專利名稱：包括可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)的渦輪增壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括可調(diào)噴管系統(tǒng)的渦輪增壓器。
背景技術(shù)：
渦輪增壓器中，調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)的廢氣流是很必要的，以便提高渦輪增壓器的效率，渦輪增壓器可在不同的操作條件下操作。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)氣流的控制，提供了可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)，其包括可變幾何形狀的噴管通道。噴管通道在沿圓周圍渦輪機(jī)設(shè)置的葉片之間形成，位于內(nèi)噴管壁和外噴管壁之間。葉片可樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以提供不同的噴管通道結(jié)構(gòu)，因此可控制驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)的廢氣流。
根據(jù)專利文獻(xiàn)WO-A1-0206637，知道了一種渦輪增壓器，其包括可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)，形成了筒狀，并連接到渦輪增壓器中心殼體，其中廢氣殼體固定到筒體，由板狀金屬制成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的渦輪增壓器，具體地，是一種渦輪增壓器，其可高效地生產(chǎn)，維修和提高了可靠性。
根據(jù)為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的的解決技術(shù)方案，提供了一種根據(jù)權(quán)利要求1中特征的渦輪增壓器，這種渦輪增壓器的優(yōu)選實(shí)施例在附屬權(quán)利要求中給出。
權(quán)利要求1給出了本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，具體是可有效地避免廢氣殼體傳遞到可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)各部件的機(jī)械和熱負(fù)荷。該優(yōu)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)一種結(jié)構(gòu)，其中廢氣殼體與可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)機(jī)械和/或熱分離。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，渦輪增壓器的廢氣殼體直接固定到渦輪增壓器的中心殼體，渦輪增壓器設(shè)置了帶有渦輪的軸，所以兩個(gè)殼體形成了設(shè)置可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)和所述渦輪的空間。
渦輪增壓器的廢氣殼體最好包括氣體入口部分，其連接到中心殼體；和氣體出口部分，其以軸向延伸的間隙包圍可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)的氣體出口部分。在這個(gè)實(shí)施例中，廢氣殼體的氣體入口部分最好包括凸緣件，其通過(guò)密封件軸向?qū)又行臍んw，并通過(guò)固定件固定其上。
可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)的氣體出口部分可沿圓周設(shè)置凹部，以容納活塞環(huán)，避免從廢氣殼體的氣體入口側(cè)泄漏氣體到氣體出口側(cè)。作為避免氣體泄漏的可選擇的或另外的措施，至少一個(gè)另外的圓周凹部在所述可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)的所述氣體出口部分形成，位于所述廢氣殼體的所述氣體出口側(cè)和活塞環(huán)之間。
一般地，渦輪增壓器的可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)包括環(huán)形設(shè)置的葉片，位于噴管環(huán)和外環(huán)之間，其中外環(huán)與圓周環(huán)整體形成，圓周環(huán)安裝到噴管環(huán)，并固定安裝到中心殼體。該葉片可樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐于噴管環(huán)，噴管環(huán)最好被圓周環(huán)沿軸向推到支撐于中心殼體的環(huán)形片。
作為可選擇的或另外的分離措施，根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)使得廢氣殼體的氣體入口部分通過(guò)另一軸向延伸的間隙包圍可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)的圓周環(huán)。
為了實(shí)現(xiàn)更緊湊和功能更強(qiáng)的渦輪增壓器結(jié)構(gòu)，可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)的圓周環(huán)對(duì)接同一個(gè)密封件，通過(guò)所述密封件廢氣殼體的凸緣件固定到所述中心殼體。


下面，通過(guò)參考附圖中顯示的一實(shí)施例并以示例方式更詳細(xì)地介紹和顯示本發(fā)明的上述和其他方面。附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓器的實(shí)施例的沿軸線的第一截面圖；圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓器的實(shí)施例的第二截面圖；
圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓器的實(shí)施例的第三截面圖；圖4顯示的根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓器的實(shí)施例的第四截面圖；圖5和圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓器的精確的截面圖，具體顯示了固定廢氣殼體到中心殼體。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示的根據(jù)實(shí)施例的渦輪增壓器包括中心殼體1，設(shè)有帶渦輪5的軸3，渦輪連接到其一端。軸支承于中心殼體1內(nèi)的軸承系統(tǒng)其盡管在圖1中顯示，但不詳細(xì)介紹。在圖1的左側(cè)，只顯示了渦輪增壓器的后板7和壓氣機(jī)葉輪9，圖1的中心殼體1的右側(cè)詳細(xì)顯示了可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)。
可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)包括基本為環(huán)形的一體的插入件11，其包括圓周環(huán)13和外環(huán)15，其通過(guò)腿部分17連接到圓周環(huán)。
如圖2所示，環(huán)形插入件11的圓周環(huán)13安裝到中心殼體1的臺(tái)階部分19，并通過(guò)螺栓21(見(jiàn)圖1)固定其上，螺栓以沿圓周間隔開的方式設(shè)置，并固定到中心殼體1的對(duì)應(yīng)孔中。噴管環(huán)23固定到圓周環(huán)13中以支承多個(gè)葉片銷25，葉片銷圍繞渦輪機(jī)5沿圓周設(shè)置到噴管上，并固定到葉片27(如圖1所示)。
在這個(gè)渦輪增壓器的實(shí)施例中，腿部17具有間隔件的作用，在形成噴管內(nèi)壁的噴管環(huán)23和環(huán)形插入件的外環(huán)15之間形成噴管間距，插入件形成噴管的外壁。各葉片銷25的另一端最好通過(guò)焊接連接到葉片臂29。葉片臂29容納于調(diào)節(jié)環(huán)31內(nèi)周邊形成的槽，調(diào)節(jié)環(huán)可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置，以便樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)葉片臂29，葉片銷和連接其上的葉片27。
為了能夠轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)節(jié)環(huán)31的內(nèi)周面支承于圓周間隔開的滾軸33，其在圖3中清楚顯示。滾軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地固定到銷釘35，銷釘可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承于在噴管環(huán)23形成的對(duì)應(yīng)的孔中。銷釘35的長(zhǎng)度盡管可朝中心殼體1輕微的軸向移動(dòng)，銷釘?shù)膶?duì)應(yīng)端和中心殼體之間的最大距離使得滾軸33不能脫開，保持鎖定在中心殼體和噴管環(huán)之間。
如圖4清楚地顯示，與調(diào)節(jié)環(huán)31的內(nèi)周面的一個(gè)槽接合的促動(dòng)臂37通過(guò)促動(dòng)桿39連接到促動(dòng)曲柄41。
環(huán)形插入件11與安裝其上的調(diào)節(jié)環(huán)23一起，其中調(diào)節(jié)環(huán)支承葉片促動(dòng)機(jī)構(gòu)的移動(dòng)件，形成可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)，其因此形成通過(guò)螺栓21連接到中心殼體1的筒體。對(duì)于這種結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)注意到當(dāng)連接環(huán)形插入件的圓周環(huán)13到中心殼體時(shí)，噴管環(huán)23通過(guò)腿部臺(tái)階部分43軸向卡到環(huán)形片45，其沿軸向支撐于中心殼體1。因此，只有通過(guò)螺栓21，整個(gè)可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)才能連接到中心殼體，其中中心殼體和環(huán)形插入件形成一種穩(wěn)定的殼體，可保護(hù)可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)的移動(dòng)件。
渦輪殼體或廢氣殼體47通過(guò)V形件或等效的固定件49固定到中心殼體1，如圖1到6所示。固定件49將廢氣殼體的入口部分53的凸緣件51壓到中心殼體的另一凸緣部分，如圖6清楚地顯示。在這兩個(gè)凸緣部分之間設(shè)置了墊圈55，所述墊圈用作密封機(jī)構(gòu)，以便提供氣密封和有效地避免廢氣從廢氣殼體的泄漏。在這個(gè)實(shí)施例中，入口部分53形成廢氣殼體的螺旋管，輸送廢氣到噴管28，如圖2所示。
盡管在根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓器的特定實(shí)施例中，渦輪殼體只是通過(guò)密封機(jī)構(gòu)55軸向接觸中心殼體1，固定件49也提供了沿徑向的對(duì)廢氣殼體的可靠定位。因此，廢氣殼體無(wú)需任何其他的固定機(jī)構(gòu)。
廢氣殼體的凸緣件51的固定位置和環(huán)形插入件的圓周環(huán)13使得其間形成軸向延伸的間隙57，如圖6所示。廢氣殼體的另一徑向延伸部分59與圓周環(huán)軸向間隔開，以便提供另一軸向延伸的間隙61，通過(guò)該間隙可避免調(diào)噴管機(jī)構(gòu)的廢氣殼體和環(huán)形插入件11之間的任何接觸。
廢氣殼體47的外部氣體出口部分63形成了包圍可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)的內(nèi)部氣體出口部分65的套件，所述部分65成為插入件的外環(huán)15的軸向管狀延伸部。在這兩個(gè)部分之間存在大約為0.05到0.15毫米的軸向延伸間隙，其應(yīng)足夠小以避免氣體泄漏，且同時(shí)足夠大以提供適當(dāng)?shù)膹U氣殼體和環(huán)形插入件11之間的機(jī)械分離。作為防止氣體泄漏的另一密封系統(tǒng)，其提供了密封件，包括位于內(nèi)部氣體出口部分65形成的凹部的活塞環(huán)67。以及兩個(gè)在廢氣殼體的外部氣體出口部分形成的凹部69，用于阻尼廢氣殼體泄漏氣體的擾動(dòng)。
圖1到圖6的本發(fā)明的實(shí)施例還顯示了渦輪增壓器結(jié)構(gòu)的其他細(xì)節(jié)。例如，圖5顯示了可防止噴管環(huán)23相對(duì)中心殼體轉(zhuǎn)動(dòng)的鎖定銷24。另外，圖3顯示了封閉間隙61的另外的彈性密封件60，其不會(huì)損害插入件和廢氣殼體之間的機(jī)械和熱分離。
如上所作說(shuō)明，本發(fā)明的一個(gè)方面是使廢氣殼體與可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)機(jī)械和/熱分離，由于廢氣殼體承受很高的機(jī)械和/或熱負(fù)荷。此外，緊湊的蘑菇狀的插入件容納于噴管環(huán)，因此形成包括所有部件的筒體，有助于防止噴管部件變形，和防止其后粘接或膠接到葉片。
由于廢氣殼體通過(guò)密封件直接接觸中心殼體，因此形成了內(nèi)部空間，其中設(shè)置完整的可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)，渦輪增壓器實(shí)現(xiàn)了有效的防滲。
為了進(jìn)一步改進(jìn)本發(fā)明的渦輪增壓器，可設(shè)置另外的可選的先進(jìn)特征，包括可調(diào)軸向和徑向間隙，和可調(diào)密封件。
盡管在附圖顯示的實(shí)施例中，廢氣殼體整個(gè)包圍可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)的筒體，其圓周環(huán)與廢氣殼體的凸緣件軸向?qū)?zhǔn)，使得所有的圓周環(huán)和凸緣件可對(duì)接同一個(gè)徑向延伸的密封件55，其支撐于中心殼體的凸緣部分，固定可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)筒體和廢氣殼體到中心殼體的機(jī)構(gòu)的其他改進(jìn)或結(jié)構(gòu)也可以使用。例如，通過(guò)取消鎖定銷24和螺栓21，整個(gè)可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)可通過(guò)固定件49提供的間接接觸方式連接到中心殼體。
連接可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)到中心殼體的另一種方式是使用干涉配合。為此，中心殼體的周邊可設(shè)置與圓周環(huán)13接合的內(nèi)凹槽類似地，盡管附圖中的實(shí)施例顯示出可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)包括可支撐多個(gè)葉片銷25的噴管環(huán)23，葉片銷沿圍繞渦輪5的圓周設(shè)置到噴管環(huán)并固定到可樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片27，也可以使用可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)的其他的改進(jìn)或結(jié)構(gòu)。例如，葉片可是已知類型的葉片，通過(guò)徑向和/或軸向滑動(dòng)控制廢氣流，而不是，或額外地，使用樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
由于使用分開的可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)筒體，廢氣殼體的制造得到簡(jiǎn)化。廢氣殼體可用金屬板或通過(guò)簡(jiǎn)單的鑄造方法來(lái)制造，例如，通過(guò)薄件鑄造技術(shù)，使用較低等級(jí)的廢氣殼體材料。
權(quán)利要求
1.一種渦輪增壓器，包括可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)(11，23，25，27，29，31)和廢氣殼體(47)，所述廢氣殼體與所述可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)機(jī)械和/或熱分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述廢氣殼體(47)直接固定到中心殼體(1)，其設(shè)置了帶有渦輪(5)的軸(3)，所述殼體(1，47)形成了設(shè)置所述可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)(11，23，25，27，29，31)和所述渦輪(5)的內(nèi)部空間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述廢氣殼體(47)包括氣體入口部分(53)，其連接到所述中心殼體(1)；和氣體出口部分(63)，其通過(guò)軸向延伸的間隙包圍所述可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)的氣體出口部分(65)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述廢氣殼體(47)的所述氣體入口部分(53)包括凸緣件(51)，其通過(guò)密封件(55)軸向?qū)铀鲋行臍んw(1)，并通過(guò)固定件(49)固定其上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的渦輪增壓器，其特征在于，設(shè)置了密封系統(tǒng)(65，67)，可避免所述廢氣殼體(47)和所述可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)(11，23，25，27，29，31)之間氣體泄漏。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述密封系統(tǒng)(65，67)包括沿圓周的凹部，形成于所述可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)的所述氣體出口部分(65)，并容納活塞環(huán)(67)，至少一個(gè)另外的圓周凹部(69)在所述廢氣殼體的所述氣體出口部分(63)形成，并開口通到所述廢氣殼體的氣體入口側(cè)和所述活塞環(huán)(67)之間的所述軸向延伸間隙。
7.根據(jù)權(quán)利要求3到6中任一項(xiàng)所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)(11，23，25，27，29，31)包括沿圓周設(shè)置的葉片(27)，位于所述噴管環(huán)(23)和外環(huán)(15)之間，所述外環(huán)與圓周環(huán)(13)一體形成，所述圓周環(huán)安裝到所述噴管環(huán)并連接到所述中心殼體(1)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述葉片(27)可樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐于所述噴管環(huán)(23)，所述噴管環(huán)(23)被所述圓周環(huán)(13)沿軸向推到支撐于所述中心殼體(1)的環(huán)形片(45)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述廢氣殼體(47)的所述氣體入口部分(53，51)通過(guò)另一軸向延伸的間隙(57)包圍所述可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)的圓周環(huán)(13)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述圓周環(huán)(13)對(duì)接所述同一個(gè)密封件(55)，通過(guò)所述密封件所述廢氣殼體(47)的凸緣件(51)固定到所述中心殼體(1)。
全文摘要
一種渦輪增壓器，包括可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)和廢氣殼體，廢氣殼體可與可調(diào)噴管機(jī)構(gòu)機(jī)械和/或熱分離。另外的可選擇的先進(jìn)特征包括可調(diào)節(jié)的軸向和徑向間隙，和可調(diào)節(jié)的密封件。
文檔編號(hào)F02B37/24GK1694998SQ02829855
公開日2005年11月9日 申請(qǐng)日期2002年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月5日
發(fā)明者L·索斯, D·耶克爾, G·費(fèi)古拉, E·德沙內(nèi)特 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司