一种带冷却腔室的防爆涡轮箱的制作方法

1.本发明涉及废气涡轮增压技术领域，尤其涉及一种带冷却腔室的防爆涡轮箱。

背景技术：

2.我国是煤炭使用和开采大国，在科学技术迅速发展的今天，煤炭开采业加速向科技采矿靠拢，逐步淘汰落后的开采设备，防爆柴油机日渐成为矿下作业的主力军。随着国家排放标准的不断升级，自然吸气防爆柴油机已无法满足法规要求，故采用防爆涡轮增压技术是提高发动机性能和满足排放要求最经济、有效的措施。
3.根据我国矿用防爆柴油机通用技术条件规定，防爆柴油机任一部位表面温度不得超过150℃，而常规涡轮增压器工作时涡轮箱外表面温度达到550℃以上，现有的涡轮增压器涡轮箱散热效果差，表面容易温度过高，且放气阀门传动组件容易因高温膨胀导致卡滞失效，阀门不能按照预设角度启闭，无法满足防爆环境使用要求，增大增压器使用风险。
4.鉴于此，有必要提出一种带冷却腔室的防爆涡轮箱以解决上述缺陷。

技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种带冷却腔室的防爆涡轮箱，旨在解决现有涡轮箱的散热效果差的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种带冷却腔室的防爆涡轮箱，包括涡轮箱本体和密封件，所述涡轮箱本体的内部设有气体流道和冷却导流腔，所述气体流道为随角度变化而变化的横截面腔体，所述冷却导流腔包括沿所述气体流道的弯曲方向环绕布设于所述气体流道外的支流流道以及设于所述气体流道的进口位置处用于将所述支流流道首尾连通的连通流道；
7.所述涡轮箱本体上还设有与所述冷却导流腔连通的冷却液进口、冷却液出口以及两个铸造工艺孔，所述冷却液进口和所述冷却液出口通过所述铸造工艺孔间隔设置，所述冷却液进口处于所述冷却液出口的下方；所述密封件与所述铸造工艺孔一一对应布设。
8.优选地，所述冷却液进口靠近所述气体流道的进口位置处，所述连通流道沿所述气体流道的周向环绕设于所述气体流道外，所述冷却液进口的输出端分别与所述支流流道的首端和所述连通流道的第一端连通，所述连通流道的第二端与所述支流流道的尾端连通，所述冷却液进口与所述冷却液出口沿斜向相对布设，所述冷却液出口与所述支流流道的中部连通。
9.优选地，所述冷却导流腔的具体布设位置为始于所述涡轮箱气体进口的法兰端面进深5～9mm处，并沿所述气体流道的旋转方向止于所述涡轮箱气体出口的法兰端面进深11～15mm处。
10.优选地，所述冷却液进口和所述冷却液出口上均设有用于与发动机水循环系统连接的过渡接头。
11.优选地，所述冷却导流腔由所述冷却液进口至所述冷却液出口的通道截面呈随角
度增大而增大的发散状结构。
12.优选地，所述涡轮箱本体上设置有用于与阀门传动组件进行装配的轴套孔。
13.优选地，所述气体流道的内部腔体由所述涡轮箱气体进口到所述涡轮箱气体出口的通道截面积呈随角度增大而减小的收敛状结构。
14.优选地，所述涡轮箱气体进口与发动机的废气排气口相匹配。
15.与现有技术相比，本发明所提供的一种带冷却腔室的防爆涡轮箱具有如下的有益效果：
16.本发明所提供的一种带冷却腔室的防爆涡轮箱，通过设计冷却导流腔，使冷却液流经冷却导流腔，下端进水上端出水的水流方向设计可以使冷却液有效充满腔室，带走高温废气热传导而产生的热量，可有效降低涡轮箱外表面温度，提高防爆涡轮箱的安全性，满足防爆环境使用要求，还可有效降低轴套及放气阀门组件的温度，消除热膨胀现象，规避阀门传动组件卡滞风险，提高涡轮增压器的整机可靠性。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
18.图1为本发明一个实施例中的防爆涡轮箱的整体结构图；
19.图2为本发明一个实施例中的防爆涡轮箱的内部剖面示意图之一；
20.图3为本发明一个实施例中的防爆涡轮箱的内部剖面示意图之二；
21.附图标号说明：
22.防爆涡轮箱100；涡轮箱本体200；气体流道210；冷却导流腔220；支流流道221；连通流道222；冷却液进口223；冷却液出口224；铸造工艺孔225；涡轮箱气体进口230；涡轮箱气体出口240；轴套孔250；放气阀门孔260；放气阀门机加孔270。
23.本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
24.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
25.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的一部分实施例，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作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。
26.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
27.另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可
以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
28.请参照附图1～3，本发明提供一种带冷却腔室的防爆涡轮箱100，包括涡轮箱本体200和密封件(图未示出)，所述涡轮箱本体200的内部设有气体流道210和冷却导流腔220，所述气体流道210为随角度变化而变化的横截面腔体，所述冷却导流腔220包括沿所述气体流道210的弯曲方向环绕布设于所述气体流道210外的支流流道221以及设于所述气体流道210的进口位置处用于将所述支流流道221首尾连通的连通流道222；
29.所述涡轮箱本体200上还设有与所述冷却导流腔220连通的冷却液进口223、冷却液出口224以及两个铸造工艺孔225，所述冷却液进口223和所述冷却液出口224通过所述铸造工艺孔225间隔设置，所述冷却液进口223处于所述冷却液出口224的下方；所述密封件与所述铸造工艺孔225一一对应布设。
30.具体的，气体流道210为随角度变化而变化的横截面腔体，冷却导流腔220设置于气体流道210外，冷却导流腔220包括支流流道221和连通流道222，连通流道222主要用于将支流流道221首尾连通，在冷却液进入时能够形成两个支流，分别从支流流道221的首端和尾端往上走，在冷却液出口224汇集流出，以保证冷却液有效充满冷却导流腔220，对涡轮箱本体200以及与涡轮箱本体200连接的阀门传动组件(图未示出)进行充分冷却。
31.详细地，请参阅附图1，涡轮箱本体200上设置有放气阀门孔260和放气阀门机加孔270，冷却导流腔220设置有冷却液进口223和冷却液出口224，冷却液进口223设置在下端，冷却液出口224设置在上端，冷却导流腔220上还设置有两个铸造工艺孔225，两个铸造工艺孔225与冷却液进口223和冷却液出口224交错间隔设置，铸造工艺孔225用于涡轮箱本体200壳体成型后排出腔体内的砂质，同时在铸造工艺孔225的内部设置有密封件，密封件用于封堵铸造工艺孔。
32.值得注意的是，铸造工艺孔225与冷却液进口223和冷却液出口224的孔径一致，密封件的大小均与其孔径相匹配，在同等进水压力下，从冷却液进口223进水的流量与从位于下端的铸造工艺孔225进水的流量一样，在实际使用时，也可将位于下端的铸造工艺孔225作为冷却液的进口，位于上端的铸造工艺孔225作为冷却液的出口，同时将冷却液的进口和出口作为铸造工艺孔；只需保证冷却液的进口位于下端，冷却液的出口位于上端，能够实现冷却液从下端进水和从上端出水的效果即可，具体的冷却液的进口和出口可以根据实际情况进行选择。
33.应当理解的是，通过设计冷却导流腔220，通过管路连接发动机的水循环系统(图未示出)，使冷却液流经冷却导流腔220，下端进水上端出水的水流方向设计可以使冷却液有效充满腔室，带走高温废气热传导而产生的热量，可有效降低防爆涡轮箱100外表面温度，达到规范提出的＜150℃设计要求，提高防爆涡轮箱100的安全性，满足防爆环境使用要求，还可有效降低轴套及放气阀门组件的温度，消除热膨胀现象，规避阀门传动组件卡滞风险，提高涡轮增压器的整机可靠性。
34.作为本发明的一优选的实施方式，所述冷却液进口223靠近所述气体流道210的进口位置处，所述连通流道222沿所述气体流道210的周向环绕设于所述气体流道210外，所述冷却液进口223的输出端分别与所述支流流道221的首端和所述连通流道222的第一端连
通，所述连通流道222的第二端与所述支流流道221的尾端连通，所述冷却液进口223与所述冷却液出口224沿斜向相对布设，所述冷却液出口224与所述支流流道221的中部连通。
35.详细地，冷却液进口223设于靠近气体流道210的进口位置处，连通流道222设置于气体流道210的进口处，并环绕气体流道210设置，冷却液进口223的输出端是指冷却液从进口进入流出的一端，支流流道221的首端指的是支流流道221位于冷却液进口223的一端，支流流道221的尾端指的是支流流道221沿水流方向的离首端最远的一端，即与首端相对的一端，冷却液进口223的输出端既与支流流道221的首端连通，又与连通流道222的第一端连通；即连通流道222的第一端与冷却液进口223连通，连通流道222的第二端与支流流道221的尾端连通。
36.因而在冷却液从冷却液进口223进入时，既流向支流流道221的首端，又流向连通流道222，通过连通流道222冷却液会流向支流流道221的尾端，即冷却液同时从支流流道221的首端和尾端一起朝向出口方向汇集流出。
37.需要注意的是，冷却液的出口设置在涡轮箱本体200的上端，位于支流流道221的中部，冷却导流腔220下进上出的结构使得冷却液能有效充满冷却导流腔220，从而达到为防爆涡轮箱100以及阀门传动组件充分冷却的效果。
38.作为本发明的一较佳的实施方式，所述冷却导流腔220的具体布设位置为始于所述涡轮箱气体进口230的法兰端面进深5～9mm处，并沿所述气体流道210的旋转方向止于所述涡轮箱气体出口240的法兰端面进深11～15mm处。
39.详细地，涡轮箱气体进口230为在涡轮箱本体200上设置的气体进口，涡轮箱气体出口240为在涡轮箱本体200上设置的气体出口，冷却导流腔220的具体位置可根据实际情况进行设置，在本实施例中，冷却导流腔220设置在气体流道210和涡轮箱本体200外壁之间，始于涡轮箱气体进口230的法兰端面进深5～9mm处，沿气体流道210的旋转方向止于涡轮箱气体出口240的法兰端面进深11～15mm处，便于冷却液的进入，有效地对涡轮箱本体200进行充分冷却。
40.进一步地，所述冷却液进口223和所述冷却液出口224上均设有用于与发动机水循环系统连接的过渡接头(图未示出)。
41.需要注意的是，冷却液进口223和冷却液出口224通过过渡接头与发动机水循环管路连接，设置过渡接头起到一个衔接作用，能够提高密封性，防止泄露，同时在装配过程中非常方便，便于冷却液进口223和冷却液出口224与发动机水循环系统的连接，使冷却液循环流经冷却导流腔220。
42.作为本发明的一优选的实施方式，所述冷却导流腔220由所述冷却液进口223至所述冷却液出口224的通道截面呈随角度增大而增大的发散状结构。
43.应当理解的是，冷却导流腔220的具体型式可以根据实际需要进行设置，在本实施例中，将冷却导流腔220设置为由冷却液进口223至冷却液出口224，其通道截面呈随角度增大而增大的发散状结构，与冷却液进口223设置在下端和冷却液出口224设置在上端相配合，此结构能够加强对涡轮箱本体200的冷却效果，提高使用的安全性和可靠性。
44.作为本发明的一较佳的实施方式，所述涡轮箱本体200上设置有用于与阀门传动组件进行装配的轴套孔250。
45.需要注意的是，在涡轮箱本体200上设置轴套孔250，轴套孔250用于将阀门传动组
件装配至轴套孔内，装配顺序为先将轴套装配到轴套孔内，再将阀门传动组件装配到轴套内，且轴套与阀门传动组件组件均为同轴装配。
46.应当理解的是，将轴套孔250的位置设于冷却导流腔220附近，当冷却液进入冷却导流腔220时，轴套孔250的外壁开始冷却降温，进而传递到轴套再传递到阀门传动组件，由外向内进行渗透冷却，有效降低了轴套及放气阀门组件的温度，消除热膨胀现象，规避阀门传动组件卡滞风险，提高涡轮增压器的整机可靠性。
47.进一步地，所述气体流道210的内部腔体由所述涡轮箱气体进口230到所述涡轮箱气体出口240的通道截面积呈随角度增大而减小的收敛状结构。
48.详细地，气体流道210的内部腔体的截面积随角度变化而变化，随着旋转角度的增大截面的面积在不断减小，截面的变化曲线呈圆弧状，形成收敛形的气体流道210，废气从涡轮箱气体进口230进入气体流道210，因气体不断排进，而且气体进入的气体流道210的截面不断减小，废气被压缩，被压缩后的气体具有很高的热能、动能，还具有高压，经过涡轮箱本体200中心的装置进行处理，使发动机排出的废气被充分利用，提高了燃料的利用率。
49.作为本发明的一优选的实施方式，所述涡轮箱气体进口230与发动机的废气排气口(图未示出)相匹配。应当理解的是，当增压器工作时，由发动机排气歧管排出的高温高压气体经涡轮箱气体进口230流入气体流道210内，将涡轮箱气体进口230与发动机的废气排气口相配合地设置，便于装配，防止废气泄露，最大程度上进行废气的利用。
50.以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：

1.一种带冷却腔室的防爆涡轮箱，其特征在于，包括涡轮箱本体和密封件，所述涡轮箱本体的内部设有气体流道和冷却导流腔，所述气体流道为随角度变化而变化的横截面腔体，所述冷却导流腔包括沿所述气体流道的弯曲方向环绕布设于所述气体流道外的支流流道以及设于所述气体流道的进口位置处用于将所述支流流道首尾连通的连通流道；所述涡轮箱本体上还设有与所述冷却导流腔连通的冷却液进口、冷却液出口以及两个铸造工艺孔，所述冷却液进口和所述冷却液出口通过所述铸造工艺孔间隔设置，所述冷却液进口处于所述冷却液出口的下方；所述密封件与所述铸造工艺孔一一对应布设。2.根据权利要求1所述的带冷却腔室的防爆涡轮箱，其特征在于，所述冷却液进口靠近所述气体流道的进口位置处，所述连通流道沿所述气体流道的周向环绕设于所述气体流道外，所述冷却液进口的输出端分别与所述支流流道的首端和所述连通流道的第一端连通，所述连通流道的第二端与所述支流流道的尾端连通，所述冷却液进口与所述冷却液出口沿斜向相对布设，所述冷却液出口与所述支流流道的中部连通。3.根据权利要求2所述的带冷却腔室的防爆涡轮箱，其特征在于，所述冷却导流腔的具体布设位置为始于涡轮箱气体进口的法兰端面进深5～9mm处，并沿所述气体流道的旋转方向止于涡轮箱气体出口的法兰端面进深11～15mm处。4.根据权利要求1-3中任一项所述的带冷却腔室的防爆涡轮箱，其特征在于，所述冷却液进口和所述冷却液出口上均设有用于与发动机水循环系统连接的过渡接头。5.根据权利要求1-3中任一项所述的带冷却腔室的防爆涡轮箱，其特征在于，所述冷却导流腔由所述冷却液进口至所述冷却液出口的通道截面呈随角度增大而增大的发散状结构。6.根据权利要求1-3中任一项所述的带冷却腔室的防爆涡轮箱，其特征在于，所述涡轮箱本体上设置有用于与阀门传动组件进行装配的轴套孔。7.根据权利要求1-3中任一项所述的带冷却腔室的防爆涡轮箱，其特征在于，所述气体流道的内部腔体由涡轮箱气体进口到涡轮箱气体出口的通道截面积呈随角度增大而减小的收敛状结构。8.根据权利要求1-3中任一项所述的带冷却腔室的防爆涡轮箱，其特征在于，涡轮箱气体进口与发动机的废气排气口相匹配。

技术总结

本发明公开了一种带冷却腔室的防爆涡轮箱，包括涡轮箱本体，涡轮箱本体内部设有气体流道和冷却导流腔，气体流道为随角度变化而变化的横截面腔体，冷却导流腔包括沿气体流道的弯曲方向环绕布设于气体流道外的支流流道以及设于气体流道的进口位置处用于将支流流道首尾连通的连通流道；涡轮箱本体上还设有与冷却导流腔连通的冷却液进口、冷却液出口及两个铸造工艺孔，冷却液进口和冷却液出口通过铸造工艺孔间隔设置，冷却液进口处于冷却液出口的下方。本发明通过设置冷却导流腔，下端进水上端出水的水流方向设计可以使冷却液有效充满腔室，带走高温废气热传导而产生的热量，从而达到为涡轮箱及阀门传动组件充分冷却的效果，满足防爆环境使用要求。满足防爆环境使用要求。满足防爆环境使用要求。