔环面；6-9、进油孔；6-10、出油孔；7、进水阀；8、出水阀；9、加强筋板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

具体实施例1

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种球轴承6外置式涡轮3增压器，包括本体外壳1、旋转轴2、涡轮3和叶轮4，其中，所述本体外壳1包括依次相通的涡轮腔体1-1、中间腔体1-2、压气腔体1-3，该涡轮腔体1-1、压气腔体1-3上均开有进气口、出气口，而所述涡轮3设于涡轮腔体1-1内形成涡轮机，叶轮4设于压气腔体1-3内形成压气机，该涡轮3与叶轮4均接设在旋转轴2上以达到同轴联动，为了缩小中间腔体1-2的体积以及处于中间腔体1-2处旋转轴2的长度，所述压气腔内可拆接有支承架体5，所述旋转轴2对应压气腔体1-3的端部接设在支承架体5上，且该旋转轴2与支承架体5连接处之间通过设置球轴承6转动连接；

其中，所支承架体5包括轴承外套5-1、一体分布在轴承外套5-1外壁上的支承脚5-2，且该支承架体5对应压气腔体1-3的进气口设置，为了减少支承架体5对压气腔体1-3处进气流的影响，所述支承脚5-2由轴承外套5-1朝向进气口倾斜呈发散状，同时，所述支承脚5-2远离轴承外套5-1的一端一体设有连接掌5-3，所述压气腔体内壁对应连接掌5-3开有连接螺纹，所述支承架体5通过连接掌5-3、连接螺纹固定在压气腔体1-3内；

其中，所述球轴承6包括外套环6-1、内套环6-2、滚珠6-3、滚动座6-4，其中，所述外套环6-1的一端内侧一体凸设有卡环6-5，而所述内套环6-2同一端的外侧一体凸设形成有凸台6-6，该凸台6-6外壁一体凹设有与卡环6-5匹配的卡槽6-7，所述外套环6-1、内套环6-2通过凸台6-6上的卡槽6-7与卡接环匹配连接，而内套环6-2在旋转时，卡环6-5在卡槽6-7内旋转，并起到限位的作用；同时，为了使内套环6-2能稳定旋转，所述滚动座6-4上开有可置放滚珠6-3的珠孔，滚珠6-3置放在珠孔处，且所述外套环6-1内壁与内套环6-2外壁对称处开有双排可与滚珠6-3进行电接触的兜孔环面6-8，滚珠6-3通过滚珠6-3座环设在内套环6-2对应兜孔环面6-8处，然后再将内套环6-2与外套环6-1通过卡槽6-7、卡环6-5匹配连接，然后将球轴承6置放在轴承外套5-1内，为了保证轴承外套5-1内的密封效果，所述球轴承6与轴承外套5-1端口之间设有密封垫圈；而所述旋转轴2穿设内套环6-2，然后在旋转轴2端部通过螺母锁紧，防止旋转轴2旋转松动与内套环6-2脱离；

并且，为了避免叶轮4、涡轮3、旋转轴2在高速旋转时与本体外壳1内部摩擦产生磨损，所述中间腔体1-2两端侧对应涡轮腔体1-1、压气腔体1-3处均一体设有环形挡板1-4，所述旋转轴2从涡轮腔体1-1、中间腔体1-2延伸到压气腔体1-3内连接叶轮4，该旋转轴2与环形挡板1-4之间、叶轮4与压气腔体1-3之间、叶轮4与环形挡板1-4之间、涡轮3与涡轮腔体1-1之间、涡轮3与环形挡板1-4之间均存有间隙，并且中间腔体1-2结合环形挡板1-4的设计能够有效降低涡轮机端气流与压气机端气流相互泄露；

其中，所述中间腔体1-2为空腔，能够减少涡轮腔体1-1的热传导，同时，中间腔体1-2的空间结构，即使存在涡轮腔体1-1内热气流的吹入，通过环形挡板1-4和中间腔体1-2结构的截流和膨胀，有效降低流速和压力，从而减少废气泄露，满足工程应用要求；

另外，所述本体外壳对应中间腔体1-2外设有加强筋板9，所述涡轮腔体1-1外靠近中间腔体1-2处以外设有连接耳1-5，所述加强筋板9通过螺栓固定在连接耳1-5上，防止中间体处受压***。

具体实施例2

如图5-7所示，本具体实施例在具体实施例1的基础上，所述球轴承6的外套环6-1在两排兜孔环面6-8之间分别开有进油孔6-9和出油孔6-10，且该进油孔6-9、出油孔6-10均对应支承脚5-2设置，所示支承脚5-2内开有与轴承外套5-1相通的油路通道5-4，该油路通道5-4分别与进油孔6-9、出油孔6-10相通，同时，所述连接掌5-3上对应油路通道5-4开有油口5-5，所述本体外壳1对应油口5-5设有阀门。

具体实施例3

如图8所述，本具体实施例与具体实施例1或具体实施例2的区别在于，所述中间腔体1-2两端侧的环形挡板1-4朝向涡轮腔体1-1、压气腔体1-3方向上均嵌设有密封垫，且该中间腔体1-2内围绕旋转轴2一体设有内环挡板1-6以形成密封腔，所述本体外壳1对应中间腔体1-2分别开有进水阀7和出水阀8以形成闭合水冷水路，通过形成的水冷水路可以对相邻的涡轮腔体1-1进行降温，避免热传导到压气腔体1-3内。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。