用于涡轮增压器的喷嘴环组件及其与涡壳之间的密封结构制造技术

本实用新型专利技术公开了用于涡轮增压器的喷嘴环组件及其与涡壳之间的密封结构。在喷嘴环组件与涡壳之间设计有密封结构，密封结构为基本环形，采用耐高温材质，包括轴向密封段和径向密封段两部分，轴向密封段位于插入件与涡壳之间形成的轴向间隙位置，在装配后具有弹性压缩变形；径向密封段与轴向密封段连接在一起，成直角拐角状，径向密封段位于插入件与涡壳之间形成的轴向间隙区域，径向密封段包含一个向直径扩大方向的弧形凸起，弧形凸起的最大外径略大于密封位置的涡壳的最小直径。本实用新型专利技术通过在喷嘴环组件中插入件圆筒与涡壳之间设计新的密封结构，实现消除间隙，避免漏气，可以有效提高低速时的涡轮做功效率，提高涡轮增压器低速性能。

Nozzle ring assembly for turbocharger and sealing structure between it and volute shell

The utility model discloses a nozzle ring assembly used for a turbocharger and a sealing structure between the nozzle ring and the volute shell. Between the nozzle ring components and volute design of sealing structure, sealing structure is the basic ring, using high temperature resistant materials, including axial sealing section and radial sealing section two part sealing section located axially inserted into the axial position is formed between the parts and the volute, elastic compression deformation after assembly with radial and axial sealing section; the sealing section is connected together, right angled corner shaped sealing section located radially inserted into the axial gap formed between the parts and the volute, the radial sealing section contains a bulge of expanding direction to the diameter of the smallest diameter diameter is slightly larger than the vortex shell bulge of the sealing position. Through the design of a new sealing structure between the insert cylinder and the volute shell in the nozzle ring assembly, the clearance can be eliminated and the leakage can be avoided, and the work efficiency of the turbine can be effectively improved at low speed, and the low-speed performance of the turbocharger can be improved.

【技术实现步骤摘要】
用于涡轮增压器的喷嘴环组件及其与涡壳之间的密封结构
本技术涉及可变喷嘴涡轮增压器密封装置，尤其涉及用于涡轮增压器的喷嘴环组件及其与涡壳之间的密封结构。
技术介绍
涡轮增压器是与内燃式发动机结合使用的装置，用于通过压缩输送到发动机进气口的空气以便与燃料混合并在发动机中燃烧来增大发动机的功率输出。涡轮增压器包括安装在压缩机壳体中压缩机叶轮和安装在涡轮机壳体中的涡轮。其中，涡轮机壳体与压缩机壳体分开地形成，并且还有另一个中间壳体连接在涡轮机壳体和压缩机壳体之间，用于轴承的安装。涡轮机壳体限定出包围涡轮的大致环形流道。涡轮机组件包括流道通到涡轮中的喷嘴。排气从流道通过该喷嘴流到涡轮，并驱动涡轮转动。涡轮机带动同轴连接的压缩机转动。空气经过压缩机叶轮被压缩，然后从壳体出口连接到到发动机进气口。在利用涡轮增压器来助推发动机性能方面的一个挑战是在发动机的整个工作范围内实现期望大小的发动机功率输出。已经发现，利用固定喷嘴尺寸的涡轮增压器通常不容易达到该目的，因此在对涡轮增压器提供的助推量提供更大程度的控制这一目的的驱使下，已经研发出了可变喷嘴尺寸的涡轮增压器。一种类型的可变尺寸涡轮增压器是可变喷嘴涡轮增压器(VNT)，其包括涡轮机喷嘴中的一组可变叶片。这些叶片可转动地安装在喷嘴环中并连接于使得叶片角度能够改变的驱动机构。改变叶片的设定角度对改变涡轮机喷嘴中的有效流动面积具有影响，因此能够通过控制叶片相对位置来调节流向涡轮的排气流动。通过这种方式，能够调节涡轮的功率输出，这使得与利用固定喷嘴尺寸的涡轮增压器所通常能够实现的相比，能够在更大程度上控制发动机功率的输出。一般地，可变叶片组件包括喷嘴环，该喷嘴环以可以旋转的方式支撑与喷嘴环的一个面临近的叶片。叶片具有延伸穿过喷嘴环中的安装孔的转动轴，并且叶片摇臂刚性地固定于该轴体的伸出超过喷嘴环的相反面的端部。因此，能够通过使叶片摇臂旋转而使叶片绕由所述转动轴限定的轴线旋转，从而改变叶片的设定角。可变喷嘴环组件另一面由于零部件数量众多，并且加工精度要求极高，装配工艺复杂，产品的可靠性受到了严格考验，目前可变喷嘴技术在柴油机涡轮增压器上应用广泛，但是当面临温度更高的汽油机涡轮增压器时，目前的设计结构已无法保证产品的可靠性及一致性，同时，现有柴油机涡轮增压器上的可变喷嘴环也由于其复杂的工艺导致零部件成本居高不下。本专利申请人已经通过申请一种摇臂与叶片一体生产，并在喷嘴环上设计装配凹槽解决了上述问题。但是可变喷嘴环深入涡壳内部的圆筒与涡壳壁面之间是存在间隙的，该间隙是不可避免的存在，通过在圆筒与涡壳之间增加一个或者多个密封活塞环，可以在一定程度上减小该间隙值，但是仍然不能完全消除该间隙值，故仍然存在间隙导致的漏气，该漏气量会降低涡轮的效率，在低工况叶片关闭时尤为明显，因此仍然需要进行改进。现有技术中主要包括活塞环密封结构和弹性垫密封结构，其中活塞环密封结构在插入件圆筒与涡壳出气口配合的壁面设计一个或者两个凹槽，并增加两个相同数量的活塞环进行密封，采用活塞环密封有一定的效果，但是活塞环并不能完全消除间隙，所以还是会有一定的漏气量；而且机加工凹槽并且增加两道活塞环的成本相对会比较高；弹性垫密封结构是在插入件与涡壳之间增加一个V型或者U型的弹性垫，以达到降低漏气量的目的，但是由于单一的V型或U型弹性垫多为冲压所得，如果是V型弹性垫，则是线接触密封，如果是U型弹性垫，由于上下平面度和平行度很难进行保证(弹性垫冲压后有形状恢复的趋势)，故也多为线密封，所以单一的U型/V型弹性垫也会存在漏气的问题。因此，本领域的技术人员致力于开发一种涡轮增压器可变喷嘴插入件与涡壳之间的密封结构，以相对简单并有效的方式解决现有可变喷嘴环组件现在面临的以下问题：1、密封不充分，存在漏气导致低速性能低的问题；2、采用活塞环密封成本较高的问题；3、采用活塞环密封装配工艺复杂的问题。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本技术所要解决的技术问题是开发一种新的密封结构，位于喷嘴环组件中插入件圆筒与涡壳之间，通过该密封结构实现间隙消除，避免漏气，提高低速时的涡轮做功效率，提高增压器的低速性能。为实现上述目的，本技术提供了一种带有可变喷嘴的涡轮增压器，该涡轮增压器涡端包括设置在涡壳内的涡轮，涡壳的环形流道接收来自发动机的废气，环形的可变喷嘴环组件设置在涡轮增压器流道与涡轮之间，将涡壳流道内的废气引导吹向涡轮，并且可以调整气流吹向涡轮的角度，从而调节涡轮的做功效率。涡轮带动同轴的压轮机对发动机进气压缩做功。同时，本技术还公开了一种用于涡轮增压器的喷嘴环组件，该喷嘴环组件环形可变，包括叶片组件，喷嘴环，插入件，间隔套，同步环。进一步的，叶片组件包括叶片，转动轴和摇臂；进一步的，叶片组件数量与涡轮增压器机型匹配，叶片组件的数量可以根据不同的增压器机型进行匹配计算得到，一般可以是9个，也可以是11个，或者其它任意合适的数量。进一步的，喷嘴环组件包含的不同叶片组件形状及尺寸相同，即同一个可变喷嘴环组件上所有叶片组件具有相同的形状及尺寸；进一步的，叶片组件装配后首尾相连，叶片组件尾端与相邻叶片组件前段之间的开度用于控制通过的废气量及废气角度，也就是说，通过的废气量以及废气角度是通过前一个叶片组件尾段与后一个叶片组件的前端之间的开度进行控制；进一步的，叶片组件采用一体制作生产，将叶片与摇臂、转动轴采用一体制作生产，主要是为了提高可变喷嘴环组件的稳定性能，简化工艺和降低成本。进一步的，喷嘴环是可变喷嘴环组件的基础结构，喷嘴环在周向设计用于叶片安装的孔，孔轴向贯通，孔数量与叶片组件数量一致，孔直径略大于叶片组件中转动轴大径段的直径，为叶片提供旋转支撑；进一步的，喷嘴环中孔轴线与喷嘴环轴线之间具有一个轴向贯通的，并且与所述孔相连接为一起的摇臂安装槽，所述摇臂安装槽包含两个平行臂面，所述臂面宽度略大于所述叶片组件中所述摇臂方向的臂面宽度，所述摇臂安装槽长度略小于所述叶片组件中所述摇臂的长度，以保证转动轴与安装孔同轴并且摇臂安装槽壁面与摇臂壁面平行时，叶片组件刚好可以穿过叶片安装孔与摇臂安装槽的贯通的空腔；进一步的，插入件位于叶片组件与涡壳之间；进一步的，插入件一端为圆盘形状，为所述叶片组件中的叶片提供密封及轴向保护，与所述叶片组件中所述叶片的上端面之间存在间隙，防止因高温膨胀导致叶片卡滞，所述插入件另一端为圆筒形状，所述圆筒形状的外径小于所述涡壳出口流道内径，从而保证该圆筒可以插入涡壳圆筒形的排气孔中。进一步的，间隔套位于所述喷嘴环与所述插入件之间，主要作用是为插入件提供支撑，保证插入件与喷嘴环之间的间隙。进一步的，同步环具有与所述叶片组件中摇臂末端配合的凹槽，所述凹槽数量与所述叶片组件数量一致，用于驱动叶片摇臂同步运动。本技术还公开了一种用于涡轮增压器的喷嘴环组件与涡壳之间的密封结构，包括轴向密封段和径向密封段两部分；进一步的，所述轴向密封段位于所述插入件与涡壳之间形成的轴向间隙位置；进一步的，所述轴向密封段的环形最小直径大于所述插入件的最小内径，以防止对排气形成干扰；所述轴向密封段的轴向最大高度大于所述插入件与涡壳之间的间隙高度，在装配后轴向密封段必须有一定量的弹性压缩变形，保证在任何工况下都要有弹性压缩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于涡轮增压器的喷嘴环组件，其特征在于，包括：叶片组件，所述叶片组件包括叶片，转动轴和摇臂，所述叶片组件数量与涡轮增压器机型匹配，所述叶片组件装配后首尾相连，叶片组件尾端与相邻叶片组件前段之间的开度用于控制通过的废气量及废气角度，所述叶片组件采用一体制作生产；喷嘴环，所述喷嘴环在周向设计用于叶片安装的孔，所述孔轴向贯通，所述孔数量与所述叶片组件数量一致，所述孔直径大于所述叶片组件中所述转动轴大径段的直径；插入件，所述插入件位于所述叶片组件与涡壳之间；间隔套，所述间隔套位于所述喷嘴环与所述插入件之间；同步环，所述同步环具有与所述叶片组件中摇臂末端配合的凹槽，所述凹槽数量与所述叶片组件数量一致。

【技术特征摘要】
1.一种用于涡轮增压器的喷嘴环组件，其特征在于，包括：叶片组件，所述叶片组件包括叶片，转动轴和摇臂，所述叶片组件数量与涡轮增压器机型匹配，所述叶片组件装配后首尾相连，叶片组件尾端与相邻叶片组件前段之间的开度用于控制通过的废气量及废气角度，所述叶片组件采用一体制作生产；喷嘴环，所述喷嘴环在周向设计用于叶片安装的孔，所述孔轴向贯通，所述孔数量与所述叶片组件数量一致，所述孔直径大于所述叶片组件中所述转动轴大径段的直径；插入件，所述插入件位于所述叶片组件与涡壳之间；间隔套，所述间隔套位于所述喷嘴环与所述插入件之间；同步环，所述同步环具有与所述叶片组件中摇臂末端配合的凹槽，所述凹槽数量与所述叶片组件数量一致。2.如权利要求1所述的一种用于涡轮增压器的喷嘴环组件，其特征在于，所述喷嘴环组件包含的不同叶片组件形状及尺寸相同。3.如权利要求1所述的一种用于涡轮增压器的喷嘴环组件，其特征在于，所述喷嘴环中所述孔轴线与所述喷嘴环轴线之间具有一个轴向贯通的，并且与所述孔相连接为一起的摇臂安装槽，所述摇臂安装槽包含两个平行臂面，所述臂面宽度大于所述叶片组件中所述摇臂方向的臂面宽度，所述摇臂安装槽长度小于所述叶片组件中所述摇臂的长度。4.如权利要求1所述的一种用于涡轮增压器的喷嘴环组件，其特征在于，所述插入件一端为圆盘形状，为所述叶片组件中的叶片提供密封及轴向保护，与所述叶...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱明明，顾茸蕾，刘伟，
申请(专利权)人：奕森科技上海有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31